Darwin’s Dangerous Idea

Le Teorie Evoluzionistiche

Why Evolution?

• Evolution gives an explanation as to how we (humans and other organisms) are here on Earth

Why Evolution?

• However, “in principle, the factual state of the universe, whatever it may be, cannot teach us how we should live or what our lives should mean.” -Stephen Gould, Harvard University

È stimato che oggi sulla terra sono presenti da 10*106 a 100*106 specie viventi

Le teorie evolutive prima di Darwin

•Le specie viventi si trasformano nel tempo– Nel 1700 lo studio dei fossili dimostrava l’esistenza di

antichi organismi talvolta molto diversi da quelli attuali, suggerendo che le specie viventi si trasformano nel tempo.

•– Il naturalista Georges-Louis Buffon

(1707-1788) avanzò l’ipotesi che i viventi si fossero originati da un esiguo numero di antichissimi antenati.

•Il naturalista inglese Erasmus Darwin (1731-1802), nonno di Charles Darwin, era tra coloro che sostenevano che le specie viventi si trasformano nel tempo e che tali cambiamenti, testimoniati dai fossili, sono il risultato dell’interazione delle popolazioni con l’ambiente.

Le teorie evolutive prima di Darwin

– Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) formulò una teoria sull’evoluzione coerente e sistematica, secondo la quale le specie si evolvono tramite l’interazione con l’ambiente.

L’evoluzionismo secondo Lamarck

• TRASFORMAZIONE DELLE SPECIE– I viventi sono caratterizzati da un’intrinseca

capacità di trasformarsi, modificando gli organi destinati a far fronte ai bisogni fondamentali della vita

• INFLUENZE DELL’AMBIENTE– I fattori ambientali interagiscono con tale

capacità di trasformarsi: • a) lente modificazioni ambientale creano nuovi

bisogni; • b) gli organi si trasformano gradualmente

adattandosi all’ambiente stesso

L’evoluzionismo secondo Lamarck

– Il punto debole della teoria risiedeva nella convinzione che le caratteristiche acquisite in tal modo fossero trasmissibili alla progenie.

I caratteri acquisiti

•Georges Cuvier (1760-1832), fondatore della degli studi di paleontologia dei vertebrati, spiegava la scomparsa di specie presenti un tempo sulla Terra attraverso la teoria del catastrofismo.

Cuvier e le teorie del catastrofismo

• Gli studi del geologo scozzese Charles Lyell (1797-1875) fornirono le basi per il pensiero evoluzionistico; infatti, Lyell nel suo Principles of Geology

– si oppose alla teoria del catastrofismo;– affermò che i lenti e costanti cambiamenti nella storia

della Terra sono causati da forze naturali che operano in tempi molto lunghi.

• Principio dell’Attualismo

Le basi del pensiero evoluzionistico di Darwin

• Charles Darwin nacque nel 1809 in Inghilterra; iniziò gli studi di medicina e poi di teologia, ma la sua vera passione erano le scienze naturali.

Charles Darwin

• Nel suo viaggio intorno al mondo Darwin gettò le basi della sua teoria dell’evoluzione

• Durante il suo viaggio durato cinque anni (1831-1836) sul brigantino inglese Beagle, Darwin osservò le somiglianze tra organismi viventi e fossili e la diversità della vita sulle isole Galápagos.

Il viaggio con il Beagle

– Le osservazioni che Darwin fece durante il suo viaggio sul Beagle lo aiutarono a elaborare la sua teoria sull’evoluzione.

– Quando fece ritorno in Gran Bretagna, scrisse un saggio in cui descriveva i principi della sua teoria dell’evoluzione, parlando di discendenza con modificazioni.

– Darwin si rese conto dell’unità tra le specie, secondo cui tutti i viventi sono correlati tra loro attraverso un comune progenitore di qualche specie sconosciuta, vissuto in epoca remota.

Dalla pratica alla teoria

A.R.WALLACE

• Lavora nell’arcipelago malese• Giunge indipendentemente e contemporaneamente

alle stesse conclusioni di Darwin riguardo all’evoluzione per selezione naturale

• Scrive a Darwin comunicandogli le sue osservazioni ed ipotesi

• Darwin decide di pubblicare i dati di Wallace assieme ai suoi

– Prevedendo le polemiche che le sue idee avrebbero potuto suscitare, Darwin preferì ritardare la pubblicazione del suo libro.

– Alfred Wallace, un altro naturalista inglese, concepì una teoria identica a quella di Darwin, che venne presentata nel 1858, citando il precedente saggio di Darwin.

– Darwin nel 1859 pubblicò il volume Sull’origine delle specie mediante selezione naturale, che divenne un caposaldo delle scienze naturali.

Un’opera fondamentale

– Insorgenza della variabilità

– Selezione da parte dell’ambiente dei fenotipi migliori

L’EVOLUZIONE avviene in due fasi:

•Secondo Darwin la selezione naturale è alla base dei meccanismi dell’evoluzione•Darwin osservò che gli organismi di tutte le specie:

– hanno la tendenza a produrre prole in eccesso, con un numero di individui superiore a quello che l’ambiente può sostenere (superfecondità);

– La prole è variabile nelle sue caratteristiche individuali;– Almeno qualcuna di tali variazioni può essere ereditata

(trasmessa da una generazione a quella successiva).

Insorgenza della variabilità

Darwin osservò che la sopravvivenza dipende almeno in parte dalle caratteristiche ereditate dai genitori.

– All’interno di una popolazione diversificata, gli individui dotati di tratti ereditari che permettono di adattarsi meglio all’ambiente, hanno maggiore probabilità di sopravvivere e riprodursi.

– Secondo Darwin, in seguito alla selezione naturale le caratteristiche vantaggiose saranno rappresentate sempre più frequentemente nelle generazioni successive, mentre quelle sfavorevoli lo saranno sempre meno.

La selezione naturale

Selezione dei fenotipi migliori

“...Gli organismi, uomo compreso, vivono in un ambiente piuttosto ostile: quelli più adatti, rispetto a date condizioni (...) hanno maggiori probabilità di sopravvivere, di riprodursi e di trasmettere ai discendenti quei caratteri che li rendono più idonei. Così la specie si modifica nel corso delle generazioni e va adattandosi a condizioni nuove che insorgono...”

Incroci condotti dall’uomo per migliaia di anni (selezione artificiale)

Cane ancestrale (simile al lupo)

La selezione artificiale

Darwin trovò prove convincenti a sostegno delle sue teorie osservando i risultati della selezione artificiale, cioè la coltivazione e l’allevamento selettivi di piante e animali.

Evoluzione, processo inevitabile Evoluzione, processo inevitabile

• In sostanza, i membri delle generazioni successive si saranno in qualche modo evoluti rispetto alla generazione precedente, e saranno meglio adattati all’ambiente in cui la selezione è avvenuta. Come verificato da Darwin, questo è un inevitabile processo che semplicemente deve accadere, se si verificano certe condizioni.• Si tratta dell’“algoritmo evolutivo”: se esistono variazione, eredità e selezione, si dovrà poi ottenere evoluzione.

FAUTORI DEL CASO

• Secondo Stephen Gould, l’evoluzione è così caotica che quasi tutti i suoi frutti sono condizionati dal caso. Ne risulta che il processo evolutivo è completamente passivo e privo di qualunque forma di finalismo, cioè dell’intenzione conscia di conseguire determinati obiettivi. I fattori che condizionano e determinano il processo selettivo sono:

• il potenziale riproduttivo della specie,

• la sua variabilità biologica,

• le mutazioni genetiche

• la variabilità ambientale

The Selfish GeneThe Selfish Gene (1976) Il Gene EgoistaRichard Dawkins

Dawkins fa  un'ulteriore passo avanti e considera i geni stessi come il centro focale della selezione naturale. I corpi diventano mere "macchine di sopravvivenza", residenze temporanee per geni impegnati in una lotta più che metaforica per produrre altre copie di se stessi in future generazioni.

I veri protagonisti dell’evoluzione sono i geni, I veri protagonisti dell’evoluzione sono i geni, replicatori “egoisti”.replicatori “egoisti”.

Gli attuali esseri viventi? Sono macchine da sopravvivenza, progettate da colonie di geni. E i geni ricordano i rematori di una barca in gara con altre imbarcazioni. Quando poi la barca affonda, loro si sono già allontanati, per andare a remare su altre barche. In altre parole: i corpi muoiono, ma i geni

sopravvivono con la riproduzione e vanno a progettare nuovi corpi. E proprio questa "smania d’immortalità" dei geni a far mutare le specie.

The Selfish GeneThe Selfish Gene (1976) Il Gene Egoista

I geni, ad ogni generazione, passano il setaccio della selezione naturale. E nel corso dei millenni ne sopravvive solo un élite: un fiume della vita che, mutando in modo non-guidato (random), viene risparmiato perché più adatto in senso evoluzionistico-darwiniano.

Il flusso è indiretto: nessun elemento “esistenziale” entra in gioco nel processo di copiatura e replicazione di generazione in generazione. Solo le variazioni non-guidate consentono la lotteria genetica di chi sopravvive perché trovato dalla selezione “più adatto” al contesto ambientale in senso lato.

TEORIA DEI REPLICATORI “EGOISTI”TEORIA DEI REPLICATORI “EGOISTI”

•Un replicatore è qualsiasi cosa di cui vengano prodotte delle copie.

• I geni (DNA) sono replicatori biologici.

•La vita si evolve darwinianamente attraverso laLa vita si evolve darwinianamente attraverso la• “ “sopravvivenza differenziale sopravvivenza differenziale

• di entità che si replicanodi entità che si replicano””

CO-EVOLUZIONE: GENI + CULTURA

• Il rapporto geni-ambiente è importante, ma la cultura ha altrettanto peso. A sostenerlo sono i coevoluzionisti, che fanno notare come anche molte specie animali sappiano tramandare per apprendimento usi e scoperte di strumenti rudimentali.

Co-evoluzione

• Co-evoluzione fra:– Preda e predatore– Ospite e parassita– Maschi e femmine

• Fonte di continua innovazione evolutiva– Il virus dell’influenza– La resistenza agli antibiotici– Selezione sessuale

Co-evoluzione estrema: simbiosi

• Una specie diventa essenziale per la vita dell’altra– Funghi - radici degli alberi– Piante fiorite - insetti– Origini degli organismi multi-cellulari U(L. Margulis)

• Incorporazione dei mitocondri e di altri organelle

• Simbiosi come generatore di complessità

Universalità dei rapporti cooperativi intraspecifici

• Ogni animale sessuato ha rapporti con altri animali della stessa specie– Per accopiarsi– Per escludere i competitori

• Comportamenti cooperativi– Comportamento da stormo

• Comportamenti altruisti

Definizione di un comportamento altruista

In termini biologici un comportamento altruista è un comportamento che riduce la probabilità di riproduzione dell’organismo, aumentando la probabilità di riproduzione di altri organismi,

con le quali può avere, o non avere, rapporti di parentela

The Future of Evolution …