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Evoluzione

Nulla in biologia ha senso, se non alla luce dell’evoluzione.
(Theodosius Dobzhansky 1973)

L’evoluzione è il cambiamento delle proprietà di un gruppo di organismi nel corso delle generazioni.

Gli adattamenti degli organismi marini. Diversità biologica in un mosaico pompeiano. Foto di Domenico Fulgione.

Evoluzione (segue)

Non c’è esempio più drammatico di evoluzione per selezione naturale dell’attuale crisi dovuta alla resistenza agli antibiotici:

1940, patologie diffuse: tubercolosi, polmonite, meningite, febbre tifoide, sifilide;
1960 avvento dei farmaci antibiotici “… è giunto il tempo di chiudere il capitolo sulle malattie infettive…” (Ministro della Salute, USA);
oggi, AIDS, Staphylococcus aures, Neisseria gonorrhoeae.

Nel 1920 su 5784 decessi avvenuti nella città di Tunisi, 74 sono attribuibili al vaiolo, 1 alla difterite, 61 alla febbre tifoide, 24 al tifo esantematico, 550 al morbillo, 2 alla scarlattina, 715 alla tubercolosi, 37 alla malaria, e 81 alla malaria. Foto di Domenico Fulgione.

Storia del pensiero evolutivo

Platone e Aristotele: una forma ideale trascendente imitata in modo imperfetto dalle sue rappresentazioni terrene.

Creazionismo

Dio ha creato le specie come adesso le vediamo, esiste una scala che va dalle cose inanimate alle cose appena animate, le piante gli animali fino a perfezionarsi nell’uomo. Questo rappresenta l’elemento di congiunzione tra il terreno e gli angeli.
Carlo Linneo (1707 – 1778).

Attualismo di Hutton e Lyell (1830)
gli stessi processi che avevano operato nel passato operano nel presente e le osservazioni geologiche possono essere spiegate da cause che agiscono tutt’oggi.

Storia del pensiero evolutivo- Lamarckismo

Secondo lo studioso Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829): ciascuna specie si è originata individualmente per generazione spontanea da materia non vivente. Le specie differivano le une dalle altre per le diverse esigenze, usando certi organi e certe appendici più di altre. Gli organi più usati attraggono più “fluido nervoso” rendendoli più grandi.

I caratteri acquisiti nel corso della vita del singolo sono ereditabili.

Jean-Baptiste de Lamarck (Bazentin-le-Petit, 1 agosto 1744 – Parigi, 18 dicembre 1829). Disegno di Domenico Fulgione.

Charles R. Darwin

1831 – 1836 viaggio sul Beagle.

1838 saggio di Thomas Malthus.

1858 manoscritto di Alfred R. Wallace.

1859 Sull’origine delle specie per mezzo della selezione naturale o la preservazione delle razze favorite nella lotta per la vita.

Charles Robert Darwin (Shrewsbury, 12 febbraio 1809 – Londra, 19 aprile 1882). Disegno di Domenico Fulgione.

Teoria Evoluzionistica

Secondo Ernest Mayr la teoria di Darwin include le seguenti teorie:

Evoluzione;
discendenza comune;
Gradualismo;
cambiamento nella popolazione;
selezione naturale.

Popoplazione di storni durante la migrazione, un adattamento per ottimizzare lo sfruttamento delle risorse dell'ambiente. Foto di Domenico Fulgione.

Il cambiamento evolutivo

Come avviene un cambiamento secondo la teoria evoluzionistica?

Una popolazione naturale è variabile.

L’effetto della selezione naturale crea una fitness differenziale, gli individui più adatti avranno maggiore progenie.

L’ereditabilità dei caratteri produrrà, nelle generazioni successive, un numero maggiore di individui che porteranno i caratteri adattativi.

Nell'immagine i pallini rappresentano gli individui di una popolazione e i diversi colori la variabilità di un carattere entro essa. La linea tratteggiata e le frecce rappresentano la selezione naturale. In alto la popolazione parentale in basso la generazione successiva. Disegno di Domenico Fulgione.

Il cambiamento evolutivo (segue)

Quando il carattere, sorto casualmente, sarà rappresentato nella grande maggioranza della popolazione si potrà dire che essa ha effettuato un passo evolutivo.

Sebbene questo processo possa sembrare uniformante, non lo è per alcuni motivi legati alla dinamicità dell’ambiente e alla capacità delle popolazioni di generare sempre nuovi caratteri in maniera casuale.

Nell'immagine i pallini rappresentano gli individui di una popolazione e i diversi colori la variabilità di un carattere entro essa. Disegno di Domenico Fulgione.

Il cambiamento evolutivo (segue)

Un carattere adattativo non lo è in assoluto perchè l’ambiente, e quindi le pressioni selettive, cambiano in almeno due modi:

le successioni vegetazionali, i moti geomorfologici e altre condizioni possono modificare le condizioni ambientali entro l’areale di una popolazione e spostare le direzionalità del processo evolutivo;
l’areale di una popolazione si espande, gli individui, al crescere della popolazione, occupano nuovi siti in cui le pressioni selettive sono differenti e i caratteri “adattativi” sono sempre differenti.

Questo processo è il concetto alla base della teoria evoluzionistica e i generatore della strabiliante diversità animale che solo parzialmente verrà descritta in questo corso di zoologia.

Nell'immagine i pallini rappresentano gli individui di una popolazione e i diversi colori la variabilità di un carattere entro essa. In alto la popolazione parentale e in basso le popolazioni che da essa possono derivare Disegno di Domenico Fulgione.

La sintesi evolutiva

Sintesi evoluzionistica
Le mutazioni non sono un’alternativa alla selezione naturale piuttosto la sua materia grezza.
(Ronald A. Fisher, john B.S. Haldane, Sewall Wright)

Variazioni genetiche e cambiamenti nelle popolazioni naturali.
Genetics and Origin of Species
(1937, Theodosius Dobzhansky)

Principi fondamentali dell’evoluzione

Il fenotipo (caratteristiche osservabili) derivanti dai geni e dall’ambiente.
I caratteri acquisiti per effetto dell’ambiente, non sono ereditabili.
Ie variazioni ereditabili sono basate su particelle, i geni:
- mantengono la loro identità durante le generazioni;
- non si mescolano con altri geni.
I geni mutano, in forme alternative equamente stabili, conosciute come alleli.
Il cambiamento evolutivo è un processo a livello di popolazione (frequenze).
Il tasso di mutazione non è sufficiente perchè la mutazione stessa sposti una popolazione da un genotipo a un altro:
- deriva genetica;
- selezione naturale.

Principi fondamentali dell’evoluzione (segue)

Le popolazioni naturali sono geneticamente variabili, possono evolvere rapidamente quando le condizioni ambientali cambiano.

Le popolazioni di una medesima specie localizzate in regioni geografiche diverse differiscono in caratteri che hanno una base genetica.

Le differenze tra popolazioni geografiche sono spesso adattative e pertanto sono la conseguenza della selezione naturale.

Specie differenti rappresentano distinti pool genici.

Le popolazioni insulari di lucertola (a sinistra nella foto) hanno sviluppato adattamenti sotto la pressione della selezione naturale che le differenziano dalle popolazioni della vicina terraferma (a destra nella foto). Foto di Domenico Fulgione.