L’evoluzione è una delle più grandi teorie di tutta la scienza. Si propone di spiegare la vita: in particolare, come la prima vita semplice ha dato origine a tutta l’enorme diversità che vediamo oggi, dai batteri alle querce alle balene blu.
Per gli scienziati, l’evoluzione è un dato di fatto. Sappiamo che la vita si è evoluta con la stessa certezza che sappiamo che la Terra è più o meno sferica, che la gravità ci tiene su di essa e che le vespe durante un picnic sono fastidiose.
Non che lo sapresti dai media in alcuni paesi, dove l’evoluzione viene discussa ferocemente – messa giù come “solo una teoria” o liquidata come una menzogna schietta.
Perché i biologi sono così sicuri di questo? Quali sono le prove? La risposta breve è che ci sono così tante cose che è difficile sapere da dove cominciare. Ma ecco un sommario molto sommario delle prove che la vita si è, davvero, evoluta.
Potrebbe essere d’aiuto il primo incantesimo rapidamente quello che dice la teoria dell’evoluzione di Darwin. La maggior parte di noi ha un’idea generale: le specie cambiano nel tempo, solo il più adatto sopravvive e in qualche modo una creatura simile a una scimmia ha dato origine agli esseri umani.
È difficile accettare di discendere, attraverso innumerevoli generazioni, da un verme
La teoria dell’evoluzione di Darwin dice che ogni nuovo organismo è leggermente diverso dai suoi genitori, e queste differenze a volte possono aiutare la prole o impedirla. Poiché gli organismi competono per cibo e compagni, quelli con i tratti vantaggiosi producono più prole, mentre quelli con tratti inutili potrebbero non produrne alcuno. Quindi, all’interno di una data popolazione, vantaggioso i tratti diventano comuni e quelli inutili scompaiono.
Con un tempo sufficiente, questi cambiamenti aumentano e portano alla comparsa di nuove specie e nuovi tipi di organismi, un piccolo cambiamento alla volta. Passo dopo passo, i vermi sono diventati pesce, pesce è venuto sulla terra e ha sviluppato quattro zampe, a quegli animali a quattro zampe è cresciuto il pelo e – alla fine – così io di loro ho iniziato a camminare su due gambe, chiamandosi “umani” e ho scoperto l’evoluzione.
Questo può essere difficile da credere. Una cosa è rendersi conto che non sei identico ai nostri genitori: forse i tuoi capelli sono di un colore diverso, o sei più alto, o hai una natura più allegra. Ma è molto più difficile accettare di essere disceso, attraverso innumerevoli generazioni, da un worm.
Molte persone certamente non lo accettano. Ma dimentica per un momento tutto il dramma. Invece, inizia come fece Charles Darwin: a portata di mano.
Il libro di Darwin On the Origin of Species, pubblicato per la prima volta nel 1859, inizia chiedendo al lettore di guardarsi intorno. Isole tropicali non inesplorate o giungle lontane, tranne l’aia e il giardino. Lì, puoi facilmente vedere che gli organismi trasmettono caratteristiche alla loro prole, cambiando la natura di quell’organismo nel tempo.
Questi cambiamenti di generazione in generazione sono chiamati “discesa con modifica”
Darwin ha sottolineato il processo di coltivazione e allevamento. Per generazioni, agricoltori e i giardinieri hanno allevato animali appositamente per essere più grandi o più forti e le piante per produrre più raccolti.
Gli allevatori lavorano proprio come Darwin immaginava funzionasse l’evoluzione. Supponi di voler allevare polli che depongono più uova. Per prima cosa devi trovarli galline che depongono più uova delle altre, quindi devi schiudere le loro uova e assicurarti che il chi risultante cks si riproducono. Questi pulcini dovrebbero anche deporre più uova.
Se ripeti il processo ad ogni generazione, alla fine avrai galline che depongono molte più uova rispetto ai polli selvatici. Una femmina di gallina della giungla – la più vicina parente selvaggia di il pollo domestico – potrebbe deporre 30 uova in un anno, mentre le galline da allevamento potrebbero produrne dieci volte di più.
Questi cambiamenti di generazione in generazione sono chiamati “discendenza con modificazione”.
I nostri animali domestici più anziani sono ancora in grado di migliorare o modificare rapidamente
Un giovane pulcino lo farà in molti i modi saranno simili ai suoi genitori: sarà riconoscibilmente un pollo, e sicuramente non un oritteropo, e probabilmente sarà più simile ai suoi genitori che ad altri polli. Ma non sarà identico.
“Ecco cos’è l’evoluzione”, afferma Steve Jones dell’University College di Londra nel Regno Unito. “È” una serie di errori che si accumulano “.
Potresti pensare che l’allevamento possa solo fare un fe w cambia, ma sembra non esserci fine. “Nessun caso è registrato di una variabile che cessi di essere variabile durante la coltivazione”, ha scritto Darwin. “Le nostre piante coltivate più vecchie, come il grano, spesso producono ancora nuove varietà: i nostri animali domestici più vecchi sono ancora in grado di migliorare o modificare rapidamente.”
L’allevamento, sosteneva Darwin, è essenzialmente un’evoluzione sotto la supervisione umana.Ci mostra che i piccoli cambiamenti di generazione in generazione possono sommarsi. “È inevitabile”, dice Jones. “È destinato a succedere”.
Tuttavia, è un bel passo dall’allevare con cura polli che depongono più uova all’evoluzione naturale di nuove specie. Secondo la teoria evolutiva, quei polli discendono in ultima analisi dai dinosauri e, se vai più indietro, dai pesci.
La risposta è semplicemente che l’evoluzione richiede molto tempo per apportare grandi cambiamenti. Per vedere le prove di ciò , devi guardare i documenti più vecchi. Devi guardare i fossili.
I fossili sono i resti di organismi morti da tempo, conservati nella roccia. Perché le rocce sono adagiate a strati, uno sopra il altro, la documentazione sui fossili è generalmente disposta in ordine di data: i fossili più antichi sono in fondo.
Penso sempre che il caso più convincente dell’evoluzione è nella documentazione sui fossili
Scorrendo la documentazione sui fossili è chiaro che la vita è cambiata nel tempo.
I fossili più antichi di tutti sono i resti del peccato organismi unicellulari come i batteri, con cose più complicate come animali e piante che compaiono solo molto più tardi. Tra i fossili animali, i pesci compaiono molto prima degli anfibi, degli uccelli o dei mammiferi. I nostri parenti più stretti, le scimmie, si trovano solo nelle rocce più superficiali, le più giovani.
“Penso sempre che il caso più convincente dell’evoluzione sia nei fossili”, dice Jones. “È evidente che una pagina su sei nell’Origine delle specie ha a che fare con la documentazione fossile. sapeva che quello era un caso inconfutabile di evoluzione. “
Come sappiamo davvero che una specie si è evoluta in un’altra?
Studiando attentamente i fossili, gli scienziati sono stati in grado di collegare molte specie estinte con quelle che sopravvivono oggi, a volte indicando che una discendeva da un’altra.
Per Ad esempio, nel 2014 i ricercatori hanno descritto i fossili di un carnivoro di 55 milioni di anni chiamato Dormaalocyon, che potrebbe essere un antenato comune di tutti i leoni, le tigri e gli orsi di oggi. La forma dei denti di Dormaalocyon lo ha rivelato.
Tuttavia, potresti non essere convinto. Quegli animali possono tutti avere denti simili, ma leoni, tigri e Dormaalocyons sono ancora specie distinte. Come lo sappiamo davvero che una specie si è evoluta in un’altra?
La documentazione fossile è di grande aiuto qui, perché è incompleta. “Se guardi la maggior parte dei reperti fossili, ciò che vedi in realtà è una forma che dura a lungo volta e poi il prossimo gruppo di fossili che “hai è abbastanza diverso da quello che avevi prima”, dice Jones.
È anche possibile osservare l’evoluzione di una nuova specie mentre accade
Ma poiché abbiamo portato alla luce sempre più resti, è stata scoperta una ricchezza di “fossili di transizione” . Questi “anelli mancanti” sono case a metà strada tra specie familiari.
Ad esempio, in precedenza abbiamo detto che i polli discendono in ultima analisi dai dinosauri. Nel 2000 un team guidato da Xing Xu dell’Accademia cinese delle scienze ha descritto un piccolo dinosauro chiamato Microraptor, che aveva piume simili a uccelli moderni e potrebbe essere stato in grado di volare.
È anche possibile osservare il evoluzione di una nuova specie mentre accade.
Nel 2009, Peter e Rosemary Grant dell’Università di Princeton nel New Jersey hanno descritto come è nata una nuova specie di fringuello su una delle isole Galápagos: le stesse isole visitate di Darwin.
Questo piccolo gruppo di uccelli aveva formato una nuova specie
Nel 1981, un singolo fringuello di terra media arrivò su un’isola chiamata Daphne Major. Era insolitamente grande e cantava una canzone un po ‘diversa da quella degli uccelli locali.
È riuscito a riprodursi e la sua prole ha ereditato i suoi tratti insoliti. Dopo alcune generazioni, erano isolati riproduttivamente: sembravano diversi dagli altri uccelli e cantavano canzoni diverse, quindi potevano riprodursi solo tra loro. Questo piccolo gruppo di uccelli aveva formato una nuova specie: avevano “speciato”.
Questa nuova specie è solo leggermente diversa dai suoi antenati: i loro becchi sono diversi e cantano una canzone insolita. Ma è possibile assistere a cambiamenti molto più drammatici mentre avvengono.
Richard Lenski della Michigan State University è responsabile dell’esperimento di evoluzione più longevo al mondo.
È” una dimostrazione molto diretta dell’idea di adattamento di Darwin per selezione naturale
Dal 1988, Lenski ha ha monitorato 12 popolazioni di batteri Escherichia coli nel suo laboratorio. I batteri sono lasciati a se stessi in contenitori di stoccaggio, con nutrienti di cui nutrirsi, e il team di Lenski congela regolarmente piccoli campioni.
L’E. coli non sono più gli stessi del 1988.”In tutte le 12 popolazioni, i batteri si sono evoluti per crescere molto più velocemente rispetto ai loro antenati”, afferma Lenski. Si sono adattati alla specifica miscela di sostanze chimiche che fornisce loro.
“È una dimostrazione molto diretta dell’idea di adattamento di Darwin per selezione naturale. Ora, a 20 anni dall’inizio dell’esperimento, il tipico il lignaggio cresce circa l’80% più velocemente dell’antenato. “
Nel 2008, il team di Lenski ha riferito che i batteri avevano fatto un enorme balzo in avanti. La miscela in cui vivono include una sostanza chimica chiamata citrato, che E . coli non può digerire. Ma dopo 31.500 generazioni nell’esperimento, una delle 12 popolazioni ha iniziato a nutrirsi di citrato. Sarebbe come se gli umani sviluppassero improvvisamente la capacità di mangiare la corteccia degli alberi.
Tutti gli esseri viventi trasportano geni, sotto forma di DNA
Il citrato era sempre lì, dice Lenski, “quindi tutte le popolazioni hanno l’opportunità in un certo senso di evolvere la capacità di usare questo … Ma solo una delle 12 popolazioni ha trovato il modo per farlo. “
A questo punto, l’abitudine di Lenski di congelare regolarmente L’acquisizione di campioni di batteri si è rivelata cruciale. È stato in grado di tornare indietro attraverso campioni più vecchi e rintracciare i cambiamenti che hanno portato l’E. Coli a mangiare citrato.
Per fare ciò, ha dovuto guardare sotto il cofano. Ha usato uno strumento che non era disponibile ai giorni di Darwin, ma che ha rivoluzionato la nostra comprensione dell’evoluzione nel suo complesso: la genetica.
Tutti gli esseri viventi trasportano geni, sotto forma di DNA.
I geni controllano il modo in cui un organismo cresce e si sviluppa e vengono trasmessi dal genitore alla prole. Quando una mamma gallina depone molte uova e trasmette quel tratto alla sua prole, lo fa attraverso i suoi geni.
Tutta la vita moderna discende da un un unico antenato comune
Nel corso dell’ultimo secolo gli scienziati hanno catalogato i geni di specie diverse. Risulta che tutti gli esseri viventi immagazzinano informazioni nel loro DNA allo stesso modo: usano tutti lo stesso “codice genetico”.
Inoltre, gli organismi condividono anche molti geni. Migliaia di geni trovati in Il DNA umano può anche essere trovato nel DNA di altre creature, comprese piante e persino batteri.
Questi due fatti implicano che tutta la vita moderna discende da un unico antenato comune, l ‘”ultimo antenato universale”, che vissuto miliardi di anni fa.
Confrontando quanti geni condividono gli organismi, possiamo capire come sono correlati. Ad esempio, gli esseri umani condividono più geni con scimmie come scimpanzé e gorilla rispetto ad altri animali, tanto quanto 96%. Ciò suggerisce che siano i nostri parenti più stretti.
Abbiamo un antenato comune con gli scimpanzé
“Prova a spiegarlo in modo diverso dal fatto che queste relazioni si basano su una sequenza di cambiamenti nel tempo”, afferma Chris Stringer del Natural History Museum di L ondon. “Abbiamo un antenato comune con gli scimpanzé e da allora noi e loro ci siamo discostati da quell’antenato comune.”
Possiamo anche usare la genetica per tenere traccia dei dettagli dei cambiamenti evolutivi.
“È possibile confrontare diversi tipi di batteri e trovare i geni che condividono”, afferma Nancy Moran dell’Università del Texas ad Austin. “Una volta che hai riconosciuto questi geni … puoi osservare come si sono evoluti in diversi tipi di popolazioni.”
Quando Lenski ha analizzato i suoi campioni di E. coli, ha scoperto che i batteri che mangiano il citrato ne avevano diversi cambiamenti nel loro DNA che gli altri batteri non hanno fatto. Questi cambiamenti sono chiamati mutazioni.
L’E. coli di Lenski ci mostra che l’evoluzione può dare agli organismi abilità radicalmente nuove
Alcune di esse si erano verificate molto prima che i batteri sviluppassero la loro nuova abilità. “Di per sé, non conferivano la capacità di crescere al citrato, ma preparavano il terreno per mutazioni successive che poi conferivano tale capacità”, afferma Lenski.
Questa complessa catena di eventi aiuta a spiegare perché solo uno la popolazione ha evoluto l’abilità.
Illustra anche un punto importante sull’evoluzione. Un particolare passo evolutivo può sembrare estremamente improbabile, ma se ci sono abbastanza organismi spinti a prenderlo, probabilmente uno di loro lo farà, e ne basta uno.
L’E. Coli di Lenski ci mostra questa evoluzione può dare agli organismi capacità radicalmente nuove, ma l’evoluzione non sempre migliora le cose. I suoi effetti sono spesso, almeno ai nostri occhi, piuttosto casuali.
Le mutazioni che portano a cambiamenti in un organismo sono molto raramente in meglio, dice Moran. In effetti, la maggior parte delle mutazioni non ha alcun impatto o un impatto negativo sul modo in cui un organismo funziona.
Gli animali che vivono in caverne buie spesso perdono la loro occhi
Quando i batteri sono confinati in ambienti isolati, a volte raccolgono mutazioni genetiche indesiderate che vengono trasmesse direttamente a ogni generazione.Nel tempo, questo ostacola gradualmente la specie.
“Mostra davvero il processo di evoluzione”, dice Moran. “Non è tutto solo adattamento e le cose stanno migliorando, c’è anche questo grande potenziale di peggioramento.”
Inoltre, gli organismi a volte perdono capacità. Ad esempio, gli animali che vivono nelle grotte buie spesso perdono gli occhi.
Questo può sembrare strano. Tendiamo a pensare all’evoluzione come a un processo di miglioramento biologico, di specie che migliorano e diventano meno primitive. Ma questo non è necessariamente ciò che accade.
La nozione di miglioramento può essere fatta risalire a uno scienziato di nome Jean-Baptiste Lamarck, che spingeva l’idea che gli organismi si evolvessero prima di Darwin. I suoi contributi erano vitali.
Cosa voleva dire che volevano migliorare? Come lo testeresti?
Ma a differenza di Darwin, Lamarck pensava che gli organismi sono migliorati nel vivere nei loro ambienti come reazione deliberata a quegli ambienti, come se volessero intrinsecamente migliorare.
La teoria di Lamarck direbbe che le giraffe hanno a lungo cks perché i loro antenati si sono allungati per raggiungere alberi alti, e poi hanno trasmesso i loro lunghi colli appena acquisiti alla loro prole.
“Darwin ha scritto di Lamarck in privato e ha detto che la sua teoria è completamente assurda,” è non verificabile, “dice Jones. “Cosa voleva dire che volevano migliorare? Come lo testeresti?”
Darwin aveva una teoria alternativa: la selezione naturale. Offre una spiegazione completamente diversa per il “collo lungo delle giraffe”.
Immagina un antenato delle giraffe moderne, qualcosa di simile a un cervo o un’antilope. Se c’erano molti alberi alti dove viveva questo animale, gli animali con i colli più lunghi otterrebbero più cibo e farebbero meglio di quelli con il collo più corto.
Animali come le giraffe sono così sorprendenti perché sembrano così perfettamente adattati
Dopo alcune generazioni, tutti gli animali avrebbero avuto il collo leggermente più lungo dei loro antenati. Anche in questo caso, quelli con il più lungo avrebbero fatto meglio, quindi per molti anni, i colli delle giraffe si allungavano gradualmente, perché quelli con il collo corto tendevano a non avere prole.
Le mutazioni alla base di tutto questo avvenivano in modo casuale ed era altrettanto probabile che producessero colli corti quanto quelli lunghi. Ma quelle mutazioni del collo corto non tendevano a durare.
Animali come le giraffe sono così sorprendenti perché sembrano così perfettamente adattati. Vivono in aree dove gli alberi sono alti e hanno solo foglie alte da terra , quindi ovviamente hanno il collo lungo per raggiungerli.
“Questo tipo di immagine è in realtà ciò che confonde le persone, penso, perché sembra così perfetto, sembra progettato”, dice Moran. Ma se tu guarda più da vicino, è il risultato di una lunga catena di piccoli cambiamenti. “Ti rendi conto, oh, non è progettato, in realtà è uno strano evento che potrebbe essersi diffuso e portare a un altro strano evento.”
Ora abbiamo tutte le prove che, messe insieme, dimostrano che la vita si è evoluta.
L’evoluzione umana è sempre stata un concetto difficile per alcuni allo stomaco
La discesa con modificazione, causata da mutazioni casuali nei geni, alla fine porta a cambiamenti graduali e alla formazione di nuove specie – gran parte di esso driv it dalla selezione naturale, che elimina quegli organismi che sono meno adatti ai loro ambienti.
Infine, applichiamo tutto questo a noi stessi.
L’evoluzione umana è sempre stata un concetto difficile da digerire per alcuni, ma ora è impossibile chiudere un occhio, dice Stringer.
Si ritiene che l’Homo sapiens si sia evoluto in Africa prima di diffondersi in tutto il mondo.
Le persone di origine europea e asiatica portano geni di Neanderthal nel loro DNA
La documentazione fossile mostra un graduale cambiamento da animali simili a scimmie che camminano a quattro zampe a creature bipedi che svilupparono gradualmente cervelli più grandi.
I primi umani a lasciare l’Africa si incrociarono con altre specie di ominidi, come i Neanderthal. Di conseguenza, le persone di discendenza europea e asiatica portano i geni di Neanderthal nel loro DNA, ma le persone di discendenza africana no.
Tutto questo è accaduto migliaia di anni fa, ma la storia non è finita. ancora in evoluzione.
Ad esempio, negli anni ’50 un medico britannico di nome Anthony Allison stava studiando una malattia genetica chiamata anemia falciforme, comune in alcune popolazioni africane. Le persone affette da questa malattia hanno globuli rossi deformi , che non trasportano l’ossigeno in tutto il corpo così come potrebbero.
Per quelle persone, valeva la pena portare la mutazione falciforme
Allison scoprì che le popolazioni dell’Africa orientale erano divise in gruppi di abitanti delle pianure, inclini alla malattia, e persone che vivevano negli altopiani, che non erano.
Si è scoperto che le persone portatrici del tratto falciforme hanno ottenuto un beneficio inaspettato. Li proteggeva dalla malaria, che era davvero una minaccia solo nelle pianure. Per quelle persone, valeva la pena portare la mutazione falciforme, anche se i loro figli potevano essere anemici.
Al contrario, le persone che vivevano nelle aree degli altipiani non erano a rischio di malaria. Ciò significava che non c’era alcun vantaggio nel portare il tratto falciforme, quindi la sua natura altrimenti dannosa aveva fatto sì che scomparisse.
Naturalmente, ci sono tutti i tipi di domande sull’evoluzione a cui non abbiamo ancora risposto .
I loro antenati risalgono in una linea ininterrotta per oltre 3 miliardi di anni
Stringer ne offre uno semplice: qual è stato il cambiamento genetico che ha permesso agli esseri umani di camminare in posizione eretta, e perché quella mutazione ha avuto tanto successo? In questo momento non lo sappiamo, ma con più fossili e una migliore genetica, un giorno potremmo.
Quello che sappiamo è che l’evoluzione è un fatto naturale. È la base per la vita sulla Terra così come la conosciamo.
Quindi la prossima volta che sei in giro, che sia nel tuo giardino o in una fattoria o semplicemente camminando per una strada, prendi un guarda gli animali e le piante intorno a te e pensa a come sono arrivati tutti lì.
Ciascuno degli organismi che vedi, “un minuscolo insetto o un grande elefante, è l’ultimo membro di un antico famiglia. I loro antenati risalgono in una linea ininterrotta per oltre 3 miliardi di anni, all’alba della vita stessa. Così fanno i tuoi.