Qual è la teoria dell'evoluzione di Darwin?

La teoria dell'evoluzione per selezione naturale fu formulata per la prima volta in On the Origin of Species di Charles Darwin, pubblicato nel 1859.

Nel suo libro, Darwin descrive come gli organismi si sviluppano nel corso delle generazioni attraverso l'eredità di tratti fisici o comportamentali. La teoria parte dal presupposto che all'interno di una popolazione ci siano differenze nei tratti, come la forma del becco di uno dei fringuelli delle Galápagos studiati da Darwin.

Secondo la teoria, gli individui con tratti che consentono loro di adattarsi al loro ambiente potrebbero essere più in grado di sopravvivere e avere più figli che erediteranno quei tratti.

Gli individui con tratti meno adattativi hanno meno probabilità di sopravvivere per trasmetterli. Nel tempo, i tratti che consentono alle specie di sopravvivere e riprodursi diventeranno più comuni in una popolazione e la popolazione cambierà o si evolverà. Darwin suggerì che, attraverso la selezione naturale, specie geneticamente diverse potessero derivare da un antenato comune.

Ma Darwin non conosceva il meccanismo per la trasmissione dei segni. Non sapeva nulla della genetica, del meccanismo mediante il quale i geni codificano determinati tratti e quei tratti vengono trasmessi da una generazione all'altra.

Inoltre non sapeva della mutazione genetica, che è la fonte della variabilità naturale. Ma la ricerca futura dei genetisti ha fornito il meccanismo e ulteriori prove per l'evoluzione per selezione naturale.

Darwin ha scelto il termine "selezione naturale" per contrastarlo con "selezione artificiale" in cui gli allevatori selezionano determinati tratti che considerano desiderabili. Con la selezione naturale, è l'ambiente naturale, e non l'uomo, che seleziona.

La selezione naturale può modificare leggermente una specie, facendo sì che una popolazione cambi colore o dimensione nel corso di diverse generazioni. Quando questo processo si verifica in un periodo di tempo relativamente breve e all'interno di una specie o di un piccolo gruppo di organismi, gli scienziati lo chiamano microevoluzione.

Ma dato il tempo sufficiente e l'accumulo di cambiamenti, la selezione naturale può creare specie completamente nuove, un processo noto come "macroevoluzione". È stato questo processo a lungo termine che ha trasformato i dinosauri in uccelli, i mammiferi anfibi (come gli Indohu) in balene e l'antenato comune delle grandi scimmie e degli umani negli umani, negli scimpanzé e nei gorilla che conosciamo oggi.

Darwin descrisse anche una forma di selezione naturale che dipende dal successo di un organismo nell'attrarre un compagno, un processo noto come selezione sessuale. Il piumaggio colorato dei pavoni e le corna del cervo maschio sono esempi di tratti che si sono evoluti come risultato di tale selezione.

Uno dei migliori esempi di selezione naturale che gli scienziati hanno è l'evoluzione delle balene. Utilizzando la teoria di Darwin come guida e comprendendo come funziona la selezione naturale, i biologi hanno stabilito che la transizione dei primi antenati delle balene dalla terra all'acqua avveniva in una serie di passaggi prevedibili.

L'evoluzione dello sfiatatoio, ad esempio, potrebbe essere iniziata con cambiamenti genetici casuali che hanno causato almeno una balena con le narici più indietro sulla testa.

Le balene con questo adattamento si adatterebbero meglio allo stile di vita marino, poiché non avrebbero bisogno di riemergere completamente per respirare. Tali individui avevano più successo e avevano più prole. Altre modifiche genetiche si sono verificate nelle generazioni successive, facendo spostare il naso più indietro sulla testa.

Anche altre parti del corpo delle prime balene sono cambiate. Le zampe anteriori sono diventate pinne. Le gambe posteriori sono sparite. I loro corpi sono diventati più snelli e hanno pinne caudali per muoversi meglio attraverso l'acqua.

Anche se gli scienziati potevano prevedere come dovrebbero essere le prime balene, per molto tempo non hanno avuto prove fossili a sostegno della loro affermazione. I creazionisti consideravano questa assenza non solo in relazione all'evoluzione delle balene, ma più in generale come una prova che l'evoluzione non si è verificata.

Tuttavia, dall'inizio degli anni '90, gli scienziati hanno trovato prove in paleontologia, biologia dello sviluppo e genetica a sostegno dell'idea che le balene si siano evolute dai mammiferi terrestri. Le stesse linee di evidenza supportano la teoria dell'evoluzione nel suo insieme.

Nella prima edizione di On the Origin of Species, Darwin ha ipotizzato come la selezione naturale avrebbe potuto causare l'evoluzione di un mammifero terrestre in una balena. Come esempio ipotetico, Darwin utilizzò gli orsi neri nordamericani (Ursus americanus), che catturavano gli insetti nuotando nell'acqua con la bocca aperta.

"Non vedo nulla di difficile nel fatto che, come risultato della selezione naturale, la razza di orsi è diventata più acquatica nella sua struttura e nelle sue abitudini, con bocche sempre più grandi, fino a quando è apparso un mostro come una balena", ha riflettuto.

L'idea non è stata ben accolta dal pubblico o da altri scienziati. Darwin fu così imbarazzato dal ridicolo che ricevette che il passaggio sull'orso che nuota fu rimosso dalle successive edizioni del libro. Gli scienziati ora sanno che Darwin aveva l'idea giusta, ma l'animale sbagliato. Invece degli orsi, avrebbe dovuto guardare le mucche e gli ippopotami.

Darwin non fu il primo e non l'unico scienziato a sviluppare la teoria dell'evoluzione. Più o meno nello stesso periodo di Darwin, il biologo britannico Alfred Russel Wallace, indipendentemente da Darwin, avanzò la teoria dell'evoluzione per selezione naturale, che non fu presa sul serio.

Nel frattempo, il biologo francese Jean-Baptiste Lamarck ha suggerito che un organismo potrebbe trasmettere tratti alla sua prole, sebbene si sbagliasse su alcuni dettagli.

Come Darwin, Lamarck credeva che gli organismi si adattassero al loro ambiente e trasmettessero quell'adattamento. Pensava che gli organismi lo facessero cambiando il loro comportamento e quindi i loro corpi, come gli atleti che si esercitano e si divertono, e che questi cambiamenti vengono trasmessi alla prole.

Ad esempio, Lamarck credeva che le giraffe originariamente avessero il collo più corto, ma man mano che gli alberi intorno a loro crescevano più alti, allungavano il collo per raggiungere foglie gustose e la loro prole sviluppò gradualmente colli sempre più lunghi.

Lamarck credeva anche che la vita in qualche modo si evolvesse da forme semplici a forme più complesse.

Sebbene Darwin non fosse sicuro del meccanismo di trasmissione dei tratti, non credeva che l'evoluzione porta necessariamente a una maggiore complessità, piuttosto credeva che la complessità derivi dalla selezione naturale.

La visione darwiniana dell'evoluzione delle giraffe è che le giraffe abbiano una variazione naturale nella lunghezza del collo e che quelle con il collo più lungo siano più adatte a sopravvivere e riprodursi in un ambiente pieno di alberi ad alto fusto, in modo che le generazioni successive abbiano più opportunità di sopravvivere e riprodursi e più a lungo. giraffe dal collo.

La principale differenza tra le idee lamarckiane e darwiniane sull'evoluzione delle giraffe è che non c'è nulla nella spiegazione darwiniana delle giraffe che allungano il collo e trasmettono le caratteristiche acquisite.

Allo stesso tempo, Darwin non sapeva nulla di genetica. Osservò il modello dell'evoluzione, ma non conosceva realmente il meccanismo. Ciò è avvenuto in seguito con la scoperta di come i geni codificano per vari tratti biologici o comportamentali e di come i geni vengono trasmessi dai genitori alla prole. L'inclusione della genetica nella teoria di Darwin è nota come la "sintesi evolutiva moderna".

I cambiamenti fisici e comportamentali che rendono possibile la selezione naturale si verificano a livello del DNA e dei geni nei gameti, nello sperma o nelle uova, attraverso i quali i genitori trasmettono materiale genetico alla loro prole. Tali cambiamenti sono chiamati mutazioni. Le mutazioni sono la materia prima su cui opera l'evoluzione.

Le mutazioni possono essere causate da errori casuali nella replicazione o riparazione del DNA, danni chimici o da radiazioni. Le mutazioni sono generalmente dannose o neutre, ma in rari casi una mutazione può essere benefica per un organismo. In tal caso, diventerà più comune nella prossima generazione e si diffonderà in tutta la popolazione.

Pertanto, la selezione naturale dirige il processo evolutivo, mantenendo e aggiungendo mutazioni benefiche e scartando quelle cattive. Le mutazioni sono casuali, ma la selezione per esse non è casuale.

Ma la selezione naturale non è l'unico meccanismo per l'evoluzione degli organismi. Ad esempio, i geni possono essere trasmessi da una popolazione all'altra quando gli organismi migrano o immigrano, un processo noto come flusso genico. E la frequenza di alcuni geni può anche cambiare in modo casuale, il che è chiamato deriva genetica.

La teoria dell'evoluzione è una delle teorie più fondate nella storia della scienza. Ciò è supportato da dati provenienti da un'ampia varietà di discipline scientifiche, inclusa la genetica, che mostrano che specie diverse hanno somiglianze nel loro DNA.

Ci sono anche prove a sostegno della teoria dell'evoluzione in paleontologia e geologia. Ciò si ottiene attraverso la documentazione fossile, che mostra come le specie che esistevano in passato differissero da quelle che esistono oggi.

Ci sono anche prove della teoria di Darwin che si trovano nella biologia dello sviluppo. È stato scoperto che specie che appaiono molto diverse da adulti attraversano fasi simili dello sviluppo embrionale, suggerendo un passato evolutivo comune.

Prove critiche sono state scoperte nel 1994 quando i paleontologi hanno trovato i resti fossili di Ambulocetus natans, che significa "balena che nuota". Aveva dita e piccoli zoccoli sulle zampe anteriori, ma le zampe posteriori erano enormi rispetto alle sue dimensioni. L'animale era chiaramente adatto al nuoto, ma era anche in grado di muoversi goffamente sulla terraferma, come una foca.

Mentre nuotava, l'antica creatura si muoveva come una lontra, spingendosi via con le zampe posteriori e facendo oscillare la spina dorsale e la coda.

Le balene moderne si spingono attraverso l'acqua con potenti calci dalle loro pinne caudali orizzontali, ma A. natans aveva ancora una coda simile a una frusta e doveva usare le gambe per fornire la maggior parte della propulsione necessaria per spingersi attraverso l'acqua.

Negli ultimi anni sono state scoperte sempre più specie di transizione, o "anelli mancanti", confermando ulteriormente la teoria di Darwin. Ad esempio, nel 2007, i geologi hanno scoperto un fossile di un mammifero acquatico estinto delle dimensioni di un gatto chiamato Indohuis, con zoccoli e una lunga coda.

Gli scienziati ritengono che l'animale appartenesse a un gruppo di cetacei come Ambulocetus natans. Questa creatura è considerata l'"anello mancante" tra gli artiodattili - un gruppo di mammiferi ungulati (artiodattili) che comprende ippopotami, maiali e mucche - e le balene.

I ricercatori sapevano che le balene erano imparentate con gli artiodattili, ma prima della scoperta di questo fossile non c'erano artiodattili conosciuti che condividessero caratteristiche fisiche con le balene. Dopotutto, gli ippopotami, considerati i parenti più stretti dei cetacei, sono molto diversi dalle balene.

Indohyus, d'altra parte, era artiodattilo, come indicato dalla struttura dei suoi zoccoli e delle caviglie, e aveva anche alcune somiglianze con le balene, ad esempio, nella struttura delle sue orecchie.

I dati genetici supportano anche l'idea che le balene si siano evolute dai mammiferi terrestri e forniscono informazioni sull'esatta ramificazione dell'albero evolutivo.

Ad esempio, nel 1999, i ricercatori hanno riportato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences che, secondo un'analisi genetica di sequenze di "geni che saltano" che si copiano e si incollano nei genomi, gli ippopotami erano i parenti viventi più stretti delle balene. Fino al 1985, i ricercatori credevano che i maiali fossero più strettamente imparentati con le balene, ma uno studio del 1999 ha smentito questa idea.

Nel 2019, i ricercatori hanno riportato sulla rivista Science Advances quali geni nel genoma della balena sono stati inattivati ​​quando la creatura si è evoluta dai mammiferi terrestri.

Gli scienziati potrebbero dire che alcuni geni, compresi quelli coinvolti nella formazione della saliva, sono stati inattivati ​​perché le balene ne hanno resti nei genomi, che i ricercatori chiamano fossili genomici. Ciò indica che le balene si sono evolute da creature che producono saliva.

Ci sono anche prove dell'evoluzione dei cetacei dalla biologia dello sviluppo. La biologia dello sviluppo illustra il fatto che animali molto diversi da adulti condividono somiglianze come embrioni perché sono evolutivamente correlati.

Ad esempio, nei cetacei, come embrioni, hanno iniziato a svilupparsi gli arti posteriori, che scompaiono più avanti nel processo di sviluppo, mentre gli arti anteriori rimangono e si trasformano in pinne. Ciò suggerisce che i cetacei si siano evoluti da un antenato a quattro zampe.

L'evoluzione è ben supportata dai numerosi esempi di cambiamenti nelle specie che hanno portato alla varietà della vita che vediamo oggi.

La selezione naturale, o, in altre parole, la variabilità, l'ereditarietà e l'idoneità differenziale, è la teoria di base della biologia moderna. Questo è per la biologia ciò che la meccanica quantistica e la relatività speciale sono per la fisica, o il modello dell'atomo è per la chimica.

Autore: Vitalii Babkin