Classificazione e sistematica, zoologia, scienze biologiche

La sistematica, secondo Simpson, è la parte più elementare e sintetica della

biologia, perché gli organismi non possono essere studiati se non dopo che essi

siano stati distinti in qualche modo. Essa utilizza molte altre discipline per

stabilire i rapporti di affinità.

• Filogenesi: genealogia degli organismi nel corso della loro storia evolutiva.

• Ontogenesi: processo di sviluppo di un individuo. 3

Aristotele fece il primo tentativo di classificazione secondo somiglianze

strutturali. Come già detto, questo tipo di classificazione non aveva basi

biologiche effettive e venne sostituito, ma è conservato il principio del metodo

di classificazione ascendente.

John Ray fu il primo a sostenere questo innovativo modello di classificazione

(contrario al modello discendente di Cisalpino); con Linneo si ebbe la prima

classificazione gerarchica accompagnata da un sistema di nomenclatura

binomia valido tutt’oggi (ed entrata in vigore ufficialmente nel 1758).

nomenclatura binomia si basa sull’uso di due termini, entrambi scritti in

La corsivo e in latino, dei quali il primo indica il genere di appartenenza, indicato

con la lettera maiuscola, il secondo, il nome specifico della singola specie. La

nomenclatura può anche essere accompagnata dal nome del descrittore di

quella data specie. 4

Categorie tassonomiche

• Taxa: un taxon è un qualunque gruppo di organismi sufficientemente distinto

da essere nominato, a qualsiasi livello di categoria.

Esistono varie categorie sistematiche, le più importanti delle quali sono:

• il Regno;

• il Phylum;

• la Classe;

• l’Ordine;

• la Famiglia;

• il Genere;

• la Specie.

Fondamentali sono il Phylum, che distingue gli animali in base ai loro piani di

organizzazione generale del corpo, e la specie. 5

• Sinonimia: una stessa specie riceve due o più nomi diversi da parte di più

descrittori.

• Omonimia: uno stesso nome viene attribuito a due o più specie diverse.

Entrambi erano casi molto frequenti in passato a causa della scarsità dei mezzi di

comunicazione e divulgazione scientifica.

• Codice Internazionale di Nomenclatura Zoologica (1961): insieme delle

regole internazionali per assicurare una corretta nomenclatura.

I biologi che intendevano nomenclare una nuova specie, dovevano consegnare ad

un museo l’esemplare-tipo di quella specie; se si trattava di una serie di

esemplari, era necessario individuare un olotipo, mentre gli altri erano

considerati paratipi. 6

Specie

La specie è l’unica categoria sistematica che presenta una connotazione biologica.

• fa riferimento alla filosofia platonica e a dei “tipi universali”

Specie tipologica:

presenti in un numero limitato ai quali, però, nella realtà fisica, fanno riscontro

un gran numero di soggetti individuali. Su questo criterio si basa la sistematica

linneana, con la definizione di un individuo-tipo al quale si riferiscono tutti gli

altri individui della stessa specie. È un modello che viene scartato con

l’avvento del darwinismo.

• nega i “tipi universali”. Esistono solo gli individui, e la

Specie nominalistica:

categoria diventa vuota di qualsiasi realtà fisica.

• Specie biologica: secondo Mayr, la specie è costituita da gruppi di popolazioni

naturali i cui individui sono, effettivamente o potenzialmente, interfecondi ed

isolati riproduttivamente da altri gruppi. Il concetto di specie biologica è

ragionevole perché identifica in una proprietà biologica (la riproduzione) il

legame che tiene uniti i membri di una specie; è tuttavia applicabile sono a

specie viventi, esclusi quindi i fossili, con riproduzione sessuata. 7

Le specie viventi sono una miscela di caratteri:

• ancestrali: rimasti invariati dai progenitori.

• derivati: evoluti più recentemente.

In due taxa:

• un carattere si dice omologo se è stato ereditato da entrambi gli individui

attraverso le linee di discendenza di un antenato (indica un progenitore

comune) → omologia (1)

• un carattere si dice analogo se in entrambi gli individui adempie alla stessa

→

funzione ma deriva da strutture diverse analogia (2)

(1) (2) 8

esempio di convergenze

evolutive tra mammiferi

marsupiali e placentati

caratteri simili non

presenti nell’antenato

comune (analogie)

divergenza tra marsupiali e

placentati avvenuta 140

milioni di anni fa (da dati

genetici e fossili)

caratteristiche analoghe si

sviluppano

successivamente,

indipendentemente nelle

due linee filogenetiche 9

Indirizzi sistematici

• Sistematica tipologica: ogni taxon è definibile da un complesso di caratteri

scelti dallo studioso in base a criteri personali;

• Sistematica evoluzionistica (tradizionalista): [Mayr / Simpson] tiene conto dei

rapporti filetico-evolutivi. Aspira a divenire lo schema della storia evolutiva

degli animali grazie all’identificazione di gruppi sistematici (gradi) i cui

membri hanno tra loro in comune più caratteri che con altri gruppi. I caratteri

non hanno lo stesso peso;

• Sistematica numerica (fenetica): [Sneath / Sokal] considera i caratteri tutti alla

pari e non tiene conto di omologie ed analogie. Non si occupa di filogenesi;

• Sistematica filogenetica (cladismo): [Hennig] i caratteri vengono diversamente

valutati per evidenziare precisi rapporti di derivazione. Ogni specie si evolve

dicotomicamente. 10

SISTEMATICA 11

Metodi tassonomici di studio

• Caratteristiche morfologiche e anatomiche

• Stadi di sviluppo (embriologia)

• Caratteristiche comportamentali ed ecologiche

• Parassiti

• Metodi molecolari

• Fossili (con il problema della disponibilità solo per certi organismi) 12

Studio degli stadi di sviluppo

Lo studio degli stadi di sviluppo tratta l’embriologia: secondo Ernest Haekel,

l’ontogenesi di un individuo ripercorre la sua filogenesi. Il confronto fra gli

stadi di sviluppo precoci di gruppi correlati, mostra stadi di sviluppo simili ma

adulti diversi. forme larvali dei Tunicati:

la corda è presente solo

allo stadio pelagico 13

Studio di comportamento

e tassonomia

Specie con diversità nella livrea e isolate geograficamente, possono avere uguali

strategie di corteggiamento.

• Comportamento fossilizzabile 14

Studio dei parassiti

Grazie allo studio dei parassiti è stato visto che specie simili presentano parassiti

simili: questo è, ad esempio, il caso dell’evoluzione dei pidocchi e delle pulci

parallela a quella degli ospiti (pulci simili sia nell’uomo che nelle scimmie

antropomorfe). Il fenicottero rosa

è vicino alle

cicogne, in

base agli studi

molecolari,

ma lo studio

dei parassiti lo

colloca più

vicino ai

trampolieri. 15

Metodi molecolari

• Elettroforesi: viene eseguita su proteine particolari (es: citocromo C) ed è un

metodo usato in passato che varia lentamente nel tempo dando, con le sue

variazioni, un’idea dei tempi evolutivi.

• Determinazione della sequenza di basi del DNA nucleare e mitocondriale

(DNA hybridization): questo metodo si basa su un confronto iniziale tra DNA,

che porta alla separazione tra i vari filamenti e ad un accoppiamento tra le

doppie eliche ibride (delle specie diverse) per raffreddamento. L’appaiamento

dipende principalmente dalla similarità fra le due specie e la termolabilità dalla

percentuale di basi bilanciate. È un metodo utile da utilizzare per specie

relativamente affini (perché il DNA non si accoppia stabilmente per differenze

superiori al 20%).

• Dosaggio radio immunologico (es: collagene nei fossili). 16

Distanza immunologica

• Metodo immunologico: il rapporto tra

antigene e anticorpo è specifico, per

questo dalla risposta si ricava l’affinità

filogenetica (> precipitato > affinità). 17

Il metodo immunologico usato per forme fossili presenta alcuni caratteri diversi.

18

Filogenesi del Panda maggiore e del Panda minore

(DNA hybridization) 19

I principi essenziali della metodica

sono i seguenti:

• Ogni specie si evolve dicotomicamente (il cladogramma è infatti basato su

dicotomie) dando origine a due specie sorelle, mentre quella progenitrice deve

considerarsi estinta (discutibile secondo un processo evolutivo graduale);

• tutti i taxa devono essere rigorosamente monofiletici (si parla di cladi). Questo

accade quando un carattere che appare ex-novo (apomorfia o neoapomorfia),

ad un certo punto rimane presente in tutti i rami che originano da questo punto

(sinapomorfia);

• anche questa sistematica ha dei problemi concettuali e di applicazioni.

• Apomorfie / neoapomorfie: caratteri fisici o comportamentali nuovi

• Sinapomorfie: caratteri fisici o comportamentali vecchi 20

A B C

a’’ a’’ a’

Cladogramma per le tre specie A, B e C in cui il carattere a si presenta nelle due

alternative a’ (plesiomorfa) e a’’ le due specie vicine a’’, si

versioni (apomorfa):

differenziano da una specie ancestrale.

Plesiomorfia: carattere nuovo che diventa vecchio. 21