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Evoluzione

Table of contents
1 Definizione
2 Prove
3 Teorie alternative

Definizione

Si intende col termine evoluzione il fenomeno per cui specie e gruppi tassonomici attuali sono derivati da antenati comuni. Questa teoria è uno degli architravi della Biologia. Benché difficile da provare per via sperimentale (visti i tempi lunghissimi) si è accumulata un'imponente quantità di informazioni che provano che l'evoluzione sia un dato di fatto.

Il concetto di evoluzione non implica che tutti gli organismi terrestri debbano avere un antenato comune: oggi però tale ipotesi è validamente supportata da dati biochimici.

Lo stesso termine Evoluzione è fuorviante, in quanto sembrerebbe suggerire un continuo e graduale miglioramento delle forme viventi. Ciò è errato, sia perché implica un giudizio di valore estraneo alla scienza, sia perché non tiene conto, ad esempio, dei fenomeni di semplificazione strutturale, come la degenerazione parassitaria.

È quindi più corretto ritenere che un gruppo di organismi sia più evoluto di un'altro se ha subito maggiori modificazioni rispetto all'antenato comune più prossimo.

Sarebbe più corretto parlare di discendenza comune con modificazioni, ma ciò è impraticabile per ragioni storiche e di brevità.

È importante precisare che l'evoluzione e le problematiche connesse non vanno confuse, come purtroppo accade spesso, con quelle inerenti all'origine della vita.

Rapporti filogenetici

La maggior parte dei biologi credono nella discendenza comune: che tutta la vita presente sulla Terra discenda da un comune antenato. Questa conclusione si basa sul fatto che molte caratteristiche degli organismi viventi, come il codice genetico, sembrano arbitrari ma sono comunque condivisi da tutti gli organismi. Qualcuno ha anche proposto origini multiple della vita, ma l’alto grado di comunanza di certe caratteristiche non argomenta in favore di questa ipotesi.

I rapporti di discendenza comune tra specie o gruppi di ordine superiore si dicono rapporti filogenetici, e il processo di differenziazione della vita si chiama filogenesi.

Organi con strutture interne radicalmente diverse possono avere una somiglianza superficiale e servire a funzioni simili: si dicono allora analoghi. Esempi di organi analoghi sono le ali degli Insetti e degli Uccelli. Gli organi analoghi dimostrano che esistono molteplici modi per risolvere la maggior parte dei problemi. Nello stesso tempo esistono organi con struttura interna simile ma che servono a funzioni radicalmente diverse (organi omologhi).

Confrontando organi omologhi di organismi dello stesso phylum, ad esempio gli arti di diversi Tetrapodi, si nota che presentano una struttura di base comune anche quando svolgono funzioni diverse, come la mano umana, l'ala di un uccello e la zampa anteriore di una lucertola. Poiché la somiglianza strutturale non risponde a necessità funzionali, la spiegazione più ragionevole è che tali strutture derivino da quella del comune progenitore. Inoltre, considerando gli organi vestigiali, risulta difficile ammettere che siano comparsi fin dall'inizio come organi inutili, mentre se si ammette che avessero una funzione in una specie progenitrice la loro esistenza risulta comprensibile.

La mutazione (termine introdotto all'inizio del Novecento) consiste nella comparsa improvvisa, casuale ed ereditabile di caratteristiche non possedute da antenati degli individui che le presentano. La ricombinazione genetica può aver luogo sia durante la meiosi (riproduzione sessuata) sia per trasferimento di materiale genetico da una cellula all’altra (coniugazione o trasformazione batterica).

Sopravvivenza differenziata delle caratteristiche

Con questo termine si intende quale caratteristiche sono presenti in una popolazione e se la frequenza di presenza aumenta o diminuisce (anche fino alla totale scomparsa). Due processi fondamentali determinano la sopravivenza di caratteristiche:

Selezione naturale

La selezione naturale, è il fenomeno per cui organismi della stessa specie con caratteristiche differenti hanno, in un dato ambiente, un diverso successo riproduttivo, e quindi le caratteristiche "avvantaggiate" tendono a divenire più frequenti di generazione in generazione. Si ha selezione sia perché individui diversi hanno diversa capacità di sfuggire a pericoli presenti dell'ambiente (predatori, avversità climatiche etc.), sia perché le risorse a disposizione sono limitate, mentre ogni popolazione tende ad incrementare la sua consistenza in progressione geometrica, per cui i cospecifici competono per le risorse (non solo alimentari).

È importante notare che mutazione e selezione prese singolarmente non possono produrre un'evoluzione significativa.

La prima, infatti, non farebbe che rendere le popolazioni sempre più eterogenee. Inoltre, per il suo carattere casuale, nella maggior parte dei casi è neutrale oppure nociva per la capacità dell'individuo che la esibisce di sopravvivere e/o riprodursi. La selezione, dal canto suo, non può introdurre nella popolazione nessuna nuova caratteristica: tende anzi ad uniformare le proprietà della specie.

Solo se la mutazione sottopone continuamente nuove caratteristiche la selezione ha la possibilità di eliminare quelle dannose e propagare quelle (poche) vantaggiose. L'azione di selezione e mutazione viene analizzata quantitativamente dalla Genetica delle popolazioni.

È anche importante sottolineare che la selezione è esercitata dall'ambiente, che varia nello spazio e nel tempo e comprende anche gli altri organismi. Inoltre la selezione naturale provvede anche un meccanismo che permette alla vita di sostenersi nel tempo. Nel tempo gli ambienti saranno in continuo cambiamento e se le generazioni successivi non sono in grado di sviluppare adattamenti che gli permettono di sopravivere e riprodursi,le specie rischiano di scomparire con la scomparsa della loro nicchia ecologica. Dunque questi meccanismi permettono la vita di persistere per tempi molto lunghi.

Deriva genetica

La “deriva genetica” descrive cambiamenti nelle frequenze di geni che non sono dovuti a pressioni selettivi, ma che sono dovuti a eventi non correlati alle caratteristiche ereditate.

(da finire)

La speciazione

Affinché specie oggi distinte possano discendere da un progenitore comune è necessario che le specie in qualche modo "si riproducano". Ciò richiede che una parte della specie subisca un'evoluzione divergente dal resto, in modo che ad un certo punto si siano accumulate tante variazioni da poterla considerare una specie distinta.

Ogni specie (a meno che non sia in via di estinzione o residuale) è formata da più popolazioni mendeliane. Esse non coincidono con le popolazioni ecologiche e sono definite come parti della specie al cui interno si ha un'ampia possibilità di incrocio. La speciazione è possibile quando tra popolazioni o gruppi di popolazioni si instaura un isolamento riproduttivo, ossia vi è uno scambio genetico pressoché nullo.

Se si realizza l'isolamento per un tempo abbastanza lungo, è impossibile che per puro caso si abbia la stessa evoluzione nelle due parti della specie. La divergenza evolutiva è ancor più marcata se i due gruppi vivono in ambienti diversi e quindi la selezione agisce su di loro in modo diverso.

SPECIAZIONE ALLOPATRICA La speciazione allopatrica avviene quando l'evoluzione di parti diverse della specie madre avviene in territori diversi. È necessario che l'areale della specie sia discontinuo, ossia che sia diviso in porzioni disgiunte, separate da zone in cui la specie non può vivere. Si ha quindi un isolamento geografico.

SPECIAZIONE SIMPATRICA Si ha speciazione simpatrica quando due popolazioni si evolvono separatamente pur vivendo nello stesso territorio. L'isolamento riproduttivo senza separazione geografica si può avere in due modi.

  • L'isolamento ecologico è dovuto al fatto che le popolazioni occupano nicchie ecologiche differenti. Un esempio classico sono i fringuelli delle Galapagos, che han dato origine a specie diverse per alimentazione.
  • L'isolamento genetico è causato da riarrangiamenti cromosomici stabilizzatisi in un piccolo gruppo, che non si può più incrociare con i cospecifici pur avendo inizialmente lo stesso fenotipo (criptospecie).

Prove

Oggi l'evoluzione è considerata un fatto surrogato da una mole impressionante di prove di varia natura.

Prove paleontologiche

I dati della Paleontologia mostrano non solo che gli organismi fossili erano diversi da quelli attuali, ma anche che considerando organismi via via più antichi le differenze con quelli oggi viventi crescono.

Ad esempio, fossili abbastanza recenti possono essere attribuiti generalmente a generi attuali, mentre quelli man mano più antichi hanno in comune con le specie odierne sempre meno caratteristiche, ma si tratta di caratteristiche di base, per cui possono essere spesso attribuiti agli stessi gruppi tassonomici di ordine elevato che oggi riscontriamo. Ciò si accorda bene con l'ipotesi che arretrando nel tempo ci avviciniamo alla radice dell'albero filogenetico.

Prove biogeografiche

La distribuzione geografica delle specie viventi, anche alla luce delle conoscenze sulla deriva dei continenti, ben si accorda con l'evoluzione organica.
L'enorme varietà di adattamenti dei Marsupiali australiani, ad esempio, può essere spiegata col fatto che la separazione dell'Australia dagli altri continenti precede la comparsa degli Euteri, per cui i Marsupiali terrestri australiani hanno potuto adattarsi a nicchie ecologiche per cui non dovevano competere con altri ordini di Mammiferi.

Anche la presenza di grossi Uccelli non volatori in grandi isole porta alle medesime conclusioni. Infatti, visto che esse erano già separate dai continenti alla comparsa degli omeotermi, solo gli Uccelli hanno potuto raggiungerle ed occupare nicchie terrestri solitamente occupate da Mammiferi.

Teorie alternative

Una teoria evolutiva fu proposta prima di Darwin dallo zoologo Jean-Baptiste Lamarck. Lamarck dava una notevole importanza ad un ruolo attivo degli organismi nel modificarsi in risposta agli stimoli ambientali. Riteneva inoltre che le caratteristiche acquisite nel corso della vita potessero essere trasmesse ai discendenti (ipotesi non esclusa da Darwin, ma negata dalla Genetica).

Sono state anche proposte teorie che ipotizzano un'evoluzione in direzioni predeterminate, o comunque tendente ad un fine (ortogenesi).

La moderna teoria dell’evoluzione (anche chiamata "La nuova sintesi") è basata sulla teoria di Charles Darwin che postulava l’evoluzione delle specie attraverso la selezione naturale e la teoria di Gregor Mendel sulla ereditarietà biologica. Altre personalità che hanno contribuito in modo importante alla sviluppo della moderna teoria sono: Ronald Fisher, Theodosius Dobzhansky, J.B.S. Haldane, Sewall Wright, Julian Huxley, Ernst Mayr, e George Gaylord Simpson.


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