Libri da leggere. Charles Darwin: “L’origine delle specie” (con audio)

“L’origine delle specie” è una tra le opere cardine nella storia scientifica e, senza dubbio, una delle più eminenti in biologia, scritta dal naturalista inglese Charles Darwin. Pubblicata per la prima volta il 24 novembre 1859, in essa Darwin spiegava la sua teoria dell’evoluzione, riportandovi le osservazioni che egli stesso aveva compiuto durante una spedizione, secondo cui «gruppi» di organismi di una stessa specie si evolvono gradualmente nel tempo attraverso il processo di selezione naturale, un meccanismo che venne reso noto per la prima volta a un pubblico non specialistico proprio grazie a questo libro. L’opera contiene dettagliate prove scientifiche che l’autore ebbe il tempo di accumulare sia durante il secondo viaggio del HMS Beagle nel 1831, sia al suo ritorno, preparando diligentemente la sua teoria e, contemporaneamente, rifiutando quella più in voga fino a quel tempo, il creazionismo, che ritiene le specie come il frutto della creazione di Dio e quindi perfette ed immutabili. Il libro risultò accessibile anche ai non specialisti e suscitò da subito un grande interesse.
Darwin, con la sua teoria della discendenza, fu il primo a fornire una spiegazione scientifica dell’evoluzione. Fin dall’antichità pensatori greci e latini avevano immaginato che gli esseri viventi potessero trasformarsi e discendere gli uni dagli altri. All’inizio dell’ottocento Lamarck propose una teoria secondo cui le specie si trasformano nel tempo per effetto dell’uso e disuso delle parti e dell’ereditarietà dei caratteri acquisiti. Darwin, dopo un lungo viaggio per mare intorno al mondo, formulò la sua teoria della discendenza con modificazioni. Nell’origine delle specie (1859) egli sostenne che tutte le forme di vite condividono un’origine comune, che le specie moderne sono discese, attraverso successive modificazioni, da forme antenate, e che il meccanismo che causa le modificazioni, cioè l’evoluzione della specie nel tempo, è la selezione naturale. Alcuni studiosi (Cuvier) preferirono interpretare i fossili come i resti delle vittime di catastrofi che avrebbero periodicamente flagellato la terra. Questa teoria, detta catastrofismo, si contrapponeva all’idea di hutton che la terra avesse subito trasformazioni lente e graduali. Un grande contributo venne dal geologo Lyell che si oppose alla teoria del catastrofismo sostenendo che le forze naturali che hanno agito nei diversi periodi geologici sono le stesse che agiscono attualmente e che le grandi trasformazioni sono il risultato di piccoli cambiamenti lenti e graduali avvenuti nei corsi dei millenni. Darwin dimostrò che le specie attuali derivano da una successione di specie antenate attraverso un processo che chiamò discendenza con modificazioni. Secondo la sua teoria, tutte le specie viventi sono tra loro imparentate e sono discese da antenati comuni vissuti più o meno in epoche remote. La storia della vita può essere pensata come un’albero o come un grande corallo con tante ramificazioni dove ogni punto di biforcazione dei rami rappresenta il momento in cui da una comune linea di discendenza sono nate e si sono evolute nuove specie. Questo meccanismo è chiamato da Darwin selezione naturale. Nell’origine della specie emerge: gli organismi d tutte le specie hanno la tendenza a produrre una prole in eccesso all’ambiente; variano in molte caratteristiche che possono essere ereditate; in una popolazione di individui è presente variabilità tra gli individui stessi; alcune caratteristiche individuali sono ereditabili; si crea una competizione tra gli individui; non tutti gli esseri viventi procreati arriveranno alla maturità sessuale; sopravvivono i più idonei all’ambiente (selezione naturale). Anatomia comparata: studia le differenze delle strutture anatomiche degli esseri viventi. Esistono infatti strutture omologhe tra specie diverse in sostegno della teoria dell’antenato comune. Contro il creazionismo che sosteneva che l’uomo è stato creato in modo perfetto, vi è lo studio di Darwin sulle imperfezioni degli esseri viventi. 1)La natura modifica ciò che già c’è.2)l’evoluzione è limitata da vincoli storici, ogni specie riceve in eredità le caratteristiche dei suoi antenati.3) gli dattamenti sono spesso dei compromessi.4)il caso la selezione naturale e l’ambiente interagiscono. Biologia molecolare: Vengono condivise le sequenze nucleotidiche tra specie non imparentate. Il mimetismo è un esempio di adattamento evolutivo. Discendenza con modificazioni: nome iniziale della teoria. L’evoluzione della teoria non ha un fine precostituito e non precede per forza alle forme più progredite, degenerazione, il diventare più smeplice in base alla selezione naturale e all’adattamento. La teoria sintetica dell’evoluzione: nei primi decenni del novecento mette insieme le teorie genetiche e biologiche con la teoria di Darwin. Darwin non conosceva i meccanismi dell’eredità infatti vengono così definiti il termine popolazione e specie. Il pool genetico è l’insieme di tutti i geni degli individui che compongono una popolazione. Una popolazione è un gruppo di individui della stessa specie che vivono nello stesso luogo nello stesso periodo di tempo. L’evoluzione di una popolazione è resa possibile dalla variabilità genetica presenta tra i suoi membri. Una microevoluzione avvine quando cambia la frequenza di alcuni geni all’interno della popolazione. Dalla micro si passa ad una macroevoluzione. I caratteri degli individui e delle popolazioni sono determinati geneticamente (determinismo genetico). I fattori evolutivi: per far sì che il pool genico rimanga immutato si devono cinque principali caratteristiche. 1) La popolazione dev’essere molto vasta ma può succedere che ci sia una deriva genetica dovuta da una catastrofe ed eventi casuali e quindi il pool genico viene a mutarsi senza un’effettiva selezione naturale. La deriva genetica è un cambiamento nel pool genico di una popolazione che si verifica per effetto del caso. Più piccola è la popolazione, maggiore è la probabilità che risenta degli effetti della deriva genetica. Due situazioni in cui la deriva può avere un impatto siginificativo su una popolazione sono l’effetto collo di bottiglia e l’effetto del fondatore. L’effetto collo di bottiglia si verifica quando un evento distruttivo riduce drasticamente le dimensioni di una popolazione modificandone, di conseguenza le frequenze alleliche. Il fenonemo è così chiamato perché è analogo a quello che si verifica quando si fanno passare delle biglie attraverso un collo di bottiglia. Alcuni sopravvivono con frequenza maggiore altri con frequenza inferiore e altri ancora si estinguono. 2) La popolazione dev’essere isolata. Le migrazioni diminuiscono le differenze tra le diverse etnie e popoli. 3) Non devono avvenire mutazioni ma esse sono procedimenti naturali di cambiamento dei geni. Sono il punto di partenza dei processi evolutivi. 4) L’accoppiamento dev’essere casuale. 5) Tutti gli individui devono avere pari successo riproduttivo. Ma non tutti possono averlo (fitness). La selezione sessuale determina le differenze di successo sullo stesso in modo diverso o tramite una lotta fisica o tramite caratteristiche più presenti o meno per attrarre l’altro sesso. La selezione naturale influisce su entrambi i sessi a tutte le età in relazione a condizioni generali di vita in tre modi: 1) selezione stabilizzante che favorisce le variètà intermedie. 2) direzionale, favorisce uno degli estremi. 3) divergente, favorisce entrambi. La conclusione è che è impossibile che in una popolazione non vi sia un mutamento del pool genico. La stessa selezione naturale non confeziona organismi perfetti. Inoltre: vi è un condizionamento della storia individuale; gli adattamenti spesso possono essere negativi; il caso è importante. Il flusso genico: in una popolazione le frequenze alleliche possono anche cambiare a causa del flusso genico. Questo fenomeno che consiste nella perdita o acquisizione di alleli da parte di una popolazione si verifica sia quando individui fecondi migrano entrando o uscendo dalla popolazione sia quando i gameti sono trasferiti da una popolazione all’altra. Come conseguenza le differenze tra le popolazioni di una specie tendono a ridursi. La diploidia: un primo fattore che aiuta a conservare la riabilità è la diploidia, condizione condivisa dalla maggior parte degli eucarioti. Negli organismi diploidi gli effetti degli alleli recessivi spesso non si manifestano. Speciazione: Questo processo avviene quando una specie che evolve da orignie a due specie diverse. Ogni volta che si verifica un evento di speciazione, la diversità della vita aumenta. Spesso una nuova specie somiglia molto alla specie da cui ha avuto origine ma può anche capitare che una nuova specie abbia caratteristiche tanto innovative da dare origine a un nuovo ramo principale dell’albero della vita. Tutti i cambiamenti su vasta scala che coinvolgono la nascita di nuove specie e la comparsa di grandi innovazioni evolutive sono complessivamente indicati come macroevoluzione. Specie: deriva dal latino species che siginifica tipo o aspetto. Ci sono diverse definizioni di specie; la definizione generale dice che una specie è il più piccolo gruppo di individui che condivide un antenato comune e forma un ramo dell’albero della vita. La tassonomia è il ramo della biologia che si occupa di nominare le specie, di classificarle e di raggrupparle in categorie più ampie. Linneo introdusse il sistema per denominare le specie è ancora in uso. Eugenetica: dal greco eugenes di buona specie. Nel 1880 galton fonda l’eugenetica con la selezione degli individui migliori su basi genetiche per migliorare la razza. Le origini delle teorie dell’eugenetica derivano dalle teorie evoluzioniste di darwin sulla selezione naturale e dalle teorie genetiche di mendel sull’ereditarietà dei caratteri. Nel 1924 viene fatto il primo congresso italiano di eugenetica. I punti dell’eugenetica razzista fascista:fede razzista;no alle idee dell’america del nord;fiducia nei cambiamenti ambientali. Migliorare l’essere umano in nome dell’eugenetica:migliorare le condizioni d vita; intacca le principali libertà a favore di ceti agiati. Le barriere riproduttive: un fattore che può impedire a due specie simili di incrociarsi è la presenza di una barriera geografica che le tiene separate. Due specie distinte, però, non s’incrociano nemmeno quando convivono nella stessa area. Ciò che impedisce l’incrocio tra individui di specie e affini è la presenza di una barriera riproduttiva determinata da qualche caratteristica fisica degli organismi. Le barriere riproduttive che isolano i pool genici delle specie possono essere classificate come prezigotiche o postzigotiche a seconda che agiscano prima o dopo la formazione dello zigote. Le barriere prezigotiche: impediscono l’accoppiamento o la fecondazione tra individui di specie diverse tra cui l’isolamento temporale che ha luogo quando le specie si riproducono in momenti diversi; l’isolamento dell’habitat è una barriera prezigotica che si instaura quando due specie vivono nella stessa area ma in habitat diversi; l’isolamento comportamentale è una condizione che si verifica quando l’attrazione sessuale tra maschi e femmine di specie diverse è scarsa o nulla. L’isolamento meccanico è un altro tipo di barriera prezigotica che si instaura quando gli organi sessuali della femmina e del maschio non sono compatibili. L’isolamento gametico ha luogo quando un maschio e una femmina di specie differenti possono accoppiarsi ma i loro non si uniscono per formare uno zigote. Le barriere postzigotiche: entrano in azione dopo che si sono formati gli zigoti ibridi. In alcuni casi si riscontrauna ridotta vitalità degli ibridi. Un altro tipo di barriera postzigotica è la ridotta fecondità degli ibridi che si riscontra quando la prole ibrida di due specie diverse raggiunge la maturità ed è sana ma sterile. Un terzo tipo di barriera è chiamata degenerazione degli ibridi in cui la prima generazione ibrida è vitale e feconda ma quando gli ibridi si accoppiano tra loro o con le specie parentali generano una prole e sterile. – In molti casi la speciazione si verifica quando una popolazione rimane separata dalle altre popolazioni della stessa specie. La popolazione così isolata potrà seguire un proprio corso evolutivo. Questa modalità di speciazione che avviene in seguito all’isolamento geograficoè chiamata speciazione allopatrica. Quando una popolazione rimane isolata il suo pool genico può subire cambiamenti dovuti all’adattamento della popolazione al proprio ambiente locale am non è detto che questo porti alla speciazione. La speciazione può avvenire solo quando nel pool genico si verificano cambiamenti che stabiliscono una barriera riproduttiva tra la popolazione isolata e la specie originaria. Non tutte le specie nascono in seguito all’isolamento geografico. Nella speciazione simpatrica una nuova specie nasce all’interno della stessa area geografica in cui vive la specie originaria, può aver luogo quando l’incrocio e il flusso genico tra le popolazioni sono ridotti da fattori come la poliploidia, la diversificazione degli habitat e la selezione sessuale. La poliploidia: molte specie vegetali si sono originate da incidenti avvenuti durante la divisione cellulare che hanno prodotto genomi con corredi cromosomici soprannumerari. Le nuove specie nate in questo modo sono poliploidi, in altre le latre cellule hanno più di due serie complete di cromosomi. La teoria di Darwin prevedeva che i cambiamenti nelle popolazioni avvenissero sempre in modo lento e graduale. Questo modello gradualista dell’evoluzione è cofermato da alcune specie fossili ceh sembrano aver seguito un’evoluzione graduale nell’arco di lunghi periodi di tempo. Tuttavia molte specie fossili compaiono improvvisamente in uno strato di roccia e si mantengono essenzialemente immutate attraverso diversi strati fino a scomparire altrettanto improvvisamente. Negli anni 60 alcuni paleontologi hanno coniato il termine equilibri punteggiati per descrivere lunghi periodi di scarsi cambiamenti o di equilibrio, “punteggiati” da improvvisi episodi di rapida evoluzione, coincidenti con la repentina comparsa o scomparsa delle specie. Il 1º luglio 1858, il grande amico di Darwin, Charles Lyell, assieme al collega Joseph Hooker, presentarono la teoria di Darwin (riguardo all’Origine delle specie per mezzo della selezione naturale) alla Linnean Society, a un pubblico piuttosto ristretto. Darwin non poté essere presente per la morte del figlio minore; insieme fu letta anche una comunicazione di Alfred Russel Wallace che Darwin aveva ricevuto, in cui Wallace aveva esposto la formulazione di una sua teoria sull’origine delle specie, da lui sviluppata indipendentemente, con molti punti in contatto con quella di Darwin. Il saggio di Darwin sull’argomento L’origine delle specie fu pubblicato un anno più tardi, il 24 novembre 1859; tanto era l’interesse suscitato dalla sua opera che la prima edizione (in 1250 copie) andò esaurita il giorno stesso. Nelle sue opere successive – quali La variazione degli animali e delle piante allo stato domestico, L’origine dell’uomo e la selezione sessuale e L’espressione delle emozioni nell’uomo e negli animali – Darwin sviluppò altri temi soltanto abbozzati o neppure accennati ne L’origine delle specie. Per esempio, ne L’origine dell’Uomo e la selezione sessuale, Darwin aggiunse alla selezione naturale, come meccanismo di selezione, anche la selezione sessuale, dovuta alla “scelta femminile” (o in alcuni casi maschile) che spinge uno dei due sessi a sviluppare caratteri sessuali secondari abnormi e, in apparenza, in contrasto con la sopravvivenza e quindi il fitness individuale, come i palchi dei maschi dei cervi europei (Cervus elaphus) o la coda, sempre nei maschi, del pavone (Pavo cristatus). Ne L’espressione delle emozioni negli animali e nell’uomo, Darwin abbozzò per la prima volta lo studio del comportamento animale secondo una prospettiva evoluzionistica, che avrebbe dato spunto nel secolo successivo all’etologia. Nonostante le profonde modifiche cui è andata (e va) incontro anche ai giorni nostri la teoria dell’evoluzione per selezione naturale, le riflessioni di Darwin sono ancor oggi la base e il presupposto scientifico per lo studio della vita e della sua evoluzione; unica lacuna importante nel sistema darwiniano era la mancanza di conoscenza dei meccanismi dell’ereditarietà genetica (i lavori di Gregor Mendel non erano ancora pubblicamente noti). La relativa teoria della Pangenesi venne superata col neodarwinismo.

Tra Capo Verde e Falkland

Nel suo viaggio visitò le isole di Capo Verde, le isole Falkland (o isole Malvine), la costa del Sud America, le Isole Galápagos e l’Australia. Di ritorno a Falmouth nel 1836, Darwin analizzò campioni di specie animali e vegetali, che aveva raccolto, e notò somiglianze tra fossili e specie viventi della stessa area geografica. In particolare, notò che ogni isola dell’arcipelago delle Galápagos aveva proprie forme di tartarughe e specie di uccelli differenti per aspetto, dieta, eccetera, ma per altri versi simili. Nella primavera del 1837 ornitologi del British Museum informarono Darwin che le numerose e piuttosto differenti specie che egli aveva raccolto alle Galápagos appartenevano tutte a un gruppo di specie della sottofamiglia Geospizinae, all’interno della famiglia Fringillidae, cui appartengono anche i comuni fringuelli. Ciò, unitamente alla rilettura del saggio del 1798 di Thomas Malthus sulla popolazione, innescò una catena di pensieri che culminarono nella teoria dell’evoluzione per selezione naturale e sessuale. Darwin ipotizzò che, ad esempio, le differenti tartarughe avessero avuto origine da un’unica specie e si fossero diversamente adattate nelle diverse isole dell’arcipelago.

Teorie

Sulla base di tali riflessioni, e in sintonia con i Principi di geologia di Charles Lyell e il Saggio sui principi della popolazione di Malthus (in cui si teorizzava il concetto di disponibilità di risorse alimentari intesa come limite alla numerosità delle popolazioni animali), Darwin scrisse gli Appunti sulla trasformazione delle specie. Ben consapevole dell’impatto che la sua ipotesi avrebbe avuto sul mondo scientifico, Darwin si mise a indagare attivamente alla ricerca di eventuali errori, facendo esperimenti con piante e piccioni e consultando esperti selezionatori di diverse specie animali. Nel 1842 stese un primo abbozzo della sua teoria, e nel 1844 iniziò a redigere un saggio di 240 pagine in cui esponeva una versione più articolata della sua idea originale sulla selezione naturale. Fino al 1858 (anno in cui Darwin si sarebbe presentato alla Linnean Society di Londra) non smise mai di limare e perfezionare la sua teoria. Con la teoria evoluzionistica Darwin dimostrò che l’evoluzione è l’elemento comune, il filo conduttore della diversità della vita. Secondo una visione evolutiva della biologia, i membri dello stesso gruppo si assomigliano perché si sono evoluti da un antenato comune. Secondo questo modello le specie sono originate in un processo di “discendenza con variazione”. Fatto ancora più importante, nel suo trattato sull’origine delle specie, Darwin propose la selezione naturale come meccanismo principale con cui la variazione porta alla speciazione e dunque all’evoluzione di nuove specie. La teoria evoluzionistica di Darwin si basa su tre presupposti fondamentali:

  • Riproduzione: tutti gli organismi viventi si riproducono con un ritmo tale che, in breve esempo, il numero di individui di ogni specie potrebbe non essere più in equilibrio con le risorse alimentari e l’ambiente messo loro a disposizione.
  • Variazioni: tra gli individui della stessa specie esiste un’ampia variabilità dei caratteri; ve ne sono di più lenti e di più veloci, di più chiari e di più scuri, e così via.
  • Selezione: esiste una lotta continua per la sopravvivenza tra gli individui all’interno della stessa specie e anche con le altre specie. Nella lotta sopravvivono gli individui più adatti, cioè quelli che meglio sfruttano le risorse dell’ambiente e generano una prole più numerosa.
    Darwin affermò che l’evoluzione di nuove specie avviene attraverso un accumulo graduale di piccoli cambiamenti casuali. Quelli positivi, cioè favorevoli alla sopravvivenza dell’individuo che ne è portatore, fanno sì che quell’individuo possa riprodursi più facilmente e quindi trasmettere le proprie caratteristiche ai discendenti. Ciascuna specie presenta un proprio adattamento all’ambiente evolutosi mediante la selezione naturale; comprendere in che modo gli adattamenti si sono evoluti per selezione naturale è il compito della biologia evoluzionistica. La teoria dell’evoluzione delle specie è uno dei pilastri della biologia moderna. Nelle sue linee essenziali, è riconducibile all’opera di Charles Darwin, che vide nella selezione naturale il motore fondamentale dell’evoluzione della vita sulla Terra. Ha trovato un primo riscontro nelle leggi di Mendel sull’ereditarietà dei caratteri nel secolo XIX, e poi, nel XX, con la scoperta del DNA e della sua variabilità.

Biografia

Charles Robert Darwin (Shrewsbury, 12 febbraio 1809 – Londra, 19 aprile 1882) è stato un biologo, naturalista, antropologo, geologo ed esploratore britannico, celebre per aver formulato la teoria dell’evoluzione delle specie animali e vegetali per selezione naturale agente sulla variabilità dei caratteri ereditari, e della loro diversificazione e moltiplicazione per discendenza da un antenato comune. Pubblicò la sua teoria sull’evoluzione delle specie nel libro L’origine delle specie per selezione naturale (1859), che è il suo lavoro più noto. Raccolse molti dei dati su cui basò la sua teoria durante un viaggio intorno al mondo sulla nave HMS Beagle, e in particolare durante la sua sosta alle Isole Galápagos.

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