Tassonomia
(Sistematica, classificazione)
Dizionario di Botanica, Rizzoli Editore (1984):
“Ramo delle scienze biologiche preposto alla
classificazione e alla nomenclatura degli organismi
viventi e fossili”
E’ la fotografia allo stato attuale (o in determinato
momento) che facciamo della differenziazione tra gli
esseri viventi determinata dall’evoluzione.
Principi della classificazione
degli esseri viventi
Oggi, le principali categorie tassonomiche sono:
1. Regno
2. Divisione
3. Classe
4. Ordine
5. Famiglia
6. Genere
7. Specie
Ma si usano anche categorie intermedie: sottoclasse, sottospecie, ecc.
Cos’è una specie ?
Essenzialmente, si raggruppano in una specie tutti gli
individui che sono sessualmente compatibili.
NOTA: (a) alle barriere sessuali vi sono alcune eccezioni (es.: mulo), (b)
le barriere sessuali possono essere superate (es.: coltura di embrioni).
Perché nomi
latini?
Perché una nomenclatura binomia?
Perché
nel
medioevo era la
lingua dei dotti,
della scienza.
• Fu usata da Carolus Linneus (svedese, 1707-78)
nel libro Species Plantarum (1753). Ogni specie è
contraddistinta dal nome del genere e da quello
della specie. Il sistema venne adottato in tutto il
mondo perché eliminò le denominazioni locali.
(es.: Oryza sativa L., var. Arborio)
• Solo i nomi dei genere e specie sono scritti in
corsivo.
Origine della vita sulla terra
• Dai dati sulla radioattività naturale si calcola che la vita sulla
terra sia comparsa 4.57.109 anni fa.
• Oggi vi è vita multiforme nella nostra biosfera.
• E’ accettato che gli attuali esseri viventi siano il risultato
della comparsa di forme di vita primitive e , successivamente
di una lunga e continua evoluzione.
• N.B.: persone che non accettano il concetto di “evoluzione” esistono
ancora in alcune parti del globo. Tre stati degli USA non accettano
ufficialmente le “teorie evoluzionistiche”. Queste non possono essere
insegnate nelle scuole di questi stati.
Anche in Italia, di recente, è comparso un movimento che sostiene che
la specie siano state create 6.000 anni fa. Il Movimento non si rifà alla
chiesa, ma ad un movimento politico.
GLOSSARIO: Biosfera: quella parte della terra in cui esistono forme di
vita
La vita in laboratorio
Dalla comparsa del pianeta terra
ai giorni nostri - 1
• 4.5 miliardi di anni fa: formazione del pianeta terra. L’atmosfera è costituita
da gas ricchi di: H2O, N2, CO2, H2S, NH3, CH4 rilasciati dai vulcani
(“atmosfera riducente”). E’ assente O2 (compare solo dopo la comparsa di
organismi fotosintetici. Oggi l’O2 occupa il 21% dell’aria. Il 79% è N2, il testo
altri gas, tra cui la CO2. (“atmosfera ossidante”)
• Poco dopo: comparsa delle prime molecole organiche: l’atmosfera
sottilepermetteva ai raggi UV di colpire la terra: Tempeste e fulmini agirono
sui gas determinando la comparsa delle prime molecole organiche.
• 3.5 miliardi di anni fa (o prima?): comparsa dei primi organismi viventi (sono
di questo periodo i più antichi fossili. Si tratta di organismi procarioti
ancestrali ed eterotrofi.
• 3.4 miliardi di anni fa: compaiono i primi organismi procarioti autotrofi.
Fanno fotosintesi utilizzando prima H2S (rilascio di S) e successivamente H2O
(rilascio di O2) come donatori di elettroni per ridurre la CO2. Con la
produzione di O2 la fotosintesi diviene aerobia
Un batterio (procariote)
Un’alga unicellulare (eucariote)
Glossario:
organismo autotrofo: sintetizza composti organici ad alto livello
energetico attraverso la fotosintesi. L’ENERGIA E’ DATA DAL
SOLE.
Organismo eterotrofo: utilizza i composti organici sintetizzati
dagli organismi autotrofi.
Organismo procariote: organismo cellulare che manca di
membrana nucleare e di organelli circondati da membrane.
Organismo eucariote: organismo uni- o pluri-cellulare ad
organizzazione più complessa ripsetto al procariote: membrana
nucleare, DNA organizzato in cromosomi, organuli cellulari
(cloroplasto e mitocondrio) delimitati da membrane.
Dalla comparsa del pianeta terra
ai giorni nostri - 2
• Sino a 1.5 anni fa: esistevano solo organismi procarioti (autotrofi od
eterotrofi). Da questo momento compaiono organismi eucarioti
unicellulari.
• 700 milioni di anni fa: iniziano a comparire eucarioti pluricellulari (sono i
precursori di animali, piante e fughi moderni).
• 450 milioni di anni fa: gli eucarioti pluricellulari (animali e vegetali)
invadono la terra. Fattore critico per le piante: adeguamento alla carenza
d’acqua.
• …milioni di anni fa: compaiono le piante a seme (una struttura
riproduttiva con funzione di resistenza alle condizioni ambientali avverse.
• 130 milioni di anni fa: compaiono le piante a fiore (una struttura che rende
più facile la formazione e diffusione del seme).
• 11.000 anni fa: l’uomo sviluppa l’agricoltura ed inizia a modellare la
biosfera secondo le sue necessità.
Una pianta odierna e le sue cellule
A partire da 450 milioni di anni
fa, compaiono in successione:
1. Piante non vascolari
Divisione Bryophyta (Briofite)
2. Piante vascolari
Divisione Psilophyta (Psilifite)
3. Piante vascolari a seme Divisone Coniferophyta (Gimnosperme)
4. Piante vascolari a fiore Divisione Anthophyta (Angiosperme)
Perché, ancora oggi, non esiste la vita
dappertutto?
Perché sono necessarie alcune condizioni, tra cui:
1. La presenza d’acqua (In assenza di acqua nessun vivente può
sopravvivere).
2. La disponibilità di energia (per le attività vitali)
(tutti i viventi utilizzano energia contenuta nei composti
organici, energia di legame chimico,i composti ad alto
contenuto energetico sono più frequentemente organici (es.:
zuccheri, grassi, proteine), ma possono essere anche
inorganici. Es.: ammoniaca, metano).
3. La disponibilità di elementi e composti chimici essenziali,
4. Condizioni climatiche opportune.
Semplicità strutturale e complessità
metabolica e genetica delle piante
I FATTI
Le piante superiori sono strutturalmente più semplici degli animali
superiori (niente sistema nervoso, respiratorio, circolatorio, escretorio).
Ma hanno una complessità biochimica e genetica superiore !
IL MOTIVO
Il modo di vita (autotrofia) le ha costrette ad essere autonome.
Rispetto agli animali superiori, le
piante superiori hanno in più:
MAGGIORE COMPLESSITA’ BIOCHIMICA
1.
Fotosintesi (ma anche respirazione)
2.
Sintesi di tutti i 20 aminoacidi previsto dal codice genetico
3.
Adattamento condizioni ambientali estreme (sia nella pianta che nel seme)
4.
Metodi riproduttivi diversificati (sessuali e asessuali)
MAGGIORE COMPLESSITA’ GENOMICA. Compaiono con frequenza:
1.
Aumento delle copie dei cromosomi (3n, 4n, …, 48n !)
2.
Amplificazioni di sequenze del DNA
3.
Riarrangiamenti
4.
Trasposoni
5.
Metilazione
(Il DNA delle piante è plastico !).
Barbara
MacKlintock
(Premio Nobel per la
scoperta dei trasposoni in
mais)
Trasposoni nella pigmentazione dei fiori
20 aminoacidi
Le scelte della pianta
1. Sta ferma perché si procura i nutrienti con la fotosintesi
2. Sintetizza tutte le sostanze di cui ha bisogno
3. Respira attraverso gli stomi e gli spazi aeriferi
4. Immagazzina (risparmiando) le sostanze non usate nei vacuoli
5. Seleziona le sostanze che vuole assorbire attraverso le radici
6. Si riproduce molto più efficacemente (molti semi)
7. Si clona (talea, ecc.)
Quali le conseguenze strutturali
La cellula vegetale è più
complessa (e completa),
avendo 3 componenti in
più rispetto alla cellula
animale:
1.Parete
2.Cloroplasto
La pianta ha una struttura anatomica
più semplice. Non ha:
1.Scheletro
2.Muscoli
3.Polmoni
4.Cuore e sistema circolatorio
5.Apparato escretore
6.Sistema nervoso con cervello
(Ma ha tutte le prime 4
funzioni)
Tutto ciò è avvenuto in seguito ad una scelta di
vita: autotrofia (piante) eterotrofia (animali) !
3.vacuolo
La cellula vegetale
Una cellula
vegetale
che
accumula
amido
La cellula vegetale
Il cloroplasto
Il cloroplasto permette la vita
autotrofa
La
fotosintesi
produce
ossigeno
Polmoni o stomi ?
La
clorofilla
Il mitocondrio
Respirazione e fotosintesi
RESPIRAZIONE
FOTOSINTESI
I ribosomi: il banco di lavoro su cui
si fanno le proteine
I corpuscoli del Golgi
Il Golgi per la costruzione della
membrana cellulare, della parete e
l’escrezione cellulare
Peculiarità della cellula vegetale:
la parete cellulare