Teoria evoluzionistica di Darwin e le "Ring Species"

L'uomo nella sua arroganza si crede un'opera grande, meritevole di una creazione divina. Più umile, io credo sia più giusto considerarlo discendente degli animali.

(Charles Darwin, L'origine dell'uomo)
  
"Post scritto per suggerimento di Tristano"

Da un punto di vista biologico, si definisce "specie", l'insieme di organismi con caratteristiche simili, in grado di accoppiarsi e generare la prole, a sua volta feconda. Gli individui della stessa specie hanno in comune una parte del patrimonio genetico ed una certa variabilità, e sono in continua evoluzione in base ai cambiamenti ambientali.

CONCETTO DI EVOLUZIONE

In biologia col termine "Evoluzione", si intende un progressivo accumularsi di modificazioni genetiche successive (divergenza), finchè individui della stessa specie non possono più accoppiarsi tra loro e generare prole feconda (isolamento riproduttivo). Questo processo, detto speciazione, porta alla formazione di una nuova specie. I cambiamenti, che vengono trasmessi di generazione in generazione, sono impercettibili, ma in un arco di tempo abbastanza lungo, portano all'accumulo di mutazioni casuali e a un cambiamento sostanziale nella popolazione, agendo attraverso la selezione naturale e la deriva  genetica, portano alla formazione di specie completamente nuove.

La teoria dell'evoluzione delle specie  è uno dei pilastri della biologia moderna. Essa è riconducibile all'opera di  Charles Darwin, secondo il quale, la selezione naturale è il fattore fondamentale dell'evoluzione della vita sulla Terra. Di base, è errato considerare l'evoluzione, un processo che porta ad una maggiore complessità degli organismi o alla capacità di sopravvivere alla selezione naturale. Ciò che avviene è, in realtà, un "adattamento" degli organismi ad un particolare habitat che muta continuamente. Questo può portare ad una perdita di caratteri e ad una semplificazione, piuttosto che ad una maggiore complessità.

L'habitat non è altro che l'insieme delle condizioni ambientali e dei "rapporti" che si intraprendono con altre specie, esistenti in quel determinato ambiente, ed è nello stesso tempo fonte di selezione,

Se esso muta velocemente, gli organismi non fanno in tempo ad adattarsi portando all'estinzione.

TEORIA DELL'EVOLUZIONE DI DARWIN e WALLACE

Una spiegazione delle cause dell'evoluzione l'hanno data i naturalisti inglesi Charles Darwin e Alfred Wallace. Indipendentemente uno dall'altro elaborarono idee analoghe, esposte in due opere che, in quel periodo non vennero prese molto in considerazione, sino alla pubblicazione dell' "Origine della Specie" di Darwin. Il loro pensiero si basava su osservazioni fatte durante dei viaggi in zone tropicali. Essi osservarono  una grande varietà di specie, presenti in una regione e l'adattamento delle specie ai diversi habitat.

Importanti furono gli studi eseguiti in passato, come quelli di Lyell, secondo il quale, l'evoluzione della Terra non è il risultato di grandi catastrofi naturali, come si prefiggeva la teoria del Catastrofismo, ma è dovuta a cambiamenti lenti e continui che hanno agito anche sugli organismi viventi, cambiamenti che si sono trasmessi di generazione in generazione, portando alla nascita di tutte le specie viventi animali e vegetali che vivono sulla Terra.

In natura vi è una continua "lotta per l'esistenza", soprattutto nel momento in cui risorse e spazio diventano insufficienti per tutti gli individui che vivono in un determonato ambiente. In questa situazione l'individuo più debole soccomberà, mentre la specie più adatta sopravviverà (Selezione naturale).

La teoria della selezione naturale prevede che tra gli individui della stessa specie vi è una grande variabilità genetica, piccole differenze nel carattere, differenze che sono trasmissibili alle generazioni future e sopravvivono e si riproducono più facilmente gli individui gli individui che meglio di "adattano" ad un ambiente in continuo mutamento, favoriti nella lotta per l'esistenza. Con questi meccanismi le specie si evolvono nel tempo, dando origine ad altre specie.

Darwin non conosceva i meccanismi di trasmissione dei caratteri ereditari, studiati da Gregor Mendel, anche se era suo contemporaneo, i sui studi rimasero sconosciuti per molto tempo.

Secondo Darwin la comparsa dei nuovi caratteri non è dovuto all'ambiente, come sosteneva Lamarck, ma nel momento in cui i caratteri nuovi compaiono, vengono selezionati dall'ambiente.

TEORIA MODERNA DELL'EVOLUZIONE

Grazie alle scoperte fatte in campo della genetica, si scoprì che i caratteri ereditari erano controllati dai geni localizzati sui cromosomi della cellula. Secondo la legge di Hardy-Weinberg, in condizioni normali e in mancanza di perturbazioni, gli alleli cromosomici di ciascuna specie, si trasmettono alle generazioni future, senza subire alterazioni. In natura è difficile che non ci siano perturbazioni, dovute soprattutto  all'accumulo di mutazioni e in particolare alla selezione naturale. Affinchè ci sia una evoluzione, gli alleli non devono rimanere costanti e gli individui di una stessa specie non devono essere in equilibrio.
La moderna teoria dell'evoluzione, detta anche Neodarwinismo, si basa sulla teoria di Charles Darwin, secondo la quale l'evoluzione della specie avviene attraverso la selezione naturale. Questa teoria viene combinata con quella di Mendel, sull'ereditarietà biologica.

Filogenesi

Oggi si sostiene la teoria della "Discendenza comune", cioè tutta la vita presente sulla Terra discende da un comune antenato. Questo perchè, molte caratteristiche degli organismi viventi, come il codice genetico, sono in comune a tutti gli organismi.
Irapporti di discendenza comuni si chiamano "rapporti filogenetici". La paleontologia, la scienza che studia i fossili, fornisce le prove dell'esistenza della filogenesi, cioè del processo di differenzazione della vita.

MECCANISMI DELLA SPECIAZIONE

La selezione naturale è il processo per cui, organismi della stessa specie, con caratteristiche differenti, hanno un diverso successo riproduttivo. Queste caratteristiche vengono trasmesse alle generazioni successive con una diversa capacità di utilizzare le risorse dell'ambiente e di sfuggire ai predatori. Essendo le risorse e lo spazio limitati vi è una lotta per l'esistenza e solo i più forti e i più adatti sopravvivono.

Non ci può essere un meccanismo di selezione se non ci sono mutazioni che favoriscano la variabilità genetica, senza di questa la selezione non può agire eliminando le specie dannose più deboli e favorire, invece, quelle più vantaggiose dal punto di vista riproduttivo.

La selezione naturale agisce, quindi,  sulla variabilità genetica che deriva dall'accumulo di mutazioni casuali, cioè mutazioni che sono indipendenti dai cambiamenti ambientali.

LA SPECIAZIONE

La speciazione è il processo che porta alla formazione di una nuova specie e si verifica quando una specie subisce delle divergenze e accumula delle modificazioni che non gli permettono più di accoppiarsi con quella originaria (Isolamento riproduttivo).

 La divergenza è favorita da:

• Isolamento geografico:  Due popolazioni di una stessa specie rimangono separate da una barriera fisica per lungo tempo come la presenza di una catena montuosa, di un fiume o di una colata lavica. Se l'isolamento persiste per lungo tempo, ogni popolazione accumula mutazioni differenti e quindi ha una differente evoluzione.
• Radiazione adattativa: Diverse popolazioni di una specie invadono nicchie ecologiche differenti .
• Poliploidia:  è costituita dalla presenza, in alcuni individui, di copie multiple di cromosomi, invece del numero diploide comune alla maggior parte delle specie animali e vegetali. Gli individui poliploidi possono riprodursi in modo asessuato e dare origine ad una nuova specie.

Esistono tre tipi di speciazione:

• Speciazione allopatrica:  avviene quando l'evoluzione di popolazioni diverse di una specie si verifica in territori diversi.
• Speciazione simpatrica: quando due popolazioni si evolvono separatamente pur vivendo nello stesso territorio, è dovuto, o al fatto che le popolazioni occupano nicchie ecologiche differenti oppure è causato da modificazioni cromosomiche che non permettono più l'accoppiamento.
• Speciazione parapatrica:: si ha quando la divergenza avviene all'interno di popolazioni che non sono totalmente isolate geograficamente ma possiedono una ristretta zona di contatto. Le migrazioni tra popolazioni sono tuttavia limitate poiché queste ultime si perpetuano all'interno di condizioni ambientali differenti come ad esempio per i gradienti climatici. La selezione naturale ha  un ruolo importante in questo meccanismo di speciazione. 

Didascalia:

 Tre modelli tipici di speciazione. 1) speciazione geografica nei gabbiani del gruppo Larus argentatus , ove le due specie simpatriche Larus argentatus argentatus e Larus fuscus graesili costituiscono gli anelli terminali di una catena di sottospecie (indicate dai differenti colori), tra loro interfeconde, disposte circolarmente attorno alla regione temperata settentrionale; 2) speciazione allopatrica in alcune specie di fringuelli delle isole Galapagos, già studiate da Darwin, originatesi per isolamento geografico sulle singole isole e che si sono progressivamente evolute occupando nicchie ecologiche tra loro diversificate: le diverse conformazioni del becco sono adattamenti a differenti modalità alimentari; 3) speciazione stasipatrica nel topo delle abitazioni in Italia: in rosa sono evidenziati gli areali dove sono presenti popolazioni in via di speciazione, caratterizzate da riordinamenti cromosomici che ne determinano l'isolamento riproduttivo; tali riordinamenti causano una riduzione del numero di cromosomi (raffigurati nei riquadri) dai 40 della specie originale (in alto) fino, per esempio, a 22 (in basso)

DARWIN E LE SPECIE AD ANELLO

Phylloscopus trochiloides

 Come abbiamo visto, secondo Darwin, tutte le specie presenti oggi sulla Terra è il risultato di una lunga e costante evoluzione. Le "ring species" o specie ad anello non sono altro che delle forme intermedie, tra una specie e la successiva che si è formata, e che si sono estinte. Siccome la documentazione fossile è frammentaria, Darwin arrivò alla conclusione che per ogni specie attuale doveva esistere un numero enorme di forme intermedie, cioè i vari anelli, che mettono in evidenza tutti i cambiamenti avvenuti che dal progenitore hanno portato alle forme attuali. Attualmente con il termine "specie ad anello" si intendono tutte quelle specie i cui intermedi si sono conservati, anziché come fossili, come organismi viventi, che, pertanto, sono osservabili e studiabili. 

 I biologi dell'Università della California a San Diego hanno dimostrato, grazie allo studio di una serie di popolazioni non incrociate di uccelli canori dell’Asia centrale, come una specie possa divergere in due. La descrizione di forme intermedie di due popolazioni di uccelli canori isolate dal punto di vista riproduttivo rappresenta l’evidenza che Darwin aveva sperato di utilizzare per supportare la sua teoria della selezione naturale ma che non riuscì mai a trovare.

Secondo  Darren Irwin, biologo della UCSD e coautore dell'articolo apparso su «Nature», uno dei più grandi misteri rimasti insoluti nella biologia evoluzionistica è proprio come una specie possa gradualmente divergere in due. La speciazione, è molto difficile da studiare poiché richiede molto tempo per verificarsi. I biologi generalmente traggono informazioni sulla divergenza delle specie confrontando molte differenti specie a vari stadi di speciazione. Nel loro studio del Phylloscopus trochiloides, un uccello canoro che vive nelle foreste di gran parte dell’Asia temperata, Irwin e i suoi colleghi hanno scoperto una rara situazione di specie anello. La specie anello è unica perché presenta tutti i livelli di variazione, dalle piccole differenze tra popolazioni vicine alle differenze a livello di specie in un singolo gruppo di organismi. Nel caso del Phylloscopus, i ricercatori hanno scoperto un anello continuo di popolazioni con caratteristiche genetiche gradualmente variabili intorno all’altopiano tibetano che è senza vegetazione ed è inabitabile. L’anello è spezzato da una specie solo nella Siberia centrale dove l’uccello coesiste con una forma incrociata. Queste specie anello sono molto rare ma sono molto utili poiché possono mostrare tutti i passi intermedi che si sono verificati durante la divergenza di una specie in due.

 

FONTI:
Evoluzione e diversità dei viventi
Wikipedia: Specie ad anello
Evoluzione
Darren Irwin


PER APPROFONDIRE:
Australopithecus sediba, specie di transizione
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