L'esperimento di Miller-Urey

Il codice genetico e la sintesi delle proteine

Darwin e l'albero della vita

La storia evolutiva degli animali raccontata in sei minuti e mezzo da David Attenborough. Se gradite la traduzione in italiano, la trovate qui sotto. Se invece volete seguire il racconto leggendo il testo in inglese cliccate qui.


"Centocinquant'anni dopo la pubblicazione del rivoluzionario libro di Darwin, la genetica moderna ha confermato la sua fondamentale verità: tutte le forme di vita sono imparentate fra loro. Questo ci mette in grado di costruire con sicurezza il complesso albero che rappresenta la storia della vita.
Tutto è cominciato nel mare, circa tre miliardi di anni fa: complesse molecole hanno cominciato ad unirsi fra loro, formando grumi microscopici: le cellule. Questi sono stati i "semi" dai quali si è sviluppato "l'albero della vita".
Le cellule erano capaci di dividersi, replicando se stesse come ancora fanno i Batteri. Col passare del tempo si diversificarono in differenti gruppi. Alcune rimasero attaccate le une alle altre, formando delle catene, come attualmente fanno le Alghe. Altre formarono delle sfere cave, collassando in se stesse a formare un corpo con una cavità interna; questi furono i primi organismi pluricellulari: le Spugne sono i loro diretti discendenti.
Con il comparire di nuove variazioni, l'albero della vita crebbe e si diversificò. Alcuni organismi divennero più mobili e svilupparono una bocca che dava accesso a un tubo digerente. Altri avevano corpi sostenuti da una corda interna; questi, comprensibilmente, svilupparono organi di senso che circondavano la loro estremità anteriore. Un gruppo imparentato con questi, aveva corpi divisi in segmenti, con piccole protuberanze su entrambi i lati che li aiutavano a muoversi meglio sul fondo del mare. Alcune di queste creature segmentate svilupparono una pelle rigida protettiva che diede al loro corpo una certa rigidità. Così adesso il mare era pieno di una grande varietà di animali.
Circa 450 milioni di anni fa, alcune di queste creature corazzate strisciarono fuori dall'acqua e si avventurarono sulla terraferma. E qui l'albero della vita si ramificò in una moltitudine di specie differenti che utilizzarono questo nuovo ambiente in tutti i modi. Un gruppo di questi sviluppò propaggini allungate sul dorso che nel corso di molte generazioni si trasformarono in ali: erano arrivati gli Insetti. La vita colonizzò anche l'aria e si diversificò in milioni di forme.
Nel frattempo, nel mare, quelle creature che avevano nel corpo il sostegno rigido di una corda l'avevano rinforzata racchiudendola in un involucro fatto di ossa; si era formato anche un cranio, con le mandibole che potevano afferrare e trattenere le prede. Essi diventarono più grandi e svilupparono pinne fornite di muscoli che li rendevano capaci di nuotare con velocità e potenza. Così adesso i Pesci dominavano le acque del mondo.
Un gruppo di questi sviluppò l'abilità di prendere boccate d'aria dalla superficie dell'acqua. Le loro pinne carnose diventarono zampe capaci di sopportare il peso e 375 milioni di anni fa alcune di queste creature con spina dorsale seguirono gli Insetti sulla terraferma. Essi erano Anfibi, avevano la pelle umida e dovevano ritornare nell'acqua per depositare le uova.
Ma alcuni dei loro discendenti svilupparono una pelle squamosa impermeabile e ruppero il legame con l'acqua deponendo uova con guscio a tenuta d'acqua. Questi animali, i Rettili, erano gli antenati delle attuali tartarughe, dei serpenti, delle lucertole, dei coccodrilli e ovviamente includevano il gruppo che allora arrivò a dominare la terra: i Dinosauri.
Ma 65 milioni di anni fa un grande disastro colpì la Terra. Di qualunque cosa si sia trattato, una gran quantità di animali fu sterminata. Tutti i dinosauri scomparvero, eccetto un ramo, con le squame modificate in piume: erano gli Uccelli. Mentre essi si diffondevano attraverso i cieli, un piccolo e apparentemente insignificante gruppo di sopravvissuti cominciò ad aumentare di numero sul suolo sottostante. Queste creature differivano dai loro competitori perché avevano il corpo caldo e isolato da una copertura di peli: erano i primi Mammiferi. Con la maggior parte della terra lasciata disabitata dopo la grande catastrofe, avevano ora la loro opportunità. Il calore e l'isolamento termico del loro corpo li metteva in grado di essere attivi in qualunque momento e non solo di giorno, e in tutti i luoghi: dall'Artico ai Tropici, nelle acque e sulla terraferma, nelle pianure erbose e sugli alberi.
Oggi noi e tutti gli altri mammiferi condividiamo il mondo con i discendenti degli altri gruppi animali che si sono evoluti sul pianeta: uccelli, rettili, insetti, pesci... e anche con tutti quegli organismi più semplici e piccoli che sono comparsi a partire da tre miliardi di anni fa: i Batteri."

Dal Preevoluzionismo a Darwin

Mitosi e meiosi a confronto

Dal DNA alle proteine

Il DNA controlla la produzione (sintesi) delle proteine, ma:

• Le proteine vengono fabbricate nel citoplasma.
• Il DNA non si muove dal nucleo.

Serve un messaggero!
Il messaggero che porta le informazioni dal nucleo al citoplasma si chiama RNA.

Come è fatto l’RNA
L’RNA somiglia al DNA ma con queste differenze:

•  è molto più corto,
•  è formato da un solo filamento,
•  al posto della Timina c’è l’Uracile,
•  al posto del desossiribosio c’è il ribosio.

Come viene prodotto l’RNA (TRASCRIZIONE)
Un tratto di DNA (gene*) si apre.
Uno dei filamenti fa da stampo per la formazione dell’RNA.
* un gene è un tratto di DNA che contiene le istruzioni per la sintesi di una particolare proteina.

Il codice genetico
DNA e RNA sono lunghe catene di nucleotidi di quattro tipi diversi.
Le proteine sono lunghe catene di amminoacidi di 20 tipi diversi.
Il “linguaggio” dell’RNA messaggero è quindi un messaggio in codice che deve essere TRADOTTO
Ad ogni tre nucleotidi (tripletta) del RNA messaggero corrisponde uno specifico amminoacido nella proteina, secondo un codice preciso (CODICE GENETICO).
Per ogni tripletta esiste un particolare RNA di trasporto che porta il suo specifico amminoacido.

Come viene letto l’RNA (TRADUZIONE)
L’RNA messaggero (mRNA) esce dal nucleo attraverso i pori della membrana.
Un ribosoma si aggancia all’mRNA e comincia a scorrere lungo il filamento.
Uno dopo l’altro gli RNA di trasporto (tRNA) si legano alle triplette corrispondenti.
L’amminoacido trasportato da ciascun tRNA si lega a quello precedente.
La catena di amminoacidi si allunga e si attorciglia a formare la proteina.

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La fatica di nascere canguro

Campione mondiale di mimetismo

I polpi discendono da antenati che erano protetti da una conchiglia, poi l'hanno persa e sono diventati più vulnerabili. Per difendersi dai predatori, quindi, hanno sviluppato una sorprendente capacità: in una frazione di secondo possono cambiare l'aspetto della loro pelle.
Il polpo ha nella pelle alcune cellule chiamate cromatofori. Ciascuna contiene piccole sacche di colori: rosso, nero, giallo, verde. Basta un impulso nervoso perchè i cromatofori rilascino i colori necessari per mimetizzarsi con l'ambiente circostante (il colore dipende dagli stimoli visivi che il polpo riceve e spesso anche dall'umore).
Ma non è solo una questione di colore: la pelle, solitamente liscia, è in grado di sollevarsi in pieghe e protuberanze varie in modo da imitare perfettamente qualunque fondale.

Una farfalla tutto pepe

L’evoluzione delle specie non riguarda solo il passato. Al contrario, si tratta di un processo in continua azione, anche se è così lento che è difficile vederne gli effetti nel corso di poche generazioni.
In alcuni casi, però, l’intervento dell’uomo ha provocato sconvolgimenti così rapidi che gli effetti della selezione si sono manifestati nel giro di pochi anni.

Un esempio famoso di selezione naturale “al lavoro” quello di una farfalla che vive sui tronchi delle betulle, la Biston betularia.
Fino a duecento anni fa, queste farfalle avevano un colore grigio chiaro con macchioline scure (il loro nome inglese è "peppered moth"). Questo permetteva loro di mimetizzarsi sulla corteccia chiara delle betulle e sfuggire così ai predatori. Di tanto in tanto nascevano anche esemplari scuri, che però venivano facilmente individuati e catturati dai predatori.

In alcune regioni dell’Inghilterra, con la rivoluzione industriale vennero immesse nell’atmosfera grandi quantità di polvere di carbone (che all’epoca era il combustibile più usato). Di conseguenza anche i tronchi degli alberi si ricoprirono di uno strato nero di fuliggine. A questo punto, sui tronchi scuri, le farfalle chiare erano più visibili ai predatori, mentre quelle scure erano avvantaggiate e riuscivano a sopravvivere più facilmente. Nel giro di pochi anni le farfalle scure diventarono decisamente più numerose.

Oggi, che quelle stesse regioni risentono meno dell’inquinamento da carbone, i tronchi delle betulle sono più chiari e le farfalle chiare stanno ritornando a soppiantare quelle nere.

La danza dei cromosomi: la meiosi divertente

La riproduzione sessuata avviene mediante cellule speciali, dette gameti, maschili e femminili. Queste cellule si formano mediante il processo chiamato meiosi. Ecco quello che succede:

1) Quando la cellula inizia la meiosi, tutto il suo DNA si è già duplicato.
2) I cromosomi omologhi si affiancano e si scambiano alcuni pezzi (crossing over).
3) La membrana nucleare comincia a dissolversi.
4) Le coppie di cromosomi omologhi si allineano al centro della cellula.
5) I cromosomi di ciascuna coppia vengono tirati verso i poli opposti della cellula. Ognuno di loro è ancora costituito da due filamenti.
6) I filamenti di ciascun cromosoma vengono separati e tirati verso poli opposti.
7) Si riformano le membrane nucleari attorno ai quattro gruppi di cromosomi.
8) Alla fine si hanno quattro cellule (i gameti). In ciascuna di esse il numero di cromosomi è la metà di quello iniziale.

Dividersi per moltiplicarsi!

Le cellule si riproducono mediante un processo chiamato mitosi. Una cellula madre si divide in due cellule figlie identiche tra loro e identiche alla cellula originaria. Ecco quello che succede:

1) Quando la cellula inizia la mitosi, tutto il suo DNA si è già duplicato.
2) I filamenti duplicati di DNA sono ancora attaccati al filamento originale, a livello del centromero.
3) La membrana nucleare comincia a dissolversi.
4) I cromosomi duplicati si allineano al centro della cellula.
5) I filamenti identici di DNA vengono separati e tirati verso i poli opposti della cellula.
6) Quando i filamenti di DNA hanno raggiunto gli estremi della cellula, si riformano le membrane nucleari attorno ai due gruppi di cromosomi.
7) Tutta la cellula si strozza in due parti attorno ai nuovi nuclei.
8) Alla fine si hanno due cellule figlie con lo stesso DNA della cellula originaria (cellula madre).

Storia di vacche e di vaccini

Il termine “vaccino” significa “della vacca”. Per sapere cosa abbiano a che fare le vacche con i vaccini ci affidiamo alle indagini di Anna N., Gabriele, Gaia, Giorgia, Matteo, Mattia e Sara

Nel ‘700 in Europa era molto diffuso il vaiolo. Il vaiolo era una malattia molto grave: ogni anno nel nostro continente provocava la morte più di mezzo milione di persone. Chi sopravviveva rimaneva deturpato dalle cicatrici lasciate dalle pustole che comparivano sul corpo durante la terribile malattia, inoltre l’infezione degli occhi portava a diventare ciechi.

Anche le mucche potevano ammalarsi di una forma di vaiolo, con pustole simili a quelle prodotte dal vaiolo umano. Il medico inglese Jenner aveva notato che i contadini che contraevano il “vaiolo vaccino” si ammalavano in forma lieve, guarivano in poco tempo ed erano poi immuni dal vaiolo vero e proprio. Allora pensò di sfruttare questa caratteristica del vaiolo vaccino per proteggere le persone: prelevò del materiale purulento dalle pustole di una mungitrice affetta da vaiolo vaccino e iniettò questo materiale nel braccio di un bambino. Sei settimane più tardi infettò il bambino con il virus del vaiolo umano. Il bambino non si ammalò! Era stato reso immune grazie al vaiolo vaccino: era stato VACCINATO.

Il metodo di Jenner, usato per la prima volta nel 1796, ebbe un’ampia diffusione e in poco tempo sempre più persone furono vaccinate in tutta Europa e poi anche nel resto del mondo. Nel 1979 l’OMS dichiarò che il vaiolo era stato sconfitto in tutto il mondo.
In seguito furono sviluppate tecniche simili per proteggere da altre malattie infettive: per tutte è stato conservato il termine “vaccinazione”, anche se le vacche ormai non c'entravano più.

La memoria immunitaria e le vaccinazioni

(informazioni raccolte da Elisa e Claudia)

Come fa il nostro corpo a difendersi dai microrganismi?
Quando dei microorganismi (virus o batteri) entrano nel nostro corpo, il nostro sistema immunitario produce anticorpi contro di loro. Il sistema immunitario poi “ricorda” i microrganismi che ha già incontrato, così ad un nuovo attacco sarà capace di reagire immediatamente.

Da cosa è fatto un vaccino?
Un vaccino è un prodotto costituito da una piccolissima quantità di microrganismi (virus o batteri) uccisi o attenuati.

Come funziona la vaccinazione?
Il funzionamento della vaccinazione si basa sulla memoria immunitaria. I microrganismi che vengono iniettati nel corpo non sono in grado di far sviluppare i sintomi e le complicanze della malattia ma sono capaci di stimolare la produzione di anticorpi.

Perché alcune vaccinazioni sono obbligatorie?
La vaccinazione è il modo più sicuro per favorire la protezione di intere comunità contro malattie gravi. Durante un’epidemia, le persone vaccinate hanno meno probabilità non solo di ammalarsi ma anche di trasmettere i microrganismi ad altre persone. L’obiettivo della vaccinazione, quindi, non è solo quello di diminuire il numero di malati ma anche quello di eliminare il virus dalla popolazione.

Virus all'attacco!