La storia della vita sulla Terra è un lungo percorso di trasformazioni chimiche, ambientali ed evolutive che, partendo dalle prime molecole organiche in un pianeta giovane e instabile, ha portato alla comparsa delle prime cellule, degli organismi fotosintetici e infine delle piante che oggi conosciamo. Dalle ipotesi di Darwin e Oparin sul “brodo primordiale”, alle conferme sperimentali di Miller, fino al ruolo fondamentale degli organismi autotrofi nella costruzione dell’atmosfera ossigenata, l’evoluzione vegetale rappresenta una delle più grandi conquiste biologiche del nostro pianeta.
Le prime teorie sull’origine della vita
Darwin ipotizzò che la vita potesse essere sorta in una “piccola pozza di acqua calda”, ricca di composti chimici e soggetta a fonti di energia come luce e calore.
Successivamente, A. Oparin sviluppò l’idea di un brodo primordiale: miscele di composti contenenti carbonio e idrogeno che, trascinati dalle piogge negli oceani, venivano continuamente trasformati dall’azione dei fulmini e delle radiazioni solari.
L’esperimento di Miller
Negli anni ’50, Stanley Miller confermò la plausibilità dell’ipotesi di Oparin, ricreando una possibile atmosfera primordiale e sottoponendola a scariche elettriche, ottenne molecole organiche complesse, tra cui amminoacidi.
In seguito si scoprì che la miscela usata da Miller conteneva metano e ammoniaca, probabilmente assenti nell’atmosfera primitiva a causa dell’intensa radiazione UV, ma esperimenti moderni con miscele diverse hanno confermato che è comunque possibile ottenere molecole organiche fondamentali.
Ipotesi alternativa: la vita venuta dallo spazio
Una teoria complementare suggerisce che comete e meteore abbiano portato sulla Terra molecole organiche già formate.
La cometa Hale-Bopp, ad esempio, rilasciava acqua, metanolo, formaldeide, monossido di carbonio, acido solfidrico e altre molecole ricche di carbonio: possibili precursori della vita.
I primi precursori delle cellule
Le prime strutture simili a cellule potrebbero essersi formate da goccioline organiche che tendevano spontaneamente ad aggregarsi, comportandosi un po’ come le goccioline di olio nell’acqua.
Le microsfere di Sidney Fox
Il biologo Sidney Fox dimostrò che, riscaldando amminoacidi, era possibile ottenere proteinoidi che, a contatto con l’acqua, formavano strutture sferiche simili a cellule primitive.
Queste microsfere crescevano lentamente e, talvolta, si dividevano in nuove microsfere.
L’importanza dell’argilla
Le particelle di argilla, ricche di superfici cariche, potrebbero aver funzionato da catalizzatore naturale, favorendo la concentrazione e la sintesi di molecole organiche più complesse.
Dalle prime cellule agli organismi viventi
Con l’aumentare della complessità chimica, comparvero le prime cellule capaci di crescere, riprodursi e trasferire le loro caratteristiche alla generazione successiva.
Crescita
Riproduzione -----------> Organizzazione Cellulare -------------> Vivente
Trasferimento
Il bisogno energetico e la competizione
Le prime cellule erano eterotrofe, cioè dipendevano da molecole organiche preesistenti.
Quando queste riserve iniziarono a diminuire, la competizione favorì gli organismi più efficienti nell’uso dell’energia.
Da qui si evolsero le prime cellule autotrofe, capaci di produrre da sé le proprie molecole energetiche.
La rivoluzione della fotosintesi
- La comparsa degli autotrofi fotosintetici cambiò radicalmente il pianeta.
- L’ossigeno invade l’atmosfera
- Con la fotosintesi, l’ossigeno (O₂) si accumulò nell’atmosfera.
- Una parte si trasformò in ozono (O₃), creando uno strato protettivo contro i raggi UV.
- Questo permise la vita sulle terre emerse circa 450 milioni di anni fa.
L’avvento della respirazione
L’ossigeno reso disponibile permise anche l’evoluzione della respirazione aerobica, molto più efficiente di quella anaerobica.
La comparsa delle cellule eucariotiche
Prima dell’ossigenazione dell’atmosfera esistevano solo cellule procariotiche, prive di nucleo.
Con l’aumento di O₂ comparvero le prime cellule eucariotiche, dotate di:
- nucleo
- cromosomi complessi
- organelli delimitati da membrane
Queste forme cellulari, più grandi e complesse, compaiono nei fossili circa 1,5 miliardi di anni fa.
La vita negli oceani
Gli antichi organismi fotosintetici vivevano nelle acque superficiali illuminate dal sole.
Ma con il tempo esaurirono le risorse disponibili, spostandosi verso le coste ricche di minerali portati da fiumi, ruscelli e onde.
Pressione selettiva e diversificazione
Le condizioni instabili delle coste crearono una forte pressione evolutiva: gli organismi svilupparono strutture più robuste, forme più complesse e, alla fine, vere comunità cellulari pluricellulari.
Circa 650 milioni di anni fa apparvero organismi pluricellulari, antenati di piante, funghi e animali.
La conquista delle terre emerse
Per colonizzare la terra, gli organismi dovettero evolvere:
- pareti cellulari robuste
- strutture di ancoraggio
- tessuti capaci di trasportare acqua e nutrienti
- meccanismi per ridurre la perdita d’acqua
Queste innovazioni portarono alla nascita delle prime piante primitive che, con il tempo, avrebbero trasformato il pianeta in un mondo verde e fertile.
Riassunto:
La vita sulla Terra
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Lunga storia di trasformazioni
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Cambiamenti chimici, ambientali ed evolutivi
-
Dalle molecole organiche alle piante
Le prime teorie
Darwin
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“Piccola pozza di acqua calda”
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Ricca di composti chimici
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Energia da luce e calore
Oparin
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Brodo primordiale
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Molecole con C e H
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Fulmini e radiazioni solari
L’esperimento di Miller
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Anni ’50
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Atmosfera primordiale simulata
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Scariche elettriche
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Produzione di amminoacidi
Conferme moderne
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Miscele diverse
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Molecole organiche sempre ottenibili
Ipotesi extraterrestre
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Molecole portate da comete e meteore
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Esempio: cometa Hale-Bopp
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Composti ricchi di carbonio
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Precursori della vita
Precursori delle cellule
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Goccioline organiche
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Aggregazione spontanea
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Comportamento simile a cellule
Microsfere di Sidney Fox
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Amminoacidi riscaldati
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Formazione di proteinoidi
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Strutture sferiche
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Crescita e divisione spontanea
Il ruolo dell’argilla
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Superfici cariche
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Effetto catalizzatore
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Favorisce sintesi molecolare
Nascita delle prime cellule
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Aumento della complessità chimica
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Capacità di:
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Crescere
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Riprodursi
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Trasferire informazioni
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Organizzazione cellulare = vivente
Energia e competizione
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Prime cellule eterotrofe
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Consumo delle riserve organiche
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Competizione crescente
Origine degli autotrofi
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Produzione autonoma di energia
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Nascita della fotosintesi
Rivoluzione fotosintetica
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Produzione di ossigeno (O₂)
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Accumulo nell’atmosfera
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Formazione dell’ozono (O₃)
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Protezione dai raggi UV
Vita sulla terraferma
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Atmosfera ossigenata
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Colonizzazione delle terre emerse
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Circa 450 milioni di anni fa
Respirazione aerobica
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Uso dell’ossigeno
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Molto più efficiente
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Maggior energia disponibile
Cellule eucariotiche
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Comparsa con O₂
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Caratteristiche:
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Nucleo
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Cromosomi complessi
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Organelli
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Fossili: ~1,5 miliardi di anni fa
Vita negli oceani
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Zone illuminate
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Esaurimento risorse
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Migrazione verso le coste
Pressione selettiva
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Ambienti instabili
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Strutture più robuste
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Maggiore complessità
Organismi pluricellulari
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~650 milioni di anni fa
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Antenati di:
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Piante
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Funghi
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Animali
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Conquista delle terre emerse
Evoluzione di:
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Pareti cellulari robuste
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Strutture di ancoraggio
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Tessuti di trasporto
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Riduzione perdita d’acqua