L'UNIVERSO IN EVOLUZIONE - INAF OAS Bologna · 2020-01-31 · Fig.5. Galileo onora l'Astronomia, la...

L'UNIVERSOINEVOLUZIONE9novembre2009-2dicembre2009|BibliotecaSalaborsa|PiazzaNettuno3Bologna

Mostra Conferenze Laboratorievisite Crediti

DaiprimordidelBigBangallestelleegalassieperarrivareaipianetieallavita.Unamostra,maancheconferenzee

laboratori,sullascienzadelCosmoUniversitàdi

BolognaDipartimentodi

Astronomia

INAFOsservatorio

AstronomicodiBolognaMAINSPONSOR

L'universoinevoluzioneDalBigBangallavita

PresentazioneIl Dipartimento di Astronomia dell'Università di Bologna e l'INAF-OsservatorioAstronomicodiBolognahannoinclusoinBoAstro2009tuttelemanifestazioni ideate per celebrare il 2009 Anno Internazionaledell'Astronomia.

La mostra L'universo in evoluzione - realizzata in collaborazione con iDipartimenti di Biologia Evoluzionisitica Sperimentale e di Scienze dellaTerraeGeoambientali-intendepresentareaglistudentiealvastopubblicoleevidenzeosservativeastronomicheecosmologicheapartiredalBigBangfino ad oggi, estese all'evoluzione dei corpi planetari fino all'origine dellavitasullaTerra.Qualunquesiastatal'originedell'universo,sappiamopercertocheunaoriginel'haavutaecheancorasistaespandendo.Sisaancheche all'inizio l'universo era composto solo di idrogeno e unafrazione di elio (i due gas più leggeri) Questa composizioneavvalendosidellaforzadigravità,hapermessol'aggregarsideiduegas in dense nubi che successivamente sono diventate stellebrillanti. Lestelle,a lorovolta, fabbricanoal loro interno tuttiglielementiconosciuti,siraggruppanotra loroeformanolegalassieche a loro volta si raggruppano tra loro formando giganteschiammassi. In conclusione, tutto nell'universo è strettamenteconcatenato ma ogni passo è guidato dal caso. Le cose cheosserviamo si spiegano così, ma avrebbero potuto andarediversamente (e non è detto che non ci siano universi, a noiinaccessibili,doveciòèavvenuto).Questacasualitàlaosserviamoneicorpiinanimatimaanchemeglionegliesseriviventi.Nonacasola mostra si estende dalla cosmologia all'astrofisica fino allageologiaeallabiologia.

In conclusione nessuno meglio di Carl Sagan ha spiegato in unafrase il concetto conduttore dell'interamostra: "Se vuoi fare unatorta di mele partendo da zero, per prima cosa devi crearel'universo".

Lamostra

PresentazioneAstronomia

Geologia

Biologia

IAYeAnnoGalileano"...scienzaèdistinguerequellochesisadaquellochenonsisa..."

[GalileoGalilei,SidereusNuncius,1610]

Nell'estatedel1609Galileovolseal cielo,per laprimavolta,unnuovostrumentocheglisvelòunCosmo del tutto diverso da quello fino alloraconosciuto. Iniziava così un'avventura cheavrebbeampliatoalivelliinimmaginabiliaitempidi Galileo i confini della conoscenza del nostrouniverso, riguardo al suo contenuto e alle suedimensioni, alla fisica che lo governa, alle sueorigini e alla sua evoluzione. (figura 1 in alto efigura2asinistra)

LescoperteLe scoperte di monti evalli sulla Luna e dimacchie sul Solemostravano che gli astrinon erano composti dimateria incorruttibile. Lascoperta di nuovi satellitiin rotazione intorno aGiove mostrava che laTerra non era l'unicocentro di rotazione nel

Creato. La scoperta di "un numeroso gregge distelle", mai viste a occhio nudo, ampliava le dimensioni del Cosmo einfrangeva la sfera delle stelle fisse. La scoperta delle fasi di Veneremetteva in discussione il sistema del Mondo allora vigente. (figura 3 asinistraefigura4adestra)

LeconseguenzeTutte queste osservazioni, iniziate quell'estate di 400 anni fa, mostravanocome"questograndissimo librochecontinuamentecistaaperto innanziagli occhi, l'Universo" fosse del tutto differente e discordante da quelloconosciutosindall'antichità.LanuovascienzacheGalileoiniziòacostruire-

Lamostra

IAYeannogalileanoL'evoluzione

dell'universo

Galassie e materiaoscura

Le distanze tra i corpicelesti

Lamateriainterstellare

Sistema solare edintorni

Presentazione

Geologia

Biologia

proprio a partire da quelle scoperte e nonostantecriticheeprocessi-aprìcosì lastradaaquellafisicacheverràdefinita80annipiùtardidaNewtonecheconsentirà,distudiare l'universonellasua interezza,applicandovi ovunque le stesse leggi. Dopo questarivoluzione che ha spostato la Terra dal centro delCosmo,altreneseguiranno:conDarwin-150annifa-perrivederelaposizionedell'UomosullaTerraeconHubble - 80 anni fa - per rivedere la posizione dellanostraGalassianell'universo.(figura5)

LanuovascienzaLo scienziato Galileo Galilei è passato indenneattraversoquesti400anni,superandopolemichee condanne, e si può affermare che il maggiorcontributo che egli ha fornito alla storia delpensierosiaproprioquellodelmetodoscientificoche ci ha lasciato come sintesi tra "sensateesperienzeenecessariedimostrazioni".(figura6)

OggiPer ricordare il quarto centenario delle prime osservazioni di Galileol'Unione Astronomica Internazionale, con il patrocinio dell'ONU edell'UNESCO, ha proclamato il 2009 "Anno Internazionale dell'Astronomia"(IAY), allo scopo di "aiutare i cittadini del pianeta Terra a riscoprire il lororuolo nell'universo attraverso la conoscenza del cielo e a provarel'entusiasmodellascopertaedellacondivisionedelleconoscenze".LefigureFig.1.RitrattodiGalileo,commissionatodalloscienziatoaOttavioLeoninel1624.[Firenze,BibliotecaMarucelliana]Fig.2. Galileo presenta il telescopio al Doge di Venezia, in un affrescoottocentescodiLuigiSabatelli.[Firenze,"TribunadiGalileo"]Fig.3.NellaprimaedizionedelSidereusNuncius(Venezia,1610)compareilprimodisegnodiGalileodelleosservazionidellaLunachecièpervenuto.Fig.4.QuadernodiosservazionediGalileoincuisonodescritteleposizionidei satelliti di Giove, scoperti il 7 gennaio del 1610, in una pagina delSidereusNuncius.[Firenze,BibliotecaNazionale]Fig.5.Galileoonoral'Astronomia,laMatematicael'Ottica,presentandoloroilsuocannocchialeealcunedellesuenuovescoperte.AntiportadelleOperedi Galileo Galilei, stampate a Bologna nel 1656. [Bologna, Biblioteca delDipartimentodiAstronomia]Fig 6. L'Astronomia e le arti liberali, in un grande tondo di Johann M.Rottmayr(1654-1730).[Laufen,Baviera]

L'universoinevoluzione

L'evoluzionedell'universo"Lafilosofiaèscrittainquestograndissimolibrochecontinuamentecistaapertoinnanziagliocchi,iodicol'universo.Eglièscrittoinlingua

matematica,eicaratterisontriangoli,cerchiedaltrefiguregeometriche,senzaiqualièunaggirarsivanamenteperunoscurolaberinto"[GalileoGalilei,Dialogosuiduemassimisistemi,1623]

Espansionedell'universoAttualmentel'universosistaespandendo:comeduepuntisullasuperficiediun palloncino che si sta gonfiando, la velocità relativa aumenta con ladistanza(figurainalto).Questoèdovutoallospaziochesistaespandendo:se lo spazio raddoppiae seduepuntieranoseparatidaduemetri, ora losarannoda4.Seeranoseparatida10,oradisteranno20metri.Quindil'espansioneècontemporaneainognipuntodell'universoenonesisteun"centro".Noinonciaccorgiamodell'espansionesiaperchélevelocità,ascaleumane,sono piccole (alla distanza di Plutone la velocità di espansione è di uncentomillesimodichilometroperora,quelladellagalassiadiAndromedaèdi12000chilometriperora)siaperchéleforzegravitazionaliedelettrichecontrastano e sovrastano l'espansione. La stessa galassia di Andromeda,infatti,nonpartecipaall'espansioneperchéattiratadallanostragalassia.

InflazioneSipensachenelleprimissimefasidivitadell'universo ilvuotopossedesseun'energiachesièimprovvisamenteliberata,facendoespanderel'universoda una dimensione 10 con venti zeri più piccola di un protone alladimensionediunapalladi10cmdidiametroinunafrazioneinfinitesimadisecondo.

Faseattuale

Lamostra

IAYeAnnoGalileano

L'evoluzionedell'universoGalassie e materiaoscura




Presentazione

Geologia

Biologia

Attualmenteall'espansionedell'universo sicontrappone la forza digravità (attrattiva) (figura2asinistra).Sièscopertoperòcheagrandidistanzesembra agire una forzarepulsivachefaaccelerarel'espansione.Questaforza,associata ad un'energiadel vuoto viene chiamataenergiaoscura.

Futurodell'universoNon si sa se l'energiaoscura rimarrà costante,diminuirà o aumenterà

(figurainbassoadestra).Per questo motivopotremo avere ununiverso che torneràa contrarsi (BigCrunch), potràespandersi persempre (Espansioneinfinita) lasciando uncielo senza galassie,oppure potràespandersi cosiviolentemente da farletteralmentevaporizzare gli atomi(BigRip).Ovviamenteil tutto tra alcunedecinedimiliardidianni.

MultiversiAttualmentealcuniscienziatipensanoche,comebolle nella schiuma, possano esistere infinitiuniversicomeilnostro.(figuraasinistra)


Galassieemateriaoscura"Nonècosadipococontoaverrimossolecontroversieriguardoalla

galassiaovialattea,conl'avermanifestatoalsenso,oltrecheall'intelletto,l'essenzasua"[GalileoGalilei,SidereusNuncius,1610]

Legalassiesonogiganteschisistemidistelle,gasemateriaoscura, legatiinsieme dalla forza di gravità, che popolano l'universo osservabile innumerodialmeno100miliardi.Sonoi"mattoni"dell'universo.

LaViaLatteaIl Sistema solare si trovanellagalassiadettaVia Lattea (figura1 in alto).Nellenottidicielotersoedaunsitoparticolarmentebuio,possiamovedereuna parte della Via Lattea ad occhio nudo, come una banda luminosa econtinuacheattraversailcielo.Fu Galileo nel 1610 ad osservare per primo la Via Lattea al telescopio,distinguendo in quella striscia biancastra migliaia di stelle, mentre altre,moltopiùnumerose,rimanevanoindistinteinunastrisciacontinua.Lemacchiescurechesivedononellafotosonoimmenseregionidipolveree gas, da cui le stelle continuamente si formano. La Via Lattea contienecirca100miliardidistellesimilialSole,edèunagalassiadetta"aspirale".

LeformedellegalassieLapartevisibiledellegalassieconsistedidue componenti fondamentali: unosferoide di stelle, e un disco formato dastelle,gasepolveri.Neldiscosiriconoscelatipicastrutturadeibracciaspirale,cioèincrespature nelle quali è maggiore ladensitàdistelleegas.Alcune galassieposseggonosolo losferoide,

altre solo il disco, altreambedue le componenti.QuivediamolegalassieaspiraleM81(simileallaVia Lattea; figura 2 in alto a destra), M51 (conunacompagnavicina; figura3di fiancoadestra)eSombrero(M104;figura4inbassoasinistra).

Ununiversodigalassie...

Lamostra

IAYeAnnoGalileano

L'evoluzionedell'universo

Galassie e materiaoscuraLe distanze tra i corpicelesti



Presentazione

Geologia

Biologia

Fino agli inizi del 1900 si credeva che laViaLatteafossel'interoUniverso,perchéitelescopi di dimensioni modeste in usoall'epoca non consentivano l'esplorazioneal di fuori di essa. Negli anni '20 EdwinHubble iniziò ad usare un nuovo e piùgrandetelescopio(quellodiMt.Wilson inCalifornia, del diametro di 2,5 metri).

Scoprì così che la Via Lattea è parte di un piccolo gruppo di galassie, ilGruppoLocale,esispinseadosservaregalassiedistantifino500milionidianniluce.

Legalassienonoccupanouniformementelo spazio, ma tendono a stare in gruppipiccoli e grandi, quali gli ammassi, checontengono fino a migliaia di galassieciascuno. Nell'immagine dell'ammassoAbell1689 (figura5di fiancoa sinistra),distante 2 miliardi di anni luce dallaTerra, vediamo centinaia di galassiesferoidali, e alcune galassie di formamolto allungata, disposte lungo archi.Cosasono?

...edimateriaoscuraLa forza di gravità esercitata dall'ammasso agisce come una gigantescalente,larga2milionidianniluce,checurvaeamplificalaluceprovenienteda galassie molto più lontane che si trovano dietro l'ammasso,producendoneimmaginidistortedicolorebluastro.LefigureFig.1ViaLattea;[B.Gilli,ESO]Fig.2M81;[NASA,ESA,eTheHubbleHeritageTeam(STScI/AURA)]Fig.3M51; [NASA,ESA,S.Beckwith (STScI),eTheHubbleHeritageTeam(STScI/AURA)]Fig.4Sombrero;[NASAeTheHubbleHeritageTeam(STScI/AURA)]Fig.5Abell1689;[NASA,ESA,L.Bradley(JHU),R.Bouwens(UCSC),H.Ford(JHU),eG.Illingworth(UCSC)]


Ledistanzetraicorpicelesti"...siscorgeràpoicolcannocchialeuncosìnumerosogreggedialtrestellecheappenaècredibile..."[GalileoGalilei,SideriusNuncius,

1610]

Gliammassidigalassie(figura1inalto)sonolestrutturepiùgrandi,chelaforzadigravitàriesceatenereassieme,nell'universo.Ildiametromediodiun ammasso misura 15 milioni di anni luce (a.l.), corrispondenti a circa1,5x1020chilometri,ossia150miliardidimiliardidichilometri.L'ammassodigalassiepiùvicinoalSoleèquellodellaVergine,distantedanoi 63 milioni di a.l. Per raggiungerlo, utilizzando lo Space Shuttle,occorrerebberoben2268miliardidianni.Un ammasso contiene, in media, alcune migliaia di galassie, molto piùconcentrate al centro che in "periferia". Unmiliardo di anni di volo delloSpace Shuttle separa le galassie delle regioni centrali, 33miliardi di anniquelledelleregionipiùesterne.

Piùpiccolidegliammassidigalassiesonoigruppied in particolare quelli compatti, caratterizzatidalla presenza di alcune galassie in una regionedidimensionicomparabiliaquellediunasingolagalassia. Inquestecondizionidiestremadensitàle interazioni gravitazionali fra le galassie sonoparticolarmente intense e se ne possono vedereglieffettispettacolari.(figura2asinistra)Le interazioni dovutealla forza di gravità

sono molto forti anche quando le galassieformano un sistema doppio e in questi casi èfacile che avvenga scambio di stelle e gas fral'unael'altra.(figura3adestra)Le dimensioni delle galassie variano molto, cosìcome le loro forme, masse e luminosità. Le piùgrandi hanno diametri di 300000 a.l. , le piùpiccoledi3000a.l.Perattraversareunagalassiagigante,utilizzandoloSpaceShuttle,occorrerebbero10miliardidianni,peruna piccola 100 milioni. Le decine di miliardi di stelle contenute in unagalassia di medie dimensioni non sono distribuite uniformemente ma siconcentrano al centro, lungo il piano del disco (nelle galassie a spirale) enegliammassiglobulari.(figura4asinistra)

Lamostra

IAYeAnnoGalileano



Le distanze tra i corpicelestiLamateriainterstellare


Presentazione

Geologia

Biologia

Gli ammassi globularihanno dimensionimedie pari ad alcunedecine di a.l. econtengono svariatedecine di migliaia distelle. L'attraversamento di unammasso globulare abordo dello Shuttle

richiederebbe un milione di anni. (figura 5 adestra)SoloidiametridellestellerisultanoaportatadiShuttle:appena47oreperpercorrereunadistanzacorrispondentealdiametrodelsolee671oreperquellacorrispondentealdiametrodiunastella supergigante.Maspostarsidaunastellaadunaltrarisulterebbenuovamenteimpossibile:151000annidi navigazione separano, infatti, il sole dalla sua stella più vicina ProximaCentauri. Forse non siamo soli nell'Universoma i contatti con altri esseriviventinonsonopropriamentefacili!LefigureFig.1L'ammassodigalassieS0740,distante450milionidia. l.danoi.Lagalassia al centro è un'ellittica gigante (ESO 325-G004) che contiene 100miliardidistelleehadimensionidi200000a.l.[NASA,ESA,eTheHubbleHeritageTeam(STScI/AURA)]Fig.2HCG90,gruppocompattodigalassie,distantedanoi100milionidia.l.Letregalassie,dueellitticheeunaspirale,sitrovanoentrounaregioneche si estende per 80 000 a.l. La spirale è stata allungata e distorta pereffettodell'interazionegravitazionaleconledueellittiche.[Hubble]Fig.3Unacoppiadigalassieininterazione(NGC5257eNGC5258)situataa 300 milioni di a.l. Lungo i bracci di spirale a contatto fra loro avvienescambio di materia fra le due galassie. [NASA, ESA, the Hubble Heritage(STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration e A. Evans (University of Virginia,Charlottesville/NRAO/StonyBrookUniversity)]Fig. 4M74, galassia a spiraledistante, danoi, 32milioni di a.l. Contiene100miliardi di stelleedè lagalassiadominantedi ungruppocontenenteunadozzinadimembri. Il latopiùlungodell''immaginecorrispondeacirca30 000 a.l. [NASA, ESA, and the Hubble - Heritage (STscI/AURA)-ESA /HubbleCollaborationAcknowledgment:R.Chandar(Univ.Toledo)eJ.Miller(Univ.Michigan)]Fig. 5 M 13, detto anche il grande ammasso globulare di Ercole. Situato,nellanostragalassia,adunadistanzadi22200a.l.danoi.Haundiametrodi150a.l.econtienealmenomezzomilionedistelle.Lagalassia inaltoasinistra è NGC 6207 situata a 51 milioni di a.l. da noi. [Noel Carboni,DigitizedSkySurvey]


Lamateriainterstellare"numeroseareoledicoloreconsimilesplendonoquaelàperl'eteredi

tenueluce,chiamatedagliastronomiNebulose"[GalileoGalilei,SidereusNuncius,1610]

Tra una stella e l'altra le distanze sono grandi:anni luce. Questo spazio però non è vuoto. Lestelle, infatti, non emettono solo luce ma ancheatomideivarielementisintetizzatiallorointerno.(vedifiguraasinistra.)I venti stellari e le esplosioni di novae esupernovae allontanano dalla superficie stellarequestiatomichesiaggregano.Gliatomiformanogruppi sempre più complessi dando luogo amolecole ed, addirittura, grani di polvere

interstellare.(vedifigurasotto.)

Lamostra

IAYeAnnoGalileano




LamateriainterstellareSistema solare e

dintorni

Presentazione

Geologia

Biologia

Ungranohaledimensionidelfumodellesigarette(pochimicron)masudiessi avvengono reazioni chimiche complesse. Su una base di silicio ecarboniocresconomolecoled'acquaepoimolecolesemprepiùcomplesse,molte delle quali organiche. Se ne conoscono più di 100. (vedi figura a

sinistra)Le molecole, grazie ad un loro meccanismo dioscillazione e rotazione emettono nelle radioondementre grani assorbono e riemettono specialmentenell'infrarosso.(vedifiguraadestra.)La complessità dellemolecole osservate fapensare che possanoesistere i presupposti

chimico fisici per assemblare sui grani,molecole prebiotiche che possano, a loro volta, aggregarsi in molecolebiotiche nell'ambiente appropriato (esempio il nostro pianeta Terra). Inquestomodopotrebbeavereiniziolavitabatterica.Esisteancheunateoriacheipotizzachebatterioriginaridialtripianetisianostatitrasportatisinoanoi su meteoriti staccatisi dai pianeti a seguito di violenti impatti. (vedifigura�sopra)

L'astrofisica molecolare è oggi componente basedi una disciplina recentemente cresciuta dalconnubio di Astronomia, Astrofisica, Chimica,Biologia etc. e battezzata Astrobiologia. (vedifiguraasinistra.)

Sistemasolareedintorni"oranonabbiamopiùunsolopianetarotanteintornoadunaltro,

mentreambedueruotanointornoalSole,bensìl'esperienzasensibilecimostraquattroastrierrantiintornoalSole"[GalileoGalileiSidereus

Nuncius,1610]

I pianeti del Sistema solare sono otto: Mercurio, Venere, Terra, Marte,Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Nel 2005 la IAU (InternationalAstronomicalUnion)hadeclassatoPlutoneacorpotrasnettuniano.AsteroidicomeVestaeCereresonostati invecepromossiaPianetiNani,unanuovacategoriadicorpidelSistemasolare.(NellafigurainaltounmontaggiocontuttiipianetidelSistemasolarecondimensioniinscalarispettoalSole.)Lostudiodeimeteoritidata lanascitadelSistemasolarea4,5miliardidiannifaquandolaViaLatteaavevagiàquasi10miliardidiannidietà.Da una nube di idrogeno ed elio ma ricca di polveri ed elementi pesanti(carbonio, ossigeno, calcio, magnesio,...) si è formato un discoprotoplanetarioinrotazione.Suquestodisco"sottile"in100milionidiannicircasisonoformatiiquattropianetiinterniediquattropianetiesterni,coninpiùunamiriadedi piccoli oggetti, traMarteeGiove,edi corpi lontani,oltrel'orbitadiNettunoinquellachevienechiamatalafasciadiKuiper.Il metro di misura delle distanze è la distanza Terra-Sole o l'UnitàAstronomica(UA)paria149597870km.Iquattropianeti internisonorocciosiesonodispostientro1.5UA.Solo laTerrahaunsatellite, laLuna. IduesatellitidiMarte,PhoboseDeimospiùche satelliti sono due asteroidi catturati dal pianeta rosso.(Nella figura inbassoasinistrauna immagineadaltarisoluzionedellasuperficiediMarte

presadallasondaMarsExpress.)Venere, Terra e Marte hannoun'atmosferamentreMercurioneè praticamente privo. Spessa èl'atmosfera di Venere, sottile erarefatta quella di Marte. Unicanel suo genere l'atmosfera dellaTerra, il pianeta vivente,modellata dalla presenza dellavita. (Nella figura in basso a

destra ghiaccio d'acqua sulla superficie di Marte osseravto da PhoenixLander.)Oltre le 5UAe finoai confini della fasciadi Kuiper, a30UA, si trovano i

Lamostra

IAYeAnnoGalileano





Sistema solare edintorniPresentazione

Geologia

Biologia

pianeti esterni gassosi. Sono così chiamatiperché sono composti principalmente diidrogeno e elio con percentuali inferiori diammoniaca, metano e vapor d'acqua.Allontanandosi dal Sole diminuisce latemperaturasuperficialedeipianeti chepuòraggiungere anche i meno 180 gradicentigradi. A differenza dei pianeti interniquelli esterni hanno un gran numero disatelliti alcuni dei quali hanno dimensionimaggiori diMercurio. Sono solidi,mahannounadensitànettamenteinferioreaquelladeipianeti interni. Escluso Io, un satellite diGiove, gli altri satelliti hanno una superficieghiacciata. (Nella figura in basso a destra alcuni satelliti ghiacciati diSaturnoosservatidallaSondaCassini.)Sono stati scoperti più di mille corpi oltreNettunoesi stimachesianooltrecentomila.DallafasciadiKuiperprovengonolecometeabreve periodo mentre dalla enorme e piùlontananubediOortprovengonoquelleapiùlungoperiodo.Centinaiasono,osonostate,lesondespazialiverso i pianeti interni ed esterni che hanno, o stanno esplorando, questicorpicelesti.Il nostro Sistema solare è unico? No! Sono stati scoperti oltre 300 altriSistemiextrasolarimaconpianetichesomiglianomaggiormenteaigigantigassosi che non ai pianeti terrestri. Con i prossimi telescopi nello spaziodedicatiaquestistudiopotremo,inunfuturonontroppolontano,osservarepianeti di dimensioni simili alla Terra! Nella figura in basso il sistemaextrasolare attorno alla stella Gliese 581 comprende 4 pianeti alcuni deiqualisullasogliadellazonadiabitabilitàdellastellacentrale.


L'evoluzione:ubiquitàcosmica?

Gli esseri viventi occupano praticamente tutti gli habitat disponibili sullaTerra,compresoquellichecipossonoapparirepiùinospitali(nellafigurainalto ilGeyserdiElTatio,a4500metridialtezzanelleAndeCilene.Acquabollente,vapori,altaquotarendonoquestoluogounodeipiùinospitalidellaTerra. Foto Università di Bologna). Essi, modificandosi e addattandosi,hanno inoltre la possibilità di colonizzare ambienti completamente nuovi,comeègià avvenutodurante i circa4miliardi di anni di evoluzionedellavita terrestre. Tutto ciò suggerisce una ubiquità cosmica perl'evoluzione.

EaltrovenelSistemasolare?

Lamostra

L'evoluzione:ubiquitàcosmica?C'èvitasuMarte?

La geografia fisica diMarte

Depositi salini aconfronto

Non si cercano solomarziani

Titano

Metano

Presentazione

Astronomia

Biologia

C'èvitasuMarte?Gliocchipuntatisulpianetarosso

Le missioni Mars Science Laboratory della NASA (partirà nel 2011) edExoMarsdell'AgenziaSpazialeEuropea (partirànel2018)hannoentrambecome obiettivo la ricerca della vita suMarte e la sua abitabilità. Ciò saràfatto attraverso una serie di esperimenti e misurazioni effettuati dallastrumentazionescientificatrasportatasulpianetadalleduemissioni.La figura in alto mostra il rover ExoMars dell'Agenzia Spaziale Europea(ESA). Il rover sarà in grado di studiare la superficie, ma sopratutto diperforare il sottosuolo marziano fino alla profondità di circa 2 metri allaricercadipossibiliformedivitanascoste(eprotette)dalleroccesuperficiali.Questostrumentoeuropeoè il solo finoraprogettatoper indagareciòchec'èaldisottodellasuperficiedelpianeta.[ImmagineESA/AOESMedialab]

Lavitacomenoilaconosciamo...Lavitacomenoilaconosciamorichiedelapresenzadiacqualiquida...esuMarte?Esistono prove inconfutabili che l'acqua liquidac'è(oc'èstata)sulpianetarosso.Ecconeuna!Nellafiguraadestra lapanoramicadiuncratereda impatto in Terra Sirenum, emisferomeridionale di Marte fotografato nel dicembre2001 dalla sonda della NASA Mars GlobalSurveyor. Ilsuocratereèlargocirca7chilometrie i suoi fianchi sono ripidi come quelli di unascarpata.Nella figura in bassoa sinistradettagli della scarpatadel craterediTerraSirenum.Notareilcanaleevidenziatodaltracciato.Nella figura in basso a destra la stessa scarpata del cratere fotografatanell'aprile (e poi ancora nell'agosto) 2005 dalla stessa sonda. Il tracciatoindica che nuovo sedimento (quello più chiaro) si è mobilizzato verso ilbassolungolostessocanaledellafotoprecedente,quandoharaggiuntoilfondo piatto del cratere. Proprio come succede sulla terra alle masse difangoeacquainmovimento.

Lamostra


C'èvitasuMarte?La geografia fisica diMarte



Titano

Metano

Presentazione

Astronomia

Biologia

[ImmaginiNASA/JPL/Malin SpaceScienceSystem]


LageografiafisicadiMarteèpiùsimileallaTerradiquantosipensi

Esempio1:depositieoliciFigura a sinistra: spettacolareimmagine ottenuta nel 2007 concamera panoramica in super-risoluzione dal rover marzianoOpportunity della NASA, inprossimitàdelmarginedelVictoriaCrater di Marte. Il fantasticodettaglio della stratificazioneincrociata (contorno) presente in

questidepositifossilimarzianisullaTerrasiritrova,peresempio,nelledunefossili del deserto del Sahara tunisino (figura in basso a sinistra). Questi

confronti diretti permettono diinterpretare le strutture marziane,riconoscendo gli agenti che le hannoprodotte.[Immagini della NASA/JPL-Caltech/CornellUniversityedellaUniversitàdiBologna]

più arido (e più marziano) che esista sulla Terra. [Immagini NASA JPL eUniversitàdiBologna]

Lamostra


C'èvitasuMarte?

La geografia fisica diMarteDepositi salini a

confronto


Titano

Metano

Presentazione

Astronomia

Biologia

Esempio2:regoliti

In basso, prima figura: polvere e ciottoli formano�il�regolite�marziano�in una immagine�presa�dalla�missione� Pathfinder della NASA nel 1997da una regione�nord-equatoriale�di�Marte.�In�basso,�seconda�figura:�polvere e ciottoli�formano�il�regolite�terrestre�nel�Deserto�di�Atacama�(Cile),�il�luogo più arido (e più marziano) che�esista�sulla�Terra.

�UniversityedellaUniversitàdiBologna][Immagini�NASA�JPL�e

Depositisaliniaconfronto

MarteNella figura a destrafessure causate dallaconcentrazione di solfati(forse gesso), cheappaiono come zonechiare, sulla superficie delMeridiani Planum di Marteriprese dal roverOpportunitydellaNASA.[ImmagineNASA]

DesertodelSaharaUn ambiente terrestre analogo ai depositi salini di Marte: la superficie dilaghisalatieffimerineldesertodelSaharatunisino(figura inaltovicinoaltitolo)èsimileaquellaosservatasullasuperficiemarziana(figurainaltoadestra) negli ultimi anni. Lapresenza dello stesso tipo difessurazione e di croste di sale(dettaglionella figuraadestra)èl'elemento di confronto piùimmediato. [Immagini UniversitàdiBologna]

Un analogoterrestre dihabitat marzianoper eccellenza: ilDesertodiAtacama(Cile)IlDesertodiAtacamaèconsideratomoltomarzianocometipodihabitatperla sua estrema aridità e l'alto tasso di radiazioni ultraviolette. I depositisalini (in basso figura a sinistra), che lo caratterizzano, sono colonizzati apochi millimetri dalla superficie (in basso figura centrale) da batteri

Lamostra


C'èvitasuMarte?


Depositi salini aconfrontoNon si cercano solomarziani

Titano

Metano

Presentazione

Astronomia

Biologia

estremofili, in grado cioè di resistere a condizioni particolarmente difficili.Queste comunità (in basso figura a destra) sembrano avvicinarsi al limiteassolutodellepossibilitàdisopravvivenza finoranoto,pergliambientipiùaridi del nostro pianeta. I batteri di questi gruppi offrono quindi unapossibilitàdistudioperlaricercadiformedivitapassataopresentesualtripianeti,comeMarte.[ImmaginiUniversitàdiBologna]


Nonsicercanosolomarziani

Secondo alcuni celebri ricercatori, come Jonathan Lunine dell'Universitàdell'ArizonaaTucson,èTitanoilmaggioreindiziatodinascondereilconiglionelcappello! Insomma,sec'èvitaaldifuoridelnostropianeta,questahamaggioripossibilitàdiesserepresentequisuTitanopiuttostochealtrove.Titano, la maggiore luna di Saturno, ha svelato alcuni dei suoi misteriattraversolasondaCassini-Huygens,unamissionecongiuntaNASA/AgenziaSpazialeEuropea/AgenziaSpazialeItaliana,atterratasuTitanonel2005.L'immagineNASA/JPLchequiosservateèunaricostruzioneartisticabasatasuidatidellasondaCassini-Huygens:Titanoèroccioso,cisonofiumi,laghiemari.È l'unico corpo noto del Sistema solare che possiede liquidi sulla suasuperficie,oltreallanostraTerra.Lasoladifferenzaècheisuoilaghiemarisonoriempitidimetanoedetano.Anchelasuadensaatmosferaècostituitadanuvoledimetano.

Lamostra


C'èvitasuMarte?



Non si cercano solomarzianiTitano

Metano

Presentazione

Astronomia

Biologia

Titanomari,laghiefiumidove,invecediacqua,scorremetano

QuesteimmaginiindicanochesuTitanoesistonocanali,isole,baie,fiordi,ealtrielementifisicitipicidellezonecostiere.TuttocomesullaTerra,conlasoladifferenzache,invecediacqua,imarielaghidiTitanocontengonocontuttaprobabilitàmisceledimetanoedietano

Figuraasinistra:laghi(inblu)eterreemerse(ingiallo)nei pressi del polo nord di Titano. Immagine dellasondaCassini-Huygenspresanel2006.Figura a destra: immagineradar presa dalla sondaCassini-Huygensnelfebbraio2007chemostraunagrandeisola inmezzo aun lago neipressi del polo nord diTitano. Per avere un'idea

delledimensioni:quest'isolaègrandecirca90x150chilometri.[ImmaginiNASA/JPL]

Lamostra


C'èvitasuMarte?




TitanoMetano

Presentazione

Astronomia

Biologia

Metanouncompostoconrelazionidirette(einaspettate)conlavita

Le comunità di molluschi bivalvi della figura a sinistra [© 2003 MBARI(Monterey Bay Aquarium ResearchInstitute)] vivono a oltre 1000 metridiprofondità,allargodellaCaliforniameridionale, e hanno metabolismibasati sulmetano. In pratica "vannoametano". In chemodo? Per questianimali,chesonoprividistomaco, ilcarbonio organico di cui necessitanoper vivere viene fornito dalle

comunità di batteri che ospitano nei loro tessuti e nelle branchie, nonchènei sedimenti circostanti (qui di colore giallo pallido). Questi battericonsumano il metano, scomponendone le molecole (CH4), fornendo cosìenergiaperséecarbonioperilloroospitimolluschi.Un formidabile esempio di simbiosi e di comunità biologiche adattate acondizionitotalmenteprivediluceesostenutedalmetano.Condizioniapparentemente impossibilidivita,risultano inveceottimalipercomunitàabbondantissimedianimali.Sitrattadicomunitàdiorganismichechiamiamo estremofili, che significa, in una nostra visione moltoantropocentrica,adattatiacondizioniestreme.Sono queste straordinarie opportunità per la vita riconosciute sulla TerrachecontribuisconoarendereplausibilelapresenzadivitasuTitano

Animali in grado di nutrirsi di metano cenesonointuttiimaridelmondo,lefigurea sinistra si riferiscono a dense comunitàdi molluschi osservate al largo dellaCalifornia (immagini per gentileconcessione di Lisa Levin, ScrippsInstitution of Oceanography, La Jolla,California).SullanostraTerra,"molluschichevannoametano" sono presenti da centinaia di

milionidianni:l'esempiofossileespostoquisottoèdiunacomunitàvissutacirca20milionidiannifaneimaridadoveèinseguitoemersalaSicilia

Lamostra


C'èvitasuMarte?




Titano

MetanoPresentazione

Astronomia

Biologia

Sono queste straordinariecapacità della vita dioccupare praticamente ognitipodi habitat sulla Terra arendere plausibile lapresenza di vita in luoghicomeTitano


AbiogenesiL'IpotesiOparin-Haldane

Ilpresuppostofondamentalenella formulazionedi ipotesiscientifichecircal'originedellavitaècheiprimisistemiviventisisianooriginatiapartiredasemplicicompostiinorganiciattraversoreazionichimichedisintesinaturalicheebberoluogo,sulnostropianeta,circa4miliardidiannifa.Il biochimico russoAlexandr IvanovichOparin (1894 -1980)e il genetistainglese John Burdon Sanders Haldane (1892 - 1964) furono i primi aproporre, negli anni venti del secolo scorso, l'ipotesi che le condizioniambientalidellaTerraprimordialefosserotalidaconsentirelaformazionediunagrandequantitàdimolecoleorganicheapartiredaprecursoriinorganiciquali metano, ammoniaca, anidride carbonica, acqua, che costituivanobuonapartedell'anticaatmosfera. Inquestafase, l'assenzadiossigeno(lacui presenza avrebbe impedito tali reazioni) e la grande disponibilità dienergia derivante dalle radiazioni ultraviolette, dal vulcanesimo e daifulmini, favorì la formazione di un enorme quantità di composti organicidifferenti. Il loro progressivo accumulo nei mari primitivi (tanto dagiustificarel'espressione"brodoprimordiale")indussenuovereazionidacuioriginaronomolecolebiologicheimportantiperlavita,comeicostituentidibasedelleproteine,degliacidinucleiciedellemembranebiologiche.Questa ipotesi ha avuto il merito di consentire il superamento di unfondamentale ostacolo concettuale che aveva impedito, fino ad allora, uncorretto approccio scientifico al problema dell'origine della vita: senzaorganismi viventi è impossibile avere materia organica ma gli stessiorganismisonocompostidamateriaorganica.L'ipotesi di Oparin-Haldane, e le successive elaborazioni, attraverso ladefinizione di contesti e di dinamiche ambientali naturali plausibili, ciconsentono oggi di affrontare in termini assolutamente scientifici laquestionediunoriginespontaneadellavitainunmondoprivodivita.[ImmagineAndreaFantinistudio]

Lamostra

AbiogenesiL'esperimento di MillerUrey

Un antenato chiamatoL.U.C.A.

L'Ipotesiendosimbiontica

La pluricellularità e lafaunadiBurgess

L'Ipotesievolutiva

La legge di Hardy eWeinberg

Presentazione

Astronomia

Geologia

L'esperimentodiMiller-UreyUnpontetralamateriainorganicaelamateriaorganica

Il15maggiodel1953fupubblicato,sullepaginediScience,unarticolodaltitoloAProductionofAminoAcidsUnderPossiblePrimitiveEarthConditions.L'autore,StanleyMiller(1930-2007),eraungiovanedottorandodiHaroldUrey (1893 - 1981) premio Nobel per la Chimica (1934) e direttore delLaboratorio Chimico dell'Università di Chicago. In quel periodo Urey siinteressava alla composizione dell'atmosfera della Terra primitiva; eraconvinto,analogamenteaquantoprevistodall'ipotesiOparin-Haldane,cheessa fosse riccadi composti abasedi idrogenoeprivadi ossigeno libero(atmosfera riducente). Convinse quindi Miller a costruire un apparecchioall'internodelqualesimularetalicondizioniambientaliprimordiali.Millercostruìunapparecchioincui,perriscaldamentodiunpallonedivetropieno di acqua (oceano primitivo), si otteneva vapore acqueo che venivatrasferito, tramite un circuito di tubi di vetro sigillati, ad un altro pallonepieno di una miscela di gas formata da metano, ammoniaca e Idrogeno(atmosferaprimitiva).Due elettrodi sottoponevano a continue scariche elettriche la miscelagassosa, a simulare antichi fulmini temporaleschi. I prodotti di sintesi,condensati per raffreddamento, erano costretti, dal gioco dei tubi, adaccumularsi nel pallone contenente l'acqua. Dopo una settimana, Milleranalizzòilliquidoscoprendochecircail15percentodelcarbonioutilizzatosieratrasformatoincompostiorganicitracuiamminoacidi,glielementidibasedelleproteine.Negli anni successivi, l'esperimento di Miller è stato ripetuto utilizzandomiscelegassoseefontidienergiadifferentichehannoconsentitolasintesidi altri importanti composti biologici. Lo stessoMiller avevaottenutoaltresintesiicuirisultati,maipubblicati,sonostatisolorecentementeriscopertie arricchiti sottoponendo i campioni originali a tecniche di analisi piùmoderne.L'esperimento di Miller-Urey ha dimostrato che composto organiciimportanti per la vita, la cui sintesi si riteneva essere esclusiva degliorganismi viventi, si possono ottenere a partire dai composti inorganicipresentinell'ambienteprimordialedellaTerra.[ElaborazionegraficaAndreaFantinistudio]

Lamostra

L'ipotesi Oparin-Haldane

L'esperimento di Miller-UreyUn antenato chiamatoL.U.C.A.



L'Ipotesievolutiva


Presentazione

Astronomia

Geologia

UnantenatochiamatoL.U.C.A.

In laboratorio, utilizzando alcuni dei prodotti ottenuti attraverso le sintesimillerianeèpossibilederivare,insoluzioneacquosaosusubstratiminerali,vari tipi di strutture protocellulari, caratterizzate da individualità rispettoall'ambiente esterno e dalla capacità di operare semplici metabolismi, sedotatediopportunicorredienzimatici.L'enorme disponibilità di composti organici nel brodo primordiale e lanaturaletendenzadialcunidiquestiapolimerizzareinmolecoleestrutturepiùcomplesse,possonoavercostituitoilprimogradinodiunprocessocheha progressivamente consentito il raggiungimento di livelli strutturali efunzionaliingradodiesprimerepienamenteleproprietàdeiviventi.Da tale forma biologica ancestrale sarebbero derivati, attraverso unprocesso di selezione naturale, a livello strutturale e funzionale, tutte leformeattuali.Aquesto ipoteticomodellodiorganismo,chenonva intesocome ilprimoorganismoindividualevivente,èstatodatoilnomediL.U.C.A.,acronimodiLast Universal Common Ancestor, ultimo antenato universale comune.L.U.C.A. sarebbe vissuto tra i 3,6-4,1 miliardi di anni fa. Strutturalmentepossiamo immaginarlo come una forma unicellulare, racchiusa in unamembrana lipidica, dotata di un proprio genoma, in grado di esprimeresemplicicapacitàmetabolicheedireplicarsi.La formulazione dell'ipotesi L.U.C.A. fece seguito alla scoperta di nuoveforme batteriche note come batteri estremofili perchè eccezionalmenteresistenti a condizioni ambientali estreme, caratterizzate da elevatatemperatura, salinità o acidità. Questi aspetti condussero ad utilizzare lanatura degli estremofili come esemplificative delle caratteristiche delleprime forme batteriche comparse sulla Terra, in un momento in cui lecondizioni ambientali erano sicuramente da considerarsi estreme. E'probabile, tuttavia, che L.U.C.A. rappresenti, più che un organismospecifico,unmodelloorganismicobatterico,ormaiperduto,caratterizzanteleprimecomunitàviventi. Ilrapportodiparentelacongliattualiorganismisarebbe da ricercarsi non nell'organizzazione strutturale ma nell'ereditàgeneticacheleattualiformedivitadaessiderivarono.[ElaborazionegraficaAndreaFantinistudio]

Lamostra


L'esperimentodiMiller-Urey

Un antenato chiamatoL.U.C.A.L'Ipotesiendosimbiontica


L'Ipotesievolutiva


Presentazione

Astronomia

Geologia

L'IpotesiendosimbionticaDalleprimecellulebatteriche(procariote)allemodernecelluledotate

dinucleo(eucariote)

Agli inizi del secolo scorso i ricercatori notarono che il comportamento dialcuni organuli cellulari come i plastidi, responsabili della fotosintesi e imitocondri,responsabilideiprocessienergetici,ricordassemoltoquellodeibatteri.GrazieallamicroscopiaelettronicaeallascopertadelDNA,neglianni60siscoprìchequestiorganulicellularieranodotatidiunproprioDNA,differentedaquellocontenutonelnucleocellulare,masimileaquellobatterico.Daquesteosservazioninacquel'ipotesisecondolaqualelecelluledotatedinucleo e corredate da organuli cellulari, dette eucariote, che formano ilcorpodituttigliorganismiviventinonbatterici,unicellulariepluricellulari,siano il risultato di un processo di associazione endo-simbiontica diorganismiunicellularibatterici,avvenutocirca2miliardidiannifa.La prima formulazione organica dell'ipotesi endosimbionte si deve allabiologa americana Lynn Margulis (1938 - ) che pubblicò, nel 1981, unarticolo intitolato Symbiosis in Cell Evolution. Secondo questa studiosa lecellule eucariote rappresentano il risultato finale di una cooperazionemutualmente vantaggiosa tra differenti tipi di batteri: i mitocondrideriverebbero da ancestrali microrganismi parassiti cellulari obbligati,intermedi tra virus e veri batteri (oggi rappresentati da alcuni agentipatogeniresponsabilideltifopetecchialeedellafebbrebottonosa),mentrei plastidi deriverebbero da batteri fotosintetizzanti oggi noti comecianoficee.Altriorganuli, come i flagellie lecigliacellulari,purprividiunproprioDNA,possonoaveravutoun'originebatterica.Inoltre,invaginazioniesuccessivefusionidellamembranacitoplasmaticanell'ancestralebatterioospite avrebbero consentito l'organizzazione a comparti specializzati checaratterizzaoggilecelluleeucariote.La Margulis sostiene che il modello associativo rappresentato dalle celluleeucariote costituisca un importante fattore evolutivo che completa lanozionedarwinianadicompetizione.Inpraticalavitasisarebbesviluppatanon solo attraverso fenomeni di competizione e selezione adattativa masoprattutto attraverso fenomeni di cooperazione, d'interazione e didipendenzatragliorganismi,inunavisionequantomaiattualeseriferitaalnostro sviluppo sociale: "la vita non colonizzò il mondo attraverso ilcombattimento, ma per mezzo dell'interconnessione" (Margulis e Sagan,

Lamostra




L'IpotesiendosimbionticaLa pluricellularità e la

faunadiBurgess

L'Ipotesievolutiva


Presentazione

Astronomia

Geologia

1986)

LapluricellularitàelafaunadiBurgess

L'acquisizionedellapluricellularitàgarantìunamaggiorestabilitàstrutturaleefunzionale,chesitradusseinunaumentodelledimensioni,dellecapacitàrigenerativeemetabolicheedellalongevità.Questacondizionefuacquisitaattornoagli800milionidiannifa.All'iniziodelperiodonotocomeCambriano(circa550milionidiannifa), ladocumentazione fossile mostra, in seno alle faune acquatiche, unimprovvisoeveloceprocessodidiversificazione.Questo fenomenoènotocome"esplosionecambriana"edècaratterizzatodall'improvvisacomparsadinuoveformeviventipluricellularidotatedipianimorfologiciestrutturalinotevolmentepiùcomplessirispettoaquellidellefauneprecedenti.Nelgirodipochimilionidiannicomparverotuttelearchitetturechecaratterizzano,oggi,igrandigruppianimali(phyla)edilnumerodi"modelli"passòda3-4apiùdi40.Gliorganismipluricellulariprecambriani,indicaticomefauneediachiariane,dalnomedellalocalitaaustralianadiprimorinvenimento(Ediacara),datatea circa 620-550 milioni di anni fa, avevano un aspetto vermiforme,medusoideosimileaquellodegliattualicorallimolli.Eranostrutturalmentemoltosempliciedotatidiuncorpoprivodipartirigide.Lesuccessivefaunecambriane, al contrario, sono rappresentate da organismi molto piùcomplessi, le cui architetture presentano componenti rigide, di naturacarbonatica (come le conchiglie) o proteica (come gli esoscheletri degliartropodi),utilizzatecomepartidisostegnoemovimento,diprotezioneodioffesa. Queste nuove strutture indussero un aumento della funzionalitàmorfo-strutturaledell'organismoeconsentironolaconquistadinuovistilidivita(nicchieecologiche).Fuprobabilmentepropriol'improvvisadisponibilitàdi nuove opportunità ambientali, conseguenti a dinamiche ancora poconote, e la possibilità di utilizzare, all'interno di nuove viemetaboliche, gliionicalciopresentinell'ambiente,astimolarequestoimprovvisoprocessodidiversificazionecheportòallacomparsadiformeanimaliancheinconsuete,comedimostranogliorganismiprovenientidaidepositimedio-cambrianidiBurgess Shale (Columbia Britannica). Questi organismi avevano formecuriosissime e se per alcuni appare lecita una collocazione all'interno digruppiattualmentenoti (anellidi,artropodi,molluschi),altri rappresentanomodelli assolutamente originali ed unici, ormai perduti, che testimonianodei tentativi della vita di "provare" differenti alternative morfologiche efunzionali, solo alcune delle quali, tuttavia, costituirono le radici di linee

Lamostra





La pluricellularità e lafaunadiBurgessL'Ipotesievolutiva


Presentazione

Astronomia

Geologia

evolutivegiuntefinoanoi.

L'ipotesievolutiva

La spiegazione ancora oggi largamente accettata e condivisa delletrasformazioni evolutive si deve a CharlesDarwin. Un insiemedi fattori econdizioni consentirono a Darwin di arrivare alla formulazione della suateoria;fralevariericordiamo:a)leosservazionipaleontologicheefaunisticheeffettuatenelcorsodelsuoviaggioattornoalmondodal1831al1836b) la letturadei Principi diGeologiadel fondatoredellamodernageologiaLyellc)laletturadelSaggiosullepopolazionidell'economistaMalthusd)gliesperimentidiselezioneartificialeeffettuatidagliallevatori inglesiedaluistessoIn sintesi Darwin assunse che la trasformazione dei viventi (peraltro giàpostulatadavaripredecessori)eraunfattopossibile;perchéadesempioinSudAmericalefaunefossilidivertebratiesclusividiquestazona(comegliarmadillio ibradipi)eranosomigliantiaquelleattuali?Eperchéogni isoladell'arcipelago delle Galapagos doveva ospitare una differente specie difringuello o di testuggine peraltro simili fra di loro. La soluzione andavacercata incauseche,comequellepostulatedaLyellper le trasformazionidella Terra, fossero attualmente verificabili e agissero per un temposufficientemente lungo, e questa soluzione era nella discendenza conmodificazioni.Ogniviventegeneranelcorsodellavitaunnumerodifiglipiùelevato di quelli che effettivamente sopravviveranno fino a riprodursi essistessi; tale sopravvivenza differenziale è legata alla variabilità dei singoliindividuichefasichealcunisianopiùdotatidialtriequindisopravvivanoalle condizioni che vanno via via sperimentando nel corso della loro vita.Ora come l'allevatore seleziona artificialmente con incroci preordinati lepecorechedannopiùlanaolemucchechedannopiùlatte,cosìinnaturalaselezionenaturale agisceda setaccio filtrandogli individuimenodotati. Ilprotrarsi nel tempo di quest'azione di filtro su caratteristiche ereditabiliportaallaprogressivatrasformazionedellespeciecioèallaloroevoluzione.

Lamostra






L'IpotesievolutivaLa legge di Hardy eWeinberg

Presentazione

Astronomia

Geologia

LaleggediHardyeWeinbergovverol'espressionematematicadell'evoluzione

Come ogni teoria scientifica anche quella evolutiva può essererappresentata matematicamente attraverso un semplice formula trovataindipendentementenel1908daduescienziatidacuiprendeilnome:leggediHardyeWeinberg.Tale leggesostieneche lepercentuali relativeadueformealternativediuncarattere(iclassicipiselligiallioverdidimendelianamemoria)simantengonoinvariatenelcorsodellegenerazioniacondizionechegliaccoppiamenti fra individuisianodeltuttocasualiequindiabbianola medesima probabilità, la popolazione interessata sia sufficientementegrandeperaveresignificatostatisticoeilsistemadiriferimentosiastabileechiuso. Come si può facilmente evincere tutte queste condizioni non sirealizzanopraticamentemaiinquanto:a)gliaccoppiamentinonsonoquasimaicasualipoichéneglianimaliesistemolto frequentemente una scelta sessuale del partner. Questo porta adifferenti probabilità che sono anche dovute alle differenze di fecondità osopravvivenzadegliindividuidettatedallaselezionenaturale;

b) piccole popolazioni dovute asopravvivenzadipochiindividuiafrontedi un evento traumatico (collo dibottiglia)odovuteallacolonizzazionediuna nuova zona (effetto del fondatore)possono non essere rappresentativedella media e quindi dare luogo afenomeni di deviazione da essa chesonoindicaticomederivagenetica

c)ilsistemanonèmaistabileinquantoilmaterialeereditarioèsoggettoatrasformarsi o autonomamente (mutazioni spontanee) o in seguito adanneggiamento(mutazioniindotte)d)infineiprocessimigratoridellepopolazioniconconseguentiimmigrazionioemigrazionilerendonoaperte.Eccodunquechel'equilibriopostulatodaHardyeWeinbergdifficilmentesimantiene perché le cose cambiano e questi cambiamenti sono la basedell'evoluzione

Lamostra






L'ipotesievolutiva

La legge di Hardy eWeinbergPresentazione

Astronomia

Geologia

Crediti

PromotoriUniversitàdiBologna-DipartimentodiAstronomiaINAF-OsservatorioAstronomicodiBologna

ConilcontributodiFondazioneCassadiRisparmioinBolognaIstitutoNazionalediAstrofisicaAlmaMaterStudiorum-UniversitàdiBolognaBibliotecaSalaborsaBibliotecaSalaborsaRagazziCINECAConsorzioInteruniversitarioFondazionedelMontediBolognaeRavennaDipartimentodiBiologiaEvoluzionisticaSperimentaleDipartimentodiScienzedellaTerraeGeoambientaliUniboCulturaFacoltàdiScienzeMatematiche,FisicheeNaturaliAuladidatticadelMuseodellaSpecolaediPalazzoPoggiAuladidatticadelMusepoGeologicoCapelliniUrbanCenterBologna

ConilpatrociniodiAnnoInternazionaledell'Astronomia2009AlmaMaterStudiorum-UniversitàdiBolognaIstitutoNazionalediAstrofisicaSocietàAstronomicaItalianaFondazione"MarinoGolinelli"ComunediBolognaProvinciadiBolognaRegioneEmilia-Romagna

ComitatoscientificoRobertoBarbieri,DipartimentodiScienzedellaTerraeGeoambientali

SandroBardelli,OsservatorioAstronomicodiBolognaRobertoBedogni,OsservatorioAstronomicodiBolognaAntonioBonfitto,DipartimentodiBiologiaEvoluzionisticaSperimentaleFabrizioBónoli,DipartimentodiAstronomiaPaolaFocardi,DipartimentodiAstronomiaFlavioFusiPecci,OsservatorioAstronomicodiBolognaGiorgioPalumbo,DipartimentodiAstronomiaGianluigiParmeggiani,OsservatorioAstronomicodiBolognaSilviaPellegrini,DipartimentodiAstronomiaFrancescoPoppi,OsservatorioAstronomicodiBolognaBrunoSabelli,DipartimentodiBiologiaEvoluzionisticaSperimentaleNunziaStivaletta,DipartimentodiScienzedellaTerraeGeoambientali

ComitatoorganizzativoeSegreteriaAntonioBonfitto,DipartimentodiBiologiaEvoluzionisticaSperimentaleGiuseppeCosentino,DipartimentodiAstronomiaFrancescoPoppi,OsservatorioAstronomicodiBolognaSilviaRambaldi,DipartimentodiAstronomiaNunziaStivaletta,DipartimentodiScienzedellaTerraeGeoambientali

Stampa,allestimentoecomunicazioneContipresseservicesasBolognaperContipresseservices

Costruzione organismi e illustrazioni(biologia)www.andreafantini.com

Progettograficowww.vialli-lizard.com

Siringraziano:MuseodellaSpecola-UniversitàdiBolognaperiltelescopiodiSteinheilIASF-Bologna e ESA (European Space Agency) per il modello del satellitePlanckFilippoFraternalieMauroGhigoperildocumentariosullaformazionedeglielementiI crediti delle immagini nella sezione della mostra, dove non specificatodiversamente,appartengonoaNASAeESA

GianluigiParmeggiani,OsservatorioAstronomicodiBolognaDipinto�pagina�Iniziale:�Streamofstars diGregMortFoto pagina Crediti: Construction workers, Empire State Building, NYC. diLewisW.Hine


L'UNIVERSO IN EVOLUZIONE - INAF OAS Bologna · 2020-01-31 · Fig.5. Galileo onora l'Astronomia, la...

Documents

Transcript of L'UNIVERSO IN EVOLUZIONE - INAF OAS Bologna · 2020-01-31 · Fig.5. Galileo onora l'Astronomia, la...