Vestigia (biologia)
Gli organi vestigiali sono organi del corpo più piccoli e più semplici di quelli delle specie affini. Hanno perso, o quasi, la loro caratteristica originaria.
La vestigialità è una prova dell'evoluzione, poiché ha senso solo se l'evoluzione si è verificata. Erano uno degli enigmi della storia naturale pre-darwiniana. Il puzzle è scomparso una volta che i biologi si sono resi conto che una volta stavano lavorando agli adattamenti, negli antenati degli animali attuali.
Si verificano negli animali (e nelle piante) che hanno cambiato il loro stile di vita rispetto ai loro antenati. Così i serpenti hanno perso le gambe quando il loro sistema di movimento è cambiato. Ma un tipo di serpente - il boa - ha gambe posteriori e bacino vestigiali. L'appendice vermiforme umana ne è un altro esempio. Questo era molto più grande, e microbi immagazzinati che producevano cellulasi per abbattere le pareti cellulari delle piante. Le foglie sono la dieta principale delle scimmie, ma non sono una parte principale della dieta dell'uomo. La cellulosa non può essere digerita dalla nostra specie.
Un organo inutilizzato di solito degenera, e diventa più piccolo o scompare del tutto. Così l'anfibia che vive in grotte buie perde la vista e il colore del corpo. Le mutazioni si accumulano. Tutte le strutture hanno bisogno di energia per il loro sviluppo, la loro manutenzione e il loro peso. Questo, e il rischio di malattie nella parte (ad esempio, infezioni, cancro), forniscono una certa selezione per la rimozione delle parti che non aiutano più la forma fisica dell'organismo.
L'appendice umana ha avuto una selezione contro di essa a causa della morte per appendicite. L'appendicite era incurabile fino ai tempi moderni. La pressione di selezione era probabilmente debole, perché la maggior parte dei casi si verifica dopo l'età del picco di fertilità.
Le osservazioni sull'amphipod Gammarus minus delle caverne hanno mostrato una selezione attiva contro i loro occhi vestigiali. Durante l'accoppiamento, i maschi rimangono sulle loro femmine per una settimana circa dopo la fecondazione, proteggendole dagli altri maschi. Le dimensioni degli occhi dei maschi accoppiati sono state confrontate con quelle dei maschi non accoppiati. Le dimensioni degli occhi dei maschi accoppiati erano più piccole di quelle dei maschi non accoppiati. Ovviamente, in media, i maschi accoppiati avrebbero una fertilità più elevata rispetto ai maschi non accoppiati. Il gradiente di selezione è stato stimato a -0,30, il che significa che la selezione per gli occhi piccoli era abbastanza forte. I ricercatori hanno supposto che la perdita della vista liberasse maggiormente il sistema nervoso per elaborare altri input sensoriali. p310
Occasionalmente, la selezione trasforma gli organi vestigiali in una nuova funzione. Così gli ossicini dell'orecchio dei mammiferi erano un tempo ossa della mascella dei primi proto-mammiferi, i Therapsida. Le cavezze delle mosche ne sono un perfetto esempio. La parola esaltazione è stata coniata per questo fenomeno.
Fitness
Tutte le funzioni e le strutture si sviluppano e si modificano perché influiscono sull'idoneità biologica dell'organismo. Rendono più o meno probabile che gli individui si riproducano e contribuiscano con i loro geni alla generazione successiva. Così, per esempio, la capacità di una rana di sopravvivere al morso del suo serpente velenoso locale ne aumenta la forma fisica. Ma se vive in un'area dove il serpente non vive, allora riduce la sua forma fisica. Questo perché sostiene il "costo" di un meccanismo complicato senza ottenere alcun vantaggio in termini di sopravvivenza e riproduzione. Funziona anche al contrario. I serpenti che si nutrono di prede tossiche devono usare modi per sopravvivere alle tossine della preda. La digestione e il metabolismo del serpente sono più lenti e si muovono più lentamente. Vedi il tritone dalla pelle ruvida e il serpente giarrettiera.
Tutto ha un costo: o consuma energia o la sua struttura occupa uno spazio che potrebbe essere utilizzato in modo diverso.
Domande e risposte
D: Cosa sono gli organi vestigiali?
R: Gli organi vestigiali sono organi del corpo più piccoli e più semplici rispetto a quelli delle specie affini. Hanno perso, o quasi, la loro caratteristica originale e forniscono una prova dell'evoluzione.
D: Come si formano gli organi vestigiali?
R: Gli organi vestigiali si verificano negli animali (e nelle piante) che hanno cambiato il loro stile di vita rispetto ai loro antenati. Ad esempio, i serpenti hanno perso le zampe perché il loro sistema di movimento è cambiato.
D: Qual è un esempio di organo vestigiale nell'uomo?
R: L'appendice vermiforme umana è un esempio di organo vestigiale nell'uomo. Era molto più grande e conservava i microbi che producevano la cellulasi per rompere le pareti cellulari delle piante, ma non è più utilizzata poiché le foglie non fanno parte della dieta principale degli esseri umani.
D: Perché gli organi inutilizzati di solito degenerano?
R: Gli organi inutilizzati di solito degenerano perché richiedono energia per lo sviluppo, il mantenimento e il peso, ma non forniscono alcun beneficio alla forma fisica dell'organismo, quindi c'è una pressione di selezione contro di essi. Inoltre, se lasciati inutilizzati, possono essere più soggetti a malattie come infezioni o tumori.
D: La selezione può trasformare un organo vestigiale in qualcosa di utile?
R: Sì, a volte la selezione può trasformare un organo vestigiale in qualcosa di utile - questo fenomeno è noto come exaptation. Un esempio è rappresentato dagli ossicini dell'orecchio dei mammiferi, che un tempo erano ossa della mascella dei primi proto-mammiferi chiamati Therapsida.
D: Che cosa hanno osservato i ricercatori sull'anfipode Gammarus minus che vive nelle grotte?
R: I ricercatori hanno osservato una selezione attiva contro gli occhi vestigiali dell'anfipode cavernicolo Gammarus minus durante l'accoppiamento: i maschi accoppiati avevano in media occhi più piccoli rispetto ai maschi non accoppiati, a causa dei tassi di fertilità più elevati associati agli occhi piccoli, che liberavano più risorse del sistema nervoso per elaborare altri input sensoriali.
