biologia lezione 20 in questa lezione e termineremo la trattazione dell'evoluzione cominciata nello scorso video in questa lezione tratteremo i vari meccanismi che stanno alla base del processo dell'evoluzione che sono riassunti in questa slide cominciamo con la trattazione delle mutazioni come abbiamo visto precedentemente esistono varie classi di mutazioni geniche cromosomiche e genomiche tutti e tre questi tipi di mutazioni influiscono sull'evoluzione anzi sono ciò che in primo luogo la permette altro fenomeno che influisce sull'evoluzione e di certo la ricombinazione genica come abbiamo potuto vedere nella lezione sulla meiosi la ricombinazione che consiste nel crossing over cioè lo
scambio di partiti tra cromosomi omologhi durante la pro fase della prima divisione a mei otica induce un aumento della variabilità dei cromosomi influendo positivamente nel processo di evoluzione all fenomeno di rilievo nella genesi dell'evoluzione e il flusso genico il flusso genico consiste nello spostamento di vari individui di una stessa specie che mostrano fenotipi diversi dovuti a genotipi diversi e nel successivo incontro e incrocio dei vari ceppi che porta alla generazione di nuovi individui con nuove caratteristiche che avranno quindi capacità diversa di adattarsi all'ambiente questo fenomeno come tutti gli altri visti finora e che vedremo successivamente
al suo scopo nell'aumento della variabilità il fenomeno di deriva genica poi è un altro dei meccanismi alla base dell'evoluzione ne esistono due varianti col parlare dell'effetto del fondatore l'effetto del fondatore e quel fenomeno per cui quando una popolazione si sposta in un nuovo ambiente solitamente solo una piccola parte della popolazione colonizza questo nuovo territorio per cui in questo nuovo territorio la frequenza genotipica sarà molto diversa in quanto sarà relativa solo gli individui che si sono spostati in questo esempio vediamo come da una popolazione generale se ne siano spostati solo alcuni facenti parte della maggioranza nel
nuovo territorio non esisterà invece il fenotipo che in minoranza nel territorio originario ma nello stesso identico modo può accadere che invece si spostino soggetti aventi il fenotipo presente in minoranza e il nuovo territorio si popolerà solo con elementi che hanno questo fenotipo quindi il nuovo territorio rispecchia il fenotipo dei green dv2 che lo hanno colonizzato un esempio di effetto del fondatore sia nelle comunità è miss della pennsylvania tra i fondatori di queste comunità c'era un soggetto che presentava una mutazione che induceva polidattilia a causa della chiusura della società all'interno di questa colonia al giorno d'oggi
la frequenza della mutazione che induce polidattilia è salita da un numero molto esiguo fino al 13 per cento della popolazione altro fenomeno che a che fare con la deriva genica e l'effetto a collo di bottiglia l'effetto a collo di bottiglia sia quando presa una popolazione in cui i diversi genotipi hanno diverse frequenze dopo una catastrofe naturale c'è una riduzione della popolazione che comporta un cambio completo delle frequenze genotipiche portando quindi all'aumento di genotipi che prima erano esigui ma anche alla loro completa distruzione un esempio di effetto collo di bottiglia sia nei leoni marini che sono
stati cacciati in maniera eccessiva durante il secolo scorso questo ha portato a una drastica riduzione della loro popolazione e se oggi si vanno a mappare i geni dei vari leoni marini presenti ci si può rendere conto di come la loro variabilità sia esigua in quanto sono la rimanenza di una grossissima popolazione quasi tutta sterminata modalità di incrocio altro fenomeno che influisce molto sulla capacità evolutiva di una specie cominciamo col parlare dell'incrocio associativo l'incrocio esortativo quel fenomeno per cui alcuni genotipi manifestano fenotipi che rendono preferibile il soggetto come partner portando all'aumento di queste della frequenza genotipica
di questo fenotipo e alla riduzione degli altri fenotipi quest'incrocio dà il via alla cosiddetta competizione evolutiva il fenomeno dell'incrocio invece a che fare con le comunità chiuse il fenomeno di in incrocio consiste nel incrocio all'interno di una popolazione senza flusso genico senza scambio lin incrocio si può ottenere spesso nelle piante se queste vengono sequestrate all'ambiente all'ambiente esterno potranno incrociarsi solo tra loro oppure si può ottenere in alcune comunità umane particolarmente chiuse o isolate dal resto del mondo l'incrocio è sconveniente dal punto di vista evolutivo per quale ragione in una popolazione comune il numero maggiore della
popolazione è costituito da eterozigoti di solito solitamente i caratteri recessivi sono caratteri che inducono comparsa di malattie i caratteri recessivi quindi tendono a scomparire autonomamente dall'incrocio quindi tra due eterozigoti si otterrà un uomo zygote dominante 11 omozigote recessivo che tenderà a decidere questo ovviamente se si tratta di caratteri che inducono malattie e infine un eterozigote dei vari possibili incroci che si ottengono da questi soggetti possiamo notare come il numero di omozigoti dominanti tende ad aumentare sempre di più fino a che dopo quattro generazioni la popolazione eterozigote si sarà ridotta di parecchio questo è un grande
danno per l'evoluzione in quanto l'etero zigoni e aumento di variabilità e molto spesso lete rozzi così porta dei grossi vantaggi evolutivi un fenomeno che spiega il vantaggio evolutivo degli eterozigoti sia nelle popolazioni in cui c'è la prevalenza di incrocio libero il che porta all'aumento del numero degli eterozigoti a differenza dell'ininterrotto questo fenomeno si chiama etero xi nelle the rose abbiamo un grande vantaggio evolutivo questo esempio spiega perché l'emoglobina normale negli esseri umani chiamata emoglobina a l'emoglobina a presenta una certa conformazione che gli permette di trasportare l'ossigeno alcuni mutanti invece presentano un altro ceppo di emoglobina
chiamata emoglobina s l'emoglobina s la differenza dell'emoglobina a oltre a trasportare l'ossigeno ai limite di polimerizzare quando il sangue arrivo in periferia questo induce il cambiamento di forma dei globuli rossi che assumono una forma a falce e si danneggiano i globuli rossi in questi soggetti durano molto meno per questa ragione sono anemici lo mozzi così per i geni dell'emoglobina s da una malattia conosciuta come anemia falciforme ora mentre nella popolazione caucasica è molto raro trovare i geni per l'anemia falciforme nella popolazione dell'africa settentrionale e della rabbia i soggetti eterozigoti per l'emoglobina esse sono il 40
per cento della popolazione questo per quale ragione nel soggetto normale che entrambi i geni per produrre emoglobina a il globulo rosso è normale mentre nel soggetto omozigote recessivo per i geni dell'emoglobina s il globulo rosso diventa un globulo rosso a falce e quindi perde gran parte della durata della sua vita ma nel eterozigote il nugolo rosso rimane normale ma presenta comunque una vita lievemente ridotta a causa delle mode lobina s che comunque danneggia il globulo rosso anche se di meno rispetto a un soggetto con anemia falciforme vera e propria per cui gli omozigoti recessivi sono
sfavoriti in quanto tendono a morire prima ma nelle regioni dell'africa settentrionale della rabbia è presente anche un altro fattore l'infezione della malaria la malaria tende a distruggere molto più facilmente i globuli rossi con emoglobina a rispetto ai globuli rossi con emoglobina s perché essendo più deboli e meno duraturi il parassita non fa in tempo a compiere il suo ciclo vitale per questa ragione le the roads e'così per il carattere dell'emoglobina s è stata molto vantaggiosa dal punto di vista evolutivo per queste popolazioni passiamo ora a vedere l'ultimo meccanismo che è stato anche il primo individuato
in ordine di tempo se vogliamo che la selezione la selezione naturale e può essere intesa come una competizione per il cibo per l'ambiente e anche per la capacità riproduttiva è presente in tutte le specie e può essere intesa come la capacità dell'ambiente di selezionare alcuni geni tv rispetto ad altri e vengono selezionati in base a quelli che sono più adatti a sopravvivere la capacità di un genotipo di selezionarsi è chiamata fitness la fitness non è altro che la capacità di trasmettere alla prole il proprio carattere quindi la fitness di un genotipo è tanto più alta
quanto più a capacità riproduttiva a chi porta quel genotipo come si calcola la fitness si scelgono due generazioni una parenterale e quella filiale subito successiva e si vanno a calcolare le varie frequenze genotipiche tra omozigoti eterozigoti e omozigoti recessivi in seguito si fa un rapporto generazionale tra numero di soggetti con un certo genotipo nella generazione filiale e numero di soggetti quello stesso genitivo nella generazione parenterale questo porta quindi a dei rapporti numerici al rapporto numerico più alto si dal valore di 1 che corrisponde a una fitness del 100 per cento tutti gli altri valori presenti
nella popolazione si esprimono come frazioni del numero maggiore questo valore è la fitness selettiva indica cioè la capacità di un genotipo di essere selezionato quindi di adattarsi all'ambiente quindi di allungare la propria vita e di trasmettersi alla prole la selezione naturale opera secondo tre diversi meccanismi a seconda del tipo di ambiente e di come questo influisce sulla vita degli individui prendendo una curva di distribuzione gaussiana un normale dove sull'asse verticale abbiamo il numero degli individui su quello orizzontale abbiamo l'intensità del fenotipo possiamo cominciare a parlare di selezione direzionale quando una porzione agli estremi della popolazione
non è capace di adattarsi all'ambiente quindi viene eliminata e viene favorita la porzione all'altro estremo portando uno spostamento della curva con uno spostamento quindi della media un esempio di questo fenomeno sia nelle farfalle beeston betou l'aria in queste farfalle l'annerimento dei tronchi delle foreste in cui vivono che avviene da stagione a stagione porta alla selezione di alcuni fenotipi rispetto ad altri infatti nelle stagioni in cui i tronchi sono scuri sopravvivono di più le farfalle nere in quanto si mimetizzano non vengono catturate dai predatori mentre quelle bianche risaltano ma in altre stagioni il tronco tende a
diventare chiaro evidenziando le farfalle nere e favorendo la selezione direzionale delle farfalle bianche la selezione divergente invece accade quando la porzione centrale di una popolazione cioè quella che contiene il maggior numero di individui e un fenotipo intermedio non è capace di adattarsi all'ambiente portando quindi a una divergenza dei due picchi alla formazione di due picchi diversi la curva non assume più la forma di una gaussiana ma assume quasi la forma di 2 de rossi ha né fuse insieme un esempio di questo fenomeno sia in alcune popolazioni di conigli in cui il maggior numero di elementi
originariamente aveva un colore grigio tuttavia i conigli grigi benché siano nella maggior parte nelle condizioni iniziali tendono subito a essere sfavoriti dall evoluzione in quanto queste specie vivono in luoghi dove ci sono rocce di colore scuro e molto spesso nevica per cui un coniglio grigio non è capace di mimetizzarsi né nella neve né sulle rocce scure quindi tenderà ad aumentare il numero dei conigli bianchi e di conigli scuri mentre il numero dei conigli grigi si ridurrà portando quindi a due picchi divergenti l'ultimo fenomeno e la selezione naturale stabilizzante fenomeno per cui entrambi gli estremi della
popolazione non sono capaci di adattarsi a un fenomeno per questa ragione vengono eliminati e la curva si stringe aumentando ancora di più il numero di individui presenti nella parte media della popolazione un esempio di questo fenomeno ci ha offerto dalle mutazioni che riguardano i fattori della coagulazione anche all'interno del genere umano infatti i soggetti che esprimono pochi fattori della coagulazione in senso quantitativo muoiono per emorragie e porpore mentre i soggetti che ne esprimono una quantità eccessiva muoiono per trombosi quindi saranno favoriti i soggetti che ne esprimono una quantità intermedia diamo ora un'occhiata a un caso
in cui la selezione naturale agito in tutti e tre i modi parlando del cactus del deserto dell'arizona questa pianta dall'inizio del secolo scorso ha subito diverse modificazioni innanzitutto all'inizio del secolo scorso il principale problema per questa pianta era rappresentato dai cinghiali che se ne nutrivano i cinghiali preferivano ovviamente gli esemplari che avevano poche spine per questa ragione la selezione divergente la selezione direzionale ha agito per aumentare il numero di spine portando a uno spostamento della curva gaussiana tuttavia l'aumento del numero delle spine induceva alcuni tipi di api a immettere le proprie uova all'interno di queste
piante poiché rappresentavano un rifugio sicuro in quanto nessun predatore avrebbe avrebbe voluto avvicinarsi a questa pianta in quanto uno alto numero di spine questo ha portato quindi una selezione stabilizzante per cui il numero di spine diventò intermedio in quanto se erano troppe sarebbero state mangiate dalle larve delle api c'erano poche sarebbero state mangiate dal cinghiale ma infine su queste piante ag anche una selezione divergente poiché è la costruzione di una lunga autostrada nel deserto portò all'avvento di numerosi turisti che raccoglievano queste piante come souvenir e preferivano raccogliere piante che avessero un numero intermedio di spine
poiché quelle con poche spine erano ritenute brutte da guardare quelle con troppe spine erano difficili da raccogliere i turisti quindi preferivano i fenotipi intermedi e questo portò a una nuova selezione divergente con aumento sia dei cactus con molte spine sia di quelli con poche spine parliamo ora di un argomento diverso rispetto a quelli visti finora ma che è strettamente correlato con l'evoluzione cioè la riproduzione senza riproduzione non si potrebbe avere evoluzione per questo andiamo a trattare i vari tipi di riproduzione esistono due tipi di riproduzione la riproduzione asessuata per la quale è necessario un solo
individuo per generare una prole e la riproduzione sessuata per la quale sono necessari due individui di sesso diverso per generare una prole che porta quindi a una riduzione solitamente del numero di individui ma introduce una notevole variabilità la riproduzione asessuata ha dalla sua alcuni vantaggi per esempio il fatto che genera un gran numero di individui il fatto che è rapida e il fatto che non consuma molta energia questi sono i principali tipi di riproduzione asessuata cominciamo col parlare della scissione la scissione e il fenomeno per cui solitamente un batterio si riproduce attraverso una mitosi molto
approssimativa dopodiché i due singoli batteri si accrescono questo fenomeno è molto semplice molto veloce può richiedere anche solo 20 30 minuti in alcuni batteri e soprattutto non richiede tanta energia altro fenomeno è quello della gemmazione nella gemmazione i nuovi individui si formano come rami collaterali dell'individuo originario generando quindi individui molto simili tra loro praticamente identici e soprattutto addensati tutti nella stessa zona un esempio è quello del corallo una forma un po più complessa e la sporulazione nella speculazione si sa che un batterio solitamente sottoposto a una condizione sfavorevole per la sopravvivenza duplica il proprio dna
dopodiché forma un corpo cup su lato è rinforzato di modo che quando il corpo del batterio viene distrutto questo corpo rinforzato chiamato spora sopravvive ed è in grado di rigenerare il batterio anche a distanza di un centinaio d'anni questo tipo di meccanismo di sopravvivenza può essere utilizzato dei batteri anche come forma di riproduzione quasi come se la scuola fosse un uovo siamo ora a parlare degli ultimi due meccanismi la frammentazione e la rigenerazione molto simili tra loro che hanno come differenza solo l'evento scatenante l'animale simbolo di questo tipo di riproduzione e la planaria un verme
piatto molto semplice una delle prime forme pluricellulari apparsa in durante l'evoluzione frammentazione rigenerazione sono fenomeni per cui da frammenti dell'animale si rigenerano nuove forme dello stesso individuo ciò che differenzia frammentazione e rigenerazione e come ho detto prima l'evento scatenante nella frammentazione infatti l'individuo sceglie di spezzarsi per dare origine a nuovi individui invece nella rigenerazione sia una ricostruzione post traumatica nel caso della planaria un esempio di rigenerazione si può avere quando si taglia la planaria trasversalmente il che induce la formazione di nuove planarie dei pezzi che si sono tagliati invece la rigenerazione la si ha quando
la planaria sceglie di dividersi longitudinalmente e di rigenerare il pezzo mancante per le due metà città è tipica anche di alcuni animali superiori ma non si sa mai una rigenerazione completa solitamente si tratta solo di arti come nella salamandra la riproduzione sessuata ha dei vantaggi quali l'introduzione della variabilità ma ha lo svantaggio di essere molto esigente dal punto di vista energetico e soprattutto è basata sull'incontro di due gameti prodotti da gonadi diverse portate da animali diversi l'introduzione dei sessi ha introdotto sia l'aumento della variabilità poiché permette agli individui di mischiare il loro corredo genetico e
quindi si astrae dall'evoluzione che avveniva nei batteri che avveniva solo per errori durante la replicazione mitotico dall'altra parte l'introduzione dei due sessi e indotto alla competizione per la riproduzione che porta quindi alla selezione di geni più capaci di sopravvivere e di riprodursi questi sono i vari tipi di riproduzione sessuata cominciamo con il trattare la riproduzione sessuata degli unicellulari a partire dalla singh amia nella sim camia due individui unicellulari riducono a metà il loro corredo cromosomico dopodichè diventano i gameti di loro stessi e si fondono per formare una nuova cellula che avrà caratteristiche completamente nuove questo
porta a una riduzione del numero di individui praticamente al dimezzamento però produce fenotipi nuovi che potranno essere molto più convenienti dal punto di vista evolutivo abbiamo poi il fenomeno di auto ga mia la mia una cellula divide il suo nucleo prima per mitosi e poi non separa il citoplasma dvd ancora i due nuclei per meiosi portando a una riduzione del corredo cromosomico a metà e ha una formazione di cromosomi ricombinanti ogni nucleo avrà quindi di vero una diversa combinazione degli stessi geni tre di questi nuclei degenereranno e quello rimasto si accrescerà porterà il numero cromo
di di cromosomi al numero originario e indurrà un cambio di forma della cellula attraverso lo switch genico che si è operato questo fenomeno viene utilizzato per rimescolare le carte cioè provare una ricombinazione interna alla stessa specie che può portare dei vantaggi evolutivi in situazioni estreme in cui non sia possibile ricombinare con un'altra specie l'ultimo meccanismo di riproduzione degli esseri unicellulari e la coniugazione nella coniugazione si forma un ponte cito plasmatico tra le due cellule che intendono riprodursi dopodiché ogni cellula crea due copie del suo nucleo un nucleo stazionario e un nucleo mobile il luglio mobile
più piccolo e fortemente ricombinato viaggia nella coniugazione citoplasmatica per poi ricombinare con il nucleo stazionario dell'altra cellula il che porta a un cambiamento di forma delle due cellule in quanto con i nuovi geni sintetizzeranno nuove proteine che indurranno uno switch fenotipico gli organismi pluricellulari utilizzano principalmente tre vie di riproduzione sessuata che sono il cono folklorismo l'ermafroditismo e la partenogenesi e gino genesi nel dono core ismo esistono due individui diversi capaci di produrre due gameti diversi con corredo cromosomico floyd e all'interno gli organi specializzati detti gonadi quindi il concetto fondamentale del dono turismo e il fatto
che le gonadi siano presenti in esseri separati nel fenomeno dell'ermafrodito ismo invece accade qualcosa di diverso cioè le gonadi sono presenti all'interno dello stesso individuo il che porta a un certo senso ad una autonomia riproduttiva oltre al fatto che due arma frodi ti possono accoppiarsi a vicenda e secondarie ognuno l'altro individuo questo fenomeno è tipico di alcuni individui abbastanza in basso sulla scala evolutiva tra cui fenomeno più conosciuto le lumache tuttavia anche nel genere umano esistono fenomeni di ermafroditismo si tratta però solitamente di falsi ermafroditi smi dovute a mutazioni genetiche talvolta queste mutazioni riescono però
a riprodurre il fenomeno dell'ermafrodito ismo in maniera abbastanza fedele in quanto in alcune mutazioni che inducono 61 ermafroditismo umano c'è la formazione di gonadi che sono in parte testicoli e in parte ovaie che prendono il nome di hugo test es infine l'ultimo metodo di riproduzione per gli esseri pluricellulari è costituito dalla partenogenesi e dalla gino genesi sì fenomeni sia alla genesi di nuovi individui sono a partire da quelli di sesso femminile nella partenogenesi la cellula uovo e capace di avviare da solo alla formazione dello zigote questo accade in diversi tipi di api nella gino genesi
invece si ha la necessità dello spermatozoo per avviare il processo di formazione dello zigote tuttavia il nucleo dello spermatozoo viene distrutto dopo che questo ha attivato la cellula uovo quindi sia alla generazione di nuovi individui sulla base solo del corredo cromosomico materno questo fenomeno accade in alcune specie di pesci un fenomeno strettamente legato alla riproduzione e la determinazione del sesso là del sesso può essere di due tipi ambientale o genetica esistono cioè individui che hanno cromosomi sessuali che inducono quindi la determinazione del sesso maschile o femminile e in altre specie invece non esistono i cromosomi
sessuali ma la determinazione del sesso dipende dall'ambiente in cui l'animale vive quindi si può distinguere inoltre la determinazione del sesso in base anche al momento rispetto alla fecondazione in cui questo questa determinazione avviene la determinazione pro camica è tipica di alcuni anelli di come il dinho films giro ciglia tus in cui il senso dei nuovi individui e deciso prima della fecondazione in quanto le uova più grandi daranno origine a femmine e quelle più piccole daranno origine i maschi in altri esseri viventi come alla bonelli a viridis la determinazione e post camica in quanto la determinazione
del sesso avviene dopo la fecondazione perfino dopo il parto infatti le larve di bonelli che escono dall'utero materno e si attaccano al suolo marino diventeranno femmine mentre quelle che rimangono attaccati all utero materno diventeranno maschi infine la determinazione più diffusa è quella di tipo sin da mico cioè quella determinazione in cui il sesso viene scelto al momento della fecondazione grazie all'unione dei cromosomi sessuali portati dall'ovocita e quelli portati dallo spermatozoo
