L'evoluzione 1

LICEO SCIENTIFICO STATALE“LEONARDO da VINCI” di FIRENZE

CORSO SPERIMENTALE FDOCENTE Prof. Enrico Campolmi

L’EVOLUZIONE

L'evoluzione 2

L’ipotesi che le specie viventi si modifichino nel corso del tempo non è verificabile dalla nostra esperienza

L’uomo, durante la sua storia millenaria, ha

assistito all’estinzione di numerose specie viventi,

ma non ha mai potuto registrare direttamente la

nascita di una specie nuova.

L'evoluzione 3

A causa di ciò per lungo tempo si è ritenuto che le specie fossero fisse ed immodificabili

L’evoluzione prima di Darwin

Gli antichi greci ritenevano che le specie si originassero dalla terra, le une separatamente dalle altre, e che rimanessero costantemente uguali nel tempo fissismo

Aristotele (384 – 322 a.C.) studiò e classificò circa 500 specie di animali, mentre Teofrasto (371 – 287 a.C.), suo discepolo, ne classificò altrettante di vegetali

L'evoluzione 4

Aristotele suddivise inoltre l’universo in quattro regni:

•regno inanimato

•piante: organismi che si riproducono, ma che sono

privi di movimento

•animali: organismi che si riproducono e si muovono

•uomo:unico essere dotato anche di intelletto

Aristotele

Teofrasto

L'evoluzione 5

Nel IV secolo d.C. la religione cristiana, divenuta dominante, recupera la tradizione aristotelica, fondendola con quella ebraica della Bibbia

A partire dal mito della creazione, riportato nella Genesi, il fissismo aristotelico diventa creazionismo: dio ha creato tutti gli esseri viventi in modo indipendente ed ha creato l’uomo, padrone di tutto il creato, a sua immagine e somiglianza

L'evoluzione 6

Secondo la tradizione cristiana tutto il creato è disposto in una scala di complessità e perfezione (scala naturae), dalle cose inanimate, fino all’uomo o agli angeli...

Anche nei testi scientifici questa era l’unica concezione ammissibile.

L'evoluzione 7

Nel 1650 James Ussher, capo della chiesa anglicana d’Irlanda, contando le generazioni riportate dalla Bibbia, calcolò che il mondo fosse stato creato il 26 ottobre del 4004 a.C.

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Figura centrale del naturalismo della prima metà del ‘700 è lo svedese Carl von Linnè, (1707 – 1778) latinizzato in Linneo

Per mettere ordine nel mondo vivente, dove il numero delle specie era arrivato a 70.000, Linneo creò un sistema di classificazione basato su un insieme di gruppi, all’interno dei quali i viventi venivano inseriti in base ad alcuni caratteri significativi

L'evoluzione 9

Egli divise animali e piante secondo categorie gerarchiche che, con alcune modifiche, sono ancora in uso

RegnoPhylum

ClasseOrdine

FamigliaGenere

Specie

Specie: un insieme di individui che possono riprodursi tra loro, generando discendenti fertili.

L'evoluzione 10

Nomenclatura binomia:

Homo sapiens Quercus ilex

Riconoscendo l’ineludibile somiglianza tra uomo e scimmia li classificò nel medesimo ordine, quello dei primati

Regno AnimaliPhylum VertebratiClasse MammiferiOrdine PrimatiFamiglia AntropoideiGenere HomoSpecie Sapiens

genere specie genere specie

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Linneo tuttavia era un convinto fissista, ispirato da sentimenti religiosi

Egli riteneva che tutte le specie fossero state create da dio all’inizio del mondo, rimanendo da allora invariate

“Tot sunt species quot ab initio supremus Ens creavit”

Non intendeva quindi minimamente mettere in crisi la concezione tradizionale dell’uomo, come creatura intellettualmente e moralmente superiore, né tantomeno contraddire il mito di creazione divina della Genesi

L'evoluzione 12

Le prime idee evoluzioniste vengono avanzate a partire dalla seconda metà del ‘700

L’esplorazione dei nuovi continenti aumentava di continuo il numero delle specie conosciute, le quali spesso mostravano nuovi adattamenti agli ambienti in cui vivevano; i fossili venivano riconosciuti come organismi del passato che si erano estinti.

L'evoluzione 13

Georges Leclerc de Buffon (1707 – 1788): naturalista francese contemporaneo ed avversario di Linneo, sostenne che la vita ha avuto un’origine terrena e non divina

Gli organismi sono capaci di adattarsi al variare delle condizioni climatiche sulla terra

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Per Buffon era necessario reinterpretare la Bibbia alla luce delle nuove scoperte scientifiche

“Più sono penetrato nel seno della Natura, e più ho ammirato e profondamente rispettato il suo Autore; ma un rispetto cieco sarebbe superstizione: la vera religione richiede un rispetto illuminato..”

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Erasmus Darwin (1731 – 1802) Nonno di Charles, medico e naturalista, sostenne la modificazione dei viventi e l’ereditarietà dei caratteri acquisiti.

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Jean Baptiste de Lamarck (1744 – 1829), attivo nell’epoca della Rivoluzione Francese, è il primo a proporre una vera teoria della modificazione delle specie

•Tutti i fenomeni naturali, sono il risultato dell’azione di leggi chimiche e fisiche

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•Non esiste alcun dio e l’azione della natura è cieca, senza volontà o finalità

•Gli organismi reagiscono alle modificazioni dell’ambiente utilizzando maggiormente alcuni dei loro organi a dispetto di altri

•Dagli organismi più semplici hanno avuto origine quelli più complessi

•Gli organismi più semplici hanno avuto origine per generazione spontanea

•L’uso potenzia gli organi, il disuso li fa regredire (legge dell’uso e del disuso): così gli organismi si modificano lentamente nel tempo adattandosi all’ambiente.

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•Le modificazioni sviluppate da un individuo vengono ereditate dai suoi discendenti (ereditarietà dei caratteri acquisiti)

•L’uomo discende dalle scimmie, gli organismi a lui più vicini; non è il re del creato, ma solo il più evoluto tra i vertebrati.

•Ambiente → comportamento → fisiologia → anatomia

•Ambienti simili → esigenze simili → organismi simili

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Charles Darwin

Studia, senza troppo successo, prima medicina, poi teologia, appassionandosi tuttavia allo studio delle discipline naturalistiche (geologia, botanica, entomologia)

Nasce nel 1809 da una famiglia con forti tradizioni nello studio delle scienze naturali

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Nel 1831 si imbarca, come naturalista di bordo, sul Beagle, un brigantino della marina britannica incaricato di migliorare le conoscenze

cartografiche e meteorologiche di alcune rotte commercialmente importanti dell’America meridionale

L'evoluzione 21

GalapagosIslands

Falkland Islands

The Voyage Of The Beagle

SouthAmerica

Rio deJeneiro

England

Cape Verde Islands

AustraliaSydney

New Zealand

Mauritius

CocosIslandsTahiti

L'evoluzione 22

Il viaggio, che dura quasi cinque anni, toccando numerose località del sud America, del pacifico e dell’Australia, gli dà la possibilità di effettuare numerose ed interessanti osservazioni naturalistiche e di raccogliere molto materiale, che costituirà la base dei suoi studi successivi

L'evoluzione 23

Le osservazioni geologiche lo fanno riflettere sulle modificazioni lente e graduali cui va incontro la superficie terrestre

L'evoluzione 24

Studiando la distribuzione delle flore e delle faune dei luoghi visitati, osserva i numerosi ed interessanti adattamenti degli organismi al loro ambiente

Particolarmente significative, e famose, saranno le osservazioni effettuate alle Galapagos, un arcipelago di isole vulcaniche situate nell’oceano Pacifico, circa mille chilometri ad ovest della costa dell’Ecuador.

In contrasto con la teoria di Lamarck osserva che ambienti simili per clima e natura del suolo ospitano specie diverse di organismi

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Pur molto vicine tra loro, con la stessa struttura geologica e lo stesso clima, le isole ospitano ciascuna specie differenti di animali, che tuttavia risultano simili tra loro ed alle specie affini presenti sul vicino continente

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Per quale motivo su ogni isola una creazionedifferente avrebbe prodotto specie animali moltosimili, che si nutrono nello stesso modo e occupano lo stesso posto nell’ambiente in cui vivono?

L'evoluzione 27

Perché creare in modo indipendente tante piccole variazioni su uno stesso tema?

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Al rientro in patria Darwin acquista notorietà negli ambienti scientifici, grazie soprattutto alla pubblicazione dei resoconti delle sue osservazioni, ed inizia ad entrare in relazione con alcuni dei più famosi scienziati inglesi dell’epoca.

Negli anni seguenti si sposa e si trasferisce in una piccola tenuta a due ore da Londra, dove, grazie ad una rendita, può continuare i suoi studi

L'evoluzione 29

Poco a poco si distacca dalla concezione creazionista, all’epoca ancora dominante, iniziando a ritenere che le specie possano col tempo modificarsi ed ipotizzando che specie simili possano derivare da un antenato comune

Ciò che va cercando, in questo primo periodo, è un meccanismo che spieghi la modificazione delle specie, le idee di Lamarck infatti non lo convincono e non lo convinceranno neppure in futuro

L'evoluzione 30

Darwin è un uomo estremamente prudente e ben integrato nell’ambiente intellettuale borghese del suo tempo, dove le tesi troppo innovative o, peggio ancora rivoluzionarie, sono molto malviste

Continuerà le sue ricerche per molti anni, relazionandosi con numerosi esperti delle varie discipline naturalistiche (geologia, botanica, zoologia ecc.), ai quali comunicherà i risultati delle sue ricerche, senza però uscire mai allo scoperto.

L'evoluzione 31

La selezione

Nei suoi studi Darwin centra l’attenzione sul lavoro degli allevatori di animali domestici e dei coltivatori, i quali, con occhio esperto, scrutano gli organismi alla ricerca di particolarità ritenute interessanti a fini economici

L'evoluzione 32

All’interno della massa degli organismi, con la sua variabilità, essi selezionano taluni individui facendoli accoppiare tra loro, in modo daaccentuare il carattere ritenuto significativo, mentre gli organismi portatori di caratteri non interessanti vengono esclusi dal ciclo riproduttivo

L'evoluzione 33

Darwin ipotizza quindi che in natura agisca un meccanismo simile, che egli definisce pertanto di selezione naturale, il quale, agendo sulla variabilità naturale, favorisce alcuni organismi di una specie, in quanto portatori di modificazioni favorevoli di un dato carattere, penalizzando allo stesso tempo coloro che tale modificazione non possiedono.

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Se si immagina inoltre che la selezione naturale agisca su tempi estremamente (sufficientemente) lunghi, è possibile ipotizzare la lenta modificazione degli organismi, che diventano così inizialmente varietà diverse di una stessa specie

Tali varietà, se il processo continua, arriveranno alla fine diventare a loro volta una specie diversa rispetto ai loro antenati.

L'evoluzione 35

La variabilità (diversità) è una ricchezza, in quanto fornisce il materiale grezzo su cui agisce la selezione e l’evoluzione.

Senza diversità non può esistere evoluzione.

Le cause della variabilità erano per Darwin sconosciute. Le nuove modificazioni erano tuttavia sicuramente spontanee e casuali e venivano ereditate dai discendenti tramite la riproduzione sessuale.

L'evoluzione 36

Le differenze si mantengono e si accentuano solo se, per qualche motivo, i portatori di una data modificazione si riproducono esclusivamente tra di loro (isolamento riproduttivo)

Cominciava così a prendere forma una possibile spiegazione della distribuzione delle varie specie di fringuelli delle Galapagos:

L'evoluzione 37

In origine tutte le isole sarebbero state colonizzate da fringuelli dello stesso tipo, provenienti dal continente:

Col tempo, a causa della comparsa di nuove modificazioni favorevoli, i fringuelli di ogni isola avrebbero iniziato ad accumulare delle piccole differenze rispetto ai loro simili delle isole vicine

L'evoluzione 38

Un aspetto della teoria restava tuttavia da chiarire: quali erano le cause ed i principi della selezione naturale?

Facendo agire tale meccanismo per un tempo sufficientemente lungo, su ogni isola si sarebbe differenziata inizialmente una nuova varietà e successivamente una nuova specie

L'evoluzione 39

Quali erano i motivi per cui in natura alcuni caratteri venivano premiati, mentre altri venivano penalizzati?

Nell’allevamento era l’interesse economico ad attivare la selezione

Su questo punto venne in aiuto di Darwin la lettura di un saggio scritto alcuni anni prima da un economista inglese: Robert Malthus

L'evoluzione 40

La lotta per l’esistenza

Studiando le cause della povertà nell’Europa di fine ‘700, Malthus faceva le seguenti considerazioni:

quantità

tempo

cibo

popolazione

•La popolazione cresce molto più velocemente delle risorse

R. Malthus (1766 – 1834)

•Ad un certo punto le risorse non sono sufficienti per tutti

•Ciò innesca la lotta per l’esistenza ove ognuno dà il meglio di sé

L'evoluzione 41

Darwin trasferisce questi concetti economici nell’ambito della natura, iniziando a disegnare la sua teoria

E’ la lotta per l’esistenza, la competizione per le risorse (cibo, spazio ecc.), che innesca e mantiene il processo selettivo

In ogni ambiente nascono molti più individui di quelli che possono sopravvivere, perché la prolificità naturale è incontrollata

L'evoluzione 42

Da una coppia di elefanti (animali poco prolifici) teoricamente possono nascere in 750 anni circa 19 milioni di pronipoti. In realtà mediamente ogni coppia produce solo due discendenti

L'evoluzione 43

La lotta per l’esistenza si innesca tra individui di specie diverse, come la preda ed il predatore, oppure due predatori che diano la caccia alle stesse prede.

L'evoluzione 44

Essa ha luogo anche tra individui della stessa specie, che competono per le stesse risorse (acqua, cibo, luce ecc.) oppure per l’accoppiamento (selezione sessuale)

L'evoluzione 45

Più in generale però la lotta per l’esistenza è anche una lotta di tutti contro le condizioni ambientali (avversità climatiche, accidenti casuali ecc.).

La lotta si svolge su tutti questi piani contemporaneamente e favorisce il più adatto a combattere questa battaglia in un dato luogo ed in un dato momento, che riceverà in premio la possibilità di riprodursi maggiormente (vantaggio riproduttivo).

L'evoluzione 46

I caratteri ereditari vengono trasmessi alla prole e quelli del più adatto si diffonderanno maggiormente nelle generazioni successive, mentre il meno adatto produrrà meno discendenti e quindi i suoi caratteri saranno sempre meno diffusi nei discendenti stessi.

In tal modo molto lentamente le specie si modificano, grazie all’accumulazione nel corso del tempo delle variazioni vantaggiose, in quanto ogni comparsa casuale di un carattere favorevole viene premiata riproduttivamente.

L'evoluzione 47

Nell’estate del 1858 Alfred Wallace, studioso autodidatta e squattrinato, che viveva in giro per il mondo andando a caccia di animali rari da vendere aicollezionisti, scriverà a Darwin esponendogli una teoria identica a quella alla quale questi stava lavorando da vent’anni

L'evoluzione 48

Spronato dai suoi amici, Darwin deciderà di uscire allo scoperto.

Dopo aver pubblicato un’anticipazione del proprio lavoro, presentato insieme a quello di Wallace, si getterà a capo fitto nella stesura definitiva della sua teoria, che verrà pubblicata tredici mesi dopo nella sua opera più importante “L’origine della specie per selezione naturale”

L'evoluzione 49

L’origine delle specie

Il libro uscirà alla fine del 1859, andando subito a ruba; Darwin ne realizzerà successivamente altre sei edizioni, nelle quali arricchirà ulteriormente la sua teoria.Esso è ritenuto, a ragione, una delle opere fondamentali dell’intelletto umano ed in effetti,

dopo la sua uscita, le cose non saranno più come prima

L'evoluzione 50

Al suo interno Darwin esporrà a pieno tutta la sua teoria che, nelle sue linee essenziali, può essere così riassunta:

In natura gli esseri viventi presentano spontaneamente una grande variabilità, la cui origine restava per Darwin sconosciuta

L'evoluzione 51

Gli individui trasmettevano le loro caratteristiche ai discendenti e Darwin ipotizza che possano essere trasmessi anche i caratteri acquisiti, per esempio tramite l’uso ed il disuso di alcune parti del corpo.

La comparsa dei nuovi caratteri, che è alla base della variabilità, anche se determinata da cause naturali, è del tutto casuale e scollegata dalle esigenze dell’ambiente. Alcuni caratteri potranno infatti risultare vantaggiosi, mentre altri potranno essere invece svantaggiosi.

L'evoluzione 52

In ogni ambiente nascono più individui di quelli che vi possono sopravvivere e, a causa della limitatezza delle risorse, una parte di essi saranno destinati a soccombere

Nella lotta per l’esistenza (per l’uso delle risorse) prevarranno coloro che portano modificazioni più favorevoli alla sopravvivenza in quell’ambiente, in quel momento

L'evoluzione 53

Gli sconfitti non sono però necessariamente destinati alla morte, bensì a riprodursi meno dei vincitori (successo ed insuccesso riproduttivo – riproduzione differenziale), che quindi diffonderanno nei discendenti i caratteri più favorevoli.

Non esiste alcun progresso assoluto; l’ambiente è soggetto a continue modifiche casuali, ciò che è più adatto in un dato momento può non esserlo in futuro, ciò che è favorevole in un certo ambiente può essere sfavorevole in un altro

L'evoluzione 54

L'evoluzione 55

Le modificazioni favorevoli non conducono sempre e comunque verso individui più forti o più grossi; nella lotta per la sopravvivenza esistono innumerevoli strategie .

L'evoluzione 56

Gli organismi possono migrare e colonizzare nuovi ambienti, andando incontro a condizioni nuove. La casualità di tali fenomeni, innescando i processi selettivi, indirizza l’evoluzione

L'evoluzione 57

Quando organismi simili colonizzano luoghi diversi, restando riproduttivamente separati, vanno in contro a modificazioni differenti e quindi i loro caratteri, nel corso del tempo, divergono

Ciò spiega la variabilità degli organismi all’interno di ambienti simili ma separati o distanti geograficamente

L'evoluzione 58

Da un comune antenato possono quindi originarsi più specie differenti, imparentate tra loro; col procedere di questo fenomeno le divergenze aumentano, originando sempre nuove ramificazioni

L'evoluzione 59

I vari gruppi di organismi non sono disposti secondo una scala naturae, bensì secondo un albero, che ha in basso gli organismi più vecchi (antenati comuni)

L'evoluzione 60

Gruppi vicini hanno derivazioni comuni: tutti i viventi sono imparentati tra loro (fine del creazionismo)

L'evoluzione 61

Esiste anche una selezione sessuale che si esplica con la lotta per il possesso delle femmine oppure con il corteggiamento

L'evoluzione 62

Tali attività, per quanto sottraggano energie ed espongano ai rischi della predazione, offrono comunque un vantaggio, in quanto il “vincitore” o il “preferito” acquista un vantaggio riproduttivo

L'evoluzione 63

La selezione naturale può condurre all’estinzione, ma anche alla divergenza.

Nessun fine, consapevole volontà o forza misteriosa guida il processo selettivo

L'evoluzione 64

L’evoluzione è indirizzata solo dal caso, con cui compaiono i nuovi caratteri o si modifica l’ambiente, e dalla necessità dei viventi di adattarsi a tali cambiamenti

L'evoluzione 65

La selezione naturale non agisce nella società umana, dove la cultura prevale sugli aspetti puramente fisici. L’uomo, grazie al suo intelletto, è l’unico animale capace di modificare la propria evoluzione.