La teoria dell’evoluzione

1. La teoria dell’evoluzione

2. Il dato naturale: La varietà dei viventi

3. questa infinita varietà è presente sin dall'inizio OPPURE si è generata nel tempo?

4. “le forme di vita più semplici precedono quelle complesse. Gli uomini derivano dai pesci”(Anassimandro, VI sec.a.C.) Dopo di loro, la domanda “Come mai gli esseri viventi hanno quel determinato aspetto e non un altro?” semplicemente non si pone per quasi 2000 anni…perché… Le specie non si evolvono, sono immutabili. Le forme di vita sono in scala gerarchica, dalle forme più semplici a quelle più complesse, all’apice l’uomo (scala naturae). (Aristotele, IV sec. a.C.)

5. Il livello ontologico-filosofico: la fede nella creazione • Indaga sul perché dell’essere in sé,perché c’è qualche cosa e non niente. Riguarda la differenza tra il niente e qualcosa • La bellezza e l’armonia del Creato dimostra non solo il Disegno del Creatore, ma anche l’esistenza di una Provvidenza ininterrottamente impegnata a vegliare ed assistere ogni creatura. • Pone la questione ad un livello principalmente ontologico, non fenomenologico.

6. I viaggi di scoperta dell’Umanesimo-Rinascimento L’uso della bussola favorì la navigazione in mare aperto e negli oceani. L’ardore della ricerca e la gioia della scoperta dettero cuore ai naviganti di oltrepassare le Colonne d’Ercole , nel Medioevo considerate il limite estremo verso l’ignoto Oceano, popolato di mostri e ritenuto sede di fenomeni spaventosi. Alle numerose scoperte derivate da tale impulso, volte a allargare la conoscenza del continente africano e asiatico, seguì la più importate conquista : la scoperta dell’America (1492) da parte di Cristoforo Colombo.

7. Nasce la BIOGEOGRAFIA La scienza che studia la distribuzione nello spazio e nel tempo degli organismi viventi e delle cause che lo determinano

8. L’Anatomia Comparata pone molte domande Omologie Analogie

9. La Paleontologia I fossili presenti nei vari strati di rocce possono corrispondere a organismi vissuti in tempi diversi? Rappresentano cioè una sequenza temporale? Aumento della complessità L’idea di un’evoluzione cominciava a diffondersi

10. Cuvier e la Teoria delle Catastrofi • George Cuvier (1769-1832) • Il regno animale classificato secondo la sua organizzazione (1817-1830) • Contesta il lamarckismo • Catastrofismo • Nel corso della storia della Terra alcune catastrofi improvvise e violente avrebbero estinto le specie di vaste regioni • Queste zone sarebbero poi state successivamente ripopolate da altre specie provenienti da regioni limitrofe (di cui ancora non si sono trovate i fossili, non sono nuove specie) • Per spiegare l’esistenza di resti fossili di organismi diversi da quelli attuali e quindi conciliare i dati paleontologici con le parole della Bibbia propose una sua teoria

11. George- Louis Buffon (1707-1788) • Le specie viventi si trasformano nel tempoNel 1700 lo studio dei fossili dimostrava l’esistenza di antichi organismi talvolta molto diversi da quelli attuali, suggerendo che le specie viventi si trasformano nel tempo. • Il naturalista Georges-Louis Buffon (1707-1788) avanzò l’ipotesi che i viventi si fossero originati da un esiguo numero di antichissimi antenati

12. George- Louis Buffon Intuì che tutte le specie, sia vegetali che animali, non sono fisse nella forma e funzione (quindi andava contro la teoria Fissista), ma in realtà, nel momento in cui una determinata specie vegetale o animale ha dato nascita a una forma migliorata (si dirà con Darwin "evoluta", termine che all' epoca non esisteva ancora), la precedente versione della medesima scompare. Quindi Buffon, insieme a Lamarck che successivamente appoggerà molte delle sue teorie, è stato il primo, cento anni prima di C. Darwin, a dare una impronta dinamica agli organismi viventi e alle manifestazioni vitali

13. Il livello fenomenologico: Il fissismo Nasce da una interpretazione letterale della Bibbia, a cui si vuole dare una valenza di natura scientifica.. C. Von Linnè (1707-78 ) “…Noi contiamo tante specie quante diverse forme furono create in principio. Vi sono tante specie quante diverse produsse in principio l’Ente infinito…” Philosophia botanica 1770

14. Comparsa di nuove specie da specie preesistenti. Gli organismi cambiano aspetto nel tempo in risposta all’ambiente. Natura in divenire livello fenomenologico Indaga sul perché dell’essere in sé,perché c’è qualche cosa e non niente. Riguarda la differenza tra il niente e qualcosa. La creazione non esclude l’evoluzione Livello ontologico EVOLUZIONE FISSISMO/CATASTROFISMO CREAZIONE Le specie viventi, vegetali e animali, sono sempre esistite come oggi le possiamo osservare/dopo ogni evento catastrofico, una nuova creazione Livello fenomenologico

15. ERASMUS DARWINIl naturalista inglese Erasmus Darwin (1731-1802), nonno di Charles Darwin, era tra coloro che sostenevano che le specie viventi si trasformano nel tempo e che tali cambiamenti, testimoniati dai fossili, sono il risultato dell’interazione delle popolazioni con l’ambiente.

16. Erasmus Darwin Lo sviluppo dell’organismo, così come lo sviluppo della personalità umana, si determina grazie al succedersi di interazioni contrastanti. La fisionomia degli individui è il frutto dell’interazione tra popolazione e ambiente. (Zoonomia, Gli amori delle piante, 1794-1806).

17. Jean-Baptiste Monet De Lamarck (1744-1829) Negli esseri viventi è presente una spinta interna al cambiamento che si manifesta attraverso l’uso e il disuso delle parti (“l’uso potenzia l’organo mentre il disuso lo atrofizza”) e l’ereditarietà dei caratteri acquisiti.

18. L’evoluzionismo lamarckiano • J.-B. Lamarck (1744-1829) pubblica nel 1809 Philosophie zoologique • In essa sostiene che le specie si trasformano nel corso del tempo • La tendenza verso la perfezione delle forme viventi • La trasmissione dei caratteri acquisiti dai genitori ai figli • L’esempio famoso delle giraffe • La critica di Cuvier • La rinascita del lamarckismo come spiegazione della trasmissione culturale (i memi di Dawkins)

19. LAMARCK 1892 L’uccello attirato dal bisogno sull’acqua, ove trova la preda che lo fa vivere, allarga le dita dei piedi allorché vuole battere l’acqua e muoversi su di essa: la pelle che unisce le dita alla loro radice, a seguito delle continue sollecitazioni, prende l’abitudine di distendersi. È così che si sono formate, con l’andar del tempo, le ampie membrane che uniscono le dita delle anatre, delle oche e di altri uccelli. Sforzi simili, compiuti per nuotare, cioè per spingere l’acqua al fine di spostarsi entro questo liquido, hanno disteso in modo analogo le membrane che uniscono le dita delle rane, delle tartarughe marine, ecc.

20. LAMARCK 1892 Al contrario, l’uccello che per il suo modo di vivere si abitua a posarsi sugli alberi, e che discende da individui che avevano tutti contratto questa abitudine, ha necessariamente le dita dei piedi più allungate e conformate diversamente da quelle degli uccelli acquatici considerati prima. Col tempo le sue unghie si sono allungate, appuntite e incurvate a falce per meglio agguantare i rami sui quali l’uccello si riposa tanto spesso ...

21. Charles Lyell (1787-1875) • Il padre della geologia (principles of geology, 1833) • Con lui, lo studio delle scienze della terra diventa sistematico. • Dilata la cronologia del pianeta • La terra non è sempre stata così come la vediamo ma ha subito dei mutamenti lenti e progressivi. • Lo studio dei fenomeni attuali è la chiave per capire gli eventi terrestri del passato

22. Malthus e la socio-economia • La popolazione tende ad accrescersi più rapidamente (progressione geometrica) di quanto si acrrescano le sussitenze (progressione aritmetica). • Ogni generazione paga un tributo (mortalità) per carestie ed epidemie. • La conseguenza è la lotta per la sopravvivenza

23. Charles Darwin e il viaggio sul brigantino Beagles (1831-1836) Nasce nel 1809, studia a Edimburgo (medicina) e a Cambridge (teologia). La sua preparazione è sommaria e non naturalistica: “..I tre anni passati a Cambridge furono sprecati, in modo altrettanto completo dei due anni passati ad Edimburgo o di quelli della scuola media.”(Autobiografia)

24. Il viaggio sul Beagle Dal punto di vista accademico lo studente sedicenne sprecava il suo tempo, però le numerose letture, l’attenzione alle sue collezioni naturalistiche, le ricerche ponevano le basi dei suoi futuri successi I fratelli Erasmus e Charles Darwin si iscrissero all’Università di Edimburgo ai primi di ottobre del 1825 per diventare dottori in medicina. Charles si iscrisse a 9 corsi: anatomia, chirurgia, pratica di fisica, materie mediche, chimica e storia naturale. “frequentai le lezioni di geologia e zoologia di Jameson, ma erano noiose fino all’inverosimile. L’unico effetto che produssero in me fu la ferma determinazione di non leggere mai, per tutta la vita, un libro di geologia …”

25. Il viaggio sul Beagle A Cambridge gli studi non andarono meglio “A Cambridge nessuna attività mi ha impegnato con tanta passione e procurato così tante soddisfazioni come la raccolta dei coleotteri” Darwin fu iniziato agli studi diGeologia a Edimburgo, ma fu a Cambrige che si appassionò a questa materia grazie a Adam Sedgwick e a John Stevens Henslow.

26. Il viaggio sul Beagle Nell’agosto del 1831Adam Sedgwick inizia una campagna geologica nelle formazioni più antiche del Galles, insieme a Darwin e per il giovane naturalista sarà una formidabile preparazione alla comprensione della stratigrafia e della tettonica. Inoltre Darwin acquisterà fiducia nelle sue capacità di geologo. Alla fine di agosto Charles finì la sua ricerca e ritornò Shrewsbury perché … “a quel tempo mi sarei dato del pazzo a rinunciare ai primi giorni di caccia alla pernice a favore della geologia o di qualsiasi altra scienza” Ma al suo ritorno a Shrewsbury, lunedì 29 agosto 1831, Charles trovò la lettera di Henslow con la proposta di imbarcarsi nel Beagle.

27. Il viaggio sul Beagle “Se riesci a trovare una persona di buon senso che ti consiglia di partire , ti darò il mio permesso.” Il 31 agosto lo zio Josiah Wedgwood scrisse al padre di Darwin ottenendo l’autorizzazione a partire. Il 1 settembre Josiah e Charles poterono sfoderare i loro fucili per la caccia alla pernice. Il 2 settembre Charles era a Cambridge da Henslow a riflettere sul da farsi Il lunedì successivo parlò con FitzRoy, e i due giovani (26 e 22 anni) fecero di tutto per piacersi Robert Waring Darwin

28. Il viaggio sul Beagle Poi iniziarono i preparativi per la partenza, il costo dell’equipaggiamento per il viaggio toccò le 600 sterline in più l’Ammiragliato pretendeva 50 sterline all’anno per il vitto e l’alloggio a bordo. Charles tentò di consolare il padre “dovrei essere diabolicamente intelligente per spendere più del mio stipendio a bordo del Beagle” al che il padre ribattè “Ma tutti mi dicono che sei estremamente intelligente! “ Il martello da geologo Il costoso microscopio stereoscopico portatile della bancks, raccomandatogli da Robert Brown

29. Il viaggio sul Beagle Nel dicembre 1831 C. Darwin si imbarcava nel Beagle iniziando un viaggio naturalistico che sarà alla base della sua formazione culturale e della sua teoria sull’evoluzione degli organismi

30. Il percorso e le principali tappe

31. L’esperienze nel campo della geologia “..oggi abbiamo sentito il terremoto più violento che si sia avvertito qui a memoria d’uomo” “…un terremoto sconvolge in un istante le idee più solide…” “…un solo terremoto basta a distruggere la prosperità di un paese…” Darwin assiste a numerosi terremoti a Valparaiso, a Tulcahuano, a Concepcion dove la baia si solleva di 2 o 3 piedi, all’isola di S. Maria dove Fitz Roy rinviene mitili in putrefazione perché sollevati dal terremoto a 10 piedi sopra il livello dell’alta marea.

32. La teoria sull’origine delle barriere coralline Nel viaggio Darwin aveva subito distinto in tre classi le barriere coralline: Isole lagunari o atolli (Atolls) Barriere o cinture di banchi (Barrier) Scogliere frangenti o scogliere marginali (Fringing reefs) E aveva affermato che una teoria seria doveva poter spiegale l’origine di tutte e tre le categorie … se noi immaginiamo che una tale isola si immerge di alcuni piedi dopo lunghi intervalli, …, il corallo verrebbe a continuarsi verso l’alto, sorgendo dalle fondamenta della scogliera che lo circonda.

33. Il viaggio sul Beagle Darwin arrivò nell’arcipelago delleGalapagos il 15 settembre 1835 e vi resterà fino al 20 ottobre. Geochelone elephantopus vandenburghi Le isole Galapagos si rivelarono un vero e proprio laboratorio dell’evoluzione, dove gli effetti dell’isolamento e della selezione naturale si potevano e si possono toccare con mano

34. Le osservazioni di Darwin “… mi venne improvvisamente da pensare che le modificazioni favorevoli tenderebbero ad essere conservate e quelle sfavorevoli ad essere eliminate”…(Darwin, Autobiografia)

35. I fringuelli di Darwin • Isole Galapagos • 13 varietà di fringuelli inesistenti altrove • Becchi diversi adattati al tipo di alimentazione • Il fringuello terrestre dal becco grande (magnirostris) si alimenta di semi grandi e duri. Il fringuello arboreo grande (psittacula) mangia insetti grandi. Il fringuello gorgheggiatore (olivacea) è adattato per alimentarsi di insetti piccoli. Il fringuello terrestre piccolo (fuligginosa) mangia semi piccoli e duri. • Selezione naturale da un progenitore comune • Deriva genetica

36. 1859

37. On the Origin of Species (1859) “ Si può dire che la selezione naturale scruta di giorno in giorno, di ora in ora, in tutto il mondo, qualsiasi variazione anche la più leggera, rifiutando quel che è cattivo e accumulando quel che è buono; lavorando silenziosamente e insensibilmente al perfezionamento di ciascun vivente in rapporto alle sue condizioni di vita…” Dal Catalogo di Buffon

38. On the Origin of Species (1859) “…Grazie a questa lotta per la vita, qualunque variazione, anche se lieve, qualunque ne sia l’origine, purchè risulti in qualsiasi grado utile ad un individuo appartenente a qualsiasi specie, contribuirà alla conservazione di quell’individuo e, in genere, sarà ereditata dai suoi discendenti. A questo principio, grazie al quale ogni più piccola variazione, se utile, si conserva, ho dato il nome di selezione naturale: essa non potrebbe fare nulla se non si verificassero variazioni favorevoli…”

39. On the Origin of Species (1859) “..Nei capitoli precedenti, parlando delle variazioni (…) mi sono espresso come se fossero dovute al caso. Naturalmente si tratta di una espressione assolutamente scorretta che, però, serve a far capire chiaramente la nostra ignoranza delle cause di ciascuna variazione particolare.”

40. La selezione naturale conserva e accumula nel corso dei millenni quelle piccole variazioni casuali che rendono alcuni individui più adatti a vivere nel loro ambiente e a uscire vittoriosi nella lotta per la sopravvivenza In sé le variazioni non hanno né scopo né direzione (non c’è finalismo) ma possono essere più o meno utili a un organismo per la sua sopravvivenza e per la sua riproduzione.

41. I pilastri della teoria darwiniana • Esiste, per natura, una grande variabilità • Gli individui di ogni specie differiscono l’uno dall’altro per caratteri che insorgono in modo casuale • Ogni generazione produce più prole di quanta possa sopravvivere: la competizione tra gli individui determina una “lotta per l’esistenza” • Arrivano a riprodursi solo gli individui che nella competizione hanno il sopravvento (“sopravvivenza del più adatto”). La qualità di “più adatto” si manifesta nel successo riproduttivo, unico evento rilevante ai fini dell’evoluzione • Il più adatto in quel momento e in quell’ambiente trasmette alla discendenza i suoi caratteri e quindi l’evoluzione procede per piccoli passi : “Natura non fecit saltus” • Nel tempo si producono nuove specie

42. Alfred Russel Wallace (1821-1913) • Naturalista: viaggia in Sud America e Malesia raccogliendo campioni • Nel 1858 formula indipendentemente da Darwin una teoria sulla selezione naturale

43. “…quando concepisco tutti gli esseri non come creazioni speciali bensì come discendenti diretti di alcuni (…) mi sembra che ne escano nobilitati.”(The origins of species)

44. Da cosa si origina la specie? • La specie è il frutto dell’interazione tra l’ambiente (selezione naturale) e la diversità casuale esistente tra gli individui appartenenti alla stessa popolazione • Il processo di selezione naturale dei più adatti comporta una trasformazione costante dell’intera popolazione di una specie • Essa sfuma lentamente nella specie successiva senza interruzione oppure dà origine lentamente a due o più specie discendenti (anello di congiunzione) • L’evoluzione è data dall’accumulo regolare di piccoli cambiamenti ereditari nel corso di tempi lunghissimi tanto da permettere le ampie differenze morfologiche tra le specie

45. l’evoluzione è il risultato dell’accumularsi, negli individui di una specie di generazione in generazione, di piccoli cambiamenti ereditari nel corso di tempi lunghissimi (gradualismo filetico). • Il fattore tempo diventa fondamentale per giustificare le vistose diversità anatomiche esistenti tra generi, famiglie, ordini, classi diverse di organismi. • I piccoli cambiamenti (Microevoluzione) si sommano per dare luogo alle grandi diversità (Macroevoluzione) • L’evoluzione darwiniana implica gli anelli di congiunzione

46. Evoluzione del cavallo: caso classico di evoluzione della specie interpretabile con il modello darwiniano Negli ultimi 60 milioni di anni il piccolo Hyracoterium e le forme affini sono state sostituite gradualmente da membri del genere Equus caratterizzati da * una taglia sempre maggiore, * un minor numero di dita * denti sempre più adatti a un animale che vive nella prateria (albero evolutivo ricostruito in base ai reperti fossili)

47. Un altro esempio di micro evoluzione (in tempi rapidi, quindi osservabile) • Biston betularia • Il processo di industrializzazione in Inghilterra determinò un inquinamento che causò il cambiamento del colore dei tronchi in nero e conseguentemente anche il colore delle ali della farfalla

48. Il modello della diversità in natura è simile ad un albero, non ad una scala. Dal semplice al complesso Esplosione di flora e fauna nel cambriano Storia evolutiva degli animali MA DOVE SONO GLI ANELLI DI CONGIUNZIONE? MACROEVOLUZIONE

49. Le prove a favore del processo evolutivo: l’evoluzione è un fatto L’evoluzione è suffragata da un gran numero di prove: • la documentazione fossile • la biogeografia (distribuzione geografica delle specie) • l’anatomia comparata • l’embriologia comparata • la biologia molecolare

50. LE PROVE DELL’EVOLUZIONE 1. Lo studio dei fossili FOSSILE: Ciò che rimane di un organismo o il segno evidente della sua presenza (come un’impronta). A. cranio fossile di Homo erectus D.esempio di resti organici: una foglia Può essere una parte dura non alterata (denti, ossa) A una parte pietrificata (legno, osso) B un’impronta nella roccia, o un calco C una parte molle non alterata o parzialmente alterata D,E,F B.albero pietrificato C. calchi di ammoniti F.Uomo mummificato del Similaun E.Insetto imprigionato nell’ambra