LE PROVE DELL`EVOLUZIONE

LE PROVE
DELL’EVOLUZIONE
Quali sono le prove dell’evoluzione?
La Paleontologia
Gli Organi Vestigiali e gli Atavismi
La Biogeografia
L’Anatomia comparata
L’Embriologia
LA PALEONTOLOGIA
I Fossili
I Fossili
La Fossilizzazione è un processo molto semplice e ben
conosciuto che, però, richiede condizioni particolari. I resti
degli animali devono cadere in acqua ed essere ricoperti dai
sedimenti (fanghi, polvere, terra) prima di decomporsi ed
essere attaccati da organismi «spazzini». Se vengono sepolti si
trasformano: i minerali disciolti nell’acqua impregnano o
sostituiscono le parti dure. Resta quindi un calco dell’organismo
incorporato nei sedimenti che, con il tempo, si trasforma in
roccia. Le parti molle invece non fossilizzano. Sono molto
frequenti le ossa, i denti o le conchiglie. Gli organismi terrestri
sono più rari di quelli marini. Una volta formati i fossili devono
resistere ai processi di sollevamento e ripiegamento della
crosta terrestre e all’erosione se affiorano in superficie. Per
questo sono relativamente rari.
L’età delle rocce
Per calcolare l’età delle rocce
viene utilizzata la radioattività.
Alcuni elementi presenti nelle
rocce (uranio o carbonio) con il
tempo si trasformano (in
linguaggio scientifico decadono)
ossia diventano altri elementi.
Fortunatamente questo processo
è molto preciso: calcolando il
rapporto tra la quantità degli
elementi iniziali e quelli
trasformati, è facile risalire
all’età delle rocce.
Gli organismi viventi
3,5 miliardi di anni fa compaiono i batteri unicellulari
600 milioni di anni fa organismi pluricellulari, invertebrati
marini come vermi, meduse, spugne
400 milioni di anni fa le piante terrestri e i tetrapodi
(animali a 4 zampe) come i pesci
350 milioni di anni fa gli anfibi
300 milioni di anni fa i rettili
250 milioni di anni fa i primi mammiferi
200 milioni di anni fa gli uccelli
7 milioni di anni fa compaiono i primi ominidi
L’antenato dell’Armadillo
Gliptodonte
Se l’evoluzione è una realtà, le specie che vivono in
una certa area dovrebbero derivare dalle prime
specie che sono vissute in quella stessa area. Gli
Armadilli che sono gli unici mammiferi che possiedono
una corazza ossea a protezione del corpo, vivono solo
nelle Americhe quindi i loro antenati dovrebbero
trovarsi tra i fossili di quel continente: in effetti in
quell’area sono stati trovati i Gliptodonti, mammiferi
erbivori corazzati con l’aspetto di Armadilli.
Armadilli e Gliptodonti
Gliptodonte
Armadillo
Anelli mancanti
Anelli mancanti
Alcuni creazionisti ammettono che alcune variazioni nella forma e nelle
dimensioni degli organismi sono possibili ma rifiutano l’idea che un
organismo possa essere trasformato in un altro completamente diverso.
La teoria dell’evoluzione ci insegna che per ogni coppia di specie, per
quanto diverse, c’era in passato una sola specie che rappresentava
l’antenato di entrambe. Questa specie viene chiamata anello mancante.
Viste le difficoltà nella fossilizzazione sarà quasi impossibile trovare
l’anello mancante però si potranno trovare specie simili, forma di
transizione. Facciamo un esempio: gli uccelli derivano da un particolare
gruppo di rettili, i dinosauri. Per dimostrare la discendenza comune dei
due gruppi non è necessario trovare il fossile della singola specie che
corrisponde all’antenato comune ma sarà sufficiente trovare fossili con
caratteristiche comuni ai due gruppi. Quindi un rettile con alcuni
caratteri tipici degli uccelli.
Dai Pesci agli Anfibi
Dai pesci agli anfibi
Circa 390 milioni di anni fa, gli unici
vertebrati presenti sulla Terra erano i pesci.
In alcune rocce più giovani (30 milioni di anni
in meno) sono stati trovati animali simili agli
attuali anfibi: corpo e capo allineati, collo
distinto, arti ben sviluppati con alcune
caratteristiche ancora in comune con i «pesci
dalle pinne lobate» così chiamati per le
grandi pinne ossee attraverso le quali si
spostavano sui fondali di laghi e corsi
d’acqua poco profondi. Gli scienziati hanno
quindi deciso di cercare una forma di
transizione all’interno di rocce sedimentarie
di età compresa tra i 390 e i 360 milioni di
anni fa che si erano formate per la
deposizione di fanghi di acqua dolce infatti
sia i pesci dalle pinne lobate si i primi anfibi
erano di acqua dolce. Scelsero un’isola del
mar glaciale artico vicino alle coste del
Canada .
Tiktaalik roseae
Nel 2004 fu trovato un fossile che sarà chiamato Tiktaalik roseae che in lingua
inuit significa grande pesce di acqua dolce.
Aveva ancora branche scagli e pinne ma aveva caratteristiche di un anfibio:
capo appiattito come quello di una salamandra , gli occhi e le narici sulla cima
del capo, aveva il collo (i pesci ne sono privi).
Soprattutto aveva:
Costole robuste in grado di pompare aria nei polmoni o attraverso le branchie
Arti simili a quelle dei pesci lobati ma con meno ossa e più robuste che gli
permettevano di camminare.
Tiktaalik era ben adattato ad una vita in acque basse ma se osserviamo le sue
caratteristiche possiamo capire il suo percorso evolutivo. Alcuni dei suoi
discendenti avevano pinne/arti abbastanza robusti da potersi spostare tra i
corsi d’acqua per evitare predatori o catturare i molti insetti giganti. La
possibilità di avventurarsi sulla terraferma era probabilmente un vantaggio,
quindi la selezione naturale ha premiato le caratteristiche che hanno portato
alla comparsa dei primi anfibi.
Eusthenopteron: pesce a pinne lobate
Tiktaalik: scheletro e ricostruzione
Acanthostega: tra i primi anfibi
Cranio e arto di Tiktaalik
Dai rettili agli Uccelli
Dai Rettili agli Uccelli
A cosa serve mezza ala? Con questa
domanda i creazionisti cercavano di mettere
in discussione la teoria dell’evoluzione:
secondo loro la selezione naturale non può
spiegare questa transizione perché prevede
stadi intermedi in cui un animale dovrebbe
possedere ali rudimentali e una «mezza ala»
potrebbe essere un problema piuttosto che
un vantaggio. In realtà una mezza ala
potrebbe non essere utile per volare ma
potrebbe essere usata per planare. La
capacità di planare , infatti, è presente in
molti animali come negli scoiattoli volanti che
usano una membrana che si estende lungo i
fianchi, tra gli arti inferiori e quelli superiori.
In realtà queste ipotesi sono diventate inutili
quando si sono trovati fossili di alcune forme
di transizione in rocce con l’età di circa 150
milioni di anni fa.
Archaeopteryx
Una prima forma di transizione è
Archaeopteryx, un animale delle
dimensioni di un corvo trovato in
una miniera di calcare in
Germania nel 1860. Questo
animale, in realtà, ha più
caratteristiche di rettile: mascelle
con denti, coda ossea, artigli,
dita separate nelle ali e collo
che si inserisce nella parte
posteriore del cranio e non
inferiormente. I caratteri degli
uccelli sono due: grandi penne e
il primo dito delle zampe
opponibili.
Microraptor gui
Fino agli novanta non essendo
stato scoperto nessun altro
rettile-uccello il legame tra i due
gruppi è rimasto poco chiaro.
Improvvisamente si scoprirono in
Cina alcuni fossili con strutture
filamentose che sono vere e
proprie penne. Queste penne
non potevano servire per volare
ma probabilmente erano utili per
il corteggiamento oppure per
isolare il corpo e mantenere
costante la temperatura del
corpo.
Sinornithosaurus
ORGANI VESTIGIALI E GLI
ATAVISMI
Cosa sono?
Gli ORGANI VESTIGIALI sono
organi che non hanno più
nessuna
funzione
oppure
svolgono una funzione diversa
da quella originaria e
riguardano tutti gli organismi
di una specie. Se, invece, si
trovano solo in alcuni individui
di una specie vengono
chiamati ATAVISMI
Palinsesti
Nell’Europa medievale, prima
dell’invenzione della carta, i testi
venivano scritti su pergamene,
sottili fogli ottenuti facendo
essiccare pelli di pecora, capra
o di vitello. Alcuni artigiani, a
causa dell’alto costo,
riutilizzavano le vecchie
pergamene già scritte grattando
via le vecchie lettere e
riscrivendo sulla pagina pulita.
Questi manoscritti riciclati
venivano chiamati «palinsesti»
dal greco raschiato di nuovo.
Gli organismi sono palinsesti della storia
Come questi testi antichi anche gli organismi sono
palinsesti della storia o meglio della loro storia
evolutiva. Le piante o gli animali (compreso l’uomo)
possiedono alcune caratteristiche che hanno un senso
se sono considerati avanzi di caratteri un tempo utili
ai loro antenati. Questi organi si chiamano vestigiali
se compaiono in tutti gli individui di una specie oppure
atavismi (dal latino «atavus» lontano antenato) se
compaiono sporadicamente solo in alcuni individui.
Le ali
Le ali dello struzzo, come quelle di altri uccelli non volatori, non svolgono più la
funzione per cui si era evoluto. In realtà non sono inutili ma vengono utilizzate
dall’animale per rimanere in equilibrio quando corre.
Gli uccelli non volatori vivono principalmente sulle isole dove il numero dei
mammiferi e dei rettili ossia dei loro predatori è abbastanza basso. Gli altri
come lo struzzo o il kiwi vivono nell’emisfero meridionale dove il numero di
mammiferi è inferiore rispetto a quelli dell’emisfero settentrionale. Il volo è
molto dispendioso , serve molta energia, se un animale vive in una zona con
pochi predatori le ali servono a poco e allora gli uccelli nati con ali ridotte
hanno avuto un vantaggio evolutivo.
La Talpa
Le Talpe vivono sottoterra
dove gli occhi possono
essere un fastidio se non
servono: richiedono energia
per formarsi e si possono
danneggiare facilmente. Una
mutazione che causa la
riduzione degli occhi
presenta un vantaggio per
l’animale. La Talpa ha solo
due organi vestigiali che si
osservano spostando il pelo
dal viso dell’animale.
La Balena
Osservando lo scheletro
completo di una balena
si possono osservare
minuscoli arti posteriori e
ossa del bacino
scollegate dal resto
dello scheletro. Queste
ossa dimostrano la
discendenza dei cetacei
da antenati che vivevano
sulla Terra.
L’appendice
L’appendice ciecale è un sottile cilindro di tessuto
che rappresenta la parte terminale dell’intestino
cieco. Negli erbivori come i Koala e i Conigli
l’intestino cieco e la sua appendice sono molto
sviluppati perché contengono batteri che aiutano
l’animale a digerire la cellulosa che si trova nelle
cellule dei vegetali. Nei primati come l’Orangutan
che consuma meno foglie l’appendice è ridotta.
Nell’uomo è piccolissima. In pratica è l’avanzo di un
organo che era di grande importanza per i nostri
antenati mammiferi che si nutrivano di vegetali.
Questo organo tende ad infettarsi e, se non curato,
può portare alla morte perché buca l’intestino. Fino
alla fine del 1800 la mortalità per questo motivo
era molto alta quindi la selezione naturale
eliminava gli individui con l’appendice più lunga.
Con le nuove tecniche chirurgiche la mortalità è
diminuita per questo motivo, probabilmente, non è
scomparsa del tutto.
La membrana nittitante
La membrana nittitante dal latino
«nictare» (sbattere le palpebre) è
una terza palpebra trasparente che
si trova in alcune specie animali e
che può essere calata sopra l'occhio
per proteggerlo ed idratarlo
mantenendo comunque la visibilità.
Vari rettili, uccelli e squali hanno una
vera e propria membrana nittitante,
mentre in molti mammiferi (e tra
questi anche l'uomo) c'è solo un
piccolo residuo vestigiale all'angolo
dell'occhio. Esiste tuttavia qualche
mammifero (come l'orso polare, le
foche e l'oritteropo) che presenta
una vera membrana nittitante.
Tubercolo di Darwin
Il tubercolo (o lobulo) di Darwin è un
ispessimento dell'orecchio.
L'ispessimento del tubercolo di Darwin
può essere o verso l'esterno o verso
l'interno. Questo nodulo cartilagineo è
posizionato sul bordo esterno del
padiglione ed è un residuo
dell'articolazione che permetteva ai
nostri progenitori e a molti animali
viventi di muovere e orientare le
orecchie quindi di essere di grande
aiuto per proteggersi dai predatori.
Sotto il cuoio cappelluto abbiamo tre
muscoli che si uniscono alle orecchie.
Nella maggior parte degli individui non
sono utilizzati invece alcune persone
possono usarli per muovere le orecchie.
Un Atavismo: la Coda umana
Gli embrioni umani presentano
una coda da pesce di dimensioni
notevoli che incomincia a
scomparire dopo 7 settimane. In
alcuni rari casi la struttura non
regredisce del tutto e così il
bambino nasce con una coda che
spunta dalla base della colonna
vertebrale. La coda contiene le
vertebre che normalmente sono
fuse insieme nel coccige.
Contiene vasi sanguigni, nervi e
muscoli, può addirittura
muoversi. Fortunatamente può
essere facilmente rimossa con un
intervento chirurgico.
Il disegno imperfetto
Anche se gli organismi sembrano progettati per
adattarsi agli ambienti naturali in cui vivono l’idea
che il progetto di partenza sia perfetto è una pia
illusione. Un disegno perfetto sarebbe il segno
dell’esistenza di un progettista abile e intelligente. In
realtà il progetto non è perfetto, gli organi vestigiali
che abbiamo visto sono quindi una conseguenza
delle trasformazioni evolutive.
LA BIOGEOGRAFIA
Distribuzione degli organismi viventi nel mondo
Le domande
¨
¨
¨
Perché organismi viventi di specie diverse ma simili
di aspetto si trovano in zone della Terra che hanno
lo stesso clima?
Perché organismi della stessa specie vivono in zone
della Terra molto distanti tra loro? Come possono
aver avuto un antenato comune?
Perché gli organismi che abitano le isole oceaniche
sono diversi da quelli che abitano le isole
continentali?
Convergenza evolutiva
Perché organismi viventi di specie diverse ma
simili di aspetto si trovano in zone della Terra
che hanno lo stesso clima?
Confronto tra piante
America: Cactus
Australia: Euforbia
I Continenti
Molte piante del deserto presentano alcuni adattamenti:
grossi fusti per trattenere l’acqua e foglie piccole o
addirittura trasformate in spine per ridurre
l’evaporazione. Però, mentre nei deserti americani
osserviamo delle cactacee, in quelli africani, australiani
ed asiatici non ci sono cactus ma euforbie. Le prime hanno
nel fusto un liquido limpido e acquoso mentre le seconde
hanno un liquido lattiginoso. Sono piante di specie
completamente diversa. Perché dovrebbero essere state
create piante differenti ma di aspetto simile in zone del
mondo lontane tra loro ma con lo stesso clima?
Marsupiali e Placentati
Marsupiali: mirmecobio
Placentati: formichiere
Marsupiali e Placentati
Marsupiali: Petauro
Placentati: Scoiattolo volante
Marsupiali e Placentati
Marsupiali: talpa
Placentati: talpa
Marsupiali e Placentati
Gli animali confrontati appartengono ai marsupiali che vivono
solo in Australia e ai placentati che vivono in tutto il resto del
mondo. I gruppi presentano differenze nel sistema riproduttivo:
mentre nei marsupiali i piccoli completano lo sviluppo nel
marsupio che è una tasca esterna, i cuccioli dei placentati
completano lo sviluppo nella placenta all’interno dell’utero
della mamma. Nonostante queste differenze sembrano
assolutamente uguali.
L’evoluzione spiega questa somiglianza con la CONVERGENZA
EVOLUTIVA: le specie che vivono in ambienti simili sono
sottoposti alla stessa pressione selettiva e sviluppano
adattamenti simili (chiamate convergenze) assumendo un
aspetto simile anche se non sono imparentate come il colore
bianco dell’orso polare e della volpe artica.
Distribuzione degli organismi
Perché organismi della stessa specie vivono in
zone della Terra molto distanti tra loro? Come
possono aver avuto un antenato comune?
Glossopteris
Glossopteris è una conifera fossile che si
trova in America del sud, in Africa del
sud, in Antardide, in India e in Australia.
Visto che i suoi semi non potevano
attraversare gli oceani può essere
considerata una prova della creazione
di questa pianta nei diversi continenti?
Assolutamente no: quando si sono
formati questi fossili America, Africa,
Antartide, India e Australia erano unite
nella Pangea. I semi non hanno
attraversato gli oceani perché questi
continenti erano uniti
Isole oceaniche
Perché gli organismi che abitano le isole
oceaniche sono diversi da quelli che abitano le
isole continentali?
Le isole continentali (isole
Brittaniche, Giappone,
Madagascar) sono quelle
che in passato erano unite
ad un continente e poi si
sono separate o per
l’innalzamento dei mari o
per lo spostamento delle
placche. Le isole
oceaniche non sono mai
state unite ad un
continente (Haway,
Galapagos)
Osservate la tabella a
sinistra: nelle isole
oceaniche mancano quasi
completamente alcuni
importanti gruppi di
organismi. Nelle isole
continentali gli organismi,
invece, sono simili a quelli
dei continenti. Perché?
In realtà quando vengono
introdotti dall’uomo
sopravvivono benissimo
anzi diventano dominanti
e rimpiazzano le specie
native
Organismi presenti
Organismi mancanti
Piante
Anfibi
Insetti e altri artropodi
Rettili
Uccelli
Mammiferi di terraferma
Alcuni rettili e alcuni
mammiferi marini
Pesci di acqua dolce
Radiazione adattativa
Sulle isole non solo mancano i
rappresentanti dei principali
gruppi di animali ma i gruppi
presenti comprendono specie
molto simili. Ad esempio sono
presenti alle Galapagos, delle
isole nell’oceano pacifico al
largo dell’Ecuador, 14 specie di
fringuelli adattati a nutrirsi di
cibi diversi come insetti, semi o
bacche. Esiste addirittura un
fringuello che utilizza una spina
di un cactus per estrarre gli
insetti dalla corteccia degli
alberi
Fiori arborei
Alcuni fiori che, sul
continente, hanno
piccole dimensioni
su alcune isole
oceaniche possono
avere forma
arborea perché non
devono competere
con alberi o arbusti
Allora perché nelle isole oceaniche mancano
alcuni gruppi di animali?
Una piccola riflessione ci permette di trovare la risposta: le specie che si trovano sulle
isole oceaniche sono in grado di spostarsi su lunghe distanze. Gli uccelli possono volare
sul mare portando con loro i semi delle piante che hanno mangiato e piccoli insetti o
parassiti sul fango delle loro zampe. I semi di alcune piante, inoltre, possono
raggiungere le isole galleggiando. I mammiferi terrestri non possono nuotare per lungo
tempo e la maggior parte degli anfibi e i pesci di acqua dolce non possono
sopravvivere nell’acqua salata. I mammiferi acquatici, come la foca monaca, possono
invece arrivare alle isole attraversando il mare. E i rettili? Sulle isole Galapagos sono
presenti le iguane. Nel 1995 alcuni tronchi e degli ammassi vegetali alla deriva a causa
di un ciclone tropicale hanno «dato un passaggio» a 15 iguane sull’isola caraibica di
Anguilla. Tronchi di alberi originari del Nord America sono stati trovati alle Haway. In
realtà, come aveva osservato Darwin, alcune specie di Chirotteri (mammiferi terrestri)
sono presenti sulle isole. Le specie presenti sulle isole sono molto simili a quelle dei
continenti vicini e, trovando molte nicchie ecologiche libere e pochi predatori, riescono a
formare specie diverse (radiazione adattativa) come i fringuelli delle Galapagos. Le
isole continentali, invece, hanno organismi simili a quelli dei continenti. Solo le isole come
il Madagascar o la Nuova Zelanda che si sono separate molto tempo prima che alcune
specie come le piante moderne e alcuni primati si evolvessero, presentano una flora e
una fauna leggermente sbilanciata (ossia senza alcuni gruppi di animali) e hanno
caratteristiche biogeografiche intermedie tra le isole continentali e quelle oceaniche
ANATOMIA COMPARATA
Organi omologhi
L’anatomia comparata è la scienza che studia le differenze
anatomiche tra i vari gruppi di animali. Negli arti dei
vertebrati della figura sono state evidenziate con gli stessi
colori le ossa corrispondenti: si possono verificare le
somiglianze fondamentali, nella struttura e nell’organizzazione,
anche confrontandole con l’arto dell’antenato ormai estinto.
Vengono chiamati OMOLOGHI gli organi che hanno la stessa
derivazione embrionale. Il fatto che organi che hanno funzioni
completamente diverse come gli arti dei vertebrati siano
costituiti dalle stesse strutture è una prova dell’evoluzione: che
senso avrebbe, infatti, creare organi come la pinna della
balena e l’arto di un uomo che hanno funzioni molto diverse,
utilizzando le stesse ossa?
Arti dei vertebrati
EMBRIOLOGIA
Embriologia
L’embriologia è la scienza che studia è lo studio dei
processi tramite i quali gli organismi crescono e si
sviluppano prima della nascita. Il fatto che gli
embrioni alla nascita siano molto simili è una prova
che tutti i vertebrati hanno un antenato in comune.
Evoluzione embrionale