lezioni biologia animale 1-4.pdf - DISAT

Biologia animale
Libro di testo
Miller, Harley
ZOOLOGIA (Parte Sistematica)
Ed. ILDENSON-GNOCCHI
letture consigliate
J. Diamond IL TERZO SCIMPANZE’ ed.Bollati Boringhieri
J. Diamond PERCHE’ IL SESSO è DIVERTENTE ed BUR
S.J. Gould QUANDO I CAVALLI AVEVANO LE DITA. MISTERI E
STRANEZZE DELLA NATURA ed Feltrinelli
R. Dawkins L’OROLOGIAIO CIECO ed Mondadori
P. Odifreddi IN PRINCIPIO ERA DARWIN. LA VITA IL PENSIERO IL
DIBATTITO SULL’EVOLUZIONISMO ed Longanesi

Erwin Schrödinger
Schr dinger, , 1945:
Che cosa è la vita?

Per la prima volta, il quesito
veniva posto non già da un
biologo/teologo, bensì da un
fisico quantistico che riuscì a
suscitare l’interesse scientifico
dei fisici e dei chimici
La miglior risposta (seppur
ancora virtuale) giunse nel 1953,
con la scoperta del DNA e la
successiva nascita della biologia
molecolare

Proprietà Propriet dei sistemi viventi
Unicità chimica (macromolecole)
Complessità e organizzazione gerarchica (livelli)
Riproduzione (eredità e variabilità)
Presenza di un programma genetico (trasmissione
dei caratteri)
Metabolismo (processi chimici essenziali)
Sviluppo (ciclo vitale)
Interazioni con l’ambiente (ecologia/etologia)

Riproduzione asessuale
Tutti gli organismi hanno la
capacità di riprodursi
La riproduzione asessuale
produce nuovi individui a
partire da un solo genitore
Non consente nuove
combinazioni
genetiche

Riproduzione asessuale nei
Protozoi e negli invertebrati
Scissione
Gemmazione
Frammentazione
Partenogenesi
“…Nei primi due miliardi e più di evoluzione
le varie tipologie di riproduzione asessuale
rappresentano l’unico mezzo con cui
incrementare il numero degli organismi con
un’evoluzione molto lenta perché privi di
diversità genetica.”

Il grave problema degli
organismi aploidi
Pesantemente soggetti
all’azione delle mutazioni,
come fossero integralmente
omozigoti
Ancora peggio in un mondo
privo di uno strato di ozono e
con molte radiazioni UV
Un efficiente sistema
di riparazione del
DNA potrebbe esser
d’aiuto, ma entro certi
limiti!
Nasce così la gamìa:
n + n = 2n
“…potrei mangiarti, ma non lo farò
perché mi sei più utile da vivo!”

RIPRODUZIONE E SESSUALITA’
SESSUALITA
RIPRODUZIONE = COPIATURA
SESSUALITA’ = SCAMBIO
Riproduzione e sessualità costituiscono
due tipi di attività del genoma ben
distinti tra loro e non necessariamente
collegati (in alcun modo collegati nei
procarioti)

ORIGINE DELLA DIPLOIDIA
E DELLA GAMIA
Un episodio di cannibalismo
mancato, che si conclude
con una nuova simbiosi
vantaggiosa per entrambe le
due ex-cellule aploidi
“La gamìa deriva dall’azione di forze contrapposte di
aggressione ed attrazione verso una fusione con
perdita della propria individualità”

ORIGINE DELLA MEIOSI
Oggettiva necessità di evitare la
poliploidia, ripristinando
momentaneamente un assetto
genomico aploide n, per poi
tornare a 2n.
Ottima occasione per rimescolare
il genoma e persino la struttura dei
singoli cromosomi, creando
sempre nuove combinazioni
Caratteristica distintiva degli
eucarioti tra sessualità e
riproduzione

RIPRODUZIONE SESSUALE
E ASESSUALE
L’autentica riproduzione è solo quella asessuale
(copiatura) che è anche la più semplice e meno costosa
dal punto di vista energetico: essa è molto conveniente
in un ambiente stabile
Nella riproduzione sessuale è necessario produrre
gameti letteralmente a milioni per garantire almeno
l’incontro di un piccolo numero di essi
Anche se le uova sono prodotte in numero nettamente
inferiore rispetto ai gameti maschili, può esser
necessario investire energie in cure parentali

VANTAGGI DELLA SESSUALITA’
SESSUALITA
I vantaggi che compensano i costi di produzione
dei gameti e le eventuali cure parentali sono
forniti:
Dalla ricombinazione genetica che garantisce
variabilità alla prole
Dalla riparazione dei danni eventualmente insorti a
carico del DNA, effettuata durante l’appaiamento
degli omologhi nella profase della prima divisione
meiotica
.

PARTENOGENESI
Alcune specie di vermi piatti
(Platelminti), rotiferi, vermi
cilindrici (Nematodi), insetti,
crostacei, alcune lucertole e
alcuni pesci possono riprodursi
senza spermatozoi, quindi
senza la normale fecondazione.
Tale processo è noto come
partenogenesi. Si tratta in
definitiva di un caso particolare
di riproduzione sessuale,
unisessuale, dato che la
progenie si sviluppa pur sempre
da un gamete.
In determinati momenti del loro
ciclo vitale molti animali
partenogenetici possono riprodursi
bisessualmente.
La partenogenesi consiste
nell’attivazione spontanea
dell’uovo e dal successivo sviluppo
embrionale, cioè le uova non
fecondate possono essere stimolate
a segmentarsi e svilupparsi.

PARTENOGENESI
MA COME MANTENERE LA
DIPLOIDIA?

PARTENOGENESI
La condizione diploide può
ripristinarsi evitando la
divisione riduzionale
(partenogenesi diploide) e si
generano quindi solo femmine.
In alcuni animali (ape
domestica, pulci d’acqua) si
hanno varie generazioni di
femmine ed infine compaiono
maschi aploidi (partenogenesi
aploide).
In alcune specie, ancora, la
duplicazione del numero di
cromosomi avviene quando le
uova aploidi iniziano a
svilupparsi.
Nell’insetto stecco avviene
invece la partenogenesi
automittica, cioè la diplodia
viene ristabilita con l’ausilio di
un globulo polare.

Vantaggi e svantaggi della
Preponderanza di rip.
Asessuale nei protisti e
alcuni invertebrati che
vivono in ambienti molto
stabili.
In altri tipi di habitat
questo tipo di riproduzione
presenta carattere
stagionale.
asessualità asessualit
Una popolazione costituita da
individui tutti geneticamente
identici tra loro può essere
distrutta da un solo evento
avverso.
La variabilità è affidata solo al
raro evento di mutazione che
molto più frequentemente
risulta dannosa o letale.

2 lezione

Concetti:
RIPRODUZIONE SESSUALE
1. Quasi tutti gli animali si riproducono sessualmente
almeno qualche volta. La riproduzione sessuale
necessita di meccanismi che permettano l’incontro tra
gameti e di un posto adatto allo sviluppo delle uova
fecondate fino all’autosufficienza del nuovo individuo.
2. La riproduzione sessuale si è evoluta in ambiente
acquatico e gli organismi che hanno conquistato
l’ambiente terrestre presentano innovazioni evolutive
capaci di impedire la disidratazione dei gameti e degli
embrioni.

Concetti:
RIPRODUZIONE E SVILUPPO
3. In alcuni invertebrati e vertebrati non mammiferi, e in
tutti i mammiferi placentati, sia la fecondazione che lo
sviluppo embrionale sono interni.
4. Gli ormoni coordinano le funzioni riproduttive nel
maschio e nella femmina. Nella femmina dei
mammiferi, inoltre, gli ormoni controllano il
mantenimento della gravidanza e la lattazione.

RIPRODUZIONE SESSUALE NEGLI
INVERTEBRATI
Nella riproduzione In molte specie di invertebrati
sessuale ogni singolo acquatici la fecondazione è
individuo possiede una esterna, produzione elevata di
combinazione unica di gameti (fino a 100 milioni nelle
ostriche).
geni ereditati dai due
Gonadi semplici e spesso
genitori.
transitorie, permettono l’uscita
Le specie anfigoniche all’esterno dei gameti attraverso
possiedono le gonadi e dotti celomatici (anellidi)
spesso dimorfismo gonodotto-nefridioporo
(gasteropodi) gonodotti (ascidie)
sessuale
gonoporo (oloturia, stella di
mare)

STRATEGIE RIPRODUTTIVE
Come massimizzare il successo di un evento fecondativo?
Sincronizzazione riproduttiva
Fecondazione esterna
Fecondazione interna

SINCRONIZZAZIONE
RIPRODUTTIVA
Per non essere completamente sprecati, i gameti
maschili e femminili devono essere emessi
simultaneamente in ambiente acquoso
Ciò viene ottenuto sincronizzando i riproduttori
tramite parametri ambientali, quali fotoperiodo,
umidità, temperatura, disponibilità di determinati
alimenti stagionali, cicli delle maree, ecc.

FECONDAZIONE ESTERNA
1. I gameti possono essere trasportati ad individui vicini sessili
da correnti d’acqua o correnti alimentari ventilanti (alcune
spugne e i coralli).
2. Animali sessili tendono a vivere perennemente in
aggregazioni (cozze) oppure a riunirsi durante il periodo
riproduttivo (palolo, eunice viridis).
3. Animali dotati di mobilità (vagili), cercano il contatto fisico
con il partner durante il periodo riproduttivo oppure
utilizzano dotti celomatici, gonodotti, o semplicemente
gonopori spermatofore (anfibi, artropodi).

FECONDAZIONE INTERNA
Necessaria nelle specie
terrestri per l’impossibilità
dei gameti di circolare
fuori dall’acqua. Molti
invertebrati, dai vermi
piatti agli insetti,
presentano delle strutture
atte a facilitare il
trasferimento dello sperma
dai maschi alle femmine.
Peraltro favorisce la tendenza
alla riduzione del numero dei
gameti emessi, perché
aumenta la probabilità del
loro incontro.
Gli spermatozoi sono prodotti
dalle gonadi maschili e
accumulati in strutture
apposite (vescicole o
spermatofore)

FECONDAZIONE INTERNA
Gli spermi o le
spermatofore raggiungono
poi, attraverso il
gonodotto, l’organo
copulatore (pene, cirro,
gonopodio)
Nella femmina le uova
vengono prodotte
nell’ovario e trasportate
agli ovidotti dove avviene
l’incontro con gli spermi.
Le uova fecondate
possono essere deposte in
luoghi protetti oppure
sviluppare in una zona
opportunamente
modificata dell’ovidotto..

ERMAFRODITISMO
La riproduzione sessuale
generalmente implica la
fusione di due gameti
provenienti da due diversi
individui (gonocorismo,
specie dioiche)
In alcuni casi però gli animali
utilizzano l’ermafroditismo,
una diversa modalità di
riproduzione sessuale
L’ermafroditismo si verifica
quando lo stesso individuo ha
sia l’apparato riproduttore
maschile sia quello femminile.
Questa doppia sessualità si
riscontra nelle specie definite
ermafrodite o monoiche

ERMAFRODITISMO
Ermafroditi simultanei
insufficienti: lombrichi,
turbellari, gasteropodi
polmonati etc. Ogni individuo
dona e riceve spermi.
Proterandri (nascono
maschi, diventano femmine
con l’età): ostriche,
platelminti.
Proterogini (nascono
femmine, diventano maschi):
molti pesci.
Ermafroditismo potenziale in
particolari condizioni
ambientali un individuo va
incontro a inversione sessuale
(molluschi, insetti, pesci ossei)
Autofecondanti, ermafroditi
sufficienti: rara strategia di
alcuni endoparassiti (tenie).

MASCHI & FEMMINE
Due strategie opposte
nella gamìa:
“Io sono molto più
grossa e tengo sotto
controllo la situazione,
però sono costretta
all’immobilità”
CHE NE CONSEGUE?
“Io sono molto più
piccolo e veloce, posso
giungere ovunque e
anche sfuggire alla
morte e persino pungerti
grazie alla mia rapidità e
al nostro numero
soverchiante”

MASCHI ARDENTI &
FEMMINE RITROSE
La femmina è, per sua natura di portatore di
macrogameti, molto più selettiva del
maschio negli accoppiamenti
(pur sempre parlando in senso statistico)

PRINCIPIO DI BATEMAN
La La femmina è una
risorsa scarsa

Gli ecologi hanno studiato le
strategie con le quali le varie
specie colonizzano ambienti
diversi.
STRATEGIE r E k
Come regola generale le
dimensioni delle popolazioni di
specie che vivono in ambienti
stabili e omogenei quanto a
disponibilità di risorse, risultano
essere limitate nella loro
espansione demografica dalla
capacità portante del loro
ambiente, detta k.
Specie k-strateghe sono
dotate di vita lunga, si
riproducono più volte nel
corso della vita,
producendo pochi piccoli
di grosse dimensioni, che
vengono curati per lunghi
periodi (cetacei, primati).

SPECIE K STRATEGHE: I
Nella foto si vede una
femmina di orca
(Orcynus orca) che
allatta i suoi due
gemelli: il parto
gemellare è evento
rarissimo tra i cetacei,
animali k-strateghi che
producono un cucciolo
per volta.
CETACEI

STRATEGIE r E k
Specie che vivono in ambienti molto
variabili ed instabili quanto a
disponibilità di risorse sono soggette
a pressioni selettive diverse.
Queste specie, dette r-strateghe,
invadono rapidamente ambienti di
recente formazione, sfruttandone le
risorse, prima che la competizione
con altre specie possa instaurarsi,
quindi si spostano altrove o
scompaiono.
Fulcro della loro strategia
è il loro elevatissimo
potenziale riproduttivo
(r)
Le specie r-strateghe
hanno ciclo vitale breve,
spesso un solo evento
riproduttivo, durante il
quale producono numeri
elevati di prole, di piccola
taglia, che curano poco: la
mortalità della prole è
elevatissima (artropodi).

SPECIE r-STRATEGHE:
STRATEGHE:
Specie r-strateghe,
come queste blatte,
sono in grado di
produrre un numero
molto alto di
discendenti in intervalli
di tempo relativamente
brevi, colonizzando
rapidamente ecosistemi
di recente formazione.
ARTROPODI

Fitness & figli
Figli/anno
Mucca domestica 1
Gabbiano 3
Squalo bianco 9
Vipera 15
Ratto 50
Cavolaia 400
Mosca 900
Rospo comune 6.000
Aringa 30.000
Sardina 200.000
Pesce luna 300.000.000

FITNESS
Numero di figli di un individuo, che
raggiungono la maturità sessuale,
rispetto al numero medio di figli lasciato
dai membri della popolazione di
appartenenza

Potenzialità riproduttiva
(rospo 6.000 girini)
Elevata mortalità giovanile
(prole geneticamente eterogenea)
Fitness
FITNESS
+

3 lezione

RIPRODUZIONE SESSUALE NEI
VERTEBRATI
Il coinvolgimento di
due gameti, maschile e
femminile, è stato
sempre presente, fin
dall’inizio
dell’evoluzione dei
primi organismi animali
a riproduzione sessuale.
L’evoluzione dei
vertebrati ha anche dato
origine ad un
collegamento molto
stretto tra biologia
riproduttiva e
comportamento
Pesci: fecondazione di solito
esterna veloce, tuorlo scarso,
sviluppo embrionale veloce
Anfibi: stadio larvale (acquatico)
– metamorfosi - stadio adulto
immaturo (spesso terrestre) –
adulto (terrestre)
Rettili: fecondazione interna,
ovipari e ovovivipari. Uova
fornite di guscio e membrane
extraembrionali
Uccelli: Uova con guscio
calcareo
Mammiferi: vivipari

RIPRODUZIONE SESSUALE NEI MAMMIFERI
Il comportamento
riproduttivo dei
mammiferi ha
contribuito anche
alla trasmissione e
all’evoluzione
della cultura, che
rappresenta la
chiave per
l’evoluzione della
nostra specie.
Sviluppo di un apparato
riproduttore maschile e uno
femminile
Controllo ormonale delle funzioni
riproduttive maschile e femminile.
Controllo ormonale delle
gravidanza
Sviluppo prenatale e postnatale
La placenta: sito di produzione
ormonale e organo di scambio tra
madre ed embrione
La nascita
Produzione del latte e lattazione

EVOLUZIONE E
SPECIAZIONE

MUTAZIONI E AMBIENTE:
LA SELEZIONE NATURALE
Carattere “penne arricciate”
nelle galline: mutazione
sfavorevole in ambiente freddo,
favorevole in ambiente caldo.
Mutazione che causa sterilità,
generalmente assolutamente
svantaggiosa. Nel caso degli
insetti eusociali invece porta ad
un vantaggio in termini di
fitness indiretta.

Vespe solitarie (Ammophila
( Ammophila)
Vespe cartonaie (Polistes Polistes)
Vespe eusociali

Vespe Polistes: Polistes:
la femmina
emerge in autunno, si
accoppia, iberna fino alla
primavera successiva,
costruisce il nido formato da
celle, depone un uovo in ogni
cella.

Vespe Polistes: Polistes:
altre femmine raggiungono
la fondatrice, si forma una gerarchia.
Tutte le femmine possono riprodursi ma in
misura diversa, alcune rinunciano del tutto alla
ripoduzione.
ripoduzione
Le femmine di rango inferiore, di dimensioni
minori, aiutano nell’allevamento nell allevamento e nella difesa.
Dalle uova ben nutrite si sviluppano femmine
che aiutano madre e zie.
Varie generazioni si susseguono nello stesso
nido.
La regina genera femmine e maschi “poltroni poltroni”
che sciamano e vanno ad accoppiarsi altrove.
I maschi muoiono e le femmine si ibernano fino
alla primavera e il ciclo ricomincia.

Come spiegare il sacrificio
riproduttivo?
Darwin rispose sottolineando che per
la maggior parte ciascuna colonia di
insetti costituiva una famiglia estesa,
quindi gli aiutanti imparentati
aiutavano a mantenere i caratteri
distintivi della famiglia, compresa la
capacità capacit degli individui riproduttori di
generare aiutanti sterili (selezione
indiretta).

W.D. Hamilton ha sviluppato
un’analisi un analisi dei costi e benefici
dell’altruismo dell altruismo delle operaie basato
strettamente sulla selezione indiretta.
Il costo dell’altruismo
dell altruismo è in termini di
fitness diretta.
Il beneficio dell’altruismo
dell altruismo è dato dal
numero di parenti in più pi che vivono e
si riproducono grazie al suo aiuto
(fitness indiretta).

Ogni elemento che contribuisce ad
aumentare il valore della fitness
indiretta renderebbe più pi probabile
l’evoluzione evoluzione dell’altruismo dell altruismo delle
operaie.

Aplodiploidia e imenotteri eusociali

Il concetto di fitness
indiretta

Rivalità Rivalit selettiva tra fratelli e sorelle
in certe specie di vespe parassite.
Alcune larve femminili sterili e dallo
sviluppo rapido (precoci) mostrano
cannibalismo selettivo nei confronti di
cellule che si svilupperanno in fratelli
e ciò può attribuirsi all’asimmetria all asimmetria nel
grado di parentela che nasce
dall’aplodiploidia
dall aplodiploidia.

Una parentela stretta, però, non è
necessaria per l’eusocialit l eusocialità.
(a) Molte specie di api, formiche e
vespe si accoppiano con più pi maschi.
(b)Molte colonie contengono più pi
regine che svolgono congiuntamente
il loro ruolo dominante e le loro uova
sono accudite dall’insieme dall insieme della forza
lavoro.

Il nocciolo della questione è che il
sistema aplodiploide di
determinazione del sesso non
garantisce che le operaie siano così cos
strettamente imparentate tra di loro e
nemmeno che bassi coefficienti di
parentela impediscano l’eusocialit l eusocialità
(termiti).

Eterocefali glabri: mammiferi
eusociali?
eusociali

Divisione rigida del lavoro nelle
colonie di eterocefali glabri:
- gli individui più pi piccoli attività attivit di
mantenimento (cibo, ostruzione e
detriti, materiale per il nido)
- gli individui di dimensioni medie si
sobbarcano i compiti di scavo e
difesa
- i maschi di grosse dimensioni si
riproducono con l’unica l unica regina.

In tutti gli animali altamente sociali le
colonie sono composte almeno in
parte da individui imparentati anche
fra le specie diploidi a causa di un
intenso inbreeding, inbreeding,
condizione che
fornisce grossi vantaggi in termine di
fitness indiretta.

Aspetti ecologici che incrementano i
benefici del comportamento
altruistico:
- risorse critiche fortemente limitate
al di fuori del nido natale
- difficoltà difficolt di fondazione del nido, ma
una volta fatto è praticamente
inespugnabile
- difesa del nido e della fondatrice
- dispersione costosa a causa della
bassa probabilità probabilit di trovare un posto
altrettanto sicuro del nido natale

4° lezione

CHARLES DARWIN E LA
TEORIA DELL’EVOLUZIONE
DELL EVOLUZIONE

Differenze tra le teorie di
Lamarck e Darwin
La differenza fondamentale tra i meccanismi
chiamati in causa da Darwin e da Lamarck sta
nella priorità attribuita da quest’ultimo
all’ambiente e ai suoi cambiamenti. Essi
producono nell’organismo bisogni e attività
(sforzi) che, a loro volta, determinano la
variazione adattativa. Secondo Darwin prima a
presentarsi è la variazione casuale e l’attività
regolativa dell’ambiente interviene
successivamente.

Differenze tra le teorie di
Lamarck e Darwin
“…che è autentica spazzatura e io non ne ho
desunto né un fatto né un’idea…”
“…ma le conclusioni cui sono giunto non
sono granché differenti dalle sue benché lo
siano completamente i mezzi con cui si
realizza il cambiamento…”

L’evoluzione è la storia del
mondo vivente?
Questa definizione non riesce a
specificare che l’evoluzione
organica include due processi
indipendenti: trasformazione e
diversificazione.
“L’evoluzione è il cambiamento
delle frequenze geniche” si
riferisce alla componente
trasformazionale quindi verticale
(di solito adattativa) del
cambiamento nel corso del tempo.

Prima di Darwin il meccanismo di speciazione può
essere solo (a) istantaneo per mutazione drastica
(poliploidia) oppure (b) per ibridazione.
Era necessario distruggere il dogma della costanza
delle specie per adottare il pensiero evoluzionistico
e risolvere il problema della loro moltiplicazione.

Darwin fu attratto all’inizio dalla fonte di diversità
e in modo più specifico dall’origine delle specie
attraverso diversificazione nella dimensione
geografica (evoluzione orizzontale)
Curiosamente l’origine delle specie non aveva
costituito un problema scientifico prima del XVIII
sec. Cioè fino al lavoro di classificazione.
Darwin intitolò la sua opera “L’origine delle
specie” (1859) perfettamente conscio che il
cambiamento di una specie in un’altra era il
problema cruciale dell’evoluzione.

Postulati della teoria
darwiniana.
darwiniana
Il mondo non è statico ma in
evoluzione. (accordo con Lamarck)
Il processo evolutivo è di tipo
graduale e continuo, cioè non
presenta salti discontinui o
cambiamenti bruschi.
(accordo con Lamarck)
Gli organismi simili sono legati tra
loro, discendendo da un antenato
comune.
La selezione naturale è la chiave di
volta del processo evolutivo.

Il modello generale della genetica di
Generazione n
Generazione n+1
popolazioni
frequenze genotipiche tra gli adulti
Dinamiche di accoppiamento
frequenza di accoppiamento tra genotipi
Regole mendeliane
frequenza dei genotipi nell'assetto genico della prole
derivante da ciascun tipo di accoppiamento
frequenza dei genotipi alla nascita
Selezione naturale
frequenza dei genotipi tra gli adulti

Legge di Hardy-Weinberg
Hardy Weinberg
Da una generazione all’altra le
frequenze alleliche e le frequenze
genotipiche rimangono stabili.

Legge di Hardy-Weinberg
Hardy Weinberg
L’equilibrio genico si mantiene solo se si verificano le seguenti
condizioni:
La frequenza delle mutazioni “A”vs “a” è uguale a
quella della retromutazione “a”vs “A”.
Gli accoppiamenti sono casuali, cioè non vi sono
preferenze nella scelta del genotipo del partner.
Tutti gli individui, indipendentemente, dal loro
genotipo, hanno la stessa probabilità di riprodursi.
(Non vi è selezione naturale.)
La dimensione della popolazione è infinita e non
frammentata.
Immigrazioni ed emigrazioni sono casuali.

Il modello semplificato di genetica di
popolazioni secondo la legge di Hardy- Hardy
Generazione n
Generazione n+1
Weimberg
frequenza genotipica degli adulti
Teorema H/W
frequenza genotipica alla nascita
frequenza genotipica tra gli adulti della nuova generazione

Deriva genetica
L’isolamento di una popolazione piccola può
portare al cambiamento delle frequenze geniche,
rispetto a quelle della popolazione originaria, nel
corso di poche generazioni per puro effetto del
caso.
Questa evoluzione dei genotipi prescinde
completamente dalla selezione naturale, a
condizione che la popolazione sia sufficientemente
piccola.

Effetto del fondatore
Caso particolare di deriva genetica: pochi
individui di una popolazione vanno a
colonizzare una nuova area, isolata rispetto
a quella di partenza. I fondatori della
colonia determinano l’assetto genico dei
loro discendenti più di quanto non
avrebbero fatto se fossero rimasti nell’area
di origine.

Effetto “collo collo di bottiglia”. bottiglia
Nel corso del tempo, la popolazione subisce
una drastica riduzione numerica. La ripresa
demografica a carico dei pochi individui
rimasti porta ad un assetto genetico simile a
quello visto per l’effetto del fondatore.

Deriva genetica
In una grande popolazione molti geni
potrebbero rimanere presenti perché la
selezione non è in grado di vederli, in altri
termini molti geni potrebbero essere neutri.
La deriva genetica con l’aumento o la
diminuzione casuale di frequenza potrebbe
essere processo evolutivo di grande
importanza. (neutralismo)

Deriva genetica
L’effetto del fondatore, causato da
isolamento spaziale e l’effetto collo di
bottiglia, causato da isolamento temporale,
sono casi particolari che si verificano
raramente mentre la selezione ha effetti
molto più importanti anche se non tutti i
geni non sono vagliati dalla stessa
(selezionismo)

Caratteristiche fondamentali del mondo biologico
• Unità
• Diversità
• Adattamento
• Storia
Tutto ciò significa:
EVOLUZIONE

RADIAZIONE EVOLUTIVA E
CONVERGENZA
Alcuni pionieri appartenenti ad un’unica specie
ancestrale possono invadere un nuovo continente
o un nuovo gruppo di isole e generare nuove
specie, che si diversificano andando ad occupare
tutte le nicchie ecologiche rimaste vacanti.
Può accadere così che comunità ecologiche e specie
diversissime filogeneticamente tra loro,
acquisiscano caratteristiche sorprendentemente
simili nell’occupare nicchie ecologiche analoghe.

Biodiversità
Biodiversit

RADIAZIONE EVOLUTIVA E
CONVERGENZA

RADIAZIONE EVOLUTIVA E
CONVERGENZA: LE PIANTE
ABITATRICI DI DESERTI.

individui
Livelli di biodiversità
biodiversit
specie
ecosistemi

BIODIVERSITA’
BIODIVERSITA
ALL’INTERNO ALL INTERNO DEI GRUPPI
SISTEMATICI

ENDEMISMI
Per “specie endemiche” si
intendono quelle specie che si
trovano solo in una
particolare area geografica ed
in nessun altro luogo.
Si comprende facilmente come
tali specie risultino
particolarmente vulnerabili.

REGIONI
BIOGEOGRAFICHE

STORICITÀ E GERARCHIA
Scopo della zoologia è quello di capire la vita
animale: origine, evoluzione, funzioni,
organizzazione
La zoologia e più in generale la biologia si
differenzia dalle altre scienze sperimentali a
causa di due caratteristiche del mondo vivente:
• Storicità
•Gerarchia

Tassonomia e filogenesi:
criteri di classificazione degli
Sistematica evolutiva
Fenetica
organismi
Sistematica filogenetica

Omologie e analogie
Criterio essenziale nella classificazione dei viventi è la
distinzione tra analogie e omologie nella struttura.
Si definisce omologia una somiglianza strutturale di base
tra organi di specie animali differenti dovuta ad una
stessa derivazione filogenetica: organi omologhi
condividono un piano di sviluppo comune, anche se
possono sembrare molto diversi (pinna di cetaceo, ala di
uccello)
Si definisce analogia una somiglianza strutturale di
caratteri che non hanno una stessa derivazione
filogenetica: strutture analoghe svolgono funzioni simili
e spesso hanno lo stesso aspetto in animali molto diversi
(occhio in insetto e in vertebrato)