I meccanismi dell’evoluzione

Genotipo, fenotipo e pool genicoIl fenotipo di un individuo sono i suoi caratteri fisici e comportamentali

Il genotipo di un individuo è l’insieme dei geni del suo genoma, che, controllando la produzione delle proteine, determinano il fenotipo dell’individuo

Il pool genico è l’insieme di tutti i geni di una popolazione

LA SELEZIONE NATURALE

FENOTIPO

La selezione naturale altera ilpool genico in una popolazione

agisce sul

e quindi

FAVORISCE O RIDUCE LA DIFFUSIONE DEL GENOTIPO CHE L’HA PRODOTTO

Alleli ed evoluzioneLa selezione naturale può cambiare la frequenza di un determinato allele, cioè la percentuale con cui un allele si presenta in una popolazione sul totale del numero di alleli per quel gene (frequenza allelica)

TEMPO

FREQUENZA ALLELICA

INTERVIENE LA SELEZIONE NATURALE

La selezione naturale non provoca cambiamenti genetici negli individui, ma favorisce o elimina alleli già presenti

La selezione naturale agisce sugli individui, ma l’evoluzione si manifesta sulla popolazione

La variabilità

La mutazioni causano la comparsa di nuovi geni e alleli

La ricombinazione degli alleli causata dalla riproduzione sessuale determina la comparsa di nuovi genotipi

AA aa

Aa

Le ricombinazioni alleliche

Avvengono in tre momenti:

• Meiosi• Crossing over• Fecondazione

Mutazioni Ricombinazioni alleliche

producono

nuovi genotipi

su cui agisce

la selezione naturale

Equilibrio delle popolazioni di Hardy-Weinberg

Una popolazione è in equilibrio (cioè non sievolve) se• Non si verificano mutazioni• Non si verificano migrazioni di individui• La popolazione è formata da un numero

elevato di individui• Non si verifica selezione naturale

Le migrazioni

Sono definite come flusso di geni tra popolazioni

Le migrazioni agevolano la diffusione di alleli vantaggiosi all’interno di una specie e contribuiscono a preservare l’identità di specie tra gli individui appartenenti a diverse popolazioni

Migrazione Assenza di migrazione

In assenza di migrazioni, i nuovi alleli prodotti dalle mutazioni non si diffondono in tutta la specie.

L’isolamento di una popolazione porta, a lungo andare, alla differenziazione genetica dalle altre popolazioni e quindi alla comparsa di nuove specie

Dimensioni della popolazione

In una popolazione di grandi dimensioni, in assenza di selezione naturale, la frequenza allelica rimane costante

In una piccola popolazione gli alleli possono scomparire in poche generazioni

Un cerchio = 50 individui Un cerchio = un individuo

Su una popolazione di 400 individui, trecento a seme verde e cento a seme giallo, è estremamente improbabile che si riproducano solo gli individui a seme verde, quindi la generazione successiva sarà genotipicamente uguale a quella precedente

In una popolazione di pochi individui, è probabile che solo i piselli a seme verde si riproducano, se per esempio l’unico individuo a seme giallo muore prima di raggiungere la maturità, e quindi l’allele per il seme giallo può estinguersi in poche generazioni.

Piccole popolazioni possono andare incontro, nell’arco di poche generazioni, ad un impoverimento della varietà genetica, differenziandosi così dalle altre popolazioni della medesima specie. L’alterazione genica casuale in piccole popolazioni si chiama deriva genica

Collo di bottiglia

Se una popolazione, oaddirittura un’intera specie, attraversa un periodo di drastica riduzione numerica, può andare incontro ad uncambiamento nellefrequenze alleliche e alla riduzione della variabilità genetica

Effetto del fondatoreSe una nuova popolazione viene generata da un singolo individuo, questa popolazione avrà soltanto gli alleli del fondatore, e sarà quindi diversa dalla popolazione originale a cui apparteneva il fondatore

Popolazione originaria Fondatore Nuova popolazione

La selezione naturale

E’ il fattore che influenza più marcatamente le variazioni geniche e alleliche

Influisce sul fenotipo

Consente agli individui più adatti di riprodursi maggiormente e di trasmettere i propri geni

La selezione naturale è divisa dai biologi in tre categorie, in base agli effetti che ha sui fenotipi

• Selezione direzionale

• Selezione stabilizzante

• Selezione dirompente

Selezione direzionale

Favorisce gli individui che presentano una caratteristica posta ad uno dei due estremi dell’intervallo di distribuzione quantitativa di un dato carattere

Sono favoriti i fenotipi più grandi o più piccoli della media

Se per esempio consideriamo il carattere “grandezza dell’animale”, la selezione naturale si dice direzionale se favorisce gli individui più grandi o più piccoli della media

Aumenta quindi il numero di animali più grandi o più piccoli

Nel grafico a destra , per esempio, la selezione favorisce gli individui più grandi. Se prima il maggior numero degli individui aveva grandezza 20, ora il picco si è spostato sulla grandezza 30.E’ aumentata la grandezza media degli individui

Numero diindividui

Taglia

Selezione stabilizzante

Favorisce gli individui posti ad un valore medio di un determinato carattere

La selezione stabilizzante agisce quindi contro gli individui che si discostano dalla media, che diminuiscono quindi di numero

Selezione dirompente

Favorisce gli individui che hanno valori estremi per il carattere

Si formano due picchi distinti di individui con caratteristiche opposte

Diverse forme di selezione naturale

Componenti biotiche Componenti abiotiche

Individui

agiscono sugli

I più adatti

selezionando

La presenza di altri organismi causa selezionenaturale in vari modi:

• Competizione per le risorse• Predazione (che seleziona sia prede che

predatori)• Selezione sessuale• Selezione tra consanguinei (altruismo)

Se due specie interagiscono esercitano a vicenda pressioni selettive si parla di coevoluzione (predazione, simbiosi)

Forze selettive opposteDiverse forme di selezione naturale possono interagire su un individuo, anche in modo opposto

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