L ALBERO EVOLUTIVO DEGLI
ORGANISMI VIVENTI
GLI ORGANISMI VIVENTI SONO
CARATTERIZZATI DA UNA ENORME
DIVERSITA
Finora sono state descritte circa
1.700.000 specie diverse di piante,
animali, invertebrati, microrganismi.
Molte di più ne esistono in natura,
circa 13 milioni di specie
Per esempio, il numero stimato di
specie di funghi è di 1.500.000 e ne
sono state descritte finora solo
72.000, cioè solo il 4.8%
E necessario quindi
CLASSIFICARE LA
BIODIVERSITA
cioè
organizzare l informazione sugli
Organismi Viventi
Questa è una attività che noi tutti
svolgiamo spontaneamente. Dopo aver
visto un certo numero di PIANTE
possiamo giudicare che cosa è una
pianta ed una non-pianta.
Dato un nuovo Organismo, possiamo
decidere in base a questa idea se
appartiene o no al gruppo Piante, se
corrisponde cioè all idea che ci siamo
fatti di piantitudine
CLASSIFICARE
significa anche
RAGGRUPPARE INSIEME COSE
SIMILI
Ciò implica una definizione di
SIMILARITA
Definizioni diverse possono
portare a classificazioni diverse
dello stesso organismo
Dipende dalle proprietà su cui
vogliamo basare la classificazione.
Per ordinare i libri in una biblioteca:
posso classificarli per soggetto, per
lingua in cui sono scritti, per data di
pubblicazione, per colore, forma, per
autore
Già nell antica Grecia il mondo era diviso in tre
REGNI: animale, vegetale, minerale
Alla metà del 1700 Linneo confermò questo tipo di
classificazione, distribuendo gli Organismi Viventi in
due Regni:
Piante e Animali
Carl von Linné:
Systema naturae 1735
Species plantarum 1753
Ordinamento gerarchico
Sistema binomiale
Il primo celebre albero
evolutivo veramente
completo nella storia
della biologia fu
pubblicato dal tedesco
Ernest Haeckel nel
1864. Secondo Haeckel,
seguace di Darwin e in
pieno accordo con le
teorie evoluzionistiche,
dalle monere avevano
avuto origine i protisti
più complessi, dai quali
poi discesero i viventi
più evoluti, cioè le
piante e gli animali. Alla
base dell albero
troviamo un nuovo regno,
quello dei Protisti e nella
parte più bassa le
Monere.
Per circa 200 anni è stata accettata questa divisione,
che però poneva problemi riguardo alla classificazione
dei procarioti, dei microrganismi e dei funghi
Cinque regni:proposti da R.H. Whittaker (1969)
• Divide le forme complesse di organismi in relazione al
modo di nutrizione
Regnum Plantae: fotosintetici
Regnum Animalia: ingeriscono cibi solidi
Regnum Fungi: assorbono nutrienti in soluzione
• Divide i protisti (unicellulari) in base alla presenza o
assenza della membrana nucleare
Regnum Protista: unicellulari, eucarioti (protozoi, alghe,
mixomiceti)
Regnum Monera: unicellulari, procarioti
Nel 1969 l ecologo Robert Whittaker, propose una
classificazione degli OrganismiViventi in 5 REGNI
ANIMALI
Eterotrofi,
multicell.
PIANTE
Fotoautotrofe
multicell.
PROTISTI
Eucarioti
unicell.
FUNGHI
Eterotrofi,
multicell.
MONERE
Procarioti,
batteri
ALCUNI SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE DEI VIVENTI
TRADIZIONALE
PIANTE
Batteri
Alghe
Funghi
Piante
ANIMALI
Protozoi
Animali
3 REGNI
5 REGNI
3 DOMINI
Stanier 1970
Whittaker 1969
Woese 1990
PROTISTI
Batteri
Protozoi
Alghe
Funghi
PIANTE
ANIMALI
MONERA
Batteri
Alghe azz.
PROTISTI
Protozoi
Alghe unic.
PIANTE
Alghe plur.
Piante
FUNGHI
ANIMALI
BACTERIA
ARCHAEA
Metanogeni
Estremofili
EUCARYA
Ciliati
Flagellati
Piante
Funghi
Animali
Dopo la scoperta della struttura del DNA
sono stati messi a punto molti sistemi per
comparare l organizzazione degli
Organismi Viventi a livello molecolare e
trovare le loro relazioni attraverso lo
studio del GENOMA
Sia RNA che DNA possono funzionare da cronometri evolutivi,
in quanto la distanza evolutiva tra due specie può essere
misurata dalle differenze nella sequenza dei loro nucleotidi.
Questo perché il numero di differenze nella sequenza di un
gene è proporzionale al numero di mutazioni avvenute nel DNA.
E nata così la FILOGENESI MOLECOLARE
Un sistema che studia le variazioni di geni specifici altamente
conservati.
Allineando sequenze geniche ottenute da varie specie di
Organismi Viventi se ne può misurare la similarità
attraverso la conta dei cambiamenti:
Essere Umano
GTGCCAGCAGCCGCGGTAATTCCAGCTCCAATAGCGTATATTAAAGTTGCTGCAGT
Lievito
GTGCCAGCAGCCGCGGTAATTCCAGCTCCAATAGCGTATATTAAAGTTGTTGCAGT
Mais
GTGCCAGCAGCCGCGGTAATTCCAGCTCCAATAGCGTATATTTAAGTTGTTGCAGT
E. coli
GTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGGAGGGTGCAAGCGTTAATCGGAATTACTGGGCG
PER DETERMINARE LE RELAZIONI EVOLUTIVE TRA SPECIE E
ESSENZIALE SCEGLIERE IL GIUSTO GENE DA SEQUENZIARE
SCELTA DEL GENE
Deve essere presente in TUTTI gli Organismi Viventi, quindi essere
un gene che presiede a funzioni cellulari centrali ed universali.
Deve essere un gene omologo dal punto di vista funzionale.
La sua sequenza deve essere conservata adeguatamente. Non
essere cioè troppo variabile e troppo poco variabile.
Il gene deve essere grande da poter contenere un registro di
informazioni storiche. Per esempio il tRNA è presente in tutte le
specie, fondamentale per il funzionamento della cellula, ma è
troppo piccolo, è costituito da 75 nucleotidi e non fornisce
informazioni utili.
Per poter mettere in relazione tutti
gli Organismi Viventi bisogna quindi
cercare un gene conservato
attraverso i miliardi di anni di
divergenza evolutiva
In questa GARA i geni candidati
che sono risultati vincitori sono i geni
che codificano per l RNA ribosomale,
che sono molecole antiche,
estremamente conservate,
funzionalmente costanti
La molecola 16S è abbastanza grande da
contenere le informazioni sufficienti per
un confronto genetico ed abbastanza
piccola da permettere il suo
sequenziamento, è stata utilizzata per
costruire alberi filogenetici dei procarioti
e degli eucarioti (usando la frazione 18S
negli eucarioti).
Il database delle sequenze di rRNA
consta di più di 10.000 sequenze ed è
accessibile a tutti attraverso la rete
(http://rdpwww.life.uiuc.edu).
RNA ribosomale
Procarioti: 5S, 16S e 23S
Eucarioti: 5.8S, 18S, 25S
più di 10.000 sequenze (http://rdpwww.life.uiuc.edu/)
Stessa specie: ceppi che hanno almeno il 70% di ibridazione DNADNA e il 97% di identità tra sequenze del gene 16S rRNA
RIBOSOMI
I ribosomi sono degli organelli presenti nelle cellule di
tutti gli organismi, procarioti ed eucarioti, formati da un
complesso di proteine e RNA, dove vengono sintetizzate
le proteine.
Ci sono tre molecole di RNA ribosomale, che nei
procarioti hanno la grandezza di 5S, 16S e 23S. Le
frazioni più grandi, 16S e 23S, rispettivamente di 1542 e
2904 nucleotidi, contengono diverse regioni di sequenze
altamente conservate, adatte per ottenere un
allineamento di esse, ma anche variabilità sufficiente in
altre regioni della molecola, da utilizzare come eccellenti
cronometri filogenetici.
