Storia delle Scienze Prof. R. Zingales. La trasformazione della specie: Teorie pre-evoluzionistiche e Charles Darwin

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1 Master di II Livello in Didattica delle Scienze per insegnanti delle d scuole elementari e medie Storia delle Scienze Prof. R. Zingales La trasformazione della specie: Teorie pre-evoluzionistiche e Charles Darwin Relazione di Casapollo Isabella e Lo Giudice Rosalia Premessa Le scienze della vita accusano all inizio dell et età moderna, un notevole ritardo nei confronti delle altre scienze. I progressi negli studi si incominciano a registrare già alla fine del Seicento e sono dovuti sia al perfezionamento degli strumenti, in particolare del microscopio, che alla crescita del livello qualitativo della ricerca e del dibattito scientifico. La scienza della vita diventa nel corso del Settecento uno dei temi di discussione principale della cultura europea; in particolare, il problema dell origine della vita e quello della generazione animale diverrà uno dei nodi cruciali di ricerca. 1

2 Scienza e Filosofia Scienza e filosofia procedono in modo strettamente correlato nell analisi di questi problemi. Filosofi ed uomini di cultura dell epoca, epoca, in particolare, pur non disponendo di una preparazione istituzionale, diedero un apporto filosofico al problema sull origine della vita che portò a definire la biologia come la scienza dei filosofi. In questo periodo era largamente radicata anche tra i più eminenti studiosi, l idea l che non fosse possibile alcun cambiamento delle specie. La teoria del fissismo sosteneva che tutte le specie erano fisse e immutabili. I fissisti più rigidamente fedeli alla tradizione biblica sostenevano la teoria del creazionismo,, secondo cui tutte le specie avevano avuto origine da un atto creativo divino e perciò perfetto to e impossibile da modificare. Gli scienziati, di contro, contestavano tali affermazioni ritenendo ndo che era possibile comprendere i fenomeni della vita in opposizione con la tradizione della teologia naturale. Con l'inizio del 700 il mondo scientifico era pronto ad accogliere ipotesi naturalistiche basate sul continuo mutare della terra e degli esseri viventi. Il passaggio da una concezione meccanico-creazionista creazionista ad una immagine dinamico-naturalista naturalista non fu brusco, ma piuttosto si può dire che questi sistemi ideologici e scientifici conviveranno adattandosi l uno l all altro. altro. Teorie pre-evoluzionistiche Durante il XVIII secolo il centro dell attivit attività scientifica si spostò dall Inghilterra alla Francia dove la corona diede un forte sostegno all Accad Accadémie,, poiché vedeva negli studi scientifici l occasione di accrescere il proprio prestigio. Due erano gli ambiti di studio preferiti: quello della storia naturale, che si occupava di denominare e descrivere la natura per scoprirne schemi e regolarità,, e quello dello studio della forma e della funzione degli organismi, rappresentati dall anatomia anatomia e dalla fisiologia, che cercavano le leggi che spiegano il funzionamento generale degli esseri viventi. Lo studio della storia naturale era fondamentalmente classificazione. Tra le figure che influenzano maggiormente il secolo vi sono quella di C. Linneo (1707/1778) e quella di G. Buffon (1707/1788). 2

3 Carlo Linneo Le basi della tassonomia Elaborò un sistema di classificazione valido per tutta la storia naturale basato sulla nomenclatura binomia. Regno Phylum Classe Ordine ( ) Ciascuna specie per Linneo rappresenta il riflesso delle essenze presenti nel piano della creazione, pertanto le specie sono immutabili e separate. Famiglia Genere specie Georges Buffon ( ) quantunque sembri che le sue opere non si alterino, tuttavia, osservandola da vicino ci si accorgerà che il suo corso non è assolutamente uniforme; si riconoscerà che essa ammette variazioni sensibili, che subisce alterazioni successive. Buffon, nell opera Epoca della natura Buffon, nel corso della vita, raggiunse una notevole notorietà tanto da essere definito una delle quattro colonne dell illuminismo (insieme a Voltaire, Montesquieu e Rousseau). Anche se impegnato nella catalogazione (era il sovrintendente del giardino del Re), aveva come obiettivo quello di riuscire a delineare un quadro completo della natura per evidenziarne le leggi fondamentali: esprime una visione di natura in trasformazione. Sosteneva l importanza della dimensione temporale per potere comprendere la storia naturale. Lo studio della natura doveva essere arricchito da studi sulla storia della Terra, sui fossili, sulla storia ambientale e sulla distribuzione della vita. Notò le somiglianze tra alcuni animali e azzardò persino la parentela tra l uomo e la scimmia, ma per paura della scomunica non divulgò il suo pensiero. 3

4 Alla metà del secolo la storia naturale si era frammentata in più discipline scientifiche: la zoologia, la botanica e la biologia. Un argomento particolarmente interessante si dimostrò l analisi della relazione tra fossili e specie viventi simili ad essi. Si pose il problema delle scale del tempo geologico. In questo periodo le figure che si differenziano sono prevalentemente quelle di D. Diderot (1713/1784) e di J. Hutton (1726/1797) Denis Diderot Per D. Diderot, una delle figure più rappresentative della biologia settecentesca, la natura tende spontaneamente, per effetto della sua prorompente energia, a disporsi in modo funzionale ed a realizzare tutte le forme possibili dell essere. Nessun ordine è però completo e definitivo, ma solo una fase momentanea di un processo eternamente ricorrente. Affermerà l immagine di un universo regolato dalle leggi del caso, in cui il processo di eliminazione delle forme non adatte porta ad un divenire senza scopo. 4

5 James Hutton Le basi della moderna geologia: l attualismo. ( ) Hutton, medico e naturalista scozzese, esaminò i sedimenti che si accumulavano lungo il litorale e riconobbe che, in una successione di sedimenti stratificati, gli strati depositati prima sono coperti dagli starti più recenti. Introdusse il concetto di sovrapposizione delle rocce. Hutton propose, anche, un altro principio che si è dimostrato di fondamentale importanza per la comprensione della storia della Terra: l attualismo, per cui il presente può essere usato come chiave per interpretare il passato. Pone le basi della moderna geologia e le sue ipotesi di cambiamenti lenti e graduali sono alla base del tempo geologico. Alla fine del secolo si ebbe lo sviluppo dell anatomia comparata che metteva in risalto l importanza l funzionale delle strutture animali nelle diverse specie attraverso l interdipendenza l degli organi: i vari organi hanno diversa importanza per la maggiore o minore costanza delle loro forme. Vennero introdotte le leggi della correlazione e della subordinazione delle parti. In questo periodo si impose la figura di G. Cuvier (1769/1832) secondo il quale le leggi che regolano il mondo vivente potevano essere studiate confrontando le strutture degli animali. La riduzione dei costi di pubblicazione permise la divulgazione delle nuove scoperte ed un più facile accesso a queste conoscenze ad una più larga fascia di persone. 5

6 Il primo paleontologo sistematico e il catastrofismo. Georges Cuvier Si avvalse per primo delle conoscenze dei fossili per la determinazione delle epoche geologiche. La documentazione fossile, però, non era il racconto storico degli antenati degli animali contemporanei, ma la testimonianza di estinzioni successive. Respinse le ipotesi evoluzionistiche che si affacciavano sulla scena scientifica ed elaborò una storia della Terra per la quale il passato geologico era una successione di catastrofi che si erano abbattute su vaste regioni dando origine a migrazioni ed estinzioni di massa: Teoria del catastrofismo. Le specie scomparse a seguito delle catastrofi, venivano di volta in volta, sostituite da nuove specie grazie a nuovi atti creativi: Teoria delle creazioni successive. La sua resta una visione statica che ancora escludeva la spiegazione evoluzionistica che si affermerà nel corso del XIX secolo. Teorie evoluzionistiche Con l inizio l dell ottocento la storia naturale si frazionò in discipline scientifiche distinte e sempre più specializzate. Il numero di persone che si dedicarono allo studio della storia naturale crebbe notevolmente e di conseguenza migliorò il livello, sia qualitativo che quantitativo, del lavoro fatto. Anche le evoluzioni dell industria grafica contribuirono al diffondersi dell interesse per le scienze naturali. Nel XIX secolo l espansione l coloniale europea favorì la raccolta di piante, animali e fossili sconosciuti che in Europa il pubblico richiedeva con sempre maggiore interesse. Le nuove collezioni erano più accurate e scientifiche di quelle del secolo precedente. I governi non erano i soli patrocinatori di queste collezioni; spesso, s infatti, molti ricchi collezionisti finanziavano le spedizioni di d ricerca. In questo periodo le idee evoluzionistiche si affacciano per la prima volta con il naturalista francese J. B. de Lamark (1744/1829) e con il geologo inglese C. Lyell ( ) 1875) 6

7 Nasce l idea di evoluzione. Jean Baptiste de Lamarck Lamarck si può considerare il padre della biologia: sua è la definizione di Biologia come scienza orientata allo studio dell organizzazione dei processi degli organismi viventi. Era favorevole all idea che le specie potessero cambiare con il tempo. Le sue teorie sulle trasformazione degli esseri viventi derivavano dai suoi studi sui fossili. Egli sosteneva che le modificazioni nelle specie non erano dovute a processi degenerativi ma rappresentavano l adattamento degli individui alle condizioni ambientali. Animali e vegetali, infatti, rispondendo alle modificazioni ambientali potenziavano l uso degli organi particolarmente utili per la sopravvivenza e riducevano o abbandonavano l uso di altri. Charles Lyell Il primo vero geologo: il neoattualismo e i principi di geologia. Sosteneva che le forze naturali che hanno agito nei diversi periodi geologici sono le stesse che agiscono attualmente: Teoria dell attualismo. Per lui non aveva senso parlare di cataclismi e creazioni successive per spiegare le modificazioni della flora, della fauna e della geologia dei continenti. I grandi cambiamenti sono frutto di piccoli cambiamenti, accumulatisi nei millenni. 7

8 Charles Darwin Il padre della Teoria dell Evoluzione La figura che dominerà il secolo sarà quella dell inglese Charles Darwin. Egli fu autore di una vera e propria rivoluzione scientifica che non consiste tanto nell affermazione dell idea di evoluzione (che in forme più o meno evidenti era già presente all inizio del secolo) quanto nell avere individuato il meccanismo della trasformazione della specie e modificato il modo di vedere la natura ed i viventi. L influenza di Darwin sulla biologia moderna è stata profonda. C. Darwin e il viaggio sul Beagle Charles Darwin nasce all inizio del secolo in una cittadina del Kent,, figlio di un medico, intraprende gli studi di medicina ad Edimburgo che però lascerà presto per dedicarsi con passione agli studi naturalistici. Nel 1831 ha l opportunitl opportunità di aggregarsi ad una spedizione governativa che su un brigantino della marina militare inglese Beagle in rotta verso il Sud America, lo porterà in giro per il mondo ad effettuare rilievi. Durante questo viaggio, durato cinque anni, Darwin registrò tutte e le sue osservazioni sia geografiche che biologiche nei suoi diari e raccolse una enorme quantità di materiale in tutti i principali campi della storia naturale. Rientrato in patria, cominciò a riordinare i suoi appunti per pubblicare, nel 1839, una relazione sul viaggio della Beagle che lo rese famoso. 8

9 Il pensiero evoluzionistico di Charles Darwin La maturazione delle sue convinzioni evoluzioniste è legata alla rielaborazione del pensiero di altri personaggi con cui Darwin era e venuto in contatto: dal pensiero del nonno Erasmus a quello di Lamarck,, conosciuto durante i suoi studi di medicina ad Edimburgo, da quello di C. Lyell letto durante il viaggio della Beagle,, a quello dell economista economista inglese di T. Malthus (1766/1834) a cui si avvicinerà al suo rientro in Inghilterra. L esperienza di quanto visto, gli studi delle tecniche di allevamento alle quali si avvicinò al suo rientro in Inghilterra, l influenza l della teorie di Malthus che estese per analogia agli animali ed alle piante lo portarono alla convinzione che il processo di selezione naturale ale era riconducibile alla lotta per l esistenza. l Con Darwin le varietà diventano gli aspetti più significativi; le varietà all interno di una specie potranno diventare specie distinta e ogni organismo è il prodotto di una storia. In natura si verifica un processo simile a quello che realizzano artificialmente gli allevatori quando selezionano varietà diverse in funzione di alcune loro caratteristiche. Gli individui che possiedono un vantaggio, in termini di dimensione, forza, resistenza alle malattie ed ai predatori, avrebbero una più elevata probabilità di sopravvivere e di lasciare discendenti in maggiore quantità. Le mutazioni ambientali inducono variazioni nell organismo e la riproduzione sessuale produce nella prole le modificazioni che l adattano l alle nuove circostanze. L incrocio L tra le specie non arresta la trasformazione, ma la rallenta. L isolamento, che riduce la possibilità di incrocio è invece un aspetto che accelera la selezione. Per Darwin gli organismi meglio adattati sopravvivono e trasmettono le loro caratteristiche ai discendenti che lentamente acquistano il predominio numerico sulla popolazione. Perché questo processo si possa realizzare è necessaria una notevole variabilità nei caratteri,, la diversità e la specializzazione favoriscono lo sfruttamento di diversi tipi di ambiente. Quanto più sono diversificate le forme di vita tanto più facilmente possono coesistere nella stesa area. In particolare alle a Galapagos, le tartarughe ed fringuelli differiscono da isola ad isola. L ipotesi sui meccanismi dell evoluzione evoluzione fu esposta nel saggio Origine delle specie per selezione naturale, pubblicato nel Le specie non sono fisse e immutabili ma si trasformano lentamente te nel corso del tempo. 9

10 Teorie moderne sull evoluzione L evoluzione secondo Darwin procede in modo lento e graduale ma sempre nella stessa direzione, ciò prevede che si debbano trovare e tutti gli esemplari fossili di una stessa specie, che mostrino le variazioni graduali verificatesi. Tuttavia esistono intere classi che presentano anelli mancanti nella storia della loro evoluzione. Oggi, gli studi condotti dagli americani N. Eldredge e S.J. Gould nel 1972 ipotizzano un modello di evoluzione diversa. La loro teoria detta dell equilibrio equilibrio intermittente o punteggiato,, prevede che nella storia di una specie lunghi periodi di stabilità si alternano a brevi periodi di rapidi cambiamenti. Ciò spiegherebbe certe improvvise variazioni della flora e della fauna fossili nella successione degli d strati, senza apparente continuità con quelli precedenti. Si deduce che risulta vano cercare l anello l mancante in quanto non è mai esistito. 10

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