5/30/2013
Evoluzione e selezione
naturale
Evoluzione e selezione naturale
Darwin
• Evoluzione pre Darwin
• La rivoluzione di Darwin
• L’evoluzione moderna
• Storia evolutiva dell’uomo
• Il dibattito attuale sull’evoluzione: miti e leggende
Darwin
• Il fatto dell’evoluzione
Darwin
•Fatto 1: Potenziale crescita
esponenziale delle popolazioni
• Discendenza comune
•Fatto 2: Le popolazioni sono
• Gradualità dell’evoluzione
stabili
• Moltiplicazione delle specie
•Fatto 3: le risorse sono
• Selezione naturale
limitate
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Darwin
•Fatto 1: Potenziale
Specie
Figli / anno
1
Gabbiano
3
delle popolazioni
9
•Fatto 2: Le
crescita
Squalo bianco
esponenziale delle
Vipera
15
popolazioni
Ratto
50
•Fatto 2: Le
Cavolaia
400
popolazioni sono
Mosca
900
stabili
•Fatto 3: le risorse
sono limitate
Rospo comune
6.000
Aringa
30.000
Sardina
200.000
Pesce luna
•Deduzione 1: lotta per
l’esistenza
popolazioni sono
stabili
•Fatto 3: le risorse
•Fatto 4: diversità del
sono limitate
singolo individuo
•Fatto 5: ereditarietà di
una parte della variazione
individuale
•Fatto 6: la variazione non
è direzionata
Selezione artificiale
crescita esponenziale
•Fatto 2: Le
crescita esponenziale
300.000.000
•Fatto 1: Potenziale
delle popolazioni
•Fatto 1: Potenziale
Mucca domestica
•Deduzione 1: lotta per
•Deduzione 2:
l’esistenza
sopravvivenza
differenziale (selezione
popolazioni sono
naturale)
stabili
•Fatto 3: le risorse
•Fatto 4: diversità del
sono limitate
singolo individuo
•Fatto 5: ereditarietà di
•Deduzione 3: successo
una parte della variazione
riproduttivo differenziale
individuale
per molte generazioni: la
•Fatto 6: la variazione non
• Gli allevatori sono in grado di ottenere in poche
generazioni delle varietà di animali o piante
domestiche
popolazione EVOLVE
è direzionata
Gallus bankiva, l’antenato di tutti i polli domestici…ed
alcuni suoi discendenti!
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Variabilità
potenziale in
una singola
specie
Evidenze a
sostegno
dell’Evoluzione:
reperti fossili
Evidenze a sostegno dell’Evoluzione: reperti
fossili
Evidenze a
sostegno
dell’Evoluzione:
reperti fossili
…altri indizi:
convergenza evolutiva: risultati
simili partendo da materie prime
molto diverse…
Delfino ancestrale
Rettile marino
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Convergenza
evolutiva:
placentati e
marsupiali.
Il caso di Biston betularia
Evoluzione
• Cambiamento delle frequenze di geni in una
popolazione.
• L’individuo NON SI EVOLVE
• L’entità che si evolve è la POPOLAZIONE.
• L’evoluzione ha luogo come conseguenza degli
scostamenti dalla legge di H-W-C dovuti alla
realtà della vita.
Dal darwinismo alla sintesi
moderna
• La teoria evolutiva esposta da Charles Darwin,
incentrata sull’evoluzione attraverso selezione
naturale, chiarì concetti quali cambiamenti evolutivi e
adattamento.
• Tuttavia, sebbene i contemporanei di Darwin avessero
accettato, in gran parte, il suo concetto di evoluzione,
non compresero le dinamiche di evoluzione tramite
selezione naturale.
• Ciò che mancò a Darwin fu –in sostanza- una teoria
dell’ereditarietà.
Selezione naturale
• Gli agenti principali dell’evoluzione sono
la sopravvivenza differenziale e la
diversa capacità riproduttiva di individui
che differiscono l’uno dall’altro per uno
o più aspetti.
Le dinamiche della selezione.
Selezione stabilizzante:
Selezione che penalizza i caratteri devianti, favorendo e stabilizzando
quelli che aumentano la fitness, ossia agisce sul valor medio della curva
che descrive l’insieme dei caratteri di una popolazione. Questo tipo di
selezione opera su tutti i caratteri di un organismo.
Selezione direzionale:
Selezione che favorisce un estremo della curva a scapito dell’altro. Il
risultato è un avanzamento costante del valore medio della curva, cioè
forza un determinato carattere verso una condizione estrema.
Selezione dirompente (o diversificante):
Selezione che favorisce entrambi gli estremi della curva a scapito della
media: il risultato è una curva con due mode (bimodale), come succede
in specie mimetiche o con altre forme di polimorfismo.
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L’evoluzione dopo Darwin
•
•
•
•
Cambiamenti evolutivi nelle popolazioni
Macroevoluzione e speciazione
I.D.: l’evoluzione del creazionismo
La storia evolutiva dell’uomo
La selezione naturale cambia le
frequenze alleliche in modo da
aumentarne l’adattamento
Dal darwinismo alla sintesi
evoluzionistica
• Quando le leggi dell’ereditarietà vennero (ri)scoperte (Mendel,
1900), non ne venne immediatamente compresa la potenzialità in
sostegno delle teorie evolutive.
• La teoria darwiniana dovette attendere l’intuizione di Haldane,
Fisher e Wright, che, indipendentemente gli uni dagli altri,
dimostrarono che la selezione naturale avrebbe potuto operare
tramite meccanismi genetici mendeliani.
• Con la pubblicazione della sintesi tra le teorie darwiniane e le leggi
mendeliane dell’ereditarietà nacque ufficialmente la sintesi
evoluzionistica (J.Huxley 1942). L’antica disputa tra genetisti ed
evoluzionisti era conclusa.
• La teoria darwiniana possedeva ora solide radici nella teoria
dell’ereditarietà.
Accoppiamenti non casuali
Avvengono quando gli individui
selezionano i partner sulla base
del fenotipo.
Il principio di Hardy-Weinberg
Una popolazione le cui frequenze geniche
e alleliche non cambiano da una
generazione all’altra si dice in
equilibrio genetico
Il principio di Hardy Weinberg dice che
in popolazioni di grandi dimensioni il
processo dell’ereditarietà non causa di
per sé i cambiamenti delle frequenze
alleliche purché:
• accoppiamento casuale;
• assenza di mutazioni;
• popolazioni di grandi dimensioni;
• assenza di migrazione;
• assenza di selezione naturale.
Popolazioni di piccole
dimensioni
In popolazioni di piccole dimensioni
mutazioni casuali possono
cambiare le frequenze alleliche
(deriva genetica).
Quando pochi fondatori stabiliscono
una colonia si verifica l’effetto
del fondatore
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La variabilità genetica può
essere mantenuta dal
vantaggio dell’eterozigote
La variabilità genetica può
essere mantenuta dalla
selezione dipendente dalla
frequenza
Popolazioni di diverse aree geografiche spesso
mostrano adattamenti genetici agli ambienti
locali
Isolamento riproduttivo
• In biologia evoluzionistica parlando di meccanismi di
isolamento ci si riferisce alle caratteristiche biologiche
intrinseche e, almeno in parte, ereditabili degli individui,
che impediscono il flusso genico tra popolazioni
effettivamente o potenzialmente simpatriche.
Meccanismi di isolamento
riproduttivo
Meccanismi di isolamento precopula
• Isolamento ecologico: due o più specie sono presenti nella
stessa area ma non si incontrano perché vivono in
ambienti diversi.
• Isolamento temporale: specie che convivono nella stessa
area, ma raggiungono la maturità sessuale in periodi
differenti.
• Isolamento etologico: maschi e femmine di specie diverse,
sessualmente maturi, non rispondono ai rispettivi stimoli in
modo adeguato.
• Isolamento meccanico: negli animali a scheletro esterno
differenze nella forma e nella dimensione dei genitali,che
sono sclerificati, possono rendere difficile o impossibile
l’accoppiamento.
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Meccanismi di isolamento
riproduttivo
Meccanismi di isolamento postcopula
•
•
•
•
•
•
Isolamento gametico: attrazione assente tra i gameti, incapacità
degli spermatozoi a sopravvivere nell’apparato riproduttivo
femminile, incapacità degli spematozoi a penetrare e fecondare
l’ovulo, mancata formazione del tubo pollinico.
Mortalità zigotica ed embrionale.
Non vitalità degli ibridi.
Sterilità degli ibridi.
Isolamento etologico degli ibridi: ibridi interspecifici, vitali e
fertili, con uova e spermatozoi normali, non sono in grado di
riprodursi perché incapaci di un efficiente comportamento
riproduttivo.
Insuccesso degli ibridi: alcuni ibridi interspecifici sono
completamente o parzialmente fertili, ma la progenie o è sterile
o poco vitale.
Isolamento etologico:
maschi e femmine di
specie diverse,
sessualmente maturi, non
rispondono ai rispettivi
stimoli in modo adeguato.
Isolamento temporale:
specie che convivono
nella stessa area, ma
raggiungono la maturità
sessuale in periodi
differenti.
•Isolamento meccanico: negli
animali a scheletro esterno
differenze nella forma e
nella dimensione dei
genitali,che sono sclerificati,
possono rendere difficile o
impossibile l’accoppiamento.
Principali meccanismi di
speciazione
•
Speciazione allopatrica: il differenziamento genetico e, spesso anche
l’isolamento riproduttivo, vengono acquisiti in condizioni di isolamento
geografico.
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Intelligent design
• I.D. sostiene che la vita è stata creata e progettata.
• Chi sostiene l’I.D. afferma che questa è una prospettiva di lavoro
scientifica, e in quanto tale deve essere insegnata nelle aule di
scienza assieme all’ evoluzionismo “darwiniano” quale spiegazione
alternativa.
• Il movimento dell’ I.D. nasce negli Stati Uniti, dove fin dall’inizio del
XX° secolo numerosi movimenti, legati alle sette evangeliche,
chiedono di bandire Darwin dalle scuole,
Intelligent design
• I.D. sostiene che la vita è stata creata e progettata.
• Non viene più proposta una interpretazione letterale della Bibbia
come fonte di “verità” scientifica.
• Si afferma che gli organismi viventi sono un fenomeno troppo
complesso per essere spiegati dalla casualità dell’evoluzione
darwiniana …
• Si afferma che un evento estremamente improbabile non può
avvenire per caso
• Negli anni ’80 questi movimenti hanno un ruolo determinante nel
decidere gli equilibri politici del paese e questo dato di fatto
contribuisce ad accrescere forza contrattuale del movimento.
• Oggi questo movimento è arrivato in Europa
Intelligent design
• I.D. E’ una scienza? Non ha mai generato un progetto di ricerca; non
eistono esperimenti finalizzati a dimostrare l’esistenza di un
progettista;
• Le argomentazioni logiche sono coerenti e veritiere? NO i.e. “un
evento estremamente improbabile non può avvenire per caso” (ogni
settimana un avvenimento estremamente improbabile (la vincita al
lotto) avviene su basi assolutamente casuali;
• Le argomentazioni usate sono esattamente le stesse di quelle degli
avversari di Darwin ai suoi tempi
• Ci sono incongruenze nell’operato del designer
IN CONCLUSIONE:
• I.D. NON È UNA SCIENZA (e come tale deve stare al di fuori delle
aule scientifiche)
• La scienza dell’evoluzione non ha nulla da dire sulle filosofie personali
di ciascuno di noi
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