L’evoluzione
Le ipotesi delle specie fisse e immutabili
Già
nell’antichità
filosofi
e
scienziati incominciarono a porsi
interrogativi sull’origine della
vita e sulle cause della grande
varietà di organismi viventi. In
particolare, il filosofo greco
Aristotele
(384a.C.-322a.C.)
riteneva che le specie non si
evolvessero, ma fossero fisse e
immutabili nel tempo.
Creazionismo
La cultura Ebraico-Cristiana accolse e
rielaborò questo principio affermando che
tutte le specie sono state create da Dio
(creazionismo).
Linneo e l’immutabilità delle specie
Il Creazionismo dominò la cultura occidentale per
I
molti
secoli. Il più famoso sostenitore di questa
idea fu il naturalista svedese C. Linneo (17071778). Nella sua opera “Sistema Naturae” (1735)
egli espose la sua classificazione degli esseri
viventi, usata ancora oggi, basata sul concetto di
“specie”, ognuna delle quali, secondo Linneo,
esiste fin dal momento della Creazione ed è
immutabile (immutabilità delle specie o fissismo).
Prime teorie sull’Evoluzione
In poco più di un secolo però, gli scienziati
raccolsero molte prove del fatto che gli
organismi mutano nel tempo, a seguito di
studi della biogeografia, dell’anatomia comparata
e nellla paleontologia.
Agli inizi dell’Ottocento tali studi incominciarono
a mettere in crisi l’idea dell’immutabilità delle
specie e incominciò a delinearsi il concetto di
Evoluzione
Che cosa s’intende col termine
“Evoluzione”
Evoluzione significa cambiamento nel
tempo delle caratteristiche degli
esseri viventi.
Prime teorie sull’Evoluzione
La prima vera teoria dell’evoluzione fu esposta
nel 1809, dal naturalista francese J.B. Lamarck
(1744-1829), nella sua opera “Philosophie
Zoologique”
La teoria di Lamarck può essere sintetizzata
in due concetti essenziali:
1. la legge dell’uso e del non uso;
2. l’ereditarietà dei caratteri acquisiti.
1. Secondo Lamarck ogni essere vivente
sviluppa le parti del corpo che usa
maggiormente (uso), mentre altre, poco
usate (non uso), regrediscono fino a
scomparire. Ciò avviene grazie ad una
“spinta interna” che porta un individuo ad
adattarsi sempre meglio all’ambiente in
cui vive.
2. I caratteri acquisiti da ogni individuo
vengono poi trasmessi di generazione in
generazione (ereditarietà dei caratteri
acquisiti).
L’evoluzione secondo Lamarck
La teoria di Lamarck, rivoluzionaria per il suo
tempo, fu causa di accese dispute tra i
naturalisti e fu presto ritenuta inesatta.
Infatti, se è vero che l’uso di un organo può
farlo
sviluppare
maggiormente,
non
è
altrettanto vero che questo carattere possa
essere trasmesso ai figli !!!
Cuvier: un avversario di Lamarck
Il paleontologo francese G. Cuvier (1796-1832)
fu un fermo oppositore dell’idea di evoluzione che
si stava diffondendo agli inizi dell’Ottocento. Egli
propose la Teoria delle Catastrofi, secondo la
quale sulla Terra, si sarebbero succeduti, nel
corso del tempo, numerosi eventi catastrofici
(come il diluvio universale descritto nella Bibbia),
che avrebbero causato la scomparsa di nuove
specie. In seguito ad ogni catastrofe sarebbe
avvenuta una creazione di nuove specie, e così
via…..
L’evoluzione secondo Darwin
Molti anni dopo Lamarck, una nuova teoria
dell’evoluzione venne proposta dal naturalista
inglese C. Darwin, che nel suo libro “The origin
of the species” (1859) propose, quale “motore”
dell’evoluzione, il meccanismo della selezione
naturale, la cui validità è tuttora riconosciuta
dai biologi moderni.
•Nel suo viaggio intorno al mondo Darwin gettò le
basi della sua teoria dell’evoluzione
•Charles Darwin nacque nel 1809 in Inghilterra;
iniziò gli studi di medicina e poi di teologia, ma la
sua vera passione erano le scienze naturali.
Charles Darwin e il viaggio intorno al
mondo a bordo del Beagle
Darwin formulò la sua teoria
dell’evoluzione
per
selezione
naturale grazie alle osservazioni
compiute durante un viaggio
intorno al mondo (1831-1836), che
gli permise di raccogliere migliaia
di campioni fossili e di esemplari
di animali e piante. Grazie allo
studio dei fossili, egli si convinse
del cambiamento delle specie nel
tempo.
Il lavoro di Darwin durante la spedizione gli permise
di studiare sia le caratteristiche geologiche di
continenti ed isole, sia un gran numero di organismi
viventi e fossili.
Egli raccolse metodicamente un gran numero di
campioni sconosciuti alla scienza.
Il viaggio di Charles Darwin
• Quando Darwin visitò le isole Galapagos compì
numerose osservazioni: in particolare, eglì osservò che
esistevano su di esse tredici specie di fringuelli. Queste
specie non si trovavano in altri luoghi del mondo.
I fringuelli delle Galapagos
Darwin riferì che ciascuna specie
presentava un becco con una
morfologia diversa.
• Così il fringuello terrestre dal
becco grande (Geospiza
magnirostris) si alimenta di semi
grandi e duri.
• Il fringuello arboreo grande
(Comarhynchus psittacula)
mangia insetti grandi.
• Il fringuello gorgheggiatore
(Certhidea divacea) è adattato
per alimentarsi di insetti piccoli.
• Il fringuello terrestre piccolo
(Geospiza fuligginosa) mangia
semi piccoli e duri.
Darwin e le
isole Galàpagos
Le isole Galapagos (situate nel Pacifico, a 1000 km
dalla costa sudamericana) si rivelarono un vero e
proprio laboratorio dell’evoluzione, dove gli
effetti dell’isolamento e della selezione naturale
si potevano e si possono toccare con mano.
Darwin rimase colpito dalla strana miscela di differenze
e somiglianze che esistevano tra le specie viventi . Notò
anche le somiglianze tra i mammiferi fossili e viventi in
Sudamerica.
SECONDO DARWIN SPECIE DIVERSE POTEVANO
CONDIVIDERE UN ANTENATO COMUNE, DA CUI
DERIVAVANO ATTRAVERSO UNA SUCCESSIONE
GRADUALE,
NEL
TEMPO,
DI
PICCOLI
CAMBIAMENTI.
Egli chiamò questo processo “discendenza con
modificazioni”, senza utilizzare il termine
evoluzione, con il quale noi oggi indichiamo il medesimo
fenomeno.
Darwin si rese conto dell’unità tra le specie,
secondo cui tutti i viventi sono correlati tra
loro attraverso un comune progenitore di
qualche specie sconosciuta, vissuto in epoca
remota.
– Prevedendo le polemiche che le sue idee avrebbero
potuto suscitare, Darwin preferì ritardare la
pubblicazione del suo libro.
– Alfred Wallace, un altro naturalista inglese, concepì una
teoria identica a quella di Darwin, che venne presentata
nel 1858, citando il precedente saggio di Darwin.
– Darwin nel 1859 pubblicò il volume Sull’origine
delle specie mediante selezione naturale, che
divenne un caposaldo delle scienze naturali.
TEORIA DELL’EVOLUZIONE
PER
SELEZIONE NATURALE
a)Le specie non sono immutabili, ma cambiano nel
tempo
b)Non sono gli individui ad evolversi, ma le
popolazioni. Una popolazione è un gruppo di
individui della stessa specie che possono
accoppiarsi (generando una discendenza) perché
vivono nella medesima area geografica in un dato
periodo di tempo.
In che modo una popolazione si evolve?
1.
Quasi sempre in una popolazione esiste una VARIABILITA’
INDIVIDUALE, che è preesistente all’azione dell’ambiente ed è
determinata geneticamente. Tale variabilità è del tutto casuale
2.
All’interno delle popolazioni, la maggior parte degli organismi
produce un numero molto elevato di discendenti (”esubero dei
discendenti”). Di solito, però, in un determinato ambiente le
popolazioni rimangono numericamente costanti. Questo può
essere spiegato ammettendo che solo alcuni individui
raggiungono la maturità, mentre altri muoiono prima e non si
riproducono.
In poche parole, nonostante l’esubero numerico dei discendenti,
solo una parte delle discendenza sopravvive!!!!
3) La scarsità delle risorse costringe gli individui a competere
tra loro. Poiché tutti gli individui sono diversi e unici, alcuni
avranno caratteristiche che consentono loro di sopravvivere
meglio degli altri, ovvero sono più adatti a quelle specifiche
condizioni ambientali.
4) I più adatti sopravvivono più a lungo e si riproducono con
maggior successo, trasmettendo alla progenie le proprie
caratteristiche. Questo fa sì che, generazione dopo
generazione, la popolazione cambi, cioè si evolva.
SECONDO DARWIN L’AMBIENTE AGISCE SUGLI ORGANISMI
ATTRAVERSO LA SELEZIONE NATURALE, MA NON CREA
CARATTERI NUOVI NELL’INDIVIDUO, CHE PUO’ TRASMETTERE
ALLA DISCENDENZA SOLO Ciò CHE Già POSSIEDE NEL SUO
PATRIMONIO EREDITARIO (CIOE’ NEI SUOI GAMETI). DAL
PUNTO DI VISTA EVOLUTIVO, SOLO CHI SI RIPRODUCE
TRASMETTE ALLA DISCENDENZA I PROPRI CARATTERI
EREDITARI E Dà IL SUO CONTRIBUTO ALLA GENERAZIONE
SUCCESSIVA.
La lotta per l’esistenza
e la Selezione naturale
Le risorse di cui gli organismi hanno
bisogno per vivere e riprodursi sono
limitate, perciò gli esseri viventi entrano in competizione tra loro. Soltanto gli individui meglio adattati all’ambiente sopravvivono abbastanza a lungo
da riprodursi e passare così ai figli le proprie caratteristiche (innate e quindi codificate nel DNA). Per
usare le parole dello stesso Darwin “la lotta per
l’esistenza ha come risultato la sopravvivenza dei
più adatti”.
La selezione artificiale
• Darwin trovò prove convincenti a sostegno delle
sue teorie osservando i risultati della selezione
artificiale, cioè la coltivazione e l’allevamento
selettivi (attuati dall’uomo e non dall’ambiente) di
piante e animali.
Incroci condotti dall’uomo
per migliaia di anni
(selezione artificiale)
Cane ancestrale (simile al lupo)
Prove a sostegno dell’evoluzione: lo studio
dei fossili
I fossili sono resti o impronte di
organismi vissuti nel passato, ad
esempio le ossa o i denti dei
vertebrati possono conservarsi e
fossilizzare. Se si analizza la
documentazione fossile nel suo
complesso si nota che gli organismi sono comparsi in una sequenza
cronologica e che la loro complessità aumenta progressivamente.
Lo studio dei fossili fornisce prove a
favore dell’evoluzione
I fossili e la documentazione fossile, ossia la
serie ordinata di fossili che affiorano dagli strati
di rocce sedimentarie, forniscono una delle prove
più importanti dell’evoluzione.
•La documentazione fossile testimonia che gli
esseri viventi si sono evoluti in una sequenza
cronologica.
• Molti fossili mettono in collegamento le specie
attuali con i loro antenati estinti.
Oltre allo studio dei fossili
esistono altre prove a favore
dell’evoluzione……
L’anatomia comparata
L’embriologia
La biologia molecolare
Anatomia
comparata
L’anatomia comparata
è la scienza che studia
e confronta l’anatomia delle diverse specie
animali. Sono così state scoperte le “strutture
omologhe”, cioè stesse strutture con funzioni
diverse che ricollegano ad un antenato in comune.
– I biologi chiamano strutture omologhe le
strutture che sono simili perché derivano da un
antenato comune.
– Spesso le strutture omologhe hanno funzioni
diverse.
Specie umana
Gatto
Balena
Pipistrello
Embriologia
comparata
– L’embriologia comparata, lo studio delle
strutture che compaiono durante lo sviluppo
dei diversi organismi, fornisce ulteriori prove
delle origini comuni dei viventi.
– Spesso, infatti, le specie strettamente
imparentate presentano stadi simili nel loro
sviluppo embrionale.
EMBRIOLOGIA COMPARATA
Molti vertebrati hanno strutture omologhe nei
loro embrioni.
Tasche
branchiali
CODA
Embrione di pollo
Figura 13.5B
Embrione umano
La biologia molecolare
–Un valido supporto alla teoria dell’evoluzione è
stato fornito in tempi recenti dalla biologia
molecolare. Questa disciplina paragona sequenze
di DNA e proteine di organismi differenti.
–Le specie che risultano strettamente correlate
hanno in comune una percentuale di DNA e di
proteine maggiore rispetto alle specie non
imparentate.
La biologia molecolare
L’emoglobina è una
proteina di trasporto
del sangue, contenuta
nei globuli rossi. La
sua funzione è di
trasportare ossigeno
ai tessuti.