Come abbiamo visto, la Terra ha una storia molto lunga e le informazioni su come è comparsa la vita sul nostro pianeta sono davvero scarse e incerte; invece, grazie alla grande quantità di dati scientifici in nostro possesso, gli studiosi sono ormai certi che tutti gli organismi, compresi gli esseri umani, hanno avuto origine nel corso di questa storia da forme precedenti e più antiche. Ciò significa che tutte le specie discendono da altre specie più semplici; in altre parole tutti gli esseri viventi hanno un antenato comune nel lontano passato. Il filo conduttore che unisce tra loro le enormi differenze esistenti tra le specie oggi viventi sulla Terra e quelle che vi hanno vissuto in passato è l’evoluzione, ovvero l’accumulo dei cambiamenti attraverso il tempo. Possiamo associare l’inizio del pensiero evolutivo a una data, il 1831, quando, all’età di quasi 23 anni, il giovane Charles Darwin (1809-1882) salpò dall’Inghilterra per quello che divenne certamente il viaggio più ricco di conseguenze nella storia della biologia.

Studente di medicina poco interessato, Darwin (figura 13) si stava avviando con poca convinzione verso una carriera ecclesiastica, come spesso accadeva ai figli non primogeniti dell’alta borghesia inglese di quei tempi. Egli era però un appassionato cacciatore e cavallerizzo, collezionava coleotteri, molluschi e conchiglie, e si interessava di botanica e di geologia. Quando il capitano del brigantino inglese Beagle, poco più anziano di Darwin, gli offrì un passaggio come naturalista disposto a seguire la spedizione senza stipendio, Darwin accettò con entusiasmo, considerandola un’opportunità per approfondire le sue conoscenze di storia naturale. Il viaggio, che durò cinque anni, fu determinante per la vita di Darwin e per la sua successiva attività di ricercatore; egli ritornò in patria e, godendo di un patrimonio ereditato (una proprietà nella campagna inglese), si poté dedicare completamente alle sue ricerche e ai suoi studi, che finirono per cambiare radicalmente la nostra visione della vita e della collocazione dell’uomo all’interno del mondo vivente.

L’idea che gli organismi potessero evolversi nel tempo, ossia che ogni organismo derivi da uno diverso precedentemente esistente, è precedente ad Aristotele (vedi scheda). Una scuola di filosofia greca, fondata da Anassimandro (610-546 a.C.) e culminante nel De rerum natura del poeta latino Lucrezio (97?-54? a.C.), sviluppò non solo una teoria atomista, ma anche una teoria evoluzionistica, entrambe molto simili alle teorie attualmente affermate. Tuttavia, quando le scienze biologiche iniziarono a svilupparsi a cavallo fra il diciottesimo e il diciannovesimo secolo, il pensiero di questa scuola era quasi del tutto sconosciuto, così come lo erano le idee delle altre culture non europee.

Lo scienziato francese Georges-Louis Leclerc de Buffon (1707-1788) fu tra i primi a suggerire che le specie potessero subire dei cambiamenti nel corso del tempo. Egli ipotizzò che, oltre alle numerose creature prodotte per creazione divina all’inizio del mondo, col passare del tempo fossero comparsi sulla Terra diversi organismi, frutto della degenerazione delle creature iniziali perfette; per esempio gli attuali felini, come i leoni e i giaguari, sarebbero la degenerazione di un felino «ideale». L’ipotesi di Buffon, per quanto vaga circa il modo in cui questi cambiamenti potessero svolgersi, cercava di spiegare la straordinaria varietà di esseri viventi del mondo attuale (o biodiversità).

Le basi della teoria evolutiva sono state gettate più dai geologi che dai biologi. Uno dei geologi più influenti fu lo scozzese James Hutton (1726-1797), che formulò l’ipotesi secondo cui la Terra sarebbe stata modellata non da eventi improvvisi e violenti, bensì da processi lenti e graduali, come i cambiamenti climatici, i venti, la formazione e lo scioglimento dei ghiacciai e lo scorrere delle acque, ovvero dagli stessi processi che agiscono tuttora.

Questa teoria, che fu detta dell’attualismo, era importante per tre ragioni. In primo luogo implicava che la Terra avesse una lunga storia, un concetto questo che nell’Europa del diciottesimo secolo rappresentava una novità; i teologi cristiani infatti, contando le generazioni bibliche dai tempi di Adamo, avevano calcolato che l’età massima della Terra potesse essere di 6000 anni circa, un periodo di tempo troppo breve per consentire lo svolgersi di qualsiasi processo evolutivo.

In secondo luogo, la teoria dell’attualismo affermava che il normale corso degli eventi avviene tramite un cambiamento graduale, in contrasto con l’idea di un sistema immutabile e soggetto solo a improvvisi avvenimenti casuali, come per esempio i terremoti. In terzo luogo la teoria implicava, anche se mai in modo esplicito, che potessero esserci alternative all’interpretazione letterale della Bibbia.

Durante l’ultima parte del diciottesimo secolo nacque un rinnovato interesse per i fossili (figura 14). Nei secoli precedenti i fossili si collezionavano come curiosità, ma erano considerati o come stranezze della natura (come certe pietre che somigliano a conchiglie) o come prove di catastrofi naturali, quale il diluvio universale descritto nel Vecchio Testamento.

L’inglese William Smith (1769-1839) fu tra i primi a studiare in modo scientifico la distribuzione dei fossili. Dovunque andasse per lavoro, per esempio in una miniera, lungo un canale o semplicemente attraverso i campi, egli annotava l’ordine dei vari strati rocciosi (figura 15) e collezionava i fossili appartenenti a ogni strato. Alla fine stabilì che ogni strato, in qualunque parte dell’Inghilterra si trovasse, conteneva tipi caratteristici di fossili e che questi «fossili guida» rappresentavano il modo migliore per identificare un particolare strato in determinate zone geografiche.

Come il mondo di Hutton, anche quello osservato e descritto da Smith era chiaramente molto antico. Stava cominciando a verificarsi una rivoluzione nel campo della geologia; lo studio della Terra stava diventando anche uno studio del tempo e soprattutto dei cambiamenti, piuttosto che un semplice catalogo dei vari tipi di rocce. Di conseguenza, la storia della Terra diventò inseparabile dalla storia degli organismi viventi, come le testimonianze fossili portavano a pensare.

Pur essendo stata aperta la strada dalla rivoluzione geologica, i tempi non erano ancora maturi per una parallela rivoluzione nel campo della biologia. La figura dominante del mondo scientifico europeo all’inizio dell’Ottocento fu quella del francese Georges Cuvier (1769-1832): il fondatore della paleontologia dei vertebrati, lo studio scientifico delle loro testimonianze fossili.

Esperto in anatomia e zoologia, Cuvier applicava le sue conoscenze della struttura degli animali allo studio di animali fossili ed era in grado di dedurre la forma completa di un animale a partire da pochi frammenti ossei. Agli studenti, le brillanti deduzioni di Cuvier dovettero sembrare quasi delle magie.

Oggi siamo abituati a pensare che la paleontologia e l’evoluzionismo siano scienze strettamente correlate e ci stupisce il fatto che Cuvier fosse invece uno dei più accesi e irremovibili avversari delle teorie evolutive. Egli, tuttavia, riconosceva che molte specie un tempo presenti sulla Terra non esistevano più; questa conclusione era sorprendente per quei tempi, mentre oggi sappiamo che solo meno dell’1% di tutte le specie mai esistite sono ancora rappresentate sulla Terra. Cuvier spiegava l’estinzione delle specie in base a una teoria, chiamata catastrofismo, secondo la quale sulla Terra erano avvenute, nel corso del tempo, molte catastrofi naturali che avevano causato l’estinzione di un gran numero di specie; dopo ogni catastrofe, la più recente delle quali fu il diluvio universale, altre specie avevano colmato gli spazi lasciati liberi.

Il primo scienziato europeo che elaborò una teoria sistematica dell’evoluzione fu il francese Jean-Baptiste de Lamarck (figura 16). Questo «naturalista giustamente famoso», come lo definì lo stesso Darwin, nel 1801 ipotizzò arditamente che tutte le specie, Homo sapiens incluso, discendessero da altre specie. Lamarck era particolarmente interessato agli organismi unicellulari e agli invertebrati; i suoi studi su queste forme di vita lo portarono a considerare tutti gli organismi viventi in termini di complessità via via crescente e a pensare che ciascuna specie derivasse da un’altra precedente e meno complessa.

Come Cuvier e altri, Lamarck aveva osservato che generalmente le rocce più antiche contenevano fossili di forme più semplici. A differenza di Cuvier, tuttavia, egli ipotizzò che le forme più complesse si fossero originate da forme più semplici mediante una specie di progressione. Secondo la sua ipotesi questa progressione, o per usare un termine moderno «evoluzione», è regolata da due importanti principi: 1) gli organi degli animali diventano più o meno sviluppati e più o meno robusti in seguito all’uso o disuso che l’animale ne fa; 2) questi cambiamenti possono essere poi trasmessi dai genitori ai figli. Il secondo principio, detto dell’ereditarietà dei caratteri acquisiti, non venne formulato da Lamarck: ai suoi tempi, infatti, era già largamente condiviso sia dagli scienziati sia dalla gente comune, anche se in seguito si dimostrò scientificamente falso; un esempio famoso per illustrare tale principio è quello dell’evoluzione della giraffa (figura 17).