laboratorio evoluzione marcello sala chimere [stephen jay gould, la vita meravigliosa, feltrinelli...
TRANSCRIPT
laboratorio evoluzione Marcello Sala
CHIMERE
[Stephen Jay Gould, La vita meravigliosa,Feltrinelli 1990]
[foglietti e penne]
Inventa un animale e disegnalo
Quanto è grande?
In che ambiente vive?
Di che cosa si nutre?
Spesso “inventiamo” forme mettendo insieme pezzi di forme note
Come stanno le cose in natura?
Fossilizzazioneconservazione di
parti dure (ossa, carapaci,
conchiglie...)
Canada, British Columbia, giacimento di Burgesssedimenti da 530 a 505 Ma facon conservate parti molli
1909Charles D. Walcott
f. di Ediacara
f. tommotiana
procarioti eucarioti pluricellulari
f. di Burgess
f. di Chengjiang
(colonie?)
f. di Lantian
Walcott: trilobite
Marrella splendens
Walcott: crostaceo branchiopode
Opabinia
Walcott: chelicerato merostomo
Sidneyia
Wiwaxia
Walcott: anellide polichete
Walcott: malacostraco / merostomo / medusoide
Peytoia (medusa)Addome di Anomalocaris
Appendice boccale di Sidneyia
Walcott: anellide polichete
Hallucigenia
Fauna di Burgess (530-505 Ma)
(spugne)
Scifozoi (meduse…)
TrilobitiCrostacei (malacostraci, branchiopodi...)Chelicerati (merostomi, ragni, scorpioni…)Uniramati (miriapodi, insetti…)
Policheti
(graptoliti) (oloturie, stelle marine, ricci…)
REGNO sottoregno ramo superphylum clade PHYLUMAnimali Fagocitellozoi Placozoi
Parazoi PoriferiMesozoi MesozoiEumetazoi Radiati Cnidari
Ctenofori
Bilateri Protostomi Ecdisozoi KinorinchiLoriciferiPriapulidaNematodiNematomorfiLobopodiOnicoforiTardigradiArtropodi
Lofotrocozoi SipunculiHyolitiNemertiniForonidiBriozoiEntoproctiBrachiopodiMolluschiAnellidiEchiuri
Platizoi PlatelmintiGastrotrichiGnatiferi
Deuterostomi ChetognatiEmicordatiEchinodermiCordati
La “comunità” di Burgess:
grande varietà anatomica in un unico ambiente65.000 esemplari - 87,9 % di esemplari animali 119 generi (37% artropodi) in 140 specie
(di cui 14 % a esoscheletro duro)specie bentoniche + specie nuotatrici
in acque poco profonde ( 100 m) Walcott 1909-1913:
anche forme inconsuete ma che appartengono a phyla che caratterizzano
la fauna successiva e attuale
Grande diversità di piani organizzativi dell’organismo nella “comunità” di Burgess:
adattamento?
No: l’ambiente è unico anche se con molte “nicchie”
L’evoluzione va nella direzione di un aumento di complessità?
Si avrebbe un’ottimizzazione delle forme più complesse
mentre i batteri sono ancora dominanti
ruolo ecologico % individui
% generi
detritivori (artropodi)
60 25-30
limifagi (molluschi) 1 5
filtratori (spugne) 30 45
carnivori e saprofagi (artropodi)
10 20
Grande diversità di piani organizzativi dell’organismo nella “comunità” di Burgess:
adattamento?
No: l’ambiente è unico anche se con molte “nicchie”
Quella di Burgess è una fauna complessa?
Strutture anatomichee funzionali complesseStruttura ecologica: specialisti legati da una rete di relazioni ecologiche
L’evoluzione va nella direzione di un aumento di complessità?
La complessa comunità di Burgess si colloca all’inizio della storia evolutiva
1909-1913 WalcottRevisioni:
1966-1983 Harry Whittington
1975-1983 Simon Conway Morris - Derek Briggs - David Bruton
Walcott: trilobite analisi tridimensionale
Whittington: artropodo unico
precursore di crostacei e trilobiti
Marrella splendens
Walcott: artropodo primitivo
analisi tridimensionaleWhittington: nuovo
phylum
Opabinia
Walcott: chelicerato merostomoBruton: artropodo unico
Sidneyia
Wiwaxia
Walcott: anellide policheteConway Morris: nuovo phylum
Addome di Anomalocaris - Appendice boccale di Sidneyia - Peytoia (medusa)
Walcott: anellide policheteConway Morris: nuovo phylum
Hallucigenia
Walcott: ---Conway Morris: nuovo phylum
Dinomischus
Walcott: --Conway Morris: nuovo phylum
Odontogriphus
Artropodi di Burgess (dopo la revisione)
Specie ordinarie di gruppi ancora
presenti in epoche successive
Specie unichenon più presenti
in epoche successive
Trilobiti 19 Trilobiti corpo molle 3
Crostacei 2
Chelicerati 1
Uniramati (Onicofori?) 1
Artropodi unici 13 (20?)
Phyla unici 8 (18?)Che cosa ci dice questo?
Nella comunità di Burgess erano presenti animali con molti tipi di organizzazione (phyla) diversi da quelli
che hanno poi costituito la fauna del pianetaIl mondo animale non è sempre stato come lo
conosciamo
diversità
tempo
tempo
L’ “albero” di Walcott
Il “cespuglio” di Gould
Alla luce dei fossili di Burgessquale delle due immagini rappresenta meglio la storia
evolutiva?
I batteri sono tutt’oggi dominanti:che cosa ci dice questo sulla dinamica dell’evoluzione?
Non va nella direzione di un aumento di complessità:per selezione si avrebbe un’ottimizzazione
delle forme più complesse
Come si spiegano “le esplosioni” di complessità di forme di vita
(soprattutto dopo le estinzioni) e poi loro riduzione?
La variabilità precede la “selezione naturale”che ottimizza e stabilizza
Perché?
La variazione origina dalle dinamiche (ricombinatorie)nel livello di organizzazione sottostante (cellule, genoma)Casualità non come “rumore” ma
come fonte di variazione (diversamente dalla fisica)
Dopo la fauna di Burgess c’è stata una forte riduzione di varietà di gruppi tassonomici (estinzione)
A un’estinzione sopravvivono i più adatti?
Walcott: anellide polichete
Wittington Conway Morris: cordato
Pikaia
Anfiosso
Pikaia gracilens
http://www.youtube.com/watch?v=Y1DPzY6o6hQ&feature=related
Riavvolgiamo il film della vita e facciamolo ripartire dal tempo di Burgess. Se la Pikaia non sopravvive noi saremo cancellati dalla storia futura: tutti noi, dallo squalo al pettirosso all’orangutan. E io non penso che un qualsiasi allibratore, data la situazione di Burgess quale ci è nota oggi, avrebbe dato molte probabilità di sopravvivenza alla Pikaia.
Stephen Jay Gould, La vita meravigliosa, 1989
La teoria nasce per induzione dai dati osservativi?…
In questo caso quali sono i dati osservativi?...… i fossili come oggetti?
… l’anatomia e la fisiologia specifica dei fossili?…Ma l’anatomia e ancor più la fisiologia specifica
sono frutto dell’interpretazione dei fossiliL’interpretazione dipende dalle rappresentazioni
dalle premesse culturali: il “calzatoio di Walcott”
Anche quello di Gould è un calzatoio?
Revisioni delle revisioni…
Addome di Anomalocaris - Appendice boccale di Sidneyia - Peytoia (medusa)
Walcott: anellide policheteConway Morris: nuovo phylumRamsköld e Hou: onicoforo
Hallucigenia
«Dettagliate analisi microscopiche di 189 nuovi reperti fossili presenti nella collezione del Royal Ontario Museum a Toronto rivelano la presenza di varie caratteristiche tipiche dei molluschi, inclusa la radula, una struttura chitinosa e retrattile, ricoperta di dentelli, che viene utilizzata da vari gruppi di molluschi (come ad esempio i gasteropodi) per raschiare il cibo dal fondale.Odontogriphus probabilmente si nutriva delle dense colonie di cianobatteri che caratterizzavano il paleoecosistema della comunità preservata nella Burgess Shale.»
Walcott: --Conway Morris: nuovo phylumCaron, Scheltema, Schander, Rudkin: mollusco
Artropodi di Burgess (dopo la revisione)
Specie ordinarie di gruppi ancora
presenti in epoche successive
Specie unichenon più presenti
in epoche successive
Trilobiti 19 Trilobiti corpo molle 3
Crostacei 2
Chelicerati 1
Uniramati (Onicofori?) 1
Artropodi unici 13 (20?)
Phyla unici 8 (18?)Che cosa ci dice questo?
Nella comunità di Burgess erano presenti animali con molti tipi di organizzazione (phyla) diversi da quelli
che hanno poi costituito la fauna del pianetaIl mondo animale non è sempre stato come lo
conosciamo
Che cosa ci dice questo?
Nella comunità di Burgess erano presenti animali con molti tipi di organizzazione (phyla) anche diversi da
quelliche hanno poi costituito la fauna del pianeta
Il mondo animale non è sempre stato come lo conosciamo
Artropodi di Burgess (dopo la revisione della revisione)
Specie ordinarie di gruppi ancora
presenti in epoche successive
Specie unichenon più presenti
in epoche successive
Trilobiti 19 Trilobiti corpo molle 3
Crostacei 2
Chelicerati 1
Uniramati (Onicofori?) 1
Artropodi unici 13 (20?)
Phyla unici 4 (10?)