Cosa caratterizza un essere vivente?

Transcript

1 Vita ed evoluzione

2 Cosa caratterizza un essere vivente? L unità fondamentale è la cellula Le cellule si replicano Gli organismi utilizzano l energia Gli individui si riproducono Gli individui sono in relazione con l ambiente L ambiente influisce sull evoluzione L EVOLUZIONE CREA LA DIVERSITA

3 Sin da prima che Charles Darwin il "padre" del moderno concetto di evoluzione biologica pubblicasse la prima edizione de L'origine delle specie (1859) le posizioni degli studiosi erano divise in due grandi correnti di pensiero una natura sostanzialmente immutabile. una natura dinamica ed in continuo cambiamento

4 Fissismo fino a fine 700 Il fissismo/creazionismo è la teoria biologica secondo cui le specie vegetali ed animali non hanno subito e non subiranno modificazioni nel corso del tempo. Le teorie fissiste erano legate ad una interpretazione letterale della Genesi cioè si riteneva che le specie esistessero così come erano state create quindi rimaste immutate durante il passato geologico della terra

5

6

7 Linneo «Se non conosci il nome, muore anche la conoscenza delle cose.» Linneo era medico e naturalista svedese, svolse un formidabile lavoro di riorganizzazione delle conoscenze botaniche e zoologiche E considerato il padre della moderna classificazione scientifica degli organismi viventi La lettera L., posta spesso a seguire delle indicazioni di nomenclatura binomiale nei cataloghi di specie, identifica il cognome dello scienziato Linneo

8 La nomenclatura binomiale è una convenzione standard utilizzata in sistematica per conferire il nome ad una specie. Come suggerisce il termine binomiale, il nome scientifico di una specie viene coniato dalla combinazione di due termini: - il primo (nome generico) porta sempre l'iniziale maiuscola - il secondo (nome specifico) viene scritto in minuscolo - entrambi i nomi vanno inoltre scritti in corsivo (ad esempio Homo sapiens) Quando, in un testo, il genere è stato precedentemente utilizzato, il nome generico, può essere abbreviato con la sua lettera iniziale, ma non deve mai essere omesso. Linneo

9 L'importanza del sistema binomiale deriva principalmente dalla sua semplicità e dal suo esteso uso: 1. Lo stesso nome è valido in tutte le lingue, evitando così possibili difficoltà di traduzione 2. Ogni specie può essere identificata inequivocabilmente da due sole parole 3. Il sistema è stato adottato internazionalmente in botanica (dal 1753), zoologia (dal 1758) e batteriologia (dal 1980) Linneo

10

11 Verso la fine della sua vita, Linneo avanzò l'ipotesi che potessero formarsi specie nuove attraverso l'ibridazione e suggerì che potessero esservi delle relazioni tra specie simili Georges-Louis Leclerc, conte di Buffon considerò per primo l ipotesi evoluzionista (anche se il termine evoluzione verrà coniato più tardi dal filosofo Herbert Spencer). Jean-Baptiste Lamarck assegnò una notevole importanza al ruolo attivo degli organismi nel modificarsi in risposta agli stimoli ambientali ritenendo che l'uso di determinati organi, o parti di organi, provocasse modificazioni in modo che essi rispondessero meglio alle esigenze di sopravvivenza dell'animale. In base al principio "la funzione crea l'organo" queste modifiche si sarebbero poi trasmesse alla generazione successiva. L accumularsi dei caratteri acquisiti, di generazione in generazione, avrebbe determinato l'apparire di nuove specie meglio adattate all'ambiente

12 Lamarck, utilizzò la giraffa come esempio della sua tesi: un'antilope primitiva, alla quale fosse piaciuto brucare le foglie degli alberi, avrebbe allungato il collo verso l'alto con tutte le sue forze per arrivare al maggior numero di foglie possibile Anche la lingua e le gambe si sarebbero allungate e tutte queste parti del corpo, di conseguenza, sarebbero diventate letteralmente un poco più lunghe. questo allungamento si sarebbe trasmesso alla generazione successiva la nuova generazione avrebbe avuto in partenza parti del corpo più lunghe e le avrebbe allungate ulteriormente Lamarck

13 Lamarck

14 Charles Darwin Avviato agli studi medici che non portò a termine, entrò al Christ's College di Cambridge per intraprendere la carriera ecclesiastica. L'incontro con il botanico J. S. Henslow e con il geologo A. Sedgwick rafforzò il suo interesse per la storia naturale, in particolare per la geologia. Fu Henslow a proporlo quale naturalista sul brigantino Beagle che doveva compiere la circumnavigazione del globo per motivi scientifici e di rilevazione cartografica. I cinque anni di viaggi (27 dic ott. 1836) di cui abbiamo un ampio resoconto nel suo Journal of researches (1839; 3 a ed. def., 1860, dal titolo A naturalist's voyage round the world) lo portarono a visitare le isole di Capo Verde, il Brasile, la Patagonia, la Terra del Fuoco, le coste del Cile e del Perù, l'arcipelago delle Galápagos e le isole coralline dell'oceano Indiano.

15

16 GALAPAGOS 1000 Km dalla costa

17 Le osservazioni relative ai fossili della pampa e alla distribuzione geografica degli animali (soprattutto nelle Galápagos), saranno decisive nel determinare il suo passaggio a una concezione evoluzionistica. Tornato in Inghilterra, rifacendosi agli studi del geologo Lyell elaborò in The structure and distribution of coral reef, la teoria delle scogliere coralline. Nel 1837 mise mano al suo primo quaderno sulla "trasmutazione" delle specie. Muovendosi in un'ottica già evoluzionistica, Darwin concentrò la propria attenzione sulle cause delle trasformazioni. Un ruolo determinante nell'indirizzarlo a quella che sarà la spiegazione definitiva, elaborata poi nel corso di un ventennio, furono la riflessione sulle attività di ibridazione e selezione da parte di allevatori e floricultori per migliorare le razze, allo scopo di ottenere diverse varietà della stessa specie. Queste attività gli suggeriranno il concetto della selezione naturale, a ibridare e selezionare è la natura stessa.

18

19

20

21

22

23 Nel 1856, Darwin pose mano a una estesa e sistematica esposizione delle sue idee, per giungere alla pubblicazione, nel 1859, del celebre volume On the origin of species: in esso affrontò le cause dell'evoluzione fornendone quindi le prove geografiche, geologiche, morfologiche ed embriologiche. lotta per l'esistenza variazioni dei caratteri divergenza dei caratteri 1798 T.R. Malthus pubblica anonimamente l'essay on principle of population: la popolazione della Terra aumenta molto di più che non i mezzi per nutrirsi e vivere e perciò è impossibile che tutti sopravvivano. Nel 1853 Mendel espone pubblicamente la sua teoria ad un gruppo di colleghi Tendono a essere selezionate soprattutto quelle varietà che più divergono dal tipo parentale, essendo in grado di occupare i posti più diversi, nuovi e meno sfruttati nell'economia naturale.

24 L'evoluzione veniva intesa, quindi, come il risultato di una selezione delle variazioni vantaggiose nella lotta per l'esistenza (struggle of life).

25 Secondo Darwin, la giraffa aveva un collo così lungo non per un continuo stiramento, ma perché alcune giraffe erano nate con un collo più lungo rispetto al normale e, più il collo era lungo, più una giraffa aveva la possibilità di raggiungere il cibo. Mediante la selezione naturale, ha preso il sopravvento la specie dal collo lungo. La selezione naturale spiegava altrettanto facilmente il mantello pezzato della giraffa: animale con il mantello macchiato si sarebbe confuso con la vegetazione illuminata a macchie del sole e in tal modo avrebbe avuto la possibilità di sfuggire a un leone a caccia di preda.

26

27 The first diagram of an evolutionary tree from his First Notebook on Transmutation of Species (1837) on view at the Museum of Natural History in Manhattan

28 La lotta per l'esistenza Un punto importante nella teoria darwiniana è la lotta per l'esistenza. Essa non riguarda solo il rapporto, peraltro già descritto con efficacia da Linneo e Buffon, tra predatori e prede, ma investe anche i membri della stessa specie. Milioni di uova e organismi appena nati sono distrutti prima di schiudersi o di arrivare all'età adulta. Non si vince distruggendo il nemico di specie, o sfuggendo alla sua fame, ma arrivando sani ed integri alla riproduzione ed alla stagione degli amori. Così gli organismi più adatti alle circostanze sopravvivono attraverso la discendenza. Ma la minaccia più grande per una specie può stare proprio nella prolificazione eccessiva, mentre la ricchezza della natura ed il successo riescono solo nella costante minaccia del disordine e della distruzione.

29 La selezione naturale è il fenomeno per cui organismi della stessa specie con caratteristiche differenti ottengono un diverso successo riproduttivo con la conseguenza le caratteristiche che tendono ad avvantaggiare la riproduzione diventano più frequenti di generazione in generazione. Accanto a strutture vantaggiose, possono anche svilupparsi strutture svantaggiose o inutili alla lotta per sopravvivere. Viene quindi in chiaro che la variabilità nello stato di natura presenta caratteristiche molto ampie ed impensate. Ciò significa che l'adattamento e il non-adattamento sono conseguenze di una mutazione dei caratteri, che però è casuale. La mole di variazioni non è prodotta dall'ambiente fisico, ma nasce da cause non ancora precisate all'interno degli organismi stessi.

30 L Evoluzione è il progressivo ed ininterrotto accumularsi di modificazioni successive, fino a manifestare, in un arco di tempo sufficientemente ampio, significativi cambiamenti negli organismi viventi Questo processo si basa sulla trasmissione del patrimonio genico di un individuo alla sua progenie e sull'interferenza in essa frapposta dalle mutazioni casuali Sebbene i cambiamenti tra una generazione e l'altra siano generalmente piccoli, il loro accumularsi nel tempo può portare un cambiamento sostanziale nella popolazione attraverso i fenomeni di selezione naturale e deriva genetica, fino all'emergenza di nuove specie

31 Si ha selezione perché - gli individui hanno diversa capacità di utilizzare le risorse dell'ambiente e di sfuggire a pericoli presenti (come predatori e avversità climatiche) - i cospecifici competono per le risorse (non solo alimentari) - le risorse a disposizione sono limitate ogni popolazione tende ad incrementare la sua consistenza in progressione geometrica

32 L'insieme delle condizioni ambientali e delle relazioni con le altre specie sussistenti ad un dato momento costituisce l ambiente L ambiente è fonte di selezione e terreno in cui si esplicano gli adattamenti in essere Un troppo rapido cambiamento delle condizioni, quindi, può giungere a causare l'estinzione di popolazioni evolute nel senso di una forte specializzazione

33

34

35 È importante notare che mutazione e selezione prese singolarmente non possono produrre un'evoluzione significativa. La mutazione (genetica) non farebbe che rendere le popolazioni sempre più eterogenee. Inoltre, per il suo carattere casuale, nella maggior parte dei casi essa è neutrale, oppure nociva, per la capacità dell'individuo che la esibisce di sopravvivere e/o riprodursi La selezione (ambiente) dal canto suo, non può introdurre nella popolazione nessuna nuova caratteristica: tende anzi ad uniformare le proprietà della specie

36 Un errore concettuale comune può essere il considerare l'evoluzione un processo di "miglioramento" delle specie o di semplice aumento della complessità degli organismi o ancora più semplicemente nella capacità di "uscire vincente" dal processo di selezione naturale Ciò che in realtà mutazione e selezione producono è adattamento all'habitat e quindi, in tal senso, può comportare anche "perdita" di caratteri e di funzionalità e una semplificazione

37