laboratorio evoluzione Marcello Sala

LE DIVERSITÀ NON SONO TUTTE UGUALI

[S. B. Carroll, Infinite forme bellissime, Codice 2006]

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Quali sono della stessa specie?

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Quali sono della stessa specie?

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Sono della stessa specie:

1 - 6 pavone

3 – 7 - 10 colombo

2 - 9 farfalla Vanessa Atalanta

4 – 11 leopardo

15 – 18 - 22 rospo

12 – 16 farfalla Biston betularia

17 – 19 cane

Due specie?

♀ ♂ Cervo wapiti

Stessa specie diverse forme tra femmina e maschio

Quale vantaggio c’è per il maschio ad avereforme appariscenti o strutture più potenti?

Competizione tra maschi: si riproduce chi allontana i

rivali oppure chi è favorito nella scelta da parte della

femmina (pavone: esibizione del piumaggio

altri uccelli: canto) “selezione sessuale”

♀ ♀ ♀

♂

Fagiano6

1

Quale vantaggio c’è per la femmina a non avere forme appariscenti?

Mimetismo: protegge sia la femmina sia i piccoli che stanno con essa

“Selezione naturale” (adattamento all’ambiente)dinamica diversa dalla “selezione sessuale”

a volte vanno in senso opposto

Rospo (Bufo bufo)

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15

Molti animali della stessa specie mostrano una differenza tra piccoli e adulti

Nel caso del rospo la differenza è particolarmente

forte:in che cosa?

Vera trasformazione (metamorfosi) nell’aspetto

esterno enella struttura funzionale

(girino respira in acqua attraverso branchie rospo adulto in aria attraverso polmoni)

Cynthia cardui

Vanessa atalanta

2

9

8

Quali altri animali subiscono

trasformazioni durante la loro vita?

Molti insetti: metamorfosi tra larva

e insetto adulto

Libellula

Dove vive?

In alcune specie di insettilarve: vivono in acqua

respirando per branchie

adulti: in aria per trachee

Quali criteri per classificare gli organismi?

Somiglianze e differenze di forma, ma differenze rilevanti tra animali strettamente imparentati

(stessa specie diverse varietà)

1917

Giaguaro (Panthera onca)

Leopardo (Panthera pardus)

)

Macchie sulla pelle: nere al centro delle rosette

giaguaroDistribuzione geografica:

leopardi in Africa e Asiagiaguari solo in America

5

4

Un esempio:

Come è possibile distinguere il giaguaro dal leopardo?

Zebra di Grevy(Equus grevyi)

Zebra di montagna

(Equus zebra)

Zebra di Burchell (Equus burchelli)

Si possono distinguerequeste tre zebre?

Diversa larghezza e

frequenza delle strisce

Tre specie diverse di zebre

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21

Leopardo (Panthera pardus)

E allora perché il leopardo nero è della stessa specie di quello “a pelle di leopardo” ?

Colore della pelle: può essere diverso tra individuo e

individuo della stessa specieGli individui neri dei

leopardi (e dei giaguari) hanno le macchievengono nascoste da un colorante nero (melanina) che si diffonde nella pelle

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Polpo (Octopus)

Questi sono individui diversi?

Stesso individuo in due momenti diversi:cambia colore per reazione a determinati stimoli

(irritazione, riconoscimento di un pericolo) - adattamento se la colorazione della pelle

rende l’animale meno visibile - segnali tra individui

Biston betularia

Una singola farfalla cambia colore?

Diverso colore della superficie del corpotra farfalle della stessa specie (varietà)

C’è una spiegazione per questa diversità?

Individui scuri possono nascere per caso come tra i

leopardi

16

12

Queste farfalle vivono sulla corteccia delle betulle e sono predate da certi tipi di uccelli

Il colore ha importanza?

Individui chiari mimetici sopravvivono di più si riproducono di più

Se il carattere chiaro/scuro è ereditario

nelle generazioni successive nascono individui chiari con frequenza sempre maggiore riproduzione differenziale =

“selezione naturale”

Fumo delle fabbriche betulle scure individui scuri mimetici

Nelle generazioni successive…?

Frequenze sempre maggiori di individui

scuri

In quella specieil colore dominante attraverso le generazionidiventa quello scuro

evoluzione per “selezione naturale”

Ma non ci può essere differenza nella sopravvivenza

(“selezione naturale”)se non c’è in partenza diversità tra individui

(variazione)

Zebra di Grevy(Equus grevyi)

Zebra di montagna

(Equus zebra)

Zebra di Burchell (Equus burchelli)

Questo vale anche per le zebre?

Ambienti molto simili difficile pensare che la diversa larghezza e

frequenza delle strisce sia un fattore adattativo

Ipotesi: differenze più importanti tra le tre specie non visibili che riguardano l’anatomia, la fisiologia l’etologia, l’embriologia

Questi esemplari di farfalle provengono da aree geografiche diverse:

quali sono della stessa

specie?

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[S.B. Carrol, Infinite forme bellissime, Codice 2006]

2 specie:

Heliconius melpomene

Heliconius erato

5 zonegeografiche

Come si spiegano dal punto di vista evolutivo queste forme così simili?

Ipotesi: risultato di adattamento

all’ambientespecie diverse hanno forme simili

nello stesso ambiente (convergenza adattativa)In che modo queste forme potrebbero essere

più “adatte” all’ambiente?

Ipotesi adattative: a) si mimetizzano su elementi ambientali (fiori) presenti in modo differenziato nei diversi

ambienti b) sono riconoscibili ai predatori come non

commestibili prima di essere mangiate

12

1

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Darwin a proposito dei colombi:

La diversità [...] di questi animali è veramente strabiliante. Basta confrontare [...] la straordinaria differenza dei loro becchi... Il giacobino ha le penne della parte dorsale del collo rovesciate in modo da formare un cappuccio [12] ... Il pavoncello ha trenta o perfino quaranta timoniere, invece delle tredici o quattordici che rappresentano il numero normale [1] [...], e queste penne stanno in posizione così allargata ed eretta che [...] la testa e la coda si toccano. Il capitombolante comune ha la singolare abitudine di volare a grande altezza in stormi compatti e di fare le capriole in aria...”

Si tratta di varietà dello stesso genere Colombo:

“Un ornitologo certamente non vorrebbe porre il messaggero inglese, il giratore a faccia corta, il colombo romano, il barbo [9], il gozzuto [5] , il colombo pavone [1] nello stesso genere: tanto più che gli si potrebbero mostrare in tutte queste razze parecchie sotto-varietà di discendenza pura, cioè di specie, com’egli senza dubbio le chiamerebbe. Benché le differenze fra le razze dei colombi siano grandi, io tengo pienamente l’opinione comune dei naturalisti che reputano siano tutti discesi dal colombo torraiolo (Columba livia) [7]”

Ma allora i diversi tipi di colombi sono varietà di una specie o specie di un genere?

Qual è la differenza tra le due cose?

Concetto di specie biologica (Mayr): unità naturaleriproduttivamente isolata

ossia costituita da individui che si accoppiano tra di loro generando figli che a loro volta possono generare figli

(asini generano prole con cavalli = muli, che però non possono generare figli

asini e cavalli non sono della stessa specie)

Dominio: Eucarioti (cellule)

Regno: AnimaliSottoregno: Eumetazoi (tessuti)

Phylum: Cordati (corda)

Phylum: VertebratiInfraphylum: Gnatostomi (mascelle)

Superclasse: Tetrapodi (terrestri)

Classe: MammiferiSottoclasse: Theria (parto)

Infraclasse: PlacentatiOrdine: Perissodattili (dita dispari)

Sottordine: Ippomorfi (un solo dito)

Famiglia: Equidi (anche specie antenate

estinte)

Genere e Specie: Equus caballus

Subphylum: Vertebrati

Prima di Darwin Le specie sono dei tipi ideali (Platone) costituiscono un campionario di forme perfettementre le diversità individuali sono

imperfette realizzazioni materiali del modello o risultati di processi di adattamento a

contesti ambientali diversi

Per DarwinLa diversità individuale è la realtà naturale delle specie ed è la condizione della possibilità di

adattamenti differenziati e quindi di una sopravvivenza e riproduzione differenziale

se sono ereditarie, le caratteristiche più vantaggiose

saranno più frequenti negli individui della generazione successiva

Variabilità tra individui di 6 generazioni successive diHyperolius marmoratus

Zimmermann & Zimmermann Zeitschr. Koelner Zoo, 30, 61-71, 1987

evolutiva popolazionale

variazionale individuale

organica

tra…

varietà e poi specie

individui della stessa popolazione

cellule del singolo organismo

causata da…

selezione adattativa che opera sulla diversità individuale

variazione genetica (mutazione ricombinazione) che modifica la struttura organica

differenziazione cellulare nellosviluppo embrionale

limitata da…

leggi generalifisiche oecologiche

compatibilità geneticainterfeconda-zione

interconnessio

ni strutturali “correlazione dello sviluppo”

DIVERSITÀ

I bruchi della Biston betularia con ali scure

hanno un tasso di sopravvivenzaleggermente superiore a

quelli della varietà con ali chiare:

che cosa può significare ciò?

Oltre al colore delle ali ci possono essere altri tratti che

danno vantaggi alla sopravvivenza

A sopravvivere sono gli organismi

interi