In biologia l'evoluzione è il fenomeno del cambiamento, non necessariamente migliorativo, del genotipo (cioè del patrimonio genetico) degli individui di una specie. La teoria dell'evoluzione delle specie è un pilastro fondamentale della biologia moderna, anche se le cause e le modalità del suo manifestarsi sono tuttora oggetto di discussione e di ricerca.
Si parla di evoluzione in generale intendendo un processo di cambiamento, spesso migliorativo, da uno stato ad un altro.
L'evoluzione delle specie non è semplicemente dovuta alla selezione naturale, ma ad una molteplicità di fattori che interagiscono e si influenzano a vicenda; è per questo che l'evoluzione ha normalmente tempi lunghissimi ed è difficile da riprodurre in laboratorio. Uno dei pochi fenomeni di evoluzione osservabili, per via della estrema brevità dei cicli vitali in gioco e quindi della rapidità con cui è possibile osservare la successione delle generazioni, è quello relativo alla progressiva resistenza agli antibiotici da parte dei batteri. È necessario utilizzare sempre nuovi antibiotici per assicurare trattamenti efficaci e ciò è dovuto al fatto che i batteri, come tutte le specie, mutano, e in un ambiente a loro ostile come un corpo umano in terapia antibiotica, sopravvivono semplicemente quegli individui le cui mutazioni determinano una maggiore resistenza a quello specifico antibiotico. L'uso diffuso degli antibiotici (sia sugli uomini che sugli animali) non fa che selezionare i ceppi batterici più resistenti, con drammatica diminuzione dell'efficacia. L'introduzione di un nuovo e più potente antibiotico non farà che riproporre lo schema già descritto: tra le infinite mutazioni ve ne saranno sempre alcune che daranno un vantaggio riproduttivo (che renderanno cioè più "adatti") agli individui che le hanno subite. Anche i virus mutano rapidamente, producendo sempre nuovi ceppi, cosa che rende ancor più difficile cercare di contrastarli. Per questo motivo è difficile riuscire a produrre vaccini definitivamente efficaci contro l'influenza, visto che i tempi di mutazione del virus sono paragonabili ai tempi necessari per mettere in commercio un vaccino.
Il dibattito si è così spostato su un altro tema: ci si interroga sulle modalità e le dinamiche dell'evoluzione e quindi sulle teorie che la possono spiegare.
Oggi sappiamo che l'evoluzione della specie è avvenuta in seguito a trasformazioni, selezionate poi dall'ambiente; per arrivare a questa affermazione ci sono voluti molti anni. Infatti alla fine del 1700 lo scienziato Linneo sosteneva la teoria della fissistà, cioè l'immutabilità delle specie.
Solo all'inizio del XIX secolo iniziavano a sorgere i primi dubbi: negli strati geologici più antichi mancavano totalmente tracce (fossili) degli esseri attualmente viventi. Nel 1809, il naturalista Lamarck presentò per primo una teoria evoluzionistica secondo cui gli organismi viventi si modificherebbero gradualmente nel tempo adattandosi all'ambiente: l'uso o il non uso di determinati organi porterebbe con il tempo ad un loro potenziamento o ad un'atrofia. Tale ipotesi però conteneva quello che oggi viene considerato l'errore di fondo: l'ereditabilità dei caratteri acquisiti (esempio: un culturista non avrà necessariamente figli muscolosi. La muscolosità del culturista è infatti una manifestazione fenotipica, cioè morfologica, derivante dall'interazione dello sportivo con l'ambiente -il continuo sollevare pesi-, ma il particolare sviluppo muscolare non è dettato dal suo patrimonio genetico (genotipo)).
Lamarck trovò opposizione in Georges L. Chretien Cuvier, il quale aveva elaborato la 'teoria delle catastrofi naturali' secondo la quale la maggior parte degli organismi viventi nel passato sarebbero stati spazzati via da numerosi cataclismi e il mondo infatti sarebbe stato ripopolato dalle specie sopravvissute.
Dopo cinquant'anni Darwin formulò una nuova teoria evoluzionistica; il noto naturalista, durante il suo viaggio giovanile sul brigantino Beagle, fu colpito dalla variabilità delle forme viventi che aveva avuto modo di osservare nei loro ambienti naturali intorno al mondo. Riflettendo sugli appunti di viaggio e traendo spunto dagli scritti dell'economista Thomas Malthus, Darwin si convinse che la “lotta per la vita” fosse uno dei motori principali dell'evoluzione intuendo il ruolo selettivo passivo dell'ambiente sulle specie viventi. L'ambiente, infatti, non può essere la causa primaria nel processo di evoluzione (come nella teoria di Lamarck) in quanto tale ruolo è giocato dalle mutazioni genetiche, in gran parte casuali. L'ambiente entra in azione in un secondo momento, nella determinazione del vantaggio o svantaggio riproduttivo che quelle mutazioni danno alla specie mutata, in poche parole, al loro migliore o peggiore adattamento (fitness in inglese).
I principali meccanismi che partecipano in queste situazioni sono:
I rapporti di discendenza comune tra specie o gruppi di ordine superiore si dicono rapporti filogenetici, e il processo di differenziazione della vita si chiama filogenesi. La paleontologia dà prove consistenti di tali processi.
Organi con strutture interne radicalmente diverse possono avere una somiglianza superficiale e servire a funzioni simili: si dicono allora analoghi. Esempi di organi analoghi sono le ali degli insetti e degli uccelli. Gli organi analoghi dimostrano che esistono molteplici modi per risolvere problemi di funzionalità. Nello stesso tempo esistono organi con struttura interna simile ma che servono a funzioni radicalmente diverse (organi omologhi).
Confrontando organi omologhi di organismi dello stesso phylum, ad esempio gli arti di diversi Tetrapodi, si nota che presentano una struttura di base comune anche quando svolgono funzioni diverse, come la mano umana, l'ala di un uccello e la zampa anteriore di una lucertola. Poiché la somiglianza strutturale non risponde a necessità funzionali, la spiegazione più ragionevole è che tali strutture derivino da quella del comune progenitore. Inoltre, considerando gli organi vestigiali, risulta difficile ammettere che siano comparsi fin dall'inizio come organi inutili, mentre se si ammette che avessero una funzione in una specie progenitrice la loro esistenza risulta comprensibile.
La mutazione (termine introdotto all'inizio del Novecento) consiste nella comparsa improvvisa, casuale ed ereditabile, di caratteristiche non possedute da antenati degli individui che le presentano. La ricombinazione genetica può aver luogo sia durante la meiosi (riproduzione sessuata) sia per trasferimento di materiale genetico da una cellula all'altra (coniugazione o trasformazione batterica).
Con cladismo si intende la ramificazione evolutiva già figurata da Darwin nell'Origine della specie del 1856. Attualmente fonda la classificazione sulla prospettiva filogenetica. La paleontologia aiuta a comprendere con numerosi esempi come una specie madre dia origine a due specie figlie, per ramificazione dicotomica, utilizzando la distinzione fra caratteri primitivi e innovativi.
È importante notare che mutazione e selezione, prese singolarmente, non possono produrre un'evoluzione significativa.
La prima, infatti, non farebbe che rendere le popolazioni sempre più eterogenee. Inoltre, per il suo carattere casuale, nella maggior parte dei casi essa è neutrale, oppure nociva, per la capacità dell'individuo che la esibisce di sopravvivere e/o riprodursi. La selezione, dal canto suo, non può introdurre nella popolazione nessuna nuova caratteristica: tende anzi ad uniformare le proprietà della specie.
Solo grazie a sempre nuove mutazioni la selezione ha la possibilità di eliminare quelle dannose e propagare quelle (poche) vantaggiose. L'evoluzione è quindi il risultato dell'azione della selezione naturale sulla variabilità genetica creata dalle mutazioni. L'azione della selezione naturale e delle mutazioni viene analizzata quantitativamente dalla Genetica delle popolazioni.
È anche importante sottolineare che la selezione è controllata dall'ambiente, che varia nello spazio e nel tempo e comprende anche gli altri organismi. Le mutazioni forniscono perciò il meccanismo che permette alla vita di perpetuarsi. Infatti gli ambienti sono in continuo cambiamento e le specie scomparirebbero se non fossero in grado di sviluppare adattamenti che permettono di sopravvivere e riprodursi nell'ambiente cambiato.
Ogni specie (a meno che non sia in via di estinzione o residuale) è formata da più popolazioni mendeliane. Esse non coincidono con le popolazioni ecologiche e sono definite come parti della specie al cui interno si ha un'ampia possibilità di incrocio. La speciazione è possibile quando tra popolazioni o gruppi di popolazioni si instaura un isolamento riproduttivo, ossia vi è uno scambio genetico pressoché nullo.
Se si realizza l'isolamento per un tempo abbastanza lungo, è impossibile che per puro caso si abbia la stessa evoluzione nelle due parti della specie. La divergenza evolutiva è ancor più marcata se i due gruppi vivono in ambienti diversi poiché la selezione agisce su di loro in modo diverso.
Ad esempio, fossili abbastanza recenti possono essere attribuiti generalmente a generi attuali, mentre quelli man mano più antichi sono sempre più diversi e sono attribuibili ad altri generi; permangono talora caratteristiche di base, per cui possono essere spesso attribuiti agli stessi gruppi tassonomici di ordine elevato attuali. Ciò si accorda bene con l'ipotesi generale, che, arretrando nel tempo, ci avviciniamo alla radice dell'albero filogenetico.
La paleontologia mostra prove concrete dell'evoluzione, quando i fossili sono trovati nelle successioni stratigrafiche sedimentarie in abbondanza, laddove è rispettato il principio fondamentale geologico della sovrapposizione; una testimonianza significativa è quella degli ammoniti Hildoceratidi del Lias superiore (Giurassico) nell'Appennino umbro - marchigiano, che mostra passaggi tra genere e genere.
Qui, all'interno dell'unità litostratigrafica di origine marina del Rosso Ammonitico, è stata studiata una serie fossile raccogliendo varie centinaia di campioni, strato per strato, dimostrando che si è avuto un adattamento funzionale verso una sempre maggiore idrodinamicità, e giustificando l'idea darwiniana della selezione naturale. Questa evoluzione è da considerare simpatrica perché i suoi documenti sono presenti esclusivamente nell'area tetidea mediterranea. Per altro esiste una grande variabilità all'interno dei vari generi qui figurati; dal basso Praemercaticeras, più antico, poi Pseudomercaticeras, Mercaticeras e Merlaites.
Naturalmente sono conosciute serie evolutive fossili di altri organismi animali, vertebrati e invertebrati. I fossili dentro le rocce sedimentarie marine sono diffusi in tutte le parte del mondo e permettono indagini stratigrafiche molto dettagliate.
Anche la presenza di grossi Uccelli non volatori in grandi isole porta alle medesime conclusioni. Infatti, visto che esse erano già separate dai continenti alla comparsa degli omeotermi, solo gli Uccelli hanno potuto raggiungerle ed occupare nicchie terrestri solitamente occupate da Mammiferi.
Alle prove biogeografiche si possono aggiungere quelle paleobiogeografiche. la paleobiogeografia si occupa della posizione paleogeografica dei fossili, a partire da quella geografica attuale. L'argomento ha enorme importanza quando i fossili sono molto antichi (per es. quelli del Paleozoico e del Mesozoico), e talora danno indizi di speciazione allopatrica per migrazione. Tali studi, ancora poco sviluppati, devono essere eseguiti con il concorso della Biostratigrafia; in tal caso possono dare risultati eccezionali. un caso diverso è quello della presenza degli stessi fossili in aree oggi separate; Sudamerica e Africa infatti presentano in successioni rocciose simili, di origine continentale, fossili di rettili Sinapsidi simili del Permiano, 250 milioni di anni fa, a testimoniare che i due continenti erano uniti nel supercontinente Gondwana in quel lontano periodo.
Sono stati realizzati molti programmi per computer che simulano un ecosistema per diversi scopi (divertimento, studio dei meccanismi evolutivi naturali, studio degli algoritmi genetici). Anche questi hanno dimostrato la plausibilità del modello evoluzionistico.
Come si è detto chiaramente, né la matematica né l'informatica provano che sia andata così ma solamente che è possibile che sia andata così, ovvero che il modello evoluzionistico non contiene difetti logici.
Sono state anche proposte teorie che ipotizzano un'evoluzione in direzioni predeterminate, o comunque tendente ad un fine (ortogenesi).
Per quanto riguarda i rapporti fra il darwinismo e la religione, oggi la teoria di Darwin è accettata dai teologi cattolici "evoluzionisti", che si rifanno al pensiero di S. Agostino, il quale effettivamente sostenne che Dio non ha creato il mondo nelle identiche condizioni in cui questo si trova attualmente. Secondo S. Agostino, infatti, Dio ha creato il mondo in una condizione più semplice e più rudimentale, fornito però di speciali capacità (dette "ragioni seminali") di svilupparsi ed evolversi nei modi in cui di fatto si è in seguito sviluppato e perfezionato.
I teologi evoluzionisti, però, allo scopo di restare nei limiti dell'ortodossia cristiana, e cioè di conformarsi a quanto le Sacre Scritture narrano circa l'origine dell'uomo, fanno queste due importanti considerazioni:
Tuttavia la posizione ufficiale nei riguardi della teoria dell'evoluzione è stata chiarita durante il discorso di papa Giovanni Paolo II alla Pontificia Accademia delle Scienze del 22 ottobre 1996 e da un discorso suvccesivo del cardinale Ratzinger a Monaco di Baviera. Essi la definiscono una teoria, cioè una costruzione "metascientifica", la quale si avvale anche di certe nozioni ricavate non dall'esperienza, ma dalle varie espressioni della cosiddetta filosofia della natura. In quanto teoria, quindi, essa soffre irrimediabilmente di tutta la precarietà e la contingenza di cui soffre una qualunque altra teoria scientifica. Inoltre, sottolineano, è soggetta a un condizionamento ideologico che, in ultima analisi, lascia aperta la questione di appurare la reale portata dei fatti osservati, dal momento che l'evoluzione in quanto tale, non è mai stata oggetto di osservazione. Esistono pertanto letture materialistiche e riduttive e letture spiritualistiche. Il giudizio sulla validità è, in ultima analisi, soggetto a verifiche di tipo filosofico e teologico. Mentre la Chiesa respinge ogni riduzione puramente materialistica che è incompatibile con la verità dell'uomo (immagine di Dio) è aperta al dialogo con la comunità scentifica. Ratzinger afferma : "La dottrina dell’evoluzione è per certo un’ipotesi importante, che però presenta decisamente molti problemi, i quali necessitano ancora di un’ampia discussione"
Uno dei problemi è lo stato di perfezione originaria di Adamo ed Eva, incompatbile con l'evoluzione che vuole tutto in continua trasformazione. Anche il peccato originale è in qualche modo un evoluzione "al contrario" perchè è il passagio da una forma più evoluta (perfetta) a una meno evoluta. Lo stato di perfezione originaria dell'uomo, che non conosceva la morte prima del peccato originale, negherebbe di fatto la possibilità che esistano reperti fossili umani.
Il creazionismo religioso per sua stessa definizione non soddisfa il criterio del rasoio di Occam, né il paradigma della falsificabilità o almeno emendabilità: per questo motivo esso non è una teoria scientifica.
Questa ipotesi è nata da una critica ad alcune lacune del Darwinismo che lo stesso Darwin aveva descritto nel capitolo "Dubbi" del suo lavoro più noto, L'origine delle specie. La teoria del disegno intelligente si fonda inoltre sul concetto di complessità irriducibile. L'inventore del concetto, il biochimico Michael Behe, illustra questo concetto tramite l'esempio della trappola per topi. Essa è composta di pochi semplici elementi senza uno dei quali essa non funziona affatto: è dunque "irriducibile". Si tratta in pratica di una moderna riproposizione dell'esempio dell'orologio ("supponiamo che io abbia trovato per terra un orologio, e mi si chieda come abbia fatto a trovarsi lì. Difficilmente potrei dare la stessa risposta di prima, e cioè che, per quanto ne sappia, l'orologio si trova lì da sempre.") portata da William Paley (1743-1805), arcidiacono di Carlisle, nel libro Teologia Naturale (1802).
Applicando questo principio a vari organismi e organi presenti in natura se ne desume, secondo i sostenitori del disegno intelligente, che è impossibile che essi siano lo "stadio evoluto" di qualcosa che c'era prima. Ciò induce a ritenere probabile (assai più che sotto un'ipotesi di pura casualità) che questi organismi siano apparsi in questo stadio perfetto e funzionante da un momento in poi e non abbiano avuto "progenitori". Esempi portati a sostegno di questo argomento sono i batteri unicellulari, l'occhio, il sangue, i reni.
Il disegno intelligente non è peraltro riconosciuto come scientifico dalla maggior parte della comunità scientifica, la quale sostiene la teoria evoluzionistica. Infatti la quasi totalità degli scienziati afferma che il suo maggiore argomento, quello della irriducibilità degli organismi complessi, sia stato superato già negli anni immediatamente successivi a Darwin stesso, in particolare:
Esiste una variante di tali argomentazioni, nota come principio antropico forte. Secondo questa concezione, le probabilità che il mondo si rivelasse adatto alla sopravvivenza e allo sviluppo degli uomini sono così scarse che si può concludere che il mondo sia risultato di un progetto. Ovvero il fatto che gli esseri umani si siano evoluti e siano sopravvissuti ci fornirebbe una prova dell'esistenza di un progetto iniziale.
Questo potrebbe essere spiegato dalla esistenza di un Dio che eserciti un controllo sulle condizioni fisiche del nostro universo in modo tale da permettere l'evoluzione della forma di vita umana.
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