Evoluzione

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Categoria:	Biologia
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Data:	21.01.2009
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L’EVOLUZIONE
LAMARK (1744-1829) → naturalista francese che ha studiato e classificato i fossili e gli esseri viventi.
→ Ha cercato di ricostruire gli alberi genealogici cercando di collegare i fossili al presente.
Nel 1809 pubblica la sua opera: Classificazione degli esseri viventi + collegamento concetti evoluzionistici
TEORIA basata su due concetti
USO E DISUSO DELLE PARTI EREDITARIETA’ DEI CARATTERI ACQUISITI
(strutture vestigiali) Le modifiche ed i caratteri acquisiti nel tempo possono
Una parte anatomica di un essere vivente a essere trasmesse ai figli
causa dell’uso/disuso può svilupparsi o
atrofizzarsi.
La chiesa non ha accettato l’idea che
l’uomo fosse posto in un albero genealogico
con gli animali
Strutture VESTIGIALI dell’uomo: → Denti del giudizio
→ COCIGE (parte terminale della colonna vertebrale, è ciò che è rimasto della coda
che gli uomini avevano milioni da anni fa)
COUVIER: Nel 1815 pubblica la sua opera dove smentisce le affermazioni di Lamark e dove afferma che non ci sono collegamenti tra fossili ed esseri viventi.
→Per Couvier la vita è iniziata 6000 anni fa.

Specie di esseri viventi
Ricomincia TEORIA del CATASTROFISMO
il ciclo Evento catastrofico (l’ultimo evento catastrofico
risale al diluvio universale)

Estinzione di massa (80 %)

LYELL: (Geologo scozzese del 1730) VS Couvier → è considerato il predecessore di Darwin
Teoria dell’ATTUALISMO (1830) → Il nostro pianeta è stato scolpito da catastrofi naturali, terremoti ed eruzioni ma tutto è in continuo movimento: quello che è successo in tempi passati sta succedendo anche adesso
Accetta la teoria evoluzionistica e riprende il discorso di Lamark.
DARWIN: →Nasce nel 1809 ad Edimburgo (in Inghilterra).
→ Iniziò a studiare medicina ma abbandonò gli studi.
→ Si trasferì a Cambridge e iniziò a studiare per diventare un ecclesiastico, ma abbandonò per dedicarsi allo studio delle scienze naturali.
→ Nel 1831 partì con un veliero chiamato BEAGLE da Southempton (cercavano un naturalista) e stette via per 5 anni.
→ Nel 1836 tornò in Inghilterra e iniziò a scrivere.
→ Nel 1859 pubblicò “sull’origine della specie mediante selezione naturale”
Specie→ gruppo di individui che vivono in una determinata area e hanno lo stesso patrimonio genetico e sono naturalmente interfecondi (si acoppiano e hanno figli fertili)
CONFRONTO LAMARK-DARWIN
LAMARK DARWIN
(uso e disuso delle parti) (adattamento all’ambiente)
Giraffe con il collo corto Giraffe con il collo lungo e corto
Alberi con le foglie in alto Alberi con le foglie in alto
Allungamento del collo L’ambiente ha selezionato i caratteri più vantaggiosi
E sono sopravvissute quelle con il collo lungo
(adattamento all’ ambiente)
PROVE FAVORE DELL’EVOLUZIONE
1- Documentazione fossile
2- Biogeografia
3- Anatomia comparata
4- Embriologia comparata
5- Biologia molecolare
1-Documentazione fossile: i fossili possono essere di diversa → Natura
→ Scheletri
→ Calchi
→ Ambra ( resina che si indurisce con il tempo)
→ Mummificazione: es. mammut (bitume o ibernati)

Per la datazione dei fossili: circa dopo 5570 anni il carbonio decade e si riesce così a datare uno scheletro.
Si preleva un campione, si misura la quantità di C12, C13 e C14 e si confrontano i risultati con materiali recenti presi dallo stesso luogo (come mattoni)….L’alternativa è la misurazione dell’uranio.
2- Biogeografia: Mette in relazione gli organismi viventi con gli altri esseri che abitavano nelle zone vicine.
Es. Le tartarughe elle Galapagos sono simili a creature terrestri quindi Darwin afferma che una volta le Galapagos facevano parte dell’america meridionale.
3- Anatomia comparata: Mette in relazione varie specie e vede che, anche se non sembra hanno caratteristiche comuni.
(confronto parti anatomiche)
Es. pagina 56.
Quando paragono delle strutture anatomiche → strutture omologhe
Strutture vestigiali: rimasugli di caratteristiche di arti che si possedevano in passato e aiutano a definire una linea evolutiva
Per un piccolissimo gruppo di scienziati oltre ai denti e al coccige la specie umana ha altre 2 strutture vestigiali (caratteristiche dei quadrupedi): colonna vertebrale e ginocchio.
4- Embriologia comparata:

tasche
brachiali
Tasche brachiali: sono osservabili in tutti gli embrioni e sono dei ripiegamenti dell’ectoderma e dell’mesoderma.
Negli animali terrestri le tasche brachiali vanno a formare → 2 Trombe di EUSTACHIO
(orecchio interno + 2 ossa orecchio chiamate incudine e
martello)
→ Tonsille
→ Parte della laringe
Nei pesci diventano le branchie.
5- Biologia molecolare (la più moderna): confronta sequenze di amminoacidi di una stessa proteina in diverse specie.
Il codice genetico è universale e quindi una determinata proteina ci permette di mettere in relazione e collegare diverse specie.
Es. EMOGLOBINA → proteina che porta l’ossigeno nel sangue.
% di sequenza di amminoacidi: → Uomo: 100%
→ Macacus Phesus: 95%
→ Topo: 87%
→ Pollo: 69%
→ Rana: 54%
→ Lampreda: 14%
ALLELI: ogni gene presenta alleli dominanti (AA) e recessivi (aa)
POPOLAZIONE → gruppo di individui di una stessa specie che vivono in un’area ristretta → è l’oggetto della
MICROEVOLUZIONE
Processo che porta ad una variazione del
patrimonio genetico di una popolazione
che vive in una determinata area.
POOLGENICO: Patrimonio genetico inteso come insieme di tutti gli alleli di una popolazione.
FRAQUENZE ALLELICHE: % di presenza degli alleli in un poolgenico di una popolazione.
Macroevoluzione: Porta alla formazione di una specie.
FREQUENZE ALLELICHE: Per capire come variano devo avere una popolazione. Se capisco in quale momento le frequenze all’eliche sono costanti (Punto 0), la microevoluzione non agisce più.
Es. Popolazione di 500 anatre:
Carattere membrana interdigitale → carattere recessivo
W → assenza
W → presenza
Fenotipo: ciò che si manifesta.
Genotipo: costituzione genetica.
Fenotipo
Assenza

Assenza
Presenza
Genotipo
WW
Ww
ww
Numero anatre
320

160

20

Numeri inventati
Frequenza genotipo
320/500= 0,64
160/500= 0,32
20/500=0,04
Numero alleli
0,64 x 1000 =640
0,32 x 1000= 320
0,04 x 1000= 40
somma W e w

640 + 160 = 800
160 + 40 = 200
Frequenze alleliche
800/1000 = 0,8

200/ 1000 = 0,2
Cambiano in base alla microevoluzione

In tutto abbiamo 1000 alleli (500 anatre x 2 alleli ciascuna)
Esiste un punto dove queste fraquenze restano costanti? Si, quando rispettano l’equazione di Hardy-Weiberg
Popolazione ideale

Allele dominante WW alleli Ww allele recessivo ww
(omozigote) (eterozigote) (omozigote recessivo)
1- Non ci devono essere mutazioni
2- Popolazione molto estesa (numerosa)
3- Popolazione isolata (no migrazioni)
4- Accoppiamento casuale
5- No selezione naturale (tutto gli individui devono avere lo stesso successi riproduttivo)
Questo è un equilibrio genetico che nessuna popolazione al mondo sta rispettando .
L’equilibrio di Hardy-Weiberg serve per:
- Come confronto con le popolazioni reali per prevedere l’andamento delle frequenze all’eliche
- Nello studio delle malattie genetiche
Macroevoluzione: indica i processi attraverso i quali si originano, si modificano e si estinguono le specie.
Frequenze alleliche: abbondanza di alleli in una popolazione
Speciazione: processo che porta alla formazione di una specie
LA MICROEVOLUZIONE
Cambiamento nella frequenza degli alleli di una popolazione
Popolazione: gruppo di individua appartenenti alla stessa specie (con lo tesso pool genico)e presenti nella stessa srea geografica.

1- Mutazioni
2- Deriva genetica
3- Flusso genico
4- Selezione naturale
1-Mutazioni→ variazione ereditaria nel tipo, struttura, sequenza, numero o componenti del DNA
Possono essere di due tipi:
→ Genetiche: emoglobina (sequenza α e β di amminoacidi) Se sostituisco un acido glutannico con
un altro ho la modifica dell’emoglobina → porta all’anemia falciforme.
→ Cromosomiche: triomia del ventuno (sindrome di down) →malformazione o abbondanza di
cromosomi nel DNA.
NB. La maggior parte delle mutazioni letali sono recessive e di solito non sono soggette alla selezione naturale (a meno che non vi sia la condizione di omozigosi QQ)
→ in assenza di variazione genetica l’evoluzione si arresta.
2-Deriva genetica: è una fluttuazione (cambiamento) casuale, nel corso del tempo, delle frequenze all’eliche dovuta unicamente ad avvenimenti casuali.
1- Effetto del fondatore
2- Accoppiamenti non casuali (imbreeding)
3- Effetto collo di bottiglia
1+2 → Popolazione AMISH (pensilvenia)
Alla fine del 1700 una coppia ( più altre 30 persone) portatrice del morbo di CREVELD e hanno fondato in Pensilvenia la comunità amish, chiusa e isolata al resto del mondo. All’interno della comunità si sposano e hanno figli tra loro (incesto) → gli alleli sono sempre quelli.
La popolazione soddisfa in parte l’equazione di Hardy-Weinberg in quanto non c’è un pool genico sufficiente per permettere che la selezione naturale operi.
Morbo di CREVELD porta a: -nanismo ( GH: ormone somatotropo)
-sovra numerazione digitale
-problemi cardiaci
Si è visto come si propaga il gene difettato
3 → Effetto collo di bottiglia:
Prima di 10.000 anni fa (il boom dei mammiferi) erano presenti grossi felini, bisonti, mammut, orsi ma circa 10.000 anni fa ci fu una grande epidemia, e una grande siccità che portarono all’estinzione soprattutto dei ghepardi. Dopo l’estinzione di massa sono sopravissuti in pochissimi e le conseguenze furono una propensione per le malattie (salute cagionevole) e difficoltà nelle gravidanze.
3-Flusso genico: è una variazione delle frequenze alleliche in seguito a immigrazioni o emigrazioni.
4-Selezione naturale: è una variazione o una stabilizzazione delle frequenze alleliche dovute alla diversa possibilità degli individui di una popolazione di sopravvivere e di riprodursi. Può essere di tre tipi:
1- selezione stabilizzante
2- selezione direzionale
3- selezione divergente
La selezione naturale favorisce i caratteri che più si adattano all’ambiente.
1-Selezione stabilizzante: (prevalgono gli eterozigoti) Basta un piccolo cambiamento ambientale per far cambiare le frequenze all’eliche → può manifestare uno dei due alleli che ha già (non deve modificare niente) o quello dominante o quello recessivo→ non si può formare una nuova specie.
2-Selezione direzionale: (prevalgono omozigoti recessivi) E’ associato ad un profondo cambiamento geografico ambientale, Con il tempo si eliminano gli omozigoti dominanti e gli eterozigoti e vengono favoriti gli omozigoti recessivi.
3-Selezione divergente: (caso degli scoiattoli del Gran Canyon) Avviene a causa di una cassiera fisica geografica → le due popolazione si separano, scompaiono gli eterozigoti e si formano due linee evolutive differenti che portano a due specie diverse.
MACROEVOLUZIONE
Insieme dei processi evolutivi che portano all’origine, modifica o estinzione di una specie.
Ha come oggetto le specie→ costituita da una più popolazioni formate da individui che, in condizioni naturali, possono incrociarsi tra loro dando origine a figli fertili.
Quali barriere isolano riproduttivamente popolazioni e specie?
Condizione: perché le risultino riproduttivamente isolate, deve essere il flussi genico a causa di:
→ Barriere pre-zigotiche (impediscono la fecondazione)
→ Barriere post-zigotiche (rendono lo zigote non vitale o sterile)
1- Barriere pre-zigotiche:
1.Isolamento ecologico → differenze nelle abitudini di vita (certi vivono in acqua e altri in terra)
2.Isolamento temporale → differenze del periodo riproduttivo (l’estro degli animali corrisponde alle mestruazioni delle donne)
3.Isolamento comportamentale→ differenze nel comportamento riproduttivo (es.Il pavone fa le coda per conquistare la femmina che non ha un particolare e vistoso piumaggio)
4.Isolamento meccanico → differenze nella complementarità tra gli organi riproduttivi maschili e femminili
5.Isolamento gametico → Differenze di compatibilità tra i gameti maschili e femminili
2- Barriere post-zigotiche
Ibrido: individuo risultante dalla fecondazione incrociata di due specie diverse
Es1. Incrocio di due corredi cromosomici: cavalla + asino = mulo (sterile)
Es2. Poliploidia (due o più corredi cromosomici) → nel mondo vegetale a volte si sommano due p più corredi
Cromosomici per sopravvivere
E’ più frequente nelle piante che negli animali che nell’uomo (nell’uomo la poliploidia è uno svantaggio
(trisomia del ventuno→ sindrome di down)
Le fragole enormi sono poliploidi perché il pool genico della piante è la somma di due corredi
cromosomici (lo stesso per l’uva).
LA SPECIAZIONE
(processo che porta alla formazione di una specie)
Ci sono 3 tipi di speciazione
1. Speciazione Allopatrica (evoluzione/selezione divergente): una specie si divide in due popolazioni a causa di una barriera geografica→ le frequenze all’eliche si possono modificare in base alle forze elettive e alla deriva genetica.
2. Speciazione simpatrica (nella stessa patria/cambiamento graduale) è una conseguenza della selezione divergente (vedi polipliodia piante)
3. Speciazione parapatrica: è una situazione intermedia, una specie si divide in due popolazioni geograficamente separate ma che hanno ancora qualche contatto (quando un fiume è in secca).
Il processo di speciazione opera secondo 4 modelli evolutivi
(Speciazione→ porta all’origine di nuove specie)
1-Cambiamento graduale:
Es. Foraminiferi (protesti marini piccolissimi-plancton), di cui si studiano i gusci.
Da 10 a 5,6 milioni di anni fa i loro gusci rimsero invariati. Poi si modificarono nel
corso di 600.000 anni in modo graduale ( perché i parametri dell’ambiente marino si sono modificati in modo graduale e lento) fino a raggiungere la caratteristiche degli individui attuali dell’oceano indiano.
2. Evoluzione divergente
Es. Scoiattoli che vivono nelle due sponde del Gran Canyon in Colorado. E’ un processo tipico della microevoluzione che si instaura quando sussiste una barriera geografica tra due popolazioni. Si modificò così il pool genico delle due popolazioni di scoiattoli facendo risultare le due speci incompatibili.
Tutto è iniziato quando il fiume colorado ha iniziato ad incidere l’altopiano dell’Arizona.
3. Radiazione Adattativa (diverse linee evolutive)
Es. Fringuelli delle Galapagos: 20 diverse specie perché diverse fonti alimentari (forma becco): è stata la causa la causa che ha postato alla speciazione di fringuelli.Accade questo perché diverse popolazioni di un’unica specie, in risposta a diversi stimoli ambientali, sviluppano fenotipi diversi, e quindi genotipi diversi.Succede soprattutto quando una specie colonizza nuovi territori ( e l’ambiente seleziona sempre i caratteri più vantaggiosi)
4.Evoluzione convergente (linee evolutive coinvolgono verso un’unica specie- unico poolgenico)
Es. Squalo(derivano dalla manta) e delfino(linea evolutiva delle balene-orche)C’è un avvicinamento per quanto riguarda le frequenze all’eliche.e tra mammiferi placentati e marsupiali (l’Australia si separò dalle americhe 50 milioni di anni fa).Altri esempi:
→ petauro (marsupiale) e scoiattolo volante (placentato)
→ Lupo Tasmania (m) e Lupo grigio (p)
→ koala (m) e bradipo (p)
ESTINZIONE E VELOCITA’ DI EVOLUZIONE
Tutte le specie sono destinate all’estinzione (tranne quella umana perchè non si adattano gli uomini all’ambiente me l’ambiente agli uomini)
La velocità di estinzione dal Cambiano (570-495 milioni di anni fa) ad oggi è rimasta relativamente COSTANTE ad eccezione di 5 estinzioni di massa.
Cause delle Estinzioni:
1. Competizione di altre specie
2. cambiamenti drastici dell’habitat (clima,ambiente, convivenza con altre specie) →diminuzione improvvisa del fitness di una specie
3. Comparsa di un nuovo predatore (l’uomo)
ESTINZIONI DI MASSA:
I. Fine ordoviciano→ era Paleozoica 480 milioni di anni fa
II. Fine Devoniano→ era Paleozoica 360 milioni di anni fa
III. Fine Permiano→ era paleozoica 245 milioni di anni fa… scompare l’85% delle forme di esseri viventi
IV. Fine tirassico→ era Mesozoica 204 milioni di ani fa
V. Fine Cretacico→ era Mesozoica 65 milioni di anni fa (scomparsa dei dinosauri e metà delle specie di animali e piante)
Radiazione adattativi dei mammiferi
Un meteorite ha colpito la terra e si è abbassata la temperatura a causa della polvere che ha oscurato il sole. Di conseguenza le piante non potevano dare la fotosintesi (in assenza di luce) e quindi scomparvero. Successivamente scomparvero anche gli erbivori e in fine i carnivori a sangue freddo.
Sopravvissero solo i carnivori a sangue caldo perché avevano la pelliccia e appunto il sangue caldo.
Dopo ogni estinzione di massa aumenta la diversità biologica perché il 15% della popolazione si ritrova un grande territorio da conquistare.
Attualmente siamo nel periodo olocene e stiamo attraversando la 6 grande estinzione di massa a causa delle attività umane negli ambienti naturali.
Quale teorie esistono circa il ritmo dell’evoluzione?

GRADUALISMO EQUILIBRI PUNTEGGIATI
(di Darwin) ( o intermittenti)
Equilibri punteggiati si basa su 2 principi:
1. Le specie si modificano molto poco e per la maggior parte ella durata sono nel periodo di stasi.
2. (Crossin-over) I piccoli cambiamenti genetici avvengono nella maggior parte delle popolazioni da una generazione all’altra ( e se l’ambiente rimane costante anche la specie rimane costante)
Le discontinuità (anche la catastrofi) prevalgono come causa dell’evoluzione mentre i cambiamenti graduali all’interno delle specie sono delle semplici “messe a punto” (le estinzioni di massa accelerano soltanto l’evoluzione)