Il DNA cambia di continuo, e così la vita. La mutazione è casuale, non è opera dell’individuo. Automaticamente, fra i vari tipi genetici che nascono, quanti sono bene adattati al proprio ambiente di vita si ripropongono nelle generazioni successive. L’ambiente è dato, non è opera dell’individuo che nasce, anche se una volta nato potrà adoprarsi per migliorarlo. È, per così dire, la necessità: ciò con cui il nuovo organismo dovrà confrontarsi.

fonte: http://earthobservatory.nasa.gov/

a sinistra, una veduta aerea dell’oceano e dei mari intorno all’Islanda (le chiazze grige sono nubi); a destra, l’attività fotosintetica del plancton rilevata negli stessi mari, espressa come concentrazione di clorofilla

La storia dell’evoluzione è in effetti un grande intreccio di caso e necessità. Nel corso di questo gioco, l’intero ambiente del pianeta è stato plasmato dall’azione della vita. Tutto l’ossigeno dell’atmosfera è stato prodotto dall’attività della primitiva vegetazione oceanica, che ha svolto la fotosintesi per centinaia di milioni di anni.

L’ossigeno è un gas leggero: prodotto in acqua, tende a fuggire verso l’alto e si disperderebbe nello spazio, se non intervenisse un fenomeno fisico–chimico: sotto l’azione della radiazione solare le molecole di ossigeno (O2) si scindono e tendono a riaggregarsi come molecole di ozono (O3). Con il tempo (si parla di tempi geologici), nell’alta atmosfera si è venuto formando un sottile strato di ozono, che ha la proprietà di trattenere l’ossigeno sottostante (come anche l’azoto e altri gas). Lo strato di ozono impedisce inoltre il passaggio della massima parte dei raggi ultravioletti presenti nella radiazione solare.

una foglia e un fiore fossili di 50 milioni di anni fa

la biosfera: uno strato sottile di vita che avvolge la Terra

Dopo forse un miliardo e mezzo di anni, la fotosintesi aveva modificato la composizione dell’atmosfera, immettendovi ossigeno (e riducendo la quantità di anidride carbonica).

Ozono

formazione della fascia di ozono

La radiazione ultravioletta uccide praticamente qualunque forma di vita. Grazie alla protezione offerta dallo strato di ozono, le piante furono i primi esseri viventi a colonizzare le terre emerse, a partire da circa 440 milioni di anni fa. All’ossigeno liberato nell’atmosfera ad opera della vegetazione acquatica si aggiunse così quello liberato dalla vegetazione di terraferma. Le piante furono presto seguite dai primi animali terrestri, come scorpioni e millepiedi: si era accumulato abbastanza ossigeno da consentire agli animali, che vivono bruciando ossigeno e mangiando piante, di abitare anche la terraferma.

Da allora, la vita, che quasi quattro miliardi di anni fa aveva iniziato a diffondersi negli oceani del pianeta, si è diffusa ovunque anche sulle terre emerse. Le piante hanno spaccato la roccia con le loro radici, sminuzzandola ed estraendone i minerali. Gli organismi morti si sono accumulati al suolo, formando humus fertile in cui nuove piante hanno potuto attecchire, dando inizio a una successione ecologica che portò il pianeta, già intorno a 340 milioni di anni fa, a ricoprirsi di foreste. Diverse specie di animali si sono insediati ad altezze diverse, fra suolo, sottosuolo e vegetazione arborea. Troviamo esseri viventi a migliaia di metri di altezza come di profondità. Le zone più inospitali del pianeta sono state colonizzate da organismi viventi, che magari operano in associazione, come i licheni, formati da un’alga e un fungo in simbiosi: questi ultimi vivono in zone così aride e fredde che nessuna pianta vi riesce ad attecchire.

La biosfera, cioè la fascia del pianeta occupata dalla vita, può essere descritta come un’immensa pellicola che ricopre la Terra pressoché per intero, sopra e sotto la superficie del mare, per una quindicina di chilometri di spessore.

due uomini nella foresta tropicale

Adattandosi all’ambiente in cui nascevano, gli esseri viventi lo hanno completamente trasformato, adattandolo a loro volta alle proprie esigenze ed adattandosi ai diversi ambienti da loro stessi generati. Così, la vegetazione esercita una profonda influenza nel determinare un clima che favorisce il suo stesso sviluppo. Mano a mano che la fascia occupata dalla vegetazione cresce in estensione e spessore si creano innumerevoli microclimi, che consentono la vita di altri microrganismi, piante ed animali. L’interazione fra vita e ambiente non vivente e fra i diversi organismi viventi è quindi un processo reciproco: possiamo parlare di coevoluzione.

Chi vuole vedere l’evoluzione come una lotta spietata per la sopravvivenza dovrebbe riflettere su come tutto ciò che abbiamo intorno sia stato creato da un unico soggetto, la vita, e su come la biosfera dia ricetto a un numero di specie così elevato da avere superato, finora, la nostra capacità di contarle.

Uno stesso DNA permette ad ogni organismo vivente di esistere e riprodursi. Molti dei geni più importanti che permettono a un organismo di funzionare sono identici nell’uomo e nei batteri. Possiamo dire che parecchi geni hanno raggiunto una perfezione tale, nel corso di miliardi di anni di evoluzione, da non essere più cambiati: la selezione naturale ha respinto le nuove mutazioni. La differenza fra il nostro DNA e quello degli animali più simili a noi, gli scimpanzé, i nostri più stretti cugini, è intorno all’1%. La differenza fra due esseri umani è molto inferiore: non supera in genere lo 0,3% anche in casi estremi.

albero evolutivo di quattro mammiferi, costruito in base al numero di aminoacidi diversi nella catena alfa dell’emoglobina

Anche l’associazione fra organismi diversi ha aperto nuove possibilità di adattamento e nuove strade all’evoluzione. Per esempio, i mitocondri sono antichissimi batteri, che oltre un miliardo di anni fa sono entrati in simbiosi con le cellule animali e vegetali. Oggi li troviamo in ogni cellula provvista di nucleo.
I mitocondri, che risiedono nel citoplasma, cioè all’esterno del nucleo cellulare, utilizzano l’ossigeno che raggiunge la cellula (portato dal sangue negli animali superiori), per "bruciare" le sostanze che le cellule usano come nutrimento. In questo processo si genera l’energia chimica necessaria alla vita della cellula. Li possiamo definire la "centrale energetica" della cellula.
Ogni mitocondrio è provvisto di un proprio DNA, un anello circolare di circa 16.600 nucleotidi, che riproduce il mitocondrio. La riproduzione però non avviene autonomamente, ma è diretta dal DNA contenuto nel nucleo cellulare.

È analogo il caso dei cloroplasti, entrati in simbiosi con le cellule vegetali, dove operano la sintesi clorofilliana, a cui dobbiamo praticamente tutto l’ossigeno atmosferico presente sulla Terra.

cellula animale e cellula vegetale

Ci si può chiedere: se la selezione naturale è così rigorosa e "filtra" solo gli organismi più adatti, come è possibile che malattie genetiche anche mortali possano raggiungere frequenze elevate in una popolazione? La risposta è nella scheda.

Il vantaggio degli eterozigoti: come si può diffondere una malattia genetica