L’evoluzione (seconda parte)

1. L’evoluzione (seconda parte)

2. Le ipotesi delle specie fisse e immutabili Già nell’antichità filosofi e scienziati incominciarono a porsi interrogativi sull’origine della vita e sulle cause della grande varietà di organismi viventi. In particolare, il filosofo greco Aristotele (384a.C.-322a.C.) riteneva che le specie non si evolvessero, ma fossero fisse e immutabili nel tempo.

3. Creazionismo La cultura Ebraico-Cristiana accolse e rielaborò questo principio affermando che tutte le specie sono state create da Dio (creazionismo).

4. Linneo e l’immutabilità delle specie Il Creazionismo dominò la cultura occidentale per molti secoli. Il più famoso sostenitore di questa idea fu il naturalista svedese C. Linneo (1707-1778). Nella sua opera “Sistema Naturae” (1735) egli espose la sua classificazione degli esseri viventi, usata ancora oggi, basata sul concetto di “specie”, ognuna delle quali, secondo Linneo, esiste fin dal momento della Creazione ed è immutabile (immutabilità delle specie o fissismo). I

5. Primeteoriesull’Evoluzione In poco più di un secolo però, gli scienziati raccolsero molte prove del fatto che gli organismi mutano nel tempo, a seguito di studi in campo geologico e fossile. Agli inizi dell’Ottocento tali studi incominciarono a mettere in crisi l’idea dell’immutabilità delle specie e incominciò a delinearsi il concetto di Evoluzione

6. Che cosa s’intende col termine “Evoluzione” Evoluzione significa cambiamento nel tempo delle caratteristiche degli esseri viventi.

7. Primeteoriesull’Evoluzione La prima vera teoria dell’evoluzione fu esposta nel 1809, dal naturalista francese J.B. Lamarck (1744-1829), nella sua opera “Philosophie Zoologique”

8. Teoriadell’Ereditarietàdeicaratteriacquisiti La teoria di Lamarck può essere sintetizzata in due concetti essenziali: • la legge dell’uso e del non uso; • l’ereditarietà dei caratteri acquisiti. Secondo Lamarck ogni essere vivente sviluppa le parti del corpo che usa maggiormente (uso), mentre altre, poco usate (non uso), regrediscono fino a scomparire. Ciò avviene grazie ad una “spinta interna” che porta un individuo ad adattarsi sempre meglio all’ambiente in cui vive. I caratteri acquisiti da ogni individuo vengono poi trasmessi di generazione in generazione (ereditarietà dei caratteri acquisiti).

9. L’evoluzione secondo Lamarck La teoria di Lamarck, rivoluzionaria per il suo tempo, fu causa di accese dispute tra i naturalisti e fu presto ritenuta inesatta. Infatti, se è vero che l’uso di un organo può farlo sviluppare maggiormente, non è altrettanto vero che questo carattere possa essere trasmesso ai figli !!!

10. Cuvier: un avversario di Lamarck Il paleontologo francese G. Cuvier (1796-1832) fu un fermo oppositore dell’idea di evoluzione che si stava diffondendo agli inizi dell’Ottocento. Egli propose la Teoria delle Catastrofi, secondo la quale sulla Terra, si sarebbero succeduti, nel corso del tempo, numerosi eventi catastrofici (come il diluvio universale descritto nella Bibbia), che avrebbero causato la scomparsa di nuove specie. In seguito ad ogni catastrofe sarebbe avvenuta una creazione di nuove specie, e così via…..

11. L’evoluzione secondo Darwin Molti anni dopo Lamarck, una nuova teoria dell’evoluzione venne proposta dal naturalista inglese C.Darwin, che nel suo libro “The origin of the species” (1859) propose, quale “motore” dell’evoluzione, il meccanismo della selezione naturale, la cui validità è tuttora riconosciuta dai biologi moderni.

12. Nel suo viaggio intorno al mondo Darwin gettò le basi della sua teoria dell’evoluzione • Charles Darwin nacque nel 1809 in Inghilterra; iniziò gli studi di medicina e poi di teologia, ma la sua vera passione erano le scienze naturali. 0

13. Charles Darwin e il viaggio intorno al mondo a bordo del Beagle Darwin formulò la sua teoria dell’evoluzione per selezione naturale grazie alle osservazioni compiute durante un viaggio intorno al mondo (1831-1836), che gli permise di raccogliere migliaia di campioni fossili e di esemplari di animali e piante. Grazie allo studio dei fossili, egli si convinse del cambiamento delle specie nel tempo.

14. Il lavoro di Darwin durante la spedizione gli permise di studiare sia le caratteristiche geologiche di continenti ed isole, sia un gran numero di organismi viventi e fossili. Egli raccolse metodicamente un gran numero di campioni sconosciuti alla scienza.

15. Il viaggio di Charles Darwin • Quando Darwin visitò le isole Galapagos compì numerose osservazioni: in particolare, eglì osservò che esistevano su di esse tredici specie di fringuelli. Queste specie non si trovavano in altri luoghi del mondo.

16. I fringuelli delle Galapagos • Darwin riferì che ciascuna specie presentava un becco con una morfologia diversa. • Così il fringuello terrestre dal becco grande (Geospiza magnirostris) si alimenta di semi grandi e duri. • Il fringuello arboreo grande (Comarhynchus psittacula) mangia insetti grandi. • Il fringuello gorgheggiatore (Certhidea divacea) è adattato per alimentarsi di insetti piccoli. • Il fringuello terrestre piccolo (Geospiza fuligginosa) mangia semi piccoli e duri.

17. Darwin e le isole Galàpagos Le isole Galapagos (situate nel Pacifico, a 1000 km dalla costa sudamericana) si rivelarono un vero e proprio laboratorio dell’evoluzione, dove gli effetti dell’isolamento e della selezione naturale si potevano e si possono toccare con mano.

18. Darwin rimase colpito dalla strana miscela di differenze e somiglianze che esistevano tra le specie viventi . Notò anche le somiglianze tra i mammiferi fossili e viventi in Sudamerica. SECONDO DARWIN SPECIE DIVERSE POTEVANO CONDIVIDERE UN ANTENATO COMUNE, DA CUI DERIVAVANO ATTRAVERSO UNA SUCCESSIONE GRADUALE, NEL TEMPO, DI PICCOLI CAMBIAMENTI. Egli chiamò questo processo “discendenza con modificazioni”, senza utilizzare il termine evoluzione, con il quale noi oggi indichiamo il medesimo fenomeno.

19. Darwin si rese conto dell’unità tra le specie, secondo cui tutti i viventi sono correlati tra loro attraverso un comune progenitore di qualche specie sconosciuta, vissuto in epoca remota.

20. Prevedendo le polemiche che le sue idee avrebbero potuto suscitare, Darwin preferì ritardare la pubblicazione del suo libro. • Alfred Wallace, un altro naturalista inglese, concepì una teoria identica a quella di Darwin, che venne presentata nel 1858, citando il precedente saggio di Darwin. • Darwin nel 1859 pubblicò il volume Sull’origine delle specie mediante selezione naturale, che divenne un caposaldo delle scienze naturali.

21. La teoria di Darwin, oggi denominata TEORIA DELL’EVOLUZIONE PER SELEZIONE NATURALE, si basa su due principi fondamentali: • Le specie non sono immutabili, ma cambiano nel tempo • b) Non sono gli individui ad evolversi,ma le popolazioni. Una popolazione è un gruppo di individui della stessa specie che possono accoppiarsi (generando una discendenza) perché vivono nella medesima area geografica in un dato periodo di tempo.

22. In che modo una popolazione si evolve? Si può riassumere il meccanismo dell’evoluzione di Darwin nei seguenti punti: • Quasi sempre in una popolazione esiste una VARIABILITA’ INDIVIDUALE, che è preesistente all’azione dell’ambiente ed è determinata geneticamente. Tale variabilità è del tutto casuale • All’interno delle popolazioni, la maggior parte degli organismi produce un numero molto elevato di discendenti (”esubero dei discendenti”).Di solito, però, in un determinato ambiente le popolazioni rimangono numericamente costanti. Questo può essere spiegato ammettendo che solo alcuni individui raggiungono la maturità, mentre altri muoiono prima e non si riproducono. In poche parole, nonostante l’esubero numerico dei discendenti, solo una parte delle discendenza sopravvive!!!! Continua nella slide successiva

23. Vedi i punti 1) e 2) della slide precedente 3) La scarsità delle risorse costringe gli individui a competere tra loro. Poiché tutti gli individui sono diversi e unici, alcuni avranno caratteristiche che consentono loro di sopravvivere meglio degli altri, ovvero sono più adatti a quelle specifiche condizioni ambientali. 4) I più adatti sopravvivono più a lungo e si si riproducono con maggior successo, trasmettendo alla progenie le proprie caratteristche. Questo fa sì che, generazione dopo generazione, la popolazione cambi, cioè si evolva. SECONDO DARWIN L’AMBIENTE AGISCE SUGLI ORGANISMI ATTRAVERSO LA SELEZIONE NATURALE, MA NON CREA CARATTERI NUOVI NELL’INDIVIDUO, CHE PUO’ TRASMETTERE ALLA DISCENDENZA SOLO Ciò CHE Già POSSIEDE NEL SUO PATRIMONIO EREDITARIO (CIOE’ NEI SUOI GAMETI). DAL PUNTO DI VISTA EVOLUTIVO, SOLO CHI SI RIPRODUCE TRASMETTE ALLA DISCENDENZA I PROPRI CARATTERI EREDITARI E Dà IL SUO CONTRIBUTO ALLA GENERAZIONE SUCCESSIVA.

24. La lotta per l’esistenza e la Selezione naturale Le risorse di cui gli organismi hanno bisogno per vivere e riprodursi sono limitate, perciò gli esseri viventi entrano in compe- tizione tra loro. Soltanto gli individui meglio adat- tati all’ambiente sopravvivono abbastanza a lungo da riprodursi e passare così ai figli le proprie carat- teristiche (innate e quindi codificate nel DNA). Per usare le parole dello stesso Darwin“la lotta per l’esistenza ha come risultato la sopravvivenza dei più adatti”.

25. Incroci condotti dall’uomo per migliaia di anni (selezione artificiale) Cane ancestrale (simile al lupo) 0 La selezione artificiale • Darwin trovò prove convincenti a sostegno delle sue teorie osservando i risultati della selezione artificiale, cioè la coltivazione e l’allevamento selettivi (attuati dall’uomo e non dall’ambiente) di piante e animali.

26. Prove a sostegno dell’evoluzione: lo studio dei fossili I fossili sono resti o impronte di organismi vissuti nel passato, ad esempio le ossa o i denti dei vertebrati possono conservarsi e fossilizzare. Se si analizza la documentazione fossile nel suo complesso si nota che gli organi- smi sono comparsi in una sequenza cronologica e che la loro comples- sità aumenta progressivamente.

27. 0 Lo studio dei fossili fornisce prove a favore dell’evoluzione I fossili e la documentazione fossile, ossia la serie ordinata di fossili che affiorano dagli strati di rocce sedimentarie, forniscono una delle prove più importanti dell’evoluzione. • La documentazione fossile testimonia che gli esseri viventi si sono evoluti in una sequenza cronologica.

28. 0 • Molti fossili mettono in collegamento le specie attuali con i loro antenati estinti.

29. Oltre allo studio dei fossili esistono altre prove a favore dell’evoluzione…… L’anatomia comparata L’embriologia La biologia molecolare

30. Anatomia comparata L’anatomia comparata è la scienza che studia e confronta l’anatomia delle diverse specie animali. Sono così state scoperte le “strutture omologhe”, cioè stesse strutture con funzioni diverse che ricollegano ad un antenato in comune.

31. Balena Pipistrello Specie umana Gatto 0 • I biologi chiamano strutture omologhe le strutture che sono simili perché derivano da un antenato comune. • Spesso le strutture omologhe hanno funzioni diverse.

32. Embriologia comparata • L’embriologia comparata, lo studio delle strutture che compaiono durante lo sviluppo dei diversi organismi, fornisce ulteriori prove delle origini comuni dei viventi. • Spesso, infatti, le specie strettamente imparentate presentano stadi simili nel loro sviluppo embrionale.

33. EMBRIOLOGIA COMPARATA

34. 0 Tasche branchiali CODA Embrione umano Embrione di pollo Figura 13.5B Molti vertebrati presentano strutture omologhe nei loro embrioni.

35. Biologia molecolare La biologia molecolare, cioè lo studio delle basi chimiche e molecolari del funzionamento dei geni. In due specie strettamente imparentate le sequenze di basi nel DNA e le sequenze di amminoacidi nelle proteine presentano una somiglianza. Per esempio,l’emoglobina del macaco e quella umana differiscono per 8 amminoacidi.

36. 0 La biologia molecolare • Un valido supporto alla teoria dell’evoluzione è stato fornito in tempi recenti dalla biologia molecolare. Questa disciplina paragona sequenze di DNA e proteine di organismi differenti. • Le specie che risultano strettamente correlate hanno in comune una percentuale di DNA e di proteine maggiore rispetto alle specie non imparentate.

37. La biologia molecolare L’emoglobina è una proteina di trasporto del sangue, contenuta nei globuli rossi. La sua funzione è di trasportare ossigeno ai tessuti.