1.2. l'evoluzione

CHARLES DARWIN

Charles Darwin il 27 dicembre 1831 intraprese un lungo viaggio d’ispezione in

Sud America e nel Pacifico. Le numerose tappe gli consentirono di raccogliere

numerosi campioni e di condurre osservazioni sulla flora e la fauna di queste

regioni. Scoprì numerosi fossili di specie estinte da tempo e si accorse della

somiglianza tra i fossili della pampa sudamericana con i fossili già noti del Nord

America. Queste osservazioni rafforzarono la sua convinzione che le forze

naturali fossero responsabili delle caratteristiche geologiche della Terra.

Durante le cinque settimane di permanenza alle Galapagos, Darwin iniziò a

sviluppare le sue idee sull’evoluzione della vita. Darwin dedusse che le forme

viventi non fossero state create da un’entità divina e che non fossero

immutabili, ma rappresentassero i frutti dell’evoluzione. Il 2 ottobre fece ritorno

il Inghilterra, dove continuò gli studi. Lesse un saggio di T. R. Malthus, in cui

l’autore affermava che le popolazioni di piante e animali, comprese quelle

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ZOOLOGIA

umane, tendono ad aumentare in numero ben oltre la capacità portante del

sistema. Darwin si rese conto di come un processo di selezione naturale, un

“lotta per l’esistenza” a causa del sovraffollamento, potesse essere una

potente forza per l’evoluzione delle specie selvatiche. Nel 1858 ricevette un

manoscritto di Alfred Russel Wallace, nel quale l’autore sintetizzò i punti

principali della teoria della selezione naturale, alla quale Darwin stava

lavorando da più di 20 anni. Nel novembre del 1859 pubblicò finalmente il suo

libro On the Origin of the Species. Darwin morì il 19 aprile 1882.

La teoria di Darwin sull’evoluzione ha 5 principi:

1. Cambiamento continuo: teoria base dell’evoluzione. Afferma che il

mondo vivente non è né costante né costantemente ciclico, ma è in

continuo cambiamento. Il cambiamento perpetuo è documentato dai

reperti fossili.

2. Discendenza comune: tutte le forme viventi discendono da un antenato

comune attraverso un ramificarsi di linee evolutive. La storia della vita ha

la struttura di un albero evolutivo ramificato, cioè di una filogenesi.

3. Moltiplicazione della specie: l’evoluzione produce nuove specie

suddividendo e trasformando quelle già esistenti. Le specie sono un

insieme di popolazioni isolate riproduttivamente; specie diverse non

sempre differiscono anche per caratteri morfologici. Una volta che una

specie si è completamente differenziata, non avverranno più ibridazioni

con individui di altre specie.

4. Gradualismo: l grandi differenze nei caratteri anatomici che

caratterizzano specie diverse, si sono originate mediante l’accumulo di

molti piccoli cambiamenti continui in un lungo periodo di tempo. Questa

teoria è importante, in quanto cambiamenti genetici che determinino

grandi cambiamenti morfologici sono spesso deleteri per un organismo.

Può spiegare l’origine di tutte le differenze strutturali osservate fra le

specie.

5. Selezione naturale: spiega perché gli organismi sono plasmati per

adeguarsi al proprio ambiente, un processo noto come adattamento.

Descrive un processo naturale grazie al quale le popolazioni accumulano

caratteri favorevoli su un lungo periodo di tempo evolutivo. Darwin

sviluppò la propria teoria sulla selezione naturale in una serie di cinque

osservazioni, da cui trasse tre deduzioni principali:

Osservazione 1: gli organismi hanno un’alta fertilità potenziale.

 Tutte le popolazioni producono un gran numero di gameti e

potenzialmente un grande numero di nuovi individui per ciascuna

generazione.

Osservazione 2: le popolazioni naturali di solito mantengono

 dimensioni costanti, se si eccettuano piccole fluttuazioni. Nessuna

popolazione naturale mostra la crescita esponenziale continua

teoricamente assicurata dalla propria capacità riproduttiva.

Osservazione 3: le risorse naturali sono limitate.

 Deduzione 1: vi è una continua lotta per l’esistenza fra membri di

 una popolazione. Gli individui che sopravvivono rappresentano solo

una parte di tutti gli individui nati per ciascuna generazione.

Osservazione 4: tutti gli organismi mostrano variazione.

 Osservazione 5: la variazione è ereditabile. Darwin notò che i figli

 tendono ad assomigliare ai propri genitori.

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ZOOLOGIA Deduzione 2: i diversi organismi di una popolazione presentano

 differenti tassi di sopravvivenza e riproduzione. Alcune

caratteristiche danno ai propri possessori un vantaggio nell’uso

delle risorse ambientali, che si traduce in livelli di sopravvivenza e

riproduzione più alti.

Deduzione 3: nell’arco di molte generazioni la selezione naturale

 genera nuovi adattamenti e nuove specie. La riproduzione

differenziale di individui fra loro diversi provoca gradualmente la

trasformazione delle specie, e sul lungo termine, un loro

miglioramento. La selezione naturale operando indipendentemente

su popolazioni isolate geograficamente, ne causerebbe il

differenziamento, creando così barriere riproduttive che portano

alla speciazione. La selezione naturale è un processo a due tappe:

la produzione di variazione fra gli individui è la parte casuale, la

parte non casuale è la sopravvivenza di caratteri differenti.

PROVE A FAVORE DELLE 5 TEORIE

CAMBIAMENTO CONTINUO. Un fossile è ciò che rimane di un organismo

 vissuto nel passato. Gli animale possono lasciare fossili completi, o le

loro parti dure, o parti di scheletro pietrificate. Altri fossili comprendono

esuvie di artropodi, impronte, calchi ed escrementi. I fossili forniscono

anche informazioni sui cambiamenti ambientali. Dal momento che molti

organismi non hanno lasciato fossili, è impossibile avere un quadro

completo della storia passata della Terra.

Interpretazione dei resti fossili: i fossili si depositano in strati, con i

o nuovi strati che si sovrappongono a quelli più vecchi. Alcuni fossili

vengono spesso utilizzati per identificare determinati strati,

vengono detti indicatori o fossili guida. Sfortunatamente di norma

gli strati si rovesciano o si piegano. Depositi più vecchi, portati alla

luce dall’erosione, possono essere coperti da nuovi depositi in un

livello diverso.

Tempo geologico: alla fine degli anni ’40 fu messo a punto un

o metodo radiometrico per la datazione assoluta delle rocce.

Attualmente sono usati svariati metodi indipendenti, tutti basati

sul decadimento radioattivo degli elementi naturalmente presenti

nelle rocce. Questi orologi radioattivi sono indipendenti da

cambiamenti di pressione e temperatura e dunque non risentono

delle spesso violente attività di formazione della Terra. L’era

Precambriana contiene fossili ben conservati di batteri e alghe,

impronte di meduse, spicole di spugne, coralli e tracce di vermi

molli. Tali resti sono per la maggior parte, ma non tutti,

microscopici.

Tendenze evolutive: i reperti fossili ci consentono di seguire i

o cambiamenti evolutivi su una più ampia scala di tempo. Più volte,

attraverso i resti fossili, si assiste al differenziarsi di specie che poi

si estinguono. Le tendenze sono cambiamenti in una certa

direzione delle caratteristiche tipiche o dei modelli di diversità in

un gruppo di organismi. Le tendenze riscontrabili nei resti fossili

dimostrano chiaramente il principio di Darwin del cambiamento

continuo. Le tendenze nella diversità dei fossili nel tempo sono il

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ZOOLOGIA risultato del differente rapporto tra tasso di formazione di nuove

specie e tasso di estinzione di altre.

DISCENDENZA COMUNE: la storia della vita è rappresentata come un

 albero che si ramifica, chiamato albero filogenetico, che propone per

tutte le specie viventi un’unica storia evolutiva. Secondo questa teoria,

potremmo esser in grado di ricostruire la genealogia di tutte le specie

attuali, fino a risalire alle linee filetiche ancestrali, condivise con altre

specie, sia viventi sia estinte. Su quest’albero genealogico sono quindi

riportate tutte le forme di vita, comprese molte forme estinte, che

rappresentano i rami morti.

Omologia e ricostruzione filogenetica: Darwin riconobbe la fonte

o principale di sostegno alla teoria dell’origine comune nel concetto

di omologia. Le strutture chiamate omologhe rappresentano

caratteristiche ereditate con qualche modifica da una

corrispondente struttura di un antenato comune. Attraverso la

storia di tutte le forme di vita, i processi evolutivi generano nuove

caratteristiche che vengono quindi ereditate dalle generazioni

successive. Ogni volta che una caratteristica nuova prende origine

in una linea evolutiva, si assiste all’origine di una nuova omologia.

Tale omologia viene trasmessa a tutte le linee discendenti fino a

quando non sarà perduta. La condivisione di omologie tra specie

fornisce prove di una discendenza comune e ci consente di

ricostruire le ramificazioni evolutive della storia della vita. I rami di

questo albero combinano le specie in una gerarchia articolata di

gruppi entro gruppi. I gruppi più piccoli sono racchiusi in gruppi più

ampi. Lo schema formato da tutte le omologie, considerate nel

loro insieme, dovrebbe indicare esattamente un solo albero

ramificato, che rappresenti la genealogia evolutiva di tutti gli

organismi viventi. L’organizzazione gerarchica delle omologie è

così diffusa nel mondo vivente da costruire la base della nostra

classificazione sistematica di tutte le forme di vita. La

classificazione gerarchica, in quanto estremamente evidente, ha

preceduto persino la teoria di Darwin, sebbene non fosse stata

spiegata adeguatamente. Le argomentazioni creazioniste, che non

sono ipotesi scientifiche, non possono fornire argomentazioni

verificabili su alcun modello di omologia e quindi non riescono a

incontrare i criteri di una teoria scientifica della diversità animale.

N.B. strutture simili per funzione ma non omologhe sono dette

strutture analoghe.

Ontogenesi, filogenesi e ricapitolazione: l’ontogenesi è la storia

o dello sviluppo di un organismo durante tutta la sua vita, dalla sua

origine come uovo fecondato o germoglio attraverso l’età adulta

fino alla morte. Confrontando l’espressione genica negli animali si

nota che in organismi molto diversi, come insetti e uomini, geni

omologhi guidano il differenziamento dello sviluppo dai segmenti

anteriori verso quelli posteriori. Questi geni forniscono un

pacchetto strumentale evolutivo che può essere usato per

costruire nuove parti del corpo alterando l’espressione dei geni

nelle diverse parti dell’embrione. Lo zoologo tedesco Haeckel

propose che ciascuno stadio successivo de