Darwin e l`evoluzionismo
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Darwin e l’evoluzionismo “Niente in Biologia è di senso se non alla luce dell’Evoluzione” Theodosius Dobzhansky (1900-1975) Charles Darwin 1809 -1882 I viaggi di Darwin Isole Galapagos I viaggi di Darwin • Le teorie di Darwin sono strettamente legate ai suoi viaggi • Di particolare importanza furono le osservazioni sui fossili del Sud- America e delle isole Galapagos e le loro similitudini con fossili e animali viventi … da quando sono tornato sono impegnato in un lavoro molto presuntuoso…Sono rimasto talmente colpito dalla distribuzione degli organismi alle galapagos e dai fossili americani che ho deciso di raccogliere alla cieca ogni sorta di fatto che abbia a vedere in qualche modo con le specie…Ho letto pile di libri…Infine è giunto qualche barlume di luce e sono quasi convinto, (in totale contrasto con la mia opinione iniziale) che le specie non sono immutabili. Che il cielo mi preservi dalle assurdità di Lamark… Credo di aver scoperto (qui sta la mia presunzione) il semplice modo in cui le specie arrivano ad adattarsi a vari fini. Lettera di Charles Darwin a Hooker 1844 Prima di Darwin Osservazione iniziale (un po’ banale) Il mondo è pieno di esseri viventi diversi che sembrano perfettamente adattati all’ambiente che li circonda Diversità Adattamento Domanda (meno banale) Perché ? Una prima risposta: Fissismo (Creazionismo) • LE SPECIE SONO SEMPRE ESISTITE COME NOI LE OSSERVIAMO • Molte religioni fanno risalire la presenza di differenti esseri viventi sulla terra ad atti creativi da parte di divinità • Il creazionismo non è una teoria scientifica in quanto non cerca prove nello studio della natura ma affida la sua credenza alla fede • Il vescovo James Ussher (1650) datò la creazione della terra nel 4004 avanti Cristo James Ussher Una seconda risposta: Evoluzionismo • Gli esseri viventi traggono origine da preesistenti esseri viventi da cui differiscono per l’accumularsi di differenze durante le generazioni Darwin NON “inventò” l’evoluzionismo • Quando Darwin comincia a riflettere su queste cose le teorie evoluzionistiche erano largamente diffuse e si stavano consolidando sul creazionismo precedente Alcuni evoluzionisti prima di Darwin .. specie simili si generano da antenati comuni attraverso una degenerazione … George-Louis Leclerc, compte de Buffon (1707-1788) .. le specie simili si modificano attraverso la formazioni di ibridi … Carolus Linnaeus Carl von Linné (1707–1778) .. la terra è uniformemente modificata da forze che esistono ancora attualmente … James Hutton (1726-1797) .. i fossili rappresentano forme estinte forse a causa di catastrofi … Georges Cuvier (1769-1832) L’evoluzionismo aveva basi solide prima di Darwin • Le teorie evoluzionistiche, in quanto teorie scientifiche, trovavano fondamento su molti tipi di osservazioni della natura, ed in particolare: – Biogeografia – – Anatomia comparata – – Embriologia comparata – Biogeografia Specie viventi simili in ambiti geografici vicini Anatomia comparata Animali differenti hanno strutture anatomiche simili Embriologia comparata Animali differenti passano per stadi embriologici molto simili Topo Uomo L’evoluzionismo esisteva e c’era chi provava a darne una spiegazione • Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829) • Secondo Lamarck le variazioni che avvenivano in un individuo, a causa dell’ambiente, si potevano trasferire attraverso “fluidi vitali” alla progenie Le giraffe di Lamark Darwin e Lamark • Darwin conobbe il lavoro di Lamark attraverso uno zoologo di Edimburgo, Robin Grant. • Ne accettò il concetto di evoluzione ma si mosse alla ricerca di un diverso motore dell’evoluzione stessa Malthus Malthus • Malthus, infatti, mosso dal desiderio di combattere l’uso indiscriminato dell’assistenza sociale, studiò a lungo i rapporti tra popolazione e risorse. • Le sue conclusioni lo portarono a vedere nella guerra, nella fame e nella malattia gli strumenti “naturali” che limitavano la crescita della popolazione. La vera scoperta di Darwin: la Selezione Naturale • Darwin propose la SELEZIONE NATURALE come il motore dell’evoluzione dei viventi I have called this principle, by which each slight variation, if useful, is preserved, by the term Natural Selection. —Charles Darwin from "The Origin of Species" Selezione Naturale La selezione naturale è il differente successo riproduttivo di differenti individui risultante dalla interazione degli organismi con l’ambiente. L’oggetto della selezione naturale sono le popolazioni. L’evoluzione viene misurata come il cambio di frequenza di determinate caratteristiche in una popolazione tra una generazione ed un’altra Le giraffe di Darwin Proviamo a “comprimere” la teoria di Darwin La teoria Darwiniana in sintesi (la risposta vera alla domanda di prima) • Gli individui in una popolazione variano tra loro che sono, almeno in parte, ereditabili • Le popolazioni generano più figli di quanto le risorse ambientali possano permettere • Gli individui con le variazioni più favorevoli in quell’ambiente avranno più possibilità di fare figli e di mantenerli. Quindi i loro geni passeranno nelle generazioni successive (adattamento). • Quando individui della stessa specie si separano geograficamente cominciano ad accumulare variazioni adattative che finiscono per impedire l’incrocio con la formazione di una nuova specie (diversità) La Selezione Naturale: esempio Agente selettivo La Selezione Naturale: esempio Agente selettivo Ma se finiscono gli insetti gialli, il predatore che mangia? Coevoluzione • Evoluzione congiunta di due o più specie che hanno relazioni ecologiche strette, nella quale una specie opera una pressione selettiva sull’altra e viceversa, rendendo l’evoluzione di una specie almeno parzialmente dipendente dall’evoluzione dell’altra La selezione può agire a diversi livelli Sopravvivenza Scelta nell’ accoppiamento Fecondità Fitness (versione semplificata) numero medio di discendenti nella prossima generazione Wi = Vi x fi Probabilità di sopravvivere in età riproduttiva Numero medio di figli per individuo Selezione sessuale • Gli esseri viventi cercano di incrociarsi con partners che garantiscano al massimo la possibilità di avere prole e di mantenerla. Quindi selezionano il partner. • Conduce allo sviluppo ed al mantenimento dei caratteri sessuali secondari, cioè di quei caratteri che fungono da segnale di “buoni geni” • Esita nel Dimorfismo Sessuale Dimorfismo sessuale in Homo sapiens • Forma del corpo e distribuzione del tessuto adiposo (mammelle, fianchi, addome) • Forma del volto (occhi, mandibola, mento, ecc.) • Distribuzione dei peli Qualegeneremostraicara0erididimorfismo sessualepiùappariscen5? Selezione Sessuale • In genere i maschi delle specie hanno i caratteri dimorfici più appariscenti • La scelta del partner sessuale è fondamentalmente femminile Maschi Wodaabe Niger Maschi Caucasici Italia Anisogamia = Differenti gameti • Gameti femminili: – Grandi – Pieni di nutrienti – Costosi a prodursi – Limitati in numero – Prodotti non frequentemente • Gameti maschili – Piccoli – Senza nutrienti – Facili da prodursi – In gran numero – Prodotti ininterrottamente Differente investimento Anisogamia Gravidanza Allattamento La femmina di mammifero investe ancora di più e rischia ancora di più se commette un errore Il gradiente di Bateman • Bateman (1948) in drosofila osservò che nei maschi il numero dei figli aumentava con il numero degli accoppiamenti ma nella femmina no Modi della Selezione Naturale 1. Selezione Stabilizzante 2. Selezione Direzionale 3. Selezione Diversificante Selezione stabilizzante • Le variazioni tendono a restringersi in un range intermedio tra le forme estreme • Ambienti Stabili Selezione stabilizzante Selezione Direzionale • Le variazioni tendono muoversi verso uno degli estremi • Ambienti in cambiamento Selezione direzionale Culex pipiens Selezione Diversificante • Le variazioni tendono muoversi verso i due estremi • Le variazioni ambientali tendono a favorire i fenotipi estremi Selezione diversificante Pyrenestes ostrinus Perchénonsicapisce? • Perchélateoriedell’evoluzione,per quantosemplice,cirisultadicosìdifficile comprensione? Difficoltà: il tempo evoluzionistico è troppo lungo per il nostro cervello Difficoltà: se ne parla troppo e spesso da persone non competenti “secondo l’evoluzionismo l’uomo discende dalle scimmie” Difficoltà: se ne parla troppo e spesso da persone non competenti “l’uomo discende dalle scimmie” “l’uomo e gli scimpanzé hanno avuto un antenato comune circa 8 milioni di anni fa” Difficoltà: se ne parla troppo e spesso da persone non competenti Alcuni concetti sbagliati ATTRIBUITI alla teoria Darwiniana “Darwin ha detto che viene selezionato il migliore” Perché la selezione naturale non ci rende “perfetti”? • Gli organismi sono bloccati entro contesti storici e territoriali • Gli adattamenti sono compromessi • Non tutta la evoluzione è adattativa. Il caso gioca un ruolo fondamentale • La selezione lavora solo sui fenotipi esistenti Alcuni concetti sbagliati ATTRIBUITI alla teoria Darwiniana “Darwin ha detto che viene selezionato il migliore” La selezione avvantaggia solo il più adatto a quello specifico ambiente in quello specifico tempo Alcuni concetti sbagliati ATTRIBUITI alla teoria Darwiniana “SecondoDarwinnoiciada.eremo,primao poi,aqualsiasiambiente” Alcuni concetti sbagliati ATTRIBUITI alla teoria Darwiniana “SecondoDarwinnoiciada.eremo,primao poi,aqualsiasiambiente” Le specie si possono adattare ma si possono anche estinguere Le specie possono estinguersi Permiana. La più grande della storia Estinti più dell’80% delle specie Aumentata attività vulcanica, CO2 e riscaldamento della terra Estinzione dei dinosauri Asteroide ? Potrebbe essere anche dovuta a vulcani Alcuni concetti sbagliati ATTRIBUITI alla teoria Darwiniana Per potersi adattare ad un ambiente, il meccanismo della selezione naturale ha bisogno di tempi molto lunghi (che dipendono dalla frequenza di mutazione e dai tempi di riproduzione della specie). Improvvise modificazioni ambientali (inquinamento, radiazioni, modificazioni climatiche, ecc.) non darebbero il tempo a nessun adattamento ma solo alla estinzione della specie. Alcuni concetti sbagliati ATTRIBUITI alla teoria Darwiniana “il darwinismo è un modello generale che può essere applicato ad ambiti differenti da quello biologico” Alcuni concetti sbagliati ATTRIBUITI alla teoria Darwiniana “il darwinismo è un modello generale che può essere applicato ad ambiti differenti da quello biologico” mentre in ambito biologico la teoria darwiniana è sottoposta quotidianamente a rigorose prove scientifiche, lo stesso può non succedere in altri ambienti
