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LICEO SCIENTIFICO TECNOLOGICO Classe 5TB A.S. 2009/2010
Centocinquant’ anni … e non li dimostra! La teoria dell’evoluzione oggi Chiara Dionedi Valentina Ferrari Matteo Schiavi Mattia Stopelli
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“Niente in biologia ha un senso, se non nella prospettiva evolutiva.”
Theodosius Dobzhansky “Niente in evoluzione ha senso se non nella prospettiva della biologia dello sviluppo e dello studio del genoma.” Gabriel Dover
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Prospettive di ieri e prospettive di oggi
Nonostante i tentativi di screditarla, ridicolizzarla, avversarla, l'idea dell'evoluzione biologica non può essere negata: ciò su cui si può discutere sono i meccanismi e le modalità con cui si realizza, perchè questi sono ambiti in cui le conoscenza si ampliano e si aggiornano nel tempo, grazie alla ricerca e all'affinarsi delle tecnologie di indagine.
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Il punto di partenza di ieri e di oggi: la biodiversità
Darwin, attento e curioso osservatore, fu subito attratto dalla grande varietà di forme di vita presenti nei diversi ambienti del nostro Pianeta e da lì iniziarono le riflessioni e gli studi che lo portarono all'elaborazione della sua Teoria.
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... la biodiversità Oggi quella varietà di forme è indicata col termine di BIODIVERSITA’ e si sa che tale concetto non si limita alle caratteristiche morfologiche e funzionali degli organismi, ma coinvolge anche i genomi, le loro sequenze e la loro attività.
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La teoria dell’ evoluzione di Darwin è stata nel tempo aggiornata in una visione più ampia e moderna con i contributi di tutte le discipline biologiche : Genetica, Ecologia, Fisiologia, Anatomia, Microbiologia, Paleontologia, Biochimica, Biologia molecolare e, soprattutto negli ultimi anni, dalla Genomica e dalla Biologia dello sviluppo.
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Il contributo della Genomica
Lo studio dei genomi in base alla sequenza dei loro DNA ha consentito: 1) L’utilizzo delle divergenze tra acidi nucleici come orologi molecolari per studiare le parentele tra specie. Per orologio molecolare si intende un modello matematico che in base al numero e al tipo di differenze tra genomi riesce a quantificare il grado di parentela tra due specie e il momento in cui si sono separate.
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... la Genomica 2) l’ampliarsi delle conoscenze sull'organizzazione del genoma e sul controllo dell'attività genica con la scoperta: a) di famiglie di geni che si assomigliano per struttura e talvolta ruolo, organizzate gerarchicamente e presenti in specie anche molto lontane dal punto di vista tassonomico;
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... la Genomica b) di geni che rivestono una diversa importanza
rispetto ad altri, come ad esempio i Master Control Genes (geni regolatori di alto livello gerarchico) che regolano l'attività di altri geni con meccanismi di attivazione o di disattivazione;
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... la Genomica c) di geni, detti omeotici o geni Hox o geni architetto, da cui dipende l'identità di determinate regioni corporee, il cui sviluppo viene da essi diretto attraverso la regolazione di geni esecutori, presenti in tutte le specie e molto simili tra loro; d) di regioni contenute nei geni omeotici dette homeobox, cioè di piccole sequenze che consentono alle proteine corrispondenti di legarsi a precise regioni del DNA dei geni che controllano; anch'esse sono simili in specie diverse;
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... la Genomica e) dell’ esistenza di un ulteriore livello di regolazione, detto codice “epigenetico”perché non contenuto nel DNA, ma determinato dalle proteine e dalle sostanze chimiche che lo circondano e che influenzate dall’ambiente possono legarsi ad esso attivandolo o disattivandolo.
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Biologia dello sviluppo
Il contributo della Biologia dello sviluppo
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… Biologia dello sviluppo
Con lo studio dei processi di sviluppo si è scoperto che: a) il differenziamento cellulare è il risultato della attivazione e del silenziamento di determinati geni; b) l'attivazione dei geni si attua attraverso una serie di segnali molecolari intercellulari e intracellulari; c) a guidare lo sviluppo concorrono alcune vie metaboliche, alcune delle quali sono conservate anche in organismi evolutivamente molto lontani e che quindi avrebbero un progenitore comune; d) la stessa via metabolica può dirigere lo sviluppo di organi diversi.
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… Biologia dello sviluppo
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In questo campo di ricerca si muove la Biologia evolutiva dello sviluppo nota con l'acronimo
EVO - DEVO La selezione naturale determina quali fenotipi possono trasmettere il loro genoma alle generazioni successive Il genoma determina il fenotipo attraverso i processi di sviluppo
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I geni che controllano lo sviluppo giocano un ruolo “chiave” nell'evoluzione, perché le mutazioni che avvengono in essi possono originare rapidamente novità fenotipiche in grado di produrre adattamenti evolutivi o forme di preadattamento o fenomeni di exaptation.
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Ad esempio, mutazioni dei geni Hox possono provocare lo sviluppo di segmenti corporei in posizioni sbagliate: in seguito a mutazioni indotte su geni Hox di Drosophila melanogaster si sono osservati organismi con zampe al posto delle antenne (antennapedia) o con due toraci (bitorax) ed altri mutamenti.
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Le mutazioni omeotiche:
- rivelano la profonda condivisione dei meccanismi genetico - molecolari che regolano lo sviluppo in organismi anche molto diversi riflettendone la comune origine; - suggeriscono come le modificazioni nello spazio e nel tempo di un progetto di sviluppo inizialmente condiviso possano aver causato variazioni di grande rilievo evolutivo.
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Ciò potrebbe spiegare come si originino e si affermino le novità genomiche che determinano l’acquisizione di strutture complesse e nuove forme tra i viventi nell'ambito della macroevoluzione.
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Fonti C. Darwin, “L'orgine delle specie”, Norton & Compton ed.;
C. Darwin, “Taccuini”, Ed. Laterza; E. Boncinelli, “Perché non possiamo dirci darwinisti”, Rizzoli, 2009; T. Pievani, “La teoria dell'evoluzione”, Il Mulino; Redi, Garagna, Zuccotti, “L'altro genoma”, in Le Scienze, settembre 2002; W. Wayt Gibbs, “Il genoma invisibile: oltre il DNA”, in Le Scienze, gennaio 2004; Redi, Zuccotti, Garagna, “Evo-Devo, alle frontiere del pensiero biologico”, in Le Scienze, settembre 2004; E. Boncinelli, “La genetica dell'evoluzione”, in Le Scienze, febbraio 2009; D. Kingsley, “Dagli atomi ai caratteri”, in Le Scienze, febbraio 2009. Alcune immagini sono state tratte da: D.Krogh “Biologia oggi” Le Monnier A.J.Tobin-J.Dusheck “Nuovo Bios” B. Mondadori Campbell-Reece-Taylor-Simon “Immagini dalla Biologia” Zanichelli
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