Evoluzione biologica

Evoluzione biologica

Osservazione e ipotesi

Osservazione, raccolta dati e interpretazione, formulazione ipotesi e verifica sperimentale.

Ipotesi fissista

Tutte le specie come noi le conosciamo e non si sono trasformate mai.

Ipotesi evoluzionista

Tutte le specie discendono da un antenato comune.

Fissisti

Dominio fino al XVIII secolo. Teoria del creazionismo sostenuta da Linneo (1700), teoria del catastrofismo sostenuta da Cuvier (1700 e 1800) → 27 catastrofi ultima diluvio universale. Teoria del creazionismo sostenuta da Buffon (1700) il quale sosteneva che i viventi erano originati da pochi antenati, descrizione animali accentuandone la trasformabilità.

Evoluzionisti

Lamarck → evoluzione coerente e sistematica. Specie evolute tramite interazione con l'ambiente. Punto debole: caratteristiche acquisite trasmissibili (teoria della necessità, teoria uso e non uso, teoria ereditarietà dei caratteri acquisiti).

Lyell → opposizione catastrofismo e cambiamenti della terra causati da forze naturali in tempi lunghi.

Darwin → viaggio con il Beagle 1831-1836 → osservazione somiglianze organismi e diversità della vita tra isole e continenti. Osservazioni due punti: ossa somiglianti tra piccoli e grandi, differenza forma corazze tartarughe. La maggior parte delle specie insulari simili ma non uguali alle specie della terraferma più vicina. ''La lotta per la sopravvivenza può verificarsi anche tra creature della stessa specie formandone una nuova.'' Darwin scrive sull'origine della specie mediante selezione naturale. Questo libro parla di discendenza con modificazioni ma non lo pubblica. Successivamente insieme a Wallace pubblicano il volume.

Evoluzione darwiniana

• Evoluzione ha alla base la selezione naturale.
• Organismi di tutte le specie hanno la tendenza a produrre prole in eccesso rispetto agli individui che l'ambiente può sostenere.
• Organismi di tutte le specie variano in molte caratteristiche ereditabili.
• L'evoluzione è un processo lento, casuale e continuo.
• Super proliferazione, variabilità continua, selezione naturale e lotta per l'esistenza fanno parte dell'adattamento.

Selezione naturale

La selezione naturale si basa su:

1. Variabilità.
2. Solo alcune variazioni sono trasmesse ai figli.
3. Non tutti si riproducono.
4. Lotta per sopravvivenza (sopravvive il più forte, si riproduce il migliore).

Selezione artificiale → coltivazione e allevamento selettivi di piante e animali → allevatori e coltivatori selezionano fenotipi migliori per accentuare la qualità.

Come agisce la selezione naturale?

• Variabilità caratteri (coleotteri verdi e coleotteri marroni).
• Differenze nella riproduzione ambiente non sostiene crescita illimitata, non tutti si riproducono: uccelli mangiano i coleotteri verdi.
• Ereditarietà: coleotteri marroni sopravvivono e producono prole marrone perché questo carattere ha basi genetiche.
• Risultato finale: il tratto più vantaggioso, la colorazione marrone, diventa più comune nella popolazione. Questo processo continua, alla fine tutti i coleotteri saranno marroni.

Sostiene che tutte le specie hanno un antenato comune e che la selezione naturale porta alla formazione di tutte le specie.

1. Variabilità: esistono caratteristiche variabili con origine sconosciuta.
2. Super proliferazione.
3. Sopravvivenza: lo sviluppo delle varie specie è limitato.
4. Selezione naturale: lotta selezione per l'esistenza.
5. Adattamento: in questa lotta l'ambiente isola individuo e con varianti idonee, determinando l'origine di una nuova specie.
6. Gradualismo: la specie si forma gradualmente.

Prove dell'evoluzione

• Fossili → la loro formazione si può avere per mineralizzazione, carbonizzazione, mummificazione, l'impronta, inclusione nell'ambra o nel ghiaccio, modellamento.
• Stratificazione fossile → età varie specie (relativa).
• Datazione radiometrica → età varie specie (reale).
• Anatomia comparata ha studiato somiglianze anatomiche tra le strutture omologhe (che derivano dallo stesso stadio embrionale) ed analoghe (organi con funzioni simili ma con struttura diversa).
• Biogeografia studia la distribuzione geografica.
• Imperfezioni, organi vestigiali (con funzioni diverse rispetto a quelle di un tempo).
• Embriologia comparata (somiglianze nello sviluppo).
• Biologia molecolare (paragona sequenze di DNA e proteine tra organismi).

Meccanismi di isolamento riproduttivo

Per essere diversificati le specie devono essere isolate riproduttivamente: non c'è flusso genico tra popolazioni (che tende omogenee le popolazioni. Questo causa diversificazioni.

• Pre-zigotici (meccanico, ambientali, comportamentali, fisiologiche) → evitano accoppiamento.
• Post-zigotici (non vitalità e sterilità dell'ibrido).

Per riproduzione degli animali rilasciano segnali → se non riconosco il tuo segnale non mi accoppio con te.

Esempio: asino + cavallo → mulo (sterile)

1. Isolamento temporale → specie vicine si accoppiano in momenti diversi (es: moffetta maculata in tutto Est-America mentre moffetta normale in tutto in Nord-America) → accoppiamento in momenti diversi.
2. Isolamento comportamentale → via poca o nessuna attrazione tra maschio e femmina di specie diverse (es: lucciola Asia illumina per farsi vedere ma i mezzi tra le specie abbastanza vicine non creano l'accoppiamento).
3. Isolamento meccanico → incompatibilità tra organi sessuali dei maschi e delle femmine → specificità chiave serratura → andamentale classificazione della specie sono i genitali.

Barriere post-zigotiche

• I preti completano il loro ciclo dando origine a individui sterili → non c'è flusso genico tra le due specie parentali → la non vitalità degli ibridi avviene se i geni di due specie sono uguali → la sterilità avviene se la prima generazione di ibridi è fertile ma con l'accoppiamento generano prole debole è sterile.

Anagenesi

Specie si trasforma ma rimane se stessa. Nuova specie → base biodiversità.

Speciazione

La speciazione, l'origine di nuove specie, è il punto focale dell'evoluzione.

• Speciazione → barriere che impediscono flusso genico → differenze morfologiche, comportamentali, ecologiche.
• Popolazione → unità evolutiva di base.

Tipi di speciazione

• Allopatrica → separazione geografica.
• Parapatrica → separazione ad anello → diversificazione ecologica dovuta all’isolamento ecologico (in mancanza di isolamento geografico).
• Peripatrica → la più comune → individui si staccano → popolazione isolata ai margini di una popolazione più grande → come nel caso dell'effetto del fondatore (deriva genica).
• "Flush and Crush": popolazione inizia con pochi individui, rapido aumento dimensione popolazione fino a creare sciami; anche i fenotipi meno adatti sopravvivono, crollo popolazione, selezione e deriva determinano nuovi fondatori e nuovo genotipo.
• Simpatrica → insorgere di forme diverse in aree omogenee in assenza di barriere quindi d'isolamento → necessità di un certo tipo di polimorfismo.
• Modello un accoppiamento assortativo → alcuni genotipi preferiscono accoppiarsi con partner con stesso genotipo.
• Modello con eterogeneità ambientale → genotipi diversi sono adattati a nicchie ecologiche diverse.
• La radiazione adattiva (speciazione rapida, di solito per simpatria) origina un elevato numero di specie in mancanza di isolamento geografico.

Popolazione

Gruppo di individui della stessa specie che vivono contemporaneamente nello stesso luogo e i cui componenti hanno un pool genico in comune.

Specie

Individui interfecondi che generano prole fertile. Ogni specie è composta da più popolazioni isolate riproduttivamente.

Genetica delle popolazioni

Nel 1920 è la scienza che si occupa dei cambiamenti genetici in popolazioni.

Genetica moderna e teoria sintetica evoluzione

Variabilità attraverso → riproduzione sessuale e mutazioni. Pool genico popolazione → insieme alleli di tutti individui di una popolazione. In una popolazione che non si evolve, il pool rimane lo stesso.

In una popolazione molto grande, ad incrocio casuale, su cui non agiscono mutazione-migrazione-selezione naturale → NO variazione freq alleliche.

Equilibrio di Hardy-Weinberg

• Frequenze alleliche non cambiano → pool genico non cambia per quel locus.
• Dopo accoppiamento casuale le frequenze genotipiche sono p²-2pq-q².
• Proprietà genotipiche rimangono nella stessa situazione.

Variazioni struttura genica popolazioni

• Fattori che cambiano frequenze alleliche:
• Deriva genica: cambiamento dovuto al caso nel pool di una piccola popolazione.
• Popolazioni reali hanno dimensioni finite, ma sono grandi abbastanza da permettere che le proporzioni attese siano rispettate e che i fattori casuali non abbiano effetti significativi sulle frequenze alleliche.
• Si tratta di una microevoluzione in cui non è coinvolta la selezione naturale.