Per esigenze di completezza, proponiamo agli insegnanti un approfondimento delle tematiche di Scienze connesse con il percorso didattico sulle simmetrie.

Indice

Sistematica. Cenni storici
Evoluzione: concetti chiave e fraintendimenti





Sistematica. Cenni storici

La scienza si basa sulla premessa che i sensi e la loro estensione attraverso gli strumenti, possano fornire accurate informazioni sull’universo. Cerca di comprendere le leggi universali, raccoglie dati, li sottopone a verifiche, formula ipotesi, ed eventualmente le modifica, utilizzando perseveranza ed immaginazione per interpretare correttamente i dati di cui è in possesso.
In passato, il tema della simmetrie negli organismi viventi è stato trattato spesso, soprattutto quando l’anatomia comparata era la disciplina più significativa nel determinare la classificazione dei viventi.
Il concetti di piano corporeo e di phylum sono stati introdotti in biologia da George Cuvier (Le regne animal distribué d'après son organisation, 1815-1817) nei primi decenni dell’800, assieme ad altri importanti concetti dell’anatomia comparata, di cui Cuvier è giustamente considerato il fondatore.
Il principale tema di indagine anatomica, in questo periodo profondamente influenzato dalla Naturphilosophie tedesca, è la ricerca dei piani strutturali ideali (Bauplan) o archétipi della struttura animale.
Nell'Antropogenie (Antropogenia, 1874), Haeckel definisce l'anatomia comparata come quella "parte della morfologia o scienza delle forme che compara le forme sviluppate degli organismi e nella varia molteplicità degli aspetti organici cerca di riconoscere la legge unitaria d'organizzazione o, come si diceva un tempo, il "piano generale di struttura". O ancora, sempre nello stesso testo, si afferma che: "Essa ha lo scopo, di ricercare, con la comparazione delle forme animali sviluppate nei diversi gruppi animali, le leggi generali dell'organizzazione secondo le quali si costruisce il corpo animale; nello stesso tempo, valutando criticamente il grado di differenza che intercede fra le diverse classi ed i maggiori gruppi animali, essa deve stabilire i rapporti sistematici della loro affinità". L’utilizzo della simmetria come criterio discriminante ha portato a classificare gli animali in RADIATA e BILATERIA, nomenclatura attualmente poco in uso.




                            



L’intento dei sistematici è, infatti, quello di classificare in base alle correlazioni filogenetiche, ma si trovano davanti a diverse difficoltà: le correlazioni precoci sono difficili perché i fossili più antichi della maggior parte dei phila datano all’inizio del Cambriano, inoltre si presentano molti fenomeni di convergenza di tratti anatomici, quindi è necessario che l’approccio sia multidisciplinare, che intervengano la embriologia, la paleontologia e la biologia molecolare, per dare risposte più accurate.
Nel tempo, il prevalere di un approccio sperimentalistico e funzionale nella biologia italiana del Novecento (Fantini, 1988: pp. 631-644, in "Storia della scienza moderna e contemporanea", UTET), ha ridimensionato l’anatomia comparata, che oggi è pressoché scomparsa dalla ricerca (cfr. Dallai, 1989: pp. 15-25, in "Zoologia oggi", Mucchi Editore). Per questo le ricerche sulle diverse simmetrie risalgono quasi esclusivamente a studi che precedono gli ultimi decenni del Novecento.
E’ risultato presto evidente che lo studio della simmetria non fornisce dati essenziali per la classificazione, perché si verifica spesso che organismi sistematicamente molto vicini ma caratterizzati da strategie di vita diverse, mostrino schemi di simmetria diversi, oppure che la stessa specie mostri schemi di simmetria diversi nelle diverse fasi della vita, oppure, ancora, che lo stesso organismo mostri un tipo di simmetria all’osservazione con un piano sagittale ed uno diverso con un piano frontale.
Lo studio degli organismi evidenzia che nessun organismo è uguale ad un altro, perchè la grande variabilità riscontrabile ad ogni livello, spesso non permette la formulazione di leggi precise. Anche il concetto di simmetria negli esseri viventi non può essere confrontato con quello applicabile, per esempio, alle strutture cristalline.
L’osservazione di esse sarà comunque utile, dal punto di vista didattico, perché, analizzando la variabilità dei viventi, permette di ripercorrere il cammino della conoscenza umana: dalle osservazioni più superficiali e riferite a “oggetti” noti, a quelle più approfondite ma meno conosciute, alla ricerca di eccezioni, fino alle conclusioni logiche del percorso, che evidenzi la costanza del fenomeno di trasformazione nel tempo e nello spazio degli organismi in relazione all’ambiente di vita, fino alla formulazione di un pensiero che, pur non formulato scientificamente, riguarda il fenomeno evolutivo.
La conoscenza della variabilità dei viventi accompagna, infatti, la comprensione della biodiversità, importante per una corretta educazione ambientale, ma è significativo anche introdurre l’aspetto della trasformazione dei viventi nel tempo, in relazione all’ambiente, in quanto concetto chiave per giustificare la presenza di tale variabilità.
Il tema dell’evoluzione, reintrodotto nelle Indicazioni dei Piani di studio nazionali soltanto nel Luglio 2005, fa parte dei contenuti della terza classe, non del biennio, ma, poiché sottende molti contenuti in quanto costituisce il nucleo fondante della Scienza della Vita si ritiene che questa attività consenta al docente di contribuire al processo di individuazione del concetto di evoluzione in particolare, ma che evidenzi anche il sapere scientifico nella sua natura "additiva", della costruzione del sapere scientifico e della scienza come prodotto perfezionabile che non presenta verità assolute e per la quale è determinante il valore della ricerca.

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Evoluzione: concetti chiave e fraintendimenti

Lo studio dell’evoluzione deve costituire parte integrante di ogni progetto didattico di scienze della vita, in quanto, come dice Cavalli Sforza, senza capire l’evoluzione non si può comprendere la natura. Gli organismi sono complicatissimi e molto diversi tra loro proprio perché l'evoluzione è una risposta casuale alla mutazione. Il patrimonio genetico di un essere vivente cambia in un punto e in quel momento, e, in quell' ambiente, ha successo. Se accade poco più in là o in un altro momento, viene spazzato via. Alla fine, però, questa casualità produce complicazione, ma anche efficienza. Il cambiamento può riguardare l'aspetto esteriore, la fisiologia, il comportamento di un organismo e sicuramente il suo patrimonio ereditario, nel corso delle generazioni. Ma cambiamento non significa necessariamente evoluzione: il singolo organismo può cambiare durante la sua crescita, ma in questo caso non evolve in senso darwiniano. Infatti, i fenomeni evolutivi non riguardano il singolo organismo, ma la sua discendenza.
L’esperienza evidenzia come gli studenti abbiano idee sbagliate rispetto a questo argomento Le idee sbagliate circa la nascita e la storia di vita e sono purtroppo molto comuni. La maggior parte di questi equivoci riguardano l’idea che l’evoluzione proceda lungo una direzione preferenziale o che i diversi viventi possano scegliere di adattarsi. Alcuni sono semplici equivoci; idee che si sviluppano dal fraintendimento di termini correntemente usati in modo improprio e/o dai media. Questo favorisce il cristallizzarsi di idee sbagliate e l’instaurarsi di lacune nelle conoscenze scientifiche di base.
La scientificità della teoria evolutiva, innanzitutto, è sostenuta da molte conferme empiriche e da osservazioni dirette. La natura “popolazionale” del processo permette di inquadrare adeguatamente l’annosa questione degli “anelli mancanti”. A questo aspetto si lega anche la natura contingente del processo evolutivo, inteso come fenomeno di variazione, che a sua volta si connette alla natura statistica ma produttiva, della selezione naturale.
Altre difficoltà possono nascere da tentativi finalizzati a interferire con l'insegnamento dell’evoluzione.
Si possono individuare alcuni punti chiave su cui dovrebbe incentrarsi lo sforzo didattico.

L’evoluzione è la teoria dell’origine della vita?

La teoria evolutiva si occupa principalmente di come la vita è cambiata dopo la sua origine. La scienza indaga sull’origine della vita (per esempio, se o non è accaduto nel mare, quali molecole organiche sono comparse per prime, ecc.), ma queste considerazioni non sono il punto focale della teoria evolutiva. La maggior parte degli studi sull’evoluzione si concentrano sulla differenziazione della vita e sulle sue correlazioni filogenetiche, senza soffermarsi sul come è comparsa.

Gli organismi stanno evolvendosi per “il meglio”?

È vero che la selezione naturale elimina gli individui che non sono adatti alla sopravvivenza in una situazione particolare, ma per l’evoluzione, "abbastanza buono" significa abbastanza buono. Nessun organismo deve essere perfetto.
I principali artefici dell'evoluzione sono il cambiamento delle condizioni ambientali nel corso del tempo e il patrimonio genetico e la sua variazione.
La variabilità genetica costituisce infatti, il materiale su cui agisce la trasformazione, mentre la direzione di tale cambiamento viene stabilita dalle condizioni ambientali. Non potendo prevedere né l'uno né l'altro di questi fenomeni, non possiamo nemmeno prevedere il cambiamento futuro. L'evoluzione biologica ha una direzione (imprevedibile) ma non una finalità, il termine "progresso" è avulso dagli studi di biologia evoluzionistica e la grande diversità delle specie viventi è frutto di un cambiamento durante il quale, a partire da un singolo antenato comune, si sono verificate ramificazioni, biforcazioni, vicoli ciechi e modificazioni della stessa linea evolutiva. E i principali argomenti affrontati dalla biologia evoluzionistica sono proprio il cambiamento e la correlazione delle linee evolutive degli organismi. Per esempio, molti taxa (come alcuni muschi, i protisti, funghi, squali, opossum ed astaci) si sono modificati molto poco in un tempo molto lungo. Non stanno marciando su una scala di progresso. Piuttosto, si sono adattati per sopravvivere e riprodursi e questo è tutto quello che è necessario per la loro esistenza. Altri taxa possono cambiare e diversificarsi molto, ma non significa che diventano "migliori.". Dopo tutto, cambiano i climi, i corsi dei fiumi, arrivano nuovi competitori, e quello che era migliore u milione di anni fa, può non essere "migliore" oggi. Ciò che funziona "al meglio" in una posizione potrebbe non funzionare così bene in un’altra. “Essere adeguati” è una caratteristica collegata all'ambiente, non al progresso.

Evoluzione significa che la vita cambia per caso ?

Il caso è certamente un fattore evolutivo, ma ci sono inoltre meccanismi evolutivi non-casuali. La mutazione casuale è l'ultima fonte di variazione genetica, mentre la selezione naturale non è casuale. Per esempio, per alcuni animali acquatici è più probabile sopravvivere e riprodursi se possono muoversi rapidamente nell’acqua. La velocità li aiuta a bloccare la preda e fuggire in caso di pericolo. Gli animali come gli squali, il tonno, i delfini ed i ittiosauri hanno evoluto la forma del corpo affusolata, perché ciò permette di nuotare velocemente. Poiché sono sopravvissuti gli individui con i corpi più affusolati sono stati probabilmente i più adatti a sopravvivere e a riprodursi. Gli individui che sopravvivono e si riproducono più facilmente nel loro ambiente, avranno più prole (che presenterà le stesse caratteristiche) nella generazione seguente. Quella è selezione non-casuale.

La selezione naturale coinvolge gli organismi che provano “ad adattarsi”?

La selezione naturale conduce all’adattamento, ma il processo non richiede "il provare." La selezione naturale coinvolge la variabilità genetica e la selezione fra le varianti presenti in una popolazione. Un individuo o ha geni che sono abbastanza buoni per sopravvivere e riprodursi, o non li ha, ma non può ottenere i geni giusti/ favorevoli "provando”. L'adattamento è un termine che si riferisce a quelle proprietà degli organismi che permettono loro di sopravvivere e riprodursi.

La selezione naturale dà agli organismi ciò di cui hanno bisogno?

La selezione naturale non ha intenzioni o sensazioni; non può percepire di che cosa una specie "ha bisogno." Se una popolazione possiede, nel patrimonio genetico, caratteristiche che permettano ad alcuni individui di sopravvivere meglio di altri ad una condizione particolare, allora quegli individui avranno più prole nella generazione seguente e la popolazione si trasformerà. Se le caratteristiche non ci sono, la popolazione può sopravvivere o può morire. Ma non sarà assegnato ciò di cui "ha bisogno" tramite la selezione naturale.

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