Biologia - Evoluzione, classificazione dei viventi ed ecologia

FLUSSO DEI GENI DOVUTO A MIGRAZIONI

Le migrazioni possono causare una variazione delle frequenze

alleliche, ingresso o perdita di alleli nella popolazione, con

conseguente alterazione dell'equilibrio genetico, livellando le

differenze genetiche tra le popolazioni.

DERIVA GENETICA

E' una variazione delle frequenze geniche di una popolazione,

dovuta a fenomeni casuali (es. Catastrofi naturali, migrazioni); un

cambiamento evolutivo indipendente dalla selezione naturale,

sottoposto unicamente alle leggi del calcolo delle probabilità, dove

nelle generazioni successive si può avere la prevalenza di alcuni

alleli e la scomparsa di altri, indipendentemente dal fatto che ciò sia

favorevole per gli individui.

MODELLI DI EVOLUZIONE

MICROEVOLUZIONE → insieme dei cambiamenti genetici che

•

interessano una popolazione e che portano all'origine di una nuova

specie

MACROEVOLUZIONE → riguarda I cambiamenti che insorgono

•

all'interno di gruppi superiori alla specie (es. Comparsa di nuove

linee evolutive o estinzioni di massa)

Tra la prima e la seconda, cambia solamente la scala temporale in

cui questi fattori agiscono.

Esistono tre modelli di evoluzione:

EVOLUZIONE CONVERGENTE → fenomeno per cui organismi che

•

vivono in condizioni ambientali simili sviluppano adattamenti simili,

pur non avendo alcuna parentela (es. Forma idrodinamica tonno o

delfino)

EVOLUZIONE PARALLELA → processo in base al quale specie

•

imparentate evolvono in modo simile, poichè sottoposte alle stesse

pressioni selettive

EVOLUZIONE DIVERGENTE → sviluppo di caratteristiche diverse

•

in due (o più) popolazioni che condividono un antenato comune;

può provocare varietà della stessa specie o specie diversa.

SPECIAZIONE

Una specie è un gruppo di individui che possono incrociarsi tra loro,

dando origine a prole fertile. Il complesso di fenomeni che portano

alla nascita di una nuova specie prende il nome di speciazione. La

condizione iniziale è l'isolamento genetico, cioè l'impossibilità di

accoppiarsi per gli organismi appartenenti alle due popolazioni.

Entrambe sono spesso il risultato dell'isolamento geografico

(speciazione allopatrica); può avvenire anche senza isolamento

geografico (speciazione simpatrica).

SPECIAZIONE ALLOPATRICA → se una popolazione viene

•

separata da un'altra da una barriera geografica, I due gruppi

cessano di scambiarsi I geni e restano isolati dal punto di vista

riproduttivo. Una volta separati, sui loro pool genici agiscono

pressioni diverse, facendole evolvere indipendentemente. Se

l'isolamento dura abbastanza a lungo e le pressioni sono

abbastanza intense, due popolazioni possono differenziarsi

geneticamente al punto che, se anche tornassero in contatto, non

potrebbero più incrociarsi e rimarrebbero isolate riproduttivamente.

Si possono così formare due nuove specie

SPECIAZIONE SIMPATRICA → molto comune nelle piante e

•

spesso legata al fenomeno della poliploidia (numero di cromosomi

superiore al normale nel nucleo): la nascita di una nuova specie per

poliploidia può essere dovuta al raddoppio del numero dei

cromosomi in una data specie o in individui ibridi. Un ibrido è un

individuo originato dall'accoppiamento tra due individui di specie

diversa. Gli ibridi sono normalmente sterili, perchè I loro cromosomi,

non essendo omologhi, non possono appaiarsi durante la meiosi,

bloccando così la produzione dei gameti. L'eventuale doppio del

numero cromosomico in un ibrido permette però la nascita di una

nuova specie, in grado di produrre gameti, perchè ogni cromosoma

ha un suo omologo con il quale appaiarsi.

ISOLAMENTO GENETICO

A speciazione avvenuta, due specie molto simili possono restare

riproduttivamente isolate, pur convivendo nello stesso ambiente:

Meccanismi di isolamento prezigotici → differenze di habitat,

•

differenze nel corteggiamento, incompatibilità degli apparati

riproduttivi.

Meccanismi di isolamento post-zigotici → gli eventuali ibridi

•

tra due specie non sopravvivono, oppure vivono ma non sono in

grado di riprodursi.

RADIAZIONE ADATTATIVA

Si verifica quando una specie va a occupare un nuovo ambiente

scarsamente colonizzato, dando origine rapidamente a numerose

specie diverse, fino a occupare tutte le nicchie ecologiche. Ciascuna

delle nuove specie presenta adattamenti funzionali a una specifica

nicchia ecologica.

ORIGINE DELLA VITA

La vita ha avuto origine intorno a 4 miliardi di anni fa. Secondo le

teorie attualmente più accreditate, la comparsa della vita ha

richiesto la sintesi abiotica delle sostanze biochimicamente

importanti (sintesi di composti organici da composti inorganici). Le

prime molecole organiche complesse si sarebbero formate

nell'atmosfera primitiva con un processo non biologico, si sarebbero

poi concentrate negli oceani primordiali attraverso le prime piogge,

formando un brodo primordiale contenente I precursori delle

macromolecole biologiche (evoluzione chimica). Amminoacidi,

monosaccaridi, nucleotidi e lipidi così formati sarebbero andati

incontro a un processo di evoluzione chimica, con la comparsa dei

primi organismi protocellulari. Questi organismi avrebbero reagito

tra loro formando polimeri; questi a loro volta si sarebbero

aggregati a formare goccioline colloidali (coacerbati), dotate di

una membrana lipidica che le separava dall'ambiente esterno, e

capaci di compiere al proprio interno reazioni enzimatiche.

I coacerbati non erano cellule viventi perchè non erano in grado di

riprodursi; quando acquisirono la capacità di riprodursi formarono I

PROTOBIONTI.

LE PRIME FORME VIVENTI

I fossili di batteri più antichi risalgono a 3,5-3,8 miliardi di anni fa.

Non è possibile capire che tipo di metabolismo avessero, ma

certamente dovevano essere anaerobie. I primi organismi dovevano

essere simile agli archebatteri.

COMPARSA DELLA FOTOSINTESI

Fra gli organismi autotrofi, maggiore successo hanno avuto I

fotosintetici, in grado di sintetizzare composti organici da sostanze

inorganiche (anidride carbonica e acqua), sfruttando l'energia della

luce solare tramite la fotosintesi, che produce ossigeno libero. Con

la comparsa della fotosintesi, gli eterotrofi hanno potuto proseguire

la loro evoluzione, avendo a disposizione gli autotrofi come

nutrimento.

Grazie alla fotosintesi, l'atmosfera arrivò a contenere il 21% di

ossigeno, trasformandosi da riducente (priva) a ossidante.

La comparsa dell'ossigeno ebbe tre conseguenze :

rese possibile la formazione di uno strato di ozono, che

•

schermando I raggi UV dannosi, avrebbe consentito la successiva

colonizzazione delle terre emerse.

Favorì la comparsa del metabolismo aerobico, basato sulla

•

respirazione cellulare, migliore dal punto di vista energetico

•modificò l'ambiente in modo tale da impedire per sempre il

ripetersi della formazione della vita dalla non-vita; l'ossigeno libero,

infatti, tende a demolire velocemente I composti organici,

ostacolando nella formazione l'accumulo (per la serie: chi c'è c'è,

chi non c'è non c'è).

I PRIMI EUCARIOTI

Comparsi probabilmente oltre 1,5 miliardi di anni fa, in conseguenza

a un processo di simbiosi fra alcuni organismi procarioti. Secondo la

teoria dell'endosimbiosi, un procariote di dimensioni maggiori

avrebbe inglobato procarioti in grado di compiere la respirazione,

che sarebbero all'origine dei mitocondri, e altri fotosintetici, che

avrebbero dato origine ai cloroplasti.

LA COMPARSA DELLA PLURICELLULARITA'

I primi organismi pluricellulari hanno avuto origine circa 600 milioni

di anni fa; con la comparsa degli organismi pluricellulari,

l'evoluzione subì una straordinaria accelerazione: l'organismo

pluricellulare può vivere più a lungo, raggiungere dimensioni

maggiori e adattarsi meglio alle condizioni ambientali diverse. La

flora e la fauna prima si diffusero in ambiente acquatico, poi

occuparono le terre emerse.

CLASSIFICAZIONE DEI VIVENTI

LA SISTEMATICA → disciplina che studia la diversità esistente tra

•

gli organismi e le loro relazioni evolutive.

LA TASSONOMIA → si occupa invece della classificazione dei

•

viventi, basandosi sulle loro relazioni evolutive.

Le categorie tassonomiche sono sette:

•REGNO

PHYLUM (per gli animali) // DIVISIONE (per le piante)

•

•CLASSE

•ORDINE

•FAMIGLIA

•GENERE

•SPECIE

Le strutture che hanno un'origine comune, ma non necessariamente

una funzione comune, sono definite omologhe. (Es. Ala di uccello –

zampa di cavallo)

Le strutture che hanno la stessa funzione, somiglianza superficiale

ma origini evolutive differenti, sono dette analoghe.

Per un corretto ordinamento tassonomico, è utile anche l'analisi

delle sequenze amminoacidiche di proteine omologhe, cioè proteine

che sono presenti con la stessa funzione in tutti gli esseri viventi,

permettendo di ricostruire una sorta di albero genealogico, in cui a

un maggior numero di differenze nella sequenza corrisponde una

maggiore distanza evolutiva.

La stessa cosa può essere fatta analizzando acidi nucleici (RNA

RIBOSOMIALE), molecole di specie morfologicamente distanti

possiedono sequenze meno simili e viceversa.

I CINQUE REGNI

MONERE → procarioti unicellulari o coloniali – autotrofi ed

•

eterotrofi (batteri cianobatteri)

PROTISTI → eucarioti unicellulari coloniali o pluricellulari –

•

autotrofi ed eterotrofi (amebe, parameci, alghe)

FUNGHI → eucarioti pluricellulari – eterotrofi (lieviti, funghi, muffe)

•

PIANTE → eucarioti pluricellulari – autotrofi fotosintetici (muschi,

•

piante, piante con fiori)

ANIMALI → eucarioti pluricellulari – eterotrofi (spugne, molluschi,

•

uccelli, mammiferi, insetti)

I viventi dovrebbero essere distinti in tre domini:

DOMINIO BACTERIA (regno degli eubatteri)

•

DOMINIO ARCHAEA (regno degli archebatteri)

•

DOMINIO EUKARYA (protisti, funghi, piante e animali)

•

•MONERE

Tutti gli organismi procariot sono classificati nel regno delle monere.

In base al tipo di metabolismo, si dividono in :

FOTOAUTOTROFI → sintetizzano composti organici a partire dalla

•

CO2, utilizzando la luce del sole come energia

CHEMIOAUTOTROFI → sintetizzano composti organici a partire

•

dalla CO2 e ricavano ener