Capitolo 31
Sulle tracce dell’evoluzione
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La storia della Terra e la macroevoluzione
31.1 La cronaca dell’evoluzione attraverso l’analisi
dei fossili
• Le testimonianze fossili documentano il corso della
macroevoluzione, l’insieme degli eventi più
significativi della storia della vita.
• Nella scala geocronologica:
– grandi trasformazioni delle forme di vita
prevalenti delimitano le diverse ere
geologiche;
– variazioni meno imponenti delimitano i periodi
all’interno delle ere.
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La scala geocronologica:
Tabella 31.1
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Biologia sistematica e filogenetica
31.6 Le relazioni filogenetiche si basano su strutture
omologhe nei reperti fossili e negli organismi viventi
• La filogenesi è la storia evolutiva di un gruppo di
organismi.
• La documentazione fossile consente di tracciare la
filogenesi di molti gruppi di organismi.
• Una delle migliori fonti di informazione sulle
relazioni filogenetiche sono le strutture omologhe
che testimoniano l’esistenza di un antenato
comune.
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Le strutture analoghe sono il risultato di adattamenti a
pressioni ambientali simili (non di una comune
discendenza) e mostrano le convergenze evolutive di
organismi di linee anche molto lontano tra loro.
Figura 31.6
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• La ricostruzione della filogenesi è una parte della
sistematica, o tassonomia, lo studio della diversità
e della classificazione dei viventi in categorie dette
taxa.
• La sistematica comprende lo studio analitico della
filogenesi e della diversità tra gli organismi: un
obiettivo prioritario dei tassonomisti è dunque
quello di distinguere tra omologie e analogie.
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31.7 I tassonomisti classificano gli organismi in base
alla filogenesi
Seguendo il sistema ideato da Linneo
(nomenclatura binomia) i tassonomisti assegnano
a ciascuna specie un nome latino composto da due
parti :
• Il primo nome è quello del genere che, di solito,
comprende un certo numero di specie.
• Il secondo nome è quello della specie.
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I generi sono raggruppati in taxa via via più ampi: la
famiglia, l’ordine, la classe, il phylum, il regno e infine il
dominio.
Felis catus
Specie (gatto domestico)
Genere
Felidae (felidi)
Famiglia
Carnivora (carnivori)
Ordine
Classe
Phylum
Regno
Dominio
Figura 31.7A
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Felis
Mammalia (mammiferi)
Chordata (cordati)
Animalia (animali)
Eukarya
I biologi
rappresentano le
genealogie degli
organismi
mediante gli
alberi
filogenetici,
diagrammi che
tracciano le
relazioni evolutive
nel modo più
dettagliato
possibile.
Felis
Mephitis
catus
mephitis
Specie
(gatto
(moffetta
domestico) striata)
Genere
Felis
Famiglia
Felidae
Ordine
Figura 31.7B
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Mephitis
Lutra
lutra
(lontra
europea)
Lutra
Mustelidae
Carnivora
Canis
familiaris Canis
lupus
(cane
domestico) (lupo)
Canis
Canidae
31.8 I cladogrammi sono diagrammi basati sulla
presenza di caratteri derivati condivisi tra le specie
I cladogrammi
Basandosi sulle
caratteristiche
Tartaruga
omologhe per
confrontare gli
organismi, la
cladistica cerca di
definire dei taxa
monofiletici, cioè
gruppi costituiti da un
antenato e da tutti i
suoi discendenti.
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Gruppo interno
(mammiferi)
Gruppo esterno
(rettili)
Ornitorinco
Canguro
Castoro
Caratteri
Gestazione lunga
Gestazione
Pelliccia, ghiandole mammarie
Colonna vertebrale
Gestazione lunga
3
Gestazione
2
Pelliccia, ghiandole mammarie
1
Colonna vertebrale
Figura 31.8A
• I caratteri primitivi condivisi sono le strutture
omologhe comuni sia all’antenato sia a tutti i
discendenti.
• I caratteri derivati condivisi sono strutture nuove
esclusive di una certa linea evolutiva.
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Il gruppo interno e il gruppo esterno
• Nell’analisi cladistica, il gruppo interno è l’insieme
dei taxa che si stanno analizzando.
• Il gruppo esterno è affine a quello interno ma non
ne fa parte.
La cronologia dei nuovi tratti
• Nel cladogramma, ciascuna ramificazione a due
rami rappresenta la divergenza tra due gruppi da
un antenato comune.
• Ciascun punto di ramificazione rappresenta un
antenato comune a tutti i taxa che si trovano sopra
di esso.
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31.9 La biologia molecolare è utile per delineare gli
alberi filogenetici
Albero filogenetico basato su dati molecolari
Orso bruno
Orso Orso nero Orso nero
Orso
Orso
polare asiatico americano malese labiato
Orso Panda Procione Panda
dagli gigante
minore
occhiali
Milioni di anni
Oligocene
Miocene
Pleistocene
Pliocene
10
15
20
25
30
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Procyonidae
35
40
Figura 31.9A
Ursidae
Antenato comune
ancestrale
L’evoluzione dei genomi
Attualmente è possibile confrontare tra loro non solo brevi
sequenze di DNA ma interi genomi, compreso il nostro: per
esempio ora sappiamo che il genoma dello scimpanzé e quello
umano sono simili per il 99%.
Uomo
Figura 31.9B
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Scimpanzé
Gorilla
Antenato comune
Orangutan
31.10 La suddivisione delle specie in domìni e regni
è sottoposta a un continuo aggiornamento
Nella classificazione a cinque regni
• le forme di vita procariotiche sono raggruppate nel
regno Monera;
• gli eucarioti pluricellulari sono distribuiti nei regni
Plantae, Animalia e Fungi;
• il regno Protista raggruppa organismi eucarioti che
non sono altrimenti collocabili, soprattutto
unicellulari.
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Modello della classificazione a cinque regni
Monera
Protista
Primi
organismi
Figura 31.10A
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Plantae
Fungi
Animalia
Procarioti
Eucarioti
Nella sistematica più recente si è introdotto un nuovo
taxon, il dominio, di rango superiore al regno:
• i quattro regni di eucarioti sono mantenuti e raggruppati
nel dominio Eukarya;
• i protisti si distinguono due domini
– Bacteria (eubatteri e batteri) ;
– Archaeabacteria (archei e archebatteri).
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Modello della classificazione a tre domìni
Eubacteria
Archaebacteria
Primi organismi
Figura 31.10B
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Eukarya
Procarioti
Eucarioti