Origine della vita: Ambiente terrestre precoce

Di conseguenza, la terra era molto calda, facendo evaporare l’acqua liquida nell’atmosfera. Tuttavia, mentre la terra si raffreddava, il vapore acqueo intrappolato dalla gravità si condensava, cadeva come pioggia e non bolliva via, ma rimaneva imprigionato in piscine che diventavano laghi e oceani. Si credeva anche che l’attività tettonica causasse molte eruzioni vulcaniche in quel periodo. Dai vulcani attuali, sappiamo che quando eruttano, rilasciano anidride carbonica, azoto e una serie di gas non ossigeno. Inoltre, senza atmosfera protettiva, la terra era costantemente bombardata da meteoriti e altri detriti spaziali ancora in circolazione dal big bang. Dalle attuali ricerche astronomiche, sappiamo che i meteoriti possono trasportare ghiaccio e altri composti, compresi quelli a base di carbonio. I ricercatori ritengono, quindi, che l’atmosfera terrestre primordiale fosse composta da vapore acqueo, anidride carbonica, monossido di carbonio, idrogeno, azoto, ammoniaca e metano. Si noti che l’ossigeno non era presente nell’atmosfera terrestre primitiva!

I meteorologi sospettano che i fulmini, le piogge torrenziali e le radiazioni ultraviolette si siano combinati con l’intensa attività vulcanica e il costante bombardamento di meteoriti per rendere la Terra primitiva un ambiente interessante ma inospitale.

Sintesi Miller-Urey

Due scienziati americani, Stanley Miller e Harold Urey, hanno progettato un esperimento per simulare le condizioni sulla Terra primitiva e osservare la formazione della vita. Hanno combinato metano, acqua, ammoniaca e idrogeno in un contenitore nelle concentrazioni approssimative teorizzate sulla Terra primordiale. Per simulare un fulmine, hanno aggiunto una scintilla elettrica. Giorni dopo, hanno esaminato la “zuppa” che si era formata e hanno scoperto la presenza di diversi amminoacidi semplici! Anche se questo disegno sperimentale probabilmente non rappresentava accuratamente la percentuale di combinazioni gassose della Terra primitiva, ulteriori lavori del Dr. Miller e di altri, usando diverse combinazioni, hanno prodotto tutti composti organici. Recentemente, nel 1995, Miller ha prodotto uracile e citosina, due delle basi azotate che si trovano sia nel DNA che nell’RNA. Tuttavia, fino ad oggi, nessun essere vivente è stato creato in laboratorio da cose non viventi. È interessante notare che la continua ricerca sui meteoriti ha identificato, nel 1969, che essi contengono tutte e cinque le basi azotate. Questo presenta l’ipotesi che forse gli ingredienti necessari per la vita sono stati portati dallo spazio!

Wegener: Tettonica a placche e deriva dei continenti

Guardando una moderna mappa del mondo, è facile vedere come la linea costiera del lato occidentale dell’Africa sembra corrispondere alla linea costiera orientale del Sud America. Mentre le capacità cartografiche e la conoscenza dei confini del continente aumentavano grazie all’esplorazione nautica, nel 1912, il meteorologo tedesco Alfred Wegener propose un’ipotesi di spostamento della Terra. Egli ipotizzò che le masse terrestri esistenti fossero in realtà in movimento e che probabilmente fossero tutte iniziate come un’unica grande massa terrestre. La sua teoria della deriva dei continenti fece apparire le masse terrestri come gigantesche isole galleggianti che a volte si allontanano, a volte si scontrano l’una con l’altra da forze che non poteva descrivere. Anche se l’anomalia Africa-Sud America fu notata, la sua teoria non ottenne molto supporto durante la sua vita.

Con i recenti progressi della geologia, ora sappiamo che tutte le caratteristiche della superficie – terra e acqua – sono in realtà galleggianti sul mantello viscoso della terra, che sostiene la crosta mobile e lo strato esterno della Terra. La crosta solida, o placca, che abitiamo è uno dei tanti pezzi di forma irregolare di varie dimensioni che si muovono in direzioni specifiche. L’idea che queste grandi placche continentali siano in costante movimento creato dal riscaldamento geotermico, dalla convezione e dal movimento è chiamata tettonica a placche.

La tettonica a placche spiega come le grandi masse terrestri si separino e anche si scontrino tra loro. Questo movimento costante della Terra, spesso misurato in centimetri all’anno, è responsabile dei terremoti, dei vulcani, della diffusione dei fondali marini e della deriva dei continenti.

A quanto pare, Wegener aveva ragione; le prime forme di terra isolate si sono probabilmente unite per creare una singola massa terrestre, o supercontinente chiamato Pangea, circa 250 milioni di anni fa alla fine dell’era Paleozoica. Si noti nell’illustrazione Pangea la forma proposta del supercontinente.

Pangea.

La vita che si era evoluta sulle terre emerse separate ora doveva competere con altre forme di vita provenienti dalle altre terre emerse isolate quando queste terre emerse si unirono in una sola. La competizione per lo spazio, il cibo e il riparo e l’aumento della predazione crearono ulteriori pressioni di selezione naturale. Le registrazioni fossili indicano estinzioni di massa e un grande cambiamento nella diversità genetica in questo periodo.

Un secondo evento cataclismico che ha influenzato la diversità biologica si è verificato circa 200 milioni di anni fa durante l’era Mesozoica. A quel tempo, la Pangea cominciò a separarsi, e le forme di terra isolate divennero di nuovo il loro unico laboratorio evolutivo isolato. Le masse terrestri che si separavano si isolarono riproduttivamente l’una dall’altra.

Estinzione e diversità genetica

L’estinzione sembra essere un fenomeno naturale e, come la selezione naturale, favorisce la riproduzione di certe specie a spese di quelle meno adatte. L’estinzione è la perdita di tutti i membri di una data specie e del loro complemento genetico, per non essere più recuperati. Le prove fossili indicano che dopo un’estinzione di massa come quella del Permiano, quando si formò la Pangea, e ancora alla fine del Cretaceo, quando i dinosauri dominavano il mondo, seguì un periodo di crescita e variazione genetica. Apparentemente, le estinzioni hanno aperto i territori marginali per la colonizzazione delle specie rimanenti. I mammiferi sono lo studio classico su questo punto perché sono stati conosciuti per esistere da 50 a 100 milioni di anni nei territori abitati dai dinosauri prima dell’estinzione dei dinosauri. Dopo la scomparsa dei dinosauri, i fossili di mammiferi indicano una notevole quantità di speciazione e una crescita del numero complessivo, entrambe probabilmente associate all’acquisizione di nuovi territori e alla perdita dei dinosauri come concorrenti e predatori.

Radiazioni adattive

La rapida diversità genetica che segue un’estinzione, una divisione delle masse terrestri o un altro evento cataclismico può essere dovuta alle radiazioni adattive, note anche come evoluzione divergente.

Si chiama radiazione perché i discendenti geneticamente divergenti sembrano irradiarsi da un punto centrale, come i raggi solari dal sole. Durante l’evoluzione div-ergente, i discendenti adottano una varietà di caratteristiche che permettono loro di occupare nicchie altrettanto diverse.

L’esempio classico di radiazione adattativa è lo studio completato da Darwin mentre osservava 13 diverse specie di fringuelli durante il suo famoso viaggio di scoperta alle isole Galapagos. Le isole stesse si prestano bene alla radiazione adattativa perché sono costituite da numerose piccole isole vicine nell’Oceano Pacifico a circa 125 miglia (200 chilometri) a ovest dell’Ecuador, in Sud America.

Dai tempi di Darwin, un’analisi della speciazione dei fringuelli ha rivelato una popolazione fondatrice arrivata dalla terraferma e che ha occupato un’isola. Le pressioni specifiche dell’isola hanno probabilmente causato l’evoluzione di quella specie in una nuova specie diversa da quella della terraferma. Quando i fringuelli hanno occupato l’isola, la concorrenza è aumentata e le specie pioniere potrebbero essere migrate su un’altra isola. Questo ha creato una nuova specie fondatrice che si è adattata alle nuove pressioni dell’isola e si è modificata per diventare una nuova specie. Allo stesso modo, le isole rimanenti sono state colonizzate in successione. Poiché ogni isola è leggermente diversa, gli adattamenti dei fringuelli erano spesso unici per un’isola specifica. Inoltre, i fringuelli potevano tornare su un’isola abitata e competere con le specie esistenti, o tornare e dividere il territorio, il rifugio e le risorse e coesistere pacificamente. Il ritorno su un’isola abitata ha probabilmente innescato ulteriori pressioni di selezione naturale.

Non siamo ancora sicuri di come la vita abbia avuto origine sulla Terra. Potrebbe essere un capolavoro celeste, un’anomalia astronomica o una serie di mutazioni e adattamenti. Ci sono prove che favoriscono ogni teoria. Indipendentemente da ciò, i modelli di somiglianza sembrano collegare alcuni organismi più strettamente di altri.

Estratto da The Complete Idiot’s Guide to Biology 2004 di Glen E. Moulton, Ed.D.. Tutti i diritti riservati incluso il diritto di riproduzione totale o parziale in qualsiasi forma. Usato in accordo con Alpha Books, un membro di Penguin Group (USA) Inc.

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