Zoologia

Biodiversità e evoluzione

3/03/22

Biodiversità: si producono cambiamenti nelle specie.

Evoluzione = cambiamento.

Evoluzione è il tramite che ha portato alla biodiversità, diversità degli esseri viventi → coniato nel 1990.

Regno animali composto da pluricellulari, eucarioti e eterotrofi → caratteristiche distintive vedi prime slide.

Tra gli eucarioti ci sono gli animali, le piante, funghi ma anche unicellulari.

Zoologia disciplina scientifica osservazione: domanda-ipotesi-prova empirica → conclusione.

Verificabilità e può essere contraddetta, slide 34.

Teoria dell’evoluzione

Teoria dell’evoluzione → inizialmente si pensava che le specie non cambiassero quindi che non avvenisse una evoluzione della specie, ma durante l’età luministica → l’uomo si rese conto che la specie si adattava all’ambiente. Inizialmente giustificavano l’evoluzione della specie con le catastrofi.

Lamarck uno dei primi a rendersi conto che gli animali si evolvevano, Lamarck → ha interpretato i fossili secondo una visione evolutiva.

• Tutte le specie discendono da altre specie.
• Concetto dell’uso e del non uso di certe strutture corporee.
• Ereditarietà dei caratteri acquisiti.

Uno degli esempi più comuni è quello delle giraffe, in quanto le giraffe hanno evoluto un collo lungo perché i loro antenati, sforzandosi di raggiungere il cibo più in alto, allungarono man mano il proprio collo, trasmettendo queste caratteristiche alla progenie. Ma l’unica cosa che mancava era un approccio scientifico, questo concetto evolutivo viene definito trasformista → i singoli individui cambiano le proprie caratteristiche attraverso l’uso e disuso delle parti del corpo, l’eredità fa le corrispondenti correzioni portando all’evoluzione. Oggi queste teorie vengono respinte, nel caso dell’irrobustimento dei muscoli non possono essere trasmessi alla prole. p 262.

La teoria evolutiva di Darwin differisce da quella di Lamarck per essere una teoria variazionale.

In questa teoria viene sostenuto che gli organismi che possedevano caratteristiche ereditarie che conferivano un vantaggio per la sopravvivenza o riproduzione avrebbero lasciato più prole rispetto agli altri organismi. Facendo sì che le caratteristiche più favorevoli alla sopravvivenza e al successo riproduttivo si accumulasse nelle popolazioni attraverso le generazioni.

Darwin → rivoluzione darwiniana, utilizzo il metodo dell’osservazione, dando delle spiegazioni a seguire dell’osservazione, in maniera inconsapevole → viaggiando.

Darwin e il viaggio

Darwin: salpò da Delevonport nel 1831 per un viaggio di 5 anni, intorno al mondo. La sua preparazione come naturalista è stata fondamentale per tante scoperte. Questo viaggio consentì a Darwin di raccogliere molti campioni e condurre osservazioni sulla flora e la fauna di diversi luoghi. Scoprì molti fossili di specie ormai estinte. Queste osservazioni rafforzarono la sua convinzioni che le forze naturali fossero responsabili delle caratteristiche geologiche della Terra.

Isola Galapagos, di origine vulcanica all’equatore, un’isola totalmente diversa da tutte le altre isole nel mondo, con scogliere laviche, quasi priva di vegetazione, abitata da strani rettili, e da prigionieri esiliati dal governo, e delle particolari tartarughe molto grandi, intensamente sfruttate, durante la permanenza Darwin iniziò a sviluppare idee sulla evoluzione della vita. Darwin rimase colpito dal fatto che l’isola delle tartarughe e di Capo Verde piuttosto simili per clima e topografia ma con una fauna e flora totalmente diverse. Probabilmente la vita sulle Galapagos doveva essersi sviluppata sul continente sudamericano per poi modificarsi in relazione alle differenti condizioni ambientali → quindi deduce che la vita non fosse stata creata da un’entità divine che non fossero immutabili, ma rappresentano il frutto dell’evoluzione.

Darwin si rese conto di come un processo di selezione naturale, “una lotta per l’esistenza” a causa del sovraffollamento, potesse essere una potente forza per l’evoluzione delle specie selvatiche.

La premessa principale alla base della teoria dell’evoluzione darwiniana è che il mondo vivente non è né costante né perpetuamente ciclico, ma cambia sempre e con continuità ereditaria dalla vita passata a quella presente. Il continuo cambiamento nella forma e nella diversità della vita animale, ben rappresentato nei resti fossili.

Fossili e teorie geologiche

Fossile è ciò che rimane di un organismo vissuto nel passato riportato alla luce dalla crosta terrestre, es mammut, i fossili forniscono anche informazioni sui cambiamenti ambientali.

I fossili contraddetto ciò che si pensava precedentemente. Ad oggi i fossili → sono importantissimi soprattutto alcuni tipi che vengono chiamati fossili guida, che sono buoni indicatori di ere geologiche. I fossili si depositano in strati, con i nuovi strati che si sovrappongono a quelli più vecchi, così da poter individuare una sequenza temporale.

Le teorie del gradualismo geologico James Hutton 1726-1797 afferma che i fenomeni geologici o fisici che operano adesso, hanno sempre agito, con la stessa intensità nel passato dei tempi geologici.

Teoria dell’attualismo Charles Lyell 1797-1875 → racchiude due principi importanti che guidano lo studio scientifico della storia della natura:

• 1. Le leggi della fisica e della chimica sono rimaste invariate durante la storia della Terra.
• 2. Gli eventi geologici del passato sono avvenuti grazie a processi naturali simili a quelli che osserviamo attualmente.

Lyell dimostrò che le forze naturali agendo su lunghi periodi potevano spiegare la formazione di rocce contenenti fossili, quindi gli studi geologici di Lyell lo portarono a concludere che l’età della Terra dovesse essere riconsiderata in termini di milioni.

Tartarughe presenti quasi ovunque ma hanno caratteristiche diverse rimanendo molto simili, in base alle necessità, si sono adattate alle esigenze, ma come? Slide 12 pag 282.

La diversità tra le specie permette la sopravvivenza, la generazione passata è diversa da quella successiva slide 14.

La selezione naturale è la principale causa di evoluzione. La selezione naturale è rappresentata dal successo riproduttivo differenziale. La selezione naturale opera attraverso l’interazione tra l’ambiente e la variabilità innata dei singoli individui che costituiscono una popolazione. Il prodotto della selezione naturale è l’adattamento di popolazioni di organismi al proprio ambiente: evoluzione.

Esempio dello scoiattolo, scoiattolo planatore marsupiale e volante: la storia evolutiva è diversissima, ma si sono ambientati in ambienti con condizioni simili, parliamo di analogie adattive.

Sviluppo dell’ala: diversi tipi di ali, es quella dell’insetto e quella di un pipistrello sono totalmente diverse, analogie, mentre le ali di un pipistrello e quella di un uccello parliamo di omologia, entrambi hanno la clavicola, scapola, sterno … stesso programma genetico p 271.

Slide 26.

Omologia molecolare → differenza tra aminoacidi tra una specie ed un’altra.

Omologia anatomica → conformità anatomica fra parti del corpo di animali diversi.

Omologia embrionale → le somiglianze con gli organismi fossili e lo sviluppo embrionale.

Omologie e filogenesi

Le omologie rispecchiano l’albero della vita:

Alcune omologie, come il codice genetico, sono condivise da tutte le specie, perché esse risalgono alle prime forme di vita sulla Terra. Le omologie che si sono evolute in tempi più recenti vengono condivise soltanto da alcuni dei ramoscelli più piccoli dell’albero stesso.

La filogenesi traccia la storia evolutiva di una specie o di un gruppo di specie reciprocamente imparentate.

Fossili e datazione

4/03/22

Fossili: studio della zoologia sono fondamentali, danno informazione per la ricostruzione degli anelli mancanti, sono dei resti di organismi passati, mineralizzati → viene mineralizzato tutto ciò che c’era all’interno.

• Mineralizzati.
• Fossili che contengono materiali organici.
• Tracce fossili, le impronte delle zampe, comportamento fossilizzato.

267.

Vengono utilizzati metodi di datazione -- slide.

I paleontologi utilizzano numerosi metodi per la datazione dei fossili:

• Datazione relativa → gli strati di rocce sedimentarie permettono di attribuire un’età relativa ai fossili in essi contenuti e ciò rivela l’ordine con cui si sono evoluti i singoli gruppi di organismi. Tuttavia, la successione degli strati di rocce non fornisce alcuna indicazione relativa all’età assoluta dei fossili.
• Scala temporale geologica.
• Datazione assoluta.

Nell’era evolutiva ci sono mammiferi che si sono riambientati nel mare, originati nel mare conquistato la terra → alcuni di questi organismi si sono spostati di nuovo in acqua.

Evoluzione in atto

Evoluzione è in atto:

L’uomo nel caso del cane ha svolto una selezione artificiale: con i cani, o nel caso di produzione bovina.

Melanismo industriale:

Prima dell’avvenimento dell’industria, la popolazione ad esempio delle farfalle bianche era favorita rispetto alle farfalle scure, in quanto c’era meno inquinamento e quindi gli alberi erano più chiari, e quindi le farfalle potevano mimetizzarsi più facilmente, con l’avvento dell’industrializzazione gli alberi con tutto l’inquinamento si sono scuriti e quindi la selezione naturale ha favorito la ripopolazione delle farfalle scure, al contrario di quelle bianche perché venivano predate.

Nel caso delle farfalle che hanno un colore sempre con uno scopo di “nascondersi dal predatore” se il contesto cambia allora anche la popolazione deve adattarsi.

Evoluzione delle popolazioni

8/03/22

Dell’evoluzione delle popolazioni:

Ciò che mancava nelle spiegazioni di Darwin era una comprensione dell’ereditarietà in grado di chiarire sia il modo in cui in una popolazione si originano variazioni casuali, sia come queste variazioni vengono trasmesse dai genitori ai figli → infatti Mendel con i principi dell’ereditarietà.

Mendel mostra i principi.

Leggi di Mendel

• 1. Legge della dominanza, o legge della omogeneità di fenotipo: gli individui nati dall'incrocio tra due individui omozigoti che differiscono per una coppia allelica, avranno il fenotipo dato dall’ allele dominante. Con significato più ampio rispetto al lavoro di Mendel, può essere enunciata come legge dell'uniformità degli ibridi di prima generazione. Mendel seguì i caratteri, il fenotipo, per due generazioni successive.

Nella prima generazione F1 → linee pure, generate per autoimpollinazione, mantenevano i propri caratteri. L’incrocio tra linee pure viene definito ibridazione.

• 2. Legge della segregazione, o legge della disgiunzione: ogni individuo possiede due fattori per ogni coppia di alleli, uno paterno e uno materno. Quando si formano i gameti i fattori si dividono e ogni gamete possiede uno solo dei fattori. I fattori responsabili della trasmissione, due alleli di ogni carattere, si distribuiscono in due gameti differenti.

Il fattore recessivo non è scomparso ma torna nella seconda generazione F2.

Non sempre l’aspetto esteriore rivela la sua costituzione genetica, genotipo e fenotipo.

Il genotipo dirige lo sviluppo e l'organizzazione dell'individuo e nella sua interazione con l'ambiente produce il fenotipo.

Genotipo = insieme dei geni, e alleli, in un organismo.

Fenotipo = proprietà dei caratteri osservabili di un organismo.

• 3. Legge dell’assortimento indipendente, o legge di indipendenza dei caratteri: gli alleli posizionati su cromosomi non omologhi si distribuiscono in modo casuale nei gameti.

In base a questi risultati Mendel propose una teoria secondo la quale i fattori responsabili della trasmissione ereditaria di particolari tratti sono unità discrete che compaiono in coppie e si separano, segregano, durante la formazione dei gameti. Quindi ogni pianta di pisello era provvista di due unità responsabili per ogni carattere, uno proveniente da ciascun genitore. Oggi l’unità definita da Mendel viene definita gene e le due forme, alleli.

La genetica mendeliana ha la sua base fisica nel comportamento dei cromosomi durante il ciclo vitale sessuato.

La scoperta che i geni si trovano localizzati in caratteristiche posizioni sui cromosomi, e che vengono quindi segregati durante la meiosi, ha permesso ai ricercatori successivi a Mendel di formulare una spiegazione fisica del modello mendeliano.

Thomas Hunt Morgan fu il primo ad associare uno specifico gene a un particolare cromosoma → teoria cromosomica dell’ereditarietà.

• Per ogni carattere, un organismo eredita due alleli, uno proveniente da ciascun genitore.
• I due alleli di ogni carattere segregano, si separano, nel corso della formazione dei gameti, distribuzione degli omologhi durante la meiosi.
• Se i due alleli non sono identici, allora uno di questi, l’allele dominante, si esprime pienamente nel fenotipo dell’organismo, mentre l’altro, l’allele recessivo, non esercita alcun effetto evidente.

Linguaggio genetico

Linguaggio genetico:

• Gene → unità ereditaria che controlla un carattere.
• Locus → sito specifico in cui un gene è localizzato sul cromosoma.
• Allele → due o più forme alternative di un carattere ad uno stesso locus.
• Omozigote → organismo diploide che possiede due alleli uguali ad un specifico locus genetico.
• Eterozigote → organismo diploide, che possiede due alleli di tipo diverso ad uno specifico locus genetico.

Sintesi moderna dell’evoluzione

All’inizio degli anni ’40 iniziò a prendere forma una teoria esauriente dell’evoluzione: la sintesi moderna.

La teoria integra le scoperte e le idee provenienti da numerose discipline diverse come la paleontologia, la tassonomia, la biogeografia e la genetica di popolazione.

La sintesi moderna dell’evoluzione integra il concetto di selezione naturale di Darwin con quello della genetica mendeliana.

• Importanza delle popolazioni come unità dell’evoluzione.
• Ruolo centrale della selezione naturale come principale meccanismo evolutivo.
• Concetto del gradualismo.

Popolazione: gruppo di organismi appartenenti alla stessa specie e che occupano una determinata regione geografica.

Specie, concetto biologico: un gruppo di popolazioni i cui individui possono in natura incrociarsi tra loro, producendo una progenie fertile.

Il pool genico di una popolazione è l'insieme di tutti gli alleli dell'intero set di geni che appartengono a tutti gli individui che compongono una popolazione in un determinato momento.

Dal momento che qualunque gene di un pool genico può esistere in numerose varianti o alleli, a seconda della frequenza o rarità di ciascun allele, si parla di alta o bassa frequenza allelica 285.

Il pool genico contiene la variabilità che produce i tratti fenotipici sui quali opera la selezione naturale.

Polimorfismo → variabilità all’interno delle popolazioni, quindi la presenza di alleli differenti di un determinato gene all’interno di una popolazione.

La diversità tra individui di una popolazione deriva dalla presenza di varie combinazioni di alleli in ogni locus:

• Assortimento indipendente dei cromosomi in meiosi.
• Rimescolamento degli alleli tra omologhi durante il crossing-over.
• La fecondazione casuale tra uova e spermatozoi.
• Le mutazioni.

Come nasce un nuovo allele? Nasce da una mutazione del gene precedente.

Legge di Hardy-Weinberg

La legge di Hardy-Weinberg descrive le popolazioni che non evolvono:

La legge afferma che le frequenze degli alleli del pool genico di una popolazione rimangono costanti nel tempo fino a quando non vi agiscono agenti diversi dalla segregazione mendeliana e dalla ricombinazione degli alleli.

La legge di Hardy-Weinberg spiega in che modo la genetica mendeliana conserva la variabilità genetica su cui opera la selezione naturale.

Per dire che una popolazione non evolve in equilibrio, quindi tutto ciò che si discorda da qui si evolve → situazione popolazione che ha una sua variabilità costante nel tempo → non evolve → frequenze alleliche in equilibrio.

Quindi le condizioni della legge di Hardy-Weinberg:

• Dimensioni elevate della popolazione.
• Assenza di migrazione.
• Assenza di mutazioni.
• Accoppiamenti casuali.
• Assenza di selezione naturale.

Quindi tutto ciò che non rispetta queste condizioni si evolve;

Se non evolve, non si estingue perché vuol dire che è forte ed ha una variabilità costante nel tempo.

“L’evoluzione è il cambiamento che si verifica tra 2 generazioni nelle frequenze alleliche”.

Solo le mutazioni che si manifestano nella produzione dei gameti viene trasmessa.

Pressione della mutazione: misura tendenza degli alleli a mutare.

Una popolazione piccola è ovvio che non sarà in equilibrio.

Se le frequenze alleliche e genotipiche di una popolazione si discostano dai valori presenti dall’equazione di Hardy-Weinberg, ciò è dovuto al fatto che la popolazione sta evolvendo.

Uno dei risultati della sintesi moderna è la definizione dell’evoluzione basata sulla genetica delle popolazioni:

L’evoluzione è il cambiamento che si verifica da una generazione all’altra nelle frequenze alleliche di una popolazione → microevoluzione.

Assenza di selezione naturale → che vi sia una selezione costante.

Cause della microevoluzione

Nuovo power point: p 295.

Cause della microevoluzione.

Quali sono le principali cause che possono alterare le frequenze alleliche in una popolazione?

• 1. Le mutazioni.
• 2. La deriva genetica.
• 3. Il flusso genico.
• 4. La selezione naturale.
• 5. La riproduzione non casuale.

Per mantenere una mutazione deve essere trasmesse quindi p