LE ORIGINI PREISTORICHE DEGLI ORGANISMI PLURICELLULARI
Sulla Terra sono comparse prima le cellule eterotrofe. Nonostante la loro relativa semplicità, le prime cellule avevano anch’esse bisogno di un rifornimento continuo di energia per vivere, crescere e riprodursi. Alcuni scienziati ipotizzano che queste cellule fossero eterotrofe; per nutrirsi esse avrebbero assimilato le molecole biologiche presenti nel «brodo» primordiale, le stesse utilizzate dalle cellule per auto assemblarsi.
Secondo questa ipotesi, a mano a mano che le cellule primitive aumentarono di numero, cominciarono a esaurire le molecole complesse da cui dipendeva la loro esistenza e che avevano impiegato milioni di anni per accumularsi. Col passare del tempo comparvero cellule capaci di sintetizzare autonomamente molecole biologiche a partire da semplici sostanze chimiche La comparsa della prima cellula eucariote avvenne durante quel periodo di tempo della storia del nostro pianeta che chiamiamo Precambriano. Il Precambriano comprende tre unità geocronologiche dette eoni: l’Adeano (prima di 3,8 miliardi di anni fa), l’Archeano (fra i 3,8 e 2,5 miliardi di anni fa) e il Proterozoico (da 2,5 miliardi a 543 milioni di anni fa).
LA COMPARSA DI ORGANISMI ETEROTROFI
Oggi si crede che la vita sulla Terra sia comparsa molto precocemente, poco più di 500 milioni di anni dopo la sua formazione, quindi circa 4 miliardi di anni fa. Indipendentemente dalle differenti scuole di pensiero circa l’origine della vita, è opinione pressoché comune che i primi organismi viventi (protobionti) fossero microscopici, unicellulari, procarioti, simili agli attuali batteri sferoidali (cocchi). Probabilmente formavano un sottile strato vivente sul fondo di bassi mari epicontinentali, dove si nutrivano di sostanza organica continuamente formata per via non biologica e direttamente disponibile nel mezzo ambiente. Si trattava, quindi, di organismi eterotrofi che, vivendo in condizioni pressoché anossiche, erano costretti a operare la fermentazione delle sostanze assorbite dall’ambiente. Tuttavia, un processo evolutivo basato su un organismo eterotrofo è messo in crisi nel momento in cui il tasso di produzione delle sostanze organiche è superato dal tasso di utilizzazione delle stesse.
LA COMPARSA DI ORGANISMI AUTOTROFI
È molto probabile che molto presto, in seno a queste comunità eterotrofe, sia sorta una stirpe di organismi autotrofi. Questo, probabilmente, avvenne nel momento in cui la competitività nell’approccio alle risorse, ormai prossime all’esaurimento, rese premiante, in termini adattativi, la capacità di sintetizzare autonomamente le sostanze nutritive necessarie alla sopravvivenza. Si sviluppò, quindi, la fotosintesi, la più plausibile delle forme di autotrofismo.
Le prime forme autotrofe operavano, tuttavia, una fotosintesi anaerobia, analoga a quella operata da certi batteri attuali. Nel corso di questo tipo di fotosintesi non viene prodotto ossigeno come elemento secondario della reazione (viene liberato zolfo ed acqua) ed essa non può avvenire in sua presenza.
Alcune rocce provenienti dalla formazione di Isua (Groenlandia), datate circa 3,8 miliardi di anni, mostrano già un rapporto tra gli isotopi stabili del Carbonio che è indice della presenza di organismi fotosintetizzanti. Poco più tardi, da questi batteri anaerobi si originarono i primi organismi in grado di operare una fotosintesi aerobia (in pratica i precursori dei moderni Cianobatteri). L’ossigeno liberato nel corso di questa nuova fotosintesi costrinse i fotosintetizzanti anaerobi a sottrarsi all’azione tossica del gas, rifugiandosi negli strati più profondi della colonna d’acqua, dove ancora permanevano quelle condizioni di anossia indispensabili alle loro modalità fotosintetizzanti. Gli aerobi scalzarono, quindi, gli anaerobi dal vertice di queste prime comunità, relegandoli in ambiti marginali, scarsamente illuminati, lontani dalla luce necessaria al processo fotosintetico. Ancor oggi molti batteri fotosintetizzanti anaerobi occupano questi habitat.
GLI ORGANISMI PLURICELLULARI
Un altro evento fondamentale nella storia della vita sulla Terra è stata la comparsa della pluricellularità, cioè di organismi costituiti da diversi tipi di cellule. Le prime forme di vita pluricellulari, per quanto è possibile dedurre dalle testimonianze fossili, sono apparse solo 750 milioni di anni fa.
L’ultima grande conquista della Vita fu sicuramente l’acquisizione della pluricellularità. Essa fu favorita per gli indubbi vantaggi che garantiva in termini di stabilità strutturale (aumento delle dimensioni, aumento delle capacità rigenerative, allungamento della vita) e di funzionalità (divisione del lavoro tra differenti ceppi cellulari riuniti in organi e tessuti). Questa condizione fu sicuramente acquisita attorno a 800 milioni di anni fa, periodo da cui ci pervengono microfossili di organismi interpretati come animali (Chitinozoi), rinvenuti in alcuni siti americani, dell’Arabia e della Groenlandia. Con quest’ultima acquisizione si completa il corredo fenomenologico della Vita ed essa potrà esprimere, nelle ere successive, una potenzialità ben lungi dall’essere, ad oggi, interamente compresa
LE FORME COLONIALI
Una forma intermedia tra gli organismi unicellulari e pluricellulari è rappresentata da singole cellule riunite in una colonie (figura 8); le colonie differiscono dagli organismi effettivamente pluricellulari in quanto le loro cellule conservano un alto grado di autonomia funzionale. Le cellule degli organismi pluricellulari, invece, differiscono dagli eucarioti unicellulari in quanto ogni tipo di cellula è specializzato nel compiere una funzione specifica nella vita dell’organismo. Il corpo umano, costituito da milioni di miliardi di cellule, è composto da almeno 200 tipi differenti di cellule, ognuno specializzato in un particolare compito, ma tutti funzionanti come un insieme coordinato.
LA RESPIRAZIONE CELLULARE
Circa un miliardo di anni fa si verificò quello che può essere considerato uno degli eventi più importanti nella storia della Vita sulla Terra: la comparsa della respirazione cellulare che, operando la combustione completa delle sostanze nutritizie, consente una produzione di energia biologica 18 volte superiore a quella ottenibile con la semplice glicolisi anaerobia. La respirazione cellulare consentì di chiudere il ciclo del carbonio.
La respirazione cellulare indusse, quindi, anche cambiamenti nei rapporti esistenti tra questi primi microrganismi. Dalle pacifiche comunità di procarioti, prive di qualsiasi forma di competizione diretta, si passò a forme di interazione e competizione diretta, interindividuali. Mentre tra i procarioti eterotrofi fermentatori la competitività nell’approccio alla risorsa era essenzialmente operata tramite un miglioramento di una funzionalità strutturale e metabolica che consentisse di nutrirsi il più possibile di un alimento abbondante e in continua sintesi (senza alcun timore di pascolare accanto ad un altro fermentatore), la comparsa della respirazione cellulare rese tutti potenziali prede. In pratica, nacque “l’omicidio” a scopo alimentare e si definirono i rapporti tra produttori primari e consumatori, tra autotrofi ed eterotrofi, tra predatori e prede.
LA PREDAZIONE
Comunque, l’acquisizione della respirazione cellulare, con le sue implicazioni in termini di sfruttamento delle risorse, determinò anche la comparsa di una nuova fenomenologia ambientale: la predazione. Dal punto di vista energetico, la predazione rappresenta una sorta di investimento. Un organismo non in grado di sfruttare completamente le risorse disponibili (organismo fermentatore) non trova vantaggioso operare forme di predazione che comportino la ricerca attiva del cibo, perché rischia di spendere più energia di quella ricavabile dalla preda. Al contrario, per un organismo in grado di utilizzare al meglio l’energia contenuta in qualsiasi preda, l’attività di predazione diviene selettivamente vantaggiosa.
LA SCOMPARSA DELLE SPECIE VIVENTI
L’era paleozoica termina circa 245 milioni di anni fa con un avvenimento catastrofico ancora oggi sconosciuto agli scienziati. Un’ipotesi molto accreditata è quella che si sia verificato un drastico e improvviso cambiamento climatico, dovuto forse a una glaciazione che ha abbassato il livello degli oceani, o all’enorme esplosione di un vulcano in Siberia oppure alla caduta di un meteorite nell’attuale Cina meridionale. Di fatto, questo evento è considerato il più catastrofico di tutta la storia del nostro pianeta e ha dato luogo alla cosiddetta «estinzione permiana», che ha provocato la scomparsa dell’85-90% delle specie allora viventi, soprattutto di quelle marine.
LE ORIGINI DELLE ATTUALI FORME DI VITA
L’«esplosione cambriana» ha dato origine alle attuali forme di vita.
A circa 543 milioni di anni fa viene fatto risalire un evento fondamentale nella storia della Terra, chiamato «esplosione cambriana»; con il termine esplosione si vuole indicare la comparsa relativamente rapida di tutte quelle specie di organismi che possiamo considerare dirette antenate delle odierne forme di vita.
Da questo momento in poi le conoscenze che abbiamo a disposizione sulla nostra storia passata diventano molto più precise grazie all’elevato numero di reperti fossili che sono pervenuti fino ai giorni nostri.
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