Decima parte appunti Biologia

SPECIE

L’osservazione del mondo vivente evidenzia che esiste una discontinuità nelle forme della

vita tale da giustificare l'uso di un nome che accomuna un gruppo particolare di individui e li

separa da tutti gli altri, e questa discontinuità viene percepita come idonea a definire l'unità

fondamentale della classificazione degli organismi viventi.

La specie costituisce l'unità fondamentale di riferimento di tutti i campi della biologia,

dall'anatomia all'etologia, all'ecologia, alla paleontologia, alla fisiologia, alla biologia dello

sviluppo.

Il concetto di specie morfologica, secondo cui appartengono ad una data specie tutti gli

organismi di aspetto simile tra loro e diverso da quello di altre specie è stato utilizzato da

Linneo.

Ma differenze di forma non sono sufficienti a distinguere una specie dall’altra, esistono infatti

molte specie polimorfe (es. Canis familiaris) in cui si può riconoscere la presenza di

sottospecie o razze.

La specie biologica è il gruppo di popolazioni i cui membri sono, in natura, effettivamente o

potenzialmente interfecondi e capaci di produrre prole fertile (Ernst Mayr, 1942). Al contrario

non sono interfecondi, cioè sono riproduttivamente isolati, con membri di specie diverse.

Limitazioni al concetto di specie biologica:

● organismi a riproduzione asessuata

● classificazione di forme estinte di vita

● popolazioni separate geograficamente di cui non si può verificare la possibilità di

incrocio

Alcuni biologi prediligono il concetto evolutivo di specie: perché si possa dichiarare la nascita

di una specie separata, una popolazione deve essersi evoluta abbastanza a lungo da far

emergere differenze statisticamente significative nelle caratteristiche diagnostiche rispetto

ad altre popolazioni della stessa specie.

POPOLAZIONE

si intende un gruppo di organismi della stessa specie che abitano in uno stesso spazio in

dato periodo di tempo, in cui gli incroci e quindi gli scambi genetici sono più frequenti che tra

popolazioni diverse della stessa specie. La popolazione è caratterizzata dall’insieme dei geni

e degli alleli di tutti gli individui che la compongono. Il pool genico e le frequenze alleliche di

una popolazione rimangono più o meno costanti, entro certi limiti, nel corso delle

generazioni ma grazie al flusso genico, cioè il movimento degli alleli all’interno e verso

l’esterno di una popolazione le frequenze alleliche in una popolazione possono variare.

Quindi, in termini genetici una specie è il più grande insieme di popolazioni in cui può

potenzialmente manifestarsi uno scambio genetico ed è quindi definita da un pool genico

(l’insieme delle varianti genetiche esistenti in un insieme di popolazioni) che può assortirsi e

ricombinare nel dare luogo alle generazioni successive.

BARRIERE RIPRODUTTIVE

I meccanismi di isolamento riproduttivo preservano l’integrità genetica di ciascuna specie

perché viene impedito il flusso genico tra specie diverse anche se queste occupano areali

sovrapposti (specie simpatriche).

● Barriere pre-zigotiche: impediscono l’incontro sessuale, l’accoppiamento o la

fecondazione

● Barriere post-zigotiche: impediscono il flusso genico dopo che si è verificata la

fecondazione e riducono la vitalità o la fertilità dell’ibrido

1) Isolamento di habitat: specie simili vivono nello stesso territorio ma in habitat

diversi

○ Isolamento temporale: specie simili si riproducono in momenti diversi

○ Isolamento comportamentale: specie simili hanno comportamenti di

corteggiamento diversi

○ Isolamento meccanico: specie simili hanno differenze strutturali nei loro

organi riproduttivi

○ Isolamento gametico: i gameti di specie simili sono incompatibili da un

punto di vista chimico

2) Non vitalità dell’ibrido: gli ibridi interspecifici muoiono precocemente durante lo

sviluppo

○ Sterilità dell’ibrido: gli ibridi interspecifici sopravvivono fino all’età adulta, ma non

sono in grado di riprodursi

○ Insuccesso dell’ibrido: la prole degli ibridi interspecifici non è in grado di riprodursi

CRESCITA DELLE POPOLAZIONI

Le specie possiedono un potenziale riproduttivo talmente elevato che le dimensioni

numeriche delle loro popolazioni aumenterebbero esponenzialmente se tutti gli individui nati

si riproducessero a loro volta con successo. Ogni organismo genera più individui di quanti

l’ambiente possa mantenere poiché pochi a causa di motivi ambientali (es: parassiti, eventi

casuali) individui arriveranno all’età adulta e potranno riprodursi.

La crescita delle popolazioni viene limitata da limiti ambientali (es. disponibilità di energia

e nutrimento) (K=capacità portante dell’ambiente), dall’elevata mortalità infantile dovuta a

predatori e parassiti e mancata attività riproduttiva degli individui più deboli. Le esplosioni

demografiche sono eventi rari dovuti a particolari condizioni ambientali (es. mandrie di

bovini nelle pampas Argentine nel 1580 in seguito a colonizzazione grazie all’assenza di

predatori e parassiti).

Per capire l’evoluzione bisogna ragionare su due presupposti:

1- pochi individui di una popolazione riescono a sopravvivere fino all’età adulta e a riprodursi

2- gli individui che compongono una specie non sono tutti uguali perché presentano genotipi

e quindi fenotipi diversi

In una popolazione esistono caratteri che favoriscono più di altri la sopravvivenza

dell’individuo e la sua riproduzione. Quando un determinato assortimento di caratteri

conferisce all’organismo un maggior successo riproduttivo si dice che quell’organismo

presenta una fitness (idoneità) migliore.

La fitness si misura in base al successo riproduttivo, cioè in base al numero medio di figli in

grado a loro volta di riprodursi. Poiché organismi di una popolazione presentano fitness

diverse in base al loro genotipo, i processi ereditari non sono perfetti: con più probabilità

vengono trasmessi di generazione in generazione quei caratteri che conferiscono una

fitness migliore.

CAMBIAMENTI GENERAZIONALI

La fitness migliore di alcuni individui nella popolazione porta al cambiamento della

popolazione stessa di generazione in generazione per l’accumularsi nel tempo delle

caratteristiche favorevoli.

La selezione naturale è il fenomeno per cui organismi della stessa specie con caratteristiche

differenti presentano, in un dato ambiente, un diverso successo riproduttivo, e quindi le

caratteristiche che tendono ad aumentare il successo riproduttivo diventano più frequenti di

generazione in generazione. L’agente principale dell’evoluzione è la sopravvivenza

differenziale e la diversa capacità riproduttiva di individui di una specie in un determinato

ambiente. La prole con la combinazione più vantaggiosa di caratteri è quella con le maggiori

possibilità di sopravvivenza e di riproduzione, così da trasmettere le proprie caratteristiche

genetiche alla generazione successiva.

Dato che non tutti i nuovi nati possono sopravvivere e riprodursi, la selezione agisce da filtro

che “decide” chi avrà un futuro e chi no. Nell’Ottocento questo concetto è stato illustrato da

Darwin con l’espressione lotta per l’esistenza.

1. La selezione naturale è rappresentata dal successo

riproduttivo differenziale degli organismi di una specie

2. La selezione naturale opera attraverso l’interazione tra

l’ambiente e la variabilità innata dei singoli individui che

costituiscono una popolazione. I differenti fenotipi sono

in in concorrenza tra loro.

3. Il prodotto della selezione naturale è l’adattamento di

popolazioni di organismi al proprio ambiente

SELEZIONE STABILIZZANTE

Non fa che “potare” i caratteri devianti, favorendo e

stabilizzando un certo carattere (ad es. il colore criptico). La

funzione del criptismo è in generale quella di rendere meno

visibili animali che possono essere predati, agli occhi dei loro

predatori. Una deviazione dal fenotipo criptico determina

l’abbassamento della fitness.La colorazione criptica è

vantaggiosa non solo per le prede ma anche per i predatori.

Spesso anche i predatori presentano colorazioni criptiche per

meglio avvicinare le prede.

SELEZIONE DIVERSIFICANTE da origine ad una distribuzione bimodale di un carattere

(es. dimensione del becco dei fringuelli granivori dell’Africa occidentale in rapporto alle

scarse risorse trofiche alternative di semi di 2 piante erbacee).

1. Se il criptismo risulta vantaggioso per prede e predatori, perché in alcune specie

sono invece presenti colori vivaci (es. uccelli tropicali)?

2. “Quando i due sessi conducono lo stesso genere di vita, perché i maschi sono diversi

dalle femmine cioè c’e dimorfismo sessuale?”

In queste situazioni interviene un tipo particolare di selezione che opera all’interno di una

specie, la SELEZIONE SESSUALE dipende dal vantaggio che certi individui hanno sopra

certi altri dello stesso sesso e della stessa specie esclusivamente in relazione alla

riproduzione. Questo tipo di selezione interessa generalmente gli individui di sesso

maschile.

Si può manifestare grazie a due tipi di comportamenti:

- la scelta da parte delle femmine

- la competizione tra maschi

In molte specie le femmine scelgono i maschi con cui accoppiarsi (selezione intersessuale).

Le femmine preferiscono i maschi con un "ornamento“ importante. Quindi in molte specie i

maschi si sono evoluti con grandi e begli ornamenti. Un esempio è la colorazione brillante e

stravagante del piumaggio dei maschi degli uccelli.

In alcune specie i maschi combattono tra loro per le femmine (selezione intrasessuale). I

maschi si sono evoluti con caratteri sessuali secondari che servono loro per combattere

(armi).

La visibilità e la bellezza dei maschi degli uccelli è il risultato di un compromesso tra due

esigenze contrapposte: quella di essere appariscenti nei confronti delle femmine e quella di

non cadere facilmente nelle grinfie di predatori.

COEVOLUZIONE

Devono necessariamente essere prese in considerazione le relative interazioni della singola

specie con l'ambiente biotico e abiotico in cui essa vive, i suoi eventuali competitori, i

simbionti, le altre specie di cui si nutre. In natura una specie non si evolve

indipendentemente dalle altre con cui condivide la stessa comunità ecologica, bensì la sua

evoluzione si realizza in un ambito più allargato. Il termine coevoluzione si riferisce

all’evoluzione di adattamenti determinati dalle interazioni tra specie, ad esempio t