Vita ed evoluzione

Cosa caratterizza un essere vivente?

L’unità fondamentale è la cellula

Le cellule si replicano

Gli organismi utilizzano l’energia

Gli individui si riproducono

Gli individui sono in relazione con l’ambiente

L’ambiente influisce sull’evoluzione

L’EVOLUZIONE CREA LA DIVERSITA’

Sin da prima che Charles Darwin il "padre" del moderno concetto di evoluzione biologica

pubblicasse la prima edizione de

L'origine delle specie (1859)

le posizioni degli studiosi erano divise

in due grandi correnti di pensiero

una natura dinamica ed in continuo

cambiamento

una natura sostanzialmente immutabile.

Fissismo fino a fine ‘700

Il fissismo/creazionismo è la teoria biologica secondo cui le specie vegetali ed animali non hanno subito e non subiranno modificazioni nel corso del

tempo.

Le teorie fissiste erano legate ad una interpretazione letterale della Genesi

cioè si riteneva che

le specie esistessero così come erano state create quindi rimaste immutate durante il passato geologico della terra

Linneo

« Se non conosci il nome, muore anche la conoscenza delle cose. »

Linneo era medico e naturalista svedese, svolse un formidabile lavoro di riorganizzazione delle conoscenze

botaniche e zoologiche

E’ considerato il padre della moderna classificazione scientifica degli organismi viventi

La lettera L., posta spesso a seguire delle indicazioni di nomenclatura

binomiale nei cataloghi di specie, identifica il cognome dello scienziato

Linneo

La nomenclatura binomiale

è una convenzione standard utilizzata in sistematica per conferire il nome ad una specie. Come suggerisce il termine binomiale, il nome scientifico di una specie viene coniato dalla combinazione di due termini: - il primo (nome generico) porta sempre l'iniziale maiuscola - il secondo (nome specifico) viene scritto in minuscolo - entrambi i nomi vanno inoltre scritti in corsivo (ad esempio Homo

sapiens) Quando, in un testo, il genere è stato precedentemente utilizzato, il nome generico, può essere abbreviato con la sua lettera iniziale, ma non deve mai essere omesso.

Linneo

L'importanza del sistema binomiale deriva principalmente dalla sua semplicità e dal suo esteso uso:

1. Lo stesso nome è valido in tutte le lingue, evitando così possibili

difficoltà di traduzione 2. Ogni specie può essere identificata inequivocabilmente da due sole

parole 3. Il sistema è stato adottato internazionalmente in botanica (dal 1753),

zoologia (dal 1758) e batteriologia (dal 1980)

Linneo

Verso la fine della sua vita, Linneo avanzò l'ipotesi che potessero formarsi specie nuove attraverso l'ibridazione e suggerì che potessero esservi delle relazioni tra specie simili

Georges-Louis Leclerc, conte di Buffon considerò per primo l’ipotesi evoluzionista (anche se il termine evoluzione verrà coniato più tardi dal filosofo Herbert Spencer).

Jean-Baptiste Lamarck assegnò una notevole importanza al ruolo attivo degli organismi nel modificarsi in risposta agli stimoli ambientali ritenendo che l'uso di determinati organi, o parti di organi, provocasse modificazioni in modo che essi rispondessero meglio alle esigenze di sopravvivenza dell'animale. In base al principio "la funzione crea l'organo" queste modifiche si sarebbero poi trasmesse alla generazione successiva. L’accumularsi dei caratteri acquisiti, di generazione in generazione, avrebbe determinato l'apparire di nuove specie meglio adattate all'ambiente

Lamarck, utilizzò la giraffa come esempio della sua tesi: un'antilope primitiva, alla quale fosse piaciuto brucare le foglie degli alberi, avrebbe allungato il collo verso l'alto con tutte le sue forze per arrivare al maggior numero di foglie possibile Anche la lingua e le gambe si sarebbero allungate e tutte queste parti del corpo, di conseguenza, sarebbero diventate letteralmente un poco più lunghe. questo allungamento si sarebbe trasmesso alla generazione successiva la nuova generazione avrebbe avuto in partenza parti del corpo più lunghe e le avrebbe allungate ulteriormente

Lamarck

Lamarck

Charles Darwin Avviato agli studi medici che non portò a termine, entrò al Christ's College di Cambridge per intraprendere la carriera ecclesiastica. L'incontro con il botanico J. S. Henslow e con il geologo A. Sedgwick rafforzò il suo interesse per la storia naturale, in particolare per la geologia. Fu Henslow a proporlo quale naturalista sul brigantino Beagle che doveva compiere la circumnavigazione del globo per motivi scientifici e di rilevazione cartografica. I cinque anni di viaggi (27 dic. 1831-2 ott. 1836) di cui abbiamo un ampio resoconto nel suo Journal of researches (1839; 3a ed. def., 1860, dal titolo A naturalist's voyage round the world) lo portarono a visitare le isole di Capo Verde, il Brasile, la Patagonia, la Terra del Fuoco, le coste del Cile e del Perù, l'arcipelago delle Galápagos e le isole coralline dell'Oceano Indiano.

1000 Km dalla costa

GALAPAGOS

Le osservazioni relative ai fossili della pampa e alla distribuzione geografica degli animali (soprattutto nelle Galápagos), saranno decisive nel determinare il suo passaggio a una concezione evoluzionistica. Tornato in Inghilterra, rifacendosi agli studi del geologo Lyell elaborò in The structure and distribution of coral reef, la teoria delle scogliere coralline. Nel

1837 mise mano al suo primo quaderno sulla "trasmutazione" delle specie. Muovendosi in un'ottica già evoluzionistica, Darwin concentrò la propria attenzione sulle cause delle trasformazioni. Un ruolo determinante nell'indirizzarlo a quella che sarà la spiegazione definitiva, elaborata poi nel corso di un ventennio, furono la riflessione sulle attività di ibridazione e selezione da parte di allevatori e floricultori per migliorare le razze, allo scopo di ottenere diverse varietà della stessa specie. Queste attività gli suggeriranno il concetto della selezione naturale,

a ibridare e selezionare è la natura stessa.

«Dal settembre del 1854 in poi dedicai tutto il mio tempo all'argomento della

trasformazione delle specie riordinando un'enorme quantità di note,

osservando e sperimentando.

Durante il viaggio sul Beagle mi aveva molto colpito la scoperta nella

formazione pampeana di grandi animali fossili ricoperti di armature simili a

quelle degli armadilli viventi, ed ero rimasto impressionato dal modo in cui

animali molto affini si sostituivano l'un l'altro procedendo verso sud nel

continente, del fatto che la maggior parte delle specie dell'arcipelago delle

Galapagos avessero caratteri nettamente sudamericani e soprattutto che in

ogni isola del gruppo essi si presentino con piccole differenze caratteristiche,

benché nessuna di queste isole appaia geologicamente molto antica.

Evidentemente fatti come questi, e molti altri, si potevano spiegare

supponendo che le specie si modifichino gradualmente, e questo pensiero mi

ossessionava.

Ma era ugualmente evidente che né l'azione delle condizioni ambientali, né la

volontà degli organismi (specialmente nel caso delle piante) potevano servire

a spiegare tutti quegli innumerevoli casi di organismi d'ogni tipo mirabilmente

adattati alle condizioni di vita, come ad esempio il picchio e la raganella adatti

ad arrampicarsi sugli alberi, i semi a essere disseminati per la presenza di

uncini e piume.

Questi adattamenti mi avevano sempre vivamente colpito e mi sembrava che

finché essi non fossero spiegati sarebbe stato inutile cercare di dimostrare

con prove indirette che le specie si sono modificate.»

«Nel luglio 1837 cominciai il mio primo libro di appunti. Lavorai

secondo i principi baconiani e, senza seguire alcuna teoria, raccolsi

quanti più fatti mi fu possibile, specialmente quelli relativi alle forme

domestiche, mandando formulari stampati, conversando con i più abili

giardinieri e allevatori di animali, e documentandomi con ampie letture.

Quando rivedo la lista dei libri di ogni genere che ho letto e riassunto,

ivi comprese serie complete di periodici e atti accademici, mi stupisco

della mia attività. Non tardai a rendermi conto che la selezione era la

chiave con cui l'uomo era riuscito ad ottenere razze utili di animali e

piante. Ma per qualche tempo mi rimase incomprensibile come la

selezione si potesse applicare a organismi viventi in natura.

Nell'ottobre del 1838, cioè quindici mesi dopo l'inizio della mia ricerca

sistematica, lessi per intero il libro di Malthus sulla Popolazione [Essay

on the Principles of Population] e poiché, date le mie lunghe

osservazioni sulle abitudini degli animali e delle piante, mi trovavo

nella buona disposizione mentale per valutare la lotta per l'esistenza

cui ogni essere è sottoposto, fui subito colpito dall'idea che, in tali

condizioni, le variazioni vantaggiose tendessero a essere conservate,

e quelli sfavorevoli ad essere distrutte. Il risultato poteva essere la

formazione di specie nuove.

Nel 1856, Darwin pose mano a una estesa e sistematica esposizione delle sue idee, per giungere alla pubblicazione, nel 1859, del celebre volume On the origin of species: in esso affrontò le cause dell'evoluzione fornendone quindi le prove geografiche, geologiche, morfologiche ed embriologiche. lotta per l'esistenza variazioni dei caratteri divergenza dei caratteri

Nel 1853 Mendel espone pubblicamente la sua teoria ad un gruppo di colleghi

1798 T.R. Malthus pubblica anonimamente l'Essay on principle of population: la popolazione della Terra aumenta molto di più che non i mezzi per nutrirsi e vivere e perciò è impossibile che tutti sopravvivano.

Tendono a essere selezionate soprattutto quelle varietà che più divergono dal tipo parentale, essendo in grado di occupare i posti più diversi, nuovi e meno sfruttati nell'economia naturale.

L'evoluzione veniva intesa, quindi, come il risultato di una selezione delle variazioni vantaggiose nella lotta per

l'esistenza (struggle of life).

Secondo Darwin, la giraffa aveva un collo così lungo non per un continuo stiramento, ma perché alcune giraffe erano nate con un collo più lungo rispetto al normale e, più il collo era lungo, più una giraffa aveva la possibilità di raggiungere il cibo. Mediante la selezione naturale, ha preso il sopravvento la specie dal collo lungo. La selezione naturale spiegava altrettanto facilmente il mantello pezzato della giraffa: animale con il mantello macchiato si sarebbe confuso con la vegetazione illuminata a macchie del sole e in tal modo avrebbe avuto la possibilità di sfuggire a un leone a caccia di preda.

«Avevo dunque ormai una teoria su cui lavorare, ma ero così

preoccupato di evitare ogni pregiudizio, che decisi di non scrivere, per

qualche tempo, neanche una brevissima nota. Nel giugno del 1842, mi

concessi la soddisfazione di fare della mia teoria un brevissimo

riassunto di trentacinque pagine scritte a matita; questo fu poi ampliato

nell'estate del 1844 in uno scritto di duecentotrenta pagine che poi feci

ricopiare accuratamente e che ancora posseggo.

In quel tempo però non afferrai un problema molto importante. Non

riesco a capire come abbia potuto non vederlo e non trovarne la

soluzione: era l'uovo di Colombo. Mi riferisco alla tendenza degli

organismi discendenti da uno stesso ceppo a divergere nei loro

caratteri, quando si modificano. Che essi si siano molto differenziati è

provato dal fatto che le specie di tutti i tipi possono essere riunite in

generi, i generi in famiglie, le famiglie in sottordini e così via. Sono in

grado di ricordare il luogo esatto della strada, che percorrevo in

carrozza, quando mi venne in mente la soluzione del problema, con mia

grande gioia: ciò accadde molto tempo dopo che ci eravamo trasferiti a

Down. La soluzione, secondo me, consiste nel fatto che la discendenza

modificata delle forme dominanti e in via di sviluppo tende ad adattarsi a

parecchi luoghi che hanno caratteristiche molto diverse nell'economia

della natura. »

The first diagram of an evolutionary tree from his First Notebook on

Transmutation of Species (1837) on view at the Museum of Natural

History in Manhattan

La lotta per l'esistenza

Un punto importante nella teoria darwiniana è la lotta per l'esistenza.

Essa non riguarda solo il rapporto, peraltro già descritto con efficacia da

Linneo e Buffon, tra predatori e prede, ma investe anche i membri della

stessa specie. Milioni di uova e organismi appena nati sono distrutti prima di

schiudersi o di arrivare all'età adulta. Non si vince distruggendo il nemico di

specie, o sfuggendo alla sua fame, ma arrivando sani ed integri alla

riproduzione ed alla stagione degli amori. Così gli organismi più adatti alle

circostanze sopravvivono attraverso la discendenza. Ma la minaccia più

grande per una specie può stare proprio un’eccessiva riproduzione, mentre

la ricchezza della natura ed il successo riescono solo nella costante minaccia

del disordine e della distruzione.

La selezione naturale

è il fenomeno per cui organismi della stessa specie con caratteristiche

differenti ottengono un diverso successo riproduttivo con la conseguenza

che le caratteristiche che tendono ad avvantaggiare la riproduzione

diventano più frequenti di generazione in generazione.

Accanto a strutture vantaggiose, possono anche svilupparsi strutture

svantaggiose o inutili alla lotta per sopravvivere. Viene quindi in chiaro che

la variabilità nello stato di natura presenta caratteristiche molto ampie ed

impensate. Ciò significa che l'adattamento e il non-adattamento sono

conseguenze di una mutazione dei caratteri, che però è casuale. La mole di

variazioni non è prodotta dall'ambiente fisico, ma nasce da cause non

ancora precisate all'interno degli organismi stessi.

L’ Evoluzione è il progressivo ed ininterrotto accumularsi di modificazioni

successive, fino a manifestare, in un arco di tempo sufficientemente ampio,

significativi cambiamenti negli organismi viventi

Questo processo si basa sulla trasmissione del patrimonio genico di un

individuo alla sua progenie e sull'interferenza in essa frapposta dalle

mutazioni casuali

Sebbene i cambiamenti tra una generazione e l'altra siano generalmente

piccoli, il loro accumularsi nel tempo può portare un cambiamento

sostanziale nella popolazione attraverso i fenomeni di selezione naturale e

deriva genetica, fino all'emergenza di nuove specie

Si ha selezione perché

- gli individui hanno diversa capacità di utilizzare le risorse dell'ambiente e

di sfuggire a pericoli presenti (come predatori e avversità climatiche)

- i cospecifici competono per le risorse (non solo alimentari)

- le risorse a disposizione sono limitate ogni popolazione tende ad

incrementare la sua consistenza in progressione geometrica

L'insieme delle condizioni ambientali e delle relazioni con le altre specie

sussistenti ad un dato momento costituisce l‘ambiente

L’ambiente è fonte di selezione e terreno in cui si esplicano gli adattamenti

in essere

Un troppo rapido cambiamento delle condizioni, quindi, può giungere a causare l'estinzione di popolazioni evolute nel senso di una forte specializzazione

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/97/Darwin%27s_finches.jpeg

È importante notare che mutazione e selezione

prese singolarmente non possono produrre un'evoluzione significativa.

La mutazione (genetica)

non farebbe che rendere le popolazioni sempre più eterogenee. Inoltre, per il suo carattere casuale, nella maggior parte dei casi essa è neutrale,

oppure nociva, per la capacità dell'individuo che la esibisce di sopravvivere e/o riprodursi

La selezione (ambiente)

dal canto suo, non può introdurre nella popolazione nessuna nuova

caratteristica: tende anzi ad uniformare le proprietà della specie

Un errore concettuale comune

può essere il considerare l'evoluzione un processo di "miglioramento" delle specie

o di semplice aumento della complessità degli organismi o ancora più semplicemente nella capacità di "uscire vincente"

dal processo di selezione naturale

Ciò che in realtà mutazione e selezione producono è adattamento all'habitat

e quindi, in tal senso, può comportare anche "perdita" di caratteri e di funzionalità e una semplificazione