Diverse centinaia di milioni di anni fa sulla terra non esistevano animali vertebrati. Le uniche specie di vertebrati al mondo erano i pesci, che vivevano tutti sott'acqua. La concorrenza per il cibo era intensa.
È qui che si trova uno dei migliori esempi di selezione naturale è entrato in gioco. Alcune specie di pesci che vivevano vicino alla costa svilupparono una strana mutazione:la capacità di spingersi nel fango e nella sabbia della riva con le pinne.
Ciò ha dato loro accesso a fonti di cibo che nessun altro pesce poteva raggiungere. Il vantaggio ha dato loro un maggiore successo riproduttivo, quindi la mutazione è stata trasmessa.
ContenutoLa selezione naturale è il motore che guida l’evoluzione. I singoli organismi con la variazione più adatta a sopravvivere nelle loro particolari circostanze hanno maggiori possibilità di trasmettere quel tratto alla generazione successiva.
Ma le piante e gli animali interagiscono in modi molto complessi con altri organismi e il loro ambiente. Questi fattori lavorano insieme per produrre la gamma sorprendentemente diversificata di forme di vita presenti sulla Terra.
Comprendendo la selezione naturale, possiamo capire perché alcune piante producono cianuro, perché i conigli producono così tanti figli, come gli animali sono emersi per la prima volta dall’oceano per vivere sulla terra e come alcuni mammiferi alla fine sono tornati indietro. Possiamo anche conoscere la vita microscopica, come batteri e virus, o capire come gli esseri umani sono diventati umani.
Charles Darwin ha coniato il termine “selezione naturale”. In genere lo sentirai accanto allo slogan evolutivo spesso frainteso "sopravvivenza del più adatto".
Ma la sopravvivenza del più adatto non è necessariamente la sanguinosa battaglia con gli artigli e con i denti per la sopravvivenza che tendiamo a far credere (anche se a volte lo è).
Piuttosto, la selezione naturale avviene quando le specie cambiano per adattarsi alla vita:quanto è efficiente un albero nel disperdere i semi; la capacità di un pesce di trovare un luogo di deposizione sicuro prima di deporre le uova; l'abilità con cui un uccello recupera i semi dalla coppa profonda e profumata di un fiore; la resistenza di un batterio agli antibiotici.
Con un piccolo aiuto da parte di Darwin stesso, impareremo come la selezione naturale spiega la sorprendente complessità e diversità della vita sul pianeta Terra.
L'evoluzione è il risultato della tendenza di alcuni organismi ad avere un successo riproduttivo migliore di altri:la selezione naturale.
È importante ricordare che le differenze tra individui, anche tra individui di generazioni diverse, non costituiscono evoluzione. Queste sono solo variazioni di tratti.
I tratti sono caratteristiche ereditabili:possono essere tramandati da una generazione a quella successiva. Non tutti i tratti sono fisici:la capacità di tollerare il contatto ravvicinato con gli esseri umani è un tratto che si è evoluto nei cani. Ecco un esempio che aiuta a spiegare questi concetti:
I giocatori di basket sono generalmente alti, mentre i fantini sono generalmente bassi. Questa è una variazione genetica sul tratto dell'altezza. I genitori alti tendono ad avere figli alti, quindi possiamo vedere che il tratto è ereditario.
Immaginiamo ora che si verifichino alcune condizioni che rendano più probabile che i fantini si riproducano con successo rispetto ai giocatori di basket. I fantini hanno figli più frequentemente e questi bambini tendono ad essere bassi. I giocatori di basket hanno meno figli, quindi ci sono meno persone alte. Dopo alcune generazioni, l’altezza media degli esseri umani diminuisce. Gli esseri umani si sono evoluti per essere più bassi.
L’evoluzione riguarda il cambiamento nel tempo, ma qual è il meccanismo che causa questi cambiamenti? Ogni essere vivente ha tutto ciò che riguarda la sua struttura codificato in una speciale struttura chimica chiamata DNA.
All'interno del DNA ci sono sequenze chimiche che definiscono un certo tratto o insieme di tratti. Queste sequenze sono conosciute come geni. La parte di ciascun gene che risulta nella diversa espressione dei tratti è chiamata allele.
Poiché un tratto è l'espressione di un allele, la tendenza di un certo tratto a manifestarsi in una popolazione viene definita frequenza allelica. In sostanza, l'evoluzione è un cambiamento nelle frequenze alleliche nel corso di diverse generazioni.
Alleli diversi (e quindi tratti diversi) vengono creati in tre modi:
La riproduzione sessuale stessa è un prodotto della selezione naturale:gli organismi che mescolano i geni in questo modo ottengono l'accesso a una maggiore varietà di tratti, aumentando così le probabilità di trovare i tratti giusti per la sopravvivenza.
Una popolazione è un gruppo definito di organismi. In termini di scienza evoluzionistica, una popolazione di solito si riferisce a un gruppo di organismi che hanno accesso riproduttivo tra loro. Ad esempio, le zebre che vivono nelle pianure africane sono una popolazione.
Se altre zebre selvatiche vivessero in Sud America (nessuna lo fa, ma facciamo finta che lo facciano per amore di esempio), rappresenterebbero una popolazione diversa perché sono troppo lontane per accoppiarsi con le zebre africane. Anche i leoni che vivono nelle pianure africane sono una popolazione diversa, perché leoni e zebre sono biologicamente incapaci di accoppiarsi tra loro.
La forma fisica è la chiave della selezione naturale. Non stiamo parlando di quante ripetizioni può bruciare una lontra marina in palestra; L'idoneità biologica è la capacità di un organismo di sopravvivere con successo abbastanza a lungo da produrre prole.
Oltre a ciò, riflette anche la capacità di un organismo di riprodursi bene. Non basta che un albero crei un mazzo di semi. Questi semi devono avere la capacità di finire in un terreno fertile con risorse sufficienti per germogliare e crescere.
La forma fisica e la selezione naturale furono spiegate per la prima volta in dettaglio da Charles Darwin, che osservò la fauna selvatica in tutto il mondo, prese numerosi appunti e poi cercò di capire ciò che aveva visto. La selezione naturale è probabilmente meglio spiegata con le sue parole, tratte dalla sua opera fondamentale "L'origine delle specie".
Il processo di selezione naturale può essere enormemente accelerato da forti pressioni demografiche. La pressione demografica è una circostanza che rende più difficile la sopravvivenza degli organismi. Esiste sempre una sorta di pressione demografica, ma eventi come inondazioni, siccità o nuovi predatori possono aumentarla.
Sotto alta pressione, più membri di una popolazione moriranno prima di riprodursi. Ciò significa che solo gli individui con tratti che consentono loro di affrontare la nuova pressione sopravvivranno e trasmetteranno i loro alleli alla generazione successiva. Ciò può comportare cambiamenti drastici nelle frequenze alleliche entro una o due generazioni.
Immagina una popolazione di giraffe con individui che variano in altezza da 10 piedi a 20 piedi di altezza. Un giorno, un incendio si diffonde e distrugge tutta la vegetazione al di sotto dei 15 piedi. Solo le giraffe più alte di 15 piedi possono raggiungere le foglie più alte per mangiare.
Le giraffe al di sotto di quell'altezza non sono in grado di trovare cibo. La maggior parte di loro muore di fame prima di potersi riprodurre. Nella generazione successiva nascono pochissime giraffe basse. L'altezza media della popolazione aumenta di diversi metri.
Esistono altri modi per influenzare rapidamente e drasticamente la frequenza allelica. Un modo è il collo di bottiglia della popolazione.
In una popolazione numerosa, gli alleli sono distribuiti uniformemente nella popolazione. Se un evento, come una malattia o una siccità, spazza via un'ampia percentuale della popolazione, gli individui rimanenti potrebbero avere una frequenza allelica molto diversa da quella della popolazione più ampia.
Per puro caso, potrebbero avere un'alta concentrazione di alleli che prima erano relativamente rari. Man mano che questi individui si riproducono, i tratti precedentemente rari diventano la media della popolazione.
L'effetto fondatore può anche determinare una rapida evoluzione. Ciò si verifica quando un piccolo numero di individui migra verso una nuova posizione, "fondando" una nuova popolazione che non si accoppia più con la vecchia popolazione.
Proprio come nel caso di un collo di bottiglia nella popolazione, questi individui possono avere frequenze alleliche insolite, portando le generazioni successive ad avere tratti molto diversi dalla popolazione originale da cui migrarono i fondatori.
La differenza tra cambiamenti lenti e graduali nel corso di molte generazioni (gradualismo) e cambiamenti rapidi sotto un'elevata pressione demografica intervallati da lunghi periodi di stabilità evolutiva (equilibrio punteggiato) è un dibattito in corso nella scienza evoluzionistica.
Finora abbiamo considerato la selezione naturale come un agente di cambiamento. Quando guardiamo intorno al mondo, tuttavia, vediamo molti animali che sono rimasti relativamente immutati per decine di migliaia di anni – in alcuni casi, anche milioni di anni. Gli squali ne sono un esempio.
Si scopre che anche la selezione naturale è un agente di stabilità.
A volte un organismo raggiunge uno stato di evoluzione in cui i suoi tratti sono molto adatti al suo ambiente. Quando non accade nulla che eserciti una forte pressione demografica su quella popolazione, la selezione naturale favorisce la frequenza allelica già presente.
Quando le mutazioni causano nuovi tratti, la selezione naturale elimina questi tratti perché non sono efficienti come gli altri.
Il biologo evoluzionista Richard Dawkins scrisse un libro intitolato “The Selfish Gene” negli anni ’70. Il libro di Dawkins ha riformulato l'evoluzione sottolineando che la selezione naturale favorisce la trasmissione dei geni, non l'organismo stesso.
Una volta che un organismo si è riprodotto con successo, alla selezione naturale non interessa cosa succede dopo. Questo spiega perché continuano ad esistere alcuni tratti strani, tratti che sembrano causare danni all'organismo ma apportano benefici ai geni.
In alcune specie di ragni, la femmina mangia il maschio dopo l'accoppiamento. Per quanto riguarda la selezione naturale, un ragno maschio che muore 30 secondi dopo l'accoppiamento ha lo stesso successo di uno che vive una vita piena e ricca.
Dalla pubblicazione di "Il gene egoista", la maggior parte dei biologi concorda sul fatto che le idee di Dawkins spiegano molto sulla selezione naturale, ma non rispondono a tutto. Uno dei principali punti critici è l'altruismo.
Perché le persone (e molte specie animali) fanno cose buone per gli altri, anche quando ciò non offre alcun beneficio diretto a loro stessi? La ricerca ha dimostrato che questo comportamento è istintivo e appare senza formazione culturale nei neonati umani [fonte:Barragan et al.]. Appare anche in alcune specie di primati. Perché la selezione naturale dovrebbe favorire l'istinto di aiutare gli altri?
Una teoria ruota attorno alla parentela. Le persone che sono imparentate con te condividono molti dei tuoi geni. Aiutarli potrebbe aiutare a garantire che alcuni dei tuoi geni vengano tramandati. Immagina due famiglie di primi esseri umani, entrambe in competizione per le stesse fonti di cibo.
Una famiglia ha alleli per l’altruismo:si aiutano a vicenda nella caccia e nella condivisione del cibo. L'altra famiglia no:cacciano separatamente e ogni essere umano mangia solo ciò che riesce a catturare. Il gruppo cooperativo ha maggiori probabilità di raggiungere il successo riproduttivo, trasmettendo gli alleli dell'altruismo.
I biologi stanno anche esplorando un concetto noto come superorganismo. È fondamentalmente un organismo composto da molti organismi più piccoli. Il superorganismo modello è la colonia di insetti.
In una colonia di formiche, solo la regina e alcuni maschi trasmetteranno i propri geni alla generazione successiva. Migliaia di altre formiche trascorrono l'intera vita come operaie o fuchi senza alcuna possibilità di trasmettere direttamente i propri geni. Eppure lavorano per contribuire al successo della colonia.
In termini di “gene egoista”, questo non ha molto senso. Ma se consideriamo una colonia di insetti come un singolo organismo composto da tante piccole parti (le formiche), è proprio così. Ogni formica lavora per garantire il successo riproduttivo della colonia nel suo insieme. Alcuni scienziati ritengono che il concetto di superorganismo possa essere utilizzato per spiegare alcuni aspetti dell'evoluzione umana [fonte:Keim].
Tutti gli organismi possiedono caratteristiche che non conferiscono loro più alcun beneficio reale in termini di selezione naturale. Se il tratto non danneggia l'organismo, la selezione naturale non lo eliminerà, quindi questi tratti permangono per generazioni. Il risultato:organi e comportamenti che non servono più al loro scopo originale. Questi tratti sono chiamati vestigiali.
Ci sono molti esempi solo nel corpo umano. Il coccige è ciò che resta della coda di un antenato e la capacità di muovere le orecchie è un residuo di un primate precedente che era in grado di muovere le orecchie per individuare i suoni.
Anche le piante hanno tratti rudimentali. Molte piante che una volta si riproducevano sessualmente (richiedendo l'impollinazione da parte degli insetti) hanno sviluppato la capacità di riprodursi asessualmente. Non hanno più bisogno degli insetti per essere impollinati, ma producono comunque fiori, originariamente necessari per invogliare gli insetti a visitare la pianta.
A volte, una mutazione fa sì che un tratto vestigiale si esprima più pienamente. Questo è noto come atavismo. Gli esseri umani a volte nascono con la coda piccola. È abbastanza comune trovare balene con le zampe posteriori. A volte i serpenti hanno l'equivalente delle unghie dei piedi, anche se non hanno le dita dei piedi. O i piedi.
Di solito pensiamo all'evoluzione come a qualcosa che non vediamo accadere davanti ai nostri occhi, guardando invece i fossili per trovare prove di ciò che è accaduto nel passato. In effetti, l'evoluzione sotto un'intensa pressione demografica avviene così rapidamente che l'abbiamo vista avvenire nell'arco della vita umana.
Gli elefanti africani hanno tipicamente grandi zanne. L'avorio contenuto nelle zanne è molto apprezzato da alcune persone, quindi i cacciatori hanno cacciato e ucciso elefanti per strappare loro le zanne e venderli (di solito illegalmente) per decenni.
Alcuni elefanti africani hanno una caratteristica rara:non sviluppano mai le zanne. Nel 1930, circa l’1% di tutti gli elefanti non aveva zanne. I cacciatori d'avorio non si preoccuparono di ucciderli perché non c'era avorio da recuperare. Nel frattempo, centinaia di elefanti dotati di zanne furono uccisi, molti di loro prima ancora che avessero la possibilità di riprodursi.
Gli alleli per "senza zanne" sono stati trasmessi nel corso di poche generazioni. Il risultato:circa la metà delle femmine di elefante in alcune popolazioni moderne non hanno zanne [fonte:BBC News, New York Times]. Sfortunatamente, questo non è un vero lieto fine per gli elefanti, poiché le loro zanne vengono utilizzate per scavare e difendersi.
Il verme, un parassita che mangia e danneggia i raccolti di cotone, ha dimostrato che la selezione naturale può agire anche più velocemente di quanto gli scienziati riescano a modificare geneticamente qualcosa. Alcune colture di cotone sono state geneticamente modificate per produrre una tossina dannosa per la maggior parte dei vermi.
Un piccolo numero di vermi presentava una mutazione che conferiva loro l'immunità alla tossina. Mangiarono il cotone e sopravvissero, mentre tutti i vermi non immuni morirono. L'intensa pressione demografica ha prodotto un'ampia immunità alla tossina nell'intera specie nell'arco di pochi anni [fonte:EurekAlert].
Alcune specie di trifoglio hanno sviluppato una mutazione che ha causato la formazione del velenoso cianuro nelle cellule della pianta. Ciò conferiva al trifoglio un sapore amaro, rendendolo meno probabile che venisse mangiato. Tuttavia, quando la temperatura scende sotto lo zero, alcune cellule si rompono, rilasciando il cianuro nei tessuti della pianta e uccidendola.
Nei climi caldi, la selezione naturale ha agito a favore del trifoglio produttore di cianuro, ma dove gli inverni sono freddi è stato preferito il trifoglio non cianuro. Ogni tipo esiste quasi esclusivamente in ciascuna area climatica [fonte:Purves].
E gli umani? Anche noi siamo soggetti alla selezione naturale? È certo che lo eravamo:gli esseri umani sono diventati umani solo perché un assortimento di tratti (cervelli più grandi, camminata eretta) ha conferito vantaggi a quei primati che li hanno sviluppati. Ma siamo in grado di influenzare direttamente la distribuzione dei nostri geni.
Possiamo usare il controllo delle nascite, in modo che coloro che sono "più adatti" in termini di selezione naturale non trasmettano affatto i nostri geni. Usiamo la medicina e la scienza per consentire a molte persone di vivere (e riprodursi) che altrimenti probabilmente non sopravviverebbero all'infanzia. Proprio come gli animali domestici, che alleviamo per favorire specificamente determinati tratti, gli esseri umani sono influenzati da una sorta di selezione innaturale.
Tuttavia, stiamo ancora evolvendo. Alcuni esseri umani hanno più successo riproduttivo di altri e i fattori che influenzano questa equazione hanno aggiunto uno strato di complessità umana alle già complicate interazioni del mondo animale.
In altre parole, non sappiamo veramente in cosa ci evolveremo. Il cambiamento è inevitabile, ma ricorda che la selezione naturale non si preoccupa di creare esseri umani "migliori", ma solo di renderli più numerosi.
