Esercizi: Selezione naturale e variabilità

Elenca i tre presupposti principali della teoria dell'evoluzione per selezione naturale proposta da Charles Darwin e spiega brevemente, con parole tue, come portano a un cambiamento della popolazione nel tempo.

In una popolazione di lucertole muraiole (Podarcis muralis) dei Colli Euganei esistono individui con colorazione più chiara e individui con colorazione più scura.

1. a) Questa differenza è un esempio di variabilità? Spiega perché.
2. b) Indica due fonti di variabilità genetica in una popolazione.

Distingui tra «fitness biologica» e «forza fisica» di un individuo. Che cosa misura la fitness in senso evolutivo?

In una popolazione di coleotteri di un bosco del Trentino, il $20\%$ degli individui ha una colorazione verde e l'$80\%$ marrone. Gli uccelli predatori catturano ogni anno il $50\%$ dei coleotteri verdi e il $10\%$ dei marroni. Si supponga che la popolazione iniziale sia di $1.000$ individui e che i sopravvissuti si riproducano mantenendo il proprio colore.

1. a) Calcola quanti coleotteri verdi e quanti marroni sopravvivono dopo un anno.
2. b) Calcola la nuova percentuale di coleotteri verdi tra i sopravvissuti.
3. c) Che tipo di selezione è in azione? Giustifica la risposta.

Un allevatore piemontese osserva che in un gregge di pecore l'altezza al garrese ha una distribuzione a campana. Le pecore molto basse e quelle molto alte hanno meno agnelli sopravvissuti rispetto a quelle di altezza intermedia.

1. a) Quale tipo di selezione (direzionale, stabilizzante o disruptiva) agisce sul carattere? Giustifica.
2. b) Descrivi come cambierebbe la curva di distribuzione dopo molte generazioni.
3. c) Fai un esempio di carattere umano per cui si ipotizza lo stesso tipo di selezione.

Un batterio presente in un ospedale di Bologna è sensibile a un antibiotico. In una coltura di $10^6$ cellule, per mutazione casuale una cellula su $10^5$ possiede un allele di resistenza.

1. a) Quante cellule resistenti ci sono nella coltura prima del trattamento?
2. b) Dopo il trattamento sopravvivono solo le cellule resistenti. Spiega perché la mutazione non è stata «causata» dall'antibiotico.
3. c) Perché l'uso scorretto degli antibiotici favorisce la diffusione di ceppi resistenti?

Durante una siccità sulle isole Galápagos, Peter e Rosemary Grant osservarono che i fringuelli con becco più profondo sopravvivevano meglio, perché i semi piccoli erano finiti e restavano quelli grandi e duri. La profondità media del becco passò da $9,2$ mm a $9,7$ mm nella generazione successiva. L'ereditabilità del carattere è $h^2 = 0,8$.

1. a) Calcola il differenziale di selezione $S$ se la media dei sopravvissuti era $10,0$ mm, e la risposta alla selezione $R = h^2 \cdot S$.
2. b) Confronta $R$ calcolato con la variazione osservata ($0,5$ mm) e commenta.
3. c) Spiega perché la selezione agisce sui fenotipi ma l'evoluzione riguarda le frequenze alleliche della popolazione.

L'anemia falciforme è causata dall'allele $S$ dell'emoglobina. Gli individui $SS$ sono gravemente malati, gli $AA$ sono sensibili alla malaria, gli $AS$ sono resistenti alla malaria e hanno sintomi lievi. In alcune regioni malariche l'allele $S$ resta frequente.

1. a) Come si chiama questo fenomeno di selezione?
2. b) Spiega perché l'allele $S$ non scompare nonostante lo svantaggio degli omozigoti $SS$.
3. c) Prevedi e giustifica che cosa accadrebbe alla frequenza di $S$ se la malaria venisse eradicata.

Un tuo compagno afferma: «Le giraffe hanno il collo lungo perché si sono allungate per raggiungere le foglie alte, e hanno trasmesso questo allungamento ai figli».

1. a) Identifica a quale teoria appartiene questa spiegazione e il suo errore concettuale.
2. b) Riformula la spiegazione secondo la selezione naturale darwiniana, usando i termini variabilità, ereditarietà e riproduzione differenziale.
3. c) Descrivi un tipo di evidenza (fossile, anatomica o molecolare) che sostiene l'evoluzione per selezione naturale.