L’evoluzioneL’evoluzione

Le ipotesi delle specie fisse e Le ipotesi delle specie fisse e immutabiliimmutabili

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.

CreazionismoCreazionismo

La cultura Ebraico-Cristiana accolse e La cultura Ebraico-Cristiana accolse e

rielaborò questo principio affermando cherielaborò questo principio affermando che

tutte le specie sono state create da Diotutte le specie sono state create da Dio

(creazionismo).(creazionismo).

Linneo e l’immutabilità delle specie Linneo e l’immutabilità delle specie

IIl Creazionismo dominò la cultura occidentale Il Creazionismo dominò la cultura occidentale perper

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

Prime teorie sull’EvoluzionePrime teorie sull’Evoluzione

In poco più di un secolo però, gli scienziatiIn poco più di un secolo però, gli scienziatiraccolsero molte prove del fatto che gliraccolsero molte prove del fatto che gliorganismi mutano nel tempo, a seguito diorganismi mutano nel tempo, a seguito distudi dellastudi della biogeografia biogeografia, dell’, dell’anatomia comparataanatomia comparata e nellla e nellla paleontologiapaleontologia..Agli inizi dell’Ottocento tali studi incominciarono a Agli inizi dell’Ottocento tali studi incominciarono a mettere in crisi l’idea dell’immutabilità delle mettere in crisi l’idea dell’immutabilità delle specie e incominciò a delinearsi il concetto dispecie e incominciò a delinearsi il concetto di

EvoluzionEvoluzionee

Evoluzione significa Evoluzione significa cambiamento nel tempo delle cambiamento nel tempo delle caratteristiche degli esseri caratteristiche degli esseri viventi.viventi.

Che cosa s’intende col Che cosa s’intende col termine termine ““EvoluzioneEvoluzione””

Prime teorie sull’EvoluzionePrime teorie sull’Evoluzione

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

La teoria di Lamarck può essere sintetizzata in due concetti essenziali:

1. la legge dell’uso e del non uso;2. l’ereditarietà dei caratteri acquisiti.

1. 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.

2. I caratteri acquisiti da ogni individuo vengono poi trasmessi di generazione in generazione (ereditarietà dei caratteri acquisiti).

L’evoluzione secondo LamarckL’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 !!!

Cuvier: un avversario di LamarckCuvier: un avversario di Lamarck

Il paleontologo francese Il paleontologo francese G. CuvierG. Cuvier (1796- (1796-1832)1832)

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

L’evoluzione secondo DarwinL’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.

•Nel suo viaggio intorno al mondo Darwin Nel suo viaggio intorno al mondo Darwin gettò le basi della sua teoria dell’evoluzionegettò le basi della sua teoria dell’evoluzione

•Charles Darwin nacque nel 1809 in Charles Darwin nacque nel 1809 in Inghilterra; iniziò gli studi di medicina e poi di Inghilterra; iniziò gli studi di medicina e poi di teologia, ma la sua vera passione erano le teologia, ma la sua vera passione erano le scienze naturali.scienze naturali.

Charles Darwin e il viaggio intorno Charles Darwin e il viaggio intorno al mondo a bordo del Beagleal 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.

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.

• Quando Darwin visitò le isole Quando Darwin visitò le isole GalapagosGalapagos compì compì numerose osservazioni: in particolare, eglì osservò che numerose osservazioni: in particolare, eglì osservò che esistevano su di esse tredici specie di esistevano su di esse tredici specie di fringuellifringuelli. Queste . Queste specie non si trovavano in altri luoghi del mondo. specie non si trovavano in altri luoghi del mondo.

Il viaggio di Charles Darwin

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

I fringuelli delle Galapagos

Darwin e le Darwin e le isole Galàpagosisole 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.

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.

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

– Prevedendo le polemiche che le sue idee Prevedendo le polemiche che le sue idee avrebbero potuto suscitare, Darwin preferì avrebbero potuto suscitare, Darwin preferì ritardare la pubblicazione del suo libro.ritardare la pubblicazione del suo libro.

– Alfred Wallace, un altro naturalista inglese, Alfred Wallace, un altro naturalista inglese, concepì una teoria identica a quella di Darwin, concepì una teoria identica a quella di Darwin, che venne presentata nel 1858, citando il che venne presentata nel 1858, citando il precedente saggio di Darwin.precedente saggio di Darwin.

– Darwin nel 1859 pubblicò il volume Darwin nel 1859 pubblicò il volume Sull’origine delle specie mediante selezione Sull’origine delle specie mediante selezione naturalenaturale, che divenne un caposaldo delle , che divenne un caposaldo delle scienze naturali.scienze naturali.

TEORIA DELL’EVOLUZIONEPER

SELEZIONE NATURALE

a)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.

In che modo una popolazione si In che modo una popolazione si evolve? evolve?

1.1. Quasi sempre in una popolazione esiste una Quasi sempre in una popolazione esiste una VARIABILITA’ VARIABILITA’ INDIVIDUALEINDIVIDUALE, che è preesistente all’azione dell’ambiente ed , che è preesistente all’azione dell’ambiente ed è determinata è determinata geneticamentegeneticamente. Tale variabilità è del tutto . Tale variabilità è del tutto casualecasuale

2.2. All’interno delle popolazioni, 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!!!!

3) La scarsità delle risorse costringe gli individui a 3) La scarsità delle risorse costringe gli individui a competerecompetere tra loro. Poiché tutti gli individui sono tra loro. Poiché tutti gli individui sono diversidiversi e e uniciunici, alcuni avranno caratteristiche che , alcuni avranno caratteristiche che consentono loro di consentono loro di sopravviveresopravvivere meglio degli altri, meglio degli altri, ovvero sono ovvero sono più adatti più adatti a quelle specifiche condizioni a quelle specifiche condizioni ambientali. ambientali.

4) 4) I più adatti I più adatti sopravvivono più a lungo e sopravvivono più a lungo e si riproducono si riproducono con maggior successo, con maggior successo, trasmettendotrasmettendo alla progenie le alla progenie le proprie proprie caratteristichecaratteristiche. Questo fa sì che, generazione . Questo fa sì che, generazione dopo generazione, la popolazione cambi, cioè dopo generazione, la popolazione cambi, cioè si si evolvaevolva. .

SECONDO DARWIN L’AMBIENTE AGISCE SUGLI ORGANISMI SECONDO DARWIN L’AMBIENTE AGISCE SUGLI ORGANISMI ATTRAVERSO LA ATTRAVERSO LA SELEZIONE NATURALESELEZIONE NATURALE, MA , MA NON CREA NON CREA CARATTERI NUOVI NELL’INDIVIDUO, CHE PUO’ CARATTERI NUOVI NELL’INDIVIDUO, CHE PUO’ TRASMETTERE ALLA DISCENDENZA SOLO Ciò CHE Già TRASMETTERE ALLA DISCENDENZA SOLO Ciò CHE Già POSSIEDE NEL SUO PATRIMONIO EREDITARIO (CIOE’ POSSIEDE NEL SUO PATRIMONIO EREDITARIO (CIOE’ NEI SUOI GAMETI). DAL PUNTO DI VISTA EVOLUTIVO, NEI SUOI GAMETI). DAL PUNTO DI VISTA EVOLUTIVO, SOLO SOLO CHI SI RIPRODUCE TRASMETTECHI SI RIPRODUCE TRASMETTE ALLA ALLA DISCENDENZA I DISCENDENZA I PROPRI CARATTERI PROPRI CARATTERI EREDITARI E Dà IL EREDITARI E Dà IL SUO CONTRIBUTO ALLA GENERAZIONE SUCCESSIVA.SUO CONTRIBUTO ALLA GENERAZIONE SUCCESSIVA.

La lotta per La lotta per l’esistenza e la l’esistenza e la

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

Incroci condotti dall’uomo per migliaia di anni (selezione artificiale)

Cane ancestrale (simile al lupo)

La selezione artificialeLa selezione artificiale

• Darwin trovò prove convincenti a sostegno Darwin trovò prove convincenti a sostegno delle sue teorie osservando i risultati della delle sue teorie osservando i risultati della selezione artificiale, cioè la coltivazione e selezione artificiale, cioè la coltivazione e l’allevamento selettivi (attuati dall’uomo e l’allevamento selettivi (attuati dall’uomo e non dall’ambiente) di piante e animali.non dall’ambiente) di piante e animali.

Prove a sostegno dell’evoluzione: lo Prove a sostegno dell’evoluzione: lo studio dei fossilistudio dei fossili

I fossili sono resti o impronte diI fossili sono resti o impronte di

organismi vissuti nel passato, adorganismi vissuti nel passato, ad

esempio le ossa o i denti deiesempio le ossa o i denti dei

vertebrati possono conservarsi e vertebrati possono conservarsi e

fossilizzare. Se si analizza la fossilizzare. Se si analizza la

documentazione fossile nel suo documentazione fossile nel suo

complesso si nota che gli organi-complesso si nota che gli organi-

smi sono comparsi in una smi sono comparsi in una sequenzasequenza

cronologica e che la loro comples-cronologica e che la loro comples-

sità aumenta progressivamente. sità aumenta progressivamente.

Lo studio dei fossili fornisce prove a Lo studio dei fossili fornisce prove a favore dell’evoluzionefavore dell’evoluzione

I fossili e la I fossili e la documentazione fossiledocumentazione fossile, , ossia la serie ordinata di fossili che ossia la serie ordinata di fossili che affiorano dagli strati di rocce sedimentarie, affiorano dagli strati di rocce sedimentarie, forniscono una delle prove più importanti forniscono una delle prove più importanti dell’evoluzione.dell’evoluzione.

•La documentazione fossile testimonia che La documentazione fossile testimonia che gli esseri viventi si sono evoluti in una gli esseri viventi si sono evoluti in una sequenza cronologica.sequenza cronologica.

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

Oltre allo studio dei fossili Oltre allo studio dei fossili esistono altre prove a favore esistono altre prove a favore dell’evoluzione……dell’evoluzione……

L’embriologiL’embriologiaa

L’anatomia comparataL’anatomia comparata

La biologia molecolareLa biologia molecolare

Anatomia Anatomia comparatcomparataa

L’anatomia comparata L’anatomia comparata

è la scienza che studia è la scienza che studia

e confronta l’anatomia delle diverse specie e confronta l’anatomia delle diverse specie

animali. Sono così state scoperte le “strutture animali. Sono così state scoperte le “strutture

omologhe”, cioè stesse strutture con funzioniomologhe”, cioè stesse strutture con funzioni

diverse che ricollegano ad un antenato in comune.diverse che ricollegano ad un antenato in comune.

– I biologi chiamano I biologi chiamano strutture omologhestrutture omologhe le le strutture che sono simili perché derivano strutture che sono simili perché derivano da un antenato comune.da un antenato comune.

– Spesso le strutture omologhe hanno Spesso le strutture omologhe hanno funzioni diverse.funzioni diverse.

Specie umana Gatto Balena Pipistrello

EmbriologiEmbriologia a comparatacomparata

– L’L’embriologia comparata, embriologia comparata, lo studio lo studio delle strutture che compaiono durante lo delle strutture che compaiono durante lo sviluppo dei diversi organismi, fornisce sviluppo dei diversi organismi, fornisce ulteriori prove delle origini comuni dei ulteriori prove delle origini comuni dei viventi.viventi.

– Spesso, infatti, le specie strettamente Spesso, infatti, le specie strettamente imparentate presentano stadi simili nel imparentate presentano stadi simili nel loro sviluppo embrionale.loro sviluppo embrionale.

EMBRIOLOGIA COMPARATA

CODA

Tasche branchiali

Embrione di pollo Embrione umanoFigura 13.5B

Molti vertebrati hanno strutture omologhe Molti vertebrati hanno strutture omologhe nei loro embrioni.nei loro embrioni.

La biologia molecolareLa biologia molecolare–Un valido supporto alla teoria dell’evoluzione Un valido supporto alla teoria dell’evoluzione è stato fornito in tempi recenti dalla è stato fornito in tempi recenti dalla biologia biologia molecolaremolecolare. Questa disciplina paragona . Questa disciplina paragona sequenze di DNA e proteine di organismi sequenze di DNA e proteine di organismi differenti.differenti.

–Le specie che risultano strettamente Le specie che risultano strettamente correlate hanno in comune una correlate hanno in comune una percentuale di percentuale di DNA DNA e di e di proteineproteine maggiore rispetto alle maggiore rispetto alle specie non imparentate.specie non imparentate.

La biologia molecolareLa biologia molecolare

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