Evoluzione biologica

La rivoluzione scientifica

Periodo tra la pubblicazione di Niccolò Copernico "La rivoluzione degli astri celesti" (1543) e l'opera di Isaac Newtwon "I principi matematici della filosofia naturale" (1687), che comprende anche la nascita del metodo scientifico da parte di Galileo Galilei. Il principio di inerzia indica che sia quiete sia moto siano stati: se un oggetto si muove ciò che va spiegato è perché si ferma; deve quindi essere spiegato il mutamento di stato. Per Aristotele invece è il movimento che deve essere spiegato (384-322 a.C.) perché è un mutamento di uno stato iniziale di quiete. Prevedeva 4 cause: materiale (del sasso), efficiente (bimbo che lo spinge), formale (condizioni che gli permettono di cadere), finale; quest'ultima indicava uno scopo ("brama" di un sasso di cadere verso la terra) ma era una spiegazione teleologica! Il principio di inerzia equiparando moto e quiete non ha

bisogno di una spiegazione teleologica ocon un fine. Dal XIX secolo al XX la biologia vede affermarsi concezioni meccanicistiche in parallelo all'arretrare delle visioni vitalistiche e teleologiche. Due momenti fondamentali sono la pubblicazione dell'Origine della specie, l'affermarsi della microbiologia e del microbo come agente di malattia e il ventennio della biologia molecolare (1950-1970). Abbiamo una riscoperta delle leggi di Mendel e la nascita della genetica come scienza e disciplina. Nascita della fisica moderna Galileo studiò la caduta dei gravi e dimostrò che oggetti pesanti e leggeri cadono con la stessa velocità, formulando l'accelerazione gravitazionale e dando a Newton le basi per concepire che i pianeti stanno in orbita, girano, si muovono ad una velocità tale da vincere la forza di gravità. Negli esseri viventi, così come nei loro manufatti, possiamo riconoscere un'azione finalistica, riconducibileall'azione della selezione naturale, quindi ad un fenomeno meccanico di causa-effetto, quindi a finalistico (teleonomia, introdotto da Jacques Monod). Un progetto è una descrizione precisa, ma l'evoluzione è una ricetta, non un progetto preciso. L'ereditarietà dei caratteri acquisiti Le cellule eucariotiche sono molto più grandi, ma si può diventare più grandi solo se sono presenti membrane, compartimenti per produrre l'energia necessaria ad assumere grosse dimensioni. Il mitocondrio è la chiave per capire perché e come si è originata la cellula eucariotica; un'ipotesi è che si sia originata attraverso un processo di simbiosi: i batteri aerobici diventano "mitocondri" venendo fagocitati e permettono alla cellula (un altro batterio però anaerobio) di diventare più grande (simbiogenesi o endosimbiosi). La cellula vegetale avrebbe potuto originarsi da una cellula.già eucariotica che ha poi sviluppato i cloroplasti da batteri fotosintetici. Questa è una dimostrazione che "l'ereditarietà dei caratteri acquisiti" non è proprio da buttare via, in quanto noi prendiamo possesso di comunità microbiche che poi sembrano diffondersi nelle generazioni seguenti. Anche il flagello eucariotico potrebbe derivare da una simbiosi (Lynn Margulis, teorica della teoria endosimbiotica) tra una cellula eucariotica e un batterio allungato. I processi evolutivi sono più delle ricette che dei progetti. LECA → Last Universal Eukaryotic Ancestor, originato dalla simbiosi di batteri aerobiche hanno portato alla formazione dei mitocondri (respirazione cellulare). Nelle piante è avvenuto con i cianobatteri. LUCA → Last Universal Common Ancestor. La teoria di Weismann (1881) Weismann sostiene che gli unicellulari sono immortali (se si divide più volte è come se fosse immortale), i metazoi invece

Muoiono e hanno una divisione di ruoli fra le cellule. Le cellule germinali sono la memoria filogenetica del passato e corrispondono ad organismi unicellulari. Ascaris.

Nello sviluppo embrionale, la prima divisione cellulare forma linea somatica e germinale; nella prima i cromosomi vanno incontro a frammentazione. Da questo Weissman teorizza la "teoria della continuità del plasma germinale", ovvero che gli organismi multicellulari sono formati da cellule somatiche che svolgono le funzioni del corpo e dalle cellule germinali che contengono e mantengono le informazioni ereditarie. Le cellule germinali si comportano come unicellulari veri e propri, quelle somatiche non persistono.

Weismann nega l'ereditarietà dei caratteri acquisiti. Per Darwin vi erano gemmule in grado di migrare dalle cellule somatiche alle cellule germinali. In effetti, nelle piante non c'è molta differenza tra le due linee.

L'ereditarietà dei caratteri acquisiti è

Possibile perché le simbiosi intracellulari sono ereditabili e non c'entrano nulla con il genoma (macromutazione). La trasmissione ereditaria di microorganismi è molto rara all'interno dei vertebrati, ma può succedere (soprattutto per via materna).

EVOLUZIONE DELLA VIRULENZA, L'ALTRUISMO, LA SELEZIONE DI GRUPPO, LAKIN-SELECTION

Virulenza e selezione di gruppo

I parassiti tenderanno ad essere meno dannosi nei riguardi degli ospiti. In una teoria teleologica abbiamo un "fine", un perché quella cosa avviene. E' possibile che la virulenza di un virus possa ridursi? E cos'è la virulenza? Se esistono 6/7 ceppi del virus in competizione e uno replica ad un tasso maggiore questo vincerà. Ci sono componenti legate alla fitness dell'agente infettivo. E' possibile che un virus possa replicarsi meno per far vivere gli altri? E' possibile che una riduzione della virulenza possa significare maggiore fitness?

Parliamo di altruismo riproduttivo: immaginiamo una popolazione di individui che occupano un'areale con risorse limitate; questo altruismo implica che i membri di quella popolazione riducano il tasso di riproduzione a fine di ridurre il consumo di risorse. Il gruppo è l'equivalente di un organismo, un'entità in grado di riprodursi e morire e come tale viene vista come bersaglio della selezione naturale. Non implica che il gruppo sia formato da individui razionali, può essere anche un gruppo di microorganismi (che si suppone non abbiano razionalità). Ma questa selezione di gruppo esiste o no? Più andiamo ad un livello gerarchico superiore (individuo, gruppo, gruppo di gruppi) più la selezione diminuisce. Prima di concludere che la selezione agisca su un gruppo è importante escludere che agisca ad un livello più basso (gene). Legge del gene egoista Un individuo egoista saturerà il gruppo degli altruisti. Possiamo ancheimmaginare un atto di immigrazione: un egoista colonizza il gruppo e lo rende composto da egoisti. Un altruista, per mutazione, potrebbe diventare egoista. I casi in cui un atto altruistico è stato premiato dalla selezione naturale sono pochissimi! Secondo alcuni autori, le competizioni tra le nostre tribù erano molto intense e potrebbe essere esistita selezione di gruppo. Selezione in base al livello di parentela. In biologia, consideriamo un atto altruistico quando questo atto comporta un costo per colui che compie l'azione e un beneficio nei confronti di chi riceve l'atto. È una teoria che concentra il tutto sui geni. La presenza degli insetti sociali in biologia è un problema! Come è possibile che ci siano caste di individui che non si riproducono? Se salvo un mio fratello gemello rB = C, ma se ne salvo due rB > 1. Regola di Hamilton: r = vicinanza genetica del ricevente rispetto all'attore del gesto (definita come la probabilità che

un gene preso a caso sia identico per ragioni di discendenza)

B = vantaggio riproduttivo acquisito dall'attore del gesto

C = costo del gesto

Il riconoscimento dei parenti può essere necessario in alcune situazioni, ma non in tutte, in quanto molti animali non riconoscono i propri parenti.

All'interno degli imenotteri è avvenuta più volte indipendentemente l'evoluzione dell'eusocialità. Se gli esseri umani venissero infettati da cloni di un virus potremmo avere riduzione di virulenza attraverso kin-selection. Il mettere in atto il distanziamento sociale ha permesso la riduzione della trasmissione del virus, in modo che non ci siano infezioni miste e diminuisca la virulenza. Possiamo avere altruismo riproduttivo nel caso in cui la progenie parassitaria sia strettamente imparentata (clone). Per questo è molto importante l'infezione singola.

Fitness dell'ospite e del simbionte sono legate: se non c'è trasmissione

ottenimento di prolebastardina. Darwin fece l'esempio delle sporting plants, un termine usato dai giardinieri per indicare singoli getti di una pianta che assumevano forme diverse dalla pianta madre, dicendo che gli sports sono molto rari in natura. Ma come venivano trasmesse? E quanto potere aveva la selezione naturale? Più volte abbiamo detto che secondo Darwin non era l'unico mezzo che porta ad evoluzione. E i tempi dell'evoluzione? Sono davvero lunghi? Per Darwin le variazioni sono di lieve entità e successive, poi vengono "valutate" dalla selezione naturale. Le specie sono cambiate e continuano a cambiare. Lord Kelvin calcola la durata di vita della Terra sulla base del raffreddamento della Terra stessa, ma i calcoli risultarono sbagliati. Comunque rifiutò una vita della Terra lunga come ipotizzato da Darwin e sancisce la fine nell'uniformismo geologico; questo mette in seria difficoltà il naturalista. Hugo De Vriess costruisce

Un erbario di “mostri”