L'origine della vita sulla terra

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L’ORIGINE DELLA VITA

DARWIN E LA SELEZIONE NATURALE

Un tempo si credeva che ogni singola creatura fosse stata creata da Dio indipendentemente dalle altre, ma Charles Darwin sospettò che ciò non fosse plausibile, pur non essendo ateo.
Ad esempio, l’orchidea ha bisogno dell’ape per essere impollinata, e il formichiere, nutrendosi di formiche, deve per forza essere apparso sulla Terra dopo di esse.
Alle isole Galapagos, Darwin trovò la risposta ai suoi dubbi. Lì trovò animali molto simili a quelli presenti sulla terraferma, ma non del tutto uguali: il cormorano, ad esempio, aveva ali molto piccole, tanto che non era in grado di volare; l’iguana, più piccola e di colore più scuro, si nutriva di alghe marine, e non di foglie; le famose tartarughe che danno il nome all’arcipelago, infine, sono molto diverse tra di loro, alcune hanno la parte anteriore del guscio rialzata, in modo da permettere alla testa di alzarsi.
Da queste osservazione Darwin trasse la conclusione che non esistono specie “fisse”, bensì che ognuna si evolve, grazie alla selezione naturale: gli individui di una stessa specie non sono tutti uguali, e quelli che meglio sono adatti all’ambiente in cui vivono trasmettono i propri caratteri, modificando così, nel corso di più generazioni, la specie.

I FOSSILI

I fossili sono resti o orme di organismi vissuti in ere geologiche passate. I luoghi adatti alla fossilizzazione sono fondali sabbiosi o paludosi.
Il principio stratigrafico per la datazione relativa dei fossili dice che più un fossile è antico, più si trova in profondità. Perciò un luogo adatto all’osservazione di fossili molto antichi è il Grand Canyon, la cui massima profondità è di 1600 metri.
A 150 metri sotto il livello superiore, in uno strato che ha 200.000.000 di anni, si trovano migliaia di fossili di mammiferi, rettili ed altri animali relativamente recenti. Più in basso si trovano fossili di pesci corazzati.
A 1050 metri circa di profondità non troviamo più resti di vertebrati, ma solo di invertebrati, soprattutto vermi, in quanto questo strato risale a 500.000.000 di anni fa.
Nell’ultimo tratto le rocce hanno 2.000.000.000 di anni, ma in esse non ci sono fossili. Solo pochi decenni fa si capì come si doveva esaminare queste rocce: tagliandone una sottilissima fetta e lucidandola fino a renderla traslucida, si possono osservare in esse organismi molto simili alle alghe primitive che esistono ancora oggi.

ORIGINE DELLA VITA SULLA TERRA

Dopo la formazione del sistema solare, la Terra iniziò probabilmente a perdere calore, permettendo così la formazione di una prima crosta. Le eruzioni vulcaniche, tuttavia, sulla Terra primitiva, dovevano essere comunissime, in quanto il nucleo del pianeta era molto più caldo di adesso. L’atmosfera era formata da idrogeno, ammoniaca, metano, cloro e vapor acqueo. Con l’abbassamento della temperatura iniziò a piovere, cosicché nelle zone concave della superficie si formarono le prime pozze d’acqua.
I raggi ultravioletti con il calore e il vapore diedero origine a reazioni chimiche nelle acque producendo molecole organiche semplici (monomeri), come gli aminoacidi, dalla cui aggregazione si svilupparono molecole organiche complesse (polimeri), come le proteine.
La prima cellula si è formata con l’aggregazione spontanea di fosfolipidi, che hanno formato la membrana cellulare all’interno della quale sono state imprigionate molecole organiche complesse come proteine o DNA. Dal momento che il DNA è in grado di riprodursi, anche queste cellule potevano produrre copie di sé. E’ plausibile, però, che si siano verificati errori nella copiatura del DNA, da cui scaturì una mutazione della cellule. Si formò così una varietà di organismi unicellulari.
Fino a questo momento, però, c’era vita solo nell’acqua, che riparava dai raggi ultravioletti. Quando nacquero i primi organismi fotosintetici, venne liberato l’ossigeno, scarto del processo di fotosintesi. Nelle parti alte dell’atmosfera, i raggi solari causarono la rottura delle molecole d’ossigeno (O2), che tendono a ricomporsi come O3, ozono, che ripara come l’acqua dai raggi ultravioletti. La vita poté così uscire dall’acqua.
Nel parco di Yellowstone, Wyoming, si possono trovare stranissime formazioni calcaree, depositate da questi batteri fotosintetici come scarto dei loro processi chimici. Nelle acque più calde, inoltre, si possono vedere ciuffi di batteri molto primitivi.

I PROTISTI

I protisti sono unicellulari, ma eucarioti (ossia possiedono una membrana cellulare formata da fosfolipidi anche attorno al nucleo, in cui è contenuto il DNA) e sono più grandi dei procarioti. Possono essere simili alle piante (protisti algai), ai funghi, o agli animali (protozoi).
Inoltre, hanno cloroplasti, in grado di effettuare la fotosintesi (come già nel regno delle monere), e mitocondri, cellule molto particolari addette alla respirazione. Essi hanno due membrane, quella interna si solleva formando le creste mitocondriali, su cui avviene la respirazione. Hanno citoplasma proprio, ribosomi propri e DNA proprio, ed inoltre producono proteine.
Per questi motivi, l’osservazione dei cloroplasti e soprattutto dei mitocondri ha permesso di elaborare la teoria della simbiosi: se una cellula avesse inglobato un batterio in grado di effettuare la respirazione, questo potrebbe aver cominciato a vivere nella cellula, diventando la cellula della respirazione (mitocondrio).
Una delle quattro divisioni dei protisti algai è quella delle diatomee. Le diatomee sono importanti per il loro delicato guscio siliceo, la cui forma è cambiata nel corso delle ere geologiche permettendoci così di usarlo come fossile guida. Inoltre questo guscio alla morte della diatomea cade sul fondo e spesso, dopo millenni, diventa una roccia (diatomite), che polverizzata dà la farina fossile (usata come abrasivo e levigante).
Ai protozoi, e più precisamente alla divisione dei sarcodici, appartiene l’ameba. Essa non ha forma definita e può cambiare forma sotto la pressione del citoplasma. Per mangiare mette in atto il processo di fagocitosi: emette protuberanze (pseudopodi) che inglobano le particelle alimentari.

PASSAGGIO ALLA PLURICELLULARITA’

Si pensa che gli organismi pluricellulari (vegetali e animali) derivino dalle colonie. Nelle colonie però ogni cellula continua a svolgere le sue funzioni. La prima specializzazione si ha all’interno di una colonia di alghe, la colonia del Volvox, in cui compaiono alcune cellule addette alla riproduzione. Questo è il primo passo verso gli organismi pluricellulari, in cui ogni cellula è specializzata.

LE SPUGNE

La spugna appartiene al regno degli animali. Gli animali derivano probabilmente da colonie di protozoi, all’interno delle quali alcune cellule si specializzarono nella riproduzione ed altre nella digestione.
Pare che la spugna abbia avuto origine da colonie di organismi unicellulari cigliati e cellule simili alle amebe. Ha forma di sacco e presenta lungo tutta la superficie del suo corpo numerosi pori con cui filtra l’acqua. Ha al suo interno una cavità (osculo), sulle cui pareti interne, appunto, sono presenti cellule flagellate che catturano le particelle alimentari, mentre il corpo stesso della spugna è costituito da cellule simili alle amebe (amebociti), dotate di pseudopodi e capaci di effettuare la digestione.
Infatti la spugna non ha apparato digerente, così come non ha apparato respiratorio (assorbe ossigeno dall’acqua), né circolatorio, né muscolare. E’ però dotata di una sorta di scheletro formato dalle spicole, “aghi” prodotti dagli amebociti.

LE MEDUSE

La medusa vive in acqua, e ciò testimonia la sua primitività. E’ un animale molto semplice, a simmetria radiale, senza testa né coda. Ha cellule muscolari ed un semplice sistema nervoso formato da cellule nervose collegate tra di loro a formare un rete estesa a tutto il corpo, senza un centro che elabori le informazioni. E’ provvista di tentacoli, lungo i quali sono presenti numerose cellule piene di liquido urticante, chiuse da una specie di “levetta”, che si solleva quando l’animale tocca qualcosa (un piccolo pesce di cui si può cibare o un uomo da cui si deve difendere) facendo uscire un filamento che funziona da siringa.
Ha una buona variabilità dei caratteri, in quanto presenta alternanza tra una fase polipoide, in cui l’animale, ancorato a terra, si riproduce in modo asessuale, e una fase medusoide, in cui l’animale generato dal polipo, libero nell’acqua, libera gameti maschili e femminili, che formano una larva che si attaccherà al fondale.
Sono anche state ritrovate impronte fossili di meduse (almeno dodici specie) in alcune grotte nell’Australia meridionale.
Un particolare tipo di medusa è la cosiddetta caravella portoghese (classe degli idrozoi), che presenta, sulla superficie dell’acqua, una vescica piena di gas che permette il movimento gonfiandosi come una vela. Sotto la superficie dell’acqua vi sono tentacoli urticanti lunghi anche cinquanta metri. Per questo motivo si pensa che la caravella portoghese si sia formata da una colonia.
Della classe degli antozoi fanno parte i coralli. Quelli con scheletro calcareo, all’interno del quale l’animale si può rifugiare in caso di pericolo, vivono fino a 40 metri di profondità. Lo scheletro rimane ancorato al fondo del mare anche dopo la morte del polipo costituendo a volte barriere coralline, e modificando il fondale, riempiendolo di anfratti e rendendolo così un ottimo ambiente per moltissime specie di pesci.
I coralli carnosi (come il ventaglio di mare) vivono fino a 6.000 metri di profondità e provando a toccarli si ha la sensazione di toccare una pietra tagliente.