laboratorio evoluzione Marcello Sala GRIGIOROSSI

Che animale è? In che cosa sono diversi? Che animale è?

Informazioni: “Lo scoiattolo è un mammifero roditore della famiglia degli Sciuridae, che comprende anche la marmotta. Il suo habitat sono i boschi di latifoglie con ricco sottobosco. Le zampe posteriori, più lunghe di quelle anteriori, permettono di muoversi con molta agilità sul terreno; le forti unghie e i cuscinetti plantari gli consentono di arrampicarsi con agilità sugli alberi. La lunga coda assicura l'equilibrio nel saltare e nel correre lungo i rami; contribuisce a mantenere il calore del corpo; nel corteggiamento viene mossa in modo particolare Rimane attivo anche durante l’inverno; si rifugia nel proprio nido che si costruisce alle biforcazioni dei rami oppure in cavità degli alberi utilizzando foglie secche e sterpaglie

Si ciba di semi e frutta secca, che nasconde in cavità dei tronchi o in buche nel terreno che poi ricopre. Ciascun animale possiede alcune centinaia di rifugi per il cibo; per localizzarli lascia segnali olfattivi, ma non nelle immediate vicinanze per non farli scoprire da altri animali. Possiede memoria spaziale, per poter ricordare l'ubicazione dei rifugi: capita però che alcuni di essi vengano dimenticati, permettendo ai semi di germogliare e contribuendo perciò alla riproduzione delle piante. Due volte l'anno nascono in media quattro cuccioli. Suoi principali predatori sono la martora, il gatto selvatico, diversi rapaci.”

Scoiattolo grigio Nordamericano Sciurus carolinensis “Originario della porzione atlantica dell'America Settentrionale. Lungo circa 25 cm di lunghezza + 25 di coda; peso medio di circa 500 g. Vive circa 12 anni. Danneggia seriamente le foreste in quanto ha la tendenza a scortecciare gli alberi durante l'inverno.” Sciurus vulgaris e Sciurus carolinensis sono nomi di due specie dello stesso genere: che significa che sono due specie diverse?... Scoiattolo rosso europeo Sciurus vulgaris “È diffuso in Europa ma lo si può trovare in tutta l'Eurasia sino al Giappone; in Italia dal Nord fino alla Toscana e all’Umbria. Lungo circa 25 cm di coda; peso da 250 a 340 g. Vive in media 3 anni; alcuni individui raggiungono i 7 anni.”

Quale criterio per la somiglianza/differenza? La forma non è sufficiente: anche caratteri fisiologici, etologici, ecologici... La somiglianza/differenza si può misurare?... Due libri in una lingua sconosciuta: come stabilire se sono lo stesso testo? o quanto sono diversi? Si confrontano le rispettive sequenze di caratteri posizione per posizione DNA: contiene informazioni “scritte” con un “alfabeto” di 4 caratteri (nucleotidi A T C G) in sequenze di miliardi di caratteri si può registrare la percentuale di nucleotidi diversi nelle posizioni corrispondenti

Danilo Dante Dario Delio Dino Donato Duccio Camillo Carlo Cesare Claudio Bernardo Biagio Bruno Alessio  Dante Rossi e Delio Rossi hanno antenati in comune? Chi sono? è figlio di

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Danilo Dante Dario Delio Dino Donato Duccio Camillo Carlo Cesare Claudio Bernardo Biagio Bruno Alessio  Dante Rossi e Danilo Rossi hanno antenati in comune? Chi sono? è figlio di

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Danilo Dante Dario Delio Dino Donato Duccio Camillo Carlo Cesare Claudio Bernardo Biagio Bruno Alessio  Dante Rossi e Duccio Rossi hanno antenati in comune? Chi sono? è figlio di

Danilo Dante Dario Delio Dino Donato Duccio Camillo Carlo Cesare Claudio Bernardo Biagio Bruno  Dante Rossi e Duccio Rossi hanno antenati in comune? Chi sono? è figlio di Alessio

Danilo Dante Dario Delio Dino Donato Duccio Camillo Carlo Cesare Claudio Bernardo Biagio Bruno tempo Oggi 30 anni fa 60 anni fa 90 anni fa Alessio “Albero” genealogico più vicino è l’antenato comune più stretta è la parentela Di solito la figura viene disegnata capovolta: perché?

I fratelli sono simili tra di loro? Più di quanto siano simili ad altri individui non fratelli

Danilo Dante Dario Delio Dino Donato Duccio Camillo Carlo Cesare Claudio Bernardo Biagio Bruno tempo In genere meno dei fratelli e più dei cugini 2 i più stretta è la p arentela maggiore è la somiglianza Oggi 30 anni fa 60 anni fa 90 anni fa Alessio I cugini 1 i si assomigliano?

Danilo Dante Dario Delio Dino Donato Duccio Camillo Carlo Cesare Claudio Bernardo Biagio Bruno tempo Oggi 30 anni fa 60 anni fa 90 anni fa Alessio Dipende da quanto allargata si considera la famiglia più allargata è la famiglia più lontano è l’antenato comune I fratelli sono della stessa famiglia? E i cugini?

tempo Famiglie allargate…

tempo... famiglie super-allargate

tempo Diversità Allargando sempre più la famiglia la diversità può diventare differenza di specie

Che differenza c’é tra famiglia super-super allargata e specie? La specie è effettivamente una famiglia super-super allargata di organismi al suo interno somiglianze caratteristiche che ci permettono di identificarla (le caratteristiche comuni non riguardano solo l’aspetto ma anche il funzionamento dell’organismo) invece la diversità da altre specie è tale che il maschio di una e la femmina di un’altra non possono fare figli fecondi  la specie è una comunità riproduttiva chiusa

   Un “albero” può rappresentare le parentele tra individui, ma anche tra intere famiglie o tra specie tempo diversità In questo caso non si chiama albero “genealogico” ma albero “filogenetico” (specie antenate comuni di specie)

I fratelli sono simili tra di loro? Più di quanto siano simili ad altri individui non fratelli Perché gli animali di queste due specie diverse sono così simili? Sono specie “sorelle”, “figlie” di una stessa specie

Sciurus carolinensis Sciurus vulgaris NordAmerica Europa Perché queste due specie di scoiattoli sono così simili? La specie antenata comune è vicina nel tempo Fino a circa 65 Maf Nord America e Europa erano unite: quindi a quando risale la specie antenata comune? A più di 65 Milioni di anni fa “Lo Sciuride fossile più antico, Hesperopetes, risale a circa Maf” Quale altra ipotesi? Migrazioni tra Namerica e Europa durante le glaciazioni (livello del mare più basso)

Sciurus carolinensis Sciurus vulgaris NordAmerica Europa Perché queste due specie di scoiattoli hanno colori diversi? Il colore del pelo ha un valore mimetico (non farsi vedere dai predatori)  si tratta di un adattamento ad ambienti diversi: Come avviene? Per “selezione naturale”: un carattere compare casualmente in qualche individuo dà un vantaggio nella sopravvivenza e/o riproduzione ed è ereditario  i portatori di quel carattere aumentano nelle generazioni successive

A quale ambiente è adattata la specie di pelo rosso? Boschi di caducifoglie in autunno E nel resto dell’anno? “... caratterizzato da un particolare dimorfismo stagionale e climatico: il colore del suo pelo varia dal rosso al grigio fino a una tonalità che si avvicina al nero; in genere i colori più chiari sono riscontrati d'estate...”

“... caratterizzato da un particolare dimorfismo stagionale e climatico: il colore del suo pelo varia dal rosso al grigio fino a una tonalità che si avvicina al nero; in genere i colori più chiari sono riscontrati d'estate...” Quale vantaggio ad avere pelo più chiaro d’estate? Riflette di più i raggi solari  minore riscaldamento “... e negli individui che vivono al nord,...” Quale vantaggio ad avere pelo più chiaro al Nord? Sulla neve rende meno visibili ai predatori “... durante i periodi invernali anche questi esemplari sfoggiano un manto nettamente più scuro,...” Quale vantaggio ad avere pelo più scuro al Nord d’inverno? Riflette di meno i raggi solari  maggiore riscaldamento E i predatori? “... ma non arrivano mai alle colorazioni degli individui che stanziano al sud.” compromesso vantaggi/svantaggi

“... caratterizzato da un particolare dimorfismo stagionale e climatico...” Come può cambiare colore il pelo a seconda della stagione? Il pelo assume una colorazione perché le cellule producono pigmenti lo fanno in risposta a stimoli (es. ormoni che vengono prodotti in risposta a stimoli esterni, es. temperatura, irraggiamento...) Specie che vivono in climi diversi al di là di variazioni stagionali hanno una colorazione di base diversa: si tratta dello stesso fenomeno? Le cellule devono comunque produrre pigmenti, ma il livello di base della produzione è determinato geneticamente È una caratteristica della specie (o sottospecie o popolazione) se è adattamento è per “selezione naturale”

“... degli individui che stanziano al sud. Il ventre e le parti inferiori rimangono sempre nettamente più chiare.” Quale vantaggio nell’avere queste parti più chiare? La parte meno illuminata è più chiara e viceversa (contrombreggiatura)  più difficile per il predatore percepire la forma tridimensionale Si tratta di un adattamento effetto di selezione naturale probabilmente già nell’antenato comune

Sciurus carolinensis Sciurus vulgaris NordAmerica Europa Perché queste due specie di scoiattoli hanno colori diversi? Supponiamo che - in una popolazione nasca qualche individuo di colore diverso - il colore variante sia un carattere ereditario - i colori non si mescolino - avere quel colore non dia vantaggi o svantaggi nella sopravvivenza né nella riproduzione: che cosa succede nelle generazioni successive? Sarà presente una minoranza di individui con quella variante

Sciurus carolinensis Sciurus vulgaris NordAmerica Europa Perché queste due specie di scoiattoli hanno colori diversi? Supponiamo che individui con il colore variante si riproducono solo tra di loro come saranno le generazioni successive? Sottopolazione con tutti individui del colore variante Come potrebbe accadere che individui varianti si riproducano solo tra di loro? Per selezione sessuale oppure?

Sciurus carolinensis Sciurus vulgaris NordAmerica Europa Perché queste due specie di scoiattoli hanno colori diversi? oppure? Per separazione: una migrazione ha separato un gruppo di individui varianti dal resto della popolazione oppure? La migrazione ha separato popolazioni già diverse (sottospecie)

Sciurus carolinensis Sciurus vulgaris NordAmerica Europa Perché queste due specie di scoiattoli hanno colori diversi? Dal momento che nei fossili raramente si conserva il pelo è possibile sapere se la specie antenata comune aveva pelo rosso o grigio?... Il processo che può portare da due specie a una parte dalla comparsa di varianti a pelo rosso nella specie grigia o varianti a pelo grigio nella specie rossa, quindi...? Si osserva se ancora oggi se nelle due specie compaiono varianti nella colorazione del pelo

Sciurus vulgaris (“scoiattolo rosso”) “... La colorazione del mantello è molto variabile e va dal marrone rossiccio al marrone scuro. La parte inferiore del corpo è sempre bianca....”

Sciurus carolinensis (“scoiattolo grigio”) “... La pelliccia è color grigio chiaro sulla zona dorsale, con sfumature bruno-rossicce (più o meno accentuate a seconda della sottospecie) su dorso, zampe, inguine, muso, orecchie e zona perioculare.” Individuo melanico Individuo albino

Scoiattolo grigio “... Vive circa 12 anni” Scoiattolo rosso “... Vive in media 3 anni.” Rossi: dopo 3 anni muore la coppia iniziale, dopo 5 i figli nati il secondo anno, dopo 6 anche quelli nati al terzo Ogni coppia genera 2x8=16 figli “Oggi lo scoiattolo rosso (Sciurus vulgaris ), la specie nativa, si sta estinguendo a causa dell’introduzione da parte dell'uomo dello scoiattolo grigio americano (Sciurus carolinensis).” Perché?... “Maturità riproduttiva a 2 anni. Due volte l'anno nascono in media quattro cuccioli..” A partire da una coppia quanti individui dopo 6 anni? Grigi: la coppia iniziale, i suoi figli, i figli dei figli ecc. sono ancora tutti in vita Ogni coppia genera 5x8=40 figli

“Oggi lo scoiattolo rosso (Sciurus vulgaris ), la specie nativa, si sta estinguendo a causa dell’introduzione da parte dell'uomo dello scoiattolo grigio americano (Sciurus carolinensis).” Perché? La specie grigia è più “forte”: maggiori dimensioni  maggior consumo di cibo rapidità di filiazione e resistenza alle malattie (es. portatrice di un virus mortale per quella rossa) Elementi di diversità Anche il coniglio ad es. ha queste caratteristiche ma non è un pericolo per lo scoiattolo rosso... Ma le due specie di scoiattolo entrano in competizione Lottano fisicamente tra loro (“lotta per l’esistenza”)? No. Occupano la stessa nicchia ecologica: utilizzano gli stessi territori e le stesse fonti di cibo Elementi di somiglianza