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
