Presentazione di PowerPoint

laboratorio evoluzione
CHIMERE
[Stephen Jay Gould,
La vita meravigliosa,
Feltrinelli 1990]
Marcello Sala
[foglietti e penne]
Inventa un animale e disegnalo
Quanto è grande?
In che ambiente vive?
Di che cosa si nutre?
Spesso “inventiamo” forme
mettendo insieme pezzi di forme note
Come stanno le cose in natura?
Fossilizzazione
conservazione di
parti dure
(ossa, carapaci,
conchiglie...)
1909
Charles D. Walcott
Canada, British Columbia,
giacimento di Burgess
sedimenti da 530 a 505 Ma fa
con conservate parti molli
procarioti
(colonie?)
eucarioti
f. di Lantian
f. di Ediacara
f. tommotiana
f. di Burgess
f. di Chengjiang
pluricellulari
Marrella splendens
Walcott: trilobite
Opabinia
Walcott: crostaceo branchiopode
Sidneyia
Walcott: chelicerato merostomo
Wiwaxia
Walcott: anellide polichete
Appendice boccale
di Sidneyia
Addome di Anomalocaris
Peytoia (medusa)
Walcott: malacostraco / merostomo / medusoide
Hallucigenia
Walcott: anellide polichete
REGNO sottoregno
Animali Fagocitellozoi
Parazoi
Mesozoi
Eumetazoi
ramo
superphylum
clade
Radiati
Bilateri
Protostomi
Ecdisozoi
Lofotrocozoi
Platizoi
Deuterostomi
PHYLUM
Placozoi
Poriferi
Mesozoi
Cnidari
Ctenofori
Kinorinchi
Loriciferi
Priapulida
Nematodi
Nematomorfi
Lobopodi
Onicofori
Tardigradi
Artropodi
Sipunculi
Hyoliti
Nemertini
Foronidi
Briozoi
Entoprocti
Brachiopodi
Molluschi
Anellidi
Echiuri
Platelminti
Gastrotrichi
Gnatiferi
Chetognati
Emicordati
Echinodermi
Cordati
Fauna di Burgess (530-505 Ma)
(spugne)
Scifozoi (meduse…)
Trilobiti
Crostacei (malacostraci, branchiopodi...)
Chelicerati (merostomi, ragni, scorpioni…)
Uniramati (miriapodi, insetti…)
Policheti
(graptoliti)
(oloturie, stelle marine, ricci…)
La “comunità” di Burgess:
grande varietà anatomica in un unico ambiente
65.000 esemplari - 87,9 % di esemplari animali
119 generi (37% artropodi) in 140 specie
(di cui 14 % a esoscheletro duro)
specie bentoniche + specie nuotatrici
in acque poco profonde ( 100 m)
Walcott 1909-1913:
anche forme inconsuete ma
che appartengono a phyla
che caratterizzano
la fauna successiva e attuale
Grande diversità di piani organizzativi dell’organismo
nella “comunità” di Burgess:
adattamento?
No: l’ambiente è unico anche se con molte “nicchie”
L’evoluzione va nella direzione di
un aumento di complessità?
Si avrebbe un’ottimizzazione delle forme più complesse
mentre i batteri sono ancora dominanti
Grande diversità di piani organizzativi dell’organismo nella
“comunità” di Burgess:
adattamento?
No: l’ambiente è unico anche se con molte “nicchie”
Quella di Burgess è
una fauna complessa?
ruolo ecologico % individui
detritivori (artropodi) 60
limifagi (molluschi) 1
Strutture anatomiche
filtratori (spugne) 30
e funzionali complesse
carnivori e saprofagi 10
Struttura ecologica:
(artropodi)
specialisti legati da
una rete di relazioni ecologiche
% generi
25-30
5
45
20
L’evoluzione va nella direzione di un aumento di complessità?
La complessa comunità di Burgess si colloca
all’inizio della storia evolutiva
1909-1913 Walcott
Revisioni:
1966-1983
Harry Whittington
1975-1983
Simon Conway Morris - Derek Briggs - David Bruton
Marrella splendens
Walcott: trilobite
analisi tridimensionale
Whittington: artropodo unico
precursore di crostacei
e trilobiti
Opabinia
Walcott: artropodo
primitivo
analisi tridimensionale
Whittington: nuovo
phylum
Sidneyia
Walcott: chelicerato merostomo
Bruton: artropodo unico
Wiwaxia
Walcott: anellide polichete
Conway Morris: nuovo phylum
Addome di Anomalocaris - Appendice boccale di Sidneyia - Peytoia (medusa)
Walcott: malacostraco / merostomo / medusoide
Wittington
Conway Morris
Briggs: nuovo phylum
Hallucigenia
Walcott: anellide polichete
Conway Morris: nuovo phylum
Dinomischus
Walcott: --Conway Morris: nuovo phylum
Odontogriphus
Walcott: -Conway Morris: nuovo phylum
Artropodi di Burgess (dopo la revisione)
Specie ordinarie
di gruppi ancora presenti
in epoche successive
Trilobiti 19
Specie uniche
non più presenti
in epoche successive
Trilobiti corpo molle 3
Crostacei 2
Chelicerati 1
Uniramati (Onicofori?) 1
Artropodi unici 13 (20?)
Phyla unici 8 (18?)
Che cosa ci dice questo?
Nella comunità di Burgess erano presenti animali con
molti tipi di organizzazione (phyla) diversi da quelli
che hanno poi costituito la fauna del pianeta
Il mondo animale non è sempre stato come lo conosciamo
Alla luce dei fossili di Burgess
quale delle due immagini rappresenta meglio la storia evolutiva?
L’ “albero”
di Walcott
t
e
m
p
o
diversità
t
e
m
p
o
Il “cespuglio”
di Gould
I batteri sono tutt’oggi dominanti:
che cosa ci dice questo sulla dinamica dell’evoluzione?
Non va nella direzione di un aumento di complessità:
per selezione si avrebbe un’ottimizzazione
delle forme più complesse
Come si spiegano “le esplosioni” di complessità di forme di vita
(soprattutto dopo le estinzioni) e poi loro riduzione?
La variabilità precede la “selezione naturale”
che ottimizza e stabilizza
Perché?
La variazione origina dalle dinamiche (ricombinatorie)
nel livello di organizzazione sottostante (cellule, genoma)
Casualità non come “rumore” ma
come fonte di variazione (diversamente dalla fisica)
Dopo la fauna di Burgess c’è stata una forte riduzione
di varietà di gruppi tassonomici (estinzione)
A un’estinzione sopravvivono i più adatti?
Pikaia
Walcott: anellide polichete
Wittington Conway Morris: cordato
Anfiosso
Pikaia gracilens
http://www.youtube.com/watch?v=Y1DPzY6o6hQ&feature=related
Riavvolgiamo il film della vita e
facciamolo ripartire dal tempo di Burgess.
Se la Pikaia non sopravvive
noi saremo cancellati dalla storia futura:
tutti noi, dallo squalo al pettirosso all’orangutan.
E io non penso che un qualsiasi allibratore,
data la situazione di Burgess quale ci è nota oggi,
avrebbe dato molte probabilità di sopravvivenza alla Pikaia.
Stephen Jay Gould, La vita meravigliosa, 1989
…
La teoria nasce per induzione dai dati osservativi?
In questo caso quali sono i dati osservativi?...
… i fossili come oggetti?
… l’anatomia e la fisiologia specifica dei fossili?
…
Ma l’anatomia e ancor più la fisiologia specifica
sono frutto dell’interpretazione dei fossili
L’interpretazione dipende dalle rappresentazioni
dalle premesse culturali: il “calzatoio di Walcott”
Anche quello di Gould è un calzatoio?
Revisioni delle revisioni…
Addome di Anomalocaris - Appendice boccale di Sidneyia - Peytoia (medusa)
Walcott: malacostraco – merostomo - medusoide
Wittington Conway Morris Briggs: nuovo phylum
artropodo dinocaride
(classe est.)
Paterson (2011)
occhi composti
già molto evoluti
(17.000 lenti)
Hallucigenia
Walcott: anellide polichete
Conway Morris: nuovo phylum
Ramsköld e Hou: onicoforo
Walcott: -Conway Morris: nuovo phylum
Caron, Scheltema, Schander,
Rudkin: mollusco
«Dettagliate analisi microscopiche di 189 nuovi
reperti fossili presenti nella collezione del
Royal Ontario Museum a Toronto rivelano la presenza
di varie caratteristiche tipiche dei molluschi, inclusa la
radula, una struttura chitinosa e retrattile, ricoperta di
dentelli, che viene utilizzata da vari gruppi di molluschi
(come ad esempio i gasteropodi) per raschiare il cibo
dal fondale.
Odontogriphus probabilmente si nutriva delle dense
colonie di cianobatteri che caratterizzavano il
paleoecosistema della comunità preservata nella
Burgess Shale.»
Artropodi di Burgess (dopo la revisione)
Specie ordinarie
di gruppi ancora presenti
in epoche successive
Trilobiti 19
Specie uniche
non più presenti
in epoche successive
Trilobiti corpo molle 3
Crostacei 2
Chelicerati 1
Uniramati (Onicofori?) 1
Artropodi unici 13 (20?)
Phyla unici 8 (18?)
Che cosa ci dice questo?
Nella comunità di Burgess erano presenti animali con
molti tipi di organizzazione (phyla) diversi da quelli
che hanno poi costituito la fauna del pianeta
Il mondo animale non è sempre stato come lo conosciamo
Artropodi di Burgess (dopo la revisione della revisione)
Specie ordinarie
di gruppi ancora presenti
in epoche successive
Trilobiti 19
Specie uniche
non più presenti
in epoche successive
Trilobiti corpo molle 3
Crostacei 2
Chelicerati 1
Uniramati (Onicofori?) 1
Artropodi unici 13 (20?)
Phyla unici 4 (10?)
Che cosa ci dice questo?
Nella comunità di Burgess erano presenti animali con
molti tipi di organizzazione (phyla) anche diversi da quelli
che hanno poi costituito la fauna del pianeta
Il mondo animale non è sempre stato come lo conosciamo