Introduzione zoologia

Zoologia: Origini, chimica e principi della vita

Teoria abiogenetica

Aristotele - IV secolo a.C. Origine della vita per generazione spontanea da forme non viventi pre-esistenti. Le forme viventi nascono dalla materia inerte o inanimata grazie a dei flussi vitali.

• Rane: Terra umida.
• Topi: Materia in putrefazione.
• Insetti: Rugiada.
• Larve: Carne in decomposizione.

Fattori che favorivano la generazione spontanea: Calore, umidità, luce solare e luce delle stelle.

Teoria biogenetica

Francesco Redi - 1668 Pubblicò "Esperienze intorno alla generazione spontanea degli insetti". Attraverso un esperimento dimostrò l'infondatezza di tale teoria.

Louis Pasteur - 1860 Esperimento sulla generazione spontanea. La vita non può manifestarsi in assenza di organismi già esistenti e dei loro elementi riproduttivi (uova/spore). Ne consegue che tutti gli organismi viventi condividono un antenato in comune, probabilmente una popolazione di microrganismi coloniali, vissuta 4 miliardi di anni fa. Questo antenato è il prodotto di un lungo periodo di assemblaggio prebiotico di materia non vivente, per formare unità autoreplicanti.

Teoria dell'evoluzione chimica prebiotica

Oparin e Haldane - 1920. Tutti gli esseri viventi hanno avuto origine, gradualmente, attraverso un progressivo assemblaggio di molecole piccole a formare molecole organiche più complesse. Sarebbero quindi state prodotte molecole capaci di autoduplicazione, che avrebbero infine portato alla formazione di microrganismi viventi.

Teoria della panspermia planetaria

Crick e Orgel - 1960. La Terra potrebbe esser stata colonizzata, in un passato remoto, da esseri intelligenti, molto evoluti, provenienti da altre galassie. Le basi di questa teoria si fondano sul fatto che il Molibdeno, molto scarso sul pianeta, sia un elemento indispensabile per il funzionamento di numerosi enzimi.

Teoria neocreazionista del disegno intelligente

1987. Sono necessarie cause intelligenti per spiegare le strutture complesse e ricche di informazioni della biologia e queste cause sono empiricamente scopribili. L'origine della vita sulla Terra è il problema più discusso della biologia teorica e il dibattito che ne scaturisce potrebbe non arrivare mai a una conclusione definitiva. Le prove esistenti possono solo fornirci uno scenario su come la vita si sia evoluta e sui principi che la governano.

Zoologia

Scienza che studia questi principi, permettendoci di analizzare la vita degli organismi animali. I principi di zoologia moderna hanno una lunga storia e diverse fonti d'ispirazione. Derivano principalmente:

• Da leggi della fisica e della chimica
• Dal metodo scientifico
• Da studi precedenti

Teoria del Big Bang

L'Universo si originò, tra i 10 e i 20 miliardi di anni fa, da una palla di fuoco primordiale e si è andato espandendo e raffreddando fin dall'inizio. Il Sole e i pianeti si formarono approssimativamente 4,6 miliardi di anni fa da una nube sferica di polvere e gas cosmici. La nube collassò sotto l'influenza della sua stessa gravità, in un disco rotante. Man mano che il materiale, nella parte centrale del disco, si condensava per formare il Sole, l'energia gravitazionale è stata liberata sotto forma di radiazione. La pressione di questa radiazione, diretta verso l'esterno, impedì il completo collasso della nebulosa nel Sole. Il materiale rimasto cominciò a raffreddarsi e diede origine, infine, ai pianeti, inclusa la Terra.

Acqua

L'acqua è il composto più abbondante nelle cellule. Rappresenta dal 60% al 90% della maggior parte degli organismi viventi.

Compito fisiologico più importante degli organismi: mantenimento di un ambiente acquoso costante. L'acqua ha diverse proprietà straordinarie essenziali per gli organismi viventi. Le proprietà dell'acqua si possono spiegare, in gran parte, sulla base dei legami idrogeno che si formano tra le sue molecole. Sebbene i legami idrogeno siano molto più deboli dei legami covalenti, in una molecola d'acqua essi richiedono notevole energia per la rottura.

Proprietà dell'acqua

• Alta capacità di calore specifico: È necessaria 1 caloria per elevare di 1°C la temperatura di 1g di acqua. Ogni altro liquido, tranne NH₃, richiede meno calore per raggiungere lo stesso aumento di T°. Quando l'acqua si scalda, gran parte dell'energia termica serve per rompere alcuni legami idrogeno, lasciando meno calore per aumentare l'energia cinetica (movimento molecolare) e, quindi, la temperatura dell'acqua.
• Alto calore di vaporizzazione: Sono necessarie più di 200 calorie per trasformare 1g di acqua liquida in vapore. Ciò è dovuto al fatto che i legami idrogeno, tra un molecola e le sue vicine, devono rompersi prima che l'acqua possa lasciare la superficie ed entrare nell'aria. Per gli animali terrestri e le piante, il raffreddamento prodotto dall'evaporazione dell'acqua, è un mezzo importantissimo per liberarsi del calore in eccesso.
• Singolare variazione di densità durante i cambiamenti di T°: La maggior parte dei liquidi diventa più densa con l'abbassamento della T°. L'acqua invece raggiunge la sua massima densità a 4°C mentre è ancora liquida, poi diventa meno densa con l'ulteriore raffreddamento. Di conseguenza il ghiaccio galleggia e non si deposita. Se non avesse questa proprietà la vita acquatica sarebbe fortemente limitata perché le masse d'acqua, in inverno, solidificherebbero sul fondo. Nel ghiaccio, tutte le molecole formano legami idrogeno tra loro. Le molecole formano un'estesa rete cristallina aperta, tenuta insieme da legami idrogeno. Le molecole in questa forma, simile a un reticolo, sono le più distanziate e, quindi, meno dense che a 4°C quando alcune molecole non hanno formato legami idrogeno.
• Alta tensione superficiale: Più alta di qualsiasi altro liquido, tranne il Mercurio (Hg). Questa proprietà è un aspetto della grande coesione delle molecole d'acqua: la loro tendenza a tenersi insieme con legami idrogeno. La coesione è importante per mantenere la forma e il movimento protoplasmatico e l'alta tensione superficiale crea una nicchia ecologica per alcune forme di insetti (scivolano sulla superficie degli stagni).
• Bassa viscosità: Proprietà che favorisce il movimento del sangue attraverso i sottili capillari e del citoplasma all'interno dei confini cellulari.
• Eccellente solvente per gli ioni dei sali: I sali si sciolgono in acqua in misura di gran lunga maggiore che in qualunque altro solvente. Ciò dipende dalla natura dipolare dell'acqua, che causa il suo orientamento intorno a particelle cariche, disciolte in essa. Esempio: quando NaCl si scioglie in H₂O, gli ioni Na⁺ e Cl^- si separano rapidamente in ioni indipendenti. Le zone negative dei dipoli dell'acqua si allineano intorno agli ioni Na⁺, mentre le zone positive si dispongono intorno agli ioni Cl^-. Questo fatto tiene gli ioni separati, determinando un alto grado di dissociazione. Altri solventi, che hanno meno o nessun carattere dipolare, sono meno capaci di allinearsi effettivamente attorno a tali ioni e, quindi, hanno minore capacità di sciogliere il sale.

Strutture molecolari organiche dei sistemi viventi

L'evoluzione chimica dell'ambiente prebiotico ha prodotto semplici composti organici, che, infine, hanno formato le cellule viventi. Comporti organici Contengono Carbonio. Il Carbonio ha una grande capacità di legarsi con altri atomi di carbonio in catene di lunghezze e configurazioni varie (>1.000.000 di composti organici).

Carboidrati

Composti di C, H e O. Sono prodotti dalle piante a partire da H₂O e CO₂ con l'aiuto dell'energia solare (fotosintesi). Nel protoplasma i carboidrati svolgono la funzione di elementi strutturali e sono fonti di energia chimica.

• Glucosio (il più importante, capace di immagazzinare energia)
• Zuccheri
• Amido
• Cellulosa

Lipidi

Sono i grassi e le sostanze simili ai grassi. Rappresentano il combustibile degli organismi animali. Formati da molecole a bassa polarità e, di conseguenza, sono insolubili in acqua ma solubili in solventi organici come acetone e etere. I principali gruppi di lipidi sono:

• Grassi neutri
• Fosfolipidi
• Steroidi

Grassi neutri o veri

Sono i maggiori combustibili degli animali. Il grasso immagazzinato può derivare:

• Direttamente dalla dieta
• Indirettamente da carboidrati che sono convertiti in grasso per deposito.

I grassi sono ossidati (subiscono una sottrazione di elettroni che si traduce con l'aumento del numero di ossidazione) e liberati nel circolo sanguigno quando si rendono necessari per soddisfare le necessità dei tessuti, specialmente muscoli in attività. Formazione di un grasso tipi...