L‘evoluzione

1. L‘evoluzione a.s. 2008/09

2. L’IDEA DI EVOLUZIONE NEL TEMPO • Fissismo • Georges Cuvier • Jean Baptiste Lamarck • L’evoluzione biologica • Perché le giraffe hanno il collo lungo? • Lotta per la sopravvivenza e selezione naturale • Mutazioni ed evoluzione • Le pecore ancon • Evoluzione ed adattamento • Coevoluzione di piante ed animali.

3. Il fissismo La teoria del fissismo secondo la quale tutti gli organismi viventi non erano cambiati nel tempo: mantenevano le caratteristiche fornite loro al momento della creazione. Uno dei sostenitori fu Linneo l’ideatore del sistema di classificazione delle specie viventi. Entrò in crisi con la scoperta dei fossili.

4. Georges Cuvier (1769/1832) Teoria delle catastrofi: La terra nel corso del tempo ha subito una serie di immani catastrofi che avrebbero sterminato tutti i viventi: dopo ciascuno di questi eventi la vita sarebbe ripresa con specie diverse da quelle precedenti.

5. Jean Baptiste Lamarck (1744/1829) Un cambiamento dell’ambiente provoca modificazioni in animali e piante che vivono in esso. Furono formulati due principi: • dell’uso e del disuso e • Legge dell’ereditarietà dei caratteri acquisiti (una parte del corpo sottoposta ad un uso frequente si sviluppa mentre se non usata si atrofizza) (le giraffe avevano il collo corto ma quando furono costrette a brucare le foglie degli alberi si sforzarono ad allungarsi verso l’alto. Questo continuo allungamento si trasmise da una generazione all’altra)

6. SEMPRE A PROPOSITO DI GIRAFFE • Parlando delle abitudini, è interessante osservarne le conseguenze nella particolare forma e statura della giraffa (camelo pardalis): è noto che quell’animale, che è il mammifero più grosso, abita l’interno dell’Africa e vive in luoghi dove un terreno quasi dovunque arido e non erboso lo obbliga a brucare il fogliame degli alberi e a sforzarsi continuamente di arrivare tanto in alto. • Da quest’abitudine, mantenutasi per lungo tempo in tutti gli individui della sua razza, è risultato che le zampe anteriori sono diventate più lunghe delle posteriori, e che il • suo collo si è tanto allungato da permetterle di alzare la testa • toccando i sei metri d’altezza (quasi venti piedi) senza • drizzarsi sulle zampe posteriori.” • dal Cap. VII della Filosofia zoologica, 1809 di J.B. Lamarck

7. Dal Capitolo VI DIFFICOLTA’ DELLA TEORIA DELLA DISCENDENZA CON MODIFICAZION (I ed., Edizione originale inglese 1859)CARLO DARWIN SULLA ORIGINE DELLE SPECIE PER ELEZIONE NATURALE OVVERO CONSERVAZIONE DELLE RAZZE PERFEZIONATE NELLA LOTTA PER L'ESISTENZA Trad. G. CANESTRINI, ED. «A. BARION» DELLA CASA PER EDIZIONI POPOLARI S. A.Sesto San Giovanni (MILANO) pp- 91, 106 ANCORA A PROPOSITO DI GIRAFFE • “Secondariamente, è forse possibile che un animale della struttura, per esempio, e delle abitudini di un pipistrello, possa essere stato formato col mezzo di modificazioni di qualche animale dotato di abitudini e di struttura interamente diverse? Abbiamo noi a ritenere che l'elezione naturale possa produrre, da una parte organi di così debole importanza, come la coda della giraffa che serve a guisa di cacciamosche, dall'altra parte organi di una struttura tanto portentosa,come l'occhio, del quale noi possiamo appena conoscere la perfezione meravigliosa?. • … La coda della giraffa sembra un cacciamosche, costruito artificialmente, e sulle prime pare incredibile ch'essa sia stata adattata all'ufficio attuale per mezzo di piccole modificazioni successive, una migliore dell'altra, per uno scopo tanto insignificante, quello di scacciare le mosche; …”

8. ANCORA SULLE GIRAFFE“La disposizione delle ossa essendo simile nella mano dell'uomo, nell'ala del pipistrello, nella natatoia della testuggine marina e nella gamba del cavallo, - lo stesso numero di vertebre formando il collo della giraffa e quello dell'elefante, - questi e moltissimi altri fatti analoghi si spiegano tosto da se stessi, secondo la teoria della discendenza, con successive modificazioni piccole e lente.” • Dal Capitolo VI DIFFICOLTA’ DELLA TEORIA DELLA DISCENDENZA CON MODIFICAZIONI • (I ed., Edizione originale inglese 1859) • CARLO DARWIN SULLA ORIGINE DELLE SPECIE PER ELEZIONE NATURALE • OVVERO CONSERVAZIONE DELLE RAZZE PERFEZIONATE NELLA LOTTA PER L'ESISTENZA • Trad. G. CANESTRINI, ED. «A. BARION» DELLA CASA PER EDIZIONI POPOLARI • - S. A.Sesto San Giovanni (MILANO) pp- 91, 106

9. Charles Robert Darwin Darwin si accorse che le minuziose osservazioni compiute durante il lungo viaggio di circumnavigazione del globo acquistavano un significato solo se si ammetteva che le specie si trasformavano (evolvevano) sotto la spinta della lotta per la sopravvivenza e del processo della selezione naturale.

10. Che cos’è l’evoluzione biologica? L’evoluzione biologica è un processo lentissimo che non riguarda il singolo individuo ma le specie. I figli sono simili ma non identici ai genitori: queste piccole differenze accumulandosi di generazione in generazione , possono trasformare anche profondamente i caratteri di una specie. La cosa straordinaria è che le trasformazioni che avvengono nelle specie sembrano obbedire ad una ricerca della “perfezione”: dai primi organismi molto semplici ne sono derivati di sempre più complessi e perfezionati.

11. Perché le giraffe hanno il collo lungo? Ricerche paleontologiche hanno rivelato che milioni di anni fa le giraffe avevano il collo corto. • Le giraffe brucano l’erba ma alcune arrivano a mangiare le foglie più basse degli alberi • Mutando il clima l’erba scarseggiò, molte giraffe morirono, solo quelle che riuscirono a mangiare le foglie degli alberi sopravvissero e si riprodussero • Le giraffe delle nuove generazioni ereditarono la caratteristica del collo in media più lungo, anche tra queste sopravvissero e si riprodussero le più forti (le più adattate) • Di generazione in generazione il collo si allungò sempre di più fino a raggiungere le misure di oggi Altre trasformazioni si accompagnarono all’allungamento del collo: - Il cuore è più potente per pompare il sangue fino al cervello • le arterie sono provviste di particolari valvole per impedire al • sangue di affluire in quantità eccessiva al cervello quando l’animale si china per bere.

12. Lotta per la sopravvivenza e selezione naturale In ogni generazione i nuovi nati di una specie sono in sovrannumero rispetto a quanti l’ambiente possa nutrire. Ciascuno cerca di sopravvivere procurandosi cibo e sfuggendo ai predatori (competizione indiretta). Per sopravvivere è importante possedere qualche carattere vantaggioso. Questi individui hanno più probabilità di crescere e riprodursi trasmettendo ai figli il carattere vantaggioso posseduto. (selezione naturale)

13. Il caso paradigmatico • della selezione naturale • in Biston betularia • (IMMAGINI DA H.B.D. Kettlewell, 1955,1956,1958)

14. “Il corso regolare delle cose sembra essere, che un organo il quale originariamente serviva ad un determinato scopo si sia adattato, in seguito a lente modificazioni, a scopi assai diversi.” “Seguendo questo principio, si può dire che quando un uomo costruisce una macchina per un qualche scopo speciale, ma servendosi di ruote o di molle e cilindri vecchi e solo poco modificati, questa intiera macchina con tutte le sue parti è adattata in modo speciale al nuovo fine.” Charles Darwin, 1862 “I diversi meccanismi per mezzo dei quali le orchidee vengono fecondate dagli Insetti” I edizione italiana 1883, U.T.E., Torino. Pag. 198

15. Mutazioni ed evoluzione Quando una cellula sta per dividersi duplica il DNA per trasmetterlo alle cellule figlie. In tale duplicazioni a volte si verificano errori, cioè la molecola del DNA non è perfettamente identica a quella d’origine. È avvenuta una mutazione e la comparsa di un nuovo carattere. Nella maggior parte dei casi sarà un carattere dannoso che potrà anche provocare la morte dell’individuo, ma se invece fosse utile potrebbe avvantaggiarlo nella lotta per la sopravvivenza e quindi trasmettersi ai discendenti.

16. Le pecore ancon Nel 1791, in America, fra le pecore di un gregge si produsse una mutazione che provocò la nascita di agnelli con le zampe più corte e storte. Il nuovo carattere sarebbe stato svantaggioso, quindi sarebbe andato perduto, ma all’allevatore conveniva avere pecore che non potessero saltare quindi fece accoppiare queste pecore fra di loro per ottenere nuovi agnelli con le zampe corte. Nacque così la razza di pecore ancon.

17. Evoluzione ed adattamento Il processo di selezione naturale e quello di selezione artificiale operano in modo simile. La differenza sta nel fatto che nel primo è la lotta per la sopravvivenza a favorire la sopravvivenza dei più adatti mentre nel secondo è l’uomo a scegliere gli individui che presentano un certo carattere per farli riprodurre. Attraverso la selezione artificiale una specie acquisisce le caratteristiche che più convengono all’uomo mentre con la selezione naturale essa si adatta sempre meglio all’ambiente acquistando quei caratteri che permettono all’individuo di sopravvivere più facilmente. Ecco come si spiega che tutte le specie animali e vegetali che popolano la Terra siano così ben adattate all’ambiente che li ospita.

18. L’origine delle specie La Terra è oggi popolata da 4 - 5 milioni di specie diverse che discendono dai primi semplicissimi organismi unicellulari quindi l’evoluzione non si limita a modificare le specie esistenti ma ne crea continuamente di nuove. La speciazione (generazione di una nuova specie) è legata all’isolamento di un gruppo di individui di una specie che rimasto separato dagli altri si evolve in modo autonomo fino a formare una specie diversa da quella originaria.

20. La posizione di C. Darwin dall’ “Origine dell’uomo”, 1871: • “… non dobbiamo cadere nell’errore di credere che il primiero progenitore di tutto lo stipite delle scimmie, compreso l’uomo, fosse identico, o anche rassomigliasse molto, a qualunque scimmia che esista oggi.” • “E’ quindi probabile che l’Africa fosse abitata primieramente da scimmie estinte strettamente affini al gorilla ed al scimpanzè; e siccome queste due specie sono ora i più prossimi affini dell’uomo, è in certo modo più probabile che i nostri primi progenitori vivessero nel continente africano che non altrove.”

21. Coevoluzione di piante ed animali Molte piante per riprodursi hanno bisogno degli insetti per il trasporto del polline da un fiore all’altro e molti insetti hanno necessità del nettare delle piante per nutrirsi. Qual è stata l’origine di questo rapporto? Alcune piante iniziarono a riprodursi in modo sessuato. Certi insetti presero a nutrirsi di polline favorendo le piante che visitavano Il processo di selezione iniziò ad agire sia sulle piante favorendo quelle con i fiori più colorati o più profumati, sia sugli insetti favorendo quelli che riuscivano a succhiare meglio il nettare. Nel corso del tempo piante ed insetti subirono un lento processo di coevoluzione: l’evoluzione contemporanea di più specie che hanno stretto fra loro una alleanza che permette ad entrambe il massimo profitto dal loro rapporto.

22. Si narra questo aneddoto su J.B.S. Haldane, raccontato da G.E.Hutchinson : Haldane si trovava in compagnia di un gruppo di teologi. Alla domanda, rivoltagli da uno di loro, che cosa si potesse concludere sulla natura del Creatore dallo studio della creazione, avrebbe risposto: “Che aveva una passione smodata per i Coleotteri”.

23. Il Limulus poliphemus è un artropode rimasto “quasi” invariato dal Triassico inferiore, vale a dire da 225 milioni di anni fa ad oggi. Mesolimulus walchi Solnhofen Giurassico superiore (150 milioni di anni)

24. La posizione di C. Darwin dall’ “Origine dell’uomo”, 1871: • “… non dobbiamo cadere nell’errore di credere che il primiero progenitore di tutto lo stipite delle scimmie, compreso l’uomo, fosse identico, o anche rassomigliasse molto, a qualunque scimmia che esista oggi.” • “E’ quindi probabile che l’Africa fosse abitata primieramente da scimmie estinte strettamente affini al gorilla ed al scimpanzè; e siccome queste due specie sono ora i più prossimi affini dell’uomo, è in certo modo più probabile che i nostri primi progenitori vivessero nel continente africano che non altrove.”

25. La posizione di C. Darwin dall’ “Origine dell’uomo”, 1871: • “Secondariamente, è forse possibile che un animale della struttura, per esempio, e delle abitudini di un pipistrello, possa essere stato formato col mezzo di modificazioni di qualche animale dotato di abitudini e di struttura interamente diverse? Abbiamo noi a ritenere che l'elezione naturale possa produrre, da una parte organi di così debole importanza, come la coda della giraffa che serve a guisa di cacciamosche, dall'altra parte organi di una struttura tanto portentosa,come l'occhio, del quale noi possiamo appena conoscere la perfezione meravigliosa?. • … La coda della giraffa sembra un cacciamosche, costruito artificialmente, e sulle prime pare incredibile ch'essa sia stata adattata all'ufficio attuale per mezzo di piccole modificazioni successive, una migliore dell'altra, per uno scopo tanto insignificante, quello di scacciare le mosche; …”