Biologia - Evoluzione, classificazione dei viventi ed ecologia

Evoluzione, classificazione dei viventi ed ecologia

L'evoluzione è il processo di cambiamento e adattamento che porta a un aumento della diversità genetica e allo sviluppo di nuove forme di vita.

Teoria evolutiva di Lamarck

Legge dell'uso e del non uso → Gli organi intensamente usati si sviluppano, altrimenti si atrofizzano. Secondo Lamarck, gli organismi sono in grado di modificare i propri caratteri durante la loro esistenza (caratteri acquisiti).

Legge dell'eredità dei caratteri acquisiti → I caratteri acquisiti possono essere trasmessi alla progenie. Questa teoria non ha validità scientifica, infatti è noto che i caratteri acquisiti non sono trasmissibili alla progenie.

Teoria evolutiva di Darwin (1859)

• Gli esseri viventi si riproducono generando organismi simili a sé stessi nelle caratteristiche fondamentali, ma con una notevole variabilità fra i singoli, e queste differenze sono almeno in parte ereditabili.
• Gli organismi producono una prole troppo numerosa rispetto alle risorse disponibili per garantirne la sopravvivenza; tra di essi, è sempre in atto una lotta per l'esistenza.
• Quali organismi possano sopravvivere e riprodursi dipende dalle interazioni tra questi e l'ambiente: quelli che mostrano caratteristiche più adatte all'ambiente in cui si trovano, sopravvivono e si riproducono, permettendo il perpetuarsi delle loro caratteristiche vantaggiose.
• Operando generazione dopo generazione, la selezione naturale porta a un accumulo di cambiamenti tale da differenziare i gruppi di organismi, permettendo la comparsa di nuove specie.

Differenze tra teoria di Darwin e teoria di Lamarck

• Per Lamarck, l'ambiente ha un ruolo diretto nell'evoluzione, determinando lo sviluppo dei caratteri acquisiti.
• Per Darwin ha un ruolo indiretto, non provoca comparsa di nuovi caratteri ma fa sì che individui dotati di caratteri che, in quel determinato ambiente, risultano favorevoli, sopravvivano meglio.
• Secondo Lamarck, le variazioni sono indirizzate esclusivamente verso adattamenti favorevoli; secondo Darwin, la variabilità dei caratteri è casuale ed esistono caratteri favorevoli, neutrali e sfavorevoli: è poi l'ambiente a selezionare gli individui idonei. (es. Collo giraffa – carattere favorevole)

Prove dell'evoluzione

• Prove paleontologiche → Discipline che analizzano i resti fossili, grazie alle tecniche di datazione radioattiva.
• Prove biogeografiche → Studio della distribuzione delle forme viventi nelle varie regioni del globo (es. Fringuelli Darwin).
• Anatomia comparata → Dimostra che gli organismi appartenenti a uno stesso gruppo presentano sempre molte somiglianze strutturali (es. zampa gatto e cavallo vs zampa mosca).
• Embriologia comparata → Studia lo sviluppo embrionale. Lo sviluppo embrionale negli organismi imparentati si somiglia.
• Biologia molecolare → Maggiore è la parentela evolutiva di due specie, maggiore è il grado di somiglianza nella sequenza delle basi del loro DNA.

Neo-darwinismo

La teoria di Darwin fu contestata, poiché:

• Non proponeva un meccanismo convincente per spiegare come i caratteri ereditari fossero trasmessi da una generazione all'altra.
• Non indicava quale fosse l'origine della variabilità dei caratteri.

Riguardo ciò, la genetica ha individuato nella mutazione e nella ricombinazione genetica la fonte della variabilità ereditabile.

Basi genetiche dell'evoluzione

Una popolazione è un gruppo di individui della stessa specie, che possono incrociarsi liberamente perché non ostacolati da barriere di alcun tipo, che impediscano gli scambi. La popolazione è il soggetto dell'evoluzione (più facile da studiare). Gli individui di una popolazione tendono a formare un gruppo riproduttivo chiuso.

Nell'ambito della genetica di popolazione, si definisce pool genico l'insieme di tutti gli alleli presenti negli individui di una popolazione in un determinato momento, mentre la frequenza genica è la frequenza relativa di un particolare allele in una popolazione. L'evoluzione può essere considerata il risultato di una modificazione delle frequenze geniche all'interno di una popolazione.

Principio di Hardy-Weinberg

Postula che all'interno di una popolazione (ideale), vi è equilibrio delle frequenze alleliche e genotipiche da una generazione all'altra, ovvero queste non cambiano con il passare del tempo a meno che non intervengano fattori specifici atti a disturbare l'equilibrio stesso. Gli equilibri proposti sono:

• Popolazione molto grande
• Accoppiamenti casuali tra gli individui
• Nessun fenomeno migratorio
• Nessuna mutazione del pool genico
• Tutti gli alleli hanno lo stesso successo riproduttivo

Ovviamente in natura queste situazioni sono impossibili, ma questo principio può essere utilizzato per stabilire in che modo una popolazione si sta evolvendo.

Mutazioni

Eventi casuali che provocano una variazione ereditaria del genotipo, responsabili della comparsa di nuovi alleli, provocando quindi una modificazione delle frequenze geniche. I nuovi alleli risulteranno favorevoli, neutri o sfavorevoli, in base alle condizioni ambientali. A seconda del loro valore selettivo, queste mutazioni possono essere eliminate dal pool genico oppure mantenute.

Selezione naturale

È considerata il fattore principale nella modificazione delle frequenze alleliche di una popolazione. Ne esistono diversi tipi:

• Selezione stabilizzatrice → Tende a produrre una popolazione più uniforme, per quel che riguarda una determinata caratteristica, elimina le forme fenotipiche estreme e riduce la variabilità.
• Selezione direzionale → Tende a fare aumentare la proporzione di individui con caratteristiche fenotipiche estreme; agisce quando individui di una popolazione devono fronteggiare un cambiamento ambientale (es. Biston betularia da bianca a nera).
• Selezione divergente → Tende a far prevalere caratteristiche fenotipiche estreme, eliminando le forme intermedie. Porta al polimorfismo, cioè alla coesistenza di due o più forme fenotipicamente distinte in una popolazione (può portare alla formazione di due nuove specie).

La selezione naturale porta alla comparsa di adattamenti, cioè a individui più adatti alla sopravvivenza in un dato ambiente:

• Adattamenti morfologici → Forma e struttura degli organismi
• Adattamenti fisiologici → Metabolismo degli organismi
• Adattamenti comportamentali → Comportamenti che garantiscono la sopravvivenza