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I princìpi dell’evoluzione Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Darwin compì un viaggio di cinque anni intorno al mondo, come naturalista Nel 1831, Charles Darwin si imbarcò come naturalista di bordo sul brigantino Beagle per compiere un viaggio di esplorazione intorno al mondo. Durante il viaggio, Darwin raccolse una formidabile serie di osservazioni a supporto della teoria dell’evoluzione. Charles Darwin (1809-1882) Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

La rotta seguita dal brigantino Beagle I cerchi colorati segnalano le regioni visitate accuratamente da Darwin, ognuna associata a una fotografia di luoghi o animali che le caratterizzano. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le osservazioni di Darwin I nandù del Sudamerica sono adattati a vivere in grandi spazi aperti, esattamente come gli struzzi delle regioni africane. Gli strati sedimentari dei rilievi montuosi custodiscono numerosi fossili marini. Nandù (Rhea) Strati rocciosi fossiliferi Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le osservazioni di Darwin Gli organismi, anche se simili, variano a seconda che vivano nel deserto della Patagonia o in una fitta foresta pluviale tropicale. Deserto della Patagonia Foresta pluviale tropicale Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le osservazioni di Darwin L’iguana marina è dotata di grosse unghie e ha una forma del muso che la rendono adatta ad arrampicarsi sulle rocce litoranee e a strappare alghe dalle rocce del fondale. Le diverse specie di fringuelli delle Galàpagos presentano un becco diverso in funzione delle abitudini alimentari. Iguana marina (Amblyrhynchus cristatus) Fringuello picchio (Camarhynchus pallidus) Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Prima di Darwin, altri scienziati avevano ipotizzato il processo dell’evoluzione Charles Lyell (geologo) Egli sosteneva che la Terra deve essere abbastanza vecchia per aver permesso il processo dell’evoluzione dei viventi. Georges Cuvier (paleontologo) Egli sviluppò la teoria delle catastrofi per spiegare le successioni di fossili così variabili nel corso del tempo geologico. Jean-Baptiste de Lamarck (zoologo) Egli formulò l’idea dell’ereditarietà dei caratteri acquisiti, sostenendo che l’uso e il disuso di una struttura del corpo concorrono a realizzare un cambiamento ereditabile. L’esempio più noto riguarda il collo delle giraffe. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

La selezione artificiale «imita» la selezione naturale La selezione artificiale è quel processo attraverso cui l’uomo seleziona, sulla base di caratteri desiderati, quali animali o piante far riprodurre. Questi tre ortaggi derivano tutti, per selezione artificiale, da una specie di senape selvatica. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Darwin individuò nella selezione naturale il meccanismo dell’evoluzione L’ipotesi di Darwin della selezione naturale, secondo cui la natura seleziona gli organismi più adatti a lasciare discendenti, si può inquadrare in quattro punti fondamentali: i membri di una popolazione possiedono una gamma di variazioni ereditabili; una popolazione produce più discendenti di quanti l’ambiente ne possa sostenere; soltanto alcuni membri di una popolazione sopravvivono e si riproducono; la selezione naturale ha come risultato l’adattamento delle popolazioni al proprio ambiente. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Darwin individuò nella selezione naturale il meccanismo dell’evoluzione L’evoluzione è un insieme di cambiamenti che avvengono in una popolazione nel corso del tempo dovuti all’accumulo di differenze ereditabili. L’evoluzione spiega nel contempo l’unitarietà e la diversità dei viventi. Unitarietà significa che gli organismi possiedono in comune le caratteristiche della vita, poiché condividono un antenato comune. Diversità significa che ogni tipo di organismo (ogni specie) è adattata a uno dei numerosi ambienti della biosfera. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

La selezione naturale può essere osservata direttamente Darwin costruì la propria ipotesi della selezione naturale valutando, tra le sue molte osservazioni in natura, la distribuzione dei fringuelli nelle varie isole delle Galàpagos. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

La selezione naturale può essere osservata direttamente Da quasi quarant’anni, alcuni scienziati stanno osservando come funziona la selezione naturale in diretta, proprio alle Galàpagos. Essi hanno notato che lo spessore del becco del fringuello terricolo medio, Geospiza fortis, varia, per adattamento, nel corso delle generazioni, a seconda delle tendenze climatiche. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le prove dell’evoluzione I fossili sono testimonianze di forme di vita del passato. La documentazione fossile testimonia che gli organismi si sono evoluti generalmente da forme più semplici verso forme più complesse. Paleontologi al lavoro (a sinistra) per estrarre delicatamente fossili da strati di roccia (a destra). Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I fossili confermano la discendenza da un antenato comune Alcuni fossili, come quello di Archaeopteryx lithographica, hanno caratteristiche intermedie tra due diversi gruppi di organismi (per esempio, rettili e uccelli). Questi fossili con forme intermedie sono detti fossili di transizione. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I confronti anatomici sostengono la discendenza da un antenato comune Le strutture anatomiche che sono simili perché sono state ereditate da un antenato comune recente sono chiamate strutture omologhe, o omologie. Invece, le strutture analoghe, o analogie, sono quelle che svolgono la stessa funzione ma che non sono né costruite in modo simile né discendono da un antenato comune recente. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I confronti anatomici sostengono la discendenza da un antenato comune Gli arti anteriori di vertebrati con adattamenti a diversi tipi di locomozione, condividono una struttura di base simile (omologia), ereditata dal loro antenato comune. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le strutture vestigiali Le strutture vestigiali sono organi o parti corporee che non rivestono una funzione attiva in certi organismi, ma che sono il «ricordo evolutivo» derivato dai progenitori. 18 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

La biogeografia fornisce altre prove a favore dell’evoluzione La biogeografia è lo studio della distribuzione delle piante e degli animali nei diversi luoghi del mondo. Il tipo di distribuzione degli organismi rispecchia i loro rapporti di parentela. Ambienti simili, in continenti diversi ed isolati, sono quasi sempre abitati da organismi con adattamenti simili ma appartenenti a gruppi non imparentati tra di loro. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I confronti molecolari concordano con la discendenza da un antenato comune Le differenze biochimiche (nella sequenza di basi del DNA o nella sequenza degli amminoacidi delle proteine) indicano il grado di parentela evolutiva tra vari organismi. I dati molecolari mostrano, per esempio, che la sequenza degli amminoacidi del citocromo c di una scimmia differisce da quella umana soltanto per due amminoacidi, da quella di un’anatra per 11 e da quella di un lievito per 51 amminoacidi. cytochrome Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012