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Copyright © 2006 Zanichelli editore
Capitolo 31
Sulle tracce dell’evoluzione
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La storia della Terra e la macroevoluzione31.1 La cronaca dell’evoluzione attraverso l’analisi dei fossili
• Le testimonianze fossili documentano il corso della macroevoluzione, l’insieme degli eventi più significativi della storia della vita.
• Nella scala geocronologica:
– grandi trasformazioni delle forme di vita prevalenti delimitano le diverse ere geologiche;
– variazioni meno imponenti delimitano i periodi all’interno delle ere.
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Tabella 31.1
La scala geocronologica:
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Biologia sistematica e filogenetica 31.6 Le relazioni filogenetiche si basano su strutture omologhe nei reperti fossili e negli organismi viventi
• La filogenesi è la storia evolutiva di un gruppo di organismi.
• La documentazione fossile consente di tracciare la filogenesi di molti gruppi di organismi.
• Una delle migliori fonti di informazione sulle relazioni filogenetiche sono le strutture omologhe che testimoniano l’esistenza di un antenato comune.
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Figura 31.6
Le strutture analoghe sono il risultato di adattamenti a pressioni ambientali simili (non di una comune discendenza) e mostrano le convergenze evolutive di organismi di linee anche molto lontano tra loro.
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• La ricostruzione della filogenesi è una parte della sistematica, o tassonomia, lo studio della diversità e della classificazione dei viventi in categorie dette taxa.
• La sistematica comprende lo studio analitico della filogenesi e della diversità tra gli organismi: un obiettivo prioritario dei tassonomisti è dunque quello di distinguere tra omologie e analogie.
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31.7 I tassonomisti classificano gli organismi in base alla filogenesi
Seguendo il sistema ideato da Linneo (nomenclatura binomia) i tassonomisti assegnano a ciascuna specie un nome latino composto da due parti :
• Il primo nome è quello del genere che, di solito, comprende un certo numero di specie.
• Il secondo nome è quello della specie.
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Specie
Genere
Famiglia
Ordine
Classe
Phylum
Regno
Dominio
Felis catus(gatto domestico)
Felis
Felidae (felidi)
Carnivora (carnivori)
Mammalia (mammiferi)
Chordata (cordati)
Animalia (animali)
Eukarya
Figura 31.7A
I generi sono raggruppati in taxa via via più ampi: la famiglia, l’ordine, la classe, il phylum, il regno e infine il dominio.
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SpecieFeliscatus(gatto
domestico)
Mephitismephitis(moffetta
striata)
Lutralutra
(lontra europea)
Canisfamiliaris
(cane domestico)
Canislupus(lupo)
Genere
Famiglia
Ordine
Felis
Felidae
Carnivora
Mustelidae
Mephitis Lutra Canis
Canidae
Figura 31.7B
I biologi rappresentano le genealogie degli organismi mediante gli alberi filogenetici, diagrammi che tracciano le relazioni evolutive nel modo più dettagliato possibile.
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31.8 I cladogrammi sono diagrammi basati sulla presenza di caratteri derivati condivisi tra le specie
Gruppo interno(mammiferi)Gruppo esterno
(rettili)
Tartaruga Ornitorinco Canguro Castoro Caratteri
Gestazione lunga
GestazionePelliccia, ghiandole mammarie
Gestazione lunga
Gestazione
Pelliccia, ghiandole mammarie
Colonna vertebrale
Colonna vertebrale
3
2
1
I cladogrammi
Basandosi sulle caratteristiche omologhe per confrontare gli organismi, la cladistica cerca di definire dei taxa monofiletici, cioè gruppi costituiti da un antenato e da tutti i suoi discendenti. Figura 31.8A
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• I caratteri primitivi condivisi sono le strutture omologhe comuni sia all’antenato sia a tutti i discendenti.
• I caratteri derivati condivisi sono strutture nuove esclusive di una certa linea evolutiva.
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Il gruppo interno e il gruppo esterno
• Nell’analisi cladistica, il gruppo interno è l’insieme dei taxa che si stanno analizzando.
• Il gruppo esterno è affine a quello interno ma non ne fa parte.
La cronologia dei nuovi tratti
• Nel cladogramma, ciascuna ramificazione a due rami rappresenta la divergenza tra due gruppi da un antenato comune.
• Ciascun punto di ramificazione rappresenta un antenato comune a tutti i taxa che si trovano sopra di esso.
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Orso bruno Orso polare
Orso nero asiatico
Orso nero americano
Orso malese
Orso labiato
Orso dagli
occhiali
Panda gigante
Procione Panda minore
PleistocenePliocene
10
15
20
25
30
35
40
Olig
ocen
eM
ioce
neM
ilion
i di a
nni
Ursidae
Procyonidae
Antenato comune ancestrale
Figura 31.9A
31.9 La biologia molecolare è utile per delineare gli alberi filogeneticiAlbero filogenetico basato su dati molecolari
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L’evoluzione dei genomi
Attualmente è possibile confrontare tra loro non solo brevi sequenze di DNA ma interi genomi, compreso il nostro: per esempio ora sappiamo che il genoma dello scimpanzé e quello umano sono simili per il 99%.
Uomo Scimpanzé Gorilla Orangutan
Antenato comuneFigura 31.9B
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31.10 La suddivisione delle specie in domìni e regni è sottoposta a un continuo aggiornamento
Nella classificazione a cinque regni
• le forme di vita procariotiche sono raggruppate nel regno Monera;
• gli eucarioti pluricellulari sono distribuiti nei regni Plantae, Animalia e Fungi;
• il regno Protista raggruppa organismi eucarioti che non sono altrimenti collocabili, soprattutto unicellulari.
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Monera Protista Plantae Fungi Animalia
Primi organismi
ProcariotiEucarioti
Figura 31.10A
Modello della classificazione a cinque regni
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Nella sistematica più recente si è introdotto un nuovo taxon, il dominio, di rango superiore al regno:
• i quattro regni di eucarioti sono mantenuti e raggruppati nel dominio Eukarya;
• i protisti si distinguono due domini
– Bacteria (eubatteri e batteri) ;
– Archaeabacteria (archei e archebatteri).
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Modello della classificazione a tre domìni
Eubacteria Archaebacteria Eukarya
Primi organismi ProcariotiEucarioti
Figura 31.10B