L'evoluzione e la riproduzione

Evoluzione

Quadro storico

Carl von Linné (1707-1778)

Per moltissimo tempo l’idea (sbagliata) più diffusa era che le specie che noi vediamo oggi siano state così, come le vediamo, dall’inizio dei tempi. Questa idea era supportata da un’altra altrettanto sbagliata, e cioè che la Terra esistesse da qualche migliaio di anni. Ad un certo punto queste idee iniziarono a vacillare grazie ad un loro sostenitore, Carl Von Linné, o Linneo (vedi appunti “introduzione biodiversità”). Linneo era un calvinista (calvinismo: confessione del cristianesimo protestante). Il suo lavoro di classificazione degli esseri viventi avvenne in pieno Illuminismo, periodo che dava particolare importanza alle idee. Scrisse un libro intitolato “Systema naturae”. Al suo interno divise i vertebrati in vari ordini. Di questi ordini scrisse le caratteristiche; all’interno degli ordini inserisce i generi descrivendone le particolarità; infine, all’interno dei generi, vi erano elencate i tratti delle specie.

All’interno del libro il genere Homo (uomo) venne messo nell’ordine degli antropomorfi e, mentre per tutti gli animali descriveva a grandi linee i tratti anatomici che raffiguravano la specie, per l’uomo inserisce una citazione latina che tradotta vuole dire “conosci te stesso”. Senza disegni e con pochissimi tratti Linneo descrive le varie specie. Gli antropomorfi avevano otto incisivi (quattro sopra e quattro sotto) e le mammelle. Se un essere vivente avesse posseduto questi requisiti allora avrebbe fatto parte degli antropomorfi. All’interno dell’ordine degli antropomorfi si trovano tre generi: l’uomo, la scimmia e il bradipo. Per entrare nel genere della scimmia, per esempio, l’essere vivente in questione deve essere dotato di una faccia nuda e delle unghie piatte e rotonde. Praticamente tutto ciò si tratta di un sistema di classificazione che permette di avvicinare animali simili e allontanare quelli differenti.

Georges-Luis Leclerc De Buffon (1707-1788)

Linneo non fu l’unico che stava sviluppando quelle idee. Infatti, nello stesso periodo, ci fu Georges-Luis de Buffon. Il conte de Buffon descrisse gli animali ma in modo totalmente diverso e fu il primo a pensare che la Terra fosse molto più antica di quello che si pensava. Scrisse una serie di libri intitolati “Histoire naturelle” in cui descriveva le specie di animali in modo molto dettagliato. Lui riusciva a trovare il dettaglio che differenziava una specie da un’altra solo quando dissezionava l’animale in questione. Nel libro c’era scritto il modo in cui gli animali vivono (per questo è anche soprannominato “padre dell’etologia”), la descrizione in prima persona delle creature che aveva personalmente avvistato (altrimenti se le faceva descrivere dai cacciatori o dagli esploratori). È decisamente interessato alle micro-differenze che ci sono tra un individuo e un altro.

Detto ciò, si può affermare che Linneo e Buffon furono due personaggi totalmente differenti. Se Buffon fosse stato attentissimo ai dettagli, a Linneo invece non sarebbero interessati; Buffon era anche molto bravo a raffigurare gli animali vivi nel loro ambiente, a differenza di Linneo che invece non disegnava affatto.

Jean Baptiste De Lamarck (1744-1829)

Dopo de Buffon ci fu la rivoluzione francese, un anno dopo la sua morte la Bastiglia venne attaccata. Qualche grande scienziato si alleò con la rivoluzione e molti finirono sulla ghigliottina. Proprio durante la rivoluzione un altro nobile di una famiglia decaduta, Jean Baptiste de Lamarck, uno zoologo, incentrato soprattutto sui molluschi sostituì Buffon. Fu uno scienziato super eclettico che si occupò di tutto. Scoprì una quantità enorme di nuove specie di molluschi che fino ad oggi si sono rilevate specie valide.

Oltre ad essere un bravissimo zoologo fu anche un grande pensatore. All’idea di Buffon che la Terra fosse molto antica aggiunse il fatto che gli animali erano letteralmente derivati gli uni dagli altri. Sosteneva che gli animali che vediamo noi oggi hanno sostituito specie che non ci sono più originandosi proprio da queste. Costruì un albero filogenetico in cui indicò i possibili rapporti di parentela. Anche Haeckel (si legge Eichel) disegnò un albero filogenetico. Non solo ipotizza che ci sia stata un’evoluzione e che la Terra fosse abbastanza antica da permetterlo, ma cerca anche di definire il meccanismo attraverso cui tutto ciò è avvenuto.

Immaginò una teoria molto chiara, semplice e coerente: l’ambiente cambia, con i cambiamenti gli organismi sono sottoposti a nuove sfide e cercano di rispondere a queste sfide con delle modificazioni della propria struttura corporea. Esempio: nella savana africana vi sono una grandissima quantità di creature erbivore, per cui in certi momenti le risorse vegetali tendono a ridursi pericolosamente. In quest’epoca la giraffa aveva il collo corto. Tuttavia, vedendo che sugli alberi c’erano foglie commestibili, inizia a sforzare il proprio collo per arrivare al cibo. Così pian piano, generazione dopo generazione, il collo delle giraffe si è allungato diventando come quello che vediamo oggi.

Lamarck elabora anche la teoria dell’“orgasmo interno”. Secondo lui le cellule sono continuamente in movimento nei punti che sono più sollecitati. In questo modo un organismo si può adattare al suo ambiente. Esempio: gli atleti hanno sviluppato un muscolo piuttosto che un altro perché le cellule si concentrano di più nel punto sollecitato (cioè il muscolo che viene usato) facendolo cambiare e, in questo caso, crescere. Questa teoria era un’idea più filosofica, però Lamarck voleva far intendere che i corpi sono reattivi e che sollecitando il muscolo in un certo modo si ottiene uno sviluppo. Viceversa, se il muscolo non viene utilizzato si atrofizza.

Secondo Lamarck il promotore del cambiamento è l’ambiente perché suggerisce ad un certo animale come cambiare. Egli sostiene che i passaggi del cambiamento sono: il trasformamento dell’ambiente, la nascita di nuovi bisogni e la trasformazione degli animali per far fronte a queste necessità. Questa idea risponde al buon senso comune però messa alla prova dei fatti sembra che i cambiamenti non si trasmettano alla discendenza. In realtà i nostri figli non prendono nulla delle cellule del nostro corpo a parte due (l’ovulo e lo spermatozoo). Solo i gameti, quindi, possono trasmettere caratteristiche alla prole.

Durante la guerra fredda, russi e americani erano in tutto alternativi. Visto che gli americani erano darwinisti, i russi erano lamarckiani. Cercarono, quindi, di provare che le teorie di Lamarck fossero vere con un esperimento: tagliarono la coda a generazioni di topi sperando che questo carattere (la coda corta) potesse replicarsi anche sulla discendenza. Weizmann spiegò che era impossibile che il topo potesse trasmettere in eredità una coda corta. Nonostante le teorie errate, quando Lamarck scrisse le sue teorie, ebbe da subito grandi estimatori.

Georges Cuvier (1769-1832)

Cuvier dissezionò moltissimi animali e capì i rapporti che ci sono tra gli organi e le ossa tra le varie specie. Tuttavia, anche se era piuttosto evidente, non ammise che tutto ciò derivasse da dei cambiamenti avvenuti durante la storia. Lamarck e Cuvier sostennero uno scontro che per Lamarck non finì bene. Cuvier, infatti, era ricco e nobile e sapeva parlare molto chiaramente. Lamarck, al contrario, era uno scapestrato e non era molto sicuro di sé nel parlare. Quindi, le idee di Lamarck vennero duramente represse.

Cuvier fu il primo a ricostruire un dinosauro ritrovato in Belgio (Iguanodon). Dalle ossa capì che si trattava di un rettile molto grande. Questo rettile aveva un postura simile a quella di un tirannosauro rex ma Cuvier lo assemblò in modo che lo scheletro assomigliasse a quello di una lucertola che cammina su quattro zampe. Per di più, tra le ossa ce n’era uno particolarmente aguzzo (era l’osso del pollice) che lui piazzò, erroneamente, sulla punta del naso del dinosauro.

Cuvier era cosciente dei cambiamenti nei vari animali ma sosteneva che si trattava di cambiamenti che c’erano di specie in specie e che non avevano niente a che fare con l’evoluzione. Era anche un esperto di fossili e con ciò gli era perfettamente chiaro che in passato erano esistiti animali che già ai suoi tempi non c’erano più. Inventò così la teoria delle catastrofi, detta catastrofismo. Secondo lui inizialmente c’è stata una creazione, poi sono subentrate delle catastrofi a livello planetario che hanno distrutto delle specie animali. L’ultima catastrofe sarebbe stata il diluvio universale e le specie che si estinsero furono le stesse che non riuscirono a salire sull’arca costruita da Noè. Questi animali sono detti antidiluviani. In pratica il catastrofismo raggruppa tutti quelle creature note solo allo stato fossile (esempio: il mammut).

La Francia, dopo l’epopea napoleonica, entrò in crisi. La palla della storia dell’evoluzione passò in Inghilterra. I primi a parlarne furono Erasmus Darwin (nonno di Charles Darwin), Robert Grant (zoologo, fu il primo a riconoscere che le spugne sono animali) e Richard Owen (chiarì alcuni concetti base che resteranno nella teoria evolutiva. Coniò anche il termine dinosauro “lucertola terribile”).

Charles Darwin (1809-1882)

Fu un personaggio unico, uno dei pochi e grandissimi geni della storia della biologia. Darwin proveniva da una famiglia benestante. Essendo suo padre un medico, desiderava che suo figlio seguisse le sue orme. Così Darwin si iscrisse alla scuola di medicina di Edimburgo ma non era molto portato per lo studio. Lo appassionavano molto la caccia e la natura. Era così appassionato che seguiva spesso il fidanzato di una delle sue sorelle, che era un famoso geologo. Per farla breve aveva tante passioni ma poco costrutto.

Suo padre allora gli propose di diventare prete. Lui ci pensò molto seriamente ma ad un certo punto fece un incontro che gli cambiò completamente la vita. Un suo vecchio professore gli disse che l’ammiragliato stava facendo partire una spedizione cartografica nella terra del fuoco (zona particolarmente impervia). Lo scopo era quello di cartografare il territorio. Tutte le volte che partiva una spedizione militare a bordo c’era sempre un naturalista che però non veniva stipendiato. Questo ruolo venne proposto a Darwin che, non avendo bisogno di un effettivo stipendio, accettò con grande entusiasmo. Il viaggio sarebbe durato tre anni e lui avrebbe potuto intraprendere qualunque tipo di ricerca. Il padre non era molto d’accordo ma Charles, con l’aiuto dello zio, padre della sua futura moglie e padrone di un’industria di ceramiche, riuscì a convincerlo.

Si imbarcò quindi sulla nave chiamata “Beagle” comandata da un giovane comandante che divenne poi un amico di Darwin. I tre anni divennero cinque perché dopo aver cartografato le terre del fuoco fecero praticamente il giro del mondo. Darwin riscoprì sé stesso; ad ogni tappa fece scoperte, raccolse campioni e ad ogni porto spedì casse piene di materiale. Tenne anche un diario dove annotò ciò che faceva. Questo diario divenne poi famoso e venne pubblicato con il titolo di “Viaggio di un naturalista intorno al mondo”.

Un fatto molto importante avvenne quando sbarcò nelle Galapagos. Le Galapagos sono un piccolo arcipelago di isole vulcaniche emerse dal mare con climi che variano di isola in isola. Ci può essere l’isola con un clima caldo e tropicale come quella che ha un clima freddo e arido. Darwin esplorò tutte le isole e si rese conto di una cosa straordinaria. Le tartarughe giganti delle Galapagos (possono arrivare fino ai 100-150 Kg) avevano una forma del becco un po’ diversa a seconda del tipo di cibo che avevano a disposizione. La stessa cosa venne notata anche per i fringuelli delle Galapagos. Come per le tartarughe, i fringuelli erano diversi, isola per isola, a seconda del cibo che cresceva. Cosciente di ciò, Darwin cominciò a scrivere i famosi quaderni dell’evoluzione. Il suo obbiettivo era capire il meccanismo che differenziava i fringuelli e le tartarughe delle varie isole.

Una volta tornato in Inghilterra, era ormai uno scienziato famoso. Sposò sua cugina Anna e con lei fece molti figli. Per quanto riguarda il suo lavoro, Darwin cominciò, in modo logico, a ragionare sulla variabilità. Vide che i discendenti di un’unica specie erano diversi in molti ambiti. Per scoprire il meccanismo che vi era dietro iniziò a scrivere molte lettere a degli allevatori. Sostanzialmente in queste lettere chiedeva se ogni tanto nascessero degli animali con dei tratti particolari e se sì cosa ne facevano di queste creature anomale. Gli allevatori allora gli risposero che se l’animale avesse avuto un tratto che lo svantaggiava sarebbe stato soppresso, ma se invece questa anomalia fosse interessata agli allevatori allora avrebbero fatto accoppiare l’animale in modo da replicare questa caratteristica strana (la riproduzione sessuale è un elemento chiave nell’idea di evoluzione).

Ma se negli allevamenti il selezionatore è l’allevatore, in natura chi è? La risposta è l’ambiente. Per spiegare questo concetto in maniera più chiara introdurrò un libro intitolato “Principes of popilation” di Thomas Malthus. Lui fu un sociologo che colpì parecchio Darwin. Malthus si rese conto che la rivoluzione industriale apriva prospettive di lavoro, per cui masse di contadini affamati lasciavano le campagne per stabilirsi in città sperando di lavorare nelle industrie. Quindi nelle città c’era un ammasso di umanità affamata e disperata che svolgeva una vita di stenti e del tutto marginale (un consiglio: per capire la tetra atmosfera che regnava in Inghilterra guarda o leggi “Il canto di Natale” di Charles Dickens e “I miserabili” di Victor Hugo).

Per concludere, Malthus sostenne che le popolazioni umane aumentavano sempre di più delle risorse e che le popolazioni umane erano in competizione per queste risorse. Quindi, se negli allevamenti il selezionatore è l’allevatore, in natura è l’ambiente stesso con le sue scarse risorse. Nasce così l’idea di competizione, la cosiddetta “lotta per la vita”. Secondo questa teoria l’essere più debole avrà meno probabilità di riprodursi.

Tornando a Darwin… lui era certamente sempre più lontano dalla religione, ma Anna (sua moglie) era invece molto bigotta e l’idea di rivoluzione andava contro il dogma biblico e perciò si preoccupava molto per l’anima di suo marito. Continuò a scrivergli lettere per supplicarlo di smettere di formulare teorie così eretiche. Ciò bloccò Darwin finché non incontrò Wallace (si legge “Wollas”).

A differenza di Darwin che faceva il naturalista per dilettarsi e non per mantenersi, Wallace, insieme a suo fratello, era uno spiantato con una passione fortissima per la natura. Si imbarcarono come mozzi su una nave che andò in Brasile, riuscirono a risalire il rio delle Amazzoni e, vivendo insieme agli indigeni, riuscirono a raccogliere insetti per spedirli in Inghilterra. In questo modo riuscivano a guadagnarsi da vivere. Tuttavia, il fratello di Wallace morì a causa della malaria e lui continuò il lavoro da solo. Scrisse una lettera a Darwin per spiegargli una teoria che Darwin stesso pensava da anni ma che ancora non aveva pubblicato. Alla fine, discutendo con Wallace, presentarono insieme il lavoro in cui si delinearono le teorie generali sull’evoluzione. Wallace però mollò la zoologia e si dedicò alla biogeografia. Darwin non mollò e pubblicò “The origin of species” e dieci anni dopo “Descent of man”.

Il più accanito sostenitore di Darwin fu Huxley. All’inizio i detrattori più accaniti furono soprattutto i suoi vecchi professori e alcuni esponenti del clero anglicano. Per Lamarck è l’ambiente che determina i cambiamenti, ma Darwin capisce che i cambiamenti avvengono casualmente e poi l’ambiente seleziona. Darwin durante la sua vita si è occupato anche di vegetazione. Chiariamo un concetto: una mutazione avviene quando nelle popolazioni compaiono casualmente dei cambiamenti e quest’ultimi sono sottoposti al vaglio della selezione che avviene grazie all’ambiente.

Esempio 1: la sfinge della betulla (una specie di farfalla) ha normalmente una colorazione che la rende totalmente mimetica sul tronco dell’albero da cui prende il nome. Ogni tanto, però, nascono esemplari melanici e quindi l’animale risulta di colore nero. Questa farfalla ha un predatore, una specie di corvo chiamata rigogolo. Ovviamente, data la loro marcata evidenza sulla corteccia bianca, le farfalle melaniche sono più facilmente visibili e quindi anche più esposte al rischio di essere mangiate. Tuttavia, nelle città inglesi dove le fabbriche bruciavano una grandissima quantità di carbone, le polveri scure sottili che emettevano le industrie andavano a depositarsi sulle aree circostanti e quindi anche sui tronchi delle betulle rendendole nere. Ciò fece sì che la farfalla più esposta fosse quella non melanica.