Origini vita: Appunti di Biologia vegetale

Biologia vegetale

Le origini della vita

Si suppone che il primo organismo vivente sia apparso circa un miliardo di anni dopo la

formazione della Terra, che ebbe luogo approssimativamente 4,57 miliardi di anni fa.

Il nostro pianeta allora era molto diverso da quello che noi conosciamo oggi.

Innanzitutto, l’atmosfera era priva di ossigeno, e quest’ultimo si ritrovava solamente

disciolto nell’acqua.

Per questo motivo si svilupparono organismi procarioti che erano in grado di vivere in

condizioni di anaerobiosi, ovvero in assenza di ossigeno. Tra questi ricordiamo i

cianobatteri (o alghe azzurre), procarioti unicellulari che tre miliardi di anni fa erano la

forma più diffusa, i quali erano in grado di attuare il processo di fotosintesi, quindi coinvolti

nella produzione di ossigeno.

L’ossigeno libero O prodotto da questi organismi inizialmente si accumulò nell’atmosfera,

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portando a profonde modifiche quali ad esempio la formazione dello schermo di ozono O 3.

L’ozono, in grado di bloccare le radiazioni dannose (come ad esempio i raggi ultravioletti),

favorì la crescita di forme più evolute.

Le nuove condizioni ambientali permisero a queste alghe di sfruttare l’ossigeno atmosferico,

sviluppando così un nuovo metabolismo di tipo aerobico, con l’utilizzo di ossigeno, che si

avvaleva del processo di respirazione.

L’aerobiosi si dimostrò circa sedici volte più efficiente della fermentazione, per questo

motivo molti procarioti passarono a questo nuovo metabolismo.

Circa un miliardo e mezzo di anni fa poi si formarono le prime cellule eucariotiche, la cui

origine non è certa, ma sostenuta da molteplici ipotesi.

Ipotesi sull’origine della cellula eucariote

Formazione interna alla cellula di ripiegamenti di membrana.

• Formazione di due organuli, mitocondri (adibiti alla respirazione cellulare) e

• cloroplasti (per la fotosintesi).

Questi due fenomeni possono trovare una possibile spiegazione grazie alla TEORIA

DELL’ENDOSIMBIOSI.

La teoria dell’endosimbiosi sostiene che mitocondri e cloroplasti si siano formati a partire

da procarioti fagocitati (composto di fago- dal greco phageÐn = mangiare; + cita dal greco

kútos = cavità) da una cellula eterotrofa di dimensioni maggiori rispetto alla prima, con la

quale iniziò un processo di collaborazione.

La cellula fagocitò un batterio, quest’ultimo in grado di respirare, o di effettuare la

fotosintesi, e di produrre energia.

Il procariote i primi tempi visse indipendentemente all’interno della cellula,

successivamente iniziò una simbiosi tra i due.

Non abbiamo dimostrazioni pratiche del processo di endosimbiosi, ma alcuni indizi

sembrano confermare questa teoria:

All’interno di mitocondri e cloroplasti è presente un DNA proprio, non racchiuso in

1. un nucleo ma sparso, come nelle cellule procariotiche.

I mitocondri e i cloroplasti sono gli unici organuli avvolti da due membrane, una

2. sopra l’altra. Durante l’endosimbiosi infatti, la cellula fagocitata venne delimitata,

oltre alla propria membrana, anche dalla membrana della cellula fagocitante,

ottenendo così due membrane talmente ravvicinate da aderire l’una all’altra.

I ribosomi hanno dimensioni diverse a seconda che la cellula sia procariotica o

3. eucariotica.

Nella cellula procariotica troviamo ribosomi 80S (Svedbergs), che si distinguono dai

4. ribosomi 70S tipici di mitocondri e cloroplasti, della stessa dimensione dei ribosomi

procariotici appunto.

Arrivati a questo punto, il passaggio evoluzionistico successivo fu quello di formare i primi

organismi eucarioti.

L’aggregazione di numerose cellule eucariotiche diede origine a nuovi organismi

pluricellulari, inizialmente formati da cellule tutte uguali.

In seguito alcune di queste cellule iniziarono a specializzarsi, e attraverso numerose

evoluzioni diedero forma a cellule e tessuti con diverse funzionalità.

Secondo la teoria darwiniana, la variabilità dipende dal ripetersi ciclico di tre eventi, ovvero

mutazione,selezione ed ampliamento.

Nella mutazione in una popolazione di cellule compaiono modificazioni genetiche casuali,

positive o negative (in termini di adattamento all’ambiente).

Durante la fase di selezione gli organismi meno adatti all’ambiente muoiono, mentre quelli

con caratteristiche più favorevoli sopravvivono. Successivamente, grazie alla fase di

ampliamento, se un batterio o un organismo si adatta si riproduce, e la nuova popolazione

avrà caratteristiche favorevoli.