Etimologia della parola biologia

Che cosa è la vita?
Etimologia della parola biologia
Il termine “Biologia” è la composizione di due vocaboli
greci:
βιοσ + λογοσ
• Che cos’è un essere vivente?
• Che cosa rende un essere vivo e che cosa lo
differenzia da un essere inanimato?
• Quali sono le caratteristiche che consentono di
definire vivo un essere?
Attività 1
Letteralmente significa discorso sulla vita, o studio
sulla vita
© Emilio Padoa-Schioppa
© Emilio Padoa-Schioppa
Cosa sappiamo della vita e degli organismi
Che cosa è la vita?
viventi?
Un essere vivente è un’entità limitata nello spazio e nel
tempo, costituita da quattro proprietà:
• Organizzazione
• Metabolismo
• Riproduzione
• Evoluzione
Entità
materiali
sedi di
La biologia ha rinunciato a rispondere a queste domande con
una risposta univoca e definitiva.
I biologi preferiscono elencare una serie di proprietà e
funzioni che distinguono il vivente dal non vivente.
Organizzazione
Metabolismo
Riproduzione
Evoluzione
Cellularità
u Batteri
u Protisti
u/p Funghi
p Piante
p Animali
Eubatteri
Archebatteri
Come convincere un topo a
non aver paura di un gatto?
Ovvero
Chi conosce meglio il cervello
di un topo ed è in grado di
influenzarlo
Rimangono esclusi Batterici
Vegetali
(provirus) virus
Animali
prioni
Schema delle proprietà di un essere
vivente (tratto da Boncinelli, 2001)
u = unicellulare; p = pluricellulare
© Emilio Padoa-Schioppa
© Emilio Padoa-Schioppa
Cosa sappiamo della vita e degli organismi
Organizzazione sistemica della vita:
viventi?
entità limita nel tempo
Come convincere un topo a non aver paura di un gatto?
Il parassita Toxoplasma gondii
Il ciclo vitale del Toxoplasma gondii ha due
fasi. La prima avviene nell'ospite
definitivo, un felino e comprende la
riproduzione sessuale:il felide, ad esempio
un gatto, si infetta ingerendo carne
contenente cisti del parassita oppure da
oocisti sporulate. La seconda fase, nella
quale il parassita si riproduce solo in
maniera asessuale può aver luogo in ogni
animale a sangue caldo, mammiferi(i.e.
topi).
È stato dimostrato che il parassita ha la capacità di modificare il
comportamento dell'ospite: i ratti infetti e i topi hanno meno paura dei
gatti portandoli ad una propagazione del ciclo: non arretrano di fronte
?
Nascita
Morte
all’odore dei gatti
© Emilio Padoa-Schioppa
© Emilio Padoa-Schioppa
Proprietà degli esseri viventi: organizzazione
Organizzazione sistemica della vita:
lo spettro biologico
E’ possibile suddividere i sistemi
biologici
seguendo
l’approccio
sistemico e realizzando una
gerarchia
Ogni individuo è costituito
da materia organizzata.
• Questo favorisce un
approccio sistemico
• E’ possibile individuare
uno spettro biologico
(livelli di organizzazione
della vita)
© Emilio Padoa-Schioppa
Figura 1-6 Solomon, Berg, Martin
Proprietà degli esseri viventi: metabolismo
• Metabolismo: flusso di materia ed energia che consente
all’individuo di conservarsi come struttura organizzata.
© Emilio Padoa-Schioppa
Figura 1-12 Solomon, Berg, Martin
Atomi
Chimica
Molecole
Macromolecole
Organelli cellulari
Cellule
Biologia
Tessuti
Organi
Organismi
Popolazioni
Comunità/Ecosistemi
Ecologia
Paesaggi
Biomi/Ecoregioni
Biosfera
© Emilio Padoa-Schioppa
Figura 1-6 Solomon, Berg, Martin
Proprietà degli esseri viventi: metabolismo
Per metabolismo si possono intendere tutti i processi
che concorrono ad assicurare una peculiarità degli
esseri viventi: mentre la loro forma e il loro aspetto
esterno rimangono relativamente costanti (almeno per
un certo tempo) la struttura molecolare cambia di
continuo.
• “Manutenzione straordinaria” macroscopica: crescita
dei capelli, rimarginarsi delle ferite, risaldatura delle
ossa …
• “Manutenzione ordinaria” microscopica: continua
sostituzione delle componenti – danneggiate, usurate,
ma anche funzionanti – delle varie cellule e quindi
dell’intero organismo.
© Emilio Padoa-Schioppa
Proprietà degli esseri viventi: metabolismo
Proprietà degli esseri viventi: riproduzione
Tutto questo richiede una certa quantità di energia e
una trasformazione di materia.
Nell’uomo il cervello, anche quando è tenuto in assoluto
riposo si accaparra il 20% del fabbisogno di energia
(rappresenta il 2% del nostro corpo). La quantità
richiesta non aumenta di molto quando si riflette, si
calcola ecc.
• Riproduzione: tutti gli individui si riproducono, ossia
producono una copia più o meno somigliante a loro
stessi e questa copia è in grado di produrne un’altra e
così via.
Da Figura 1-4 Solomon, Berg, Martin
Riproduzione asessuata di un
organismo
unicellulare
(un’ameba): il risultato è uno o
più discendenti identici al
genitore
© Emilio Padoa-Schioppa
© Emilio Padoa-Schioppa
Riproduzione sessuata di una coppia di
organismi pluricellulari (due serpenti):
il risultato è uno o più discendenti i
cui caratteri sono la combinazione di
quelli dei genitori
Proprietà degli esseri viventi: evoluzione
• Evoluzione: il genoma degli individui tende a cambiare nel
tempo da una generazione all’altra (e quindi ad evolvere).
NULLA IN BIOLOGIA HA SENSO SE NON ALLA LUCE
DELL’EVOLUZIONE –
• La teoria dell’evoluzione ha 150 anni (anche se si parlava
di evoluzione anche prima di Darwin) è l’unica che è in
grado di offrire una visione unitaria dell’enorme varietà
dei fenomeni biologici.
Metodo di procedere della scienza e della
biologia in particolare
Il metodo è imposto dall’oggetto
• la biologia è una disciplina scientifica;
• ha sviluppato un proprio linguaggio e un proprio
metodo di studio e di lavoro;
• per conoscere la biologia occorre accettare gli
strumenti e i criteri proposti dal metodo
scientifico;
• tutto quanto esula da questo criterio NON E’
SCIENZA (e/o non è biologia).
© Emilio Padoa-Schioppa
© Emilio Padoa-Schioppa
Metodo scientifico
Il metodo scientifico prevede una serie di passaggi
ordinati:
• si fanno osservazioni accurate;
• si pongono domande critiche;
• si sviluppano ipotesi (affermazioni verificabili);
• sulla base delle ipotesi si fanno predizioni che
possano essere verificate attraverso ulteriori
osservazioni e/o appositi esperimenti;
• alla fine si interpretano i risultati degli esperimenti
che possono confermare le ipotesi e/o servire per
formulare nuove ipotesi.
Metodo scientifico
Le ipotesi sono affermazioni verificabili,
con
esperimenti
o
con
ulteriori
osservazioni;
Un’affermazione, per essere scientifica
deve poter essere falsificabile (sensu
Popper):
“… da un sistema esigerò che la sua forma
logica sia tale che possa essere valutato,
per mezzo di controlli empirici in senso
negativo: un sistema empirico per essere
scientifico deve poter essere confutato
dall’esperienza.” (Popper, Logica della
scoperta scientifica)
• affermare “domani piove o non piove” non
è falsificabile;
• affermare “domani piove” è falsificabile.
© Emilio Padoa-Schioppa
© Emilio Padoa-Schioppa
1) OSSERVAZIONE
© Emilio Padoa-Schioppa
30
20
10
0
Lampedus a
(1999)
I. Conigli
Lampione
Linosa
Comino
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
Isole Cicladi
© Emilio Padoa-Schioppa
Malta
Serifos
I risultati mostrano con chiarezza che i
serpenti ad anelli sono molto meno predati
di quelli marroni
40
Folegandros
4) RISULTATI
50
Nea Kameni
Dislocazione di finti serpenti di plastilina
(marroni e ad anelli colorati) e verifica
degli attacchi dei predatori
60
MicroFteno
3) ESPERIMENTO
70
Anafi
La colorazione dei serpenti reali scarlatti può
diminuire il rischio di predazione e di attacco da
parte dei predatori?
80
Milos
2) IPOTESI
Metodo scientifico
Osservazione: a Lampedusa i
lacertedi sono poco abbondanti.
Ipotesi: la predazione dei
serpenti
può
diminuire
l’abbondanza
dei
lucertidi
all’interno di un’isola.
Verifica: misurare l’abbondanza
dei lucertidi in isole con
serpenti e in isole senza
serpenti.
Risultati
Conclusioni effettivamente la
predazione dei serpenti può
diminuire
l’abbondanza
dei
lucertidi all’interno di un’isola
Antiparos
«Red near the black
Is friend of Jack
Red near the jellow
Will kill the fellow»
Abb. Sauri
Esempio
metodo
scientifico
Da Figura 1-15 Solomon, Berg, Martin
Metodo scientifico
Ragionamento deduttivo: parte da principi generali,
per giungere a conclusioni specifiche:
• i.e. tutti gli uccelli hanno le ali; i passeri sono
uccelli; deduzione i passeri hanno le ali
Ragionamento induttivo: parte da osservazioni
specifiche dalle quali si tenta di trarre delle
conclusioni o di scoprire un principio generale
• i.e. i passeri hanno le ali e sono uccelli, i
Statistica e rigore scientifico
• La statistica è stata
spesso accusata di
essere una disciplina con
la quale si può
dimostrare qualunque
cosa
pettirossi, le aquile, i falchi e le rondini hanno le
ali e sono uccelli; induzione tutti gli uccelli hanno le
ali.
• N.B. attenzione alle eccezioni!
© Emilio Padoa-Schioppa
© Emilio Padoa-Schioppa
Statistica e rigore scientifico
• In realtà con la statistica non si dimostra nulla: lo
scopo della statistica non è quello di dimostrare
qualche cosa.
• L’analisi statistica serve per attribuire un livello di
confidenza (fiducia) alle conclusioni che si possono
voler trarre.
• La biologia, come le altre scienze, è una ricerca non di
enunciati di cui è dimostrata la verità, ma di
conclusioni nelle quali poter riporre fiducia.
• Espressioni critiche riguardo la statistica vengono in
genere usate da chi non ha nulla di meglio da dire per
continuare a credere in ciò in cui desidera credere.
• In alcuni casi, effettivamente la statistica viene usata
impropriamente per dedurre conclusioni di dubbia
validità.
© Emilio Padoa-Schioppa
Elementi di statistica
• Una considerazione da non dimenticare mai. La
statistica non spiega il significato dei fenomeni
osservati: occorre in ogni caso essere in grado di
fornire una spiegazione circa il rapporto causaeffetto.
• Ignorare questa considerazione può condurre a
clamorosi errori di valutazione.
© Emilio Padoa-Schioppa
Vi sono bugie, maledette
bugie e statistiche