L'evoluzione

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Categoria:Biologia

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Testo

Biologia: l’evoluzione
Biologi nel corso della storia
Aristotele V secolo a.C. : la natura è un'unica organizzazione che va dalla materia inanimata all’organismo più complesso.
XIV secolo, modifica della teoria di Aristotele: una catena degli esseri si estende dagli esseri inferiori fino all’uomo e fino allo spirito, che si trova più in alto di tutti. Ogni specie è un anello della catena, e tutti sono stati concepiti nello stesso momento e nello stesso posto, rimanendo invariati nel corso degli anni.
Dal XVI secolo in su: si scoprono nuovi continenti, nuove piante ed animali scoperti, si inizia a dubitare sulle teorie precedenti a causa di scoperte di animali molto simili tra loro in diversi continenti.
Biogeografia → studio della distribuzione degli organismi nel mondo
Morfologia comparata → studio delle somiglianze e differenze delle strutture fisiche tra i gruppi degli esseri viventi
Anatomia comparata → ?
XVII secolo: geologi iniziano a cartografare orizzontalmente le rocce sedimentarie notando che vi erano degli strati compressi gli uni sugli altri, probabilmente sabbia e detriti accumulati nel corso degli anni. Ma notarono anche che in mezzo a questi strati vi erano dei fossili, ovvero resti degli organismi del passato; più si andava a fondo e più gli organismi erano semplici, più si saliva e più erano complessi. Osservando le somiglianze di questi fossili nei vari strati, iniziarono a capire che si trattava di una sequenza temporale che aveva impresso per sempre nella terra i loro lenti cambiamenti nel tempo, la loro l’evoluzione.
XIX secolo, teorie degli studiosi francesi: Georges Cuvier (1769-1832) → Il catastrofismo. Nel corso della storia della terra alcune catastrofi naturali avevano distrutto le specie animali, ma quelle sopravvissute avevano ripopolato la terra, e così via. Riuscì ad arrivare a questa conclusione perché aveva notato che i salti nelle generazioni di fossili e la discontinuità degli strati rocciosi erano corrispondenti.
Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829) → Ereditarietà dei caratteri acquisiti. Gli organismi viventi sono influenzati dai cambiamenti ambientali, che comportano delle mutazioni nelle caratteristiche delle specie; il cambiamento è un impulso che tende verso la perfezione ed è regolato da un fluido misterioso che va verso le parti del corpo che devono modificarsi. Il concetto fondamentale che Lamarck aveva capito era che l’ambiente è un fattore fondamentale nell’evoluzione.
Charles Lyell → Teoria dell’uniformità. L’erosione, l’attività vulcanica, formazione delle montagne, sono tutti processi che richiedono molto tempo e contribuiscono al cambiamento del paesaggio. Quindi l’attuale panorama che potevano ammirare è frutto di un lavoro ambientale lunghissimo. Ma questa affermazione era un affronto all’ipotesi che la Terra avesse 6000 anni.
1831: il brigantino Beagle faceva rotta verso il sud america per completare lo studio delle specie il quel territorio. Charles Darwin fu nominato naturalista di bordo ed ebbe l’occasione di studiare e meditare sulla nuova teoria di Lyell; anche se la maggior parte degli studiosi pensavano a come provare che l’evoluzione esista, Darwin si preoccupò di spiegare come avviene l’evoluzione.
Darwin → Variabilità dei caratteri individuali, Lotta per la sopravvivenza, Selezione naturale. Grazie agli studi compiuti nel viaggio, grazie ad un saggio di Thomas Malthus (ogni popolazione tende a crescere fino al punto di superare le disponibilità di cibo, e iniziano a combattere fra di loro per accaparrarsi il cibo disponibile), Darwin riuscì a formulare una teoria sensata e basata su delle prove. Come prima cosa, anche lui sospettò che i fossili rappresentavano le tappe che gli organismi compivano fino ad arrivare all’aspetto del tempo; capì che, anche se gli individui riproducendosi davano vita a moltissimi altri individui, solo pochi riuscivano a sopravvivere ai predatori ed alle condizioni ambientali; capì inoltre che due individui della stessa specie, stando in posti diversi con differenti caratteristiche ambientali, modificavano alcuni caratteri in modo tale da potersi adattare, sopravvivere e sfruttare al meglio le risorse naturali. Quindi l’ambiente “selezionava” gli individui dotati di caratteri favorevoli eliminando gli altri; egli spiegò questa affermazione con l’esempio della selezione artificiale: se un contadino vuole tutti i piccioni dell’allevamento con le piume della coda nere, farà accoppiare tutti i piccioni con quella caratteristica e impedirà la riproduzione di quelli con la coda bianca; man mano i piccioni con la coda nera costituiranno la maggior parte della popolazione. La sua teoria ebbe molto successo e una delle prove che confermò ancora una volta le sue idee fu la scoperta di un fossile che collegava la mutazione di un uccello primitivo in un animale di terra ferma senza piume.
Popolazione → gruppo di individui della stessa specie che occupa una data area.
Caratteri morfologici → caratteristiche tipiche fisiche di una popolazione.
Caratteri fisiologici → funzionamento degli organi interni.
Caratteri comportamentali → gli individui di una stessa popolazione si comportano allo stesso modo
Polimorfismo → variabilità dei caratteri qualitativi degli individui di una stessa specie
Pool genico → l’insieme delle risorse genetiche che sono condivise da tutti i membri di una popolazione e che vengono trasmesse alle generazioni successive. Ma i geni presentano delle diversità, per questo vengono chiamati alleli, che favoriscono la variazione del fenotipo.
Il tipo di alleli presente in un individuo è caratterizzato da 5 eventi: il crossing-over, l’assortimento indipendente durante al meiosi, la fecondazione tra gameti diversi, le mutazioni dei geni nel numero e nella struttura. Solo la mutazione genica produce nuovi alleli.
Frequenza allelica → l’abbondanza di ogni allele nell’intera popolazione stabilendo il numero e la velocità delle variazioni genetiche nel corso delle generazioni.
Equilibrio genetico → frequenza all’elica di un gene rimane invariata nel tempo.
- Un allele rimane invariato nel tempo solo se: non avvengono mutazioni genetiche, la popolazione non è molto ampia, è isolata dalle altre specie, il gene non ha nessuna conseguenza sulla sopravvivenza, gli accoppiamenti sono casuali.
- Forze che allontanano dall’equilibrio genico: la selezione naturale, la deriva genica e il flusso genico.
Microevoluzione → le variazioni su piccola scala prodotte dalla variazione genetica e dalle mutazioni.
Mutazione → evento casuale non prevedibile, può essere
- Letale: se ha gravi effetti sul fenotipo
- Neutra: se non incide con la selezione naturale
- Vantaggiosa: se aiuta nella sopravvivenza
Velocità di mutazione → probabilità che avvenga una mutazione durante la replicazione del DNA.
La selezione naturale si divide in:
- Selezione direzionale, avviene quando le condizioni ambientali cambiano e determinano anche la selezione di un determinato allele.
La farfalla Biston betularia dell’Inghilterra ne è un esempio. Nei pressi di una cittadina inglese erano più comuni le farfalle grigio chiaro maculato che si confondevano con il legno degli alberi di quella zona; dopo l’avvento della rivoluzione industriale, il legno ha iniziato a scurirsi e progressivamente le farfalle grigio chiaro diventarono le più rare, mentre quelle grigio scuro più comuni. Questo perché, essendo farfalle notturne, di giorno si riposavano sugli alberi, e fino a quando il legno era chiaro quelle chiare si confondevano ed erano al sicuro da attacchi di uccelli, ma quando il legno diventò scuro le chiare erano più esposte.
- Selezione stabilizzante, favorisce le forme intermedie ed elimina quelle più estreme.
I neonati appena nati dovrebbero pesare intorno ai 3 kg, infatti quelli che hanno un peso maggiore o minore hanno un alto rischio di mortalità.
- Selezione divergente, favorisce le forme estreme ed elimina quelle intermedie.
I fringuelli africani vivono in una foresta paludosa che viene inondata nella stagione umida e incendiata dai fulmini nella stagione secca; le piante dominanti soni le carice, che producono semi duri e morbidi. I fringuelli hanno o il becco grosso, per mangiare i semi morbidi, o il becco sottile, per mangiare i semi duri. Non esistono forme intermedie perché non potrebbero sopravvivere.
- Selezione sessuale, favorisce i caratteri che piacciono di più alle femmine, e gli accoppiamenti trasmettono quindi gli alleli di queste caratteristiche alle altre generazioni.
- Selezione bilanciata, comprende tutti i tipi di selezione che conservano due o più alleli per uno stessa caratteristica.
Polimorfismo bilanciato → si ha quando la selezione bilanciata permane nel tempo. Una popolazione è in uno stato di polimorfismo bilanciato quando vi sono alleli non identici con frequenza superiori all’1%.
Flusso genico → riduce le differenze genetiche, indotte dalla mutazione, dalla selezione naturale e dalla deriva genetica, contribuendo a mantenere geneticamente simili le popolazioni isolate.
Deriva genetica → variazione casuale delle frequenze alleliche nel corso delle generazioni; i suoi effetti dipendono dalle dimensioni della popolazione: sono notevoli in quelle poco numerose.
Collo di bottiglia → una popolazione viene quasi del tutto sterminata, e i pochi che sopravvivono potrebbero non avere gli alleli di quelli sterminati
Effetto del fondatore → pochi individui lasciano una popolazione e vanno a vivere altrove; può succedere che le frequenze alleliche non sono le stesse della popolazione originale e al selezione agisca in modo diverso.
Inincrocio → l’accoppiamento non casuale tra individui strettamente imparentati, che hanno in comune alleli identici. Può portare alla sindrome di Ellis-van Creveld, e gli individui che ne sono colpiti possono riportare malformazioni come dita in più nelle mani o piedi e arti brevi.
Specie → deriva dal latino e significa un particolare tipo. Una specie non si definisce solo in base alle caratteristiche fisiche, ovvero il fenotipo, perché potrebbero risultare diverse nonostante l’appartenenza alla stessa specie. Grazie agli studi di Ernst Mayr si è scoperto che il processo di speciazione consiste nel raggiungimento dell’isolamento riproduttivo, quindi che individui appartengono alla stessa specie se riproducendosi generano prole fertile.
Le differenze strutturali, funzionali o comportamentali che favoriscono l’isolamento riproduttivo sono dovute alla variabilità genetica: se tra due popolazioni avviene un’interruzione dello scambio di geni, inizieranno a differenziarsi aumentando la divergenza genetica, fino a che ognuna non darà vita a una nuova specie.
Meccanismo di isolamento → carattere ereditario che impedisce incroci tra popolazioni geneticamente divergenti.
Meccanismo prezigote → impedisce l’accoppiamento o l’impollinazione
Isolamento temporale → avviene quando gli individui scelgono ore diverse per l’accoppiamento o sviluppano sessualmente i tempi diversi, e siccome i tempi di accoppiamento sono brevissimi è difficile che coincida.
Isolamento meccanico → è dovuto a differenze strutturali negli organi riproduttivi (due tipi di salvia hanno la piattaforma di atterraggio differente, solo un tipo di insetto può impollinarla)
Isolamento comportamentale → impedisce gli incroci tra specie imparentate
Isolamento ecologico → accade quando popolazioni dello stesso habitat sono adatte a differenti tipi di microambienti.
Mortalità dei gameti → quando gameti di specie differenti si incontrano non si fecondano per incompatibilità molecolare. Se si fecondano, grazie ai meccanismi postzigotici, danno vita a individui ibridi, con bassa possibilità di sopravvivenza e sterili.
La speciazione può avvenire sia in maniera lenta sia in tempi molto brevi, dipende dai meccanismi di speciazione che si verificano:
Speciazione allopatrica → il flusso genico è impedito da una distanza geografica; durante la separazione di accumulano differenze per cui anche se le due popolazioni si incontrano non si genera una prole fertile.
Speciazione simpatrica → avviene all’interno della stessa area e si verifica quando le mutazioni portano all’isolamento riproduttivo.
Poliploidia → fenomeno in cui, durante la meiosi, i cromosomi omologhi non si dividono e l’individuo mutante, chiamato tetraploide, avrà più cromosomi del normale e potrà accoppiarsi solo con individui con lo stesso numero di cromosomi.
Speciazione parapatrica → l’isolamento non è totale e gli individui saranno ancora capaci di riprodursi tra loro.
Tutte le specie sono imparentate tra loro, e dallo studio dei fossili è stato possibile tracciare due modelli evoluzionistici, la cladogenesi, in cui la linea evolutiva si divide nel punto in cui le popolazioni hanno avuto un isolamento genetico, e l’anagenesi, in cui le variazioni alleliche si sono accumulate nel tempo fino al punto in cui i discendenti hanno formato una nuova specie.
Inoltre grazie allo studio degli alberi filogenetici si è capito che l’evoluzione non è costante avviene in tempi diversi, e può portare all’estinzione.
Radiazione adattativi → è un’esplosione di divergenze genetiche partono da una linea filogenetica, ed ogni nuova specie occupa una zona nuova libera. L’accesso fisico si verifica quando una specie colonizza un nuovo habitat, l’accesso evoluzionistico avviene quando una specie sviluppa un’innovazione chiave, ovvero una struttura che permette all’individuo di sfruttare al meglio un certo ambiente; l’accesso ecologico avviene quando una specie conquista o occupa una nuova zona.
Estinzione → perdita di una specie. Può anche avvenire in massa, come moltissimi milioni di anni fa.
Lei è come, insomma, praticamente… e poi…! Insomma mi capite?!?!
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