Omeostasi e biologia di base

Il concetto dell’omeostasi è che gli esseri viventi mantengono un costante ambiente interno. Fu suggerito per la prima volta nel diciannovesimo secolo dal fisiologo francese Claude Bernard, che ha affermato che:

Tutti i meccanismi vitali, per quanto variano, hanno un solo scopo: quello di preservare le condizioni di vita costanti.

Come originariamente concepito da Bernard, l’omeostasi è applicata alla lotta di un singolo organismo per sopravvivere. In seguito il concetto fu esteso per includere qualsiasi sistema biologico dalla cellula all’intera biosfera con tutte le aree della Terra abitate da esseri viventi.

Omeostasi

Tutti gli organismi viventi, indipendentemente dalla loro unicità, hanno alcune caratteristiche biologiche, chimiche e fisiche in comune.

Omeostasi

Tutti, ad esempio, sono composti da unità base note come cellule e delle stesse sostanze chimiche che, se analizzate, presentano somiglianze degne di nota, anche in organismi così disparati come i batteri. Inoltre, poiché l’azione di qualsiasi organismo è determinata dal modo in cui le sue cellule interagiscono più o meno allo stesso modo, anche il funzionamento di base di tutti gli organismi è simile. Non c’è solo l’unità della sostanza vivente di base e del funzionamento, ma anche l’unità di origine di tutti gli esseri viventi. Secondo una teoria proposta nel 1855 dal patologo tedesco Rudolf Virchow:

Tutte le cellule viventi nascono da cellule viventi preesistenti.

Questa teoria sembra essere vera per tutti gli esseri viventi al momento attuali in condizioni ambientali esistenti. Se, tuttavia, la vita ha avuto origine sulla Terra più di una volta nel passato, il fatto che tutti gli organismi abbiano un’identità di struttura, una composizione e una funzione di base, sembrerebbe indicare che solo un tipo originale ha avuto successo.

Un’origine comune della vita spiegherebbe perché negli esseri umani o nei batteri e in tutte le altre forme di vita in mezzo, hanno la stessa sostanza chimica; l’acido desossiribonucleico. Questo acido, altro non è che il DNA, sotto forma di geni. Spiega la capacità di tutta la materia vivente di replicarsi e di trasmettere informazioni genetiche dal genitore alla prole.

Inoltre, i meccanismi per quella trasmissione seguono un modello che è lo stesso in tutti gli organismi. Ogni volta che avviene un cambiamento in un gene (o mutazione), c’è un cambiamento di qualche tipo nell’organismo che contiene il gene. È questo fenomeno universale che dà origine alle differenze di popolazioni di organismi dai quali la natura seleziona quelli più adatti e mutevoli in base alle condizioni dell’ambiente.

Teoria di selezione naturale

Nella sua teoria di selezione naturale, Charles Darwin ha suggerito che la sopravvivenza del più adatto era la base per l’evoluzione organica, cioè il cambiamento degli esseri viventi con il tempo. L’evoluzione stessa è un fenomeno biologico comune a tutti gli esseri viventi, anche se ha portato alle loro differenze.

Le prove a sostegno della teoria dell’evoluzione sono venute principalmente dalla documentazione fossile, da studi comparativi di struttura e funzione, da studi di sviluppo embriologico e da studi del DNA e dell’RNA (acido ribonucleico).

Diversità e somiglianze biologiche

Nonostante le somiglianze biologiche, chimiche e fisiche di base presenti in tutti gli esseri viventi, esiste una diversità di vita non solo tra le specie e tra le specie, ma anche all’interno di ogni popolazione naturale. Il fenomeno della diversità ha avuto una lunga storia di studi perché molte delle variazioni che esistono in natura sono visibili a vista.

Il fatto che gli organismi siano cambiati durante la preistoria e che le nuove variazioni siano in continua evoluzione può essere verificato da studi paleontologici e da esperimenti di riproduzione in laboratorio. Molto tempo dopo che Darwin pensava che esistessero variazioni, i biologi scoprirono che sono causati da un cambiamento nel materiale genetico (DNA).

Questo cambiamento può essere una leggera alterazione nella sequenza dei costituenti del DNA (nucleotidi). Un cambiamento più grande come un’alterazione strutturale di un cromosoma o un cambiamento completo nel numero di cromosomi. In ogni caso, un cambiamento nel materiale genetico delle cellule riproduttive si manifesta come una sorta di cambiamento strutturale o chimico nella prole.

La conseguenza di tale mutazione dipende dall’interazione della prole mutante con il suo ambiente. È stato suggerito che la riproduzione sessuale divenne il tipo dominante di riproduzione tra gli organismi a causa del suo vantaggio intrinseco di variabilità, che è il meccanismo che consente a una specie di adattarsi alle condizioni mutevoli.

Nuove variazioni sono potenzialmente presenti nelle differenze genetiche, ma il modo in cui una variazione preponderante diventa in un pool genico⁽¹⁾ dipende dal numero di discendenti che i mutanti o varianti producono (riproduzione differenziale). È possibile che una novità genetica o nuova variazione, si diffonda nel tempo a tutti i membri di una popolazione, specialmente se la novità aumenta le possibilità di sopravvivenza della popolazione nell’ambiente in cui esiste.

Quindi, quando una specie viene introdotta in un nuovo habitat, o si adatta al cambiamento mediante selezione naturale o da qualche altro meccanismo evolutivo o alla fine muore. Poiché ogni nuovo habitat significa nuovi adattamenti, i cambiamenti dell’habitat sono stati responsabili per milioni di diversi tipi di specie e per l’eterogeneità⁽²⁾ all’interno di ogni specie.

Il numero totale di specie animali e vegetali esistenti è stimato tra circa cinque e dieci milioni. Circa un milione e mezzo di queste specie sono state descritte dagli scienziati. L’uso della classificazione come mezzo per produrre un qualche tipo di ordine dal numero sbalorditivo di diversi tipi di organismi apparve già nel libro della Genesi con riferimenti a bestiame, animali, uccelli, animali striscianti, alberi e così via.

Il primo tentativo scientifico di classificazione, tuttavia, è attribuito al filosofo greco Aristotele che ha cercato di stabilire un sistema che indicherebbe la relazione tra tutte le cose. Ha organizzato tutto su una scala, con le cose non viventi sul fondo. Le piante erano poste sotto gli animali e l’umanità era in cima. Altri schemi che sono stati usati per raggruppare le specie includono grandi somiglianze anatomiche, come ali o pinne, che indicano una relazione naturale, e anche somiglianze nelle strutture riproduttive.

La tassonomia si è basata su due assunti principali; uno è che una costruzione simile del corpo può essere utilizzata come criterio per un raggruppamento di classificazione. L’altro è che, oltre alle somiglianze strutturali, le relazioni evolutive e molecolari tra gli organismi possono essere utilizzate come mezzo per determinare la classificazione.

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