Dopo l’estinzione dei dinosauri, avvenuta circa 65 milioni di anni fa, si sono evoluti i rettili moderni, di cui si conoscono circa 6000 specie e che comprendono tre gruppi principali (figura 31): i loricati, tra cui vi sono i coccodrilli e gli...

Un’ipotesi sull’origine del volo sostiene che gli antenati degli uccelli fossero rettili che vivevano sugli alberi e che il volo si sia evoluto dalla capacità di planare, un modo per regolare o frenare i salti da un ramo all’altro; l’ipotesi...

I mammiferi più comuni sono i placentati (figura 35), così chiamati in quanto utilizzano un’efficiente struttura nutritiva, la placenta, che mette in collegamento l’utero e l’embrione per un periodo di tempo relativamente lungo. Ne risulta che...

I filmati, su animali e piante, fanno vedere la vita vera e in movimento. Gli audio in inglese sono esercizi di ascolto e comprensione.

Il DNA venne isolato per la prima volta dal medico tedesco Friedrich Miescher nel 1869, nello stesso importante decennio in cui Darwin pubblicava la sua principale opera sull’evoluzionismo, L’origine delle specie, e Mendel (vedi Capitolo A9)...

Mettendo insieme tutti i dati conosciuti, Watson e Crick furono in grado di dedurre che il DNA è una doppia elica molto lunga e spiralizzata (figura 10). Per visualizzare questo modello si può immaginare di prendere una scala a pioli e ruotarla in...

Then there is the question, what would have happened if Watson and I had not put forward the DNA structure? If Watson had been killed by a tennis ball, I am reasonably sure I would not have solved the structure alone, but who would? Watson and I have...

Come abbiamo visto, nel nucleo delle cellule eucariote il DNA si trova sempre combinato con le proteine; l’insieme di DNA e proteine costituisce la cromatina, così chiamata per la sua sensibilità verso i coloranti. La colorazione rivela due tipi...

Una famiglia genica che è stata oggetto di studi approfonditi è quella che permette la sintesi di certe proteine chiamate globine, molecole presenti sia nell’emoglobina fetale sia in quella adulta. Negli esseri umani questa famiglia comprende...

Se un gene subisce una mutazione, come può accadere che ciò determini il cambiamento o la perdita della funzionalità di un enzima o di una proteina? Linus Pauling fu uno dei primi a cogliere le implicazioni del lavoro di Beadle e Tatum relative a...

Le molecole di RNA messaggero (mRNA) sono assemblate a partire da uno dei due filamenti del DNA in base allo stesso principio dell’appaiamento delle basi che regola la sua duplicazione. Come un filamento di DNA, ogni molecola di RNA ha...

Nella figura 9A potete vedere un gene strutturale di una cellula eucariote che presenta tre esoni e due introni. Prima che la trascrizione sia completata, in genere quando il filamento di mRNA in via di formazione è lungo una ventina di nucleotidi,...

L’RNA messaggero, che a quell’epoca era stato appena scoperto, si dimostrò lo strumento più idoneo a decifrare il codice. Nirenberg prese estratti cellulari di E. coli a cui aggiunse amminoacidi marcati radioattivamente e campioni di RNA...

La sintesi proteica è detta traduzione, dal momento che è il trasferimento di informazioni da un linguaggio espresso mediante acidi nucleici a un altro espresso mediante amminoacidi. Anche la traduzione, così come la trascrizione, si svolge in tre...

Abbiamo già visto nel capitolo precedente un esempio di mutazione spontanea, ossia l’inserimento di una base azotata errata da parte dell’enzima DNA polimerasi durante la duplicazione di un filamento di DNA. Per fortuna, questi errori vengono...

Come abbiamo visto, il controllo dell’espressione genica in procarioti come E. coli consiste in genere nell’attivazione e nella disattivazione dei geni in risposta alle variazioni delle disponibilità nutritive dell’ambiente. Negli eucarioti, e...

Le nostre attuali conoscenze sulla regolazione della trascrizione nei procarioti si basano su un modello noto come operone, proposto dai biologi francesi François Jacob e Jacques Monod (vincitori del premio Nobel per la medicina nel 1965). Secondo...

Un gran numero di ricerche ha dimostrato che il grado di condensazione dei cromosomi delle cellule eucariote, osservabile colorando la cromatina, è in stretta relazione con il tasso di espressione genica. La colorazione rivela due tipi di cromatina:...

Una cellula può controllare la produzione finale delle proteine anche grazie a meccanismi che hanno luogo durante o al termine della traduzione. Tra i meccanismi di regolazione della sintesi proteica vi è la possibilità di impedire temporaneamente...

Le quattro fasi dello sviluppo embrionale che abbiamo visto nel paragrafo precedente sono comuni a tutti gli animali, ma sono state studiate soprattutto in quelli che vengono considerati gli organismi modello, ossia il moscerino della frutta Drosophila...

Gli scienziati hanno ormai compreso che la proteomica è una materia molto complessa e, per certi versi, anche più complicata della genomica. Per riuscire a identificare, anche dal punto di vista funzionale, i vari tipi di proteine presenti in una...

I batteri sono organismi unicellulari procarioti con dimensioni medie di circa 1000 nanometri, ossia di un millesimo di millimetro (1 nm = 10–6 mm). Come abbiamo visto nel Capitolo B1, i batteri contengono in genere un solo cromosoma che, a...

I virus sono costituiti essenzialmente da una molecola di acido nucleico racchiusa in un involucro proteico, o capside, che può essere costituito da un’unica molecola proteica ripetuta più e più volte o essere formato da proteine diverse. Alcuni...

Negli organismi procarioti sono stati identificati due tipi di trasposoni: semplici e complessi. I trasposoni semplici sono relativamente corti e non possono portare geni al di fuori di quelli che sono essenziali per il processo di trasposizione...

Nel corso degli studi sui batteriofagi si scoprì che i virus che infettano un ceppo del batterio Escherichia coli talvolta non sono capaci di infettarne un altro. Questo limite all’infezione virale è dovuto alla presenza nei batteri di enzimi in...

Ben presto, nel corso della ricerca sul DNA ricombinante, i biologi capirono che, se fosse stato possibile trasferire e far esprimere nei batteri i geni che codificano per alcune proteine d’importanza medica o agricola, questi batteri avrebbero...

Anche la diagnosi delle malattie genetiche umane è un’applicazione della tecnologia del DNA ricombinante in medicina. Sono oggi a disposizione test attendibili che rendono possibile la diagnosi prenatale di un certo numero di malattie ereditarie,...

Modern genetics can trace its lineage to pea plants in the garden of an Augustinian monk, Gregor Mendel. It all began in the year of 1865: Mendel published his scientific findings about the cross breeding experiments of peas, that went largely...

Alcuni anni dopo la pubblicazione degli studi di Sutton e di altri citologi, gran parte dei ricercatori pensava ancora che i geni non avessero una consistenza fisica e che le conclusioni a cui era giunto Sutton fossero poco attinenti agli studi...

Il daltonismo consiste nell’incapacità di percepire in modo corretto alcuni colori, come il rosso e il verde (figura 23A). I geni che codificano per i pigmenti sensibili alla luce rossa e verde sono entrambi posti sul cromosoma X. Se una persona di...

Gli studi sui gruppi di associazione, condotti su vasta scala, rivelarono alcuni aspetti sorprendenti. Per esempio, la maggior parte dei moscerini ha il corpo di colore marrone chiaro e le ali lunghe, entrambi caratteri dominanti. Quando individui...

Questo approccio allo studio delle popolazioni è una delle conseguenze della sintesi tra la teoria evolutiva di Darwin e le leggi della genetica di Mendel; da tale sintesi è nata una nuova branca della biologia, la genetica di popolazioni, che ha...

Per misurare l’ampiezza della variabilità genetica sono stati effettuati numerosi esperimenti di biologia molecolare. In uno di essi i genetisti statunitensi J.L. Hubby e R.C. Lewontin presero alcuni moscerini di una popolazione naturale di...

Uno dei principali fattori che tendono a mantenere la variabilità negli organismi eucarioti è la diploidia, cioè l’assetto diploide del patrimonio genetico. Mentre in un organismo aploide le variazioni genetiche sono espresse immediatamente nel...

L’equilibrio di Hardy-Weinberg e la sua formulazione matematica sono un importante fondamento per la genetica di popolazioni, così come i principi di Mendel lo sono per la genetica classica. A prima vista può essere difficile capirne l’importanza...

In precedenza abbiamo studiato che le mutazioni sono il materiale grezzo dei cambiamenti evolutivi in quanto forniscono la variabilità su cui altre forze evolutive possono agire. Esse tuttavia, dato che modificano direttamente la struttura genica,...

Ai tempi dei primi studi di genetica le popolazioni venivano analizzate per individuare caratteristiche ben visibili, quali gli occhi bianchi e le ali corte del moscerino della frutta, e il termine fenotipo era sinonimo di aspetto fisico. In realtà il...

A volte le variazioni fenotipiche nell’ambito di una stessa specie seguono una distribuzione geografica e sono correlate con i cambiamenti graduali di temperatura, umidità o di altre condizioni ambientali. Tale variazione graduale di un carattere o...

In latino species significa semplicemente «tipo» e perciò con questo termine venivano indicati in generale i differenti tipi di organismi. In seguito, la specie è stata definita in vari modi a seconda dei fattori di cui si è tenuto conto; nella...

I membri di una specie hanno un pool genico comune che risulta per taluni aspetti differente dai pool genici di altre specie simili. Una prima questione importante, allora, è comprendere come un pool genico possa originarsi a partire da un altro già...

I meccanismi di isolamento postzigotico rinforzano quelli prezigotici, ma sono più rari in natura. Tra i casi più frequenti di isolamento postzigotico c’è l’impossibilità per lo zigote di svilupparsi oppure, per i piccoli che sopravvivono, di...

Un altro modello evolutivo prodotto dagli effetti della selezione naturale è il cambiamento graduale che si verifica all’interno di una popolazione; quando tale processo avviene a livello più ampio nell’ambito di una determinata linea evolutiva...

La teoria secondo cui è probabile che l’evoluzione progredisca in modo non lineare ma per salti venne formulata per la prima volta nel 1972 da due scienziati statunitensi, Niles Eldredge e Stephen Jay Gould. Entrambi avevano una conoscenza...

I primi mammiferi tetrapodi avevano tutti cinque dita separate a ogni estremità. Nel corso dell’evoluzione le pressioni selettive hanno portato molti mammiferi a modificare le proprie estremità in zoccoli o in altri arti specializzati, come ali per...

Gli ominoidei, un gruppo rappresentato attualmente dalle scimmie antropomorfe e dagli esseri umani, discendono dalle scimmie catarrine. Le scimmie antropomorfe attuali appartengono alla famiglia degli ilobatidi (i gibboni) e a quella dei pongidi, che...

Nei decenni successivi alla scoperta del primo esemplare di Australopithecus, vennero ritrovati nell’Africa orientale (non solo in Tanzania, ma anche in Etiopia e in Kenya), molti altri resti fossili diversi ma tra loro affini. Ben presto ci si...

Da H. ergaster, estintosi circa 1 milione di anni fa, discende non solo la linea evolutiva di H. erectus (i cui fossili sono stati trovati prevalentemente nel Sud dell’Asia), ma anche quella di H. heidelbergensis (chiamato un tempo H. sapiens...

Resta comunque da risolvere il grosso problema della scomparsa delle popolazioni di H. erectus e degli uomini di Neanderthal. Una possibile spiegazione è che gli uomini moderni, migrando, abbiano portato con sé delle malattie alle quali le altre due...

Il corpo umano, come quello degli altri vertebrati, contiene una cavità interna suddivisa in compartimenti, i più estesi dei quali sono la cavità toracica e la cavità addominopelvica (figura 3); queste due cavità sono separate da un sottile...