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1. Invito alla biologia.blu B – Biologia molecolare, genetica ed evoluzione 2 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, G. Flores.

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2 Invito alla biologia.blu B – Biologia molecolare, genetica ed evoluzione 2 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, G. Flores

3 Origine delle specie e modelli evolutivi Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore

4 4 La definizione di specie Secondo Charles Darwin gli esseri viventi possiedono certe caratteristiche e una certa distribuzione geografica, a causa degli eventi che si sono verificati nel corso del tempo allinterno della loro linea evolutiva. Speciazione: piccoli gruppi isolati rispetto al resto della popolazione possono subire cambiamenti che li trasformano in una nuova specie.

5 5 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 La definizione di specie Concetto di specieDescrizione filogenetico consiste nel distinguere le specie in base allanalisi delle caratteristiche fisiche: spesso si confrontano i tratti morfologici (anatomici) e, nel caso di organismi unicellulari, si considerano le caratteristiche cellulari, come la struttura della parete, o quelle molecolari biologico due specie vengono ritenute distinte se in natura non sono in grado di incrociarsi tra loro per produrre prole fertile evolutivo lo studio degli antenati può aiutare i biologi a stabilire se due gruppi di individui appartengono o meno alla stessa specie ecologicola capacità degli organismi di occupare con successo il proprio habitat, determinata anche dalluso delle risorse e dellimpatto sullambiente, può essere studiata per distinguere la specie

6 6 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011 Modalità di speciazione Speciazione per divergenza adattativa: sviluppo graduale dellisolamento riproduttivo, richiede tempi lunghi e si distingue in 3 modelli detti allopatrico, parapatrico e simpatrico. Speciazione improvvisa: isolamento riproduttivo brusco e istantaneo.

7 7 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Modalità di speciazione Modello allopatrico: due popolazioni che vivono in luoghi separati da una barriera geografica, come oceani e catene montuose, si diversificano al punto da dare origine a due specie.

8 8 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Modalità di speciazione Modello parapatrico: specie formate da più fenotipi (ecotipi) possono differenziarsi anche dal punto di vista genetico e dare origine a una nuova specie.

9 9 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Modalità di speciazione Modello simpatrico: differenze nel comportamento e preferenze nella scelta del partner dovute a polimorfismi possono portare a differenze genetiche fino alla speciazione. Per esempio la scelta della pianta in cui deporre le uova.

10 10 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Modalità di speciazione Speciazione improvvisa: riguarda soprattutto organismi vegetali; poliploidia, aumento del numero di cromosomi rispetto allassetto diploide; può avvenire per non disgiunzione dei cromosomi alla meiosi e alla mitosi o per produzione di un ibrido.

11 11 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Modalità di speciazione Formazione dellibrido: è il risultato dellunione di due specie differenti. Librido è poliploide, spesso si adatta meglio allambiente ed è sterile.

12 12 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Isolamento genetico Lisolamento prezigotico impedisce laccoppiamento e la fecondazione tra specie differenti attraverso: elaborate strategie di accoppiamento; segnali visivi, ogni specie di lucciola ha il suo lampeggiamento; segnali sonori come i richiami sessuali degli uccelli; sostanze chimiche come lemissione dei feromoni; differenze temporali nellaccoppiamento; differenza nella forma dei genitali o dei fiori; impossibilità degli spermatozoi a sopravvivere nel canale riproduttivo femminile o a fondersi con la cellula uovo.

13 13 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Isolamento genetico Isolamento postzigotico: è più raro e rafforza lisolamento prezigotico; avviene dopo la fecondazione; impossibilità di sviluppo dello zigote; impossibilità per la progenie che sopravvive di diventare sessualmente matura; progenie sterile.

14 14 Isolamento genetico

15 15 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 I modelli evolutivi Macroevoluzione: studio dei processi evolutivi su grande scala, a livello di specie e superiore; analisi generale dei cambiamenti evolutivi nel corso delle ere geologiche; utilizzo dei reperti fossili.

16 16 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 I modelli evolutivi Cambiamento filetico: una specie accumula cambiamenti fino a che è così diversa da quella di partenza da essere considerata una nuova specie.

17 17 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 I modelli evolutivi Evoluzione convergente: specie che occupano ambienti simili e che sono sottoposte a pressioni selettive simili, sviluppano adattamenti simili. Evoluzione divergente: una popolazione si isola dal resto della specie andando incontro a pressioni selettive diverse che portano alla deriva genetica.

18 18 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 I modelli evolutivi Cladogenesi: suddivisione di una linea evolutiva di organismi in due o più linee distinte. Radiazione adattativa: processo alla base della cladogenesi, consiste nella rapida colonizzazione di nuovi territori da parte di gruppi di organismi e la loro diversificazione in ambienti diversi. Estinzione: spesso favorisce la speciazione a seguito di radiazione adattativa, si tratta della completa scomparsa di una singola specie o interi gruppi di specie.

19 19 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Teorie evoluzionistiche recenti Ernst Mayr ( ): la formazione di nuove specie per effetto del fondatore è responsabile di quasi tutti i principali cambiamenti evolutivi; dallo studio dei fossili vi sono meno esempi di cambiamenti graduali di quelli previsti; la cladogenesi è ritenuta più «frequente» rispetto al cambiamento filetico; levoluzione non avanza in modo continuo, ma a salti; le due teorie sono parallele e non contrapposte.

20 20 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Teorie evoluzionistiche recenti

21 21 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Teorie evoluzionistiche recenti Teoria degli equilibri intermittenti: Niels Eldredge e Stephen Jay Gould (nel 1972) dallo studio dei fossili osservarono che una specie appariva improvvisamente, restava sulla Terra per 5-10 milioni di anni e scompariva altrettanto rapidamente. Il modello allopatrico spiega questo comportamento; la teoria riguarda il ritmo dellevoluzione, il cambiamento rapido anche a seguito di stress ambientali; genetisti di popolazioni (e Darwin) invece sostenevano il concetto di cambiamento graduale.

22 22 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011 Teorie evoluzionistiche recenti Oggi i sostenitori della teoria degli equilibri intermittenti non solo vedono nella cladogenesi il modello principale, ma ritengono che la selezione naturale operi tra le specie come tra gli individui.


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