Costa Alice Morganti Stefania

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LICEO SCIENTIFICO TECNOLOGICO Classe 5TA A.S. 2009/2010. Centocinquant’ anni … e non li dimostra! La teoria dell’evoluzione oggi. Costa Alice Morganti Stefania. Centocinquant ’ anni … e non li dimostra!. La teoria dell’evoluzione oggi :. - PowerPoint PPT Presentation

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  • Costa Alice Morganti StefaniaLICEO SCIENTIFICO TECNOLOGICOClasse 5TAA.S. 2009/2010Centocinquant anni e non li dimostra!

    La teoria dellevoluzione oggi

  • Centocinquant anni e non li dimostra!La novit delle mutazioni ed il concetto di fitness applicati alla selezione naturale.La teoria dellevoluzione oggi:

  • In seguito a questa continua lotta per lesistenza, ogni variazione, per piccola che sia e da qualsiasi cagione provenga, purch sia in parte vantaggiosa allindividuo di una specie, contribuir nelle sue relazioni infinitamente complesse cogli altri esseri organizzati e colle condizioni fisiche della vita alla conservazione di questindividuo, ed in generale si trasmetter alla sua discendenza. Inoltre questa avr maggiori probabilit di sopravvivere, perch fra i molti individui di ogni specie che nascono periodicamente, pochi soltanto rimangono in vita. Io chiamo selezione naturale il principio pel quale cos conservatisi ogni leggera variazione, quando sia utile, per stabilire la sua analogia colla facolt selettiva delluomo

    Charles R. Darwin, Lorigine della specie (1859)

  • LE MUTAZIONI

  • Le mutazioni nella mente di DarwinDarwin non conosceva n la causa delle variazioni, n le modalit con cui i nuovi caratteri si diffondevano nelle generazioni successive.

    teoria della Pangenesi, secondo la quale le gemmule, particelle infinitamente piccole, prodotte dalle cellule, avrebbero portato lessenza dellindividuo alla parte del corpo da cui provenivano agli organi riproduttivi e quindi alle cellule germinali.

  • Lamarck

    evoluzione direzionale indotta dallambiente

    le caratteristiche acquisite da un individuo nel corso della sua vita sono trasmissibili

    le Variazioni non hanno alcuna tendenza, sono ineliminabili, casuali ed indipendenti dallambiente

    tali variazioni sono trasmissibiligemmule

    DarwinMutazioni: Lamarck Vs Darwin

  • Mutazioni Possono essere:

    Favorevoli: si rivelano utili in quel luogo e in quel momento allindividuo portatore

    Sfavorevoli: danneggiano lindividuo portatore; vengono eliminate dalla selezione naturale

    Neutre: non procurano particolari vantaggi/svantaggiCambiamenti spontanei e casuali del DNA. Se tali cambiamenti si verificano nelle cellule germinali, allora saranno trasmissibili alla progenie.

  • Generalmente la selezione naturale agisce, a parit di condizioni ambientali, contro gli individui portatori di una mutazione mantenimento delle caratteristiche biologiche della specie di generazione in generazione

    Cosa succede quando lambiente subisce una variazione improvvisa?

  • Uno o pi individui portatori di mutazioni neutre possono risultare casualmente favoriti dalle nuove condizioni ambientali

    La selezione naturale agir positivamente nei loro confronti, favorendone la riproduzione

    La mutazione verr trasmessa alla prole

    Nel corso delle generazioni le mutazioni si accumulano = Evoluzione della specie

  • Il filtro ambientaleNB! prima si verificano le mutazioni e poi lambiente e la selezione naturale agiscono sugli individui portatori Caso 1: mutazione favorevoleAmbiente 1Ambiente 2Le mutazioni sfavorevoli (in rosso) vengono eliminateLe favorevoli (in verde) vengono conservateVariazione ambientale = gli individui portatori di mutazioni favorevoli sono avvantaggiatiproliferano

  • Caso 2: mutazione neutraAmbiente 1Ambiente 2Le mutazioni sfavorevoli (in rosso) vengono eliminateLe neutre (in giallo) superano il filtro ambientaleVariazione ambientale = le mutazioni neutre possono rivelarsi vantaggiose gli individui portatori sono avvantaggiatiproliferano

  • Il pesce che si adattaCondizione iniziale: era glacialeVariazione ambientale: fine era glaciale nuovi laghi. Pesci oceanici li occupanoSelezione e adattamento: differenziazione della specie originaria nelle varie regioni del mondot

  • Dal teosinte al maisCondizione iniziale: pianta del teosinteVariazione ambientale: uomo seleziona alcuni esemplari (mais) per lagricolturaSelezione artificiale: il mais rimpiazza il suo antenatot

  • LA SELEZIONE NATURALE

  • DEFINIZIONE:

    Process that results in the adaptation of an organism to its environment by means of selectively reproducing changes in its genotype

    (Processo che consiste nelladattamento di un organismo allambiente in cui vive attraverso cambiamenti selettivi nel suo genotipo)

    Encyclopedia Britannica,Natural selection (biology)

  • SELEZIONE NATURALE MOTORE Fattori: variabilit genetica (polimorfismo) eredit (trasmissione ereditaria del polimorfismo) fertilit o mortalit differenziale

    ADATTAMENTO EFFETTOModificazione delle caratteristiche in relazione allambiente, come risultato dellazione dei fattori precedenti.

  • FITNESS DARWINIANAMisura della selezione naturale, ossia dellefficienza riproduttiva di un genotipo in un dato ambiente ed in un preciso momento.Viene calcolata come media dei tassi di sopravvivenza e riproduzione degli individui aventi lo stesso genotipo, coesistenti in uno stesso ambiente e in un dato momento.La fitness realmente utile quella relativa, ossia il parametro che mette in relazione un genotipo con gli altri possibili.

  • CALCOLO DELLA FITNESS RELATIVA IN UN GENE BIALLELICO:La fitness relativa risulta sempre compresa tra 0 e 1.Alla fitness relativa correlato il coefficiente di selezione (svantaggio selettivo), calcolato come s=1-

    GENOTIPOA1A1A1A2A2A2Totale a) Numero di zigoti nella F1106030100b) Numero di zigoti nella F210110601801) Numero medio della progenie per individuo nella F2 (b/a)10/10=1110/60=1,860/30=2Fitness relative ()1/2 = 0,51,8/2=0,92/2=1

  • MODELLI DI SELEZIONE NATURALE:Analisi statistica della pressione selettivaDescrivono lesito della selezione naturale, ovvero: leliminazione di un genotipoSelezione contro lomozigote recessivoSelezione contro lallele dominante

    il polimorfismo stabileSovradominanza

  • SELEZIONE CONTRO LOMOZIGOTE RECESSIVO:Dalla legge di Hardy-Weinberg: p2+2pq+q2=1Fitness uguale e massima per lomozigote dominante e leterozigoteq dipende dal segno del numeratore, in questo caso negativo (s, p e q sono compresi tra 0 e 1)

    GenotipoAAAaaatotaleFrequenza di aFrequenza iniziale di zigotip22pqq21qFitness ()111-sContributo di ciascun genotipo alla generazione successivap22pqq2(1 s)1-sq2Frequenza normalizzatap2/ (1 sq2)2pq/ (1 sq2)q2(1 s)/ (1 sq2)1q1 = (q sq2)/ (1 sq2)Variazione nella frequenza allelicaq = spq2/ (1 sq2)

  • La selezione contro lomozigote recessivo comporta la diminuzione dellallele recessivo.

    ESITO FINALE:Condizione di equilibrio: q=0, ossia q=0 eliminazione dellallele recessivo Affinch si raggiunga tale condizione, per necessario un numero molto elevato di generazioni, espresso dalla formula: qn=q0/(1+nq0 ).ESEMPIO: albinismofrequenza attuale: (q0)2=1/20000, q0=1/141frequenza dimezzata: (qn)2=1/40000, qn=1/200generazioni necessarie: n= 1/qn 1/q0=200-141=59ipotizzando che vi siano 25 anni tra due generazioni successive, ci vorrebbero ben 1500 anni solo per dimezzare la frequenza attuale!

  • SELEZIONE CONTRO LALLELE DOMINANTE:Fitness massima per lomozigote recessivop dipende dal segno del numeratore, anche in questo caso negativo

    GenotipoAAAaaatotaleFrequenza di AFrequenza iniziale di zigotip22pqq21pFitness ()1-s1-s1Contributo di ciascun genotipo alla generazione successivap2(1-s)2pq(1-s)q21-s+sq2Frequenza normalizzatap2(1-s)/ (1-s+sq2)2pq(1-s)/ (1-s+ sq2)q2/ (1-s+sq2)1p1 = p(1-s)/(1-s+sq2)Variazione nella frequenza allelicap = spq2/ (1-s+sq2)

  • La selezione contro lallele dominante comporta la diminuzione dellallele stesso.

    ESITO FINALE:Condizione di equilibrio: p=0, ossia p=0 eliminazione dellallele dominante. Lesito perci lo stesso del caso precedente, anche se la selezione contro lallele dominante, sfavorendo anche gli eterozigoti, comporta leliminazione di tale allele in tempi pi rapidi.ESEMPIO: Corea di Huntington

  • SOVRADOMINANZA:Fitness massima per leterozigote, coefficiente di selezione differente (s e t) per i genotipi omozigotiIl valore di q dipende dai valori iniziali di s e t (analogamente al valore di p relativo alla frequenza di A)

    GenotipoAAAaaatotaleFrequenza di aFrequenza iniziale di zigotip22pqq21qFitness ()1-s11-tContributo di ciascun genotipo alla generazione successivap2(1-s)2pqq2(1-t)1-sp2-tq2Frequenza normalizzatap2(1-s)/(1-sp2-tq2)2pq/ (1-sp2-tq2)q2(1-t)/ (1-sp2-tq2)1q1 = (q tq2)/ (1-sp2-tq2)Variazione nella frequenza allelicaq = -pq (sp-tq)/ (1-sp2-tq2)

  • ESITO FINALE:Condizione di equilibrio: p=0 e q=0, ossia sp=tq.Se s e t sono costanti, la pressione selettiva agisce affinch lequilibrio venga ristabilito dopo qualsiasi variazione di p o q.Il modello della sovradominanza mantiene la variabilit, viene perci detto anche polimorfismo bilanciato

  • ESEMPIO: beta talassemia o anemia mediterranea-talassemia: emoglobinopatia trasmessa per via autosomica recessiva. Ne risultano affetti perci solo i genotipi omologhi recessivi, mentre gli eterozigoti sono portatori.

    Malaria: patologia causata dal parassita Plasmodium falciparum che, se immesso nella circolazione sanguigna dalla zanzara anofele, causa la distruzione dei globuli rossi.

    Leterozigote risulta lunico genotipo che pu sopravvivere ad entrambe le patologie.

  • TEOREMA FONDAMENTALE DELLA SELEZIONE NATURALE:

  • Fisher, osservando i diversi modelli di selezione, dedusse che:IL TASSO DI INCREMENTO DELLA FITNESS DIPENDE DALLA VARIANZA GENETICACi significa che, se c selezione naturale, la fitness media di una popolazione tende ad aumentare.