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Evoluzione e Sistematica
Darwin e la teoria dellevoluzione
Darwin formul la prima spiegazione scientifica dellevoluzione (1859) Sostenne che gli organismi attuali derivano da una successione di organismi antenati attraverso un processo che chiam
Discendenza con modificazioni
Oggi lo definiremmo contributo alla
teoria dellevoluzione
Secondo tale teoria:
Tutti i viventi sono tra loro imparentati
Hanno avuto origine da antenati comuni vissuti in epoche pi o meno remote
Hanno subito modificazioni graduali
La storia della vita pu essere pensata come un albero, con tante ramificazioni, nel quale ogni biforcazione rappresenta la nascita di un individuo con caratteristiche nuove.
Secondo Darwin Meccanismo dell Evoluzione = Selezione Naturale
Egli part da due osservazioni:
tutti i viventi
hanno la tendenza a produrre prole in eccesso, con un numero di individui superiore a quello che lambiente pu sostenere
variano in molte caratteristiche individuali che possono essere ereditate (trasmesse da una generazione a quella successiva)
disparit fra numero di individui
e
risorse disponibili =
Lotta per lesistenza
La selezione naturale
La sopravvivenza dipende almeno in parte dalle caratteristiche ereditate dai genitori
Allinterno di una popolazione diversificata gli individui dotati di tratti ereditari che permettono di adattarsi meglio allambiente hanno maggiore probabilit di sopravvivere e riprodursi
Secondo Darwin in seguito alla selezione naturale le caratteristiche vantaggiose saranno rappresentate sempre pi frequentemente nelle generazioni successive mentre quelle sfavorevoli lo saranno sempre meno
La selezione artificiale . Darwin trov prove convincenti a sostegno delle sue teorie osservando i
risultati della selezione artificiale, cio la coltivazione e lallevamento selettivi di piante e animali.
Figura 13.3A
Incroci condotti dalluomo
per migliaia di anni
(selezione artificiale)
Cane ancestrale (simile al lupo)
Figura 13.3B
Le prove dellevoluzione che consentono di tracciare la filogenesi dei viventi sono:
a. La documentazione fossile, ossia la serie ordinata di fossili che affiorano dagli strati di rocce sedimentarie
Molti fossili mettono in collegamento le specie attuali con i loro antenati estinti
b. Lanatomia comparata Somiglianze anatomiche che accomunano le specie costituiscono un indicatore di
discendenza comune.
I biologi chiamano strutture omologhe le strutture che sono simili perch derivano da un antenato comune
Spesso le strutture omologhe hanno funzioni diverse
c. Lembriologia comparata
Lembriologia comparata, lo studio delle strutture che compaiono durante lo sviluppo dei diversi organismi, fornisce ulteriori prove delle origini comuni dei viventi.
Spesso, infatti, le specie strettamente imparentate presentano stadi simili nel loro sviluppo embrionale.
d. Le relazioni filogenetiche
La filogenesi la storia evolutiva di un gruppo di organismi
La documentazione fossile consente di tracciare la filogenesi di molti gruppi di organismi
La ricostruzione della filogenesi una parte della sistematica e riguarda lo studio della diversit e della classificazione dei viventi in categorie dette
taxa
Con lobiettivo prioritario di distinguere tra
omologie e analogie
Le strutture analoghe sono il risultato di adattamenti a pressioni ambientali simili (non di una comune discendenza) e mostrano le convergenze evolutive di organismi di linee anche molto lontano tra loro.
Strutture analoghe o omologhe?
e. La biologia molecolare Un supporto alla teoria dellevoluzione stato fornito recentemente
dalla biologia molecolare, la disciplina che paragona sequenze di DNA e proteine in organismi differenti.
Le specie che risultano strettamente correlate hanno in comune una percentuale di DNA e di proteine maggiore rispetto alle specie non imparentate.
Maggiore il numero di differenze nelle
sequenze di DNA di due specie, pi distante
sar il loro antenato comune.
alberi filogenetici o cladogrammi
rappresentano le genealogie dei viventi
sono diagrammi con ramificazioni dicotomiche che tracciano le relazioni evolutive nel modo pi dettagliato possibile
Gli estremi rappresentano i taxa I rami rappresentano la divergenza tra due gruppi da un antenato comune: levoluzione I nodi rappresentano gli antenati comuni
I cladogrammi sono diagrammi basati sulla presenza di caratteri omologhi derivati condivisi tra le specie e cercano di definire dei taxa monofiletici cio gruppi costituiti da un antenato e da tutti i suoi
discendenti
Esempi di radiazione adattativa
Esempi di convergenza evolutiva
I caratteri condivisi possono essere:
primitivi se rappresentano le strutture omologhe
comuni sia allantenato sia a tutti i discendenti
derivati se rappresentano le strutture nuove esclusive di una certa linea evolutiva
Principali regole di nomenclatura
La nomenclatura scientifica usa la lingua latina.
Il taxon ( o categoria) fondamentale della tassonomia la specie.
La specie viene indicata con un binomio (due nomi), secondo luso introdotto da Carlo Linneo nel 1753 (Species Plantarum)
Il primo dei due nomi un sostantivo: esso indica il genere cui la specie appartiene. Il nome del genere va scritto con la prima lettera a carattere maiuscolo.
Il secondo dei due nomi per lo pi un aggettivo: esso rappresenta lepiteto specifico e va scritto con la prima lettera a carattere minuscolo.
SOLO LA COMBINAZIONE DI
GENERE + EPITETO SPECIFICO
CONSENTE DI INDICARE IN MANIERA
CORRETTA E COMPLETA
UNA SPECIE
Ad esempio:
Medicago sativa L.
Avena sativa L.
Lutra lutra L.
Castanea sativa Miller
Per ulteriore completezza, al binomio che indica una specie va poi aggiunto il nome (talora abbreviato) dellautore che per primo ha validamente descritto quella specie (ad esempio: L. sta proprio per Linneo).
La classificazione gerarchica:
Che cos una specie o razza?
Linneo nella sua classificazione binomia si bas sullaspetto fisico
e
attribu un nome a pi di 11000 specie
In alcune specie, come le allodole, gli individui appartenenti alla stessa specie non appaiono molto diversi In altre, come la nostra, le differenze sono molto pi evidenti Il solo aspetto fisico non sufficiente a classificare gli organismi
Figura 14.2B
Figura 14.2A
Ci sono vari modi per definire una specie:
Definizione di specie biologica
Una specie una popolazione o un gruppo di popolazioni in cui i membri possono potenzialmente incrociarsi tra loro e produrre individui fertili (ossia capaci di riprodursi a loro volta).
Definizione di specie morfologica
Classifica gli organismi sui caratteri fenotipici
osservabili e misurabili
Definizione di specie ecologica
Identifica le specie in base alle nicchie ecologiche
che occupano, considerando il ruolo svolto dagli
organismi allinterno della comunit biologica
Definizione di specie filogenetica
Identifica un gruppo di organismi con storia genetica
comune
Tale definizione diventa interessante perch permette di affermare che gli esseri umani non possono essere distinti in razze, tanto meno in razze inferiori e superiori
Luguaglianza umana un dato di fatto biologico
Le differenze fisiche come colore degli occhi, della pelle e dei capelli sono state da sempre considerate elementi fondamentali per caratterizzare le razze umane
Dopo la scoperta del DNA stato logico credere che le somiglianze fossero determinate da una condivisione di geni
Allinizio degli anni 70 furono effettuati studi sulle proteine di
17 geni
allinterno di 7 cosiddette razze: caucasici (gli abitanti affacciati sul Mediterraneo,
comprendendo anche i cittadini del nord Europa);
africani sub-sahariani (tutta lAfrica ad esclusione degli abitanti del nord Africa);
mongolidi;
popolazioni del Sud-est asiatico;
aborigeni australiani;
popolazioni dellOceania (oceanici);
nativi delle Americhe (amerindi).
I risultati evidenziarono differenze geniche :
soltanto del 7% tra le varie razze
circa dell85% allinterno delle singole razze
Questo significa che:
Tutte le razze derivano da un piccolo gruppo
di antenati ancestrali che hanno lasciato ai discendenti una grande porzione di genoma di base comune
Solo il 7% del genoma responsabile delle differenze somatiche tra le etnie
E ragionevole ipotizzare che questi antenati:
Siano partiti dallAfrica circa 100.000 anni fa
Si siano spostati lungo i continenti
Abbiano originato una discendenza di uomini con caratteristiche diverse
Pertanto lidea di diversit razziale su base genetica viene meno
Geniale intuizione di Einstein gi negli anni 30
appendice
Desinenze dei principali taxa
TAXON DESINENZE
Divisione -ophyta
Sottodivisione -ophytina
Classe -opsida
Sottoclasse -idae
Ordine -ales
Famiglia -aceae
Sottofamiglia -oideae
TAXA DI RANGO INFERIORE ALLA SPECIE
Le categorie di rango inferiore alla specie sono:
La sottospecie (abbreviata con subsp.)
La variet (abbreviata con var.)
La forma (abbreviata con f.)
La sottoforma (abbreviata con subf.)
La cultivar che deriva da cultivated variety (variet coltivata) e si abbrevia con cv
Ad esempio:
Rosa canina subsp. canina var. lutetiana f. lasiostylis (Lman) Baker
Lman rappresenta lautore che ha descritto la specie per la prima volta, Baker lautore che lha revisionata.
LA CULTIVAR E un particolare genotipo, ottenuto per miglioramento genetico in condizione di coltivazione, caratterizzato da un insieme di specifici caratteri morfologici, fisiologici, agronomici e merceologici di particolare interesse, trasmissibili sia per riproduzione sessuata (seme) sia per propagazione vegetativa (per parti di pianta).
Da un punto di vista pratico la cultivar analoga alla razza di una specie animale, ottenuta con la domesticazione e la selezione (selezione artificiale).
In agronomia si usa spesso, impropriamente, il termine di variet al posto di cultivar.
Il termine variet va invece utilizzato per indicare entit di rango sottospecifico con riferimento a specie selvatiche, non coltivate.
GLOSSARIO
ADATTAMENTI: caratteri ereditari vantaggiosi, che aumentano le probabilit di un individuo di sopravvivere e riprodursi in un dato ambiente.
ANALOGIA: riferibile a strutture che mostrano la stessa funzione ma non la stessa derivazione embrionale e pertanto non sono omologhe. Esempi: pinna di pesce e pinna di delfino, denti di teleostei e dentelli cornei di ciclostomi, timo dei mammiferi e la borsa di Fabrizio degli uccelli.
AUTOPOMORFIA: un tratto derivato che unico per ogni gruppo terminale.
CONVERGENZA ADATTATIVA: la risposta allambiente la stessa in organismi differenti.
DICOTOMIA: dal gr. divisione in due parti.
ESTINZIONE: evento che comporta lirreversibile perdita di una o pi specie.
FOSSILI VIVENTI Termine coniato da Darwin per indicare quegli organismi che mostrano caratteri primitivi propri del gruppo a cui appartengono, soggetti ad un processo evolutivo molto lento, il cui gruppo di appartenenza pu essersi comunque altamente differenziato (Es Amia, Sfenodonte).
GENERALIZZATO: si riferisce a strutture che possono anche subire degli adattamenti. Es arto chiridio che pu trasformarsi in ala, o in pinna di una foca.
MONOFILETICO: gruppo costituito da un antenato e da tutti i suoi discendenti.
NICCHIA ECOLOGICA: ruolo svolto dallorganismo allinterno di un ecosistema.
OMOLOGIA: di strutture che hanno la stessa derivazione embrionale e che si trovano in un progenitore e nei suoi discendenti; le strutture omologhe possono essere pi o meno simili nella struttura e nella funzione. Esempi: pinna di delfino e arto di lucertola, iomandibolare di pesce e staffa di mammifero, le vene cardinali dei pesci e le vene cave dei mammiferi.
OMOPLASIA: caratteri simili che si sono presentati nei diversi taxa in modo indipendente attraverso convergenza evolutiva, radiazione adattativa, ecc
PARAFILETICO: gruppo costituito da un antenato e da una parte dei suoi discendenti.
PLESIOMORFIA: carattere primitivo comune a pi cladi correlati.
PRIMITIVO si riferisce a strutture (es. corda dorsale) o organismi molto antichi (es. Labirintodonti) da cui si sono evolute nuove strutture o nuovi organismi.
SPECIALIZZATO: indica un cambiamento adattativo che limita la possibilit di ulteriori modificazioni adattative (es. il becco degli uccelli, la bocca dei ciclostomi, lo stomaco dei ruminanti).
RUDIMENTALE: indica una struttura che nella filogenesi e/o nellontogenesi ha una potenzialit morfologica e funzionale (es. dotto di Muller).
SINAPOMORFIA: carattere nuovo condiviso .
SISTEMATICA: diversit degli organismi viventi, la loro classificazione e filogenesi.
TASSONOMIA: metodi e procedure di classificazione, la parte pratica della sistematica.
VESTIGIALE: indica una struttura di scarso rilievo in un organismo che per era molto ben rappresentata in un suo progenitore (es. il cinto pelvico delle balene, il sacco del tuorlo dei mammiferi).
Sitografia http://www.anisn.it/ http://www.museocalimera.it www.//hetemeel.com http://www.iiscastelnovonemonti.gov.it www.sapere.it
zoropsis.wordpress.com Bibliografia Alters & Alters, Biologia in evoluzione. Le Monnier GC Kent Anatomia Comparata dei Vertebrati. PICCIN Campbell, 2006. Zanichelli editore
http://www.sapere.it/http://www.sapere.it/http://www.museocalimera.it/http://www.museocalimera.it/http://www.museocalimera.it/http://www./hetemeel.comhttp://www.iiscastelnovonemonti.gov.it/http://www.iiscastelnovonemonti.gov.it/http://www.sapere.it/