Macroevoluzione e speciazione: dinamiche e impatti evolutivi

Macroevoluzione: fenomeno responsabile dei cambiamenti su vasta scala che coinvolgono la nascita di nuove specie (speciazione) e la comparsa di grandi innovazioni adattative.

Che cos'è la speciazione e quali sono le barriere evolutive?

La speciazione è favorita da:

-Barriere geografiche: riescono a isolare una popolazione dal resto della specie; questa popolazione seguirà un proprio corso evolutivo cambiando la frequenza dei suoi alleli. Questa speciazione prende il nome di speciazione allopatica. Quando la speciazione avviene senza isolamento geografico prende il nome di speciazione simpatrica.

- Barriere riproduttive: isolano i pool genici delle specie e possono essere prezigotiche o postzigotiche, a seconda che agiscano prima o dopo la formazione dello zigote.

Barriere riproduttive prezigotiche

Quelle prezigotiche impediscono accoppiamento o fecondazione tra individui di specie diverse in cinque modi:

1) Isolamento temporale: le specie si riproducono in tempi diversi

2) Isolamento dell’habitat : le specie vivono nella stessa area, ma in habitat diversi

3) Isolamento comportamentale: l’attrazione sessuale tra maschi e femmine di specie diverse è scarsa o nulla.

4) Isolamento meccanico: gli organismi sessuali di maschio e femmina non sono compatibili

5) Isolamento gametico: quando i gameti di un maschio e di una femmina non si uniscono per formare uno zigote.

Barriere riproduttive postzigotiche

Quelle postzigotiche impediscono lo sviluppo di adulti fecondi in tre modi:

1) Ridotta vitalità degli ibridi : gli ibridi non si sviluppano o non raggiungono la maturità sessuale

2) Ridotta fecondità degli ibridi: gli ibridi non producono gameti funzionali

3) Degenerazione degli ibridi: la prole degli ibridi è debole o sterile

Speciazione poliploide e modelli evolutivi

Speciazione poliploide:incidenti avvenuti durante la divisione cellulare che hanno prodotto genomi con corredi cromosomi soprannumerari. Le nuove specie nate in tal modo sono poliploidi (hanno più di due serie complete di cromosomi).

Modello gradualista: afferma che i cambiamenti nelle popolazioni avvengono in modo lento e graduale, man mano che l’evoluzione naturale adatta gli organismi al loro ambiente. E’ confermato da alcune specie fossili che hanno seguito un’evoluzione graduale nell’arco di lunghi periodi.

Equilibri punteggiati: lunghi periodi di scarsi cambiamenti o di equilibrio a cui si alternano improvvisi episodi di rapida evoluzione, coincidenti con la comparsa o scomparsa delle specie.

Radiazione adattativa ed estinzioni di massa

Radiazione adattativa: evoluzione di molte specie diverse a partire da un antenato comune. Può verificarsi quando alcuni organismi colonizzano nuove zone non ancora sfruttate oppure quando drastici cambiamenti ambientali provocano molte estinzioni, offrendo ai sopravvissuti un ambiente libero da competitori.

Estinzioni di massa: estinzione della maggior parte delle specie esistenti dovute a drastici cambiamenti ambientali. Le più studiate sono quelle che hanno segnato la fine dei periodi Permiano e Cretaceo.

Cause delle estinzioni di massa

Cause

-Permiano: estinzioni vulcaniche che oltre a lava e ceneri hanno prodotto diossido di carbonio sufficiente a innescare un riscaldamento globale del pianeta.

- Cretaceo: strato di argilla con iridio che separa i sedimenti delle ere mesozoica e cenozoica.

Per molti paleontologi lo strato di iridio è il risultato della ricaduta di un’immensa nube di polvere alzata nell’atmosfera quando il pianeta fu colpito da un asteroide o da un grande cometa.

Conseguenze : Impatto sulla diversità biologica: eliminazione di molte specie; negli ultimi 400 anni ci sono state più di 1000 estinzioni.

Biologia evolutiva dello sviluppo

Biologia evolutiva dello sviluppo (evo-devo):un campo di ricerca che studia come i piccoli cambiamenti genetici possono essere amplificati e tradursi nelle fondamentali differenze morfologiche fra le specie.

I geni che programmano lo sviluppo controllano la velocità, la successione temporale e lo schema spaziale dei cambiamenti sulla forma di un organismo che passa da zigote a forma adulta.

Pedomorfosi : presenze nell’adulto di caratteristiche tipiche giovanili, come il cranio umano dalla forma arrotondata.

Geni omeotici ed extrattamento

Geni omeotici: determinano cambiamenti morfologici fondamentali.

Una modificazione di tali geni provoca un forte impatto sulla forma corporea risultante (cambiamenti nello schema spaziale).

Extrattamento : adattamento graduale di strutture preesistenti che per pressione selettiva ora svolgono una nuova funzione.

Tendenze evolutive e selezione di specie

Tendenze evolutive: cammini orientati in una determinata direzione (es. aumento o riduzione delle dimensioni corporee). Sono meglio spiegabili con la selezione di specie (= processo che ha portato all’estinzione delle specie con fitness inferiore.