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Evoluzione e selezione naturale

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Università degli Studi di Ferrara – SSIS VIII Ciclo. Evoluzione e selezione naturale. Unità didattica di Scienze della Vita – Classe A060. Silvia Saltarelli. Mappa. La variabilità. La storia. Basi genetiche dell’evoluzione. Evoluzione. Il fatto. La selezione. Le prove. Misconcezioni.

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evoluzione e selezione naturale

Università degli Studi di Ferrara – SSIS VIII Ciclo

Evoluzione e selezione naturale

Unità didattica di Scienze della Vita – Classe A060

Silvia Saltarelli

mappa
Mappa

La variabilità

La storia

Basi genetiche dell’evoluzione

Evoluzione

Il fatto

La selezione

Le prove

Misconcezioni

slide3

Le prove

La biogeografia

Anatomia comparata – le strutture analoghe ed omologhe

I fossili

L’osservazione diretta - microevoluzione

Selezioneartificiale

Resistenza a farmaci o insetticidi

Il caso Biston betularia

Il Fatto

Evoluzione: processo di variazione ereditaria che si svolge nelle specie con il trascorrere del tempo.

osservazione diretta microevoluzione
Osservazione diretta - microevoluzione
  • La selezione artificiale: l’uomo ha sempre selezionato nelle specie che alleva i caratteri che preferisce. Dalle mucche che fanno più latte, alle pannocchie più grosse. E lo fa facendo incrociare fra loro gli individui che hanno i caratteri cercati.
  • Selezione naturale in tempi rapidi – la farfalla Biston Betularia
  • La resistenza acquisita: insetticidi e antibiotici che inizialmente uccidono quasi il 100% degli insetti (o dei batteri) dopo qualche tempo “smettono di funzionare”. Si sono selezionati gli individui resistenti.
biogeografia
Biogeografia
  • La distribuzione delle specie sulla Terra.
  • Esempio – I marsupiali
  • Che senso può avere la presenza di famiglie così affini in due luoghi così lontani, senza che ve ne sia traccia da altre parti?
  • Bisogna considerare lo spostamento delle placche continentali, a questo punto si può più agevolmente pensare ad un antenato comune.

Distribuzione odierna

fossili
Fossili
  • Fossili con forme di vita diverse dalle attuali ma con certe similitudini.
  • Permettono di costruire alberi filogenetici e ipotizzare antenati comuni a più specie.
  • Soprattutto rendono evidente il cambiamento nel corso del tempo
strutture omologhe
Strutture omologhe
  • La presenza di strutture somiglianti ma aventi diversa funzione in piante ed animali suffraga l’ipotesi dell’antenato comune
teoria dell evoluzione di darwin e wallace
Gli organismi generano organismi simili

Il numero di individui che sopravvivono è piccolo rispetto ai nati

In ogni popolazione vi sono differenze fra i singoli organismi, alcune sono ereditabili.

Che individui riusciranno a riprodursi con maggior successo è determinato dalle interazioni fra questi e l’ambiente

Dopo un periodo di tempo sufficientemente lungo vi è un accumulo di cambiamenti tale da differenziare gruppi di organismi.

VARIABILITA’

EREDITARIETA’

SELEZIONE

TEMPO

Teoria dell’evoluzione di Darwin e Wallace

V

E

S

T

slide9

Popolazione: gruppo di organismi della stessa specie che si riproducono tra loro in un certo spazio e tempo.

Pool genico: somma di tutti gli alleli di tutti i geni di tutti gli individui della popolazione.

Nel tempo alcuni alleli di una popolazione possono aumentare di numero ed altri calare. L’evoluzione è l’accumulo nel tempo di questi cambiamenti

Fitness: misura del successo evolutivo di un individuo si misura in base al numero di figli che si sono riprodotti.

slide10

Negli organismi è presente una VARIABILITA’ GENETICA non sempre visibile nei fenotipi.

Il sequenziamento del DNA e altre tecniche di analisi permettono di vedere come molti caratteri sono espressi da geni differenti composti a loro volta da diversi alleli.

Le diverse possibili combinazioni portano alla variabilita.

L\'equilibrio di Hardy-Weinberg

slide11

Fattori che modificano l\'equilibrio

Fornisce un modello.

Grazie a questo possiamo misurare i cambiamenti delle frequenze alleliche nelle popolazioni naturali

Causate da vari fattori: raggi X, ultravioletti, composti chimici, errori di trascrizione del DNA

Mutazioni: cambiamenti ereditari del genotipo

Quante?

La frequenza è bassa, ma i geni di un individuo sono tanti  ogni essere umano ha circa due nuove mutazioni

Forniscono la variabilità

Sono indipendenti dal potenziale vantaggio o svantaggio per l’individuo

slide12

Popolazione

Flusso genico: ingresso o uscita di alleli dal gruppo per migrazione

Deriva genetica: in popolazioni troppo piccole, dove il caso può essere determinante

  • Effetto del fondatore: popolazioni che si originano a partire da un piccolo gruppo. Es gli Amish di Lancaster, Pennsylvania (nanismo e polidattilia)
  • Effetto collo di bottiglia: la popolazione viene ridotta per cause esterne, la sua variabilità genetica può calare di molto. Es la caccia che nell’800 ha quasi sterminato il leone marino (popolazione omozigote per 21 loci).

Accoppiamenti non casuali: una delle spinte di selezione principale, come vedremo dopo, gli individui si accoppiano scegliendo il partner, non per caso

slide13

Fattori che contribuiscono a mantenere la variabilità

La riproduzione sessuata

Assortimento indipendente dei cromosomi durante la meiosi

Combinazione di due differenti genomi parentali

Crossing over e ricombinazione genetica

VS

Cloni con sporadiche mutazioni

Aiutata dall’esincrocio

La riproduzione asessuata

slide14

Diploidia ed eterozigosi

Permette la “sopravvivenza” di alleli recessivi letali (e quindi la variabilità)

In eterozigosi infatti gli alleli letali non si esprimono e l’individuo può arrivare alla riproduzione

Inoltre in diversi casi l’eterozigote presenta qualche vantaggio adattativo rispetto all’omozigote dominante

Ad es. nell’anemia falciforme gli individui eterozigoti sono più resistenti alla malaria

Collegamento col territorio ed educazione alla salute, le valli di Comacchio erano zona malarica.

Beta-talassemia e anemia mediterranea

slide15

Dall’interazione di diversi geni

Ed è determinato

Dall’interazione fra i geni e l’ambiente

La selezione

L’intero FENOTIPOche comprende:

Cosa viene selezionato?

Caratteristiche fisiche

comportamentali

fisiologiche

slide16

Come può essere la selezione?

Selezione stabilizzante: viene preferito il carattere medio agli estremi.

Es. Storni – n° medio uova 5

Selezione divergente: vengono preferiti i caratteri estremi al medio

Selezione direzionale: viene preferito uno dei due estremi

Salmoni argentei del Pacifico :

I maschi possono essere sessualmente maturi a 2 anni (Jack) o 3 (Hooknose)

L’esempio già visto della Biston betularia

slide17

Selezione frequenza dipendente: contribuisce a mantenere equilibrati due fenotipi

Il fenotipo più numeroso subisce maggiormente la pressione selettiva

Aiuta il polimorfismo

Es. interazioni preda-predatore;oppure una delle selezioni che interagiscono nei salmoni visti prima

Selezione sessuale

Nella riproduzione le femmine sono una delle risorse limitanti  i maschi lottano quindi fra loro (in maniera diretta o indiretta) e successivamente le femmine scelgono

È così che si selezionano (molto velocemente) determinati caratteri, alcuni altrimenti poco adatti all’ambiente circostante

adattamento
Adattamento
  • Diversi significati:
  • Sintonia con l’ambiente
  • Una particolare caratteristica (ad es l’occhio) che aiuta a integrare ambiente e organismo
  • Processo evolutivo che produce organismi sempre più in sintonia con l’ambente

Cos’è alla fine l’adattamento?

Attenzione il processo di selezione avviene sul “materiale” a disposizione.

Es. se avessi dovuto “progettare” una giraffa probabilmente avrei fatto un’organizzazione corporea diversa, ma anche la giraffa deriva dall’antenato comune di tutti i mammiferi (e ha solo 7 vertebre cervicali).

errori e misconcezioni
Errori e misconcezioni

Parlando di evoluzione spesso si hanno idee erronee su diversi aspetti. Vediamo i principali

No, di come si è evoluta DOPO essere cominciata, non si occupa dell’origine.

L’evoluzione quindi è una teoria sull’origine della vita?

slide20

NO, non meglio, adatti abbastanza all’ambiente del momento, che può cambiare, e ciò che è adatto oggi può non essere adatto domani.

Non importa essere perfetti basta essere abbastanza adatti

Quindi l’evoluzione è come una scala, gli organismi diventano sempre meglio

slide21

No il caso dà la variabilità, su cui poi la selezione agisce. E la selezione NON è casuale.

Ma quindi gli organismi si sono evoluti per CASO?

slide22

…gli organismi CERCANO di adattarsi…

Attenzione! Evoluzione vuol dire selezione dei geni più adatti, ma non si possono ottenere i geni adatti SFORZANDOSI

slide23

No, può solo selezionare fra la variabilità ESISTENTE. Se il gene che “serve” in una popolazione non c’è non può venir “creato” dalla selezione

La selezione naturale dà agli organismi ciò di cui hanno bisogno…

slide24

Dal dizionario.

  • Teoria:
  • Modo di pensare, idee, ipotesi
  • Nella scienza una spiegazione di qualche aspetto del mondo naturale argomentata e basata su fatti e prove.

Tanto è solo una teoria…

slide25

Gli scienziati non dibattono del SE l’evoluzione esista, questo è certo, ma del COME avvenga.

L’evoluzione è una teoria in crisi, nemmeno gli scienziati sono d’accordo e ci credono ormai!

slide26

Il fatto che non ci siano TUTTI i fossili di transizione, non implica che l’evoluzione non abbia avuto luogo.

La fossilizzazione è un processo molto raro, è difficile che un organismo si conservi.

In ogni caso molti fossili di transizione sono stati trovati.

Mancano le forme fossili intermedie, questo smentisce l’evoluzione

bibliografia e sitografia
Bibliografia e sitografia
  • Curtis – Barnes “invito alla Biologia”, Zanichelli, 2003
  • Mitchell et alii “Zoologia”, Zanichelli, 1991
  • Russell “genetica”, Edises, 1998
  • http://evolution.berkeley.edu/
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