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H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini Invito alla biologia. azzurro Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 1
Capitolo 6 Darwin e l’evoluzione delle specie Lezione 1. Le prime teorie evoluzionistiche Lezione 2. Le prove a favore dell’evoluzione Lezione 3. Evoluzione, selezione e speciazione Lezione 4. In passato sono vissute diverse specie umane Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 2
Jean-Baptiste de Lamarck è considerato il primo scienziato europeo ad aver elaborato una teoria sull’evoluzione. Secondo Lamarck: • gli organi degli animali si sviluppano più o meno in base al loro uso o disuso; • i cambiamenti si possono trasmettere dai genitori ai figli (principio dell’ereditarietà dei caratteri acquisiti). Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 3
Charles Darwin Nel 1831 Charles Darwin si imbarca sul Beagle e intraprende una spedizione di 5 anni. Sull’arcipelago delle Galápagos Darwin osservò le relazioni tra le popolazioni delle diverse isole. Queste osservazioni furono fondamentali per lo sviluppo della sua teoria evolutiva. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 4
La teoria evolutiva di Darwin basò la sua teoria evolutiva sul concetto di selezione naturale, il meccanismo attraverso il quale: • gli individui con caratteri ereditari favorevoli sopravvivono e si riproducono; • gli individui con caratteri ereditari sfavorevoli vengono eliminati. Questa selezione è operata dall’ambiente. Il fattore su cui agisce la selezione è la variabilità esistente all’interno di una popolazione. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 5
La teoria evolutiva di Darwin Nel 1859 Darwin pubblicò la sua teoria evolutiva nel saggio «L’origine delle specie» : • gli organismi ne generano altri con caratteristiche simili; • spesso, il numero di individui che sopravvivono e si riproducono è basso rispetto alle nascite; • gli individui di una popolazione presentano differenze, alcune delle quali favorevoli alla sopravvivenza; • sulle popolazioni agisce il processo di selezione naturale; • con il tempo la selezione naturale porta alla comparsa di nuove specie. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 6
FISSA I CONCETTI • Perché Lamarck è considerato il primo scienziato europeo ad aver elaborato una teoria sull’evoluzione? • Quale errore è contenuto nella teoria evolutiva di Lamarck? • Elenca i principali punti della teoria evolutiva elaborata da Darwin. • Metti a confronto le teorie evolutive di Lamarck e Darwin evidenziandone similitudini e differenze. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 7
I processi evolutivi generalmente sono lenti e graduali e avvengono su larga scala: in questo caso si parla di macroevoluzione. I fenomeni evolutivi che avvengono su piccola scala e si concludono in tempi geologicamente brevi sono noti come microevoluzione. La selezione artificiale operata dall’uomo è un processo analogo che dà luogo a razze (animali) e varietà (vegetali) nuove. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 8
La resistenza agli insetticidi Lo sviluppo della resistenza agli insetticidi è un tipo di cambiamento evolutivo osservabile direttamente. L’uso di insetticidi provoca l’aumento di insetti resistenti. Gli insetticidi devono quindi essere continuamente sostituiti con altri più efficaci. Un esempio è dato dal DDT, largamente utilizzato ma in seguito abbandonato anche per la sua persistenza nell’ambiente e la sua elevata tossicità. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 9
Biston betularia e l’inquinamento La falena delle betulle, Biston betularia, è un altro esempio di microevoluzione. • Le falene che sfuggono più facilmente ai predatori sono quelle che si mimetizzano meglio sul tronco della betulla. • L’inquinamento dovuto all’industrializzazione ha determinato l’annerimento dei tronchi. • Le falene scure, normalmente rare, sono diventate la forma dominante nelle aree industriali. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 10
I fossili sono un’altra prova a favore dell’evoluzione. • Possono rivelare la successione delle forme di vita dagli organismi più semplici, negli strati rocciosi più antichi, agli organismi più complessi, negli strati più recenti. • Rivelano la relazione esistente tra le specie attuali e le specie estinte. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 11
Le strutture omologhe sono strutture anatomiche si sono evolute in specie diverse e, pur svolgendo funzioni differenti, hanno mantenuto le stesse caratteristiche strutturali. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 12
FISSA I CONCETTI • Cosa si intende per macroevoluzione e microevoluzione? • Fai un esempio di microevoluzione. • In quali modi i fossili forniscono una prova dell’evoluzione? • Definisci cosa si intende per strutture omologhe e fai un esempio di strutture omologhe nei vertebrati. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 13
I diversi modelli di selezione naturale In base all’effetto sulla distribuzione delle caratteristiche all’interno di una popolazione, la selezione naturale può essere: • stabilizzante • divergente • direzionale • bilanciata • sessuale Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 14
La selezione stabilizzante In una popolazione, la selezione stabilizzante: • comporta l’eliminazione dei caratteri estremi; • favorisce i caratteri intermedi; • tende a ridurre la variabilità all’interno della specie. Un esempio di selezione stabilizzante è dato dal numero di uova deposte dagli uccelli. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 15
La selezione divergente In una popolazione, la selezione divergente: • comporta l’eliminazione dei caratteri intermedi; • favorisce i caratteri estremi. Un esempio di selezione divergente è dato dai salmoni argentati del Pacifico. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 16
La selezione direzionale In una popolazione, la selezione direzionale comporta un aumento della proporzione di inidividui con una caratteristica estrema. Con il passare del tempo questa caratteristica tenderà a sostituirsi ad altri caratteri. Un esempio di selezione direzionale è dato dalla Biston betularia. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 17
La selezione bilanciata In una popolazione, la selezione bilanciata: • favorisce più di un fenotipo; • mantiene la variabilità dei caratteri all’interno della popolazione; • nel corso delle generazioni può creare una situazione in cui due o più fenotipi coesistono stabilmente (polimorfismo). Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 18
La selezione sessuale Spesso, i maschi entrano in competizione tra loro per essere scelti dalla femmina e potersi accoppiare. La competizione per l’accoppiamento favorisce la selezione sessuale. Si ritiene che essa sia la principale causa del dimorfismo sessuale, l’insieme delle differenze tra maschi e femmine di una specie che non riguardano direttamente la riproduzione. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 19
Coevoluzione Quando due o più specie si evolvono insieme si parla di coevoluzione. La coevoluzione si verifica quando una specie dipende fortemente da un’altra per la propria sopravvivenza. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 20
Evoluzione e speciazione • Una specie è costituita da un gruppo di individui in grado di riprodursi tra loro generando prole fertile. • Se una popolazione resta isolata dalle altre dal punto di vista riproduttivo, comincia ad evolversi indipendentemente, talvolta accumulando un numero di cambiamenti tale da trasformarsi in una nuova specie. • Il processo che porta alla comparsa di una nuova specie è detto speciazione. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 21
I diversi modelli di evoluzione • Quando la selezione naturale porta alla formazione di specie che si assomigliano pur non essendo imparentate, si parla di evoluzione convergente. • Quando una popolazione intraprende un percorso evolutivo separato dalla popolazione d’origine, si parla di evoluzione divergente. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 22
I diversi modelli di evoluzione • Il processo che porta alla suddivisione di una linea evolutiva di organismi in due o più linee distinte è detto cladogenesi. • Le specie che si sono formate per cladogenesi discendono da un antenato comune e hanno subito una rapida diversificazione chiamata radiazione adattativa. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 23
FISSA I CONCETTI • Cosa comporta la selezione stabilizzante in una popolazione? E la selezione divergente? • Quale effetto ha sul fenotipo la selezione direzionale? E quella bilanciata? • Quale si pensa sia il processo che causa il dimorfismo sessuale presente in alcune specie? • Che differenza c’è tra evoluzione convergente e divergente? Cosa si intende invece per coevoluzione? Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 24
I Primati Le scimmie del Nuovo Mondo (Americhe) e del Vecchio mondo (Africa e Asia) sono mammiferi placentati dell’ordine dei Primati. Ai Primati appartiene la famiglia degli ominidi, di cui fanno parte: • le grandi scimmie (orango, gorilla, scimpanzé e bonobo); • gli esseri umani. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 25
Australopitechi e parantropi Circa 4 milioni di anni fa, un gruppo di ominidi africani acquisì la postura eretta. Sono esistite molte specie diverse di ominidi caratterizzate da postura eretta e bipedismo. I primi ominidi bipedi scoperti sono stati: • Australopithecus, i cui primi resti furono rinvenuti nel 1925; • Paranthropus, più robusto e con una dentatura adatta a una dieta vegetariana. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 26
Il genere Homo I rappresentanti del genere Homo discendono da un gruppo di australopitecine. • Il primo ominide del genere Homo ad essere scoperto fu Homo abilis. • Homo abilis fu chiamato così per il possibile collegamento con i primi utensili in pietra (chopper). Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 27
Il genere Homo Da una linea evolutiva di Homo abilis migrata fuori dall’Africa, sarebbe disceso Homo floresiensis. • Il primo esemplare di Homo floresiensis è stato rinvenuto nel 2003 nell’isola indonesiana di Flores. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 28
Il genere Homo ergaster lasciò il continente Africano e si spostò in Asia. Aveva una dieta più variegata, utilizzava il fuoco e si estinse circa 1 milione di anni fa. Diede origine ad altre specie, tra cui: • Homo erectus • Homo antecessor • Homo heidelbergensis Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 29
Il genere Homo neanderthalensis discende probabilmente da Homo heidelbergensis, che aveva colonizzato l’Europa. • I primi reperti dell’uomo di Neanderthal risalgono a 200 000 anni fa. • Era robusto e muscoloso, fabbricava utensili in pietra sofisticati e seppelliva i morti. • Si diffuse in Europa e parte dell’Asia e si estinse circa 30 000 anni fa. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 30
Il genere Homo Anche Homo sapiens discende probabilmente da Homo heidelbergensis e attualmente è l’unica specie umana vivente. • I più antichi fossili provengono dall’Africa e risalgono a circa 150 000 anni fa. • Giunsero in Europa circa 40 000 anni fa, dove sono chiamati uomini di Cro-Magnon. • I Cro-Magnon erano tecnologicamente e culturalmente molto avanzati. Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 31
FISSA I CONCETTI • Quali animali fanno parte degli ominidi? • A quando risale l’acquisizione della postura eretta da parte di un gruppo di ominidi africani? • Elenca i principali rappresentanti del genere Homo. Quale fu, tra questi, il primo a fabbricare utensili in pietra? E a utilizzare il fuoco? • Da quale specie derivano H. nearderthalensis e H. sapiens? H. neanderthalensis convisse con H. sapiens? Curtis et al. , Invito alla biologia. azzurro © Zanichelli editore 2020 32
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