Origine delle specie e modelli evolutivi

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Riassunto biologia

Origine delle specie e modelli evolutivi

La specie è un insieme di individui morfologicamente simili che si accoppiano e producono prole fertile. Ciò che favorisce il mantenimento di una specie è l’isolamento riproduttivo ( isolamento che hanno organismi di diverse specie che non si accoppiano tra loro) che può essere interrotto da flussi genici. Se viene interrotto può avvenire una speciazione, ovvero un insieme di processi evolutivi che possono portare alla formazione di una nuova specie.

Ci possono essere due tipi di speciazione, allopatrica e simpatrica:

Allopatrica, diverso territorio, quando una parte di popolazione si separa da una specie e va a formare una nuova specie in un altro territorio.
Simpatrica, stesso territorio, quando una parte di popolazione si separa da una specie e va a formare una nuova specie nello stesso territorio ma potrebbe essere diverso habitat.

La speciazione simpatrica può essere favorita dalla poliploidia ovvero la tendenza di alcuni organismi di moltiplicare i cromosomi (soprattutto vegetali). Questo può avvenire durante la meiosi quando i cromosomi non si separano, non disgiunzione, e si formano due gameti diploidi e il risultato sarà un organismo tetraploide. In altri casi la poliploidia può originare nuove specie a partire da ibridi. Un ibrido è il prodotto di due genitori di specie differenti. Gli ibridi sono sterili poiché hanno cromosomi di due specie diverse e non possono separarli durante le meiosi, ma se questi cromosomi raddoppiano (poliploidia) diventerebbero due per ogni specie e cosi si potrebbero dividere durante la meiosi e l’ibrido tornerebbe fertile. Si formerebbe una nuova specie in quanto un ibrido sterile non può essere considerato specie mentre uno fertile si. Questo avviene soprattutto nelle piante.

Gli organi vestigiali sono degli organi che in passato servivano ad una specie ma che ora non servono più e l’evoluzione (selezione naturale) li sta eliminando. Sono una prova fondamentale dell’evoluzione.

I meccanismi per mantenere l’isolamento riproduttivo di due specie imparentate possono essere divisi in due categorie: il meccanismo di isolamento prezigotico, che impedisce l’accoppiamento e la fecondazione tra membri di specie differenti, e il meccanismo di isolamento postzigoto, che impedisce, a membri di specie differenti che sono riusciti ad accoppiarsi, la produzione di prole fertile. I meccanismi postzigotici rafforzano quelli prezigotici. I meccanismi prezigotici sono:

Rituali Comportamentali, In alcune specie di pesci, durante la stagione riproduttiva, il maschio e la femmina cominciano a compire una serie di approcci elaborati, se questi non avvengono non si producono discendenti. Solo membri della stessa specie, che sono a conoscenza del rituale, potranno produrre prole.
Segnali Visivi, Tra le lucciole, c’è il lampeggiamento che funge da richiamo per il partner, ed ogni specie ha un proprio tipo di lampeggiamento
Richiami sonori, lo stridio dei grilli, il canto degli uccelli che serve per identificare gli individui della stessa specie
Segnali chimici, che vengono lasciate o dal maschio o dalla femmina per attirare il partner.
Differenze temporali, altre specie invece, hanno determinate stagione riproduttive. Se le stagioni riproduttive di due specie diverse coincideranno, entreranno, nel corso del tempo, incompatibilità fisiologiche che manterranno l’isolamento.

Se due individui di specie diverse riescono comunque ad accoppiarsi, l’isolamento postzigotico fa sì che, la prole risulterà sterile o che non raggiunga la maturità riproduttiva.

La macroevoluzione è quella branchia della biologia che si occupa dei processi evolutivi che avvengono a livello di grandi gruppi di individui, tipo le specie. Le prove concrete dei cambiamenti evolutivi a questo livello sono i reperti fossili, che ci forniscono diversi modelli di cambiamento evolutivo. Esistono vari tipi di modelli evolutivi:

Uno di questi è l’evoluzione convergente: specie diverse, imparentate alla lontana, sottoposte a pressioni selettive simili, esempio vivere nello stesso ambiente, tendono a sviluppare adattamenti simili (cactus, stesse struttura, ma diverso il fiore prodotto).
Si parla di evoluzione divergente quando una popolazione si isola dal resto della specie, e sotto particolari pressioni selettive, comincia a seguire un evoluzione differente (orso polare, tipo di orso bruno emigrato ai poli divenuto carnivoro in assenza di piante).
Il cambiamento filetico è quando una specie, sottoposta a pressioni di selezione direzionale, accumula gradualmente cambiamenti fino a che può essere considerata una nuova specie.
La cladogenesi avviene quando un’unica linea evolutiva si suddivide in due o più linee distinte. Specie formatesi per cladogenesi hanno pertanto un antenato comune, come i fringuelli di Darwin. Uno dei processi alla base della cladogenesi è la radiazione adattativa, quando una specie tende ad occupare tutti i territori e quindi in ogni territorio si formerà una specie diversa.

Talvolta, a favorire la radiazione adattativa è l’assenza di specie presistenti, che, nella maggior parte dei casi, si sono estinte. L’estinzione più massiccia di tutte si verificò nel Permiano, quando si estinsero l’80% delle specie esistenti. L’estinzione di massa più conosciuta è indubbiamente quella dei dinosauri, avvenuta nel Cretaceo. A provocarla sembra sia stato un meteorite di 10km di diametro che, entrando in collisione con la Terra, avrebbe alzato un gran cumulo di polvere per mesi determinando una condizione di buio. Molti sono scettici, perché comunque affermano che l’estinzione di dinosauri sia avvenuta in un lunghissimo periodo di tempo.

Stando all’ipotesi degli equilibri punteggiati, la cladogenesi è il modello evolutivo principale, e credono che la selezione naturale opera tra le specie così come tra gli indiviidui.

Esistono delle caratteristiche biologiche che non si possono spiegare mediante la selezione di tipo naturale. Una di queste caratteristiche è la socialità degli insetti. Il più alto grado di socialità si è venuto a sviluppare negli isotteri (termiti) e negli imenotteri (api, vespe e formiche). Queste due specie hanno sviluppato quella che i biologi chiamano eusocialtà, ovvero una socialità molto evoluta , spinta al punto tale che ci sono degli individui nella colonia (suddivisa in caste) che si sacrificano per gli altri. Ci sono pertanto individui all’interno di queste colonie che non si riproducono (perché sterili, che compongono le caste sterili) ed hanno lo scopo di proteggere o procacciare il cibo. Le caste sterili sono costituite da femmine sterili.

Ma come può un gene favorire la sterilità? La selezione naturale agisce tutte le volte per migliorare la fitness dell’individuo, perciò dovrebbe portare all’eliminazione di questo gene. E’ nata così, per spiegare il fatto, una nuova branca della biologia evoluzionistica, che prende il nome di selezione di gruppo (kin selection), che spiega pertanto questo comportamento altruista che hanno gli insetti di tipo sociale. Si è arrivati a questo tipo di selezione osservando la biologia riproduttiva di queste specie, caratterizzata dall’aplodiplodia (ciclo biologico in cui un sesso aploide e l’altro diploide). Se la femmina produce uova fecondate, produrrà tutte quante femmine, se l’uovo non è al contatto con lo sperma (per partenogenesi), si produrranno tutti maschi, che risulteranno essere tutti apolidi. Le donne producono le uova e al loro fianco vi è una sorta di spermateca, contenente gli spermatozoi maschili prodotti precedentemente. Sostanzialmente, queste possono scegliere se produrre individui maschi o individui femmine. Se le uova vengono a contatto con lo sperma, c’è fecondazione e si producono tutte femmine. Il padre di tutti gli individui femmine, essendo apolide, da a tutti lo stesso filamento di DNA. Le femmine tutte hanno il DNA paterno uguale tra loro e si dicono così imparentate. In questo modo, essendo le femmine enormemente imparentate tra loro (al 75%), si spiega il comportamento altruista di queste specie. Le femmine verranno sistemate nelle caste e a seconda del tipo di alimentazione che riceveranno diventando sterili o fertili poiché il cibo stimolerà o meno la produzione di ormoni. Individui sterili si sacrificano per favorire la riproduzione di altri individui, che geneticamente parlando, sono praticamente uguali a loro. Solo a questo punto, il comportamento altruistico, ha un significato biologico.

Una colonia di formiche potrebbe essere paragonata ad un organismo umano. Ogni formica sarebbe una cellula, poiché ogni formica ha un proprio compito come ogni cellula del nostro organismo.

Parola chiave : origine delle specie e modelli evolutivi

Fonte : http://www.riassuntiliceo.altervista.org/terzof/index.htm

Autore del testo: Federico Ferranti Corporation (in collaborazione con Alessandro D’Amico)