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Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino
Le scienze naturali
Osservare i viventi
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L’origine
e la storia
della biodiversità
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Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2015
Lezione 1
L’evoluzione:
le specie
cambiano nel
tempo
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1. Da LUCA alle specie odierne
Secondo la teoria dell’evoluzione,
tutte le forme di vita derivano, per
evoluzione, da un antenato comune.
Per classificare le specie odierne
occorre considerare la loro storia
evolutiva e le relazioni con gli altri
esseri viventi.
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2. Biologia e geologia prima di Darwin
Fino alla fine del Settecento si pensava che
le specie fossero state create
contemporaneamente all’inizio della storia
della Terra, circa 6000 anni fa, e che fossero
immutabili.
Lamarck per primo introdusse l’idea che le
specie cambiano nel tempo, ma proponeva
meccanismi errati.
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3. Darwin: la nascita di un’idea
Nel suo viaggio sul Beagle Darwin
notò che i fossili assomigliavano, ma
non erano identici, agli organismi che
vivevano nella medesima area del
rinvenimento.
Inoltre le specie di fringuelli che
popolavano isole diverse delle
Galapagos differivano l’una dall’altra
in modo lieve, come se avessero
avuto un antenato comune.
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4. La lotta per la sopravvivenza
e la selezione naturale
Darwin e Wallace elaborarono
in modo indipendente l’ipotesi
che l’evoluzione avvenisse per
effetto della selezione
naturale.
Darwin fornì poi una trattazione
molto più dettagliata
dell’argomento nel libro
l’Origine delle specie,
pubblicato nel 1859.
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5. Tre condizioni per la selezione
naturale
La selezione naturale può agire se
c’è una variabilità ereditabile dei
caratteri e se gli individui che
possiedono un tratto vantaggioso
hanno un successo riproduttivo
maggiore degli individui che hanno
un tratto diverso.
Per l’evoluzione è fondamentale la
riproduzione.
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6. L’evoluzione non è il cambiamento
di un individuo
L’evoluzione è il cambiamento nel tempo di una linea di
individui, cioè di una popolazione, determinato principalmente
dalla selezione naturale. Per l’evoluzione sono importanti le
mutazioni, e i fattori ambientali casuali.
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7. L’evoluzione produce adattamenti,
non perfezione
Gli adattamenti sono
caratteristiche ereditarie
particolarmente diffuse in una
specie perché ne facilitano la
sopravvivenza e la riproduzione
in un particolare ambiente.
Le specie ben adattate non sempre sono in grado di
sopportare drastici cambiamenti ambientali.
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Lezione 2
I fossili
e la storia
evolutiva
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8. I fossili raccontano la storia
della vita
I fossili sono resti o tracce di
organismi vissuti in epoche
passate e conservati nelle
rocce.
La scienza che studia i fossili
si chiama paleontologia.
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9. I fossili forniscono una
testimonianza incompleta
I fossili non possono fornire una documentazione completa
della storia della vita perché il processo di fossilizzazione,
come la scoperta dei fossili, è un evento raro e interessa in
modo casuale un numero limitato di individui.
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10. La velocità dell’evoluzione
non è costante
Grazie ai fossili sappiamo che l’evoluzione procede
gradualmente o «per salti»; inoltre sono documentati alcuni
importanti momenti di transizione e diverse estinzioni di massa.
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11. La documentazione di un
«semplice inizio»
I primi organismi
unicellulari procarioti
compaiono circa 3,8
miliardi di anni fa,
successivamente si sono
evoluti procarioti
fotosintetici e 2,5 miliardi
di anni fa sono comparse
le prime cellule
eucariotiche.
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Lezione 3
La classificazione
e la filogenesi
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12. Che cos’è una specie?
La definizione di specie si basa sull’isolamento riproduttivo,
cioè sull’impossibilità di generare ibridi fertili con individui di
altre specie. Le barriere riproduttive possono essere
prezigotiche (prima della fecondazione) o postzigotiche
(dopo la fecondazione).
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13. La classificazione gerarchica
delle specie
Il moderno sistema di classificazione è
gerarchico: le specie sono riunite
in gruppi di livello via via più generale
secondo questa sequenza: specie,
genere, famiglia, ordine, classe,
phylum, regno, dominio.
I domini sono tre: batteri, archei,
eucarioti.
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14. La storia della vita è
rappresentata come un albero
Gli alberi filogenetici
sono diagrammi che
mettono in evidenza le
relazioni (mediante rami) e
le divergenze (mediante
nodi) evolutive tra specie.
L’albero filogenetico
completo si chiama albero
della vita.
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15. Come vengono costruiti
gli alberi filogenetici?
Gli alberi filogenetici vengono
costruiti considerando le
somiglianze anatomiche e
morfologiche tra le specie, i
fossili, le informazioni ricavate
dallo studio dei geni e dei
cromosomi e dello sviluppo
embrionale.
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16. Omologie e analogie
I tratti analoghi sono caratteristiche
simili in specie diverse che non
derivano da una struttura ereditata
da un antenato comune.
Le caratteristiche ereditate da un
antenato comune sono dette tratti
omologhi.
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Lezione 4
I procarioti
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17. I tre domini e l’albero della vita
I batteri attuali sono discendenti in linea diretta dei primi
procarioti; gli archei si separarono dai batteri successivamente
e infine si sviluppò la linea filogenetica che porta agli eucarioti.
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18. Il dominio dei batteri
Il dominio dei batteri comprende procarioti unicellulari
classificati in base alle caratteristiche morfologiche e
genetiche.
I batteri formano colonie di aspetto e dimensioni varie,
catalogate in due gruppi in base alla colorazione Gram.
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19. Gli stili metabolici dei batteri
I batteri possono essere fotoautotrofi, chemioeterotrofi,
chemioautotrofi, fotoeterotrofi. Grazie alla varietà di
metabolismi ci sono specie di batteri in tutti gli ambienti.
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20. I batteri patogeni
I batteri patogeni, come il
Clostridium tetani, producono
endotossine o esotossine.
La loro pericolosità dipende
sia dalla tossicità e dalla
quantità di tossine prodotte,
sia dalla velocità riproduttiva
dei batteri.
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21. Gli archei vivono in ambienti
estremi
Gli archei sono gli ultimi viventi a
essere stati scoperti, ma sono forse i
più diffusi.
Mostrano enorme variabilità; molti
possono vivere in condizioni estreme
e tollerano alti livelli di pressione,
temperatura, salinità e pH.
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