Filogenesi e ontogenesi

FILOGENESI e ONTOGENESI
(EVOLUZIONE e SVILUPPO)
LE DUE FACCE DEL
CAMBIAMENTO DEI VIVENTI
L’EVOLUZIONE
= modificazione, nel tempo, di una specie
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Variabilità individuale delle popolazioni
Ereditabilità dei caratteri individuali
Cambiamenti ambientali
Selezione naturale
Adattamento
(Estinzione)
Variabilità individuale (mutazioni,
sessualità, ecc.)
Le varianti sfavorite vengono
eliminate dalla selezione
Riproduzione e nuove varianti
Le varianti favorite sopravvivono...
... e si riproducono
Progenitore comune
ONTOGENESI – LO SVILUPPO DI UN ORGANISMO
Ogni organismo pluricellulare, per diventare adulto, subisce
una serie di trasformazioni che dalla cellula iniziale (lo
zigote) lo portano a diventare un essere completo e in
grado di riprodursi.
L’ontogenesi è il risultato dell’espressione differenziale dei
geni e dei complessi meccanismi di interazione tra le
proteine sintetizzate e le cellule che andranno a formare
i vari tessuti del corpo.
DNA
Dal DNA (messaggio) ai caratteri
Geni →
e caratteri →
Geni codificanti le proteine
Geni attivatori (“interruttori” genetici)
Geni repressori (bloccano gli attivatori →
i geni codificanti sono spenti)
Come funziona la regolazione dell’espressione genica
Gene
proteina
Attivatore
Repressore
Le omologie ci dicono che i Vertebrati si sono evoluti
da un progenitore comune
Mutazioni casuali nei geni regolatori (attivatori e repressori)
possono determinare cambiamenti importanti
nelle strutture anatomiche
Un nuovo settore di ricerca interdisciplinare,
l’EVO-DEVO (Evolutionary Developmental
Biology), riunisce in sé lo studio dei geni, dello
sviluppo embrionale e dell’evoluzione per darci
un quadro più completo dei cambiamenti cui
vanno incontro, nel tempo, tutti gli esseri viventi.
GENI OMEOTICI (HOX)
Esistono dei geni – riscontrabili in tutti i tipi
di animali – che sono responsabili, durante
lo sviluppo, della forma del corpo.
Ciò significa che esistono geni per la parte
anteriore (testa), per la parte centrale e
posteriore (torace e addome) e per gli arti.
Si tratta dei cosiddetti geni omeotici
o geni hox
Espressione differenziale di proteine nella larva di
Drosophila melanogaster dovuta a vari geni hox
OMOLOGIE TRA I GENI OMEOTICI
OMOLOGIE GENI HOX TRA INSETTI E MAMMIFERI
GENI HOX CONDIVISI MOSCA - UOMO
L’alterazione (mutazione) dei geni hox può provocare
malformazioni durante lo sviluppo o addirittura mostruosità
Mutante hox antennapedia
Zampe al posto delle antenne (!)
Anomalie nell’espressione di geni
HOX nell’uomo
anoftalmia bilaterale
Pikaia gracilens
Progenitore dei moderni Vertebrati
Anfiosso
I delfini sono
Vertebrati
(un po’ diversi...)
Un antico progenitore a quattro zampe
(Rodhocetus)
La trasformazione degli arti per la deambulazione in pinne per
il nuoto è probabilmente dovuta a modifiche nei geni hox
L’ONTOGENESI RICAPITOLA
LA FILOGENESI?
Secondo una vecchia teoria (legge biogenetica di Haeckel,
1905), i vertebrati ripercorrerebbero, nel corso dello
sviluppo (ontogenesi), le principali fasi dell’evoluzione
(filogenesi) delle specie cui appartengono.
Alla luce delle conoscenze attuali, tale “legge” andrebbe
riformulata diversamente: gli stadi iniziali dell’ontogenesi
dei vertebrati si somigliano perché questi ultimi
condividono un progenitore comune (verosimilmente
acquatico), che possedeva geni e caratteristiche
somatiche tuttora presenti in gran parte dei discendenti
(geni hox compresi!), dal quale si sono evoluti.