La vita sulla Terra

Nasce la vita

La comparsa della vita è un evento recente in rapporto all'età del pianeta. Molti sono le specie animali e vegetali che hanno abitato i mari e la superficie terrestre. Molti sono scomparse; altre, invece, abbiamo dei documenti: i fossili.

I fossili

Il termine fossili significa impronta di animale o vegetale vissuto in epoche lontane dalla nostra. I fossili ben conservati si trovano principalmente nelle rocce sedimentarie, cioè in rocce formate di materiale derivato dall'erosione di rocce preesistenti. Questa roccia si presenta con stratificazioni orizzontali, se la formazione è avvenuta in un ambiente tranquillo. A causa di spinte e movimenti interni della crosta terrestre le rocce possono piegarsi o inclinarsi.

La comparsa della vita

Al momento della formazione l'ambiente terrestre era del tutto incompatibile con la vita. Fu solo quando il vapore acqueo si condensò in acqua, e quando la temperatura ambientale scese a livelli paragonabili a quelle attuali, che ebbe inizio il processo che doveva far nascere le prime forme animate.

Nell'atmosfera mancava ancora l'ossigeno allo stato libero. Esso apparve con il metabolismo dei primi esseri viventi. Tuttavia l'ossigeno c'era combinato nell'acqua e nella anidride carbonica.

La superficie terrestre era colpita dalle radiazioni luminose provenienti dal Sole molto di più di adesso. Oggi infatti uno strato di ozono assorbe molti raggi ultravioletti.

Nei tempi passati l'ossigeno non esisteva e quindi lo strato di ozono non poteva esistere.

Esistevano quindi soltanto molecole semplici come acqua, metano, anidride carbonica, ecc. La trasformazione di una miscela disordinata di piccole molecole, in struttura ordinate di molecole complesse si compì con l'azione delle scariche elettriche e delle radiazioni ultraviolette su questa miscela di piccole molecole, che reagiscono fra di loro, dando luogo a strutture più complesse. Queste strutture trovarono nei mari il luogo per reagire tra di loro dando origine a molecole complesse. Queste molecole si aggregarono in sistemi ordinati, dando origine ad un livello di organizzazione da permettere l'autoproduzione. Questo fu il momento in cui la vita ebbe origine.

Oltre alla presenza nell'atmosfera di alcune molecole e all'esistenza nei mari di un ambiente idoneo alla loro aggregazione, l'energia ebbe un ruolo decisivo nella formazione delle molecole complesse.

Animali o vegetali ?

Le primitive forme di vita erano semplici. Lo sviluppo di sistemi di sintesi in grado di utilizzare la luce del Sole per produrre il nutrimento, caratterizzò l'evoluzione dei vegetali; altre cellule ricavarono l'energia necessaria nutrendosi di altra materia vivente e ponendosi sul cammino evolutivo degli animali.

La comparsa dell'ossigeno

Con lo sviluppo e la diffusione di organismi vegetali, l'atmosfera subì un mutamento. Comparve l'ossigeno e scomparve l'idrogeno. L'ossigeno si formò in grande quantità grazie al processo di fotosintesi. L'idrogeno che era presente nell'atmosfera, reagì con l'ossigeno sotto azione di raggi ultravioletti, formando acqua.

La comparsa dell'ossigeno fu determinante per lo sviluppo di forme di vita più complesse, nelle quali era di importanza la respirazione.

Come si sono formati i fossili

Un organismo vivente, una volta morto, si decompone rapidamente e perde tutte le sue caratteristiche. La decomposizione è rapida se avviene in presenza dell'ossigeno dell'aria. Ci sono delle circostanze nelle quali un organismo lascia una traccia di sé: queste tracce sono chiamate fossili. Il processo di formazione dei fossili è favorito dall'assenza di aria. E' per questa ragione che i terreni sono ricchi di fossili. I resti fossilizzati sono quelle parti degli esseri viventi che hanno avuto una composizione inorganico-minerale. Certe volte giungono fino a noi gli esseri completi. E' il caso di insetti conservati nell'ambra, di alcuni mammut trovati nei ghiacci della Siberia e anche di giganteschi rettili conservati nelle sabbie desertiche. La fossilizzazione può avvenire in vari modi: uno dei casi più frequenti è il modellamento. L'organismo viene intrappolato in una roccia sedimentaria e decomponendosi lascia una impronta che riproduce in negativo la sua forma. Questa impronta viene riempita di detriti inorganici che si cimentano riproducendo la forma del corpo iniziale che viene trasformato in pietra. Quando gli organismi sono immersi in acque calcaree, vengono ricoperti da un'incrostazione che ne riproduce la forma. Questo processo viene chiamato fossilizzazione per incrostazione.

I vertebrati alla conquista delle terre emerse

L'avventura dei pesci

Tra la fine del Devoniano e l'inizio del Carbonifero i pesci erano abbondanti e numerosi, il clima determinava periodi lunghi e terribili siccità: nutrirsi e respirare diventava sempre più difficile. Fu allora che i vertebrati si rifugiarono nelle acque degli oceani. Avvenne allora una grande svolta evolutiva: alcuni vertebrati svilupparono caratteristiche favorevoli alla vita acquatica e ciò li costrinse a rimanere pesci; in altri comparvero dei mutamenti che li avrebbero indirizzati su un cammino evolutivo. L'antenato di un animaletto acquatico venne considerato il progenitore dei vertebrati. Questa creatura, non più lungo di 5-6 centimetri, con bocca rotonda, priva di mascelle, era fornito di un abbozzo di corda di sostegno.

All'inizio del Devoniano comparvero i pesci corazzati, chiamati così perché avevano la testa e parte del corpo coperti da una corazza ossea. Sembra che i pesci che colonizzarono le terre emerse siano tutti uguali a questa creatura.

L'evoluzione dei vertebrati sulla Terra

Dai primi pesci derivano gli anfibi. Questi non si staccarono mai dall'acqua, infatti le femmine dovevano tornare per deporre le uova. Le uova, provviste di guscio, poterono essere deposte sulla terra e la pelle si ricoprì di scaglie per difendersi dalla perdita di acqua: l'evoluzione aveva tramutato gli anfibi in rettili. I rettili si diffusero subito, mentre gli anfibi in parte scomparvero o sopravvissero fino ai nostri giorni.

L'era Mesozoica fu caratterizzata dai rettili che dominarono sulla Terra e che raggiunsero uno sviluppo enorme: questi furono chiamati dinosauri. Mentre i dinosauri stavano sulla terra, i cieli erano popolati da un gruppo di rettili chiamati pterodattili. Questi pterodattili possedevano una membrana alare simile al pipistrello. Il volo non era agile, ma permettevano di trovare nutrimento nell'aria ricca di insetti.

La fine dell'era Mesozoica segnò la fine dei grandi rettili.

I mammiferi conquistano la Terra

Omeotermia e viviparità: la formula vincente

L'estinzione dei rettili giganteschi permise l'affermazione dei mammiferi. Agli inizi dell'era Mesozoica esisteva un rettile lungo due metri e mezzo, con caratteristiche fra i rettili e i mammiferi. Le zampe gli permettevano la corsa e i denti erano differenziati in incisivi, canini, molari.

I primi mammiferi furono di piccole dimensioni aiutandoli a scappare agli enormi rettili. Questi animaletti popolarono gli alberi. Poiché tutta l'era Mesozoica fu dominata dagli enormi rettili, per sopravvivere, a questi animaletti svilupparono cose favorevoli: la comparsa dei peli e l'omeopatia, cioè la capacità di mantenere la temperatura corporea costante, e la viviparità, cioè la capacità di sviluppare le uova nel corpo della madre. In quell'epoca i continenti erano ancora uniti; il primo continente a staccarsi dalla Pangea fu l'Australia portando i marsupiali. Nell'era Cenozoica, circa 70 milioni di anni fa, i mammiferi si diffusero in qualsiasi ambiente e molti di loro fecero crescere la corporatura e adattarono parti del corpo alle mutate condizioni ambientali.

Fissità o evoluzione delle forme viventi?

Se osserviamo gli esseri che vivono sulla Terra, notiamo una varietà di specie. Quando la vita è comparsa sulla Terra gli organismi erano semplici. Fra lo stato iniziale e quello attuale, sono trascorsi tre miliardi di anni e in questo lungo periodo sono cambiate le caratteristiche ambientali della biosfera. Con questo termine intendiamo quella parte della Terra in cui sussistono le condizioni della vita degli animali e vegetali. Riferendoci al mutamento dell'ambiente, basti pensare all'andamento della quantità di ossigeno nell'atmosfera e allo stato di ozono che scherma le radiazioni ultraviolette del Sole.

Tutto questo ha influito sulla qualità e sulla quantità delle specie viventi, e sul processo di mutamento che ha portato alla composizione del mondo vivente chiamato evoluzione biologica. Per lungo tempo ci fu l'opinione di Aristotele, il quale riteneva che le specie viventi avessero avuto la forma attuale. Nella Bibbia si afferma che tutti gli esseri viventi furono creati da Dio e ogni specie ha avuto le caratteristiche attuali.

Nel 1735 Carlo Linneo, un naturalista svedese, pubblicò il sistema naturae. Era un album degli esseri viventi in cui Linneo sosteneva che ogni specie fosse stata creata da Dio e avesse mantenuto le caratteristiche iniziali.

La teoria dei cataclismi

Anche Georges Cuvier, studioso francese, fu un sostenitore della fissità delle specie. Egli sapeva ricostruire l'aspetto degli animali vissuti in passato. Presto si accorse che la flora e la fauna avevano subito importanti trasformazioni. Per spiegare queste trasformazioni, egli formulò la teoria dei cataclismi.

Con questa teoria sostenne che gli esseri del passato furono distrutti da grandi cataclismi che avrebbero colpito la Terra.

Il posto di questi animali e piante scomparsi sarebbe stato preso da altre specie che arrivarono da altre terre.

Altri naturalisti sostenevano che per ripopolare la Terra, Dio avesse creato nuove specie adatte alle nuove condizioni ambientali.

Le “sensazioni recondite” di Lamarck

J.B. Lamarck, naturalista francese, pubblicò nel 1809 Philosophie zoologique. In essa sosteneva che si sarebbe potuto trovare il legame fra tutti i viventi e il filo conduttore della trasformazione che dalle forme più semplici di vita aveva portato alle altre.

Egli riteneva che un cambiamento dell'ambiente determinasse un bisogno di modificazione e di adattamento sotto la spinta di un insieme di sensazioni recondite, gli esseri riuscissero a sviluppare organi specifici per l'adattamento.

L'evoluzione si basava su due ipotesi: la prima è l'ipotesi dell'uso e del disuso, il quale la necessità di svolgere una funzione fa sorgere e sviluppare nell'animale l'organo necessario che in seguito si svilupperà e si perfezionerà. Il disuso fa regredire l'organo fino alla sparizione.

La seconda ipotesi è quella dell'ereditarietà dei caratteri acquisiti, per cui ogni essere può trasmettere i caratteri sviluppati con l'uso o regredendo per il disuso.

Lamarck portò tanti esempi nel mondo naturale che non erano da scartare. E' vero che l'uso sviluppa l'organo e il disuso lo fa regredire. L'uso può sviluppare un organo preesistente, non formarne di nuovi e diversi; inoltre i caratteri non si possono ereditare.

La teoria di Darwin

Charles Darwin, naturalista inglese, con la pubblicazione de L'origine delle specie rivoluzionò le idee che l'uomo s'era fatto sulla natura. Darwin non credeva alla fissità e all'immutabilità delle specie del tempo, ma pensava che mutamenti avessero provocato l'origine di esseri più complessi. Egli cercava di scoprire le affinità tra le specie viventi tra queste e le specie scomparse.

La classificazione avvenne nel ricercare relazioni, affinità ed antenati comuni proprio quando si vuole ricostruire l'albero genealogico.

Questo è possibile se si confronta come svolte le varie funzioni e ricorrendo ad altre discipline: l'embriologia, che studia i primi stadi dello sviluppo dei viventi; l'anatomia comparata, che studia le strutture dei viventi; la paleontologia, che studia i fossili animali e vegetali; la genetica, che studia la trasmissione dei caratteri ereditari; l'ecologia che studia i rapporti tra i viventi e l'ambiente; la biochimica, che studia la chimica degli organismi e i processi chimici.

Dall'opera di Malthus...

Darwin trovò la svolta decisiva in un libro di Thomas Malthus sull'accrescimento della popolazione.

Malthus sosteneva che l'uomo si riproduce con rapidità e affermava che: non si potrà, avere sulla Terra un miglioramento delle condizioni di vita.

Sia nel mondo vegetale, sia nel mondo animale la mancanza di spazio, il clima, la presenza di predatori erbivori e carnivori limitano il numero degli individui che diventeranno adulti ponendoli ad una selezione dei più adatti all'ambiente.

...all'Origine delle specie

Dopo 20 anni Darwin pubblicò nel 1859 la sua opera Sull'origine delle specie.

Le ipotesi e le conclusioni di Darwin costituiscono la teoria della selezione naturale che può essere riassunta così:

  1. gli esseri viventi si riproducono in quantità superiore alle disponibilità di nutrizione e di spazio vitale.
  2. In ogni generazione il numero degli individui è costante.
  3. Comincia una lotta per la sopravvivenza.
  4. In ogni specie esistono differenze che possono diventare ereditarie.
  5. Alcune differenze sono favorevoli e permettono all'individuo di sopravvivere, di riprodursi e di trasmettere i mutamenti utili.
  6. Le piccole differenze possono diventare notevoli e determinare la nascita di nuove specie.
  7. Poiché le nuove specie, si riproducono e si sviluppano con rapidità, la selezione naturale elimina le specie più antiche.

Possiamo osservare l'evoluzione?

L'evoluzione è un processo lento che richiede milioni di anni. La nostra vita è troppo breve e quindi non potremmo vederla. Ma non è così.

Negli esseri unicellulari e in alcuni insetti più generazioni si susseguono nel giro di pochi anni. L'evoluzione può avvenire sotto i nostri occhi e cioè: certe volte sentiamo che gli antibiotici non sono più efficaci perché i microbi sono diventati resistenti a questi farmaci.

Quando si usa un antibiotico non si sa mai se i batteri sono morti. Alcuni di essi, con tanta resistenza, sopravvivono e si riproducono. I nuovi batteri ereditano la resistenza all'antibiotico il quale produrrà solo l'uccisione di pochi batteri, fino a che l'antibiotico risulterà inefficace.

Anche nell'uso degli insetticidi si è verificato un fenomeno strano.

Quando il DDT viene usato per la prima volta, sterminò mosche, zanzare e altri insetti.

Alcuni di essi per la loro costituzione genetica, riuscirono a sopportare gli effetti superandoli. Questi insetti vissero e si riprodussero, facendo nascere nuovi esseri resistenti all'azione del DDT.

 

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