Il dato naturale: La varietà dei viventi

OPPURE questa infinita varietà è presente sin dall'inizio si è generata nel tempo?

“le forme di vita più semplici precedono quelle complesse “le forme di vita più semplici precedono quelle complesse. Gli uomini derivano dai pesci” (Anassimandro, VI sec.a.C.) Dopo di loro, la domanda “Come mai gli esseri viventi hanno quel determinato aspetto e non un altro?” semplicemente non si pone per quasi 2000 anni Le specie non si evolvono, sono immutabili. Le forme di vita sono in scala gerarchica, dalle forme più semplici a quelle più complesse, all’apice l’uomo (scala naturae). (Aristotele, IV sec. a.C.)

Le prove a favore del processo evolutivo: l’evoluzione è un fatto L’evoluzione è suffragata da un gran numero di prove: la documentazione fossile la biogeografia (distribuzione geografica delle specie) l’anatomia comparata l’embriologia comparata la biologia molecolare

E.Insetto imprigionato nell’ambra LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 1. Lo studio dei fossili FOSSILE: Ciò che rimane di un organismo o il segno evidente della sua presenza (come un’impronta). A. cranio fossile di Homo erectus D.esempio di resti organici: una foglia Può essere una parte dura non alterata (denti, ossa) A una parte pietrificata (legno, osso) B un’impronta nella roccia, o un calco C una parte molle non alterata o parzialmente alterata D,E,F B.albero pietrificato C. calchi di ammoniti F.Uomo mummificato del Similaun E.Insetto imprigionato nell’ambra

La DOCUMENTAZIONE FOSSILE (serie ordinata di fossili che affiorano LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 1. Lo studio dei fossili La DOCUMENTAZIONE FOSSILE (serie ordinata di fossili che affiorano in rocce sedimentarie databili) fornisce una delle prove più importanti dell’EVOLUZIONE I FOSSILI DOCUMENTANO I CAMBIAMENTI CHE LA VITA HA SUBITO NEL TEMPO DIMOSTRANO CHE GLI ESSERI VIVENTI SI SONO EVOLUTI IN UNA SEQUENZA CRONOLOGICA

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE La balena Basilosaurus, oggi estinta. Era dotata di arti posteriori lunghi circa 50 cm (di cui si possiede il reperto fossile). Le balene attuali sono prive di arti posteriori, ma possiedono le ossa della gamba e del piede ridotte ad abbozzi non funzionali al movimento(es. di organi vestigiali). Gli arti anteriori svolgono invece la funzione di pinne TUTTE derivano dall’evoluzione di mammiferi a quattro arti che vivevano sulla terraferma 55 milioni di anni fa 1. Lo studio dei fossili

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 2. La biogeografia Come mai luoghi con clima e topografia simili sono popolati da organismi molto differenti? Cosa osservò Darwin: l’ambiente delle isole Galapagos era più simile a quello di altre isole tropicali, anche distanti, che non al vicino continente sudamericano eppure gli animali delle isole Galapagos erano più simili alle specie continentali che agli animali delle isole con habitat simile (es. le 13 specie di fringuelli osservate da Darwin erano simili a specie sudamericane) Ognuna di queste specie NON era stata creata separatamente dalle altre e distribuita sulle isole, MA TUTTE derivavano da un ANTENATO COMUNE proveniente dalla terraferma deduzione Si abbandona la dottrina creazionista che prevede che ogni specie sia stata creata per un certo tipo di vita e sia stata posta nella località a cui è stata adattata

LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 2. La biogeografia Perché l’Australia è completamente priva di mammiferi autoctoni placentati, ma possiede una grande quantità di marsupiali? In Australia esistono 57 specie di canguri: ognuna è stata creata separatamente e poi collocata in Australia? E perché solo lì? OPPURE è esistito in Australia un marsupiale ancestrale che è comparso DOPO che il continente australiano si era staccato dagli altri e ha dato origine a tutte queste forme chiaramente imparentate? N.B. fossili di marsupiali estinti erano stati descritti molti anni prima che Darwin visitasse l’Australia a bordo del Beagle

2. La biogeografia Placentati Marsupiali LE PROVE DELL’EVOLUZIONE Nonostante le straordinarie somiglianze, tutti i mammiferi PLACENTATI e MARSUPIALI sono più imparentati tra loro che con il corrispondente animale appartenente all’altro gruppo. Le somiglianze derivano dal fatto che essi si sono evoluti, SEPARATAMENTE, MA per vivere in ambienti simili tra loro

si può osservare che sono costituiti dagli STESSI ELEMENTI SCHELETRICI LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 3. L’anatomia comparata ANATOMIA COMPARATA È la disciplina che mette a confronto le strutture corporee di specie diverse Osservando per esempio gli arti anteriori di Coccodrillo Uccello Balena Cavallo Pipistrello Uomo si può osservare che sono costituiti dagli STESSI ELEMENTI SCHELETRICI

Lo scopriremo più tardi … Di chi è questa “mano” ? Lo scopriremo più tardi … Iniziamo da 

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organi con la stessa origine evolutiva Organi omologhi: organi con la stessa origine evolutiva

Organi omologhi nell’uomo:

Organi omologhi nell’uomo:

Organi omologhi nell’uomo: coscia

Organi omologhi nell’uomo: coscia ginocchio

Organi omologhi nell’uomo: coscia ginocchio

Organi omologhi nell’uomo: coscia caviglia ginocchio

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Organi omologhi nell’uomo: coscia caviglia ginocchio gomito

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Organi omologhi nell’uomo: coscia caviglia ginocchio gomito polso

3. L’anatomia comparata strutture omologhe Omologia: somiglianza LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 3. L’anatomia comparata strutture omologhe Omologia: somiglianza strutturale ma non sempre funzionale riscontrabile in organismi di specie diverse che si ritiene abbiano un antenato comune Le ossa degli arti anteriori di questi vertebrati sono contraddistinte da più colori per evidenziare le somiglianze fondamentali che si osservano nella struttura e nell’organizzazione in rapporto all’arto di un tetrapode ancestrale

costituiscono una prova dell’EVOLUZIONE LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 3. L’anatomia comparata STRUTTURE OMOLOGHE: costituiscono una prova dell’EVOLUZIONE Considerato che negli arti anteriori di questi organismi esistono gli stessi elementi scheletrici anche se le funzioni sono assai diverse Se queste strutture si fossero sviluppate indipendentemente, data la loro funzione, sarebbero state progettate in modo diverso INVECE La loro somiglianza strutturale è collegabile alla discendenza da un antenato comune

4. L’embriologia comparata LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 4. L’embriologia comparata EMBRIOLOGIA COMPARATA È la disciplina che mette a confronto le strutture corporee che compaiono durante lo sviluppo embrionale di organismi di specie diverse Le specie imparentate presentano stadi simili nel corso dello sviluppo embrionale

Avete mai visto gli embrioni di diversi animali?

4. L’embriologia comparata LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 4. L’embriologia comparata In TUTTI gli embrioni di vertebrati esiste uno stadio in cui ai lati della gola sono presenti strutture chiamate tasche branchiali

5. La biologia molecolare LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 5. La biologia molecolare Specie strettamente correlate hanno in comune una percentuale di DNA e proteine maggiore rispetto a specie non imparentate

Il fissismo Nasce da una interpretazione letterare della Bibbia, a cui si vuole dare una valenza di natura scientifica.. Georges-Louis Buffon (1707- 1788 ) …attraverso la rivelazione tutti gli animali hanno partecipato in egual misura alla grazia della creazione e la prima coppia di ogni specie uscì pienamente formata dalle mani del Creatore… Histoire Naturelle 1753 Carlo Linneo (1707-78 ) “…Noi contiamo tante specie quante diverse forme furono create in principio. Vi sono tante specie quante diverse produsse in principio l’Ente infinito…” Philosophia botanica 1770

EVOLUZIONISTI

Catastrofismo Cuvier (1769-1832): L’esistenza di fossili appartenenti a specie scomparse era spiegabile come conseguenze di grandi catastrofi naturali (ultima il diluvio di cui parla la Bibbia) Le specie scomparse venivano sostituite da nuove specie grazie a nuovi atti creativi (teoria delle creazioni successive)

Lamarck (1744-1829) Lamarck sosteneva che le giraffe allungano piano piano il collo nello sforzo di raggiungere le foglie degli alberi. I figli di una giraffa che, con l’esercizio, ha allungato un po’ il collo avranno il collo un po’ più lungo. Sosteneva cioè che: Si sviluppano gli organi più usati Si trasmettono i caratteri acquisiti.

Alcune frasi di Lamarck “L’impiego più frequente di un organo fortifica quest’organo”. “L’assenza di uso di un organo lo indebolisce e lo deteriora fino a farlo sparire”. “Tutto ciò che la natura ha fatto acquisire agli individui per l’influenza delle circostanze, viene trasmesso attraverso la generazioni ai nuovi individui”.

Ma, il figlio di un pugile, nasce più muscoloso del normale ?

No Ma, il figlio di un pugile, nasce più muscoloso del normale ? Tuttavia Lamarck ha il merito di aver sostenuto che le specie evolvono e che tale evoluzione si può studiare e spiegare con il metodo scientifico.

Viaggio intorno al mondo Charles Darwin (1809-1882) Viaggio intorno al mondo 1831-1836

L’origine delle specie (1859) I caratteri ereditari sono soggetti a variazioni casuali (mutazioni) Gli individui con i caratteri più adatti all’ambiente hanno maggiore probabilità di sopravvivere e riprodursi. Si ha quindi una selezione naturale dei caratteri più vantaggiosi.

“Non appena mi convinsi che le specie erano mutabili, non potetti fare a meno di credere che l’uomo dovesse essere regolato dalla stessa legge”. Darwin

La selezione naturale conserva e accumula nel corso dei millenni quelle piccole variazioni casuali che rendono alcuni individui più adatti a vivere nel loro ambiente e a uscire vittoriosi nella lotta per la sopravvivenza In sé le variazioni non hanno né scopo né direzione (non c’è finalismo) ma possono essere più o meno utili a un organismo per la sua sopravvivenza e per la sua riproduzione.

I pilastri della teoria darwiniana Esiste, per natura, una grande variabilità Gli individui di ogni specie differiscono l’uno dall’altro per caratteri che insorgono in modo casuale Ogni generazione produce più prole di quanta possa sopravvivere: la competizione tra gli individui determina una “lotta per l’esistenza” Arrivano a riprodursi solo gli individui che nella competizione hanno il sopravvento (“sopravvivenza del più adatto”). La qualità di “più adatto” si manifesta nel successo riproduttivo, unico evento rilevante ai fini dell’evoluzione Il più adatto in quel momento e in quell’ambiente trasmette alla discendenza i suoi caratteri e quindi l’evoluzione procede per piccoli passi : “Natura non fecit saltus” Nel tempo si producono nuove specie

Un altro esempio di micro evoluzione (in tempi rapidi, quindi osservabile) BISTON BETULARIA Il processo di industralizzazione in Inghilterra determinò un inquinamento che causò il cambiamento del colore dei tronchi in nero e conseguentemente anche il colore delle ali della farfalla