DARWIN E L'ORIGINE DELLA SPECIE.
Per scienze ho preso spunto da un gioco chiamato: LE AVVENTURE DI DARWIN. In questo gioco si è il capo di una tribù di scimmie e si deve portare la propria tribù all’evoluzione. Bisogna insegnare loro a cacciare, a costruire e insegnare loro il potere del linguaggio. Con questo gioco voglio ricollegarmi a Darwin e le sue teorie dell’evoluzione.
Charles Darwin nacque il 12 febbraio 1809 in una cittadina vicina a Birmingham in Inghilterra. Nato in una famiglia benestante e aperta alle idee moderne, nel 1825 si iscrisse alla facoltà di medicina a Edimburgo, che però abbandonò due anni più tardi, contrariato dai metodi didattici dell'epoca. Suo padre lo mandò allora all'università di Cambridge sperando che abbracciasse la carriera ecclesiastica. Qui Darwin, già amante della natura e interessato alle collezioni entomologiche (L'entomologia è un ramo della zoologia ), fu influenzato da illustri scienziati, tra i quali suo cugino, che indirizzarono le sue scelte verso le scienze naturali.
Charles Darwin si imbarcò all’età di 22 anni a bordo di una marina militare inglese. Durante il suo viaggio raccolse molti esemplari di piante e animali fossili e fu sbalordito dal fatto di aver trovato 13 specie diverse di fringuelli che differenziano per il becco. Quando, dopo sette anni, Darwin ritornò in patria iniziò a studiare il materiale raccolto, e lesse anche il saggio sul principio di popolazione di Thomas Malthus in cui l’autore sosteneva che all’aumentare della popolazione non si accompagna mai un adeguato aumento di cibo e che l’insufficienza di quest’ultimo da il via alla lotta per l’esistenza. Darwin concepì l’idea che la lotta per l’esistenza sia anche l’origine di nuove specie viventi e la scomparsa di altre. Darwin si interessò anche allo studio degli animali d’allevamento e capì le grandi differenze tra questi e gli animali selvatici. Nel primo caso viene attuata la selezione artificiale cioè il contadino decide che specie far accoppiare per creare un incrocio che abbia le caratteristiche di entrambi i genitori. Nel secondo caso viene attuata invece la selezione naturale cioè operata dalla natura e richiede tempi più lunghi.
Darwin è arrivato alla conclusione che le specie non sono fisse e immutabili ma si trasformano lentamente nel corso del tempo. Così nel 1859 Darwin pubblicò il saggio sul’origine della specie per selezione naturale e fonda la sua teoria su 5 presupposti:
1. LA VARIABILITA’: tra individui della stessa specie esistono differenze ereditarie.
2. Il POTENZIALE RIPRODUTTIVO: se non ci fossero ostacoli dovuti all’ambiente in cui vivono, gli individui di ogni specie vivente aumenterebbero rapidamente di numero.
3. LA LOTTA PER L’ESISTENZA: competizione tra individui della stessa specie per il cibo, la riproduzione e il territorio.
4. LA SOPRAVVIVENZA DEL PIU’ ADATTO: è la lotta per l’esistenza e sopravvive solo chi ha le caratteristiche più vantaggiose. Quando si accumulano molte mutazioni nel corso del tempo l’individuo attuale è quasi completamente diverso dall’originario e questo da vita a una nuova specie.
5. LE NUOVE SPECIE DISCENDONO DA SPECIE PREESISTENTI: spesso gli animali o le piante che prima viaggiavano da un punto all’altro della PANGEA, quando i continenti si sono separati , da un’unica specie, a seconda del luogo in cui si trovava l'animale, ha subito dei mutamenti. Si può arrivare, come nel caso dello struzzo, anche a 5 specie diverse. Esistono 5 diverse specie di struzzo: il Nandù che vive in sud America, lo Struzzo che vive in Africa, il Casuario che vive in Groenlandia e l’Emù e il Kiwi che vivono in Oceania.Gli animali che vivono nello stesso ambiente finiscono alla fine per assomigliarsi e questo fenomeno viene chiamato CONVERGENZA EVOLUTIVA. Per esempio i pesci sono molto simili ai delfini perché vivono nello stesso habitat, hanno una forma idrodinamica per spostarsi più velocemente nell’acqua mentre gli uccelli e i pipistrelli hanno assunto una forma aerodinamica per spostarsi più velocemente in aria.
1. LA VARIABILITA’: tra individui della stessa specie esistono differenze ereditarie.
2. Il POTENZIALE RIPRODUTTIVO: se non ci fossero ostacoli dovuti all’ambiente in cui vivono, gli individui di ogni specie vivente aumenterebbero rapidamente di numero.
3. LA LOTTA PER L’ESISTENZA: competizione tra individui della stessa specie per il cibo, la riproduzione e il territorio.
4. LA SOPRAVVIVENZA DEL PIU’ ADATTO: è la lotta per l’esistenza e sopravvive solo chi ha le caratteristiche più vantaggiose. Quando si accumulano molte mutazioni nel corso del tempo l’individuo attuale è quasi completamente diverso dall’originario e questo da vita a una nuova specie.
5. LE NUOVE SPECIE DISCENDONO DA SPECIE PREESISTENTI: spesso gli animali o le piante che prima viaggiavano da un punto all’altro della PANGEA, quando i continenti si sono separati , da un’unica specie, a seconda del luogo in cui si trovava l'animale, ha subito dei mutamenti. Si può arrivare, come nel caso dello struzzo, anche a 5 specie diverse. Esistono 5 diverse specie di struzzo: il Nandù che vive in sud America, lo Struzzo che vive in Africa, il Casuario che vive in Groenlandia e l’Emù e il Kiwi che vivono in Oceania.Gli animali che vivono nello stesso ambiente finiscono alla fine per assomigliarsi e questo fenomeno viene chiamato CONVERGENZA EVOLUTIVA. Per esempio i pesci sono molto simili ai delfini perché vivono nello stesso habitat, hanno una forma idrodinamica per spostarsi più velocemente nell’acqua mentre gli uccelli e i pipistrelli hanno assunto una forma aerodinamica per spostarsi più velocemente in aria.
successivamente al libro "the origin of species" Darwin scrisse numerosi altri trattati. Nel passo conclusivo della sua autobiografia scrive:
" Il mio successo come uomo di scienza qualunque esso sia stato, è dovuto, mi sembra, a diverse e complesse qualità intellettuali.
le più importanti sono state:
- L'amore per la scienza.
- Un'infinita pazienza per riflettere a lungo su ogni argomento.
- Gran diligenza nell'osservare e raccogliere dati.
- Una certa dose di immaginazione e buon senso.
E' davvero sorprendente che con doti così modeste io sia stato capace di influire in modo tanto notevole sulle opinioni degli scienziati circa alcuni importanti problemi."
Charles Darwin morì nell'Aprile del 1882 e fu sepolto con tutti gli onori, nell'Abbazia di Westminster
" Il mio successo come uomo di scienza qualunque esso sia stato, è dovuto, mi sembra, a diverse e complesse qualità intellettuali.
le più importanti sono state:
- L'amore per la scienza.
- Un'infinita pazienza per riflettere a lungo su ogni argomento.
- Gran diligenza nell'osservare e raccogliere dati.
- Una certa dose di immaginazione e buon senso.
E' davvero sorprendente che con doti così modeste io sia stato capace di influire in modo tanto notevole sulle opinioni degli scienziati circa alcuni importanti problemi."
Charles Darwin morì nell'Aprile del 1882 e fu sepolto con tutti gli onori, nell'Abbazia di Westminster
Sono state fatte altre teorie dette pre - evoluzioniste e sono:
· La teoria del FISSISMO: cioè tutti gli animali e le piante sono sempre stati così come li vediamo.
· La teoria del CREAZIONISMO: cioè le specie nel corso del tempo non cambiano e sono rimaste le stesse dal momento della creazione.
· Teoria del CATASTROFISMO: ogni volta a causa di una catastrofe gli animali si estinguevano.
· Teoria delle CREAZIONI SUCCESSIVE: dopo le catastrofi venivano creati individui migliori.
· Lamarck, un noto naturalista, ideò la teoria dell’eredità dei caratteri acquisiti e la basò su 3 presupposti:
1. LA GRANDE VARIETA’ DEI VIVENTI: non tutti le specie primitive si sono modificate sotto la spinta di mutamenti ambientali.
2. L’USO E IL NON USO DEGLI ORGANI: tutti gli individui si adattano come possono agli ambienti in cui vivono, per esempio la giraffa sforzandosi di arrivare alle foglie più in alto alla fine le è diventato il collo sempre più lungo.
3. L’EREDITA’ DEI CARATTERI ACQUISITI: secondo Lamarck ogni carattere acquisito buono o cattivo viene trasmesso alle generazioni future. Per esempio una giraffa che si è sforzata di avere un collo più lungo quando trasmetterà questo carattere ai suoi discendenti questi faranno lo stesso sforzo per allungare sempre di più il collo.
· La teoria del FISSISMO: cioè tutti gli animali e le piante sono sempre stati così come li vediamo.
· La teoria del CREAZIONISMO: cioè le specie nel corso del tempo non cambiano e sono rimaste le stesse dal momento della creazione.
· Teoria del CATASTROFISMO: ogni volta a causa di una catastrofe gli animali si estinguevano.
· Teoria delle CREAZIONI SUCCESSIVE: dopo le catastrofi venivano creati individui migliori.
· Lamarck, un noto naturalista, ideò la teoria dell’eredità dei caratteri acquisiti e la basò su 3 presupposti:
1. LA GRANDE VARIETA’ DEI VIVENTI: non tutti le specie primitive si sono modificate sotto la spinta di mutamenti ambientali.
2. L’USO E IL NON USO DEGLI ORGANI: tutti gli individui si adattano come possono agli ambienti in cui vivono, per esempio la giraffa sforzandosi di arrivare alle foglie più in alto alla fine le è diventato il collo sempre più lungo.
3. L’EREDITA’ DEI CARATTERI ACQUISITI: secondo Lamarck ogni carattere acquisito buono o cattivo viene trasmesso alle generazioni future. Per esempio una giraffa che si è sforzata di avere un collo più lungo quando trasmetterà questo carattere ai suoi discendenti questi faranno lo stesso sforzo per allungare sempre di più il collo.
La teoria di Darwin si basa dunque sulla mutazione genetica.
Ma che cos’è la mutazione?
Per capirlo dobbiamo partire dalla molecola del DNA.
Nel DNA ( acido deossiribonucleico ) c’è scritta la nostra identità ed è fissata una volta per sempre nel momento del concepimento. Il DNA è la più grande molecola presente nell’essere vivente è costituita da quattro pezzi più piccoli detti nucleotidi che sono uniti tra loro e formano una lunga catena. Una molecola di DNA è quindi una lunga catena formata da milioni di nucleotidi.
Ogni nucleotide è formato da tre parti: una molecola di l’acido fosforico, una di desossiribosio ( zucchero ) e da una base azotata. La base azotata può essere: adenina, guanina, citosina e timina.
I nucleotidi quindi si differenziano solo per base azotata.
La molecola di DNA è costituita da due filamenti ciascuno formato da una catena di nucleotidi questi due filamenti si uniscono attraverso la base azotata, i due filamenti ruotano su se stessi a formare una doppia elica. La molecola di DNA sembra quindi una scala a chiocciola dove i gradini sono rappresentati dall’unione delle due basi azotate. Le basi azotate si combinano in due modi: adenina con timina con due legami idrogeno e guanina con citosina con tre legami idrogeno.
Da una generazione all’altra viene trasmesso un patrimonio genetico in modo tale che tutti i caratteri del genitore siano presenti nel figlio. Questo patrimonio genetico è costituito da un codice per l’appunto codice genetico. Il codice genetico è un linguaggio fatto di triplette, il DNA quindi si legge per triplette successive di basi azotate sul filamento. I nucleotidi rappresentano quindi le lettere che formano le parole delle triplette e come abbiamo detto sono quattro. Proprio in questi giorni scienziati americani hanno trovato il modo di aggiungere altre due lettere.
Ogni tripletta ha un preciso significato, per esempio la tripletta CCA codifica l’amminoacido della glicina, e questo vale per ogni organismo. Questo ci fa pensare che tutti gli esseri viventi discendano, pur seguendo linee evolutive diverse da un unico antenato comune.
Ogni amminoacido può essere chiamato da diverse combinazioni di triplette, le triplette possono essere tantissime e a seconda di come si mettono in sequenza richiamano determinati amminoacidi ai quali corrispondo determinate proteine, in base alla proteina sintetizzata si determina un carattere in un individuo e non un altro. Per esempio una tripletta può codificare un amminoacido necessario per formare una proteina che determina il colore degli occhi azzurro allora l’individuo avrà gli occhi azzurri.
Le proprietà che possiede il DNA sono tre: replicazione ; trascrizione ; traduzione.
Ogni nucleotide è formato da tre parti: una molecola di l’acido fosforico, una di desossiribosio ( zucchero ) e da una base azotata. La base azotata può essere: adenina, guanina, citosina e timina.
I nucleotidi quindi si differenziano solo per base azotata.
La molecola di DNA è costituita da due filamenti ciascuno formato da una catena di nucleotidi questi due filamenti si uniscono attraverso la base azotata, i due filamenti ruotano su se stessi a formare una doppia elica. La molecola di DNA sembra quindi una scala a chiocciola dove i gradini sono rappresentati dall’unione delle due basi azotate. Le basi azotate si combinano in due modi: adenina con timina con due legami idrogeno e guanina con citosina con tre legami idrogeno.
Da una generazione all’altra viene trasmesso un patrimonio genetico in modo tale che tutti i caratteri del genitore siano presenti nel figlio. Questo patrimonio genetico è costituito da un codice per l’appunto codice genetico. Il codice genetico è un linguaggio fatto di triplette, il DNA quindi si legge per triplette successive di basi azotate sul filamento. I nucleotidi rappresentano quindi le lettere che formano le parole delle triplette e come abbiamo detto sono quattro. Proprio in questi giorni scienziati americani hanno trovato il modo di aggiungere altre due lettere.
Ogni tripletta ha un preciso significato, per esempio la tripletta CCA codifica l’amminoacido della glicina, e questo vale per ogni organismo. Questo ci fa pensare che tutti gli esseri viventi discendano, pur seguendo linee evolutive diverse da un unico antenato comune.
Ogni amminoacido può essere chiamato da diverse combinazioni di triplette, le triplette possono essere tantissime e a seconda di come si mettono in sequenza richiamano determinati amminoacidi ai quali corrispondo determinate proteine, in base alla proteina sintetizzata si determina un carattere in un individuo e non un altro. Per esempio una tripletta può codificare un amminoacido necessario per formare una proteina che determina il colore degli occhi azzurro allora l’individuo avrà gli occhi azzurri.
Le proprietà che possiede il DNA sono tre: replicazione ; trascrizione ; traduzione.
REPLICAZIONE
La replicazione è un processo che il DNA fa per fare una copia esatto di se stesso. Per questo procedimento, prima il DNA ( presente nel nucleo ) si srotola e poi i due filamenti si dividono e per ciascuno dei due pezzi ( ogni pezzo è rappresentato da mezzo gradino della scala a chiocciola ) chiamano dal nucleo le basi azotate complementari (l’adenina chiamerà la timina e viceversa e la stessa cosa farà la guanina con la citosina ) che servono per ricostruire l’altro filamento del DNA. Si creano così due molecole di DNA perfettamente uguali. La replicazione avviene nel momento prima della riproduzione della cellula in modo tale che la cellula figlia abbia lo stesso DNA della cellula madre.
La replicazione è un processo che il DNA fa per fare una copia esatto di se stesso. Per questo procedimento, prima il DNA ( presente nel nucleo ) si srotola e poi i due filamenti si dividono e per ciascuno dei due pezzi ( ogni pezzo è rappresentato da mezzo gradino della scala a chiocciola ) chiamano dal nucleo le basi azotate complementari (l’adenina chiamerà la timina e viceversa e la stessa cosa farà la guanina con la citosina ) che servono per ricostruire l’altro filamento del DNA. Si creano così due molecole di DNA perfettamente uguali. La replicazione avviene nel momento prima della riproduzione della cellula in modo tale che la cellula figlia abbia lo stesso DNA della cellula madre.
La mitosi è un processo di tipo asessuato, nel quale la cellula ‘madre’ o originaria raddoppia il proprio nucleo cromosomico dando origine a due cellule ‘figlie’ esattamente identiche alla madre (che scompare, o meglio, si suddivide). La mitosi è propria dei batteri e degli organismi unicellulari come sistema riproduttivo, mentre è possibile trovarla negli organismi pluricellulari nei processi di rinnovamento dei tessuti.
La meiosi è invece alla base della riproduzione sessuata, perchè, con questo processo, da ogni cellula ‘madre‘ si formano quattro cellule figlie (chiamate gameti) che non contengono un corredo cromosomico completo uguale a quello materno (come nella mitosi), ma dimezzato. In questo modo è necessaria la presenza di un’altra cellula gamete per dare vita a una cellula completa, che nasce all’atto della fecondazione.
Grazie alla meiosi, è quindi possibile avere infinite combinazioni genetiche, a differenza della mitosi che produce invece cellule esattamente identiche a quella originaria: è questa la base dell’evoluzione.
La meiosi è invece alla base della riproduzione sessuata, perchè, con questo processo, da ogni cellula ‘madre‘ si formano quattro cellule figlie (chiamate gameti) che non contengono un corredo cromosomico completo uguale a quello materno (come nella mitosi), ma dimezzato. In questo modo è necessaria la presenza di un’altra cellula gamete per dare vita a una cellula completa, che nasce all’atto della fecondazione.
Grazie alla meiosi, è quindi possibile avere infinite combinazioni genetiche, a differenza della mitosi che produce invece cellule esattamente identiche a quella originaria: è questa la base dell’evoluzione.
RNA
Il DNA possiede tutte le caratteristiche per la sintesi delle proteine ma non provvede direttamente a questo processo infatti si serve dell’RNA messaggero ( o mRNA ). L’ mRNA per fare la sintesi delle proteine utilizza un procedimento chiamato trascrizione. Per poter comprendere questo processo dobbiamo prima conoscere l’RNA.
L’RNA è molto simile al DNA e ha tre caratteristiche principali:
- Al posto del desossiribosio c’è il ribosio
- È costituito da un solo filamento
- Le basi azotate sono quattro e sono: adenina, citosina, guanina e uracile che sostituisce la timina.
Esistono tre RNA: L’RNA ribosomale ( rRNA ), l’RNA di trasporto (tRNA) e l’RNA messaggero (mRNA).
Il primo tipo di RNA contribuisce alla formazione dei ribosomi, il secondo tipo trasporta gli amminoacidi sui ribosomi e il terzo tipo copia dal DNA le informazioni per la sintesi delle proteine.
Il DNA possiede tutte le caratteristiche per la sintesi delle proteine ma non provvede direttamente a questo processo infatti si serve dell’RNA messaggero ( o mRNA ). L’ mRNA per fare la sintesi delle proteine utilizza un procedimento chiamato trascrizione. Per poter comprendere questo processo dobbiamo prima conoscere l’RNA.
L’RNA è molto simile al DNA e ha tre caratteristiche principali:
- Al posto del desossiribosio c’è il ribosio
- È costituito da un solo filamento
- Le basi azotate sono quattro e sono: adenina, citosina, guanina e uracile che sostituisce la timina.
Esistono tre RNA: L’RNA ribosomale ( rRNA ), l’RNA di trasporto (tRNA) e l’RNA messaggero (mRNA).
Il primo tipo di RNA contribuisce alla formazione dei ribosomi, il secondo tipo trasporta gli amminoacidi sui ribosomi e il terzo tipo copia dal DNA le informazioni per la sintesi delle proteine.
TRASCRIZIONE
La trascrizione è il processo mediante il quale l’mRNA copia le triplette per la sintesi delle proteine ( ricordiamo che l’mRNA usa l’uracile al posto della timina, quindi se nel DNA abbiamo una tripletta AAG alla quale si dovrebbe legare TTC, nell’mRNA diventa UUC ). Questo processo è molto simile alla replicazione infatti si inizia con lo srotolamento e la divisione del DNA poi l’mRNA copia dal filamento del DNA solo le triplette che servono per la sintesi delle proteine cioè i geni.
La trascrizione è il processo mediante il quale l’mRNA copia le triplette per la sintesi delle proteine ( ricordiamo che l’mRNA usa l’uracile al posto della timina, quindi se nel DNA abbiamo una tripletta AAG alla quale si dovrebbe legare TTC, nell’mRNA diventa UUC ). Questo processo è molto simile alla replicazione infatti si inizia con lo srotolamento e la divisione del DNA poi l’mRNA copia dal filamento del DNA solo le triplette che servono per la sintesi delle proteine cioè i geni.
TRADUZIONE
La traduzione avviene nei ribosomi. L’mRNA si infila nel ribosoma e questo leggendo le triplette sull’mRNA chiama uno dei 20 tRNA( uno per ogni amminoacido) e questo chiama dal citoplasma un determinato amminoacido, nel frattempo questo tRNA si sposta lateralmente e il ribosoma legge un’altra tripletta dell’mRNA chiamando così un altro tRNA. Il tRNA iniziale trasferisce il suo amminoacido al secondo tRNA il secondo trasferisce entrambi gli amminoacidi al terzo e così via fino ad arrivare ad avere una lunga catena di amminoacidi che corrisponde a una proteina.
Le triplette sono molto più numerose degli amminoacidi questo perché alcune triplette codificano lo stesso amminoacido, ci sono alcune triplette no senso cioè non codificano nessun amminoacido e poi ci sono delle triplette che sono segnali di fine e di inizio e quando il ribosoma legge la tripletta AUG capisce che sta iniziando un nuovo mRNA e quando legge la tripletta UAG capisce che l’mRNA è finito e che quindi quella proteina che trasmette un determinato carattere è stata sintetizzata.
La traduzione avviene nei ribosomi. L’mRNA si infila nel ribosoma e questo leggendo le triplette sull’mRNA chiama uno dei 20 tRNA( uno per ogni amminoacido) e questo chiama dal citoplasma un determinato amminoacido, nel frattempo questo tRNA si sposta lateralmente e il ribosoma legge un’altra tripletta dell’mRNA chiamando così un altro tRNA. Il tRNA iniziale trasferisce il suo amminoacido al secondo tRNA il secondo trasferisce entrambi gli amminoacidi al terzo e così via fino ad arrivare ad avere una lunga catena di amminoacidi che corrisponde a una proteina.
Le triplette sono molto più numerose degli amminoacidi questo perché alcune triplette codificano lo stesso amminoacido, ci sono alcune triplette no senso cioè non codificano nessun amminoacido e poi ci sono delle triplette che sono segnali di fine e di inizio e quando il ribosoma legge la tripletta AUG capisce che sta iniziando un nuovo mRNA e quando legge la tripletta UAG capisce che l’mRNA è finito e che quindi quella proteina che trasmette un determinato carattere è stata sintetizzata.
Ora come colleghiamo tutto questo alla teoria dell’evoluzione di Darwin?
Può accadere che ci sia una perdita ( delazione ) o un inserimento ( intersezione ) di una base azotata nella sequenza de DNA di un gene, quindi si ha una mutazione genetica che porterà l’individuo ad avere una caratteristica diversa dal suo genitore. Se questa caratteristica permetterà al figlio di vivere meglio rispetto al genitore questa stessa caratteristica verrà trasmessa alle generazioni successive modificando così una specie ( esempio delle giraffe: prima le giraffe avevano un collo corto, per una casuale mutazione genetica ne è nata una con il collo più lungo, tale mutazione ha permesso a questo animale di sopravvivere meglio del suo genitore nell’ambiente, poteva mangiare le foglie più in alto quando nel basso erano terminate e quindi sopravvivere di più e con il passare del tempo questa mutazione si è rivelata una caratteristica genetica essenziale per la sopravvivenza di questa specie).