La selezione naturale è la meccanismo evolutivo che stabilisce che gli individui di una specie che si adattano meglio al loro ambiente sopravvivono e si riproducono. In quanto tale, è un processo non casuale che favorisce la riproduzione e la proliferazione di organismi con determinate caratteristiche in determinate condizioni.
La selezione naturale contribuisce all’insieme delle trasformazioni che gli esseri viventi sperimentano attraverso le generazioni, meglio conosciute come Evoluzione. Ci sono altri fattori evolutivi come le mutazioni, il flusso genico e la deriva genetica.
Tipi di selezione naturale
Tipi di selezione in base ai loro effetti sulle popolazioni nel tempo.
- La selezione dello stabilizzatore: Prevalgono gli individui che esprimono il tratto medio. Ad esempio, il peso dei bambini umani alla nascita è una caratteristica sotto l’influenza della selezione stabilizzante. I bambini di peso alla nascita molto basso o molto alto di solito non sopravvivono.
- La selezione direzionale: Sono favoriti gli individui ad un’estremità della distribuzione delle caratteristiche. Ad esempio: nel tempo le giraffe con il collo più lungo hanno prevalso sulle giraffe con il collo più corto.
- La selezione dirompente: si verifica quando i fenotipi estremi hanno un vantaggio rispetto ai fenotipi intermedi. Ad esempio: nelle Isole Galapagos ci sono due popolazioni di fringuello geospiza fortis: una con il becco più grande e forte specializzata nei semi più duri e più grandi, e un’altra con il becco piccolo specializzata in semi piccoli e teneri.
esempi di selezione naturale
Per capire come funziona la selezione naturale nel processo evolutivo delle specie biologiche, presentiamo diversi esempi illustrativi.
La velocità dei ghepardi
Il ghepardo (Acinonyx jubatus) si è evoluto per essere uno degli animali più veloci.
Il ghepardo (Acinonyx jubatus) è un gatto selvatico che può raggiungere una velocità di 115 km/h. Come si è evoluto questo animale per raggiungere questa velocità? La risposta più appropriata è la seguente:
In un ambiente in cui le risorse alimentari scarseggiavano, i ghepardi più veloci sono stati quelli che hanno catturato per primi la preda e sono sopravvissuti. Gli animali più lenti sono morti di malnutrizione, mentre quelli più veloci sono stati in grado di riprodursi, trasmettendo i geni per una migliore reattività e facendo funzionare i muscoli alla loro prole.
La pelliccia del topo Peromyscus polionotus
Il topo delle dune di Peromyscus polionotus è di colore più chiaro. Credito fotografico: specie in via di estinzione USFWS.
Il topo Peromyscus polionotus vive in varie parti degli Stati Uniti e possiede diverse sottospecie, con un colore del mantello caratteristico della zona in cui vive. Ad esempio, P. polionotus subgriseus vive in terreni scuri e ha una pelliccia più scura, mentre P. polionotus leucocephalus vive in dune di sabbia e ha un colore più chiaro.
Questo adattamento al colore del suolo in cui vive ciascuna di queste sottospecie le protegge dai predatori, come i gufi. La differenza di colore può essere spiegata da una mutazione nel gene responsabile del colore dei capelli nei mammiferi, il recettore della melanocortina-1.
La spiegazione secondo la selezione naturale è il seguente: i topi chiari che vivono su pavimenti scuri sono più facili da catturare dai loro predatori, quindi scompaiono. I topi scuri prevalgono, si moltiplicano e le generazioni successive avranno un colore scuro.
D’altra parte, nelle sabbie chiare, il colore scuro dei topi è facilmente distinguibile da un predatore, quindi sono svantaggiati. I topi luminosi in questo ambiente saranno in grado di riprodursi e trasmettere il gene per il colore della luce alla loro prole.
In entrambi i casi, gli individui in quanto tali non possono cambiare il colore della loro pelliccia, anche se il loro ambiente è cambiato; ovvero, se posizioniamo un topo chiaro su un pavimento scuro, non cambierà colore per adattarsi al nuovo ambiente, e sarà sicuramente una facile preda per i suoi cacciatori.
Resistenza agli antibiotici nei batteri
La resistenza agli antibiotici dei batteri è un problema di salute pubblica.
La penicillina e altri antibiotici della stessa classe agiscono interferendo con la sintesi della parete cellulare batterica. La penicillina fu il primo antibiotico prodotto in serie nel 1943 e nel 1947 apparvero i primi batteri resistenti.
I batteri resistenti producono un enzima, la beta-lattamasi, che scompone l’antibiotico. Quando viene somministrato un trattamento antibiotico per curare un’infezione, se sono presenti batteri con betalattamasi, non moriranno e si riprodurranno ampiamente. Il risultato sarà che l’infezione non può essere curata con lo stesso antibiotico. Questo porta a un grave problema di salute pubblica in tutto il mondo.
Intolleranza al lattosio nell’uomo
Il lattosio è lo zucchero presente nel latte dei mammiferi. Per elaborarlo, è necessario un enzima, la lattasi, che scompone il lattosio in glucosio e galattosio. Nella maggior parte delle popolazioni, questo enzima smette di essere prodotto durante l’infanzia. Questo è il motivo per cui alcuni adulti soffrono di intolleranza al lattosio, perché non producono lattasi.
Tuttavia, alcune popolazioni hanno una mutazione nel gene della lattasi che consente la produzione dell’enzima in età adulta. Questa mutazione è predominante nelle popolazioni che nell’antichità facevano affidamento sull’addomesticamento del bestiame, come il Nord Europa e l’Africa orientale.
Requisiti per la selezione naturale
Perché avvenga la selezione naturale, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:
Variazione fenotipica
La variazione fenotipica si riferisce al differenze fisiche, fisiologiche e comportamentali che ogni organismo di una specie ha rispetto a un altro organismo della stessa specie. Ad esempio, le varietà di cani Pastore Tedesco, San Bernardo e Chihuahua appartengono alla stessa specie (Canis lupus familiaris) ma hanno caratteristiche particolari.
La variazione fenotipica è caratteristiche osservabili negli organismi che sono, tuttavia, basate sulla sequenza del DNA della specie, o genotipo. Pertanto, ogni variazione fenotipica deve corrispondere a un cambiamento nella sequenza del DNA.
Eredità
L’ereditarietà è la capacità di un organismo di trasmettere le sue informazioni genetiche alla sua prole. La base dell’ereditarietà è il DNA e la genetica è la scienza responsabile dello studio della trasmissione di caratteri o tratti attraverso le generazioni.
In senso evolutivo. se un cambiamento fenotipico non può essere ereditato dalla progenie, non c’è selezione naturale. Ad esempio, se una persona ha perso una mano in un incidente, fenotipicamente ha solo una mano, ma i suoi figli nasceranno sicuramente con entrambe le mani. Perdere una mano in un incidente non cambia le informazioni genetiche di avere due mani.
Vedi anche Leggi di Mendel.
successo riproduttivo
Il successo riproduttivo si riferisce alla capacità di un organismo di essere in grado di avere prole e di sopravvivere. Ad esempio, il pavone maschio (Pavo sp.) con il piumaggio più attraente e colorato attirerà più femmine della sua specie e procreerà più “polpette” con parte dei suoi geni.
La teoria evoluzionistica di Darwin
Charles Darwin (1809-1882), naturalista e biologo inglese, è l’autore della teoria dell’evoluzione basata sulla selezione naturale. Le sue osservazioni iniziarono nel 1831 quando faceva parte della spedizione scientifica a bordo della nave HMS Beagle. Questo viaggio attraverso il Sud America e varie isole del Pacifico è durato cinque anni.
Dopo molte analisi e studi, Darwin pubblicò il suo libro On the Origin of Species by Means of Natural Selection nel 1859.
Teoria sintetica dell’evoluzione
La teoria sintetica dell’evoluzione o neodarwinismo combina la selezione naturale di Darwin con la genetica mendeliana e di popolazione come segue:
- La variabilità in una popolazione è causata da mutazioni nella composizione genetica della specie e dal ricombinazione genetica.
- I geni coinvolti nell’espressione di fenotipi favorevoli di individui più in forma aumentano di frequenza in una popolazione, generazione dopo generazione. generazione.
- I geni responsabili dei fenotipi meno vantaggiosi riducono la loro frequenza o scompaiono dalla popolazione.
All’epoca in cui Darwin proponeva la sua teoria dell’evoluzione, Gregor Mendel (1822-1884) conduceva gli esperimenti che lo portarono ad essere considerato il “padre della genetica moderna”. Tuttavia, le opere di Mendel non furono riconosciute fino al XX secolo.
Vedi anche Charles Darwin.
Differenza tra selezione naturale e selezione artificiale
La selezione naturale è condizionata dalla variabilità fenotipica, dall’ereditarietà e dal successo riproduttivo degli individui nell’ambiente in cui si sviluppano. Non c’è entità che “scelga” quale caratteristica prevarrà.
Il selezione artificiale È il processo svolto dall’essere umano per selezionare specie animali o vegetali con caratteristiche specifiche. In questo modo, gli allevatori sono riusciti a ottenere galline che depongono uova più grandi e più grandi, mucche che danno più latte, spighe di mais dolce, tra le altre.
Per questo, vengono scelti individui con le caratteristiche desiderate, si riproducono tra loro, vengono scelti i bambini con le caratteristiche desiderate e così via per generazioni. Come si può vedere, nella selezione artificiale è l’essere umano che sceglie quale fenotipo desidera in proporzione maggiore.
Esempio di selezione artificiale
La razza dei cani Chihuahua è il prodotto di una selezione artificiale.
I cani chihuahua sono originati (così come altri cani) dalla selezione artificiale effettuata dall’uomo. In questo caso sono stati scelti e accoppiati tra loro, per diverse generazioni, lupi (Canis lupus) di piccola taglia e muso corto, fino ad ottenere come specie diversa le diverse razze canine (Canis lupus familiaris).
Non è corretto pensare che il cane provenga semplicemente da lupi che sono stati “addomesticati” dall’uomo migliaia di anni fa.
Concetti chiave della selezione naturale
Sebbene il concetto di selezione naturale sia semplice, in pratica c’è molta confusione al riguardo. Ecco alcune idee chiave per comprendere il processo di selezione naturale.
Le popolazioni si evolvono, gli individui no.
Quando si parla di evoluzione per selezione naturale, ci si riferisce nello specifico a come cambiano le popolazioni di una specie nel tempo. L’evoluzione non colpisce un particolare individuo, quindi gli individui non si evolvono.
La selezione naturale è un processo che richiede tempo
Per osservare gli effetti della selezione naturale su una popolazione, devono passare molto tempo e molte generazioni.
Le mutazioni e la ricombinazione genetica rendono possibile l’evoluzione
La differenza nei fenotipi è possibile perché ci sono variazioni nell’informazione genetica di una specie. Queste variazioni sono il risultato di mutazioni o cambiamenti casuali nella sequenza dei geni, o per ricombinazione genetica. Se tutti gli individui di una popolazione fossero esattamente gli stessi, la selezione naturale non sarebbe possibile.
L’ambiente non cambia l’individuo
Molti credono che sia l’ambiente a produrre i cambiamenti nell’individuo che promuovono la selezione naturale. Gli individui in quanto tali non cambiano le loro caratteristiche se cambiano il loro ambiente. Ad esempio, se i fringuelli con becchi piccoli adattati a semi morbidi si spostano in una regione dove ci sono solo palme da dattero, probabilmente moriranno perché i loro becchi non possono cambiare per rompere i semi più duri dei datteri.
Riferimenti
Hendry, AP et al. (2009) Selezione dirompente in una popolazione bimodale di fringuelli di Darwin. Proc.R.Soc.B. 276, 753-759.
Kalinowski, ST, Leonard, MJ, Andrews TM (2010) Niente nell’evoluzione ha senso se non alla luce del DNA. CBE-Educazione alle scienze della vita. 9.87-97.
Vedi anche Evoluzione