Evoluzione

L'evoluzione è un processo biologico che fa cambiare gli esseri viventi per un lungo periodo di tempo. La spiegazione di come questo processo funziona e di come gli esseri viventi sono diventati il loro modo di essere si chiama teoria dell'evoluzione.

La Terra è molto antica. Studiando gli strati di roccia che costituiscono la crosta terrestre, gli scienziati possono scoprire il suo passato. Questo tipo di ricerca si chiama geologia storica.

È noto che gli esseri viventi sono cambiati nel tempo, perché i loro resti sono visibili nelle rocce. Questi resti sono chiamati "fossili". Questo dimostra che gli animali e le piante di oggi sono diversi da quelli di un tempo. Più vecchi sono i fossili, maggiori sono le differenze rispetto alle forme moderne. Come si è arrivati a questo punto? L'evoluzione ha avuto luogo. Questa evoluzione ha avuto luogo è un dato di fatto, perché è supportata in modo schiacciante da molte linee di evidenza. Allo stesso tempo, le questioni evolutive sono ancora oggetto di ricerca attiva da parte dei biologi.

Il confronto delle sequenze di DNA permette di raggruppare gli organismi in base alla somiglianza delle loro sequenze. Nel 2010 un'analisi ha confrontato le sequenze con quelle degli alberi filogenetici e ha sostenuto l'idea della discendenza comune. Ora c'è "un forte supporto quantitativo, attraverso un test formale", per l'unità della vita.

La teoria dell'evoluzione è la base della biologia moderna. Ha detto Teodosio Dobzhansky, un noto biologo evoluzionista: "Niente in biologia ha senso se non alla luce dell'evoluzione".

L'albero della vita che mostra i tre domini della vita sulla Terra.
L'albero della vita che mostra i tre domini della vita sulla Terra.

La teoria di Darwin

Il libro di Darwin sull'origine delle specie ha due temi: le prove dell'evoluzione e le sue idee su come l'evoluzione è avvenuta. Questa sezione tratta il secondo tema.

Variazione

I primi due capitoli dell'Origine trattano la variazione delle piante e degli animali domestici e la variazione della natura.

Tutti gli esseri viventi mostrano variazioni. Ogni popolazione studiata mostra che gli animali e le piante variano tanto quanto gli esseri umani. p90 Questo è un grande fatto della natura, e senza di essa l'evoluzione non si verificherebbe. Darwin ha detto che, proprio come l'uomo seleziona ciò che vuole nei suoi animali da fattoria, così in natura le variazioni permettono alla selezione naturale di funzionare.

Le caratteristiche di un individuo sono influenzate da due cose, l'ereditarietà e l'ambiente. In primo luogo, lo sviluppo è controllato dai geni ereditati dai genitori. In secondo luogo, la vita porta le proprie influenze. Alcune cose sono interamente ereditate, altre in parte, altre non sono affatto ereditate.

Il colore degli occhi è interamente ereditato; sono un tratto genetico. L'altezza o il peso sono ereditati solo in parte e la lingua non è affatto ereditata. Tanto per essere chiari: il fatto che gli esseri umani possano parlare è ereditario, ma la lingua che si parla dipende da dove vive una persona e da cosa le viene insegnato. Un altro esempio: una persona eredita un cervello di capacità in qualche modo variabile. Ciò che accade dopo la nascita dipende da molte cose, come l'ambiente domestico, l'educazione e altre esperienze. Quando una persona è adulta, il suo cervello è ciò che la sua eredità e la sua esperienza di vita hanno reso.

L'evoluzione riguarda solo i tratti che possono essere ereditati, in tutto o in parte. I tratti ereditari vengono trasmessi da una generazione all'altra attraverso i geni. I geni di una persona contengono tutti i tratti che ereditano dai genitori. Gli incidenti della vita non vengono trasmessi. Inoltre, naturalmente, ogni persona vive una vita un po' diversa: questo aumenta le differenze.

Gli organismi di qualsiasi popolazione variano in termini di successo riproduttivo. p81 Dal punto di vista dell'evoluzione, per "successo riproduttivo" si intende il numero totale di prole che vive per riprodursi e lasciare la prole.

Variazione ereditaria

La variazione può influenzare le generazioni future solo se viene ereditata. Grazie al lavoro di Gregor Mendel, sappiamo che molte variazioni sono ereditate. I "fattori" di Mendel sono ora chiamati geni. La ricerca ha dimostrato che quasi ogni individuo di una specie che si riproduce sessualmente è geneticamente unico. p204

La variazione genetica è aumentata dalle mutazioni geniche. Il DNA non sempre si riproduce esattamente. Si verificano rari cambiamenti, e questi cambiamenti possono essere ereditati. Molti cambiamenti nel DNA causano difetti; alcuni sono neutri o addirittura vantaggiosi. Questo dà luogo alla variazione genetica, che è il seme-corno dell'evoluzione. La riproduzione sessuale, attraverso l'incrocio dei cromosomi durante la meiosi, diffonde la variazione nella popolazione. Altri eventi, come la selezione naturale e la deriva, riducono la variazione. Così una popolazione in natura ha sempre una variazione, ma i dettagli cambiano sempre. p90

Selezione naturale

L'evoluzione funziona principalmente attraverso la selezione naturale. Cosa significa questo? Gli animali e le piante più adatte al loro ambiente sopravvivono in media meglio. C'è una lotta per l'esistenza. Coloro che sopravvivono produrranno la prossima generazione. I loro geni saranno trasmessi, e i geni di coloro che non si sono riprodotti non lo saranno. Questo è il meccanismo di base che cambia una popolazione e causa l'evoluzione.

La selezione naturale spiega perché gli organismi viventi cambiano nel tempo per avere l'anatomia, le funzioni e il comportamento che hanno. Funziona così:

  1. Tutti gli esseri viventi hanno una tale fertilità che la loro popolazione potrebbe aumentare rapidamente e per sempre.
  2. Vediamo che le dimensioni della popolazione non aumentano in questa misura. Per lo più, i numeri rimangono all'incirca gli stessi.
  3. Il cibo e le altre risorse sono limitate. Pertanto, c'è competizione per il cibo e le risorse.
  4. Non ci sono due individui uguali. Pertanto, non avranno le stesse possibilità di vivere e riprodursi.
  5. Gran parte di questa variazione può essere ereditata. I genitori trasmettono tali tratti ai figli attraverso i loro geni.
  6. La prossima generazione può venire solo da coloro che sopravvivono e si riproducono. Dopo molte generazioni di questo, la popolazione avrà più utili differenze genetiche e meno dannose. La selezione naturale è in realtà un processo di eliminazione. p117 L'eliminazione è causata dal relativo accoppiamento tra gli individui e l'ambiente in cui vivono.

Selezione in popolazioni naturali

Ci sono ora molti casi in cui è stato dimostrato che la selezione naturale si verifica nelle popolazioni selvatiche. Quasi tutti i casi indagati di mimetismo, mimetismo e polimorfismo hanno mostrato forti effetti di selezione.

La forza della selezione può essere molto più forte di quanto pensassero i genetisti delle prime popolazioni. La resistenza ai pesticidi è cresciuta rapidamente. La resistenza al warfarin nei ratti norvegesi (Rattus norvegicus) è cresciuta rapidamente perché quelli che sono sopravvissuti costituiscono sempre più la popolazione. La ricerca ha dimostrato che, in assenza di warfarin, l'omozigote resistente era in svantaggio del 54% rispetto al normale omozigote di tipo selvatico. p182 Questo grande svantaggio è stato rapidamente superato dalla selezione per la resistenza al warfarin.

I mammiferi normalmente non possono bere latte da adulti, ma gli esseri umani sono un'eccezione. Il latte viene digerito dall'enzima lattasi, che si spegne quando i mammiferi smettono di prendere il latte dalle loro madri. La capacità umana di bere latte durante la vita adulta è supportata da una mutazione della lattasi che impedisce questo spegnimento. Le popolazioni umane hanno un'alta percentuale di questa mutazione ovunque il latte sia importante nella dieta. La diffusione di questa "tolleranza al latte" è promossa dalla selezione naturale, perché aiuta le persone a sopravvivere dove il latte è disponibile. Studi genetici suggeriscono che le mutazioni più antiche che causano la persistenza della lattasi hanno raggiunto livelli elevati nelle popolazioni umane solo negli ultimi diecimila anni. Pertanto, la persistenza della lattasi è spesso citata come esempio della recente evoluzione umana. Come la persistenza della lattasi è genetica, ma la zootecnia è un tratto culturale, questa è la coevoluzione della cultura genetica.

Adattamento

L'adattamento è uno dei fenomeni fondamentali della biologia. Attraverso il processo di adattamento, un organismo diventa più adatto al suo habitat.

L'adattamento è uno dei due processi principali che spiegano le diverse specie che vediamo in biologia. L'altro è la speciazione (sdoppiamento delle specie o cladogenesi). Un esempio preferito utilizzato oggi per studiare l'interazione tra adattamento e speciazione è l'evoluzione dei pesci ciclidi nei fiumi e nei laghi africani.

Quando si parla di adattamento, spesso si intende qualcosa che aiuta un animale o una pianta a sopravvivere. Uno degli adattamenti più diffusi negli animali è l'evoluzione dell'occhio. Un altro esempio è l'adattamento dei denti dei cavalli all'erba macinata. Il mimetismo è un altro adattamento; così come il mimetismo. Gli animali meglio adattati sono quelli che hanno più probabilità di sopravvivere e di riprodursi con successo (selezione naturale).

Un parassita interno (come un colpo di fortuna) è un buon esempio: ha una struttura corporea molto semplice, ma l'organismo è comunque molto adattato al suo particolare ambiente. Da ciò si evince che l'adattamento non è solo una questione di tratti visibili: in tali parassiti gli adattamenti critici avvengono nel ciclo vitale, che spesso è piuttosto complesso.

Limitazioni

Non tutte le caratteristiche di un organismo sono adattamenti. p251 Gli adattamenti tendono a riflettere la vita passata di una specie. Se una specie ha recentemente cambiato il suo stile di vita, un adattamento un tempo prezioso può diventare inutile e, alla fine, diventare una vestigia in diminuzione.

Gli adattamenti non sono mai perfetti. Ci sono sempre dei compromessi tra le varie funzioni e strutture di un corpo. È l'organismo nel suo insieme che vive e si riproduce, quindi è l'insieme completo degli adattamenti che viene trasmesso alle generazioni future.

La deriva genetica e il suo effetto

Nelle popolazioni, ci sono forze che aggiungono variazioni alla popolazione (come la mutazione) e forze che la rimuovono. La deriva genetica è il nome dato ai cambiamenti casuali che rimuovono la variazione da una popolazione. La deriva genetica elimina la variazione al tasso di 1/(2N) dove N = dimensione della popolazione. p29 È quindi "una forza evolutiva molto debole nelle grandi popolazioni". p55

La deriva genetica spiega come la casualità possa influenzare l'evoluzione in modi sorprendentemente grandi, ma solo quando le popolazioni sono abbastanza piccole. Nel complesso, la sua azione è quella di rendere gli individui più simili tra loro, e quindi più vulnerabili alle malattie o agli eventi casuali nel loro ambiente.

  1. La deriva riduce la variazione genetica delle popolazioni, riducendo potenzialmente la capacità di una popolazione di sopravvivere a nuove pressioni selettive.
  2. La deriva genetica agisce più velocemente e ha risultati più drastici in popolazioni più piccole. Le piccole popolazioni di solito si estinguono.
  3. La deriva genetica può contribuire alla speciazione, se il piccolo gruppo sopravvive.
  4. Eventi a collo di bottiglia: quando una popolazione numerosa viene improvvisamente e drasticamente ridotta di dimensioni da qualche evento, la varietà genetica sarà molto ridotta. Le infezioni e gli eventi climatici estremi sono cause frequenti. Occasionalmente, le invasioni di specie più competitive possono essere devastanti.
    ♦ Negli anni 1880/90s, la caccia ha ridotto la foca
     elefante del nord a soli 20 individui. Anche se la popolazione si è ripresa, la sua variabilità genetica è molto inferiore a quella dell'elefante marino del sud.
    ♦ I
    ghepardi hanno una variazione molto ridotta. Pensiamo che la specie sia stata ridotta a un numero ridotto in tempi recenti. Poiché manca di variabilità genetica, è in pericolo a causa di malattie infettive.
  5. Eventi dei fondatori: si verificano quando un piccolo gruppo si separa da una popolazione più numerosa. Il piccolo gruppo vive quindi separatamente dalla popolazione principale. La specie umana è spesso citata come un'entità che ha attraversato tali fasi. Ad esempio, quando i gruppi hanno lasciato l'Africa per stabilirsi altrove (vedi evoluzione umana). Apparentemente, abbiamo meno variazioni di quanto ci si aspetterebbe dalla nostra distribuzione mondiale.
    Anche i gruppi che arrivano su isole lontane dalla terraferma sono buoni esempi. Questi gruppi, in virtù delle loro piccole dimensioni, non possono portare l'intera gamma di
    alleli che si trovano nella popolazione madre.

Specie

La forma delle specie è una parte importante della biologia evolutiva. Darwin interpretava "evoluzione" (una parola che all'inizio non usava) come se si trattasse di speciazione. Ecco perché ha chiamato il suo famoso libro sull'origine delle specie.

Darwin pensava che la maggior parte delle specie derivasse direttamente da specie preesistenti. Questo è chiamato anagenesi: nuove specie da specie più vecchie che cambiano. Ora pensiamo che la maggior parte delle specie sorga dalla scissione delle specie precedenti: la cladogenesi.

Scissione delle specie

Due gruppi che iniziano lo stesso possono anche diventare molto diversi se vivono in luoghi diversi. Quando una specie viene divisa in due regioni geografiche, inizia un processo. Ognuno si adatta alla propria situazione. Dopo un po' di tempo, gli individui di un gruppo non possono più riprodursi con l'altro gruppo. Due buone specie si sono evolute da una sola.

Un esploratore tedesco, Moritz Wagner, durante i tre anni trascorsi in Algeria negli anni Trenta del XIX secolo, studiò i coleotteri non volanti. Ogni specie è confinata in un tratto della costa nord tra i fiumi che scendono dalle montagne dell'Atlante al Mediterraneo. Non appena si attraversa un fiume, appare una specie diversa ma strettamente correlata. Ha scritto più tardi:

"... una [nuova] specie [sorgerà] solo quando alcuni individui [attraverseranno] i confini limitanti del loro raggio d'azione... la formazione di una nuova razza non avrà mai successo... senza una lunga e continua separazione dei coloni dagli altri membri della loro specie".

Questo è stato un primo resoconto dell'importanza della separazione geografica. Un altro biologo che pensava che la separazione geografica fosse fondamentale era Ernst Mayr.

Un esempio di speciazione naturale è lo spinarello a tre spine, un pesce di mare che, dopo l'ultima era glaciale, ha invaso l'acqua dolce e ha creato colonie in laghi e torrenti isolati. Nel corso di circa 10.000 generazioni, gli spinarelli mostrano grandi differenze, tra cui variazioni nelle pinne, cambiamenti nel numero o nella dimensione delle loro placche ossee, struttura variabile della mascella e differenze di colore.

I vombato dell'Australia si dividono in due gruppi principali, vombato comune e vombato dal naso peloso. I due tipi sono molto simili, a parte la pelosità del naso. Tuttavia, sono adattati a diversi ambienti. I vombato comuni vivono in zone boscose e mangiano per lo più cibo verde con molta umidità. Spesso si nutrono di giorno. I vombato dal naso peloso vivono in pianure calde e secche, dove mangiano erba secca con pochissima acqua e poca bontà. Il loro sistema metabolico è lento e dormono la maggior parte della giornata sottoterra.

Quando due gruppi che hanno iniziato la stessa cosa diventano abbastanza diversi, allora diventano due specie diverse. Parte della teoria dell'evoluzione è che tutti gli esseri viventi sono partiti uguali, ma poi si sono divisi in gruppi diversi nel corso di miliardi di anni.

I membri di questa famiglia sono simili per alcuni aspetti, diversi in altri
I membri di questa famiglia sono simili per alcuni aspetti, diversi in altri

Variazione . Il fiore sulla destra ha un colore diverso.
Variazione . Il fiore sulla destra ha un colore diverso.

Cliccare per l'azione In questa simulazione, c'è la fissazione dell'"allele" blu in cinque generazioni.
Cliccare per l'azione In questa simulazione, c'è la fissazione dell'"allele" blu in cinque generazioni.

Lo spinarello a tre spine (Gasterosteus aculeatus)
Lo spinarello a tre spine (Gasterosteus aculeatus)

Sintesi evolutiva moderna

Si trattava di un movimento importante della biologia evolutiva, iniziato negli anni Trenta e terminato negli anni Cinquanta. Da allora è stato aggiornato regolarmente. La sintesi spiega come le idee di Charles Darwin si adattano alle scoperte di Gregor Mendel, che ha scoperto come ereditiamo i nostri geni. La sintesi moderna ha aggiornato l'idea di Darwin. Ha colmato il divario tra i diversi tipi di biologi: genetisti, naturalisti e paleontologi.

Quando è stata sviluppata la teoria dell'evoluzione, non era chiaro che la selezione naturale e la genetica lavorassero insieme. Ma Ronald Fisher ha dimostrato che la selezione naturale avrebbe funzionato per cambiare specie. Sewall Wright spiegò la deriva genetica nel 1931.

  • Evoluzione e genetica: l'evoluzione può essere spiegata da ciò che sappiamo della genetica e da ciò che vediamo degli animali e delle piante che vivono in natura.
  • Pensare in termini di popolazioni, piuttosto che di individui, è importante. La varietà genetica esistente nelle popolazioni naturali è un fattore chiave dell'evoluzione.
  • Evoluzione e fossili: gli stessi fattori che agiscono oggi hanno agito anche in passato.
  • Gradualismo: l'evoluzione è graduale, e di solito avviene a piccoli passi. Ci sono alcune eccezioni a questo, in particolare la poliploidia, soprattutto nelle piante.
  • Selezione naturale: la lotta per l'esistenza di animali e piante in natura provoca la selezione naturale. La forza della selezione naturale in natura è stata maggiore di quanto persino Darwin si aspettasse.
  • La deriva genetica può essere importante in piccole popolazioni.
  • Il tasso di evoluzione può variare. Ci sono ottime prove, provenienti da fossili, che gruppi diversi possono evolvere a ritmi diversi, e che parti diverse di un animale possono evolvere a ritmi diversi. p292, 397

Alcune aree di ricerca

Co-evoluzione

La coevoluzione è il luogo in cui l'esistenza di una specie è strettamente legata alla vita di una o più altre specie.

Adattamenti nuovi o "migliorati" che si verificano in una specie sono spesso seguiti dalla comparsa e dalla diffusione di caratteristiche correlate nelle altre specie. La vita e la morte degli esseri viventi è intimamente connessa, non solo con l'ambiente fisico, ma anche con la vita delle altre specie.

Questi rapporti possono continuare per milioni di anni, come è avvenuto nell'impollinazione delle piante da fiore da parte degli insetti. Il contenuto dell'intestino, le strutture delle ali e l'apparato boccale di coleotteri e mosche fossilizzati suggeriscono che hanno agito come primi impollinatori. L'associazione tra coleotteri e angiosperme durante il Cretaceo inferiore ha portato a radiazioni parallele di angiosperme e insetti nel Cretaceo inferiore. L'evoluzione dei nettari nei fiori del Cretaceo superiore segnala l'inizio del mutualismo tra imenotteri e le angiosperme.

Albero della vita

Charles Darwin è stato il primo a usare questa metafora in biologia. L'albero evolutivo mostra le relazioni tra i vari gruppi biologici. Esso include dati provenienti dall'analisi del DNA, RNA e proteine. Il lavoro sull'albero della vita è un prodotto dell'anatomia comparativa tradizionale e della ricerca moderna sull'evoluzione molecolare e sull'orologio molecolare.

La figura principale in quest'opera è Carl Woese, che ha definito l'Archaea, il terzo dominio (o regno) della vita. Di seguito una versione semplificata della comprensione attuale.

Simplified universal phylogenetic tree

Macroevolution

Macroevoluzione: lo studio dei cambiamenti al di sopra del livello della specie e di come si verificano. I dati di base per un tale studio sono i fossili (paleontologia) e la ricostruzione di ambienti antichi. Alcuni soggetti il cui studio rientra nell'ambito della macroevoluzione:

  • Radiazioni adattive, come l'Esplosione Cambriana.
  • I cambiamenti della biodiversità nel tempo.
  • Estinzioni di massa.
  • Speculazione e tassi di estinzione.
  • Il dibattito tra equilibrio punteggiato e gradualismo.
  • Il ruolo dello sviluppo nel plasmare l'evoluzione: l'eterocronia; i geni hox.
  • Origine delle principali categorie: uova cleidoiche; origine degli uccelli.

È un termine di convenienza: per la maggior parte dei biologi non suggerisce alcun cambiamento nel processo evolutivo. p87 Per alcuni paleontologi, ciò che vedono nei reperti fossili non può essere spiegato solo dalla sintesi evolutiva gradualistica. Sono in minoranza.

Altruismo e selezione di gruppo

L'altruismo - la volontà di alcuni di sacrificarsi per gli altri - è diffuso negli animali sociali. Come spiegato sopra, la prossima generazione può provenire solo da coloro che sopravvivono e si riproducono. Alcuni biologi hanno pensato che questo significasse che l'altruismo non poteva evolversi con il normale processo di selezione. Invece è stato proposto un processo chiamato "selezione di gruppo". La selezione di gruppo si riferisce all'idea che gli alleli possono diventare fissi o diffondersi in una popolazione a causa dei benefici che conferiscono ai gruppi, indipendentemente dall'effetto degli alleli sull'idoneità degli individui all'interno di quel gruppo.

Per diversi decenni, le critiche hanno messo in serio dubbio la selezione dei gruppi come un importante meccanismo di evoluzione.

In casi semplici si può vedere subito che la selezione tradizionale è sufficiente. Per esempio, se un fratello si sacrifica per tre fratelli, la disposizione genetica per l'atto sarà aumentata. Questo perché i fratelli condividono in media il 50% della loro eredità genetica, e l'atto sacrificale ha portato ad una maggiore rappresentazione dei geni nella generazione successiva.

L'altruismo è ormai generalmente visto come un elemento emergente dalla selezione standard. La nota di avvertimento di Ernst Mayr e il lavoro di William Hamilton sono entrambi importanti per questa discussione.

L'equazione di Hamilton

L'equazione di Hamilton descrive se un gene per il comportamento altruistico si diffonderà o meno in una popolazione. Il gene si diffonderà se rxb è maggiore di c:

r b > c > c {\an8}(rb>c) {\displaystyle rb>c\ }

dove:

  • c {\fscx130\fscy130\frx40}...{\displaystyle c\ }è il costo riproduttivo per l'altruista,
  • b) {\displaystyle b\ }è il beneficio riproduttivo per il destinatario del comportamento altruistico, e
  • r } {\displaystyle r\ }è la probabilità, al di sopra della media della popolazione, che gli individui che condividono un gene altruista - il "grado di parentela".

Riproduzione sessuale

All'inizio, la riproduzione sessuale potrebbe sembrare svantaggiata rispetto alla riproduzione asessuata. Per essere vantaggiosa, la riproduzione sessuale (fecondazione incrociata) deve superare un duplice svantaggio (ne servono due per riprodursi) più la difficoltà di trovare un compagno. Perché, allora, il sesso è così universale tra gli eucarioti? Questa è una delle domande più antiche della biologia.

La risposta è stata data fin dai tempi di Darwin: perché le popolazioni sessuali si adattano meglio alle mutate circostanze. Un recente esperimento di laboratorio suggerisce che questa è effettivamente la spiegazione corretta.

"Quando le popolazioni sono incrociate, la ricombinazione genetica si verifica tra i diversi genomi parentali. Questo permette alle mutazioni benefiche di sfuggire agli alleli deleteri del suo background originale e di combinarsi con altri alleli benefici che sorgono altrove nella popolazione. Nelle popolazioni autoctone, gli individui sono in gran parte omozigoti e la ricombinazione non ha alcun effetto".

Nell'esperimento principale, i vermi nematodi sono stati divisi in due gruppi. Un gruppo era completamente trasversale, l'altro era completamente autosufficiente. I gruppi sono stati sottoposti a un terreno accidentato e ripetutamente sottoposti a un mutageno. Dopo 50 generazioni, la popolazione selfing ha mostrato un sostanziale declino nella forma fisica (= sopravvivenza), mentre la popolazione outcrossing non ha mostrato alcun declino. Questo è uno dei numerosi studi che dimostrano che la sessualità ha dei vantaggi reali rispetto ai tipi di riproduzione non sessuale.

Costanza impollinatrice : queste due api, attive nello stesso tempo e luogo, visitano selettivamente i fiori di una sola specie, come si può vedere dal colore del polline nei loro cestini
Costanza impollinatrice : queste due api, attive nello stesso tempo e luogo, visitano selettivamente i fiori di una sola specie, come si può vedere dal colore del polline nei loro cestini

A cosa serve oggi l'evoluzione

Un'attività importante è la selezione artificiale per l'addomesticamento. È quando le persone scelgono da quali animali allevare, in base alle loro caratteristiche. Gli esseri umani hanno usato questo metodo per migliaia di anni per addomesticare piante e animali.

Più recentemente, è diventato possibile utilizzare l'ingegneria genetica. Sono ora disponibili nuove tecniche come il 'gene targeting'. Lo scopo è quello di inserire nuovi geni o di eliminare i vecchi geni dal genoma di una pianta o di un animale. Per questo lavoro sono già stati assegnati diversi premi Nobel.

Tuttavia, il vero scopo dello studio dell'evoluzione è quello di spiegare e aiutare la nostra comprensione della biologia. Dopo tutto, è la prima buona spiegazione di come gli esseri viventi sono diventati così. È un grande risultato. Le cose pratiche provengono principalmente dalla genetica, la scienza iniziata da Gregor Mendel, e dalla biologia molecolare e cellulare.

Gemme dell'evoluzione

Nel 2010 la rivista Nature ha selezionato 15 argomenti come "gemme dell'evoluzione". Questi erano:

Gemme dal record di fossili

  1. Antenati terrestri delle balene
  2. Dall'acqua alla terraferma (vedi tetrapode)
  3. L'origine delle piume (vedi origine degli uccelli)
  4. La storia evolutiva dei denti
  5. L'origine dello scheletro del vertebrato

Le gemme degli habitat

  1. La selezione naturale nella speciazione
  2. Selezione naturale in lucertole
  3. Un caso di co-adattamento
  4. Dispersione differenziale negli uccelli selvatici
  5. Sopravvivenza selettiva nei guppy selvatici
  6. La storia evolutiva conta

Gemme da processi molecolari

  1. I fringuelli delle Galapagos di Darwin
  2. La microevoluzione incontra la macroevoluzione
  3. Resistenza alle tossine in serpenti e vongole
  4. Variazione rispetto alla stabilità
  • La natura è la più antica rivista scientifica settimanale. Il link si scarica come file di testo libero, completo di riferimenti. L'idea è quella di mettere le informazioni a disposizione degli insegnanti.

Risposte all'idea di evoluzione

Dibattiti sul fatto dell'evoluzione

L'idea che tutta la vita si sia evoluta era stata proposta prima che Charles Darwin pubblicasse L'origine delle specie. Ancora oggi, alcuni discutono il concetto di evoluzione e di cosa significhi per loro, la loro filosofia e la loro religione. L'evoluzione spiega alcune cose sulla nostra natura umana. Si parla anche delle implicazioni sociali dell'evoluzione, per esempio in sociobiologia.

Alcune persone hanno la credenza religiosa che la vita sulla Terra sia stata creata da un dio. Per adattarsi all'idea dell'evoluzione con questa credenza, la gente ha usato idee come l'evoluzione guidata o l'evoluzione teistica. Dicono che l'evoluzione è reale, ma è guidata in qualche modo.

Ci sono molti concetti diversi di evoluzione teistica. Molti creazionisti credono che il mito della creazione che si trova nella loro religione vada contro l'idea di evoluzione. Come ha capito Darwin, la parte più controversa del pensiero evolutivo è ciò che significa per le origini umane.

In alcuni Paesi, soprattutto negli Stati Uniti, c'è tensione tra chi accetta l'idea dell'evoluzione e chi non la accetta. Il dibattito verte soprattutto sull'opportunità di insegnare l'evoluzione nelle scuole e sul modo in cui questa dovrebbe essere insegnata.

Anche altri campi, come la cosmologia e la scienza della terra, non corrispondono agli scritti originali di molti testi religiosi. Anche queste idee una volta erano ferocemente opposte. La morte per eresia era minacciata da coloro che scrivevano contro l'idea che la Terra fosse il centro dell'universo.

La biologia evolutiva è un'idea più recente. Alcuni gruppi religiosi si oppongono all'idea dell'evoluzione più di altri gruppi religiosi. Per esempio, la Chiesa cattolica romana ha ora la seguente posizione sull'evoluzione: Papa Pio XII ha detto nella sua enciclica Humani Generis pubblicata negli anni '50:

"La Chiesa non proibisce che (...) si svolgano ricerche e discussioni (...) sulla dottrina dell'evoluzione, nella misura in cui indaga sull'origine del corpo umano come proveniente da materia preesistente e viva", Papa Pio XII Humani Generis

Papa Giovanni Paolo II ha aggiornato questa posizione nel 1996. Egli disse che l'evoluzione era "più di un'ipotesi":

"Nella sua enciclica Humani Generis, il mio predecessore Pio XII ha già [detto] che non c'è conflitto tra l'evoluzione e la dottrina della fede riguardo all'uomo e alla sua vocazione. (...) Oggi, più di mezzo secolo dopo (...) quell'enciclica, alcune nuove scoperte ci portano a riconoscere l'evoluzione come qualcosa di più di un'ipotesi. È infatti notevole che questa teoria abbia avuto un'influenza progressivamente maggiore sullo spirito dei ricercatori, a seguito di una serie di scoperte in diverse discipline scientifiche", ha affermato Papa Giovanni Paolo II parlando alla Pontificia Accademia delle Scienze

Anche la Comunione anglicana non si oppone al racconto scientifico dell'evoluzione.

Utilizzare l'evoluzione per altri scopi

Molti di coloro che hanno accettato l'evoluzione non erano molto interessati alla biologia. Erano interessati ad usare la teoria per sostenere le proprie idee sulla società.

Razzismo

Alcuni hanno cercato di usare l'evoluzione per sostenere il razzismo. Le persone che volevano giustificare il razzismo sostenevano che alcuni gruppi, come i neri, erano inferiori. In natura, alcuni animali sopravvivono meglio di altri, e questo porta ad animali più adatti alle loro circostanze. Con i gruppi umani provenienti da diverse parti del mondo, tutto ciò che l'evoluzione può dire è che ogni gruppo è probabilmente adatto alla sua situazione originale. L'evoluzione non giudica il meglio o il peggio. Non dice che ogni gruppo umano è superiore a qualsiasi altro.

Eugenetica

Questa incredibile idea dell'eugenetica era piuttosto diversa. Due cose erano state notate già nel XVIII secolo. Una era il grande successo dei contadini nell'allevamento del bestiame e delle piante da coltivazione. Lo facevano selezionando quali animali o piante avrebbero prodotto la generazione successiva (selezione artificiale). L'altra osservazione era che le persone di ceto inferiore avevano più figli delle persone di ceto superiore. Se (ed è un grande se) le classi superiori erano lì per merito, allora la loro mancanza di figli era l'esatto contrario di ciò che doveva accadere. Un allevamento più rapido nelle classi inferiori porterebbe a un peggioramento della società.

L'idea di migliorare la specie umana attraverso l'allevamento selettivo si chiama eugenetica. Il nome è stato proposto da Francis Galton, un brillante scienziato che intendeva fare del bene. Egli disse che il patrimonio umano (pool genetico) dovrebbe essere migliorato con politiche di allevamento selettivo. Questo significherebbe che coloro che sono considerati "buoni stock" riceverebbero una ricompensa se si riproducessero. Tuttavia, altre persone suggerirono che coloro che erano considerati "cattivi" avrebbero dovuto essere sottoposti a sterilizzazione obbligatoria, test prenatali e controllo delle nascite. Il governo nazista tedesco (1933-1945) utilizzò l'eugenetica come copertura per le sue politiche razziali estreme, con risultati terribili.

Il problema dell'idea di Galton è come decidere quali caratteristiche selezionare. Ci sono così tante abilità diverse che le persone potrebbero avere, non si può essere d'accordo su chi è "buono" e chi è "cattivo". C'era piuttosto più accordo su chi non doveva allevare. Diversi paesi hanno approvato leggi per la sterilizzazione obbligatoria dei gruppi indesiderati. La maggior parte di queste leggi sono state approvate tra il 1900 e il 1940. Dopo la seconda guerra mondiale, il disgusto per ciò che i nazisti avevano fatto schiacciarono ogni tentativo di eugenetica.

Progettazione dell'algoritmo

Alcune equazioni possono essere risolte utilizzando algoritmi che simulano l'evoluzione. Gli algoritmi evolutivi funzionano in questo modo.

Darwinismo sociale

Un altro esempio di utilizzo delle idee sull'evoluzione per sostenere l'azione sociale è il darwinismo sociale. Darwinismo sociale è un termine dato alle idee del filosofo sociale del XIX secolo Herbert Spencer. Spencer credeva che la sopravvivenza del più forte potesse e dovesse essere applicata al commercio e alle società umane nel loro complesso.

Ancora una volta, alcune persone hanno usato queste idee per sostenere che il razzismo e le politiche economiche spietate erano giustificate. Oggi, la maggior parte dei biologi e dei filosofi afferma che la teoria dell'evoluzione non dovrebbe essere applicata alla politica sociale.

Controversie

Alcuni non sono d'accordo con l'idea dell'evoluzione. Non sono d'accordo per una serie di ragioni. Il più delle volte queste ragioni sono influenzate o basate sul loro credo religioso. Le persone che non sono d'accordo con l'evoluzione di solito credono nel creazionismo o nel design intelligente.

Nonostante ciò, l'evoluzione è una delle teorie di maggior successo nella scienza. La gente ha scoperto che è utile per diversi tipi di ricerca. Nessuno degli altri suggerimenti spiega le cose, come ad esempio i reperti fossili. Quindi, per quasi tutti gli scienziati, l'evoluzione non è in dubbio.

Con l'accettazione del darwinismo negli anni Settanta del XIX secolo, le caricature di Charles Darwin con un corpo di scimmia simboleggiavano l'evoluzione.
Con l'accettazione del darwinismo negli anni Settanta del XIX secolo, le caricature di Charles Darwin con un corpo di scimmia simboleggiavano l'evoluzione.

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