laboratorio evoluzione Marcello Sala CAVALLI E GIAGUARI

Una mandria di cavalli pascola in una valle Un gruppo si separa e migra in un’altra valle attraverso uno stretto passaggio Succede poi che una frana ostruisce il passaggio: le due popolazioni restano isolate geograficamente La popolazione che rimane (A) e la popolazione che è migrata (B) sono composte di 15 animali adulti Sono state misurate le lunghezze delle zampe di tutti individui

Popolazione A Lunghezza zampe: 109, 84, 90, 104, 92, 101, 98, 98, 89, 101, 104, 95, 98, 115, 92 Popolazione B Lunghezza zampe: 102, 99, 102, 100, 103, 99, 101, 101, 102, 102, 102, 98, 103, 100, 101 Come rappresentare graficamente le lunghezze delle zampe delle due popolazioni?

Quale di queste due popolazioni ha le zampe più lunghe? - confronto tra il più alto dell’una e dell’altra ma non è indicativo dell’intera popolazione - confronto tra la somma delle misure dell’una e dell’altra ma solo se il numero è lo stesso - confronto tra le medie La popolazione B ha maggiore lunghezza media delle zampe come se i cavalli si ridistribuissero in parti uguali la lunghezza complessiva delle zampe La domanda era paradossale: le popolazioni non hanno zampe  “quale popolazione ha cavalli con le zampe più lunghe?”

I figli sono uguali ai genitori? I figli assomigliano ai genitori ereditano i caratteri biologici dei genitori ma sono anche un po’ diversi (dai genitori e tra loro) Supponiamo che la lunghezza delle zampe sia un carattere ereditario: come saranno le popolazioni A e B dopo qualche generazione? perché? Nei figli si mescolano i caratteri dei genitori  le differenze all’interno di A e di B diminuiscono popolazione B: si accoppiano cavalli con zampe più lunghe popolazione A: si accoppiano cavalli con zampe più corte  figli B con zampe più lunghe dei figli A  la differenza tra le medie di A e di B aumenta (deriva genetica)

La popolazione A e la popolazione B sono due razze diverse? Serve un criterio condiviso: la media? Le medie delle due popolazioni sono abbastanza diverse? “abbastanza”: opinione non criterio Nella popolazione A l’individuo più diverso dalla media quanto è diverso? E nella B? Distanza (differenza di misure) tra media e altezza dell’individuo più lontano dalla media  misura (approssimativa) della dispersione: A  B  diversità all’interno delle popolazioni  tra le popolazioni

Rappresentare nel grafico una popolazione C che potrebbe essere una razza diversa Sono razze (sottospecie) se popolazioni omogenee all’interno e con medie molto diverse tra una popolazione e l’altra Ma medie di che cosa? Quali sono i caratteri importanti per distinguere le razze? Nell’esempio dei cavalli scelta la lunghezza delle zampe ma…

quali caratteri sono importanti per distinguere ad es. i cani?

Sono caratteristiche importanti per i cani ? Per i cani ad es. è importante l’odore (riconoscimento intraspecifico e rituali di accoppiamento) Un conto è ciò che accade nel “territorio” della natura un conto è la “mappa” che lo scienziato se ne fa  scegliere più caratteristiche e verificare se sono importanti per la vita di quella specie Un criterio quantitativo: misurare la diversità del DNA (materiale da cui dipende l’ereditarietà: trasmesso fisicamente da genitori a figli nel corpo dei figli influenza lo sviluppo dei caratteri)

Popolazioni separate di cavalli A e B: dopo molte generazioni non c’è più la barriera geografica una delle due migra e le due popolazioni si riuniscono: che cosa succederà? Si accoppiano cavalli con zampe lunghe e corte  figli con zampe di lunghezza intermedia: si rimescolano i caratteri (ibridazione)

Tra due popolazioni isolate aumentano le diversità può essere che qualcuna riguardi l’accoppiamento Se cavalli di due popolazioni diverse non possono più accoppiarsi o fare figli a loro volta fecondi (isolamento riproduttivo) allora che cosa succede? le due popolazioni sono diventate specie diverse (speciazione allopatrica) E se all’interno di una popolazione si forma un gruppo di individui che non si accoppiano più con individui dell’altro gruppo o con loro non fanno più figli a loro volta fecondi…?  specie diverse anche se vivono nello stesso territorio (speciazione simpatrica per isolamento riproduttivo)

Popolazioni separate di cavalli A e B Arrivano dei giaguari predatori dei cavalli possono impedire che alcuni cavalli sopravvivano e si riproducano mentre altri sopravvivono e si riproducono in base a qualche diversità nelle loro caratteristiche  giaguaro elemento selettivo per i cavalli Quale delle due popolazioni è più probabile che si estingua e quale è più probabile che sopravviva e che quindi abbia la possibilità di riprodursi e di evolvere? Lunghezza delle zampe  velocità di corsa: media A  98 cm - media B  101 cm Ma…

… i giaguari non mangiano le medie o le lunghezze ma i cavalli lenti B (media più alta) si estingue perché tutti gli individui vengono predati Alcuni individui di A hanno zampe materialmente lunghe tanto da permettere loro di scappare e di dare origine a nuove generazioni più alte velocità

Qual è il fattore vantaggioso che permette ad alcuni cavalli di sopravvivere? La velocità maggiore di quella del giaguaro resa possibile dalla maggiore lunghezza delle zampe Sempre la maggiore lunghezza è un vantaggio? Può essere, ad es., che, se le erbe sono alte e folte, i cavalli più bassi non siano visti dal predatore e sopravvivano Allora, in generale, che cosa permette che ci siano individui che sopravvivono? la variazione (diversità) rende possibile una sopravvivenza e quindi una riproduzione differenziata Se il carattere vantaggioso è ereditario, le generazioni successive lo avranno in misura sempre maggiore (evoluzione)

La dispersione attorno alla media è una misura della variazione E se i cavalli che riescono a scappare sono tutti maschi o tutte femmine? Loro riescono a sopravvivere, ma non ci sarà riproduzione  non ci sarà una nuova generazione  la popolazione si estingue