Paleontologia sistematica

La filogenesi La filogenesi traccia l'evoluzione dei diversi gruppi di viventi dal momento in cui la vita è comparsa sulla Terra, ed è strettamente in rapporto con la paleontologia.

Paleontologia evolutiva
La Terra si forma ciìrca 4,6 miliardi di anni fa, dopo il raffreddamento della crosta terrestre e la formazione dei mari primordiali, circa 3 milardi di anni fa, inizia il lento processo della comparsa della vita come testimoniano le più antiche tracce fossili. La vita iniza probabilmente nei mari e, accettando quindi l'ipotesi che sia comparsa (...forse) un sola volta, tutti i primi organismi devono per forza essere "imparentati" l'uno con l'altro. Tutti gli esseri viventi si sono quindi evoluti a partire da un unico progenitore comune e si sono modificati attraverso una serie di processi di trasformazione durati centinaia di miloni di anni: si tratta di quello che chiamiamo evoluzione.
La paleontologia dimostra innegabilmente che molti esseri viventi durante le ere geologiche si sono estinti mentre altri sono sopravvissuti mutandosi in altre specie: è questa la prova dell’evoluzione.

La filogenesi
Con questo termine che deriva dai termini del greco antico phýlon (stirpe) e génesis (sviluppo), e significa quindi "sviluppo evolutivo", ci si riferisce alla serie di modifiche biologiche a cui gli organismi viventi dall'epoca della loro compasa sulla terra ad oggi sono stati sottoposti.
Studia l'origine e l'evoluzione di un insieme di organismi, solitamente a partire da una specie. Un compito essenziale della sistematica è di determinare le relazioni ancestrali fra specie note (sia vive che estinte). È il processo di "ramificazione" delle linee di discendenza nell'evoluzione della vita. La sua ricostruzione è fondamentale per la sistematica che si occupa di ricostruire le relazioni di parentela evolutiva, di gruppi tassonomici di organismi a qualunque livello sistematico.
Rita Levi Montalcini definì chiaramente la filogenisi in modo sintetico e semplice scrivendo: "La filogenesi è un processo evolutivo degli organismi vegetali e animali dalla loro comparsa sulla Terra a oggi ".

L'antenato comune Questa tavola semplicissima raffigura la storia della vita. dall'organismo ancestrale progenitore comune si adatta all'ambiente terrestre che si modifica in continuazione col trascorrered dei milioni di anni. Gli organismi isolati geograficamente si adattano a sopravviere in ambienti diversi dal quello di origine e mutano grazie al loro patrimonio genetico e lo trasmettono ai loro simili.

La biodiversità
La biodiversità può essere considerata come la testimonianza della divesificazione e dell'evoluzione degli esseri viventi.
Il termine biodiversità, parola che attualmente è ricorrente e molto di moda enunciare da parte degli "amanti della natura" e "pseudonaturalisti", ha una definizione semplicissima: è l'insieme della diverse forme viventi che risiedono in un dato ambiente. Più queste forme sono numerose e differenti tra loro più la biodiversità è alta. Semplice. È innegabile che per conservare un ambiente naturale nella sua integrità occorre salvaguardare la sua originale biodiversità.
In effetti può presentare due diversi aspetti la differenziazione biologica tra gli individui di una stessa specie in relazione alle condizioni ambientali e la coesistenza in uno stesso ecosistema di diverse specie animali e vegetali che sono in equilibrio grazie alle loro reciproche relazioni.
Quindi essendo l'ecosistema definito come l'insieme degli organismi viventi (fattori biotici) e della materia non vivente (fattori abiotici) che interagiscono in un determinato ambiente costituendo un sistema autosufficiente e in equilibrio dinamico, se la biodiversità presente viene ad essere ridotta (cioè scompaiono delle specie) l'equilibrio viene a mancare con conseguente distruzione dell'ecosistema stesso, anche in berve tempo, con gravi conseguenze per l'ambiente.

Aspetti della biodiversità A sinistra uno stagno e le sue rive (parco naturale de La Mandria, Torino) presentano un numero minore di specie rispetto a quelle presenti in una barriera corallina (Parco Naturale di Wadi el Gemal, Egitto) che quindi ha una maggiore biodiversità.

In miloni di anni di evoluzione le specie dei viventi si sono differenziate profondamente adattandosi all'ambiente, ma la cosa più sorprendente è sicuramente l'intereazione che si è venuta a creare tra loro dando luogo a forme in grado di interagire con l'ambiente stesso in cui vivevano, in modo da rendersi ottimali per la loro reciproca sopravvivenza, ma anche rendersi autonome ed autosufficienti. Le variazioni fisiche che modificarono profonamnte gli ambienti rendendoli inospitali in diversi casi hanno causarono estinzioni di massa, ma di norma le specie si sono adattarono modificadosi dando luogo a sempre nuove forme di vita. Questo è testimoniato dalla filogenesi.

L'albero della vita di Darwin
I percorsi di discendenza delle specie da un antenato comune sono tradizionalmente raffigurati come un albero con rami che dalla base si sviluppnp verso l'alto e viene ora chiamato albero filogenetico. Charles Darwin nel suo quaderno di appunti nel 1837 esegue un famoso schizzo di quest'albero: probabilmente è stato il primo nauralista ad aver utilizzato questo tipo di schema per cercare di rendere graficamente intuitiva la relazione che esiste fra le specie dei viventi.
Charles Darwin stabilì le basi della moderna biologia evoluzionistica mediante due concetti fondamentali che lo ispirarono a pensare al famoso "albero":

• Tutte le specie sono imparentate tra loro tramite l’accoppiamento e derivano da un solo antenato comune.
• La selezione naturale riflette l'interazione tra le informazioni ereditarie e l'ambiente in cui le specie si evolvono.

Anche le storie dei geni possono essere raffigurate come alberi, che però possono differire notevolmente dalla storia delle specie, perché i geni sono influenzati da vari eventi evolutivi, quali la duplicazione, la perdita o il trasferimento laterale, ecc.

L'albero della vita di Charles Darwin Alla pagina 36 del quaderno degli appunti di Charles Darwin del 1837 compare questo famoso schizzo dell’albero della vita, un simbolo usato da molti attualmente anche per farsi dei tatuaggi.

Osservando lo schizzo non è subito intuitivo capire di cosa si tratti. Accanto alle ramificazioni però compaiono delle osservazioni che continuano anche oltre ciìon commenti semplici che fanno intuire che era su una "buona strada". Si nota chiaramente un punto 1 dal quale poi dipartono varie linee che producono delle terminazioni indicate con le lettere dell'alfabeto A, B, C e D. Questa intuizione ha poi preso piede e a livello scientific, poi sviluppata e tuttora è utilizzata per la rappresentazione delle relazioni filogenetiche.

Compare l'albero filogenetico
Ernst Haeckel (1834 - 1919), biologo, zoologo, filosofo, nonché un artista tedesco, nel 1866 si ispira all'albero della vita, e ne inventa uno più "scientifico" che prederà nome di albero filogenetico. Consiste in un diagramma che mostra le relazioni di discendenza comune di gruppi tassonomici di organismi, un albero "genealogico" relativo a tutte le forme di vita. Scoperse, descrisse e denominò anche moltissime di nuove specie s coniò nuovi termini biologici come phylum, filogenesi e nel 1866 fu l'inventore del termine ecologia.

Opere di Ernst Haeckel Ernst Haeckel (1834 - 1919) oltre ad essere una biologo fu un eccellete artista come testimonia questa tavola (una della moltissime di grandi dimensioni a tema naturalistico) che ritrae varie specie di radiloari. A destra compare il suo famoso e storico albero filogenetico, la prima rappresentazione del genere.

Il problema dell'ontogenesi
Il termine ontogenesi (dal greco: on, genit.: óntos = essere, entià + genesi = creazione, sviluppo) fu introdotto nel 1866 da Ernst Haeckel che, avendo osservato lo sviluppo biologico di un organismo vivente ( a partire dall'embrione allo stadio adulto), ritenne che questo fenomeno riassumesse lo sviluppo evolutivo della specie, o filogenesi. Tale teoria ebbe enorme importanza come strumento propagandistico del darwinismo: secondo questa teoria infatti la semplice osservazione delle fasi di sviluppo dell'embrione umano consentiva di osservare in qualche modo anche l'evoluzione della specie. Questo approccio avrebbe potuto essere sfruttato per creare una gerarchia delle specie viventi, in cui quelle più recenti (l'uomo) sarebbero state considerate le più perfette e perciò dotate di maggiori diritti di sopravvivenza e di dominio.
Attualmente con ontogenesi, in embriologia, si intende la serie di stadi successivi e di progressivi cambiamenti che l'uovo (o il germe), e quindi l'embrione, attraversano per dare origine all'individuo di una determinata specie ed il termine è spesso messo in relazione con la filogenesi, ovvero l'evoluzione propria della specie a cui appartiene il singolo organismo.
Risulta molto diffusa la locuzione di Haeckel l'ontogenesi ricapitola la filogenesi, che ne riassume la teoria per cui negli animali superiori l'ontogenesi riproduce infatti la filogenesi, soprattutto nel periodo pre-natale, perinatale e nelle prime fasi della crescita.
Tuttavia questa teoria ottocentesca, battezzata della ricapitolazione, pur essendo stata molto presente nel pensiero e nella ricerca scientifica di tutto il novecento, è attualmente screditata ed è considerarsi scientificamente falsificata (come sostengono gli antievoluzioniìsti ) in quanto definiscono i disegni degli embrioni di Haeckel una frode conclamata da lui stesso, in effetti i suoi erano immagini esplicative, semplificate e modificate per spiegare semplicemente le sue teorie: l'obiettivo di Haeckel era solo quello di dimostrare l'origine comune di tutti i viventi.

Tavola degli embrioni di Haeckel Gli embrioni di Haeckel erano dei disegni esplicativi semplificati e modificati per spiegare semplicemente le sue teorie: l'obiettivo di Haeckel era solo quello di dimostrare l'origine comune di tutti i viventi.

Ernst Haeckel è anche un personaggio controverso. Per la sua teoria della ricapitolazione è considerato dai suoi denigratori uno dei padri del razzismo scientifico. Alcuni suoi giudizi, infatti, come il naso poco pronunciato e la mancanza di peli che presentano i bambini, che sarebbero state la dimostrazione che in base alle stesse caratteristiche fisiche, i ceppi orientali sarebbero stati di uno stadio evolutivo precedente, sarebbero state strumentalizzate anche dal nazionalsocialismo per dimostrare la propria teoria sulla superiorità della razza ariana. Tuttavia, i testi di Haeckel furono messi all'indice durante il nazismo a causa della sua libertà di pensiero ed Haeckel, inoltre, riconosceva apertamente il significativo contributo culturale apportato dagli studiosi ebrei.

Alberi filogenetici e cladogrammi
La filogenesi è il processo di "ramificazione" delle linee di discendenza nell'evoluzione della vita inizialmente espresso graficamente con il cosidetto albero filogenetico pensato da Ernst Haeckel. La filogenetica studia l'origine e l'evoluzione di un insieme di organismi. Un compito essenziale della sistematica è di determinare le relazioni ancestrali fra specie note (vive ed estinte) e si occupa di ricostruire le relazioni di parentela evolutiva, di gruppi tassonomici di organismi a qualunque livello sistematico.
Oggi i rapporti filogenetici tra specie sono espresse in rapresentazioni grafiche che classificano i viventi in modo da rispecchiarne la loro evoluzione. Esistono attualmente due princiapli metodologie comunemente adoperate per classificare gli organismi da tal punto di vista: il metodo evolutivo e quello cladistico.


- Albero filogenetico
Il metodo evolutivo fa capo all’albero filogenetico (l’albero evolutivo "classico”) che è praticamente un diagramma di parentele, una specie di albero genealogico. Si tratta della classificazione tradizionale degli animali che ne rispecchia l’evoluzione tramite un albero filogenetico dando una rappresentazione reale della storia evolutiva degli organismi nel tempo.

Esempio di Albero filogenetico classico L'albero filogenetio è la visualizzazione classica dei tetrapodi nel tempo. Qui si nota che le lucertole sono più vicine ai coccodrilli mentre gli uccelli ne sono distanti.

- Il cladogramma
Un cladogramma è una forma grafica comparabile invece ad una foto di famiglia dove non compare il fattore tempo. In base al metodo di classificazione cladistica, animali e piante vengono disposti in gruppi tassonomici monofiletici (i cladi) comprendenti ciascuno un antenato comune e tutti i suoi discendenti. Un cladogramma è la rappresentazione grafica del grado di somiglianza reciproca tra vari soggetti esaminati in rapporto alla linea filogenetica. Un cladogramma è un grafico non immediato da comprendere, sopratutto perché assomiglia ad un albero filogenetico che solo apparentemente è equivalente, però è strutturalmente diverso.
Un cladogramma è un grafico non immediato da comprendere, sopratutto perché assomiglia ad un albero filogenetico che solo apparentemente è equivalente, però è strutturalmente diverso. In base al metodo di classificazione cladistica, animali e piante vengono disposti in gruppi tassonomici monofiletici (specie discendenti di un comune antenato). Un gruppo con tale proprietà è detto monofiletico o clade.

Esempio di Albero filogenico cladistico Un cladogramma dei tetrapodi permette di visualizzare chiaramente che gli uccelli sono più vicini ai coccodrilli che ai mammiferi: questo sistema non tiene conto del tempo. Serpenti e lucertole sono monofiletici.

Cladogramma generale dei cordati L’analisi della distribuzione tassonomica delle omologie permette di identificare la sequenza con cui si sono evoluti i caratteri derivari nel corso della filogenesi dei vertebrati.

Le omologie
Per ricostruire un percorso evolutivo di un essere vivente occorre valutare quelle affinità anatomiche e biologiche che presenta con altri che vengono dette omologie. Per stabilire le relazioni tra un gruppo di organismi, è quindi necessario utilizzare i caratteri omologhi, cioè caratteristiche che condividono con un antenato in comune. Un essere vivente è considerato un omologo se acquisisce il proprio stato attuale per eredità diretta.
Ad esempio, le estremità superiori degli esseri umani, cani, uccelli e balene sono omologhe l'una all'altra. Sebbene svolgano funzioni diverse ed a prima vista sembrano molto diverse, il modello strutturale delle ossa è lo stesso: hanno tutti un omero, seguito dal raggio e dall'ulna.
Al contrario le ali di un insetto e le ali di un pipistrello svolgono una funzione analoga, in quanto consentono il volo. Sono esseri privi di un percorso evolutivo comune (non trasmesse ereditariamente). Le strutture analoghe non sono ereditate da un progenitore comune, ma possono assolvere diverse funzioni. Queste somiglianze costituiscono solo delle analogie.

Verifica anatomica delle omologie Un esempio semplice potrebbe essere quello di valutare le affinità tra le ossa degli gli arti anteriori di alcuni vertebrati. La disposizione delle ossa è la stessa. Si tratta quindi di caratteristiche che hanno in comune e pertanto sono omologie.

Strutture di organismi analogi Le ali di un insetto sono costituite dal tegumento dell'esoscheletro (apparato che svolge le funzioni di rivestimento) mentre le ali di un pipistrello sono una piega cutanea e costituite da ossa. Svolgono una funzione analoga, ma sono solo analogie.