Ernst Mayr – Un lungo ragionamento

Riassunto di alcuni capitoli di “Un lungo ragionamento” di Ernst Mayr. Importante testo crtitico-divulgativo sulla teoria dell’eveluzione di Charles Darwin.

Capitolo 1. Chi è Darwin?

La rivoluzione darwiniana è stata il più vasto sconvolgimento intellettuale mai avvenuto. Questa rivoluzione intellettuale andò molte oltre la biologia. Cambiò il modo di pensare riguardo alla creazione autonoma di ogni singola specie sostituendola con l’idea della discendenza comune da un unico antenato. Gli esseri umani da quel momento non furono più considerati come il frutto di una creazione particolare. Il mondo non venne più considerato ordinato dall’ordine e dall’armonia ma dalla lotta per la sopravvivenza. Nella teoria dell’evoluzione il progresso non è dato per scontato, esistono infatti periodi di regresso. Haldane sostiene che l’opera più eminente di Darwin sono i libri scritti sulla botanica sperimentale che non riguardano l’evoluzione. Studiò anche i cirripedi, i lombrichi, la psicologia animale e l’adattamento dei fiori. Sarebbe, insomma, considerato un grande biologo anche senza la sua opera più famosa.

L’uomo e il suo lavoro

Charles Darwin nasce a Shrewsbury il 12 febbraio del 1809 figlio di Robert Darwin, medico affermato,  e di Susannah Wedgwood, figlia di un noto industriale della ceramica. Fu quinto di sei figli (secondo maschio). Il nonno Erasmus Darwin nella sua “Zoonomia” anticipa alcuna delle linee di ricerca del nipote cercando di spiegare la vita degli organismi con l’evoluzione. La madre morirà quando Charles ha soli otto anni e da quel momento sarà affidato alle cure delle sorelle.
Sin da bambino Darwin amava collezionare esemplari di vita animale, cacciare, pescare, leggere libri di argomento naturalistico.
Lo studio scolastico classico lo annoiava e non diede buoni risultati. Il padre lo mandò a studiare medicina ad Edimburgo ma Charles provava orrore per il sangue ed i cadaveri. Dato lo scarso interesse per la medicina il padre decide di cambiare corso di studi al figlio; fu così che Darwin iniziò a studiare teologia a Cambridge. I naturalisti del tempo erano in gran parte ministri della chiesa. A Cambridge trascurò le materie principali coltivando le sue passioni ed intrattenendosi a lungo con il professore di mineralogia John Henslow e con il professore di geologia Adam Sedgwick. Ottenne comunque ottimi risultati anche nelle restanti materie diplomandosi nel 1831.
Neo-laureato venne invitato dall’ammiragliato a partecipare ad una spedizione scientifica in Patagonia, Terra del Fuoco, Cile e Perù comandata da Robert FitzRoy in qualità di naturalista senza stipendio. Il Beagle, questo il nome del brigantino, partì da Plymouth il 27 dicembre del 1831 con a bordo anche il giovane naturalista Charles Darwin.  Nel suo diario sono riportate un grande numero di testimonianze e di appunti. Egli lesse in questo periodo i Principles of Geology di Charles Lyell e le tesi di Lamarck sull’evoluzione. Questo viaggio modificò gran parte delle idee di Darwin. Partì come convinto sostenitore della fissità delle specie, idea che venne man mano messa in crisi dalle sue osservazioni. Fondamentale fu il soggiorno sulle isole Galapagos in cui prese gli appunti che meno di un anno più tardi, nel luglio del 1836 lo porteranno a scrivere sul suo diario

…vale la pena davvero di esaminare attentamente la zoologia degli arcipelaghi: perchè fatti del genere potrebbero scardinare la teoria della stabilità della specie

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Tornò in Inghilterra nell’ottobre del 1836.
Nel 1837 l’ornitologo John Gould gli comunicò che i tre esemplari di tordi beffeggiatori raccolti alle Galapagos (in tre isole differenti) appartenevano a tre specie distinte; Darwin ricollegò altre precedenti nozioni e capì che le tre specie di tordi derivavano da un antenato comune evolutosi poi per la differente posizione geografica occupata. Nel 1837 Darwin era già convinto dell’esistenza dell’evoluzione, della speciazione geografica e della discendenza comune. Nel 1838 leggendo il Saggio sulla popolazione di Malthus intuì il ruolo fondamentale svolto nell’evoluzione dalla lotta per la vita. Il rapporto tra Darwin e Malthus e su quanto il Saggio sulla popolazione abbia influenzato Darwin è uno dei temi più trattati dagli studiosi dell’opera del naturalista inglese. L’opera di Malthus ebbe sicuramente una funzione catalizzattrice; è probabilmente grazie alla lettura del Saggio che Darwin comprese che la selezione naturale agisce sugli individui e la durezza e la crudeltà della lotta per la vita
Nel gennaio del 1839 Darwin elaborò anche la teoria della selezione naturale, il vero motore dell’evoluzione.
Si occupò a lungo di studi ed articoli di geologia e per otto anni lavorò alla monumentale Cirripedia. Solo nel 1856 iniziò a scrivere le sue idee sulla selezione naturale; nel 1858 prima della pubblicazione di Natural Selection ricevette un manoscritto del naturalista Alfred Russel Wallace che, con grande sorpresa di Darwin, era giunto alle sue stesse conclusioni: le specie si evolvono grazie alla selezione naturale a partire da un antenato comune.Le opere dei due naturalisti vennero presentate, da Hooker e Lyell, ed in seguito pubblicate, contemporaneamente. Un sunto di Natural Selection venne stampato nel 1859 col titolo di Origin of Species by Means of Natural Selection.
L’Origine dell’uomo è invece del 1871. L’antropologia di Darwin viene spiegata compiutamente ben dodici anni dopo la pubblicazione dell’Origine delle specie, la sua opera più celebre. Molte interpretazioni dell’antropologia di Darwin vennero date prima del 1871 basandosi soltanto sul testo del 1859.
Darwin viene descritto come una persona modesta spinta da reale sete di conoscenza che scrisse sempre per altri scienziati e mai per ottenere successo dal pubblico.
Sposerà la cugina Emma Wedgwood nel 1839 e si trasferirà con lei, nel 1842, nel villaggio di Down dove visse fino alla morte nel 1882. Probabilmente a causa di disturbi neurovegetativi non potè, sin da giovane, concentrarsi per più di qualche ora al giorno negli studi e fu costretto anche a parecchi mesi di inattività.

Il metodo scientifico di Darwin

Per Darwin ogni osservazione deve essere fatta con lo scopo di avallare o confutare una teoria; questo è il metodo di ogni scienziato moderno che, in opposizione al metodo classico, non passa continuamente avanti e indietro tra l’osservazione, ipotesi, domande e nuove osservazioni. Darwin è stato il più rigoroso ed acuto scienziato ad applicare questo metodo.

Capitolo 2. Contro i creazionisti: la prima rivoluzione darwiniana

Darwin fu a lungo credente così come lo erano gran parte dei suoi compagni di Cambridge e degli studiosi del periodo, ad esempio Lyell, Henslow, Sedgwick. La famiglia di Darwin non era invece particolarmente religiosa; Erasmus Darwin era probabilmente teista, lo zio Josiah Wedgwood era “seguace della chiesa unitaria”, il padre era agnostico così come il fratello di Charles, Eras. Ma furono i suoi studi a portarlo in conflitto col dogma religioso.
Vi è molta discordia tra gli studiosi su quando divenne agnostico, molti ritengono solo da vecchio. Sicuramente il matrimonio (la cugina era praticante) lo spinse a contenere le sue idee così come le credenze dell’ambiente scientifico del tempo. Fu forse la morte della figlia Annie nel 1851 a fargli abbandonare definitivamente qualsiasi forma di teologia naturale. Sicuramente la fede non orientò mai i suoi studi.
La scoperta di specie estinte, malvista dagli ambienti ecclesiastici, divenne incontestabile quando vennero scoperti i resti di alcuni Mammuth animali troppo grandi per passare inosservati se non si fossero estinti. Vennero date tre differenti risposte per spiegare l’estinzione:

  1. Non c’è mai stata alcuna estinzione ma solo il passaggio rapido tra un tipo di organismo ad un altro (Lamarck)
  2. Ogni animale del passato è scomparso in seguito ad una catastrofe ed è stato sostituito da una razza più progredita grazie ad una nuova creazione (Agassiz)
  3. Non c’è stata nessuna catastrofe; le specie si sono estinte autonomamente e sono state sostituite ogni volta da un’altra, probabilmente grazie a qualche processo soprannaturale (Lyell)

Come avvengano queste sostituzioni non venne chiarito dall’opera di Lyell che lasciava aperti ampi spiragli al creazionismo. Lamarck credette nell’evoluzione verticale che si svolge nel tempo ed in cui ogni specie tende alla perfezione.

Le prove dell’evoluzione graduale e della moltiplicazione della specie

Darwin arriva all’evoluzione graduale in due fasi

  1. La scoperta di una specie di Rhea (un simil-struzzo sudamericano) più piccola lo spinge a teorizzare la possibilità di un “salto” tra una generazione e l’altra
  2. Ragionando sui tre tordi beffeggiatori nel 1837

L’evoluzione di Darwin può essere definita orizzontale in quanto tiene conto anche della posizione geografica mentre quella di Lamarck, detta evoluzione verticale, tiene in considerazione solo il tempo.
La teoria dell’evoluzione orizzontale permette a Darwin di rendere ragione

  1. del perchè le specie si diversifichino e aumentino
  2. del perchè sembra esserci una differenza incolmabile (quindi non graduale) tra le varie specie
  3.   di come evolvono i gruppi di organismi superiori

Teoria della discendenza comune

Questa teoria si opponeva alla celebre teoria della scala naturae seguita anche da Lamarck e già confutata da Cuvier. Questa teoria non è del tutto originale in quanto anche Buffon la prende in considerazione per specie molto simili.
La dimostrazione che l’uomo deriva da un essere molto simile alle scimmie superiori sarà completata da Ernst Haeckel, T.H. Huxley e dallo stesso Darwin nel 1871 con la pubblicazione de L’origine dell’uomo e la selezione sessuale.

Il destino della prima rivoluzione darwiniana

A 15 anni dalla pubblicazione dell’Origine ogni biologo accettò la teoria dell’evoluzione darwiniana (non-fissità delle specie), della discendenza comune e della moltiplicazione delle specie. Solo per motivi religiosi essa poteva essere negata.
Oggi vi sono dei dubbi solo sulla teoria della moltiplicazione delle specie, non sulla sua validità, che è accettata da tutti, ma su cosa, oltre alla speciazione geografica, possa portare alla nascita di una nuova specie.

Capitolo 4. Opposizione ideologica alle cinque teorie di Darwin

Darwin concepì la sua teoria come un unico blocco. In realtà si possono individuare, secondo Mayr, almeno cinque teorie fondamentali differenti:

  1. Evoluzione in quanto tale
  2. Discendenza comune
  3. Moltiplicazione delle specie
  4. Gradualità dell’evoluzione
  5. Evoluzione per selezione naturale

Le teorie di Darwin furono fortemente osteggiate in quanto confutavano o mettevano in grossa difficoltà alcune credenze ed alcune filosofie ritenute vere:

  1. L’immodificabilità del mondo
  2. Il creazionismo
  3. La fede in un creatore saggio e benevolo
  4. L’antropocentrismo
  5. L’essenzialismo
  6. L’interpretazione fisicalista e determinista degli eventi
  7. La teleologia

Fattori esterni delle rivoluzioni scientifiche

Le rivoluzioni scientifiche possono essere causate da fattori interni, come scoperte ed osservazioni nel campo in cui si ha la rivoluzione, o da fattori esterni.
I fattori esterni sono generalmente di due tipi

  1. Socio-economici, fattori che hanno pochissima influenza sulla accettazione delle teorie scientifiche
  2. Ideologici, molto importanti nell’accettazione o nel rifiuto di una teoria

Le teorie di Darwin furono in ogni caso contrarie allo Zeitgeist dell’epoca.

Dall’essenzialismo al pensiero popolazionale

L’essenzialismo è, per Mayr, una delle filosofie più importanti ed antiche. Essa nasce in Grecia col pensiero geometrico ed ha in Platone il suo esponente principale. Questa filosofia ritiene la mutevolezza un riflesso di idee distinte e discontinue. Darwin nella riflessione sull’evoluzionismo confuterà questa teoria.
Pietra angolare della selezione naturale darwiniana sarà il riconoscimento dell’individualità di ogni uomo e di ogni animale ed il suo ruolo nell’evoluzione (pensiero popolazionale).

Dal mutazionismo a salti al gradualismo

Il mutazionismo a salti ha il suo fondamento nell’essenzialismo. Se si crede nell’esistenza e stabilità delle essenze non si può concepire l’evoluzione se non “come un salto” da uno status ad un altro. Ernst Mayr elenca alcuni tipi di evoluzione sottolineando che prima di Lamarck tutti i pensieri evoluzionistici proponevano un’evoluzione a salti.

– Trasmutazione: è il nome più appropriato dell’evoluzione saltazionale

– Evoluzione trasformazionale: è l’idea di Lamarck che propone una evoluzione assolutamente graduale tendente alla perfezione

– Evoluzione variazionale: è quella che propone Darwin. A rigor di termine essa è discontinua in quanto ad ogni generazione corrisponde un nuovo inizio; diventa continua in quanto è popolazionale e dipende dalla riproduzione sessuale degli individui della specie.

Avviamento progressivo di Darwin al gradualismo

Altri pensatori prima di Darwin avevano elaborato una teoria gradualista, anche la scala naturae e la classificazione di Linneo procedevano gradualmente. Fu Lamarck, come detto, il primo ad elaborare una teoria gradualista sistematica. Darwin approdò al gradualismo per vari motivi. Già agli inizi della sua riflessione i taccuini darwiniani riportano tracce di gradualismo; ad esempio il credere nell’influenza dell’ambiente nei processi evolutivi lo porta a credere a dei processi lenti come i cambiamenti climatici. I tre elementi fondamentali sono comunque:

1) Le osservazioni sui tordi beffeggiatori

2) Le ricerche sui cirripedi che sembravano passare per gradi da una varietà all’altra

3) La riflessione sui piccioni domestici che erano stati sottoposti a selezione artificiale e che se trovati in natura sarebbero stati classificati come specie diverse

Il gradualismo inteso come evoluzione popolazionale ad oggi non è stato confermato nei soli casi di ibridi stabilizzati capaci di riprodursi senza incroci

Capitolo 6. Come Darwin è arrivato alla teoria della selezione naturale

Darwin intendeva la selezione naturale come un processo ad un solo stadio: alcuni individui sono “superiori” in quanto hanno un vantaggio riproduttivo. L’evoluzionista moderno concepisce invece l’evoluzione come un processo in due fasi distinte, la prima in cui nascono le differenze individuali (variabilità genetica), la seconda in cui avviene il processo selettivo. Anche la selezione naturale è un insieme di teorie, tra cui: il sovrappiù riproduttivo, la selezione sessuale, la grande disponibilità di variabilità genetica, l’ereditarietà delle differenze individuali.
Gli evoluzionisti tendono a sostenere che Darwin arrivò alla selezione naturale grazie agli studi sulle tecniche degli allevatori; gli storici che dipenda dalla lettura di Malthus.
Furono sicuramente importanti le discussioni con l’ornitologo John Gould nel 1837. Nel diario è il 28 settembre 1838 la data in cui Darwin si dice convinto della selezione naturale.

Logica della teoria della selezione naturale

Mayr analizza la selezione naturale suddividendola in cinque fatti e tre teorie. (schema pg. 87)
I cambiamenti verificatisi in Darwin furono fondamentalmente quattro:

1) Dalla somiglianza tra individui all’unicità dell’individuo. Forse fu merito dello studio dei cirripedi e delle tecniche degli allevatori
2) Il passaggio dalla convinzione in una ereditarietà debole (con ereditarietà dei caratteri acquisiti) ad una forte, idea nata dalla specificità individuale.
3) L’equilibrio naturale è dato da una lotta costante non da calmi aggiustamenti
4) La perdita della fede religiosa maturata dal 1836 al  1839

La lotta per l’esistenza

Fatto I

Esiste un forte controllo a cui sono sottoposti gli uomini, compreso da Malthus.

Fatto II

Stabilità della popolazione: nessuno la metteva in dubbio; se c’è estinzione si bilancia con la speciazione, se c’è alta natalità si bilancia con alta mortalità.

Fatto III

Limitazione dalle risorse: anche questo era un fatto scontato

Deduzione I

Lotta per l’esistenza: è la prima grande deduzione darwiniana. Essa connette e spiega i tre fatti precedenti. La teoria della lotta per l’esistenza “in voga” prima di Darwin interpretava la lotta in chiave benevola come strumento di equilibrio, solo con Darwin divenne guerra.

Lotta tra specie o tra individui?

La lotta per l’esistenza era sempre stata considerata, a lungo anche da Darwin, lotta tra specie. Fu la connessione tra la lotta e il pensiero popolazionale ad essere la chiave di volta. La lotta tra specie è totalmente inutile ai fine dell’evoluzione. Il pensiero popolazionale ha, secondo Mayr, origine dallo studio sulle abitudini degli allevatori e non da Malthus che invece respingeva il pensiero popolazionale e la teoria secondo cui un individuo poteva essere modificato artificialmente (cosa che Darwin aveva appreso dagli allevatori). Come i caratteri individuali divenivano ereditari Darwin non lo sapeva, ma sapeva che esisteva l’ereditarietà.

Come Darwin pervenne alla sua scoperta

La teoria tradizionale vuole che pervenne alla selezione naturale dall’analogia con la selezione artificiale. La scoperta dei taccuini, in cui non appare la parola selezione naturale, appare però “picking” ossia cernita, ha spinto molti studiosi a rivedere questa ipotesi che tuttavia resta molto fondata.
Darwin sarebbe comunque potuto arrivare alla selezione naturale senza passare per l’analogia connettendo il Fatto IV (unicità degli individui) alla Deduzione I (lotta per la sopravvivenza).

Quanto grande fu il debito di Darwin nei confronti di Malthus?

Malthus ebbe importanza fondamentale come catalizzatore. La sua lettura portò Darwin a capire

1) che la lotta per la sopravvivenza è individuale
2) che bisognava sostituire alla visione ottimistica del mondo una visione più dura e pessimistica

Che cos’è la  selezione naturale?

Tra tutti i figli di una coppia di genitori solo alcuni, in media due, sopravvivono abbastanza a lungo da riprodursi

Il termine selezione fu una scelta poco felice da parte di Darwin poichè fa pensare ad un principio selezionatore.
Non esiste una forza selettiva esterna, non è l’ambiente a selezionare ma l’individuo. La selezione naturale è un processo probabilistico, non deterministico. Inoltre, in quanto concetto generale è probabilmente non confutabile.
– “selezione di” indica il bersaglio della selezione che (negli individui a riproduzione sessuale) è il fenotipo di un individuo dotato di capacità riproduttive.
– “selezione per” indica  ciò che ha permesso il successo di un individuo quindi il particolare attributo fenotipico ed il corrispondente genotipico.
Come già detto la selezione naturale è composta di due fasi:

1) La composizione genetica produce una grande variabilità genetica

2) La conservazione non casuale di alcune varietà genetiche

La selezione avviene quindi sia a livello genetico che a livello di specie (in questo caso si può parlare di selezione della specie ma meglio di “successione” o “sostituzione” della specie.
Darwin chiamava selezione naturale qualsiasi processo che porti ad una maggiore “capacità di sopravvivere” dell’individuo e della specie come la capacità di sfruttare le risorse, di resistere al clima o alle malattie. Però un individuo può dare un maggior contributo genetico alla generazione successiva pur non possedendo una particolare “capacità di sopravvivenza” avendo maggior successo nella riproduzione (selezione sessuale).

Capitolo 10. Le nuove frontiere della biologia evoluzionistica

Le tre “scuole darwiniane”:

1 – Neodarwinismo (termine coniato da Romanes). E’ il darwinismo senza l’ereditarietà dei caratteri acquisiti.
2 – Riduzionismo (Fischer)
3 – Sintesi darwiniana (Mayr)

L’influenza della biologia molecolare sulla teoria evoluzionistica

Essa non ha contraddetto la teoria evoluzionistica. Le sue principali scoperte sono:

1) Il programma genetico non fornisce materiale genetico per la formazione dell’organismo ma è solo il piano di costruzione del fenotipo
2) Il percorso che va dagli acidi nucleici alle proteine non è bidirezionale
3) Il codice genetico, dai procarioti elementari a noi, è fondamentalmente lo stesso e sono identici quasi tutti i meccanismi molecolari elementari
4) Quasi tutte le mutazioni sembrano essere neutrali o quasi
5) L’analisi molecolare comparata di vari organismi è importantissima per la ricostruzione della filogenesi. I caratteri molecolari possono anche presentare il fenomeno della “omoplasia” ossia della produzione parallela dello stesso fenotipo

L’evoluzione neutrale

La mutazione (cambiamento di una coppia di basi) era stata spesso considerata verso il meglio, ad esempio, da Fischer. Nel 1966 si scoprì che i geni varianti (alleli) erano molto frequenti. Questo portò all’idea che gran parte delle mutazioni e sostituzioni di alleli sia neutrale.
Per il riduzionista le mutazioni neutrali danno origine ad una evoluzione neutrale in quanto egli focalizza l’evoluzione nei geni, meglio ancora nella coppia di basi. Per il darwinista, la cui riflessione è centrata sull’individuo, le mutazioni neutrali sono solo un  “rumore di fondo” mentre l’evoluzione si ha solo quando cambia il fenotipo.

Equilibri intermittenti

I paleontologi ci spiegano che dai reperti non si può dedurre una evoluzione continua, anzi molte specie sembrano essersi evolute “per salti”. Mayr ha ipotizzato che ciò sia dovuto al veloce turnover genetico presente nelle popolazioni sviluppatesi per speciazione “peripatrica”. Su questa idea Gould e Eldredge hanno costruito la teoria degli equilibri intermittenti  sostenendo che i processi evolutivi più importanti avvengano nei brevi periodi critici precedenti alla speciazione ed in seguito la specie resti fissa a lungo.

Sociobiologia

Wilson definisce la sociobiologia come la disciplina che analizza la base biologica di ogni comportamento sociale. L’intenzione era di sostenere che la base biologica abbia un’importanza sociale, non che i rapporti umani sono biologicamente determinati.
La selezione naturale è un processo intrinsecamente egoistico. Come può la selezione naturale favorire l’altruismo?
– Un modo potrebbe essere attraverso lo scambio di aiuto che va a vantaggio di entrambi gli individui
– Si è anche ipotizzato che l’altruismo nei confronti dei parenti può derivare dalla comunanza di geni con essi. Si può parlare di fitness globale.
– Un altro caso è quello dei lavori (i militari) che comportano un rischio individuale per il bene comunitario ossia dei casi in cui vi sono delle regole sociali tendenti al bene comune

Problemi di frontiera

Ernst Mayr prosegue illustrando i campi in cui la ricerca evoluzionista avrà maggiori risultati nei prossimi anni:

– Domini del genotipo: sono delle classi di geni che “agiscono” compatte con funzioni differenziate. Queste classi, domini, del genotipo seguono processi evolutivi differenti. Addirittura la stessa molecola può avere velocità evolutive differenti. Questo tipo di evoluzione è stata definita evoluzione a mosaico. I geni interni al dominio sono invece molto coesi tra loro. Questa coesione del genotipo, chiamata congelamento del genotipo, è uno dei principali ostacoli all’evoluzione. Più il dominio è “vecchio” più è coeso. Per questo motivo nel Precambriano, quando era molto debole, si formarono più di settanta tipi morfologici distinti (phyla). Dal Cambriano ad oggi non è nato neanche un nuovo tipo morfologico, anche se si sono formati molti nuovi taxa molto simili al Bauplan (tipo strutturale ancestrale).

– Ruolo dei programmi somatici nell’evoluzione: non tutte le manifestazioni del fenotipo sono programmate a livello genetico. Esistono dei programmi somatici secondari nel sistema nervoso centrale depositato durante l’ontogenesi. Questi programmi somatici guidano, ad esempio, il comportamento. Per quanto non sembra influenzino particolarmente l’evoluzione del comportamento possono essere importanti a livello morfologico. Potrebbero, ad esempio, spiegare il perchè i mammiferi superiori conservino a livello embrionale degli archi branchiali, essi potrebbero servire come programma somatico per guidare gli stadi ontogenici successivi.

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