I meccanismi
dell’evoluzione
Genotipo, fenotipo e pool genico
Il fenotipo di un individuo sono i suoi
caratteri fisici e comportamentali
Il genotipo di un individuo è l’insieme
dei geni del suo genoma, che,
controllando la produzione delle
proteine, determinano il fenotipo
dell’individuo
Il pool genico è l’insieme di tutti i geni
di una popolazione
LA SELEZIONE
NATURALE
agisce
sul
FENOTIPO
e quindi
FAVORISCE O RIDUCE
LA DIFFUSIONE DEL
GENOTIPO CHE L’HA
PRODOTTO
La selezione naturale altera il
pool genico in una popolazione
Alleli ed evoluzione
La selezione naturale può cambiare la frequenza di
un determinato allele, cioè la percentuale con cui un
allele si presenta in una popolazione sul totale del
numero di alleli per quel gene (frequenza allelica)
100
90
80
70
INTERVIENE LA
SELEZIONE
NATURALE
60
FREQUENZA50
ALLELICA 40
30
20
10
0
TEMPO
La selezione naturale non provoca cambiamenti
genetici negli individui, ma favorisce o elimina
alleli già presenti
La selezione naturale agisce sugli individui, ma
l’evoluzione si manifesta sulla popolazione
La variabilità
La mutazioni causano la
comparsa di nuovi geni e alleli
La ricombinazione degli alleli
causata dalla riproduzione
sessuale determina la
comparsa di nuovi genotipi
AA
aa
Aa
Le ricombinazioni alleliche
Avvengono in tre momenti:
• Meiosi
• Crossing over
• Fecondazione
Ricombinazioni
alleliche
Mutazioni
producono
nuovi genotipi
su cui agisce
la selezione naturale
Equilibrio delle popolazioni
di Hardy-Weinberg
Una popolazione è in equilibrio (cioè non si
evolve) se
• Non si verificano mutazioni
• Non si verificano migrazioni di individui
• La popolazione è formata da un numero
elevato di individui
• Non si verifica selezione naturale
Le migrazioni
Sono definite come flusso di geni tra popolazioni
Le migrazioni agevolano la diffusione di alleli
vantaggiosi all’interno di una specie e
contribuiscono a preservare l’identità di specie
tra gli individui appartenenti a diverse
popolazioni
Migrazione
Assenza di migrazione
In assenza di migrazioni, i nuovi alleli prodotti dalle mutazioni non si diffondono
in tutta la specie.
L’isolamento di una popolazione porta, a lungo andare, alla differenziazione
genetica dalle altre popolazioni e quindi alla comparsa di nuove specie
Dimensioni della popolazione
In una popolazione di grandi dimensioni, in
assenza di selezione naturale, la frequenza
allelica rimane costante
In una piccola popolazione gli alleli possono
scomparire in poche generazioni
Un cerchio = 50 individui
Su una popolazione di 400
individui, trecento a seme verde e
cento a seme giallo, è
estremamente improbabile che si
riproducano solo gli individui a
seme verde, quindi la generazione
successiva sarà genotipicamente
uguale a quella precedente
Un cerchio = un individuo
In una popolazione di pochi
individui, è probabile che solo i
piselli a seme verde si riproducano,
se per esempio l’unico individuo a
seme giallo muore prima di
raggiungere la maturità, e quindi
l’allele per il seme giallo può
estinguersi in poche generazioni.
Piccole popolazioni possono andare incontro, nell’arco di poche generazioni, ad un
impoverimento della varietà genetica, differenziandosi così dalle altre popolazioni
della medesima specie. L’alterazione genica casuale in piccole popolazioni si chiama
deriva genica
Collo di bottiglia
Se una popolazione, o
addirittura un’intera specie,
attraversa un periodo di
drastica riduzione
numerica, può andare
incontro ad un
cambiamento nelle
frequenze alleliche e alla
riduzione della variabilità
genetica
Effetto del fondatore
Se una nuova popolazione viene generata da un
singolo individuo, questa popolazione avrà
soltanto gli alleli del fondatore, e sarà quindi
diversa dalla popolazione originale a cui
apparteneva il fondatore
Popolazione originaria
Fondatore
Nuova popolazione
La selezione naturale
E’ il fattore che influenza più marcatamente le
variazioni geniche e alleliche
Influisce sul fenotipo
Consente agli individui più adatti di riprodursi
maggiormente e di trasmettere i propri geni
La selezione naturale è divisa dai biologi in tre
categorie, in base agli effetti che ha sui fenotipi
• Selezione direzionale
• Selezione stabilizzante
• Selezione dirompente
Selezione direzionale
Favorisce gli individui che presentano una
caratteristica posta ad uno dei due estremi
dell’intervallo di distribuzione quantitativa di
un dato carattere
Sono favoriti i fenotipi più grandi o più piccoli
della media
Se per esempio consideriamo il carattere
“grandezza dell’animale”, la selezione
naturale si dice direzionale se favorisce gli
individui più grandi o più piccoli della media
Aumenta quindi il numero di animali più
grandi o più piccoli
Nel grafico a destra , per esempio, la
selezione favorisce gli individui più grandi. Se
prima il maggior numero degli individui
aveva grandezza 20, ora il picco si è spostato
sulla grandezza 30.
E’ aumentata la grandezza media degli
individui
Numero di
individui
Taglia
Selezione stabilizzante
Favorisce gli individui posti
ad un valore medio di un
determinato carattere
La selezione stabilizzante
agisce quindi contro gli
individui che si discostano
dalla media, che diminuiscono
quindi di numero
Selezione dirompente
Favorisce gli individui che
hanno valori estremi per il
carattere
Si formano due picchi
distinti di individui con
caratteristiche opposte
Diverse forme di selezione naturale
Componenti biotiche
Componenti abiotiche
agiscono sugli
Individui
selezionando
I più adatti
La presenza di altri organismi causa selezione
naturale in vari modi:
• Competizione per le risorse
• Predazione (che seleziona sia prede che
predatori)
• Selezione sessuale
• Selezione tra consanguinei (altruismo)
Se due specie interagiscono esercitano a vicenda
pressioni selettive si parla di coevoluzione
(predazione, simbiosi)
Forze selettive opposte
Diverse forme di selezione naturale possono
interagire su un individuo, anche in modo opposto
Nel pavone la necessità di sedurre
le femmine contrasta con quella di
sfuggire ai predatori
Il lungo collo permette alla giraffa di
avere molto cibo a disposizione, ma la
rende vulnerabile quando beve