La varietà dei viventiLa varietà dei viventi

OPPURE

“le forme di vita più semplici precedono quelle complesse. Gli uomini derivano dai pesci” (Anassimandro, VI sec.a.C.)

Le specie non si evolvono, sono immutabili. Le forme di vita sono in scala gerarchica, dalle forme più semplici a quelle più complesse, all’apice l’uomo (scala naturae). (Aristotele, IV sec. a.C.)

Dopo di loro, la domanda “Come mai gli esseri viventi hanno quel determinato aspetto e non un altro?” semplicemente non si pone per quasi 2000 anni

Le prove a favore del processo evolutivo: l’evoluzione è un fatto

L’evoluzione è suffragata da un gran numero di prove:

• la documentazione fossile

• la biogeografia (distribuzione geografica delle specie)

• l’anatomia comparata

• l’embriologia comparata

• la biologia molecolare

1. Lo studio dei fossiliLE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

Può essere

una parte dura non alterata (denti, ossa) AA

una parte pietrificata (legno, osso) BB

un’impronta nella roccia, o un calco CC

una parte molle non alterata o parzialmente alterata D,E,FD,E,F

FOSSILE: Ciò che rimane di un organismo o il segno evidente della sua presenza (come un’impronta).

C. calchi di ammonitiC. calchi di ammoniti

A. cranio fossile di A. cranio fossile di

Homo erectusHomo erectus

D.esempio di resti D.esempio di resti organici: una fogliaorganici: una foglia

E.Insetto imprigionato E.Insetto imprigionato nell’ambranell’ambra

F.Uomo mummificato F.Uomo mummificato del Similaundel Similaun

B.alberoB.albero

pietrificatopietrificato

I FOSSILI

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

1. Lo studio dei fossili

La DOCUMENTAZIONE FOSSILE

(serie ordinata di fossili che affiorano

in rocce sedimentarie databili)

fornisce una delle prove più importanti dell’EVOLUZIONE

DOCUMENTANO I CAMBIAMENTI CHE LA VITA HA SUBITO NEL TEMPO

DIMOSTRANO CHE GLI ESSERI VIVENTI SI SONO EVOLUTI IN UNA SEQUENZA

CRONOLOGICA

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

1. Lo studio dei fossiliLa balena Basilosaurus, oggi estinta. Era dotata di arti posteriori lunghi

circa 50 cm (di cui si possiede il reperto

fossile).

Le balene attuali sono prive di arti posteriori, ma possiedono le ossa

della gamba e del piede ridotte ad abbozzi non

funzionali al movimento(es. di organi

vestigiali). Gli arti anteriori svolgono invece

la funzione di pinne

TUTTE

derivano dall’evoluzione di mammiferi a quattro arti che vivevano sulla

terraferma 55 milioni di anni fa

Ognuna di queste specie NON era stata creata separatamente dalle altre e

distribuita sulle isole, MA TUTTEderivavano da un ANTENATO COMUNE

proveniente dalla terraferma

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 2. La biogeografia

Come mai luoghi con clima e topografia simili sono popolati da organismi molto differenti?

Cosa osservò Darwin:Cosa osservò Darwin:

•l’ambiente delle isole Galapagos era più simile a quello di altre isole l’ambiente delle isole Galapagos era più simile a quello di altre isole tropicali, anche distanti, che non al vicino continente sudamericanotropicali, anche distanti, che non al vicino continente sudamericano

•eppureeppure gli animali delle isole Galapagos erano più simili alle specie gli animali delle isole Galapagos erano più simili alle specie continentali che agli animali delle isole con habitat simile (es. le 13 continentali che agli animali delle isole con habitat simile (es. le 13 specie di fringuelli osservate da Darwin erano simili a specie specie di fringuelli osservate da Darwin erano simili a specie sudamericane)sudamericane)

deduzione

Si abbandona la dottrina creazionista che prevede che ogni specie sia stata creata per un certo tipo di vita e sia stata posta nella località a cui è stata adattata

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 2. La biogeografia

In Australia esistono 57 specie di canguri: In Australia esistono 57 specie di canguri:

• ognuna è stata creata separatamente e poi collocata in ognuna è stata creata separatamente e poi collocata in Australia? E perché solo lì?Australia? E perché solo lì?

Perché l’Australia è completamente priva di mammiferi autoctoni placentati, ma possiede una grande quantità di

marsupiali?

OPPUREOPPURE

• è esistito in Australia un marsupiale ancestrale che è comparso è esistito in Australia un marsupiale ancestrale che è comparso DOPO che il continente australiano si era staccato dagli altri e ha DOPO che il continente australiano si era staccato dagli altri e ha dato origine a tutte queste forme chiaramente imparentate?dato origine a tutte queste forme chiaramente imparentate?

N.B. fossili di marsupiali estinti erano stati descritti molti anni prima che Darwin visitasse l’Australia a bordo del Beagle

Nonostante le straordinarie

somiglianze, tutti i mammiferi

PLACENTATIPLACENTATI e MARSUPIALIMARSUPIALI sono

più imparentati tra loro che con il

corrispondente animale appartenente all’altro

gruppo.

Le somiglianze derivano dal fatto che essi si sono

evoluti, SEPARATAMENTE, MA

per vivere in ambienti per vivere in ambienti simili tra lorosimili tra loro

PlacentatiPlacentati MarsupialiMarsupialiLE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

2. La biogeografia

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

3. L’anatomia comparata

ANATOMIA ANATOMIA COMPARATACOMPARATA

È la disciplina che mette a confronto le strutture corporee di specie diverse

Osservando per esempio gli arti anteriori diCoccodrilloUccelloBalenaCavalloPipistrelloUomo

si può osservare che sono costituiti dagli STESSI ELEMENTI SCHELETRICI

Di chi è questa “mano” ?

Lo scopriremo più tardi …

Iniziamo da

1)

1)

1)2)

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3)

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4)3)

1)2)

4)3)

Organi omologhi:

organi con la stessa origine evolutiva

Organi omologhi nell’uomo:

Organi omologhi nell’uomo:

Organi omologhi nell’uomo:

coscia

Organi omologhi nell’uomo:

coscia

ginocchio

Organi omologhi nell’uomo:

coscia

ginocchio

Organi omologhi nell’uomo:

caviglia

coscia

ginocchio

Organi omologhi nell’uomo:

caviglia

coscia

ginocchio

Organi omologhi nell’uomo:

caviglia ginocchio gomito

coscia

Organi omologhi nell’uomo:

caviglia ginocchio gomito

coscia

Organi omologhi nell’uomo:

caviglia ginocchio polsogomito

coscia

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

3. L’anatomia comparata

strutture omologhe

Le ossa degli arti anteriori di questi vertebrati sono contraddistinte da più colori per evidenziare le somiglianze fondamentali che si osservano nella struttura e nell’organizzazione in rapporto all’arto di un

tetrapode ancestrale

Omologia: somiglianza

strutturale ma nonsempre

funzionaleriscontrabile inorganismi di

specie diverseche si ritieneabbiano un

antenato comune

STRUTTURE OMOLOGHE:

costituiscono una prova dell’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

3. L’anatomia comparata

Considerato che negli arti anteriori di questi organismi esistono gli stessi elementi scheletrici anche se le funzioni

sono assai diverse

Se queste strutture si fossero sviluppate indipendentemente, data la loro funzione, sarebbero state progettate in modo diverso

INVECE

La loro somiglianza strutturale è collegabile alla discendenza da un antenato comune

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

4. L’embriologia comparata

EMBRIOLOGIA EMBRIOLOGIA COMPARATACOMPARATA

È la disciplina che mette a confronto le strutture corporee che compaiono durante lo sviluppo embrionale di organismi di

specie diverse

Le specie imparentate presentano stadi simili nel corso dello sviluppo

embrionale

Avete mai visto gli embrioni di diversi animali?

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

4. L’embriologia comparata

In TUTTI gli embrioni di vertebrati esiste uno stadio in cui ai lati della gola sono presenti strutture chiamate

tasche branchiali

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 5. La biologia molecolare

Specie strettamente correlate hanno in

comune una percentuale di DNA e

proteine maggiore rispetto a specie non

imparentate

Carlo Linneo (1707-78 ) “…Noi contiamo tante specie quante diverse forme furono create in principio. Vi sono tante specie quante diverse produsse in principio l’Ente infinito…” Philosophia botanica 1770

Georges-Louis Buffon (1707- 1788 ) …attraverso la rivelazione tutti gli animali hanno partecipato in egual misura alla grazia della creazione e la prima coppia di ogni specie uscì pienamente formata dalle mani del Creatore… Histoire Naturelle 1753

Il fissismoNasce da una interpretazione letterare della Bibbia, a cui si vuole dare una valenza di natura scientifica..

EVOLUZIONISTI

Catastrofismo

Cuvier (1769-1832):

L’esistenza di fossili appartenenti a specie scomparse era spiegabile come conseguenze di grandi catastrofi naturali (ultima il diluvio di cui parla la Bibbia)

Le specie scomparse venivano sostituite da nuove specie grazie a nuovi atti creativi

(teoria delle creazioni successive)

Lamarck(1744-1829)

Lamarck sosteneva che le giraffe allungano piano piano il collo nello sforzo di raggiungere le foglie degli alberi.

I figli di una giraffa che, con l’esercizio, ha allungato un po’ il collo avranno il collo un po’ più lungo.

Sosteneva cioè che:

-Si sviluppano gli organi più usati

-Si trasmettono i caratteri acquisiti.

“L’impiego più frequente di un organo fortifica quest’organo”.

“L’assenza di uso di un organo lo indebolisce e lo deteriora fino a farlo sparire”.

“Tutto ciò che la natura ha fatto acquisire agli individui per l’influenza delle circostanze, viene trasmesso attraverso la generazioni ai nuovi individui”.

Alcune frasi di Lamarck

Ma, il figlio di un pugile,

nasce più muscoloso del normale ?

No

Ma, il figlio di un pugile,

nasce più muscoloso del normale ?

Tuttavia Lamarck ha il merito di aver sostenuto che le specie evolvono e che tale evoluzione si può studiare e spiegare con il metodo scientifico.

Charles Darwin

(1809-1882)

Viaggio intornoal mondo

1831-1836

L’origine delle specie (1859)

- I caratteri ereditari sono soggetti a variazioni casuali (mutazioni)

- Gli individui con i caratteri più adatti all’ambiente hanno maggiore probabilità di sopravvivere e riprodursi.

Si ha quindi una selezione naturale dei caratteri più vantaggiosi.

“Non appena mi convinsi che le specie erano mutabili, non potetti fare a meno di credere che l’uomo dovesse essere regolato dalla stessa legge”. Darwin

La selezione naturale conserva e accumula nel corso dei millenni quelle piccole variazioni casuali che rendono alcuni individui più adatti a vivere nel loro ambiente e a uscire vittoriosi nella lotta per la sopravvivenza

In sé le variazioni non hanno né scopo né direzione (non c’è finalismo) ma possono essere più o meno utili a un organismo per la sua sopravvivenza e per la sua riproduzione.

I pilastri della teoria darwiniana• Esiste, per natura, una grande variabilità

• Gli individui di ogni specie differiscono l’uno dall’altro per caratteri che insorgono in modo casuale

•Ogni generazione produce più prole di quanta possa sopravvivere: la competizione tra gli individui determina una “lotta per l’esistenza”

•Arrivano a riprodursi solo gli individui che nella competizione hanno il sopravvento (“sopravvivenza del più adatto”). La qualità di “più adatto” si manifesta nel successo riproduttivo, unico evento rilevante ai fini dell’evoluzione

•Il più adatto in quel momento e in quell’ambiente trasmette alla discendenza i suoi caratteri e quindi l’evoluzione procede per piccoli passi : “Natura non fecit saltus”

•Nel tempo si producono nuove specie

Un altro esempio di micro evoluzione (in

tempi rapidi, quindi osservabile)

• BISTON BETULARIA • Il processo di

industralizzazione in Inghilterra determinò un inquinamento che causò il cambiamento del colore dei tronchi in nero e conseguentemente anche il colore delle ali della farfalla