Che cosa èla vita? Etimologia della parola biologia · differenzia da un essere inanimato? •...

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Etimologia della parola biologia Il termine “Biologia” è la composizione di due vocaboli greci: βιοσ βιοσ βιοσ βιοσ + λογοσ λογοσ λογοσ λογοσ Letteralmente significa discorso sulla vita, o studio sulla vita © Emilio Padoa-Schioppa Che cosa è la vita? Che cos’è un essere vivente? Che cosa rende un essere vivo e che cosa lo differenzia da un essere inanimato? Quali sono le caratteristiche che consentono di definire vivo un essere? © Emilio Padoa-Schioppa La biologia ha rinunciato a rispondere a queste domande con una risposta univoca e definitiva. I biologi preferiscono elencare una serie di proprietà e funzioni che distinguono il vivente dal non vivente. Attività 1 Che cosa è la vita? Un essere vivente è un’entità limitata nello spazio e nel tempo, costituita da quattro proprietà: Organizzazione Metabolismo Riproduzione Evoluzione Entità materiali sedi di Organizzazione Metabolismo Riproduzione Evoluzione Cellularità u Batteri u Protisti u/p Funghi p Piante p Animali Eubatteri Archebatteri Rimangono esclusi (provirus) virus prioni Batterici Vegetali Animali © Emilio Padoa-Schioppa Schema delle proprietà di un essere vivente (tratto da Boncinelli, 2001) u = unicellulare; p = pluricellulare Cosa sappiamo della vita e degli organismi viventi? © Emilio Padoa-Schioppa Come convincere un topo a non aver paura di un gatto? Ovvero Chi conosce meglio il cervello di un topo ed è in grado di influenzarlo Cosa sappiamo della vita e degli organismi viventi? © Emilio Padoa-Schioppa Come convincere un topo a non aver paura di un gatto? Il parassita Toxoplasma gondii Il ciclo vitale del Toxoplasma gondii ha due fasi. La prima avviene nell'ospite definitivo, un felino e comprende la riproduzione sessuale :il felide, ad esempio un gatto, si infetta ingerendo carne contenente cisti del parassita oppure da oocisti sporulate. La seconda fase, nella quale il parassita si riproduce solo in maniera asessuale può aver luogo in ogni animale a sangue caldo, mammiferi (i.e. topi). È stato dimostrato che il parassita ha la capacità di modificare il comportamento dell'ospite: i ratti infetti e i topi hanno meno paura dei gatti portandoli ad una propagazione del ciclo: non arretrano di fronte all’odore dei gatti Organizzazione sistemica della vita: entità limita nel tempo Nascita © Emilio Padoa-Schioppa ? Morte

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Page 1: Che cosa èla vita? Etimologia della parola biologia · differenzia da un essere inanimato? • Quali sono le caratteristiche che ... funzioni che distinguono il vivente dal non ...

Etimologia della parola biologia

Il termine “Biologia” è la composizione di due vocaboli greci:

βιοσβιοσβιοσβιοσ + λογοσλογοσλογοσλογοσ

Letteralmente significa discorso sulla vita, o studio sulla vita

© Emilio Padoa-Schioppa

Che cosa è la vita?

• Che cos’è un essere vivente?• Che cosa rende un essere vivo e che cosa lo differenzia da un essere inanimato?

• Quali sono le caratteristiche che consentono di definire vivo un essere?

© Emilio Padoa-Schioppa

La biologia ha rinunciato a rispondere a queste domande con una risposta univoca e definitiva.

I biologi preferiscono elencare una serie di proprietà e funzioni che distinguono il vivente dal non vivente.

Attività 1

Che cosa è la vita?

Un essere vivente è un’entità limitata nello spazio e nel tempo, costituita da quattro proprietà:

• Organizzazione• Metabolismo• Riproduzione• Evoluzione

Entitàmateriali sedi di

OrganizzazioneMetabolismoRiproduzioneEvoluzione

Cellularità

u Batteriu Protistiu/p Funghip Piantep Animali

EubatteriArchebatteri

Rimangono esclusi(provirus) virusprioni

BattericiVegetaliAnimali

© Emilio Padoa-Schioppa

Schema delle proprietà di un essere vivente (tratto da Boncinelli, 2001)u = unicellulare; p = pluricellulare

Cosa sappiamo della vita e degli organismi

viventi?

© Emilio Padoa-Schioppa

Come convincere un topo a non aver paura di un gatto?

OvveroChi conosce meglio il cervello di un topo ed è in grado di influenzarlo

Cosa sappiamo della vita e degli organismi

viventi?

© Emilio Padoa-Schioppa

Come convincere un topo a non aver paura di un gatto? Il parassita Toxoplasma gondiiIl ciclo vitale del Toxoplasma gondii ha due fasi. La prima avviene nell'ospite definitivo, un felino e comprende la riproduzione sessuale:il felide, ad esempio un gatto, si infetta ingerendo carne contenente cisti del parassita oppure da oocisti sporulate. La seconda fase, nella quale il parassita si riproduce solo in maniera asessuale può aver luogo in ogni animale a sangue caldo, mammiferi(i.e. topi).È stato dimostrato che il parassita ha la capacità di modificare il comportamento dell'ospite: i ratti infetti e i topi hanno meno paura dei gatti portandoli ad una propagazione del ciclo: non arretrano di fronte all’odore dei gatti

Organizzazione sistemica della vita:

entità limita nel tempo

Nascita

© Emilio Padoa-Schioppa

?

Morte

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Proprietà degli esseri viventi: organizzazione

Ogni individuo è costituito da materia organizzata.

• Questo favorisce un approccio sistemico

• E’ possibile individuare uno spettro biologico (livelli di organizzazione della vita)

© Emilio Padoa-SchioppaFigura 1-6 Solomon, Berg, Martin

Organizzazione sistemica della vita:

lo spettro biologico

Figura 1-6 Solomon, Berg, Martin

E’ possibile suddividere i sistemi biologici seguendo l’approccio sistemico e realizzando una gerarchia

Atomi

Molecole

Macromolecole

Organelli cellulari

Cellule

Tessuti

Organi

Organismi

Popolazioni

Comunità/Ecosistemi

Paesaggi

Biomi/Ecoregioni

Biosfera

Chimica

Biologia

Ecologia

© Emilio Padoa-Schioppa

Proprietà degli esseri viventi: metabolismo

• Metabolismo: flusso di materia ed energia che consente all’individuo di conservarsi come struttura organizzata.

© Emilio Padoa-SchioppaFigura 1-12 Solomon, Berg, Martin

Proprietà degli esseri viventi: metabolismoPer metabolismo si possono intendere tutti i processi che concorrono ad assicurare una peculiarità degli esseri viventi: mentre la loro forma e il loro aspetto esterno rimangono relativamente costanti (almeno per un certo tempo) la struttura molecolare cambia di continuo.

• “Manutenzione straordinaria” macroscopica: crescita dei capelli, rimarginarsi delle ferite, risaldatura delle ossa …

• “Manutenzione ordinaria” microscopica: continua sostituzione delle componenti – danneggiate, usurate, ma anche funzionanti – delle varie cellule e quindi dell’intero organismo.

© Emilio Padoa-Schioppa

Proprietà degli esseri viventi: metabolismo

Tutto questo richiede una certa quantità di energia e una trasformazione di materia.

Nell’uomo il cervello, anche quando è tenuto in assoluto riposo si accaparra il 20% del fabbisogno di energia (rappresenta il 2% del nostro corpo). La quantitàrichiesta non aumenta di molto quando si riflette, si calcola ecc.

© Emilio Padoa-Schioppa

Proprietà degli esseri viventi: riproduzione

• Riproduzione: tutti gli individui si riproducono, ossia producono una copia più o meno somigliante a loro stessi e questa copia è in grado di produrne un’altra e così via.

© Emilio Padoa-Schioppa

Da Figura 1-4 Solomon, Berg, Martin

Riproduzione asessuata di un organismo unicellulare (un’ameba): il risultato è uno o più discendenti identici al genitore

Riproduzione sessuata di una coppia di organismi pluricellulari (due serpenti): il risultato è uno o più discendenti i cui caratteri sono la combinazione di quelli dei genitori

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Proprietà degli esseri viventi: evoluzione

• Evoluzione: il genoma degli individui tende a cambiare nel tempo da una generazione all’altra (e quindi ad evolvere).

NULLA IN BIOLOGIA HA SENSO SE NON ALLA LUCE DELL’EVOLUZIONE –

• La teoria dell’evoluzione ha 150 anni (anche se si parlava di evoluzione anche prima di Darwin) è l’unica che è in grado di offrire una visione unitaria dell’enorme varietàdei fenomeni biologici.

© Emilio Padoa-Schioppa

Metodo di procedere della scienza e della biologia in particolare

Il metodo è imposto dall’oggetto • la biologia è una disciplina scientifica; • ha sviluppato un proprio linguaggio e un proprio metodo di studio e di lavoro;

• per conoscere la biologia occorre accettare gli strumenti e i criteri proposti dal metodo scientifico;

• tutto quanto esula da questo criterio NON E’SCIENZA (e/o non è biologia).

© Emilio Padoa-Schioppa

Metodo scientifico

Il metodo scientifico prevede una serie di passaggi ordinati:

• si fanno osservazioni accurate; • si pongono domande critiche; • si sviluppano ipotesi (affermazioni verificabili); • sulla base delle ipotesi si fanno predizioni che possano essere verificate attraverso ulteriori osservazioni e/o appositi esperimenti;

• alla fine si interpretano i risultati degli esperimenti che possono confermare le ipotesi e/o servire per formulare nuove ipotesi.

© Emilio Padoa-Schioppa

Metodo scientifico

© Emilio Padoa-Schioppa

Le ipotesi sono affermazioni verificabili, con esperimenti o con ulteriori osservazioni;

Un’affermazione, per essere scientifica deve poter essere falsificabile (sensuPopper):

“… da un sistema esigerò che la sua forma logica sia tale che possa essere valutato, per mezzo di controlli empirici in senso negativo: un sistema empirico per essere scientifico deve poter essere confutato dall’esperienza.” (Popper, Logica della scoperta scientifica)

• affermare “domani piove o non piove” non è falsificabile;

• affermare “domani piove” è falsificabile.

Da Figura 1-15 Solomon, Berg, Martin

Esempiometodo scientifico

2) IPOTESILa colorazione dei serpenti reali scarlatti può diminuire il rischio di predazione e di attacco da parte dei predatori?

1) OSSERVAZIONE

«Red near the blackIs friend of JackRed near the jellowWill kill the fellow»

3) ESPERIMENTODislocazione di finti serpenti di plastilina (marroni e ad anelli colorati) e verifica degli attacchi dei predatori

4) RISULTATII risultati mostrano con chiarezza che i serpenti ad anelli sono molto meno predati di quelli marroni

© Emilio Padoa-Schioppa

Metodo scientificoOsservazione: a Lampedusa i lacertedi sono poco abbondanti.Ipotesi: la predazione dei serpenti può diminuire l’abbondanza dei lucertidiall’interno di un’isola.Verifica: misurare l’abbondanza dei lucertidi in isole con serpenti e in isole senza serpenti.RisultatiConclusioni effettivamente la predazione dei serpenti può diminuire l’abbondanza dei lucertidi all’interno di un’isola

© Emilio Padoa-Schioppa

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Lampedusa(1999)

I. Conigli Lampione Linosa Malta Comino

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6,008,00

10,0012,00

14,0016,00

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Metodo scientifico

Ragionamento deduttivo: parte da principi generali, per giungere a conclusioni specifiche:

• i.e. tutti gli uccelli hanno le ali; i passeri sono uccelli; deduzione i passeri hanno le ali

Ragionamento induttivo: parte da osservazioni specifiche dalle quali si tenta di trarre delle conclusioni o di scoprire un principio generale

• i.e. i passeri hanno le ali e sono uccelli, i pettirossi, le aquile, i falchi e le rondini hanno le ali e sono uccelli; induzione tutti gli uccelli hanno le ali.

• N.B. attenzione alle eccezioni!

© Emilio Padoa-Schioppa

Statistica e rigore scientifico

• La statistica è stata spesso accusata di essere una disciplina con la quale si può dimostrare qualunque cosa

Vi sono bugie, maledette bugie e statistiche

© Emilio Padoa-Schioppa

Statistica e rigore scientifico

• In realtà con la statistica non si dimostra nulla: lo scopo della statistica non è quello di dimostrare qualche cosa.

• L’analisi statistica serve per attribuire un livello di confidenza (fiducia) alle conclusioni che si possono voler trarre.

• La biologia, come le altre scienze, è una ricerca non di enunciati di cui è dimostrata la verità, ma di conclusioni nelle quali poter riporre fiducia.

• Espressioni critiche riguardo la statistica vengono in genere usate da chi non ha nulla di meglio da dire per continuare a credere in ciò in cui desidera credere.

• In alcuni casi, effettivamente la statistica viene usata impropriamente per dedurre conclusioni di dubbia validità.

© Emilio Padoa-Schioppa

Elementi di statistica

• Una considerazione da non dimenticare mai. La statistica non spiega il significato dei fenomeni osservati: occorre in ogni caso essere in grado di fornire una spiegazione circa il rapporto causa-effetto.

• Ignorare questa considerazione può condurre a clamorosi errori di valutazione.

© Emilio Padoa-Schioppa