Evoluzione del pensiero scientifico: da Aristotele a Darwin e oltre

Aristotele e la scala naturale

Aristotele (300 a.c.), fissista e creazionista

Ordinava gli esseri viventi secondo una Scala Naturale (fissismo): gli organismi più semplici occupavano lo scalino più basso.

Il creazionismo è la credenza che l'universo, la Terra, la vita e l'uomo siano interamente creazioni di una o più divinità.

Linneo e la classificazione

Linneo (1730), anche lui fissista.

Linneo diede la definizione e introdusse la nomenclatura binomiale nel sistema di classificazione delle piante e degli animali.

Il sistema di classificazione linneano che raggruppava le specie in generi, i generi in famiglie, le famiglie in ordini, gli ordini in classi e le classi in phylum o tipo, e i phylum in regni, così gettò le basi del concetto di discendenza comune.

Con questo metodo a ciascun organismo sono attribuiti due nomi (in origine in latino): il primo

si riferisce al Genere e il secondo termine designa la Specie(nome specifico).

Cuvier e il catastrofismo

Cuvier (1750-1800), fissista e antievoluzionista, catastrofista.

Spiegava la scomparsa di specie presenti un tempo sulla Terra attraverso la teoria del catastrofismo: i fenomeni biologici e geologici presenti sono la conseguenza di eventi catastrofici passati. (ultima catastrofe: Diluvio Universale, dalla Bibbia).

Cuvier non riusciva a spiegare perché nei fossili non ci fossero tracce di organismi uguali a quelli attuali.

Il contributo di Cuvier è importante perché ha evidenziato l’esistenza di estinzioni che sono determinanti anche nella Teoria dell’evoluzione.

Ipotizzò che i viventi si fossero originati da uno scarso numero di antichissimi antenati.

Buffon e la trasformazione progressiva

Buffon stabilisce per la prima volta una scala di tempi geologici e sviluppa l'idea di una trasformazione progressiva degli esseri viventi.

Egli attribuì i cambiamenti degli organismi viventi a processi del tipo degenerativo, ipotesi:

in aggiunta agli organismi originati all'inizio dei mondo (specie nobili), vi fossero anche gruppi minori dove la degenerazione aveva implicato un'alterazione della costituzione generale.

Sulla terra i primi esseri viventi si sarebbero formati per l'aggregazione di molecole organiche (generazione spontanea).

Studiando i fossili arrivò ad ammettere che fossero il frutto di una lentissima trasformazione nel corso dei millenni, e non solo durante i quaranta giorni del Diluvio Universale.

Arrivò ad attribuire alla Terra centomila anni di età (tempo brevissimo alla datazione attuale).

Primo evoluzionista dichiarato, formulò una teoria sull’evoluzione (riassunta con “funzione crea l’organo”) coerente e sistematica, secondo la quale le specie si evolvono tramite l’interazione con l’ambiente. (es: collo della giraffa)

Primo principio: l'evoluzione delle specie sarebbe il prodotto della seguente sequenza di fatti:

● I cambiamenti ambientali generano nuove necessità,

● Le necessità determinano l'uso o il disuso di uno o più organi(gli organi si sviluppano o si atrofizzano).

● I caratteri acquisiti sono ereditari.

Secondo principio: un impulso inconscio spinge ogni essere vivente verso una maggiore complessità risalendo verso l’alto della Scala Naturale aristotelica.

Hutton, Lyell e l'attualismo

James Hutton e Lyell: Attualismo: principio secondo il quale i processi naturali che hanno operato nei tempi passati sono gli stessi che possono essere osservati nel tempo presente: "Il presente è la chiave al passato".

Darwin trasse ispirazione per il pensiero evoluzionistico infatti, Lyell:

● si oppose alla teoria del catastrofismo;

● affermò che i lenti e costanti cambiamenti nella storia della Terra sono causati da forze naturali che operano in tempi molto lunghi(Gradualismo).

Darwin e il viaggio sul Beagle

Darwin iniziò medicina, ma essendo più interessato agli studi naturalistici, lasciò medicina e iniziò teologia così da avere più tempo per i suoi interessi.

Nel 1831 partì per un viaggio attorno al mondo che durò 5 anni, a bordo del brigantino Beagle.

Di particolare rilevanza furono le esperienze in Sud America e nelle isole Galapagos.

Durante il suo viaggio, Darwin rimane colpito dalla grande variabilità morfologica (quindi non dipendente dall’adattamento) presente all’interno di ciascuna specie.

Osservando i fringuelli delle Galapagos Darwin notò che ciascuna specie presentava un becco con una morfologia diversa:

● fringuello terrestre dal becco grande si alimenta di semi grandi e duri.

● fringuello arboreo grande mangia insetti grandi.

● fringuello gorgheggiatore è adattato per alimentarsi di insetti piccoli.

● fringuello terrestre piccolo mangia semi piccoli e duri.

Darwin trovò prove a sostegno delle sue teorie osservando i risultati della selezione artificiale, cioè la coltivazione e l’allevamento selettivi di piante e animali.

Diventò lui stesso allevatore di piccioni incrociando, selezionando e osservando l'effetto della selezione sulla variabilità.

Nuovi caratteri appaiono all’improvviso, in modo del tutto casuale e imprevedibile.

Malthus e la lotta per la vita

Thomas Malthus: scrisse “Saggio sul principio della popolazione”, dove sosteneva che la popolazione umana stesse aumentando troppo rispetto alle risorse di cibo disponibili.

A Darwin venne in mente che anche in natura le risorse naturali fossero sufficienti solo per un certo numero di organismi.

Il concetto di “lotta per la vita” di Malthus fu importante per arrivare a

quello di

Darwin e l'origine delle specie

Prevedendo le polemiche che le sue idee avrebbero potuto suscitare, Darwin preferì ritardare la pubblicazione del suo libro “L’origine delle Specie ”, e forse avrebbe tardato ulteriormente se un giovane naturalista, Alfred Wallace, non avesse proposto una teoria molto simile alla sua. Nel 1858, Darwin diede la propria comunicazione, il libro fu pubblicato un anno dopo, 1859.

Darwin nel suo libro non usava il termine “evoluzione” nel senso moderno, ma utilizzò “discendenza con modificazioni”.

Principi della teoria di Darwin

Principi fondamentali della teoria

● Gli organismi generano organismi simili, cioè i figli sono simili ai genitori;

● Si riproduce un numero di individui minore di quello prodotto inizialmente (di solito);

● Ogni popolazione ha individui diversi tra loro (non esistono due organismi perfettamente identici) per qualche caratteristica e questa variabilità è casuale. Alcune di queste variazioni sono ereditabili;

● Sopravvivenza e riproduzione dipendono dall’interazione con l’ambiente; organismi dotati di certe caratteristiche sono “più adatti” e generando più discendenti. Le variazioni che permettono una sopravvivenza maggiore sono dette “favorevoli” e tendono a diventare più frequenti da una generazione all’altra→ selezione naturale;

● Cambiamenti sono graduali e lenti (non avvengono con velocità costante)

● Dato un periodo di tempo sufficientemente lungo, la selezione naturale porta ad un accumulo di cambiamento tale che si formi una nuova specie, diversa da quella d’origine: la Scala Naturale è sostituita dall’

Evidenze a supporto dell'evoluzione

● Le specie viventi derivano da un antenato comune

● Paleontologia(studio dei fossili, forme vissute nel passato)→ evidenzia i cambiamenti graduali delle specie, questo suggeriva una tendenza delle specie a cambiare nel tempo, cioè evolvere. I fossili furono un problema perchè erano scarsi di numero.

● La biogeografia (studia la distribuzione geografica delle specie viventi). Darwin fu impressionato dalla diversità delle specie che abitavano il Sud America nonostante ci fossero similitudini con climi e ambienti europei. Ambienti simili che si trovano in luoghi diversi, presentano specie a volte molto diverse (es: i marsupiali si trovano solo in Australia). Questo era difficile da spiegare per un creazionista.

● L’anatomia comparata mette a confronto le somiglianze anatomiche tra le specie.

Strutture Analoghe→ simili per funzione (es: ala di una farfalla e di un uccello)

Strutture Omologhe→ parti anatomiche e organi omologhi rappresentano la prova di un progenitore comune (es: zampa di un gatto, braccio dell’uomo).

● L'embriologia. Embrioni nei primi stadi di sviluppo si somigliano anche in specie molto distanti, testimonianza di una origine comune.

Con lo sviluppo dell'embrione alcune strutture molto simili danno origine a strutture diverse (es: da fessure ai lati del collo nei pesci si formano le branchie e alcune strutture di orecchio e laringe nell'uomo).

● Codice genetico che è universale con le triplette che individuano gli stessi aminoacidi in organismi molto distanti.

● Il DNA: tramite la tecnica dell'ibridazione è possibile confrontare le sequenze di DNA di organismi diversi. Tanto sono più lunghi i tratti che si appaiano maggiore è la parentela.

● Somiglianza nelle proteine: alcune proteine (es: enzimi coinvolti nella respirazione cellulare) si mantengono pressoché identiche.

Le differenze biochimiche (nella sequenza di basi del DNA o nella sequenza degli amminoacidi

delle proteine) indicano il grado di parentela evolutiva tra vari organismi.

Limiti della teoria di Darwin

Limiti della teoria:

● Poche documentazioni fossili

● Darwin non era riuscito a spiegare del tutto come si crea la variabilità e la trasmissione dei caratteri, anche se aveva intuito che i caratteri di un individuo erano trasmissibili alla generazione successiva.
Per spiegare i meccanismi di variabilità ci si avvale della genetica di popolazione→ esprime e prevede il comportamento di una popolazione in termini di probabilità.

Pool genico→ somma di tutti gli alleli presenti in una popolazione, ognuno con la propria frequenza relativa.

L’equilibrio di Hardy-Weinberg descrive le condizioni necessarie perché la struttura genetica di una popolazione si mantenga invariata nel tempo: p2 + 2pq + q2 =1

p→ frequenza allelica di A Genotipo AA Aa aa

q→ frequenza allelica di a. Frequenza p2 2pq q2

Condizioni da soddisfare per la valenza della legge:

● Gli accoppiamenti devono essere casuali

● La popolazione deve essere di grandi dimensioni

● Non deve esserci flusso genico (quindi no e/immigrazioni)

● Non devono avvenire mutazioni

● La selezione naturale non deve influenzare la sopravvivenza di particolari genotipi

Le popolazioni in natura non si trovano mai esattamente nelle condizioni necessarie per soddisfare l’equilibrio di Hardy- Weinberg, in tal caso è in atto l’evoluzione.