Zoologia generale

BIODIVERSITA’

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(«» Wilson 1988) = insieme flora, fauna e microrganismi che popolano un determinato

territorio, in relazione sia alle componenti biotiche che a quelle abiotiche dell’ambiente.

È considerata la forma di ricchezza più preziosa del pianeta Terra e si manifesta attraverso

l’abbondanza, la distribuzione e le interazioni tra le diverse componenti.

La biodiversità si articola su tre livelli fondamentali:

1. Diversità genetica → riguarda nucleotidi, geni e cromosomi, cioè la variabilità all’interno

della popolazione

2. Diversità organismica o tassonomica → comprende individui, popolazioni e specie.

3. Diversità ecosistemica → riguarda comunità biotiche, ecosistemi, zone di transizione

(ecotoni) e biomi.

Questi livelli sono tra loro interconnessi e contribuiscono complessivamente alla varietà della vita

sulla Terra.

Gli hotspot di biodiversità sono territori in cui la biodiversità è particolarmente elevata e che

per questo motivo necessitano di tutela, anche perché spesso sono fortemente minacciati dalle

attività antropiche.

Esempi di hotspot sono:

Il bacino del Mediterraneo, dove la coesistenza di ambienti diversi favorisce un’elevata

diversità biologica.

Le barriere coralline, ecosistemi fondamentali con una catena trofica basata anche sul

detrito, che sostengono una grande varietà di organismi e strutture complesse.

Le Ande tropicali, caratterizzate da un’altissima biodiversità legata alla varietà di habitat e

climi.

Le specie che occupano gli hotspot di biodiversità sono entità dinamiche.

Ad oggi non conosciamo ancora tutte le specie esistenti, ma sono state descritte almeno

1.300.000 specie, la maggior parte delle quali appartiene agli invertebrati.

Le principali discipline che studiano la biodiversità sono:

 Tassonomia → disciplina che nomina e classifica i viventi; introdotta da Linnaeus

(Linneo).

Organizza le specie in categorie gerarchiche, ad esempio:

Regno: Animalia

o Phylum: Chordata

o Classe: Mammalia

o Ordine: Carnivora

o Famiglia: Canidae

o Genere: Canis

o Specie: Canis lupus

o

 Sistematica → studia l’evoluzione, la diversificazione e le relazioni tra gli organismi,

integrando la tassonomia e basandosi su caratteri filogenetici, anatomici e

comportamentali.

 Filogenesi → ricostruisce e interpreta i legami di parentela tra i diversi gruppi tassonomici.

 Ecologia → analizza le interazioni tra organismi e ambiente.

 Biogeografia → studia la distribuzione geografica degli organismi.

 Genetica e biologia molecolare → indagano le diversità a livello specifico e intra-

specifico.

 Biologia delle popolazioni → studia la struttura, le dinamiche e i processi evolutivi delle

popolazioni.

La biodiversità può essere quantificata principalmente attraverso due fattori:

1. Il numero di specie presenti in due aree prese in considerazione.

2. L’abbondanza relativa delle specie, cioè come gli individui sono distribuiti tra le specie.

Si distinguono diversi livelli di diversità:

Diversità α (alfa) → numero di specie presenti in un singolo habitat o comunità.

Diversità β (beta) → differenza di composizione in specie tra due habitat.

Diversità γ (gamma) → biodiversità complessiva di un’area geografica più ampia.

La biodiversità dipende dalla complessità ambientale e dal differenziamento delle

nicchie ecologiche: una specie può conservarsi solo se anche l’ambiente che la ospita

viene conservato.

Esistono inoltre specie definite bioindicatori, utilizzate per valutare la qualità ambientale

(ad esempio certi insetti acquatici, licheni o anfibi).

Misurare la biodiversità è fondamentale non solo per conservare le caratteristiche

ecologiche degli ambienti, ma anche per confrontare gruppi tassonomici e

comprendere meglio i processi evolutivi ed ecologici.

ZOOLOGIA ED EVOLUZIONE

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L’evoluzione biologica= oggetto di studio e di confronto tra naturalisti e scienziati fin dal

XVII e XVIII sec, quando dominavano ancora il creazionismo e il fissismo.

1. CREAZIONISMO= «specie create da Dio in forma immutabile»

XVII-XVIII FISSISMO= «permanenza delle specie nel tempo», negando ogni possibilità di

cambiamento.

FINALISMO- esistenza umana ha una finalità

TELEOLOGISMO- esistenza umana tende a dio

LINNEO 

(uno dei più grandi naturalisti del XVIII secolo) NOMENCLATURA

BINOMIALE (tassonomia e sistematica) di classificazione e la nomenclatura

zoologica= visione + scientifica biodiversità. Classificazione in base a criteri morfologici + concetto

di variabilità, ma all’interno di un quadro ancora fissista.

SCALA NATURAE- x ordinare e incasellare organismi serve conoscerli e dar loro un nome

(grandi esplorazioni e scoperta di nuove terre e faune (in particolare quella australiana) =

accelerazione degli studi zoologici)

XIX 2. ENCICLOPEDISMO DESCRITTIVO basato su raccolta e descrizione delle specie

Ma necessità di spiegare in chiave teorica l’origine e la trasformazione degli organismi.

Visione statica dinamica---Lamarck e Darwin

Jean-Baptiste Lamarck - 1° teoria evoluzionistica vera e propria- due principi:

 Legge uso e disuso degli organi- strutture più utilizzate si rafforzano mentre quelle meno

utilizzate si atrofizzano

 Ereditarietà dei caratteri acquisiti- tratti acquisiti durante la vita potevano essere trasmessi

alla prole.

Teoria “lamarckismo”- carattere finalista evoluzione= progresso costante verso forme più

complesse. (Sebbene oggi superata, essa merito introdurre per la prima volta idea specie

NO so immutabili) Oggi tali meccanismi non hanno fondamento genetico diretto, ma alcuni concetti trovano

analogie nell’epigenetica moderna.

Lamarck crede in:

tendenza degli organismi a diventare più complessi, salendo una

o «scala di progresso» biologico

organismi si adattano al loro ambiente trasformandosi

o

Riprende a piene mani i concetti degli elementi fondamentali (acqua,

fuoco, aria, terra, etere) derivano dalla filosofia greca e li inserisce in un

concetto di trasformazione della vita

Charles Darwin- EVOLUZIONISMO CLASSICO

Nel corso del viaggio sul Beagle (1831–1836), Darwin osservò la fauna e la flora del Sud America e delle

isole Galápagos, notando in particolare le differenze nei becchi dei fringuelli, adattati a diversi tipi di

Queste osservazioni lo portarono a formulare i principi della sua teoria:

alimentazione.

 variabilità intra-specifica- presenza di differenze tra individui (variabilità individuale),

differiscono per caratteristiche anatomiche, fisiologiche e comportamentali

 ereditarietà dei caratteri- trasmissione dei tratti vantaggiosi ai discendenti

 lotta per l’esistenza- competizione organismi per sopravvivere, crescere e riprodursi

(influenzato da idee di Malthus sulla sovrappopolazione- org. producono più discendenti di

quanti ne possano sopravvivere a causa delle risorse limitate) insieme di pressioni

selettive (competizione diretta per cibo, spazio, partner, ma anche sfide non competitive

come predazione, parassitismo, clima)

 selezione naturale- meccanismo individui meglio adattati hanno maggiori probabilità di

sopravvivere e riprodursi in una popolazione aumentano nel tempo i tratti vantaggiosi.

Adattamento- Gli organismi risultano adattati al loro ambiente perché la selezione

o naturale conserva progressivamente i tratti utili.

Discendenza comune- Tutte specie viventi derivano, attr. trasformazioni graduali, da

o antenati comuni “albero della vita”: la biosfera è un’unica grande genealogia.

Gradualismo- L’evoluzione procede generalmente in modo graduale e continuo,

o attraverso piccoli cambiamenti accumulati nel tempo.

“L’origine delle specie” (1859) + osservazioni di Alfred Wallace sancì l’avvio della moderna

teoria evoluzionistica.

Teoria darwiniana- inizialmente forti critiche (si discostava da concezioni religiose e fissiste dell’epoca e

mancava ancora di un solido fondamento genetico). Tuttavia, il ritrovamento di fossili umani e animali, e lo

sviluppo della paleontologia, diedero ulteriori conferme alla visione evolutiva.

Darwin pensava che l’evoluzione procedesse in modo graduale e continuo (gradualismo

XX filetico), ma nel XX secolo Eldredge e Gould teoria degli equilibri punteggiati- evoluzione

non procede a velocità costante, ma alterna lunghi periodi di stasi a brevi e rapidi momenti

di cambiamento, spesso innescati da pressioni ambientali o eventi catastrofici. Questa

teoria non contraddice il darwinismo, ma lo integra, offrendo una diversa interpretazione dei

ritmi evolutivi.

Riscoperta delle leggi di Mendel + progressi della genetica e della biologia molecolare=

Sintesi Moderna o NEODARWINISMO= principi darwiniani uniti a genetica delle popolazioni.

Evoluzione= risultato:

interazione tra mutazioni che introducono nuove varianti genetiche

o ricombinazione che le rimescola durante la meiosi

o selezione naturale che agisce come meccanismo centrale

o deriva genetica che modifica casualmente le frequenze alleliche nelle piccole

o popolazioni

flusso genico che trasferisce geni da una popolazione all’altra.

o

Variazione genetica = base indispensabile su cui agisce la selezione naturale, che può

essere naturale (adattamento all’ambiente) o artificiale (esercitata dall’uomo su specie

domestiche e coltivate).

oggi

Biologia evoluzionistica contemporanea BIOEVOLUZIONISMO =evoluzione come un

processo complesso e multidimensionale. Non si considera più soltanto l’individuo, ma le

popolazioni e le comunità, con attenzione anche alle dinamiche ecologiche e ai rapporti tra

organismi e ambiente.

Evoluzione= risultato interazione tra fattori genetici, ecologici e comportamentali, integrando

mutazioni, ricombinazione, selezione, deriva e flusso genico, in un quadro che tiene conto sia

della dimensione microevolutiva sia di quella macroevolutiva.

L’evoluzione è un insieme di eventi il cui ciclo si ripete ogni generazione:

a. Processo genetico, durante il quale sono prodotti i genotipi, che sono i “programmi”

per l’informazione genetica;

b. Processo epigenetico, cioè la trasformazione ontogenetica tra genotipo e fenotipo;

c. Processo ambientale, durante il quale l’interazione tra fenotipo e ambiente determina

quale fenotipo è più adatto a trasmettere l’informazione genetica.

NEOEVOLUZIONISMO interpreta evoluzione secondo seg paradigmi:



a) esiste la variabilità genetica i fenotipi espressi sono sottoposti alla selezione

b) la selezione naturale e la deriva genetica* determinano il mantenimento nelle popolazioni

di genotipi variamente adattati, nel tempo, alle diverse condizioni ambientali

(microevoluzione)

c) il flusso genico e i meccanismi di isolamento riproduttivo mantengono l’unicità specifica

d) l’isolamento, per interruzione del flusso genico, è alla base dei processi di SPECIAZIONE

e) processi filogenetici rappresentano la storia evolutiva degli organismi viventi

(macroevoluzione)

Frequenze alleliche= quanto è comune un allele in una popolazione- proporzione di un certo allele

rispetto al totale degli alleli di quel gene presenti nella popolazione.

La Scuola Neoevoluzionistica ha integrato la teoria darwiniana con le nuove conoscenze

genetiche, interpretando l’evoluzione come il risultato combinato di più fattori:

- Processi genetici: mutazioni e ricombinazione generano variabilità ereditaria.

- Processi epigenetici: regolazione genica e modificazioni non legate alla sequenza del

DNA.

- Processi ambientali: l’ambiente seleziona e condiziona la sopravvivenza e la

riproduzione.

Secondo questa visione, l’evoluzione non è più vista

come un processo lineare, ma come un insieme di

dinamiche che interagiscono, mantenendo al centro il

ruolo della selezione naturale ma riconoscendo

anche l’importanza di fattori multipli.

----VARIABILITA’ ED EVOLUZIONE NATURALE----

VARIABILITÀ GENETICA= base di ogni processo evolutivo.

Can derivare da diversi meccanismi: mutazioni, ricombinazione sessuale, crossing-over,



migrazione e flusso genico. Questi fattori determinano il polimorfismo genetico = presenza di

più forme diverse all’interno di una popolazione. Tale diversità è fondamentale perché fornisce la

materia prima su cui agisce la selezione naturale.

La variabilità può essere:

 Intraspecifica- differenze tra individui della stessa specie (es. dim guscio pop molluschi).

 Interspecifica- differenze tra individui appartenenti a specie diverse (es. cavallo e asino).

In generale, la diversità genetica di una popolazione dipende dal numero di alleli presenti e dalla

loro frequenza, e la variabilità fenotipica riflette queste differenze.

SELEZIONE NATURALE= sopravvivenza e riproduzione differenziale dei genotipi

Locus genico = alleli si esprimono in fenotipi diversi

Popolazioni naturali = POLIMORFICHE Mutazioni- creano new alleli

Crossing-over- new combinazione geni (aumento

diversità) -> mix genetici unici

Incroci casuali- accoppiamento random (manteng)

Aggiungono new varianti o le rimescolano cont

Variabilità cresce / si mantiene

Selezione Nat- favorisce alleli + vantaggiosi, quelli

sfavoriti diminisc / sparisc

Deriva genetica- casuale; picc pop basta il caso

pk un allele diventi molto frequente/ scompaia tt

Alleli



diminuiscono/ perdita Variabilità si riduce

VARIABILITÀ GENOTIPICA in parte espressa

esteriormente attr VARIABILITÀ FENOTIPICA che è

direttamente sottoposta alla selezione naturale. (Questa variabilità non riguarda solo caratteri

morfologici, ma anche ecoetologici, fisiologici ecc.)

Poiché la variabilità fenotipica è sottoposta alla selezione naturale, indirettamente cambia anche la

variabilità genotipica

Variazione genetica si esprime attr Caratteri: 

Quantitativi: can be misurati (dim, peso) variabilità continua (curva gaussiana)

-

- Meristici: can be contati (n° vertebre)

- Qualitativi: caratt alternativi, discontinui, no esprim attr perfetta gaussiana discontinua

SELEZIONE NATURALE RIDUCE la variabilità prodotta, selezionando i FENOTIPI PIÙ

ADATTI

SELEZIONE DIFFERENZIALE = diverso successo riproduttivo

degli individui in base al loro grado di adattamento. Alcuni

organismi trasmettono i propri geni più facilmente rispetto ad altri,

determinando un cambiamento graduale delle frequenze alleliche 

attr predazione selettiva su fenotipi con diverso grado di

adattamento e conseguente variazione quantitativa dei genotipi più

adattati nella popolazione Biston Betularia

La diversa capacità riproduttiva degli individui, dovuta ai loro caratteri, a seguito di selezione

naturale differente (no tt individui contrib a stesso modo al pool genico di generaz success)

Esistono tre principali modalità di selezione naturale:

Direzionale

1. → favorisce un fenotipo estremo, sping pop verso una nuova media.

La curva si sposta verso un estremo

Es. Biston betularia (falena del pioppo) Riv. Industriale:

(prima) falene chiare = camouflage sui tronchi chiari, dopo inquinamento = tronchi scuri →

falene scure favorite.

Diversificante

2. → favorisce entrambi gli estremi, riducendo i fenotipi intermedi

aumenta molto la variabilità e può portare a

speciazione

La curva si “sdoppia”, favorendo due estremi

Stabilizzante

3. → favorisce i fenotipi intermedi, mantenendo lo status quo.

variabilità diminuisce e media pop resta stabile

La curva della distribuzione si “stringe” intorno al

valore medio

4. Artificiale → l’uomo decide quali geni passano alla generazione successiva.

esseri umani accoppiano intenzionalmente

individui con caratteristiche desiderate, per

ottenere una prole che le mantenga o le

accentui.

È molto più rapida e diretta della selezione

naturale.

riduce la variabilità (come la selezione

naturale), perché si scelgono pochi individui

“migliori”.

ma può anche creare nuove varietà e razze, tutte con caratteristiche molto particolari.

Es. Cane deriva da lupo, uomo ha selezionato taglia, comport, forza,…; rose da rosa

canina, banane senza semi

FLUSSO GENICO = scambio alleli tra pop div della stessa specie; trasferimento geni da

popolazione a altra grazie a migrazione individui o movimento di gameti (polline o spermatozoi).

 Aumenta la variabilità genetica a int pop

 Può contrastare la deriva genetica (riduce

variabilità)

 Ruolo stabilizzante- tende a ridurre diff tra pop,

ma sua interruzione può portare a isolamento

riproduttivo e speciazione

 ELEVATO nella stessa popolazione biologica

RIDOTTO tra popolazioni distinte

Fenomeni evolutivi NO riconducib a teoria darwiniana (selezione naturale): Deriva e Cooperazione

DERIVA GENETICA = variazione CASUALE frequenza allelica a int pop NON dov a

selezione naturale (alc alleli can diventa + comuni/ scompari per puro caso, no pk (s)vantaggiosi)

 Processo casuale- no favorisce necess il migliore

 Pop + picc ha effetto > * pop + grandi (vari eff tendono a compensarsi)

 Può porta a perdita variabilità genetica (alc alleli can scompari compl) e causa

fissazione di un allele (allele unico presente pop, frequenza= 100%)

 Alleli + rari so + sogg a deriva genetica

*pop poco numerose fav Inincrocio (accoppiam preferenz tra consanguinei) che prod aumento

omozigosi (anche x alleli recessivi)

Effetto fondatore (isole)

Piccola pop (propagulo- picc nucleo indiv riproduttivi) si separa da pop + grande, colonizza new

area geografica portando con sé solo una parte della variabilità genetica originaria, causando la

perdita di molti alleli e una forte deriva genetica. Ciò può portare anche speciazione.

 Perdita parziale variabilità genetica

Effetto collo di bottiglia

Pop subisce drastica riduzione numerica dovuta a eventi catastrofici (terremoti, eruzioni, epidemie,

ecc.). La ridotta variabilità genetica che ne deriva comporta un impoverimento del pool genico

(alleli subisc riduzione no dov a selezione naturale, ma caso)

 Riduzione casuale alleli e loro frequenza

Picc pop indiv = FRAZIONE MINIMA E

CASUALE delle caratt genetiche

specie

Secondo la scuola evoluzionistica

neutralista, il processo evolutivo sarebbe

determinato soprattutto dall’interazione di mutazioni genetiche e deriva genetica che agiscono in modo

stocastico

Cooperazione = comportamento in cui due o più individui traggono beneficio reciproco

 aumenta il success