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Identificazione e classificazione dei viventi ARISTOTELE La classificazione degli esseri rispecchiava larmonia della natura Dalle forme più semplici a.

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Presentazione sul tema: "Identificazione e classificazione dei viventi ARISTOTELE La classificazione degli esseri rispecchiava larmonia della natura Dalle forme più semplici a."— Transcript della presentazione:

1 Identificazione e classificazione dei viventi ARISTOTELE La classificazione degli esseri rispecchiava larmonia della natura Dalle forme più semplici a quelle più complesse In Storia degli Animali suddivide gli esseri con criteri empirici e non logici Distinse gli animali in base alle loro affinità con le proprietà degli elementi : il sangue è caldo e umido e gli animali con sangue sono razionali e hanno unanima In base allhabitat, alla loro struttura fisica, alla modalità riproduttiva

2 Identificazione e classificazione dei viventi I LIMITI

3 TASSONOMIA Si occupa di IDENTIFICARE e DENOMINARE le specie SISTEMATICA Individua criteri e regole per CLASSIFICARE gli organismi viventi e fossili

4 QUALI CRITERI USARE? TEOFRASTO ( a.C.) : un discepolo di Aristotele In Storia delle piante classifica oltre 500 piante e per la prima volta si affronta la classificazione di droghe e medicinali con il loro valore terapeutico DISCORIDE: trecento anni dopo, scrisse un trattato sulle sostanze con effetti benefici sulla salute, il De Materia Medica

5 La scuola tedesca rinascimentale Le sue opere di botanica sono un vero progresso rispetto alle precedenti. Riscoprì i testi di Aristotele e di Teofrasto e censì circa 260 piante

6 Un italiano: Andrea Cisalpino meglio CESALPINO ( ) nel suo De Plantis recuperò i criteri LOGICI di Aristotele Adottò la suddivisione del genere in due specie: ogni organismo può appartenere a una o allaltra specie Tra laltro fu lui a capire che il cuore (e non il fegato) è il centro del movimento del sangue e il punto di partenza di arterie e vene

7 Linneo la nomenclatura binomia LIMITI: classificazione basata sullapparato riproduttore

8 Darwin applica la discendenza comune ai criteri di classificazione Le specie non vanno ordinate per il grado di somiglianza ma in base alla loro parentela filogenetica. Con Darwin comincia la nuova TASSONOMIA EVOLUZIONISTICA I membri di un determinato taxon sono simili perché discendono da un comune antenato

9 Le apparenze ingannano, attenzione alle CONVERGENZE EVOLUTIVE

10 Classificazione in REGNI e DOMINI Nel 1969 lecologo Robert Whittaker ha proposto una classificazione a CINQUE REGNI basata su differenze nelle Modalità di nutrizione Struttura cellulare Morfologia e modalità di sviluppo

11 Ma i batteri meritano due REGNI Più della metà dei geni era del tutto sconosciuta e alcuni erano più vicini a certi geni umani che non a quelli degli Eubatteri

12 MICROEVOLUZIONE Darwin aveva fatto notare che non sono gli individui che evolvono ma una POPOLAZIONE IN OGNI POPOLAZIONE CE UN DETERMINATO POOL GENICO Polimorfismo: variabilità di caratteri qualitativi. Presenza di più di un ALLELE per un certo locus genico con frequenza superiore all1%

13 Il tipo di ALLELE di un gamete dipende da Mutazione genica Ricombinazione (crossing-over) durante la meiosi Assortimento indipendente dei cromosomi nella meiosi Fecondazione tra gameti geneticamente diversi Mutazioni del numero e della struttura dei cromosomi MA SOLO LA MUTAZIONE GENICA PORTA NUOVI ALLELI (gli altri mischiano solamente le carte)

14 FREQUENZA ALLELICA Labbondanza di ciascun allele nella popolazione Se in una popolazione la frequenza allelica di un gene rimane invariata nel tempo si parla di EQUILIBRIO GENETICO La frequenza di un allele in una popolazione in condizioni di equlibrio genetico è espressa dalla Legge di Hardy-Weinberg. Rispetto a quel gene LA POPOLAZIONE NON EVOLVE Le proporzioni tra i diversi alleli di un determinato gene rimangono invariate anche nelle future generazioni

15 Condizioni per avere EQUILIBRIO GENETICO Nessuna Mutazione genica Una popolazione molto ampia Una popolazione isolata dalle altre Gli accoppiamenti sono casuali Assenza di fattori come la selezione naturale, il flusso genico, la deriva genetica

16 MICROEVOLUZIONE Mutazioni geniche Selezione naturale Flusso genico Deriva genetica Portano alla VARIAZIONE delle FREQUENZE ALLELICHE nel pool genico della popolazione, cioè portano alla MICROEVOLUZIONE: la popolazione cambia

17 LE MUTAZIONI Lunica fonte di NUOVI ALLELI Le mutazioni che causano morte sono dette MUTAZIONI LETALI Una MUTAZIONE NEUTRA non è né favorevole né dannosa, la selezione naturale non vi incide Una MUTAZIONE VANTAGGIOSA, anche le MUTAZIONI NEUTRE POSSONO DIVENTARE VANTAGGIOSE se cambiano le condizioni ambientali Le mutazioni sono eventi rari e non hanno effetti immediati sulle frequenze alleliche di una popolazione, ma quelle vantaggiose e quelle neutre si sono accumulate per milioni di anni nelle generazioni successive e per tutto questo tempo sono state la MATERIA SU CUI HA AGITO IL PROCESSO EVOLUTIVO

18 LA SELEZIONE NATURALE Si basa su due presupposti: 1.Tra gli individui si instaura una COMPETIZIONE PER LE RISORSE DISPONIBILI 2.Alcuni fenotipi hanno un VALORE ADATTATIVO MAGGIORE maggiore di altri (vantaggio per la sopravvivenza e riproduzione: aumento della FITNESS) NELLA POPOLAZIONE LA FREQUENZA DEGLI ALLELI VANTAGGIOSI TENDE AD AUMENTARE L ADATTAMENTO è uno dei risultati del processo microevolutivo In base agli EFFETTI classifichiamo i diversi tipi di selezione in:

19 LA SELEZIONE DIREZIONALE Sposta le frequenze alleliche in un determinato senso in risposta alle condizioni presenti in un NUOVO ambiente Un carattere poco frequente diventa più comune

20 SELEZIONE STABILIZZANTE Favorisce le forme intermedie di un carattere ed elimina dalla popolazione gli alleli delle forme estreme

21 SELEZIONE DIVERGENTE Favorisce le forme estreme e penalizza quelle intermedie Pyrenestes ostrinus : un uccello granivoro del Camerun. Ha il becco o grosso o sottile iu

22 SELEZIONE SESSUALE La esercitano le FEMMINE SCEGLIENDO I MASCHI CON I QUALI ACCOPPIARSI

23 IL FLUSSO GENICO EMIGRAZIONE: fa perdere alleli IMMIGRAZIONE: fa acquistare alleli Permette la circolazione degli alleli tra popolazioni vicine, tende a ridurre le differenze genetiche indotte dalla mutazione, dalla selezione naturale e dalla deriva genetica e contribuisce a mantenere geneticamente simili le popolazioni isolate

24 LA DERIVA GENETICA Variazione casuale delle frequenze alleliche per eventi del tutto fortuiti Influisce molto nelle popolazioni PICCOLE Porta alla diminuzione della variabilità allelica (fissazione di un gene, solo omozigoti)

25 LA DERIVA GENETICA EFFETTO COLLO DI BOTTIGLIA Malattia contagiosa, catastrofe naturale

26 LA DERIVA GENETICA EFFETTO DEL FONDATORE Pochi individui lasciano la popolazione e ne stabiliscono altrove UNA NUOVA

27 LA DERIVA GENETICA ININCROCIO (inbreeding) Accoppiamento non casuale tra individui strettamente imparentati Diminuzione della variabilità allelica, fissazione di geni anche nocivi Amish

28 LA DERIVA GENETICA COLLO DI BOTTIGLIA + ININCROCIO ESTINZIONE

29 MACROEVOLUZIONE Fenomeni che governano il cambiamento allinterno dellUniverso Fenomeni che hanno portato alla BIODIVERSITA

30 LA SPECIAZIONE Concetto di SPECIE: non bastano i criteri morfologici, individui della stessa specie possono avere anche aspetto diverso per condizioni ambientali diverse ad esempio Sagittaria sagittifolia

31 LA SPECIAZIONE Nel concetto di SPECIE BIOLOGICA è la RIPRODUZIONE la funzione essenziale condivisa dai membri della stessa specie e differente dalle altre Sagittaria sagittifolia

32 SPECIE Ernst Mayr: le specie sono gruppi di popolazioni naturali interfeconde e isolate riproduttivamente da altri gruppi simili Non rientrano i batteri che si riproducono asessualmente Bisogna raggiungere un isolamento riproduttivo favorito dalla variabilità genetica seguita da ISOLAMENTO

33 ISOLAMENTO RIPRODUTTIVO PREZIGOTICO Isolamento temporale: gli individui raggiungono la maturità sessuale in tempi diversi o preferiscono ore diverse per riprodursi Isolamento meccanico: differenze strutturali negli organi riproduttivi Isolamento comportamentale: gli individui di specie diverse non riconoscono i reciproci rituali sessuali Isolamento ecologico: gli individui di specie diverse vivono in ambienti differenti e non si incontrano

34 AVVIENE LINCROCIO MA… Mortalità gametica: le cellule riproduttive si incontrano ma non avviene la fecondazione

35 ISOLAMENTO POSTZIGOTICO Scarsa vitalità degli ibridi: gli embrioni ibridi muoiono precocemente oppure i nuovi individui muoiono prima che possano riprodursi Sterilità degli ibridi: gli individui ibridi o la loro prole non producono gameti funzionali

36 MODELLI DI SPECIAZIONE Non sempre la speciazione avviene lentamente per DIVERGENZA genetica, in alcuni gruppi può avvenire PIU VELOCEMENTE per la modificazione del numero cromosomico Varia la speciazione anche a seconda del tipo di interazione tra le popolazioni

37 Lisolamento geografico LA SPECIAZIONE ALLOPATRICA Il FLUSSO GENICO è impedito da una barriera fisica. Si accumulano differenze genetiche tali che, se le due popolazioni si incontrassero di nuovo, non sarebbero più in grado di generare una discendenza fertile Cause: deviazione di un fiume, frana, formazione di un istmo, barriere artificiali, montagne

38 Lisolamento non geografico LA SPECIAZIONE SIMPATRICA Avviene nella stessa area. Insorgono mutazioni che provocano ISOLAMENTO RIPRODUTTIVO Può cominciare con un isolamento ecologico: abitudini alimentari differenti ad esempio, per poi finire con lisolamento riproduttivo tipico della speciazione Organismi poliploidi: si incrociano solo tra loro

39 Le zone ibride LA SPECIAZIONE PARAPATRICA Isolamento non totale, in popolazioni che abitano zone adiacenti e che sono in contatto tra loro in zone di confine, le zone ibride

40 MODELLI EVOLUZIONISTICI Cladogenesi: la linea evolutiva si biforca nel punto in cui le popolazioni cominciano a presentare isolamento genetico Anagenesi: le variazioni delle frequenze alleliche si accumulano in una linea evolutiva che non si ramifica, Il flusso genico è continuo. Nel tempo la morfologia e le frequenze alleliche si modifica no al punto che i discendenti delle popolazioni sono membri di una nuova specie

41 ALBERI EVOLUTIVI DELLA SPECIE Ogni punto di ramificazione indica linsorgere di una nuova specie I diagrammi indicano anche la VELOCITA di cambiamento

42 TEORIA DEL GRADUALISMO Cambiamento lento e continuo degli organismi (Darwin), alcune testimonianze fossili mostrano questo Ma non tutti i casi…

43 TEORIA DEGLI EQUILIBRI PUNTEGGIATI La maggior parte dei cambiamenti avvengono in un breve periodo di tempo (centinaia o migliaia di anni) durante il quale le popolazioni hanno iniziato a divergere. Questo per effetto di colli di bottiglia, effetti del fondatore, selezione fortemente direzionale o per effetti combinati di questi fattori in PICCOLE POPOLAZIONI Seguono poi periodi di stasi Ernst Mayr

44 EX-ATTAMENTO Una struttura che in passato aveva una funzione o non ne possedeva nessuna viene riciclata per assumere una funzione nuova Le piume di alcuni dinosauri avevano funzione di termoregolazione, non di volo

45 COEVOLUZIONE Due specie evolvono parallelamente per interazioni reciproche. Ciascuna specie si adatta ai cambiamenti che si verificano nellaltra fino a arrivare a dipendere luna dallaltra

46 RADIAZIONE ADATTATIVA E una esplosione di divergenze genetiche che partono da una stessa linea filogenetica Ogni specie occupa una ZONA ADATTATIVA LIBERA, cioè un nuovo habitat. Può farlo perché può avere successo su tre livelli: Accesso fisico: una specie colonizza un nuovo habitat o una nuova regione geografica. Esempio mammiferi una volta in un unico continente tropicale Accesso evoluzionistico: in una specie si sviluppa un0innovazione chiave che permette allindividuo di sfruttare meglio o in modo nuovo un certo ambiente. Esempio ALI Accesso ecologico: una specie invade una zona adattativa non occupata o vince la competizione con la specie che già la occupa, sostituendola

47 ESTINZIONE Irrimediabile perdita di una specie Più di 20 estinzioni di massa Il 95% delle specie conosciute si estinse contemporaneamente in tutte le regioni della Terra circa 250 milioni di anni fa Cause: meteoriti, variazioni temperatura, piccole popolazioni


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