Età del nostro Pianeta …. circa 4,5 miliardi di anni
Ere geologiche : per molto tempo si è pensato che la vita
sulla Terra non avesse più di un miliardo di anni
Fossili: 600 milioni di anni …. Paleozoico (infatti
chiamata era Primaria)
Tecniche più affinate nella ricerca e nello studio dei fossili unite allo
studio di sezioni ultrasottili di rocce antiche
Primi batteri 3,4 miliardi di anni (forme più semplici dovevano essere ancora più
antiche … non abbiamo però traccia)
archeozoico
Evoluzione chimica,
primi procarioti,
fotosintesi
Primi eucariori
epluricellulari a corpo
molle
Evoluzione
degli
invertebrati
prima marini e
poi terrestri,
primi
vertebrati,
pesci e anfibi
Massimo sviluppo
dei rettili,
gimnosperme,
rettili giganti, primi
uccelli e primi
mammiferi
Scomparsa dei
dinosauri,
affermazione dei
mammiferi, uccelli
e angiosperme,
comparsa dei
primi ominidi
Comparsa
dell’uomo
Si occupa dei FOSSILI ( qualsiasi traccia lasciata da
un organismo vissuto nel passato)
La fossilizzazione è un evento raro … più facilmente
l’organismo viene usato a scopo alimentare o
sbriciolato da agenti atmosferici o geologici
MINERALIZZAZIONE
deposizione di Sali in soluzione nelle acque circolanti
che precipitano riempiendo spazi lasciati liberi dalla
disgregazione di parti organiche e riproducendo così la
forma dell’organismo
TRONCO SILICIZZATO
SOSTITUZIONE
molecole di Sali inorganici si sostituiscono una
per una alle molecole presenti nelle parti dure
(gusci, scheletri) mantenendo la forma
precedente ma sostituita da materiale diverso
AMMONITE PIRITIZZATA
INCLUSIONE
dovuta a materiali resinosi nei quali restano inclusi
piccoli organismi che si conservano perfettamente in
ogni loro parte
INSETTO NELL’AMBRA
CALCO
dovuto alla deposizione di argilla (materiale
finissimo) intorno al corpo di un organismo la cui
impronta resta indelebile anche dopo la
decomposizione
CALCO DI TRILOBITE
ORME
indurimento di un materiale plastico (argilla,ceneri
vulcaniche umide) quando l’animale ha impresso
l’impronta al suo passaggio
ORME DI AUSTRALOPITECO
IBERNAZIONE
conservazione in grandi masse di ghiaccio (non è
una fossilizzazione vera e propria … se il ghiaccio si
scioglie avviene la putrefazione); permette di studiare
cellule e tessuti di un organismo estinto
CARBONIZZAZIONE
in ambiente anaerobico si ha sostituzione di carbonio
Si occupa di datare i reperti
In generale: fossili più giovani sono quelli che stanno più in
superficie, ma attenzione! Frane, faglie, ecc …
Oppure il fossile può essere trasportato in luoghi diversi
dall’ambiente in cui si è formato e quindi ha vissuto
Per questo si usano metodi di datazione incrociata e si può sfruttare
il fenomeno del decadimento radioattivo degli isotopi
In biologia, l'evoluzione delle specie è il fenomeno del
cambiamento, non necessariamente migliorativo, del
fenotipo, espressione visibile e diretta del genotipo (cioè
del patrimonio genetico) degli individui di una specie. La
teoria dell'evoluzione delle specie è uno dei pilastri della
biologia moderna. Nelle sue linee essenziali, essa è
riconducibile all'opera di Charles Darwin (che vide nella
selezione naturale il motore fondamentale dell'evoluzione
della vita sulla Terra) e alla genetica.
Se i princìpi generali della teoria dell'evoluzione sono
consolidati presso la comunità scientifica, aspetti
secondari della teoria sono ancora oggi ampiamente
dibattuti e costituiscono un campo di ricerca
estremamente vitale
“Tot species sunt quot ab initio
creavit infinitum Ens”
Sin da prima che Charles Darwin, il "padre" del moderno concetto di evoluzione
biologica, pubblicasse la prima edizione de L'origine delle specie, le posizioni
degli studiosi erano divise in due grandi correnti di pensiero che vedevano, da
un lato, una natura dinamica ed in continuo cambiamento, dall'altro una natura
sostanzialmente immutabile (la Scala Naturae di Linneo).
Della prima corrente facevano parte scienziati e filosofi vicini all'Illuminismo
francese, come Maupertuis, Buffon, La Mettrie, che rielaboravano il meccanismo
di eliminazione dei viventi malformati proposto da Lucrezio nel De rerum natura
ed ipotizzavano una derivazione delle specie le une dalle altre. Tuttavia,
l'interpretazione di tali teorie come veri e proprî preannunci di evoluzionismo è
discussa.
In ogni modo, ancora alla fine del 1700 la teoria predominante era quella
"fissista" dello scienziato Linneo, che definiva le varie specie come entità create
una volta per tutte e incapaci di modificarsi o capaci entro ben determinati limiti.
Su questo tema oggi il mondo scientifico
non è più diviso: le scoperte di Mendel e
Morgan nel campo della Genetica, i
progressi della paleontologia e della
biogeografia hanno conferito validità
scientifica alla teoria dell'evoluzione delle
specie.
Il dibattito si è così spostato su un altro
tema: ci si interroga sulle modalità e le
dinamiche dell'evoluzione e quindi sulle
teorie che la possono spiegare.
Oggi sappiamo che l'evoluzione delle
specie è avvenuta in seguito a
trasformazioni, selezionate poi
dall'ambiente; per arrivare a questa
affermazione ci sono voluti molti anni.
All'inizio del XIX secolo iniziarono a sorgere,
negli studiosi di Scienze Naturali i primi
dubbi concreti: negli strati rocciosi più
antichi infatti mancano totalmente tracce
(fossili) degli esseri attualmente viventi e se
ne rinvengono altre appartenenti ad
organismi attualmente non esistenti. Nel
1809, il naturalista Lamarck presentò per
primo una teoria evoluzionista secondo cui
gli organismi viventi si modificherebbero
gradualmente nel tempo adattandosi
all'ambiente: l'uso o il non uso di determinati
organi porterebbe con il tempo ad un loro
potenziamento o ad un'atrofia. Tale ipotesi
implica quello che oggi viene considerato
l'errore di fondo: l'ereditabilità dei caratteri
acquisiti (esempio: un culturista non avrà
necessariamente figli muscolosi; la
muscolosità del culturista è infatti una
manifestazione fenotipica, cioè morfologica,
derivante dall'interazione dello sportivo con
l'ambiente -il continuo sollevare pesi-, ma il
particolare sviluppo muscolare non è dettato
dal suo patrimonio genetico (genotipo).
Lamarck trovò opposizione in Georges L. Chretien Cuvier, il quale
aveva elaborato la “teoria delle catastrofi naturali”secondo la quale
la maggior parte degli organismi viventi nel passato sarebbero stati
spazzati via da numerosi cataclismi e il mondo infatti sarebbe stato
ripopolato dalle specie sopravvissute.
Dopo cinquanta anni Darwin formulò una
nuova teoria evoluzionista; il noto naturalista,
durante il suo viaggio giovanile sul brigantino
Beagle, fu colpito dalla variabilità delle forme
viventi che aveva avuto modo di osservare nei
loro ambienti naturali intorno al mondo.
Riflettendo sugli appunti di viaggio e traendo
spunto dagli scritti dell'economista Thomas
Malthus, Darwin si convinse che la “lotta per la
vita” fosse uno dei motori principali
dell'evoluzione intuendo il ruolo selettivo
dell'ambiente sulle specie viventi. L'ambiente,
infatti, non può essere la causa primaria nel
processo di evoluzione (come invece
sostenuto nella teoria di Lamarck) in quanto
tale ruolo è giocato dalle mutazioni genetiche,
in gran parte casuali. L'ambiente entra in
azione in un secondo momento, nella
determinazione del vantaggio o svantaggio
riproduttivo che quelle mutazioni danno alla
specie mutata, in poche parole, al loro migliore
o peggiore adattamento (fitness in inglese).
“L’origine della specie” venne pubblicato nel
1859.
Darwin fu colpito nel suo viaggio dalla estrema
variabilità delle forme viventi che aveva avuto
modo di osservare nel loro ambiente naturale
GALAPAGOS ---- notò animali affini che abitavano in isole
diverse dell’arcipelago che differivano per alcuni aspetti nei
diversi ambienti (es. becco dei fringuelli in relazione al
regime alimentare praticato)
Darwin – Malthus
Darwin viene influenzato dall’economista che si era occupato del
problema delle risorse alimentari insufficienti rispetto all’incremento della
popolazione;Darwin si convinse che la “lotta per la vita” fosse uno dei
motori principali dell’evoluzione (numero dei nati eccede le possibilità
nutrizionali: solo i più forti potranno perpetuare, attraverso la
riproduzione, i loro caratteri)
L’AMBIENTEHA QUINDI UN RUOLO
SELETTIVO SULLE SPECIE VIVENTI IN
QUANTO PUO’ ACCETTARE O MENO LE
MUTAZIONI CHE COMPAIONO
SPONTANEAMENTE .
LA TEORIA DARWINIANA E’ APPUNTO NATA
COME “TEORIA DELLA SELEZIONE
NATURALE”
Wallace, naturalista, inviò a Darwin uno scritto in cui
era giunto alle sue stesse conclusioni e questo diede
molto coraggio a Charles.
Dopo il testo del ’59 seguirono poi altri famosi scritti:
1871 “L’origine dell’uomo e la selezione sessuale”
1872 “Espressione dei sentimenti nell’uomo e negli
animali
Foto pubblicata con fine polemico
su un quotidiano dell’epoca a
seguito della pubblicazione da
parte di Darwin del suo libro
ANATOMIA
COMPARATA
Da medesime strutture di
base si sono diversificati
e perfezionati organi
perfettamente adatti a
sfruttare l’ambiente in cui
l’animale vive
Es. l’arto dei tetrapodi (animali a 4 zampe)
Dalla struttura poco differenziata degli anfibi primitivi ha
originato:
Ali uccelli (adatti al
volo)
Zampe dei cavalli
(adatti alla corsa)
Pinne della
balena (adatte al
nuoto)
SI PARLA DI STRUTTURE OMOLOGHE: segno di una
EVOLUZIONE DIVERGENTE
Importanza della pressione selettiva esercitata dall’ambiente:
STRUTTURE ANALOGHE
(non hanno una derivazione comune ma dal momento che sono utili
allo stesso scopo, hanno finito per assomigliarsi)
Es. forma idrodinamica dei pesci; eppure un delfino è più simile ad
un cane (dal punto di vista sistematico) che ad uno squalo
Si parla di EVOLUZIONE CONVERGENTE
ORGANI VESTIGIALI: strutture anatomiche ridotte e non
funzionanti, residui di organi che avevano una funzione
in forme ancestrali da cui l’animale è derivato ma che
hanno poi seguito una via evolutiva diversa
EMBRIOLOGIA COMPARATA
Sviluppo embrionale (ontogenesi)
Tappe successive dell’evoluzione (filogenesi)
Ontogenesi e filogenesi per certi organismi
sembrano ripercorrere le stesse tappe
“l’ontogenesi ricapitola la filogenesi”
Se paragoniamo gli embrioni dei vertebrati tra loro sono tanto più
simili quanto più sono precoci
ANALISI BIOCHIMICHE
Più le specie sono sistematicamente vicine, più ci sono
somiglianze ed uniformità
In generale:
Le possibilità evolutive sono legate alla scarsa
specializzazione;
Una struttura poco differenziata ha la possibilità di evolvere
in varie direzioni mentre una struttura altamente differenziata
svolgerà bene il suo ruolo ma potrà difficilmente cambiare
Nell’ambito della stessa specie c’è una notevole
variabilità che può essere aumentata dalla
comparsa di mutazioni.
Proprio in questa variabilità, su cui l’ambiente
agisce selettivamente, risiedono le possibilità
evolutive e tanto maggiore è la variabilità, tanto
maggiore è la garanzia di sopravvivenza della
specie
Es. MIMETISMO (certi animali
si rendono difficilmente visibili
dai predatori)
MIMETISMO BATESIANO
ANIMALI CHE ASSOMIGLIANO
ESTERIORMENTE AD ANIMALI VELENOSI O
DISGUSTOSI IN MODO DA SCORAGGIARE I
PREDATORI
LA SELEZIONE LEGATA AL MIMETISMO GENERA UNA
GRANDE PRESSIONE SELETTIVA
Le prede si mimetizzeranno sempre meglio e i predatori
affineranno le loro capacità di scovare la preda
Le specie sono quei gruppi di popolazioni
interfeconde, isolate riproduttivamente da altri
gruppi simili
BARRIERA RIPRODUTTIVA (Amissia)
COME AVVIENE LA SPECIAZIONE?
1. SPECIAZIONE ALLOPATRICA
Si verifica quando viene a crearsi una barriera geografica che
impedisce agli individui della popolazione originaria rimasti
separati, di incontrarsi.
Possono così verificarsi mutazioni e la frequenza dei geni
mutanti può subire pressioni selettive diverse nei due
ambienti separati; esse possono essere tali da determinare
un isolamento riproduttivo che viene mantenuto anche
qualora la barriera geografica venisse a cadere
2. SPECIAZIONE SIMPATRICA
Da una specie originaria si separano due specie
distinte senza che vi sia un isolamento spaziale.
Affinché ciò si realizzi è necessario che la mutazione
intervenuta favorisca l’accoppiamento o la fertilità
tra individui portatori della stessa mutazione
rispetto a quelli con altri individui, in modo che la
mutazione stessa non venga diluita nella
popolazione
Caso molto interessante che si verifica in
particolare nei vegetali è la POLIPLOIDIA
(moltiplicazione del completo corredo
cromosomico di un individuo)
Es. individuo tetraploide (4n)
Questi individui potranno riprodursi
normalmente tra loro poiché alla nuova
meiosi ogni cromosoma troverà il suo
omologo; ma eventuali ibridi tra questi
ed un normale soggetto diploide,
saranno triploidi (3n)
Quindi alla meiosi non daranno gameti
fertili perché alcuni cromosomi non
troveranno un omologo cui appaiarsi.
Così si avrà una speciazione sullo stesso
territorio
Tra le piante può anche accadere che un
ibrido tra due specie diverse normalmente
sterile, vada incontro ad un
raddoppiamento cromosomico.
In questo caso non vi saranno più
problemi meiotici perché ogni
cromosoma troverà il suo omologo; ciò
porrà fine alla sterilità e darà l’avvio ad
una nuova specie (ALLOPOLIPLOIDIA)
3. SPECIAZIONE PARAPATRICA
Si attua quando si determina una
speciazione tra due gruppi che occupano
aree geografiche distanti ma che
presentano tra loro gruppi non separati
riproduttivamente.
Possiamo avere due specie distinte con
diversi termini di passaggio tra loro
(sottospecie intermedie)
Es. Rana pipiens (Stati Uniti)
Rana del Vermont (nord) con una del Texas
(sud): la gran parte dei loro embrioni non
sopravviverà