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Le scienze naturali Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino 13/11/11 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino Le scienze naturali I modelli della chimica e della genetica 2 2 2

I meccanismi dell’evoluzione 13/11/11 Capitolo 11 I meccanismi dell’evoluzione 3 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 3 3

L’incontro tra due scienze: la genetica delle popolazioni 13/11/11 Lezione 1 L’incontro tra due scienze: la genetica delle popolazioni 4 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 4 4

1. Ogni popolazione ha un pool genico 13/11/11 1. Ogni popolazione ha un pool genico Una popolazione è un gruppo di individui della stessa specie che vive in una determinata regione geografica. Una specie è un insieme di popolazioni interfeconde, isolate dal punto di vista riproduttivo da altri gruppi simili. 5 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 5 5

2. L’evoluzione interessa una popolazione /1 13/11/11 2. L’evoluzione interessa una popolazione /1 Il pool genico è l’insieme degli alleli presenti in tutti gli individui di una popolazione. L’evoluzione implica il cambiamento delle frequenze di uno o più alleli nel pool genico di una popolazione. 6 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 6 6

2. L’evoluzione interessa una popolazione /2 13/11/11 2. L’evoluzione interessa una popolazione /2 I principali fattori evolutivi sono: le mutazioni; la deriva genetica; il flusso genetico; la selezione naturale. 7 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 7 7

2. L’evoluzione interessa una popolazione /3 13/11/11 2. L’evoluzione interessa una popolazione /3 La speciazione è un evento di diversificazione che, partendo da una linea comune originaria, produce nel tempo nuove popolazioni i cui individui non possono più generare prole feconda. La speciazione implica l’isolamento riproduttivo. 8 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 8 8

3. La selezione naturale agisce sui caratteri e sui loro fenotipi 13/11/11 3. La selezione naturale agisce sui caratteri e sui loro fenotipi La selezione naturale ha luogo quando esiste una variabilità dei caratteri ereditari e gli individui che possiedono un certo fenotipo hanno un successo riproduttivo maggiore di quelli con un altro fenotipo. 9 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 9 9

4. Le mutazioni cambiano il pool genico 13/11/11 4. Le mutazioni cambiano il pool genico La riproduzione sessuata rimescola gli alleli, ma non introduce caratteri nuovi né alleli nuovi. Le mutazioni che avvengono nelle cellule riproduttive possono invece alterare in modo significativo il pool genico. 10 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 10 10

5. La deriva genetica è un cambiamento casuale del pool genetico /1 13/11/11 5. La deriva genetica è un cambiamento casuale del pool genetico /1 Nella deriva genetica la variazione delle frequenze alleliche non è conseguenza del successo riproduttivo, ma dipende dal caso. Ha un impatto significativo nelle popolazioni di piccole dimensioni e porta a diminuzione della variabilità del pool genico. 11 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 11 11

5. La deriva genetica è un cambiamento casuale del pool genetico /2 13/11/11 5. La deriva genetica è un cambiamento casuale del pool genetico /2 L’effetto del fondatore è un tipo di deriva genetica che si verifica quando i membri fondatori di una nuova popolazione hanno frequenze alleliche diverse rispetto a quelle della popolazione di origine. 12 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 12 12

5. La deriva genetica è un cambiamento casuale del pool genetico /3 13/11/11 L’effetto collo di bottiglia è un tipo di deriva genetica che si verifica quando un cambiamento ambientale repentino colpisce con la stessa probabilità tutti gli individui di una popolazione, decimandola. I sopravvissuti hanno frequenze alleliche diverse rispetto a quelle della popolazione di origine. 13 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 13 13

6. Il flusso genico è causato dalla migrazione 13/11/11 6. Il flusso genico è causato dalla migrazione La migrazione è il trasferimento di un gruppo di individui da una popolazione all’altra. Determina un flusso genico e può portare a un cambiamento nelle frequenze alleliche delle due popolazioni coinvolte. 14 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 14 14

L’evoluzione non produce organismi perfetti Lezione 2 15 13/11/11 15 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 15 15

7. La fitness e l’adattamento 13/11/11 7. La fitness e l’adattamento La fitness misura il successo riproduttivo di un individuo con un dato fenotipo in base al suo contributo alla generazione successiva. Un adattamento è una caratteristica che porta a un aumento della fitness in un determinato ambiente. 16 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 16 16

8. La selezione naturale non produce perfezione 13/11/11 8. La selezione naturale non produce perfezione La selezione naturale non produce adattamenti perfetti: a volte le condizioni cambiano rapidamente, in altri casi le mutazioni non producono risultati positivi. A volte non c’è un solo adattamento ottimale a un dato ambiente. 17 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 17 17

La complessità dell’evoluzione oltre la genetica 13/11/11 Lezione 3 La complessità dell’evoluzione oltre la genetica 18 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 18 18

9. La variabilità non è solo genetica 13/11/11 9. La variabilità non è solo genetica Oltre alla variabilità genetica, nei processi evolutivi è importante anche la variabilità epigenomica. La variabilità epigenomica riguarda la modulazione dell’espressione dei geni nel corso della vita senza alterare del genotipo. Alcune caratteristiche epigenomiche possono essere trasmesse alla prole. 19 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 19 19

10. Le relazioni tra individui 13/11/11 10. Le relazioni tra individui I comportamenti sociali, la comunicazione e l’apprendimento svolgono un ruolo importante nelle relazioni tra selezione naturale e individui di una popolazione. Alcuni comportamenti sono innati, altri sono appresi. 20 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 20 20