L'EVOLUZIONE

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Categoria:	Scienze
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Data:	09.05.2006
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L’EVOLUZIONE
1900 non si aveva ancora completezza di informazioni
l’evoluzione deve rispondere al come mai esistono tante varietà di esseri viventi sulla Terra
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predecessori di Darwin
• Aristotele : esiste una scala naturale → organismi più semplici alla base, organismi più complessi all’apice → all’apice c’è l’uomo
• Linneo, 1700 : naturalista → raggruppa organismi simili in un genere → denominazione binomia degli organismi genere + specie → es. homo + sapiens
teoria creazionista : origine degli organismi : creazione ≠ Aristotele : organismi sono sempre esistiti e sono immutabili
• Buffon : primo ideatore del concetto di modifica della specie → afferma possibilità per alcune specie di trasformarsi, mentre altri organismi erano creati e immutabili
• Cuvier : paleontologo → studiava fossili e modifiche di organismi vissuti in tempi differenti
catastrofi eliminavano alcune specie → estinzione → creazione di una nuova specie (anche se non spiegava come) → sostituzione organismi
nega mutabilità organismi
• Hutton : evoluzione crosta terrestre → gli agenti che provocano modifiche → gli agenti che provocano modifiche zona sono sempre esistiti → in ogni istante agiscono dei fattori che modificano gradualmente una zona = teoria dell’attualismo (ciò che accade ora è sempre accaduto) → la crosta terrestre è stata modellata in un tempo molto lungo → anche l’evoluzione necessita di un tempo molto lungo
• Lyell : evoluzione graduale della crosta terrestre ≠ creazionisti che interpretano Bibbia alla lettera e pensano che la vita sia nata 6000 anni prima → ma questo tempo è brevissimo → non può avvenire evoluzione graduale in 6000 anni
• Lamarck : compone teoria evolutiva dettagliata e precisa
teoria della generazione spontanea
Redi → esperimento carne → le mosche nascono solo nel barattolo aperto e non in quello chiuso
Spallanzani → esperimento brodo → i microrganismi crescono solo nel contenitore aperto
Pasteur → riesce a eliminare completamente teoria della generazione spontanea 1850
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Lamarck crede ancora a generazione spontanea per gli organismi più piccoli → una volta nati, gli organismi, attraverso una forza interna che posseggono, aumentano la loro complessità e modificano le caratteristiche durante il corso della loro vita → questi caratteri acquisiti vengono trasmessi alla discendenza → infatti le caratteristiche usate vengono trasmesse, mentre le caratteristiche in disuso regrediscono → la scala naturale è diventata una scala mobile
DARWIN (1809/1882)
1831-1836 viaggio : Inghilterra → Sud America → Nord America → Australia → Asia → Africa
→ il viaggio sul Gran Bearle ha determinato tutta la carriera di Darwin perché studia posti e specie diverse anche se in realtà il viaggio aveva come scopo una ricerca per le mappe meteorologiche → non aveva uno scopo scientifico
1) durante il viaggio raccoglie una quantità di elementi che gli permetteranno di creare la sua teoria
- legge Lyell
- scrive diario
- note di geologia
- note di zoologia
- raccoglie campioni di diverse specie conservate in alcool
- conserva pelli e ossa
- esemplari conservati a secco
- prende tartaruga viva
- incontra indigeni della Terra del fuoco
- visita le isole Galapagos (=tartarughe) : isole di origine vulcanica, molto recenti → sono geologicamente diverse dal continente ma nonostante questo ci sono stesse specie anche se non identiche → es. differenza tra fringuelli del continente e quelli di un’isola o dell’altra. Differenze anche nelle tartarughe e nei tordi.
2) rielaborazione dei materiali:
- fa analizzare ogni tipo di reperto ai relativi esperti → ottiene analisi e informazioni più certe
- intervista vivaisti ed allevatori sulle modalità con cui scelgono individui da incrociare per ottenere certe caratteristiche
- inizia a scrivere taccuini sulla trasmutazione → n.b. non parla di evoluzione
- Wallace manda a Darwin uno scritto
- Darwin scrive:
“On the origin of species by means of natural selection on the structure for life” (ed. 1° 1859; 2° 1876)
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1- VARIAZIONI ALLO STATO DOMESTICO cause della variabilità:
- natura stessa dell’individuo
- variazioni condizioni di vita
- uso e disuso
l’uomo opera la selezione, la natura fornisce le variazioni → l’uomo le accumula se sono utili
2- III capitolo LOTTA PER LA RESISTENZA
si ri fa a Malthus
ogni lieve variazione, se utile, si mantiene = selezione naturale operata dall’ambiente, no intervento uomo
Spencer sostituirà termine di selezione naturale con sopravvivenza del più adatto → fa un analisi di tipo sociale (era filosofo) quindi l’associazione della teoria di Darwin al filosofo Spencer ha un effetto negativo perché fa apparire la selezione naturale come una questione sociale
3- concetto di SELEZIONE SESSUALE operata dall’individuo → dalla femmina
4- LEGGI DELLA VARIAZIONE
idea di mescolanza → figli manifestano situazione intermedia rispetto ai due genitori → le variazioni individuali sono dovute al caso
5- TEORIA DELLA PANGENESI
esistono delle particelle chiamate gemmule in grado di migrare dai tessuti somatici (modificati da uso e disuso) fino agli organi riproduttori
6- IMPERFEZIONE DELLA DOCUMENTAZIONE FOSSILE cioè mancano passaggi tra una trasformazione e l’altra
7- DISTRIBUZIONE DEGLI ORGANISMI
nuovi territori → individui colonizzano territorio → microambienti del territorio producono modificazione specie → adattamento ulteriore dell’individuo all’ambiente
8- AFFINITÀ BIOLOGICHE TRA I DIVERSI ORGANISMI osservabili attraverso la morfologia, l’embriologia
SINTESI DELLA TEORIA DI DARWIN
• tutti gli organismi tendono a moltiplicarsi spontaneamente senza limiti
• ma l’ambiente non è favorevole a un’espansione senza limiti → gli esseri viventi producono un largo eccesso di discendenti ma l’ambiente elimina molti di questi – e non li elimina a caso-
• in una popolazione non tutti gli organismi sono uguali
• gli individui con caratteri più adatti riescono a sopravvivere e a riprodursi più degli altri
→ il punto di partenza è la variabilità individuale
l’agente selezionatore è l’ambiente

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE
◊ PROVE DIRETTE (in tempo rapido)
- evoluzione artificiale: fatta dall’uomo sia su vegetali che su animali → selezione artificiale per ottenere evoluzione specie
- farfalla biston betularia: prima della rivoluzione industriale era prevalentemente di colore bianco (per mimetizzarsi su tronco betulle) MA con rivoluzione industriale → cambiamento ambiente → licheni che vivono su betulla e producono colore betulla muoiono → tronco betulla diventa scuro → numero di farfalle chiare si è ridotto, farfalle scure sono aumentate → perché i predatori vedono meglio farfalle bianche mentre le più scure riescono a mimetizzarsi → riescono a riprodursi e aumentano di numero
riduzione inquinamento → nuovo cambiamento ambiente → nuovo aumento numero farfalle bianche
= VARIABILITA’ risorsa fondamentale della specie → Inghilterra: differenti ambienti → differenti tipi di farfalle (campagne = bianche, città = nere)
- resistenza a pesticidi, diserbanti, fitofarmaci
DDT stermina insetti → i sopravvissuti al DDT si sono riprodotti → resistenza organismi aumenta con riproduzione → negli anni percentuale di insetti in grado di sopravvivere è sempre maggiore
- resistenza dei batteri agli antibiotici → esperimento fotocopia
◊ PROVE INDIRETTE
- paleontologia = studio dei fossili: es. modifiche dello scheletro del cranio e delle zampe durante l’evoluzione del cavallo → parallelamente allo studio dell’evoluzione del cavallo studia anche l’evoluzione dell’ambiente
• progenitore = dimensioni di un cane abituato ad un ambiente boschivo
• ambiente = diventa prateria → possibilità di scappare al predatore → aumenta lunghezza zampe
• alimentazione = nella prateria unica fonte di nutrimento è l’erba → + difficile da masticare → cambia dentatura: sviluppo incisivi x strappare e molari x macinare
→ evoluzione ambiente → evoluzione cavallo x adattamento
- anatomia comparata
• organi omologhi = struttura deriva embriologicamente da stessa porzione → stessa origine embrionale es. scheletro zampa anteriore di diversi tetrapodi con progenitore comune→ stessa struttura scheletrica = omero- urna- radio- gomito MA differenza di funzione a causa dell’ambiente → ambiente → divergenza organismi
• strutture analoghe = strutture di forma simile ma derivanti da strutture embrionali diverse es. delfino (mammifero) e squalo (pesce) hanno forma simile ma struttura diversa perché anche se sono classi diverse, lo stesso ambiente ha spinto l’evoluzione nella stessa direzione → ambiente → convergenza tra organismi
- embriologia → ricapitolazione della filogenesi = embrioni dei vertebrati: durante il processo embrionale è come se l’organismo ripercorresse tutta la fase evolutiva es. essere umano nello sviluppo embrionale presenta aperture branchiali
“ricordo evolutivo”
- organi rudimentali = riducono funzione e dimensione a causa della selezione → es. femore nelle balene e nei rettili (serpenti)
- differenza proteine (amminoacidi) → permette ricostruzione albero genealogico di tutti gli organismi viventi
es. evoluzione del citocromo C = proteina legata alla respirazione cellulare → analizzando differenza del numero di amminoacidi nella proteina citocromo C

BASI GENETICHE DELL’EVOLUZIONE
riscoperta leggi di Mendel → nuove informazioni genetiche devono essere considerate nell’ambito della teoria dell’evoluzione e della mutazione
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teoria sintetica dell’evoluzione = combinazione della teoria di Darwin con i principi della genetica mendeliana → utilizza conoscenze genetiche per spiegare trasmissione caratteri
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LA GENETICA DELLE POPOLAZIONI
• unità di base: popolazione = insieme di organismi della stessa specie che vive nello stesso territorio, il quale è delimitato da barriere fisiche (es. montagne,..) (≠ comunità = tutti gli organismi che vivono nello stesso territorio)
• pool genetico = insieme di tutti gli alleli di tutti i geni di tutti gli individui della popolazione
• il pool genetico evolve → evoluzione = modifiche subite dal pool genetico
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studio del pool genetico : Hardy e Weinberg
LEGGE DI HARDY E WEINBERG
definizione di una certa popolazione non soggetta e evoluzioni → non ci sono cambiamenti del pool genetico
condizioni per ottenere la POPOLAZIONE IDEALE
1) NO MUTAZIONI
2) NO SCAMBI ORGANISMI = no immigrazioni/emigrazioni di organismi dentro/fuori a popolazione perché comportano perdita o ingresso nuovi geni → modifica pool
3) POPOLAZIONE SUFFICIENTEMENTE GRANDE altrimenti pool può più facilmente subire modifiche (es. con la morte di un organismo) mentre in una popolazione grande c’è un pareggio nascite-morti
4) GENI UGUALMENTE RIPRODUCIBILI = non ci sono alleli vantaggiosi o svantaggiosi perché altrimenti gli alleli sfavoriti andrebbero persi → modifica pool
5) RIPRODUZIONE LIBERA = scelta sessuale libera → non incentivata in nessun senso → individui si riproducono a caso
n.b. la legge di H. e W. si riferisce ad un’intera popolazione → ciò che evolve non è l’organismo ma la popolazione perché l’organismo mantiene il suo patrimonio genetico
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frequenza allelica = frequenza con la quale un certo allele si manifesta nella popolazione , numero di organismi che posseggono particolare allele rispetto al totale degli organismi
→ evoluzione = variazione della frequenza allelica → se la popolazione ha la stessa frequenza allelica della popolazione precedente la popolazione non si evolve
≠ POPOLAZIONE REALE : alcune condizioni sono irrealizzabili → ragione per cui si verifica evoluzione in una determinata popolazione
p + q = 1 = 100%
(p = frequenza di un allele + q = frequenza di un altro allele)
(p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1
(p2 = omozigoti dominanti per un allele + q2 = omozigoti dominanti per l’altro allele + 2pq = eterozigoti)
DIMOSTRAZIONE DELLA LEGGE DI HARDY E WEINBERG

FATTORI CHE MODIFICANO LA FREQUENZA ALLELICA
1- MUTAZIONI = introdurre in una popolazione un gene cioè un allele nuovo→ non sono molto frequenti e volte non sono visibili fenotipicamente
2- EMIGRAZIONI E IMMIGRAZIONI ORGANISMI
→ ponte tra una popolazione e l’altra della stessa specie perché c’è scambio → la specie rimane più uniforme se ci sono migrazioni
→ se non ci sono migrazioni = isolamento geografico → no scambi alleli → non ci sono ponti tra le due popolazioni → possono diventare molto diverse → possibile speciazione
3- DIMENSIONI POPOLAZIONE
→ grande popolazione → legge della probabilità per mantenimento alleli
→ piccola popolazione → presenza di alcuni individui con alleli particolarmente rari → possono determinare frequenze alleliche della popolazione successiva
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DERIVA GENETICA = cambiamento frequenza alleli a causa di un fattore csuale
• effetto del fondatore = quando da una popolazione si stacca un gruppo che va a fondare una nuova popolazione → se individui fondatori sono portatori di geni rari e se la popolazione è separata geograficamente dalla popolazione di partenza → si crea una nuova popolazione in cui i geni rari diventano frequenti
• da una popolazione grande si passa ad una popolazione di piccole dimensioni, casualmente (es. causa = caccia) → la nuova popolazione potrà ringrandirsi ma non avrà più la variabilità genetica della popolazione di origine perché si è creata omozigosi = omogeneità genetica → pericolosa perché una modifica dell’ambiente può produrre distruzione dell’intera popolazione
4- GENI NON UGUALMENTE RIPRODUCIBILI = selezione naturale = alcuni geni sono favorevoli, altri no → selezione naturale discrimina geni svantaggiosi e geni vantaggiosi. n.b. ciò che viene selezionato è il fenotipo, non il gene direttamente
TIPI DI SELEZIONE NATURALE
a . selezione direzionale
viene privilegiato un estremo della gaussiana piuttosto che un altro → un estremo viene sfavorito → la nuova popolazione avrà frequenze alleliche molto diverse
b . selezione stabilizzante
vengono selezionati negativamente i due estremi es.tordo
c . frequenza dipendente
vengono selezionati negativamente i portatori del carattere medio es. preda-predatore → il predatore preferisce un tipo di preda + diffuso (allele medio) → diminuiscono esemplari con carattere medio → aumentano altri caratteri → predatori cambiano obiettivo → selezione molto instabile → tende a mantenere polimorfismo
d . frequenza divergente
caratteri medi diminuiscono a vantaggio dei due estremi → si ottengono due popolazioni – solitamente sui fenotipi dei maschi
es. salmone → Jack = piccoli (raggiungono maturità sessuale un anno prima) → competizione basata su possibilità di nascondersi → dei salmoni Jack vengono favoriti i più piccoli ; Hooknose = grandi → tra i salmoni Hooknose vengono favoriti i più grossi → lotta x accesso a fecondazione
5- SELEZIONE SESSUALE
selezione dovuta alla scelta del partner → procura dimorfismo sessuale della specie → più è importante la scelta nella riproduzione → più è accentuato il dimorfismo sessuale
es. cigno : non fa scelta → cigno e cigne sono simili → no dimorfismo
pavone → sono molto diversi → scelta basata su caratteri morfologici → dimorfismo
ESITO DEI FATTORI
• producono evoluzione = maggior adattamento all’ambiente es. mimetismo, zampe palmate o non
• coevoluzione = due specie si evolvono contemporaneamente, una in funzione dell’altra
• speciazione → causata da isolamento riproduttivo
- ostacoli geografici → incontri impossibili
- comportamenti incompatibili → piante che fioriscono in momenti diversi