Riassunto esame Zoologia degli invertebrati, Prof. Baracchi David, libro consigliato Zoologia, Hickman

ZOOLOGIA CON LABORATORIO 14 ottobre 2024

Darwin e Wallace sono i cofondatori della teoria dell’evoluzione per selezione naturale;

non furono i primi a parlare di evoluzione, ma i primi a enunciare l’evoluzione nei

termini di una solida teoria scientifica. Sono i primi a fornire una spiegazione corretta e

strutturata di come le specie evolvono, la loro teoria ha rivoluzionato non solo le

scienze biologiche, ma anche la cultura del tempo.

Thomas Malthus (economista): tre anni dopo il rientro, Darwin lesse il suo saggio sulle

popolazioni, che affermava che le popolazioni tendono ad aumentare in numero ben

oltre la capacità portante del sistema. Allora Darwin si rese conto di come un processo

di selezione naturale, una lotta per l’esistenza a causa del sovraffollamento, potesse

essere una potente spinta per l’evoluzione delle specie selvatiche.

Charles Robert Darwin: ha raccolto dati e campioni (fossili) in tutto il mondo

(Sudamerica e isole, isole Galapagos) viaggiando per 5 anni sul Beagle (nave, salpò il

27 dicembre 1831). Notò la variabilità (morfologica) e le affinità (morfologiche ed

ecologiche) in tante specie in diverse parti del mondo; notò una stretta corrispondenza

tra fauna e flora (caratteristiche che dipendevano dall’habitat e non dalla regione

geografica, completamente diversa ma ecologicamente equivalente); notò la

gradualità della variabilità e di come cambia la geologia nel tempo (ritrovamenti fossili

marini). Teorizzò la genesi degli atolli corallini; notò la somiglianza di fossili in luoghi

molto distanti tra loro; capì la lentezza dei processi e l’antichità della Terra; teneva

conto anche dell’ecologia e dell’etologia (fu il primo a parlare di emozioni negli

animali). Si ricordano in particolare gli studi sulle testuggini, sulle iguane marine e sui

fringuelli delle isole Galapagos: ciascuna isola ospitava un’unica specie di un

On the Origin of Species”,

particolare gruppo animale. Pubblicò nel 1859 “ in quattro

volumi.

Alfred Russel Wallace: era molto attivo sul campo (in particolare ai tropici, viveva in

Malesia). Nel 1958 Wallace mandò a Darwin il suo manoscritto, in cui era sintetizzata

la stessa teoria a cui Darwin stava lavorando da oltre 20 anni, decisero allora di

“Journal of the Linnean Society”).

pubblicarla insieme (sul

Osservazioni e deduzioni di Darwin

Darwin sosteneva che gli organismi che possedevano caratteristiche ereditarie che

conferivano un vantaggio per la sopravvivenza o la riproduzione avrebbero lasciato più

prole rispetto agli altri.

Egli dedusse, quindi, che gli esseri viventi non fossero immutabili (no costanti, né

perpetuamente ciclici), come al tempo si usava sostenere (creazione divina), ma

rappresentassero i frutti dell’evoluzione.

Secondo Darwin le strutture che chiamiamo omologhe rappresentano caratteristiche

ereditarie.

Tra i membri di una stessa specie esiste una notevole variazione.

 Variazioni ereditabili.

 La produzione potenziale di figli fa parte degli animali di alcune specie è enorme

 ma di solito la popolazione rimane stabile.

Alcuni individui risultano più adatti a sopravvivere ai predatori, all'ambiente o

 alla competizione con i propri simili per il cibo o un partner sessuale; questi

individui produrranno più figli.

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La differenza nel numero di figli che sopravvivono e si riproducono è causata

 dalla variazione in tratti che possono essere di vario tipo (morfologici,

comportamentali, fisiologici ecc); essa costituisce la selezione naturale.

Sviluppo della teoria della selezione naturale:

1. Gli individui hanno una grande fertilità potenziale, che permette una crescita

esponenziale delle popolazioni (fonte: Thomas Malthus).

2. Le popolazioni naturali di solito non crescono esponenzialmente, ma si

mantengono pressoché costanti nel tempo.

3. Le risorse naturali sono limitate (fonte: Thomas Malthus).

1. Esiste una lotta per l’esistenza fra gli individui di una popolazione (fonte:

Thomas Malthus). Solo una parte, spesso molto piccola, riesce a sopravvivere, e

la lotta diventa sempre più aspra man mano che aumenta la sovrappopolazione.

4. Vi è variazione fra gli individui di una popolazione. Non ve n’è uno identico

all’altro.

5. Le variazioni sono ereditabili. I meccanismi dell’ereditarietà saranno poi scoperti

da Gregor Mendel.

2. Individui diversi mostrano sopravvivenza e capacità riproduttiva differenziali che

favoriscono i caratteri vantaggiosi ( = selezione naturale). Alcune caratteristiche

conferiscono ai loro possessori un vantaggio ai fini di sopravvivenza e

riproduzione.

3. La selezione naturale, agendo su molte generazioni, gradualmente produce

nuovi adattamenti e nuove specie.

Oggi la sopravvivenza differenziale (diverso potenziale di sopravvivenza) viene detta

sorting (assortimento); esso non deve però essere confuso con la selezione naturale.

Ci sono altri fenomeni casuali che possono causare sorting (per esempio la deriva

genetica); piuttosto la selezione naturale è una causa specifica di sorting.

Differenze con la teoria di Lamark: variazione, trasformismo e speciazione.

La teoria darwiniana è l’insieme di cinque teorie principali (Ernst Mayr):

- Cambiamento continuo: mondo vivente né costante, né ciclico.

- Discendenza comune: tutte le specie, animali e vegetali, discendono da un

unico antenato. Gli evoluzionisti pre-darwiniani parlavano, invece, di più origini

indipendenti della vita, ciascuna delle quali avrebbe dato origine a una linea

filetica.

- Moltiplicazione delle specie: l’evoluzione produce nuove specie a partire da

quelle esistenti. Il numero di specie prodotte tende ad aumentare nel tempo,

anche se la maggior parte di queste si estinguerà.

- Gradualismo: le differenze si generano e si accumulano lentamente e

continuamente.

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- Selezione Naturale: gli organismi sono adattati all’ambiente, l’adattamento

deriva da un processo di selezione naturale, la dimostrazione che processi

naturali possono produrre adattamenti è stata fondamentale per l’accettazione

di tutte le altre teorie.

Cambiamento continuo - prove dell’evoluzione

Fossile: ciò che rimane di un organismo vissuto in passato, riportato alla luce dalla

crosta terrestre. Possono essere completi, di parti del corpo o impronte e tracce

lasciate da questi. Sono importanti perché forniscono informazioni sia sull’evoluzione

degli organismi che sui cambiamenti ambientali; nonostante ciò, lo studio dei fossili

può essere fuorviante, in quanto la loro conservazione è selettiva e la geologia ha

spesso modificato l’orientamento degli strati di roccia.

“Legge della stratigrafia”: i geologi hanno suddiviso la storia in una serie di eventi

successivi, sulla base degli strati di rocce sedimentarie. Il tempo fu diviso in eoni, ere,

periodi ed epoche.

Datazione radiometrica: metodo per la datazione assoluta delle rocce. Orologi

radioattivi basati sul decadimento spontaneo di elementi radioattivi (datazione

potassio-argon (da ⁴⁰K a ⁴⁰Ar e ⁴⁰Ca) naturalmente presenti nelle rocce. Sono metodi

con i quali è possibile datare rocce vecchie più di due miliardi di anni (per datare una

roccia basta calcolare la % residua di potassio radioattivo rispetto a quella iniziale).

Gaylord Simpson: le specie animali sopravvivono da 1 a 10 milioni di anni. Le tendenze

sono cambiamenti, in una certa direzione, delle caratteristiche o dei modelli di

diversità in un gruppo di organismi; dai fossili è possibile delineare queste tendenze

evolutive. Spesso le successioni di specie seguono delle tendenze evolutive che

supportano chiaramente il cambiamento continuo sostenuto da Darwin.

[L’evoluzione non implica che le forme più recenti siano superiori a quelle passate

(idem per complessità strutturale, non è sinonimo di maggiore evoluzione) o che i

cambiamenti rappresentino progressi nell’adattamento o nella complessità

dell’organismo. Sebbene Darwin avesse predetto che le tendenze evolutive avrebbero

mostrato un progresso, molti paleontologi contemporanei considerano l’adattamento

progressivo raro.]

Embriologia comparativa (evodevo).

Melanismo industriale.

Prove molecolari: diverse regioni geniche vengono utilizzate per identificare i diversi

gruppi organici usando il barcode. La regione usata per gli animali è una porzione del

gene del citocromo c ossidasi I (COI o COX1), presente nel DNA mitocondriale.

Moltiplicazione delle specie - Speciazione

È il processo di formazione delle specie.

Barriere riproduttive:

Il concetto di barriera riproduttiva ha un ruolo fondamentale nella speciazione; sono

caratteristiche biologiche che impediscono l’incrocio tra specie diverse

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- Barriere pre-copula: mancato riconoscimento di potenziali partner sessuali tra i

membri di popolazioni divergenti o impossibilità di portare a termine il rituale di

accoppiamento. Fattori che impediscono l’accoppiamento come

comportamento, morfologia, fisiologia (dell’animale) o barriera geografica;

Lampridi)

pesso vanno ad interessare i caratteri sessuali secondari (es. lucciole (

a seconda delle specie fanno segnali di pattern luminosi diversi; i canti delle

rane che hanno frequenze diverse). Le femmine scelgono il partner in base, ad

esempio, alla danza o al tratto particolare (es. la chela dei granchi). Specie

diverse, ma indistinguibili su base fenotipica, sono dette specie sorelle (sibling

species).

- Barriere post-copula: i due individui arrivano a scambiarsi i gameti, ma non

producono prole sana e fertile a causa, ad esempio, di incompatibilità gametica,

sviluppo, sopravvivenza, sterilità della progenie.

Barriere geografiche:

- Speciazione Simpatrica: la nuova popolazione, che diventerà poi una specie

indipendente, si sviluppa rimanendo in contatto con la specie originale (avviene

all’interno dell’areale della popolazione); la prima tappa di questo processo di

speciazione prevede polimorfismo genetico all’interno della popolazione iniziale.

In una determinata area trovo, quindi, sia la specie iniziale sia quella nuova

(sono compresenti), ma ci sono barriere (riproduttive) che impediscono il

passaggio di gameti tra queste (es. riproduzione precoce o tardiva di alcuni

individui). Secondo questa ipotesi, differenti individui all’interno di una specie

possono specializzarsi per colonizzare zone diverse dello stesso areale.

[Es. Ciclidi dei grandi laghi africani (lago Tanganica, lago Vittoria) (non si sa che

tipo di speciazione sia avvenuta). Il lago s