Evoluzione Biologica: Superamento di Fissità e Modelli Teorici

Superamento delle Concezioni Fisse nella Scienza Evolutiva

Quale teoria scientifica è riuscita a superare ogni falsa nozione di fissità? (Nessuno ha osservato altre specie diventare una prova ulteriore che questo cambiamento non si verifica).

Superamento della Fissità Biologica

La teoria che ha aiutato a superare la fissità biologica è l'evoluzione biologica (darwinismo).

• L'errore di osservazione della fissità era legato all'età della Terra e al concetto di tempo geologico. Solo partendo da una Terra di molti milioni di anni ha iniziato ad esserci il tempo necessario per inaugurare processi evolutivi.

Superamento della Fissità Geologica

La teoria che ha aiutato a superare la fissità geologica (immobilità dei continenti) è stata inizialmente la "deriva dei continenti" di Wegener, e infine la teoria della tettonica a placche.

• L'errore di osservazione, in questo caso, era anch'esso associato al tempo geologico: lo spostamento dei continenti avviene a un ritmo talmente lento da essere trascurabile se non si effettuano misurazioni molto precise tramite satellite.

Osservazioni Storiche e Fissità

L'osservazione dei dipinti dell'antico Egitto, dove gli uccelli apparivano identici a quelli attuali, fu usata da Cuvier come argomento a favore della fissità.

• Critica all'osservazione di Cuvier: L'idea di Cuvier era basata su una Terra di circa 6.000 anni. In questo contesto, i 3.000 anni rappresentati dai dipinti costituivano la metà del tempo disponibile per i cambiamenti nelle specie.

Genotipo e Fenotipo

Il tuo genotipo è lo stesso di 10 anni fa, ma il tuo fenotipo è cambiato. Alcuni film raccontano storie in cui persone che vivono stabilmente in un ambiente acquatico finiscono per sviluppare branchie: è vero?

Opinione Lamarckiana: "No, non è possibile per una persona sviluppare branchie solo per stare sempre in acqua. Un lamarckiano direbbe di sì, se si considerano diverse generazioni in queste condizioni: la vita in acqua genera il bisogno di un cambiamento nel sistema respiratorio, adattato alle nuove condizioni, portando alla comparsa delle branchie."

Attività 5: Selezione Naturale e Variazione

Descrivi i processi che si verificano in ciascuna immagine (ipotetica sequenza di selezione naturale su coleotteri):

1. Immagine 1: In una popolazione di coleotteri marroni appare un individuo verde.
2. Immagine 2: Poiché questi insetti vivono su foglie verdi, quelli che simulano il colore (verdi) sono meno visibili; i coleotteri marroni sono più facili da individuare da parte dei predatori.
3. Immagine 3: La maggiore sopravvivenza dei verdi fa sì che il numero di individui verdi inizi a pareggiare quello dei marroni.
4. Immagine 4: I coleotteri verdi sono i più frequenti nella popolazione.

Associazione delle Idee di Base della Teoria di Darwin

• Immagine 1: Mostra le variazioni tra gli individui in una popolazione.
• Immagine 2: Mostra che non tutti gli individui nati riescono a sopravvivere, iniziando la selezione naturale sui sopravvissuti più adatti.
• Immagini 3 e 4: Coloro che sopravvivono saranno quelli che avranno figli e trasmetteranno la loro variazione vantaggiosa, facendo sì che la popolazione cambi gradualmente.

Scenario Invertito

Quale sarebbe stata l'evoluzione di questa popolazione di coleotteri se si nutrissero su foglie di terra (secche)?

La selezione sarebbe stata invertita, in modo che i verdi sarebbero stati eliminati.

Variazione Vantaggiosa in Ambienti Diversi

Se una popolazione di coleotteri preferisce foglie verdi ed un'altra erbe secche, come sarebbe il colore evolutivo?

In questo caso, gli individui che preferiscono le foglie verdi tenderanno a rimanere di quel colore, mentre chi preferisce il marrone si adatterà al colore delle erbe secche.

È possibile che una variazione sia vantaggiosa in un ambiente e dannosa in un altro?

Infatti, è possibile che un cambiamento sia favorevole in un ambiente e sfavorevole in un altro: l'esempio dei coleotteri lo dimostra.

Attività 6: Adattamento Evolutivo in Mammiferi Marini

Gli arti anteriori del delfino si sono evoluti in pinne. Più tardi, tuttavia, sono stati atrofizzati e la pinna caudale è di recente formazione, così come quella dorsale.

Confronto tra Evoluzione del Delfino e della Foca

Somiglianze: In entrambi i processi vi è un adattamento evolutivo all'ambiente acquatico, con la formazione delle pinne e l'adozione di una forma fusiforme che migliora la mobilità in acqua.

Differenze: Il processo seguito in ogni caso è diverso: nella foca tutti gli arti si sono trasformati in pinne, cosa non avvenuta nel delfino.

In altre parole: lo stesso problema (la necessità di muoversi con agilità nell'ambiente acquatico) si risolve in due modi diversi, dimostrando che il risultato di un processo evolutivo non è mai predeterminato.

Attività 7: Resistenza ai Fungicidi (Lamarck vs Darwin)

Un fungo parassita attacca i pomodori. Si usa un fungicida chimico, ma il prodotto diventa meno efficace e potrebbe essere necessario modificarlo.

Spiegazione Lamarckiana

Un lamarckiano direbbe che la presenza del fungicida ha indotto nei funghi cambiamenti che hanno permesso loro di adattarsi lentamente, rendendoli resistenti. I funghi si sono "abituati" al fungicida.

Spiegazione Darwiniana

Un darwiniano direbbe che tra la popolazione iniziale di funghi esistevano alcuni individui resistenti al fungicida. Prima di allora, questa era una variante neutra (non dava né vantaggio né problemi). La presenza del fungicida introduce un nuovo criterio di selezione che favorisce la sopravvivenza di coloro che possiedono la variazione vantaggiosa, permettendo loro di riprodursi e aumentando così la percentuale di funghi resistenti.

Attività 8: Modelli Evolutivi e Filogenesi

Modello Evolutivo

Quale dei due alberi (non mostrati, ma descritti) rappresenta un'evoluzione graduale e quale segue il modello degli equilibri punteggiati?

• L'albero a sinistra rappresenta un'evoluzione graduale.
• L'albero a destra rappresenta il modello degli equilibri punteggiati.

Interpretazione dell'Albero Filogenetico (Assumendo un albero standard A-G)

• Specie più stabile nel tempo: La specie che è rimasta più stabile è la D.
• Affinità con la specie B: La specie più vicina a B è la specie C.
• Specie estinte: Le specie estinte sono E e F. Le specie non estinte sono A, B, C e D. (La specie G non è menzionata come estinta o non estinta nel testo originale, ma si assume che A, B, C, D, E, F siano le specie marcate).

Attività 9: Stabilità Evolutiva (Nautilus)

Tra le specie viventi, come il Nautilus, che sono rimaste stabili per molti milioni di anni, quale teoria evolutiva spiega meglio questo fatto?

La teoria degli equilibri punteggiati spiega meglio questo fatto, proponendo un processo evolutivo con lunghi periodi senza modifiche, seguiti da periodi brevi con cambiamenti frequenti.

Attività 10: Filogenesi dei Moscerini della Frutta (Drosophila)

Variabile Tempo

Situare in questo albero (non mostrato) la variabile tempo: la variabile tempo sarebbe ordinata dal basso verso l'alto (o in modo appropriato all'asse dell'albero).

Antenato Comune

Dov'è situato l'antenato comune di queste tre specie?

L'ultimo antenato comune si troverebbe nel punto in cui i rami degli alberi delle diverse Drosophila si uniscono. Sotto questo punto tutti gli antenati sono comuni a queste specie, mentre sopra di esso non lo sono.

Grado di Parentela

Quale specie ha un alto grado di parentela con D. melanogaster?

D. dentissima (Assumendo che il testo intendesse una specie specifica, come D. simulans o simile, ma mantenendo il testo fornito).

Attività 11: Speciazione Geografica

Se due popolazioni della stessa specie sono geograficamente lontane, può intervenire nel processo di speciazione il fatto che ci siano diversi criteri di selezione naturale?

Sì, perché le condizioni ambientali possono essere diverse e una mutazione può risultare favorevole in un ambiente e sfavorevole in un altro. D'altra parte, se le comunità sono remote, saranno anche diverse le agenzie che introducono criteri di predazione, competizione, parassitismo, ecc.

Attività 13: Impronte di Laetoli e Bipedismo

Confronto Impronte Laetoli vs Scimpanzé

Per apprezzare le differenze tra le impronte di Laetoli e quelle di uno scimpanzé:

• Le impronte di Laetoli sono molto più simili agli esseri umani moderni che a quelle di uno scimpanzé.
• Il pollice non è arretrato rispetto alle altre dita né si espande lateralmente; è allineato con il resto delle dita.

Conferma del Bipedismo

Queste differenze confermano che questo ominide era bipede?

I paleoantropologi non hanno dubbi: l'ominide di Laetoli camminava eretto.

Attività 14: Classificazione dell'Uomo di Flores

Quali dati supportano il fatto che l'Uomo di Flores sia considerato un ominide? Qual è la differenza rispetto a H. erectus?

• L'Uomo di Flores era bipede e utilizzava strumenti di pietra; non c'è dubbio che fosse un ominide.
• La sua statura era inferiore a quella di H. erectus, così come la sua capacità cranica.

Attività 23: Speciazione e Isolamento Riproduttivo

Appartenenza alla Stessa Specie

In base ai risultati (assumendo che si riferiscano a incroci): Entrambe le popolazioni appartengono alla stessa specie?

Sì, perché si incrociano tra loro. Anche se non si dice nulla sulla prole di questi incroci, la formulazione sembra implicare che i discendenti degli incroci tra individui di entrambe le popolazioni fossero fertili.

Frequenza degli Accoppiamenti

Quanti accoppiamenti sono avvenuti tra maschi e femmine della stessa popolazione e quanti tra popolazioni diverse?

• Accoppiamenti tra maschi e femmine della stessa popolazione: 602.
• Accoppiamenti tra maschi e femmine di popolazioni diverse: 302.

Implicazioni dell'Isolamento

Cosa possono indicare queste differenze? Cosa sarebbe successo se le popolazioni fossero state tenute separate più a lungo?

Queste differenze indicano che si sono generati cambiamenti nelle preferenze o nel grado di affinità tra le due popolazioni. Se la separazione fosse stata mantenuta più a lungo, ci si aspetterebbe che queste differenze si accentuassero, producendo di conseguenza l'isolamento riproduttivo tra loro.

Attività 25: Locomozione Bipede (Lucy)

Associazione Anatomica

Confrontare la disposizione degli arti di un'ape o di un essere umano con quelli di Lucy (l'immagine sulla destra).

Alterazioni Anatomiche per il Bipedismo

Quali alterazioni anatomiche comportano un adattamento alla locomozione bipede?

La posizione bipede ha comportato cambiamenti nella posizione del forame occipitale, cambiamenti nella disposizione dell'anca (rappresentati nelle immagini di questa attività), e modifiche del piede, con l'allungamento del pollice e il suo parallelismo con il resto delle dita.

Attività 26: Parentela tra Uccelli e Rettili

Ordine di Parentela dei Dinosauri con gli Uccelli Moderni

Ordinare per grado di parentela con gli uccelli moderni i gruppi rappresentati: sauropode, pterosauri e coccodrillo.

Dall'alto verso il basso (maggiore a minore parentela): sauropode, pterosauro, alligatore.

Gruppi Ornitischi

Quali gruppi di dinosauri sarebbero più distanti?

Quelli che non avevano le zampe posteriori orientate come gli uccelli (sotto il corpo, piuttosto che lateralmente) sarebbero gli Ornitischi, i sauropodi e i teropodi, anche se alcuni autori includerebbero anche Archaeopteryx tra gli uccelli moderni.

Caratteristiche dell'Archaeopteryx

Riassunto delle caratteristiche simili agli uccelli moderni e a quelle più vicine ai rettili:

• Simili agli uccelli moderni: Vissuto nel Giurassico, aveva le dimensioni di un piccione, gli arti anteriori trasformati in ali, il corpo coperto di piume e artigli sul becco.
• Simili ai rettili: Questo becco aveva denti, le ali avevano unghie su tre dita e possedeva una lunga coda simile a quella di una lucertola.