Teoria dell'evoluzione [Scienze] [5ª]

In questo capitolo verrà spiegato:

  • il concetto di evoluzione
  • come si è arrivati a formulare la teoria dell'evoluzione
  • perchè la teoria dell'evoluzione è ritenuta valida
  • quali sono gli effetti dell'evoluzione, sia a livello delle singole specie che dell'intero insieme degli esseri viventi
  • come si sono evoluti i primi organismi viventi

Che cos'è l'evoluzione

L'evoluzione è il processo naturale di sviluppo del fenotipo (espressione diretta del genotipo) degli esseri viventi. Attraverso i meccanismi evolutivi i frammenti di RNA che miliardi di anni fa si formarono sulla terra hanno formato nel corso del tempo l'odierno numero di specie, che, ad oggi, supera il milione.

L'evoluzione prima di Darwin

Di seguito sono riportati, in ordine cronologico, i nomi di coloro che hanno contribuito in modo più significativo allo sviluppo della teoria dell'evoluzione:

  • Anassimandro (VII sec. a.C.): intuì l'origine marina di tutte le specie animali
  • Linneo (XVIII sec. d.C.): ideatore della classificazione tassonomica, che mette in luce gerarchia e somiglianze degli esseri viventi
  • Buffon (XVIII sec. d.C.): tra i primi sostenitori dell'evoluzionismo, intuì la comune genealogia di uomo e scimmia
  • Hutton (XVIII sec. d.C.): individuò i cicli di erosione, piuttosto che l'intervento divino, come causa della stratificazione delle rocce. Le sue teorie furono riprese da Charles Lyell (XIX sec. d.C.) che in seguito collaborò scientificamente con Darwin.
  • Lamarck (1744-1829 d.C.): elaborò una teoria evolutiva ponendo al centro l'ereditarietà dei caratteri sviluppati dall'individuo ai fini dell'adattamento all'ambiente.

La teoria di Darwin

Prima di affrontare questo passo è necessario conoscere la differenza tra specie e popolazione: una specie è un insieme di individui in grado (indipendentemente dalla locazione geografica) di accoppiarsi e generare prole fertile, una popolazione è un insieme di individui, appartenenti alla stessa specie, che popolano lo stesso habitat o area considerata.

La teoria dell'evoluzione di Darwin si sviluppò a partire da alcune osservazioni:

  • Il numero di individui di una popolazione, che potenzialmente potrebbe aumentare in modo esponenziale (1), si mantiene stabile nel tempo (2), evidentemente per l'insufficienza di risorse alimentari (3).
  • Si ha dunque una lotta per la sopravvivenza (4). Ogni individuo, che è geneticamente unico (5), trasmette i suoi caratteri alla prole (6).
  • Sarà dunque privilegiata la stirpe di chi possiede i caratteri più adatti alla sopravvivenza.

Detto questo, la teoria consta dei seguenti punti:

  • Le specie si modificano nel tempo in modo graduale. Tutte le specie hanno un antenato comune.
  • L'evoluzione è l'insieme dei cambiamenti subìti dalle specie.
  • I cambiamenti avvengono in modo casuale, ma quelli vantaggiosi hanno più possibilità di essere trasmessi e mantenuti.

Le prove a sostegno dell'evoluzione

A sostegno delle tesi evoluzioniste ci sono numerose prove:

  • Attraverso lo studio delle rocce è possibile identificare l'era geologica in cui si è formato ciascuno strato, e quindi datare i reperti fossili rinvenuti. Si è notato che i fossili, indipendentemente dalla loro localizzazione geografica, più sono vicini temporalmente, più lo sono a livello di somiglianza.
  • La biogeografia ha individuato caratteristiche comuni tra individui popolanti una stessa area geografica.
  • La classificazione tassonomica operata da Linneo ha messo in luce, basandosi sulle somiglianze degli esseri viventi, il carattere gerarchico delle specie.
  • Lo studio dell'anatomia comparata ha permesso di osservare somiglianze a livello fisico tra le specie. Queste somiglianze constano in:
    • strutture omologhe: si osservano quando specie diverse, ma aventi in comune lo stesso cammino evolutivo, presentano apparati simili. Un esempio sono le mani dell'uomo, simili alle zampe degli altri mammiferi.
    • strutture analoghe: si parla di strutture analoghe quando si ha a che fare con individui che, pur discendendo da progenitori differenti, hanno sviluppato apparati simili per svolgere uno stesso compito, ad esempio uccelli ed insetti, che hanno antrambi sviluppato le ali per volare.
    • strutture vestigiali: le strutture vestigiali sono ciò che rimane ad un individuo di strutture precedentemente sviluppate dai suoi progenitori. Un esempio è il coccige dell'uomo, che deriva dalla coda delle scimmie.
  • L'embriologia comparata ha invece individuato dei parallelismi tra specie a livello embrionale (tutte le specie, nel loro stadio iniziale, sembrano presentare coda e branchie).
  • Successivamente la biologia molecolare comparata ha esteso il campo delle somiglianze anche a livello genetico.

Come agisce la selezione naturale

già detto

Microevoluzione

La microevoluzione è l'insieme dei processi attraverso i quali il concetto di evoluzione si manifesta all'interno delle specie.

I processi

I processi coinvolti nella microevoluzione sono diversi:

  • accoppiamenti non casuali
  • mutazioni: le mutazioni possono generare in modo casuale qualsiasi tipo di cambiamento all'interno del codice genetico di un individuo. Non è tanto la comparsa di mutazioni a variare le frequenze alleliche della popolazione, quanto il loro successivo sviluppo.
  • deriva genetica: la deriva genetica è l'effetto statistico per cui un gene si trasmette di generazione in generazione, aumentando o diminuendo la sua frequenza all'interno del pool genico della popolazione. Il concetto di deriva genetica sta alla base del cosiddetto effetto del fondatore (->speciazione) e dell'effetto collo di bottiglia.
  • flusso genico: il flusso genico è il risultato rispetto ad una popolazione delle migrazioni in entrata (si aggiungono nuovi geni che modificano le frequenze alleliche) o in uscita (viene meno una percentuale di geni, quindi le frequenze alleliche si modificano).
  • selezione naturale: la selezione naturale (ovvero quel processo per cui sono privilegiati gli indivudui più adatti alla sopravvivenza) è in grado di eliminare quasi del tutto gli alleli dominanti svantaggiosi per la sopravvivenza degli individui. Questo processo può avvenire in tre modi:
    • selezione stabilizzante: i caratteri più frequenti in una popolazione sono nel contempo quelli più adatti allo sviluppo, per cui gli estremi risulteranno nel tempo sempre più infrequenti.
    • selezione divergente: al contrario di quella stabilizzante, in caso di selezione divergente sono privilegiati gli individui che presentano caratteristiche "fuori dal comune" (differenti rispetto alla media della popolazione). Questo è un processo che porta a speciazione.
    • selezione direzionale: viene privilegiata una sola caratteristica, l'equilibrio si sposta verso quella caratteristica.

Il principio di Hardy-Weinberg

All'inizio del Novecento il matematico inglese G. H. Hardy ed il medico tedesco W. Weinberg ipotizzarono le condizioni necessarie affinchè le frequenze alleliche di una popolazione non subiscano cambiamenti, ovvero non possa aver luogo il processo di selezione naturale.

Interessante è notare come il modello prodotto risulti completamente opposto alla realtà, esso infatti prevede:

  • assenza di selezione naturale
  • grande numero di individui (per ottenere dei dati statisticamente attendibili)
  • assenza di immigrazione o emigrazione
  • assenza di mutazioni
  • accoppiamenti completamente casuali

Macroevoluzione

La macroevoluzione è lo studio, in chiave evolutiva, di insiemi di esseri viventi più vasti della semplice specie. Attraverso la macroevoluzione si nota come i processi che portarono alla diversificazione di famiglie, ordini, classi ecc. sono confrontabili a quelli, già trattati, che portano alla diversificazione delle specie.

La speciazione

Il processo culminante della microevoluzione, oltre il quale si parla di macroevoluzione, è la speciazione, ovvero lo sviluppo di nuove specie a partire da una specie originaria. Questo processo può avvenire seguendo diversi schemi:

  • speciazione allopatrica: avviene in presenza di barriere geografiche che impediscono o ostacolano il contatto tra popolazioni, che seguono così cammini evolutivi differenti.
    • parapatrica: le due popolazioni non sono completamente isolate, ma vivono in aree con diverse caratteristiche ambientali (ad esempio gradienti climatici)
    • peripatrica, o per effetto del fondatore: avviene quando un piccolo gruppo di individui emigra ai margini dell'area della specie d'origine, ad esempio colonizzando una piccola isola vicino alla costa.
  • speciazione simpatrica: avviene quando una popolazione si suddivide in due rami evolutivi per mezzo della selezione divergente.

La teoria degli equilibri punteggiati

Nel corso del tempo sono stati proposti dei perfezionamenti alla teoria dell'evoluzione. In particolar modo, all'inizio degli anni '60, i paleontologi statunitensi Niles Elderedge e Stephen J. Gould criticarono il carattere del gradualismo. L'ottica gradualista, infatti, non spiega i buchi tra le specie, ovvero l'assenza di tutte quelle forme intermedie di cui non si ha testimonianza nè nel mondo odierno nè nei reperti fossili.

In risposta a questo dubbio i due statunitensi promossero la teoria degli equilibri punteggiati, secondo la quale tutte le mutazioni avvengono in brevi fasi di instabilità della popolazione, che intervallano lunghi periodi di equilibrio.

L'evoluzione dei primi organismi viventi

n.d.

Collegamenti Internet

Riferimenti e bibliografia