RELAZIONE TRA ADATTAMENTO E SOPRAVVIVENZA DIFFERENZIALE DEGLI ESSERI VIVENTI - BIOLOGIA - 2024

Nella biologia evolutiva, un tema centrale è lo studio degli adattamenti . Questi possono essere definiti in termini di processi o stati. Se lo consideriamo un processo, è la parte del cambiamento evolutivo che è guidato dal meccanismo della selezione naturale. Al contrario, in termini di stato è una caratteristica la cui condizione attuale è stata modellata dalla selezione naturale.

La selezione naturale è un meccanismo evolutivo ed è definita come la riproduzione differenziale degli esseri viventi. Pertanto, alcuni organismi si riproducono più di altri grazie al possesso di qualche tratto o carattere che ne aumenta la forma fisica.

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Queste idee fondamentali sono state sviluppate da Charles Darwin in "The Origin of Species". L'evoluzione è l'unico meccanismo noto che può portare ad adattamenti.

Cioè, c'è una relazione tra l'adattamento e il successo riproduttivo differenziale di alcuni individui che presentano tratti che aumentano la loro forma fisica. Quando quest'ultimo si verifica nelle popolazioni, genera adattamenti.

Adattamenti, selezione naturale e

In evoluzione, ci sono diversi concetti fondamentali come adattamento, selezione naturale e fitness. Ci sono altri termini importanti (come la deriva genica), ma ai fini di questo articolo focalizzeremo la nostra attenzione su questi tre.

Il fitness è la capacità di un organismo di sopravvivere e riprodursi, lasciando una prole fertile. Esistono diversi modi per quantizzarlo e il parametro varia tra 0 e 1.

Quando un tratto ereditabile dà ad alcuni individui un vantaggio in termini di fitness (rispetto ai loro coetanei che non lo possiedono), accade qualcosa di inevitabile: questi individui si riprodurranno più degli altri e aumenteranno la loro frequenza nella popolazione. Questo è noto come selezione naturale.

Il termine "selezione" è spesso fuorviante, poiché non vi è alcuna selezione cosciente da parte di alcuni individui nel processo.

Come processo, l'adattamento è definito come l'evoluzione causata dalla selezione naturale che si traduce nell'accumulo di cambiamenti favorevoli.

Come personaggio, l'adattamento è un tratto che si è evoluto gradualmente e che svolge un ruolo biologico specifico. In termini di fitness, questo tratto era superiore rispetto ad altri stati del tratto nella storia evolutiva della specie.

Cos'è l'adattamento?

Una visione popolare nella biologia evolutiva è chiamata adattazionismo. Secondo i difensori di questa prospettiva, la grande maggioranza delle caratteristiche presenti negli esseri organici può essere considerata come adattamenti e il loro stato è ottimale.

Ci sono importanti scienziati nel ramo dell'evoluzione che supportano il programma adattazionista, come John Maynard Smith o William Hamilton, tra gli altri. Uno dei suoi maggiori avversari è il famoso paleontologo Stephen Jay Gould e il suo collega Richard Lewontin.

Una delle conseguenze dell'adattamento è la divisione dell'organismo in aree non collegate tra loro, valutandone isolatamente i tratti. I suoi oppositori sostengono che l'esistenza di un tratto oggi non dovrebbe sempre essere intesa come una caratteristica adattativa.

Tutte le funzionalità sono adattamenti?

Quando valutiamo le caratteristiche di un essere organico, non possiamo concludere senza la prova che tutte le sue caratteristiche corrispondono ad adattamenti. Esistono altri processi che possono spiegare la presenza di alcune funzionalità. Si noti che una delle conseguenze del mancato adattamento di un tratto è che non è il prodotto della selezione naturale.

Può essere che la caratteristica che osserviamo sia semplicemente una conseguenza della sua chimica o fisica. Ad esempio, nessuno penserebbe che il caratteristico colore rosso vivo del sangue sia adattivo. È semplicemente una conseguenza della sua struttura, che probabilmente è adattativa, poiché garantisce il trasporto di ossigeno.

Potrebbe anche essere un tratto che è stato fissato dalla deriva genetica, un secondo meccanismo evolutivo. La conseguenza della deriva, infatti, è l'evoluzione non adattativa, in quanto vi è un successo riproduttivo differenziale ma non legato a una caratteristica che aumenta la fitness degli individui.

Un'altra possibilità è che la caratteristica che osserviamo e pensiamo sia adattiva sia collegata a un'altra (ad esempio, i geni sono vicini tra loro sullo stesso cromosoma, quindi la probabilità di ricombinazione è bassa) rispetto a se fosse selezionata.

Come controlliamo se un tratto è adattivo o no?

Nel caso in cui abbiamo il sospetto che un tratto sia un adattamento, dobbiamo dimostrarlo nello stesso modo in cui proveremmo qualsiasi altro fatto nelle scienze biologiche: usando il metodo scientifico.

Dobbiamo considerare una serie di esperimenti per aiutarci a verificare se il tratto in questione è adattivo. Ad esempio, sospettiamo che il colore bianco degli orsi polari funga da mimetismo.

Anche se non sarebbe molto pratico, uno dei possibili progetti sperimentali sarebbe dipingere un orso marrone, dipingere un orso bianco (questo sarebbe il controllo procedurale per garantire che la vernice di per sé non abbia alcun effetto nel nostro esperimento) e un orso normale.

In seguito, quantificheremmo se qualche aspetto della vita degli organismi sperimentali è interessato. Dobbiamo applicare questo ragionamento a qualsiasi sospetto di adattamento, non assumendo che il tratto sia adattivo.

Exaptation: una visione alternativa

Nel 1982, i ricercatori Stephen Jay Gould ed Elisabeth Vrba hanno pubblicato un articolo sulla rivista Paleobiology che formalizza un nuovo concetto di biologia: exaptation.

Per gli autori, exaptation è un termine necessario in biologia evolutiva per descrivere caratteristiche che sono state modellate dalla selezione naturale e che attualmente svolgono una funzione diversa.

Esempi di exaptations

Possiamo usare il nostro naso come esempio. È molto probabile che le attuali caratteristiche di questa estensione cartilaginea siano legate ai benefici nella respirazione. Tuttavia, utilizziamo questa struttura per sostenere i nostri occhiali.

Vale a dire, la selezione naturale non ha favorito gli individui con il naso attuale perché ha favorito l'uso degli occhiali.

Estrapolando questo esempio a una situazione biologica più specifica, abbiamo il pollice del panda, il famoso esempio di Gould. La dieta dei panda si basa esclusivamente sul bambù, quindi la sua corretta manipolazione è fondamentale per la vita dell'animale. Il panda usa un "sesto" pollice per questo scopo.

Tuttavia, il pollice non è un vero dito, è un'estensione di un piccolo osso originariamente appartenente al polso, chiamato sesamoide radiale.

Nello sviluppo evolutivo, era vantaggioso per alcuni individui avere un sesamoide radiale allungato, simile a un dito, poiché probabilmente migliorava la manipolazione del loro unico alimento.

Riferimenti

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