MOLECOLE PUNTEGGIATE?
Il modello dell’evoluzione per equilibri punteggiati (e.p.) consiste nel vedere l’evoluzione come se il cambiamento fosse concentrato nei (rari!) eventi di speciazione, seguiti poi da lunghi periodi di stasi. Questo modello suscita grandi dibattiti che troppo spesso assomigliano a certe diatribe filosofiche dei tempi andati. E’ abbastanza raro vedere articoli che affrontano il problema della frequenza del modello e.p. partendo “dai dati”, che di solito sono serie fossili.
Tuttavia, se l’evoluzione è avvenuta nell’uno o nell’altro dei modi potrebbe aver lasciato traccia anche negli esseri viventi attuali. Le filogenesi molecolari, ad esempio, potrebbero aver conservato segnali di come sono avvenute le speciazioni.
Mark Pagel e coll. (Large Punctuational Contribution of Speciation to Evolutionary divergence at the Molecular Level. Science, VOL. 314 , 119-121, 6 ottobre 2006) esaminano un centinaio di filogenesi molecolari già pubblicate in gruppi assai diversi fra loro, accomunati dal basso livello sistematico (siamo all’interno di generi, famiglie, o al massimo ordini). Prendono le sequenze geniche pubblicate, ci costruiscono le filogenesi, e si propongono di vedere se la lunghezza dei cammini che separano i taxa presi in esame sia correlata più al numero di nodi (=eventi di speciazione = sostegno al modello e.p.) oppure al tempo di separazione dei taxa (= sostegno al “gradualismo filetico”). E scoprono che il 35% delle filogenesi studiate mostrano effetti da e.p. L’effetto sembra più marcato nelle piante e nei funghi che negli animali.
Naturalmente, se le cose stanno così, i cambiamenti “da e.p.” rendono ben meno utilizzabili gli orologi biologici, che non marcherebbero più il tempo con precisione, influenzati come sono dagli eventi di speciazione. Pagel e coll. scoprono che, nelle filogenesi dove hanno rimarcato un effetto e.p., vi è un contributo alla deviazione dagli orologi che può raggiungere il 48%. Non trovano invece traccia di stasi, il secondo componente degli e.p., nelle filogenesi esaminate. Basterebbe anche solo l’effetto sugli orologi per trovare interessante questo articolo: gli autori sostengono che prima di applicare un orologio biologico, d’ora in avanti, uno dovrebbe vedere quanto il suo taxon commina per e.p.
Stephen Jay Gould, uno dei due padri degli e.p., chiedendosi quanto frequenti fossero gli eventi evolutivi che seguono quel modello, scrisse anni fa sulla non dimenticata rivista italiana Scientia: “ … una stima, ad. occhio e croce, del 90% è sufficiente a scagionarmi dall’accusa di definire la mia tesi in termini tali da facilitarle la vittoria? Se Dio apparisse e ci informasse che il 48,647 % degli eventi evolutivi significativi è avvenuto per equilibri punteggiati, ne sarei poco (solo poco) più che semisoddisfatto, ma avere mezza ragione è una benedizione in un mondo complesso.” (Gli equilibri punteggiati convalidano un approccio gerarchico alla macroevoluzione, Scientia, 1983, pp. 159-163). Chissà come potrebbe commentare i dati di Pagel e coll.?
Marco Ferraguti
Sunday, December 24, 2006
Ecosistemi marini: l’evoluzione crea, l’uomo distrugge
Ecosistemi marini: l’evoluzione crea, l’uomo distrugge
Recenti studi scoprono un'improvvisa esplosione della vita nel mare dopo la grande estinzione di 250 milioni di anni fa e contemporaneamente constatiamo che siamo noi ora la causa di una grande estinzione.
Gli scienziati del Field Museum of Natural History di Chicago hanno studiato, analizzando un database di registrazioni fossili (http://paleodb.org/cgi-bin/bridge.pl), come la vita marina si cambiata negli ultimi 545 milioni di anni. Invece di notare un graduale incremento nel numero delle specie hanno riscontrato una “esplosione” di vita dopo la grande estinzione che avvenne alla fine del Permiano, 250 milioni di anni fa. (Peter J. Wagner, Matthew A. Kosnik, Scott Lidgard. Abundance Distributions Imply Elevated Complexity of Post-Paleozoic Marine Ecosystems. Science 24 November 2006: Vol. 314. no. 5803, pp. 1289 – 1292).
Gli autori dello studio sottolineano inoltre come l’attuale sfruttamento delle risorse ittiche stia danneggiando gli ecosistemi marini. Si tratta di un argomento di grande attualità tanto che solo poco tempo fa, sempre su Science, è stato pubblicato un importante studio sulle conseguenze del sovra-sfruttamento sulla biodiversità marina. (Impacts of Biodiversity Loss on Ocean Ecosystem Services, Boris Worm et al. Science 3 November 2006: 314 (5800), 787)
L’eccessivo sfruttamanto delle risorse ittiche minaccia così tanto alcuni ecosistemi marini che essi ricordano sempre più i fondali di 550 milioni di anni fa, prima della comparsa di molti gruppi animali. Nemmeno un asteroide avrebbe saputo fare di meglio…
Chiara Ceci
Recenti studi scoprono un'improvvisa esplosione della vita nel mare dopo la grande estinzione di 250 milioni di anni fa e contemporaneamente constatiamo che siamo noi ora la causa di una grande estinzione.
Gli scienziati del Field Museum of Natural History di Chicago hanno studiato, analizzando un database di registrazioni fossili (http://paleodb.org/cgi-bin/bridge.pl), come la vita marina si cambiata negli ultimi 545 milioni di anni. Invece di notare un graduale incremento nel numero delle specie hanno riscontrato una “esplosione” di vita dopo la grande estinzione che avvenne alla fine del Permiano, 250 milioni di anni fa. (Peter J. Wagner, Matthew A. Kosnik, Scott Lidgard. Abundance Distributions Imply Elevated Complexity of Post-Paleozoic Marine Ecosystems. Science 24 November 2006: Vol. 314. no. 5803, pp. 1289 – 1292).
Gli autori dello studio sottolineano inoltre come l’attuale sfruttamento delle risorse ittiche stia danneggiando gli ecosistemi marini. Si tratta di un argomento di grande attualità tanto che solo poco tempo fa, sempre su Science, è stato pubblicato un importante studio sulle conseguenze del sovra-sfruttamento sulla biodiversità marina. (Impacts of Biodiversity Loss on Ocean Ecosystem Services, Boris Worm et al. Science 3 November 2006: 314 (5800), 787)
L’eccessivo sfruttamanto delle risorse ittiche minaccia così tanto alcuni ecosistemi marini che essi ricordano sempre più i fondali di 550 milioni di anni fa, prima della comparsa di molti gruppi animali. Nemmeno un asteroide avrebbe saputo fare di meglio…
Chiara Ceci
Riflessioni per i filosofi della scienza
Riflessioni per i filosofi della scienza
E' imminente la pubblicazione di un intero fascicolo dedicato ai rapporti tra la teleologia kantiana e le scienze biologiche curato dalla rivista Studies in History and Philosophy of Science Part C: Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences.
Articoli speculativi che susciteranno discussioni e riflessioni. Ecco il sommario:1. Introduction: Kantian teleology and the biological sciences Joan Steigerwald 2. Naturalising purpose: From comparative anatomy to the ‘adventure of reason’ Philippe Huneman 3. Kant’s concept of natural purpose and the reflecting power of judgementJoan Steigerwald 4. Kant on biological teleology: Towards a two-level interpretation Marcel Quarfood 5. Kant on the history of nature: The ambiguous heritage of the critical philosophy for natural history Phillip R. Sloan 6. Teleology then and now: The question of Kant’s relevance for contemporary controversies over function in biologyJohn Zammito 7. Kant on epigenesis, monogenesis and human nature: The biological premises of anthropology Alix A. Cohen 8. Mechanical explanation of nature and its limits in Kant’s Critique of judgment Angela Breitenbach 9. Organisms as natural purposes: The contemporary evolutionary perspective D.M. Walsh
Paolo Coccia
E' imminente la pubblicazione di un intero fascicolo dedicato ai rapporti tra la teleologia kantiana e le scienze biologiche curato dalla rivista Studies in History and Philosophy of Science Part C: Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences.
Articoli speculativi che susciteranno discussioni e riflessioni. Ecco il sommario:1. Introduction: Kantian teleology and the biological sciences Joan Steigerwald 2. Naturalising purpose: From comparative anatomy to the ‘adventure of reason’ Philippe Huneman 3. Kant’s concept of natural purpose and the reflecting power of judgementJoan Steigerwald 4. Kant on biological teleology: Towards a two-level interpretation Marcel Quarfood 5. Kant on the history of nature: The ambiguous heritage of the critical philosophy for natural history Phillip R. Sloan 6. Teleology then and now: The question of Kant’s relevance for contemporary controversies over function in biologyJohn Zammito 7. Kant on epigenesis, monogenesis and human nature: The biological premises of anthropology Alix A. Cohen 8. Mechanical explanation of nature and its limits in Kant’s Critique of judgment Angela Breitenbach 9. Organisms as natural purposes: The contemporary evolutionary perspective D.M. Walsh
Paolo Coccia
Due videoanimazioni dei RNAi
Due videoanimazioni dei RNAi
Due eccellenti videoanimazioni sul funzionamento dei RNAi offerte da Nature Reviews...e NOVA (dal punto di vista medico).
EccoleNature Reviews:Parte I. Espressione genicaParte II. Silenziamento genicoParte III. Amplificazione degli RNAi...e NOVA:Parte I. RNAi explainedParte II. The RNAi cureParte III. Ask the Expert
Prima di vedere e ascoltare due animazioni leggete su Wikipedia (versione italiana o inglese) cosa sono e come funzionano gli RNAi.
Paolo Coccia
Due eccellenti videoanimazioni sul funzionamento dei RNAi offerte da Nature Reviews...e NOVA (dal punto di vista medico).
EccoleNature Reviews:Parte I. Espressione genicaParte II. Silenziamento genicoParte III. Amplificazione degli RNAi...e NOVA:Parte I. RNAi explainedParte II. The RNAi cureParte III. Ask the Expert
Prima di vedere e ascoltare due animazioni leggete su Wikipedia (versione italiana o inglese) cosa sono e come funzionano gli RNAi.
Paolo Coccia
Il "dolce" mistero del codice della vita
Il "dolce" mistero del codice della vita
Perche' DNA e RNA contengono proprio il ribosio (e il suo "cugino" desossiribosio), uno zucchero a cinque atomi di carbonio?
Perche' non il glucosio o altri zuccheri con sei atomi di carbonio, molto piu' disponibili in natura? Il biochimico svizzero Martin Egli, attualmente alla Vanderbilt University, ha pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica chimica JACS un dettagliato studio della struttura di homo-DNA, una molecola dove il desossiribosio viene sostituito con il glucosio, uno zucchero a sei atomi di carbonio. Egli ha analizzato tutte le differenze tra il sistema naturale e quello artificiale, cercando di capire perche' l'evoluzione, certamente dopo alcuni tentativi, abbia proprio scelto lo zucchero che oggi troviamo negli acidi nucleici di tutti i viventi.
DNA e RNA sono il risultato dell'evoluzione, e l'ottimizzazione della loro struttura e' dipesa da fattori chimici, dei quali il ricercatore e' alla caccia da ben tredici anni. Un punto fondamentale risiede nella "scelta" della selezione naturale di incorporare nello scheletro dei due acidi nucleici uno zucchero a cinque atomi di carbonio: ribosio nell'RNA e desossiribosio nel DNA. Gli zuccheri a sei atomi di carbonio sono molto piu' comuni e disponibili in natura: perche', quindi, optare per qualcosa di piu' difficile da trovare? Lo studio appena pubblicato e' una dettagliata analisi cristallografica di homo-DNA, un acido nucleico sintetico ottenuto sostituendo il desossiribosio con il glucosio nella sua forma ciclica, detta anche piranosio: la molecola cosi' prodotta in laboratorio puo' essere considerata un'alternativa al sistema naturale. Egli ha scoperto che homo-DNA presenta una serie di caratteristiche che lo differenziano sostanzialmente dal DNA naturale, e lo rendono poco versatile dal punto di vista genetico.
Homo-DNA risulta infatti:
molto piu' stabile termodinamicamente del DNA
geometricamente piu' "disordinato", a causa dell'ingombro dell'anello a sei atomi: la struttura presenta un'elica debolmente ritorta verso destra, con un angolo tra scheletro e basi azotate molto maggiore di quello del DNA naturale
meno "ordinato" nell'appaiare i nucleotidi: se nel DNA naturale sono possibili solo gli accoppiamenti CG e AT, qui anche AA e GG hanno la stessa forza di legame di CG
non in grado di appaiarsi con altri acidi nucleici, come RNA
L'inevitabile conclusione di Egli e' che la struttura di homo-DNA, contenente anelli a sei atomi e molti ossidrili (gruppi OH legati agli anelli), non e' particolarmente adatta a conservare e trasmettere le informazioni genetiche.
Naturalmente esistono molti altri zuccheri semplici in natura, e altre possibili basi azotate: possiamo pensare che le possibilita' di scelta dell'evoluzione siano state comunque moltissime. E tra tutte queste, e' stata la doppia elica, l'elegante struttura decifrata da Watson e Crick ormai piu' di cinquant'anni fa, a vincere la gara della vita.
Paola Nardi
Perche' DNA e RNA contengono proprio il ribosio (e il suo "cugino" desossiribosio), uno zucchero a cinque atomi di carbonio?
Perche' non il glucosio o altri zuccheri con sei atomi di carbonio, molto piu' disponibili in natura? Il biochimico svizzero Martin Egli, attualmente alla Vanderbilt University, ha pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica chimica JACS un dettagliato studio della struttura di homo-DNA, una molecola dove il desossiribosio viene sostituito con il glucosio, uno zucchero a sei atomi di carbonio. Egli ha analizzato tutte le differenze tra il sistema naturale e quello artificiale, cercando di capire perche' l'evoluzione, certamente dopo alcuni tentativi, abbia proprio scelto lo zucchero che oggi troviamo negli acidi nucleici di tutti i viventi.
DNA e RNA sono il risultato dell'evoluzione, e l'ottimizzazione della loro struttura e' dipesa da fattori chimici, dei quali il ricercatore e' alla caccia da ben tredici anni. Un punto fondamentale risiede nella "scelta" della selezione naturale di incorporare nello scheletro dei due acidi nucleici uno zucchero a cinque atomi di carbonio: ribosio nell'RNA e desossiribosio nel DNA. Gli zuccheri a sei atomi di carbonio sono molto piu' comuni e disponibili in natura: perche', quindi, optare per qualcosa di piu' difficile da trovare? Lo studio appena pubblicato e' una dettagliata analisi cristallografica di homo-DNA, un acido nucleico sintetico ottenuto sostituendo il desossiribosio con il glucosio nella sua forma ciclica, detta anche piranosio: la molecola cosi' prodotta in laboratorio puo' essere considerata un'alternativa al sistema naturale. Egli ha scoperto che homo-DNA presenta una serie di caratteristiche che lo differenziano sostanzialmente dal DNA naturale, e lo rendono poco versatile dal punto di vista genetico.
Homo-DNA risulta infatti:
molto piu' stabile termodinamicamente del DNA
geometricamente piu' "disordinato", a causa dell'ingombro dell'anello a sei atomi: la struttura presenta un'elica debolmente ritorta verso destra, con un angolo tra scheletro e basi azotate molto maggiore di quello del DNA naturale
meno "ordinato" nell'appaiare i nucleotidi: se nel DNA naturale sono possibili solo gli accoppiamenti CG e AT, qui anche AA e GG hanno la stessa forza di legame di CG
non in grado di appaiarsi con altri acidi nucleici, come RNA
L'inevitabile conclusione di Egli e' che la struttura di homo-DNA, contenente anelli a sei atomi e molti ossidrili (gruppi OH legati agli anelli), non e' particolarmente adatta a conservare e trasmettere le informazioni genetiche.
Naturalmente esistono molti altri zuccheri semplici in natura, e altre possibili basi azotate: possiamo pensare che le possibilita' di scelta dell'evoluzione siano state comunque moltissime. E tra tutte queste, e' stata la doppia elica, l'elegante struttura decifrata da Watson e Crick ormai piu' di cinquant'anni fa, a vincere la gara della vita.
Paola Nardi
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