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Appunti didattica della zoologia Concetti fondamentali nella Zoologia: Dall'evoluzione biologica al comportamento animale 1. Evoluzione biologica - Descrive il processo attraverso il quale gli organismi si sono diversificati e adattati nel corso del tempo. 2. Classificazione - La suddivisione degli organismi in gruppi o categorie basati su caratteristiche comuni, secondo un sistema tassonomico. 3. Concetto di specie - Una specie è un gruppo di organismi che possono incrociarsi tra loro e produrre discendenti fertili. 4. Origine della vita - Il processo attraverso il quale la vita si è originata sulla Terra, ancora oggetto di studio e dibattito scientifico. 5. Concetto di biodiversità - La varietà di forme di vita presenti sulla Terra, compresi gli ecosistemi in cui vivono. 6. Concetto di simmetria corporea - La disposizione delle parti del corpo di un organismo in modo simmetrico rispetto a un asse o a un piano. 7. Processi di cefalizzazione - L'evoluzione di un sistema nervoso centralizzato e specializzato nella regione anteriore del corpo (cefalizzazione). 8. Tipologie di cavità corporea - Gli animali possono avere una cavità corporea (come il celoma) o possono mancare di una cavità corporea definita (come i platelminti). 9. Nozioni di comportamento animale - Lo studio dei modelli di comportamento degli animali, inclusi i processi cognitivi, sociali e riproduttivi. Inoltre, viene menzionata la definizione di animale secondo Hyman (1967), che afferma che un animale è un organismo pluricellulare eterotrofo ad organizzazione tissutale che si sviluppa da embrioni che subiscono la gastrulazione. Tuttavia, questa definizione potrebbe richiedere una comprensione più approfondita di concetti come cellula, tessuti e sviluppo embrionale per una comprensione completa della zoologia. Regni degli esseri viventi: 1. Piante 2. Funghi 3. Animali 4. Protisti (Eucarioti) 5. Monera (Batteri e Cianobatteri, ovvero i Procarioti) Domini degli esseri viventi: 1. Archaea (Procarioti primitivi) 2. Bacteria (Procarioti evoluti) 3. Eucarioti (Organismi nucleati, comprendenti piante, funghi e animali) Evoluzione: - Cambiamento nel tempo del pool genico di una popolazione. - Origine di nuovi organismi attraverso cambiamenti accumulati lungo le generazioni. - L'unità che evolve è la popolazione, non l'individuo singolo. - Meccanismo principale dell'evoluzione: Selezione naturale, basata sulla diversa potenzialità riproduttiva dei genotipi. - Darwin e Wallace hanno evidenziato l'effetto della selezione naturale. Storia delle teorie evolutive: - Per migliaia di anni si è creduto in un atto creativo per ogni specie vivente. - A partire dalla metà del Settecento, le prove dell'evoluzione si sono accumulate, aumentando il numero di sostenitori. - Buffon e Lamarck, biologi francesi, credevano nell'evoluzione delle specie nel tempo e nel cambiamento in risposta all'ambiente. - Studiando i fossili, i geologi hanno constatato la presenza di specie diverse in ere diverse. Neodarwinismo o Teoria Sintetica dell'evoluzione: - Accettato dai contemporanei di Darwin come idea generale dell'evoluzione, ma non la spiegazione della selezione naturale. - Scoperta delle idee di Mendel, all'inizio percepite come incompatibili con la teoria della selezione naturale. - Dimostrato che l'eredità mendeliana e la selezione naturale sono compatibili, dando vita al Neodarwinismo. Caratteristiche dell'evoluzione per selezione naturale: 1. Variabilità individuale all'interno di una specie. 2. Alcune variazioni sono geneticamente determinate. 3. Più individui vengono prodotti rispetto a quelli che si riproducono. 4. Gli individui con determinati patrimoni genetici hanno maggiori probabilità di sopravvivenza in un ambiente specifico. 5. I geni che conferiscono maggiori probabilità di crescita e riproduzione diventano più comuni nella popolazione. Esempi di selezione naturale: A) Insorgenza della resistenza agli insetticidi negli insetti. B) Insorgenza della resistenza agli antibiotici nei batteri. C) Il caso della Biston betularia e il melanismo industriale. DERIVA GENETICA: - Accanto alla selezione naturale, la deriva genetica può svolgere un ruolo importante nell'evoluzione. - La deriva genetica è la componente dell'evoluzione di una specie dovuta a fattori casuali. - Le piccole popolazioni subiscono deriva genetica più rapidamente rispetto a quelle più grandi. - L'effetto del fondatore è un meccanismo proposto riguardo alla speciazione, in cui una parte della popolazione viene isolata definitivamente a causa di spostamenti migratori anomali o barriere geografiche. Collo di bottiglia: - Il fenomeno del collo di bottiglia è un tipo particolare di deriva genetica. - Si verifica quando il numero di individui di una popolazione viene drasticamente ridotto da forze atipiche nella selezione naturale o quando una parte della popolazione viene definitivamente isolata. - Può portare a una perdita di diversità genetica e ad un aumento della consanguineità. Prove dell'evoluzione: Omologie e analogie Analogie: - La condivisione di modalità di vita e ambienti porta a strutture somiglianti con diverse origini ma stessa funzione. - Queste strutture analoghe si sviluppano attraverso convergenze evolutive. - Esempi includono la forma idrodinamica dei cetacei e degli squali o le ali di insetti e uccelli. Omologie: - Le omologie sono somiglianze che non possono essere spiegate solo attraverso esigenze funzionali. - Indicano una stessa origine evolutiva ma diverse funzioni. - Come scrisse Darwin, esempi di omologie includono la struttura delle mani umane, delle zampe dei cavalli, delle pinne dei delfini e delle ali dei pipistrelli, che sono costruite sullo stesso modello e includono ossa simili nelle stesse posizioni relative. GLI ORGANI VESTIGIALI: - Gli organi vestigiali sono prove a sostegno delle ipotesi di Darwin sull'evoluzione. - Questi organi sono presenti negli adulti e negli embrioni di molti animali e rappresentano residui evolutivi di strutture funzionali nei loro antenati. - Ad esempio, la presenza di piccole formazioni ossee vicino al bacino nei cetacei e nei serpenti può essere spiegata come residui di vere e proprie zampe dei loro antenati terrestri. La selezione artificiale e l'evoluzione sperimentale: - In zootecnia, la selezione artificiale viene utilizzata per modificare le caratteristiche degli animali a favore dell'uomo. - La selezione artificiale ha portato a modifiche nelle caratteristiche come il numero di uova deposte dalle galline, la resa di latte delle vacche, le razze dei cani, ecc. La selezione sessuale: - La selezione sessuale è un corollario della selezione naturale. - Un esempio di selezione sessuale è la coda del pavone. Nonostante possa ridurre la sopravvivenza del maschio (riducendo la capacità di movimento e di volo e rendendo l'animale più appariscente ai predatori), questo carattere è stato selezionato positivamente per il vantaggio che conferisce rispetto agli altri maschi nella competizione per accedere alle femmine. - Le specie poliginiche presentano caratteri sessuali secondari più sviluppati rispetto alle specie monoginiche. Gradualismo e teoria degli equilibri interrotti: Gradualismo: - Il gradualismo, proposto da Darwin, sostiene che l'evoluzione sia un processo lento e graduale. - Il gradualismo si oppone all'origine improvvisa delle specie e afferma che piccoli cambiamenti continui nelle popolazioni attuali si accumulano nel corso di milioni di anni, portando all'insorgere di grandi differenze tra le specie. - La mancanza di una lunga serie di forme intermedie nei reperti fossili può essere attribuita alle imperfezioni della documentazione fossile, in cui spesso si trovano solo piccoli frammenti di una storia durata centinaia di milioni di anni. Teoria degli equilibri interrotti: - Proposta nel 1972 da Steven J. Gould, la teoria degli equilibri interrotti spiega i cambiamenti evolutivi discontinui osservabili attraverso le ere geologiche. - I cambiamenti fenotipici si concentrano in periodi di speciazione relativamente brevi, seguiti da intervalli molto più lunghi di stasi evolutiva. - Le brusche accelerazioni evolutive sono fenomeni reali innescati da cambiamenti ecologici su larga scala o modificazioni nei sistemi di regolazione genetica dello sviluppo. I geni altamente conservati: i geni omeotici: - Nei Drosophila e in altri artropodi, anellidi e cordati, un aspetto importante dell'organizzazione spaziale lungo l'asse antero-posteriore è la segmentazione o metamorfosi. - I geni per la segmentazione regolano l'espressione di altri geni, assicurando che siano attivi solo nei segmenti appropriati. Questi geni specifici per i segmenti sono chiamati geni omeotici. - I geni omeotici includono una sequenza di DNA chiamata omeobox, che produce parte di una proteina che si lega ad altri geni, attivandoli o bloccandone l'espressione. Conservazione dei geni dello sviluppo: - I geni dello sviluppo dei vertebrati e di molti altri animali sono simili a quelli di Drosophila e sono ampiamente conservati nel regno animale. - Nei vertebrati, un gene simile a bicoid è importante per l'organizzazione spaziale dell'embrione.