H. Curtis, N.S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini Invito alla...2 Capitolo 6 Darwin e l’evoluzione...

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H. Curtis, N.S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini

Curtis et al., Invito alla biologia.azzurro © Zanichelli editore 2020

Invito alla biologia.azzurro

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Capitolo 6 Darwin e l’evoluzione delle specie

Lezione 1. Le prime teorie evoluzionistiche Lezione 2. Le prove a favore dell’evoluzione Lezione 3. Evoluzione, selezione e speciazione Lezione 4. In passato sono vissute diverse specie umane


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Jean-Baptiste de Lamarck è considerato il primo scienziato europeo ad aver elaborato una teoria sull’evoluzione.

Jean-Baptiste de Lamarck


Secondo Lamarck:

•  gli organi degli animali si sviluppano più o meno in

base al loro uso o disuso;

•  i cambiamenti si possono trasmettere dai genitori ai figli

(principio dell’ereditarietà dei caratteri acquisiti).

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Charles Darwin


Nel 1831 Charles Darwin si imbarca sul Beagle e intraprende una spedizione di 5 anni.

Sull’arcipelago delle Galápagos Darwin osservò le relazioni tra le popolazioni delle

diverse isole.

Queste osservazioni

furono fondamentali per

lo sviluppo della sua

teoria evolutiva.

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La teoria evolutiva di Darwin Darwin basò la sua teoria evolutiva sul concetto di

selezione naturale, il meccanismo attraverso il quale: •  gli individui con caratteri ereditari favorevoli sopravvivono

e si riproducono;

•  gli individui con caratteri ereditari sfavorevoli vengono eliminati.

Questa selezione è operata

dall’ambiente.

Il fattore su cui agisce la selezione

è la variabilità esistente all’interno di una popolazione.


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La teoria evolutiva di Darwin


Nel 1859 Darwin pubblicò la sua teoria evolutiva nel saggio

«L’origine delle specie»:

•  gli organismi ne generano altri con caratteristiche simili; •  spesso, il numero di individui che sopravvivono e si

riproducono è basso rispetto alle nascite;

•  gli individui di una popolazione presentano differenze, alcune delle quali favorevoli alla sopravvivenza;

•  sulle popolazioni agisce il processo di selezione naturale; •  con il tempo la selezione naturale porta alla comparsa di

nuove specie.

7 Curtis et al., Invito alla biologia.azzurro © Zanichelli editore 2020

FISSA I CONCETTI •  Perché Lamarck è considerato il primo scienziato

europeo ad aver elaborato una teoria sull’evoluzione?

•  Quale errore è contenuto nella teoria evolutiva di Lamarck?

•  Elenca i principali punti della teoria evolutiva elaborata da Darwin.

•  Metti a confronto le teorie evolutive di Lamarck e Darwin evidenziandone similitudini e differenze.

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I processi evolutivi I processi evolutivi generalmente sono lenti e graduali e

avvengono su larga scala: in questo caso si parla di

macroevoluzione.

I fenomeni evolutivi che avvengono su piccola scala e si

concludono in tempi geologicamente brevi sono noti come

microevoluzione.

La selezione artificiale operata dall’uomo è un processo analogo che dà luogo a razze (animali) e varietà (vegetali)

nuove.


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La resistenza agli insetticidi Lo sviluppo della resistenza agli insetticidi è un tipo di cambiamento evolutivo osservabile direttamente.

L’uso di insetticidi provoca l’aumento di insetti resistenti.

Gli insetticidi devono quindi essere continuamente sostituiti

con altri più efficaci.

Un esempio è dato dal DDT, largamente utilizzato ma in seguito abbandonato anche per la sua persistenza

nell’ambiente e la sua elevata tossicità.


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Biston betularia e l’inquinamento La falena delle betulle, Biston betularia, è

un altro esempio di microevoluzione:

•  Le falene che sfuggono più facilmente ai predatori sono quelle che si mimetizzano

meglio sul tronco della betulla.

•  L’inquinamento dovuto all’industrializzazione ha determinato l’annerimento dei tronchi.

•  Le falene scure, normalmente rare, sono diventate la forma dominante nelle

aree industriali.


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I fossili I fossili sono un’altra prova a favore dell’evoluzione.

•  Possono rivelare la successione delle forme di vita dagli organismi più semplici, negli strati rocciosi più antichi, agli

organismi più complessi, negli strati più recenti.

•  Rivelano la relazione esistente tra le specie attuali e le specie

estinte.


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Le strutture omologhe Le strutture omologhe sono strutture anatomiche che si sono evolute in specie diverse e, pur svolgendo funzioni differenti,

hanno mantenuto le stesse caratteristiche strutturali.



FISSA I CONCETTI •  Cosa si intende per macroevoluzione e

microevoluzione?

•  Fai un esempio di microevoluzione.

•  In quali modi i fossili forniscono una prova dell’evoluzione?

•  Definisci cosa si intende per strutture omologhe e fai un esempio di strutture omologhe nei vertebrati.

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I diversi modelli di selezione naturale

In base all’effetto sulla distribuzione delle caratteristiche

all’interno di una popolazione, la selezione naturale può essere:

•  stabilizzante •  divergente •  direzionale •  bilanciata •  sessuale


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La selezione stabilizzante

In una popolazione, la selezione stabilizzante: •  comporta l’eliminazione dei caratteri

estremi;

•  favorisce i caratteri intermedi; •  tende a ridurre la variabilità

all’interno della specie.

Un esempio di selezione stabilizzante

è dato dal numero di uova deposte

dagli uccelli. Curtis et al., Invito alla biologia.azzurro © Zanichelli editore 2020

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La selezione divergente

In una popolazione, la selezione divergente: •  comporta l’eliminazione dei caratteri

intermedi;

•  favorisce i caratteri estremi.

Un esempio di selezione divergente è

dato dai salmoni argentati del Pacifico.


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La selezione direzionale In una popolazione, la selezione direzionale comporta un aumento della proporzione di inidividui

con una caratteristica estrema.

Con il passare del tempo questa

caratteristica tenderà a sostituirsi

ad altri caratteri.

Un esempio di selezione direzionale è dato dalla

Biston betularia.


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La selezione bilanciata In una popolazione, la selezione bilanciata: •  favorisce più di un fenotipo; •  mantiene la variabilità dei caratteri all’interno della

popolazione;

•  nel corso delle generazioni può creare una situazione in cui due o più fenotipi coesistono

stabilmente (polimorfismo).


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La selezione sessuale Spesso, i maschi entrano in competizione tra loro per

essere scelti dalla femmina e potersi accoppiare.

La competizione per l’accoppiamento favorisce la

selezione sessuale. Si ritiene che essa sia la principale causa del dimorfismo sessuale, l’insieme delle differenze tra maschi e femmine di una

specie che non riguardano

direttamente la riproduzione.


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Coevoluzione Quando due o più specie si evolvono insieme si parla di

coevoluzione. La coevoluzione si verifica quando

una specie dipende fortemente da

un’altra per la propria

sopravvivenza.


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Evoluzione e speciazione •  Una specie è costituita da un gruppo di individui in grado

di riprodursi tra loro generando prole fertile.

•  Se una popolazione resta isolata dalle altre dal punto di vista riproduttivo, comincia ad evolversi

indipendentemente, talvolta accumulando un numero di

cambiamenti tale da trasformarsi in una nuova specie.

•  Il processo che porta alla comparsa di una nuova specie è detto speciazione.


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I diversi modelli di evoluzione •  Quando la selezione naturale porta alla formazione di

specie che si assomigliano pur non essendo imparentate,

si parla di evoluzione convergente.

•  Quando una popolazione intraprende un percorso evolutivo separato dalla popolazione d’origine, si parla di

evoluzione divergente.


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I diversi modelli di evoluzione •  Il processo che porta alla suddivisione di una linea

evolutiva di organismi in due o più linee distinte è detto

cladogenesi. •  Le specie che si sono formate per cladogenesi

discendono da un

antenato comune e

hanno subito una

rapida diversificazione

chiamata

radiazione adattativa.



FISSA I CONCETTI •  Cosa comporta la selezione stabilizzante in una

popolazione? E la selezione divergente?

•  Quale effetto ha sul fenotipo la selezione direzionale? E quella bilanciata?

•  Quale si pensa sia il processo che causa il dimorfismo sessuale presente in alcune specie?

•  Che differenza c’è tra evoluzione convergente e divergente? Cosa si intende invece per coevoluzione?

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I Primati Le scimmie del Nuovo Mondo (Americhe) e del Vecchio

mondo (Africa e Asia) sono mammiferi placentati dell’ordine dei Primati. Ai Primati appartiene la famiglia degli ominidi, di cui fanno parte:

•  le grandi scimmie (orango, gorilla, scimpanzé e bonobo);

•  gli esseri umani.


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Australopitechi e parantropi Circa 4 milioni di anni fa, un gruppo di ominidi africani

acquisì la postura eretta.

Sono esistite molte specie diverse di ominidi caratterizzate

da postura eretta e bipedismo. I primi ominidi bipedi scoperti sono stati:

•  Australopithecus, i cui primi resti furono rinvenuti nel 1925; •  Paranthropus, più robusto e con una dentatura adatta a

una dieta vegetariana.


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Il genere Homo I rappresentanti del genere Homo discendono da un

gruppo di australopitecine.

•  Il primo ominide del genere Homo ad essere scoperto scoperto fu Homo abilis.

•  Homo abilis fu chiamato così per il possibile collegamento con i primi utensili in pietra

(chopper).


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Il genere Homo Da una linea evolutiva di Homo abilis migrata fuori

dall’Africa, sarebbe disceso Homo floresiensis. •  Il primo esemplare di Homo floresiensis è stato

rinvenuto nel 2003 nell’isola indonesiana di Flores.


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Il genere Homo Homo ergaster lasciò il continente Africano e si spostò in Asia.

Aveva una dieta più variegata, utilizzava il fuoco e si

estinse circa 1 milione di anni fa.

Diede origine ad altre specie, tra cui:

•  Homo erectus •  Homo antecessor •  Homo heidelbergensis


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Il genere Homo Homo neanderthalensis discende probabilmente da Homo heidelbergensis, che aveva colonizzato l’Europa.

•  I primi reperti dell’uomo di Neanderthal risalgono a 200 000 anni fa.

•  Era robusto e muscoloso, fabbricava utensili in pietra sofisticati e seppelliva i morti.

•  Si diffuse in Europa e parte dell’Asia e si estinse circa

30 000 anni fa.


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Il genere Homo Anche Homo sapiens discende probabilmente da Homo heidelbergensis e attualmente è

l’unica specie umana vivente.

•  I più antichi fossili provengono dall’Africa e risalgono a circa 150 000 anni fa.

•  Giunsero in Europa circa 40 000 anni fa, dove sono chiamati uomini di Cro-Magnon.

•  I Cro-Magnon erano tecnologicamente e culturalmente molto avanzati.



FISSA I CONCETTI •  Quali animali fanno parte degli ominidi?

•  A quando risale l’acquisizione della postura eretta da parte di un gruppo di ominidi africani?

•  Elenca i principali rappresentanti del genere Homo. Quale fu, tra questi, il primo a fabbricare utensili in

pietra? E a utilizzare il fuoco?

•  Da quale specie derivano H. nearderthalensis e H. sapiens? H. neanderthalensis convisse con H. sapiens?

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