I primi esseri viventi di cui abbiamo traccia, tramite la raccolta di fossili, risalgono a tre miliardi e mezzo di anni fa. Sono i cosiddetti “stromatoliti”, strutture costituite da molteplici strati sovrapposti come pile di frittelle. Ai nostri giorni è possibile osservare strutture simili agli stromatoliti fossili nei mari caldi dell’Australia. Queste attuali stromatoliti sono costituite dalla crescita di comunità di batteri e alghe azzurre su cui si depositano granelli di sabbia. Sia i batteri sia le alghe azzurre sono organismi procarioti, privi cioè di nucleo differenziato, e quindi poco evolute, ma le alghe azzurre sono in grado di fare la fotosintesi e quindi si può pensare che le primissime forme viventi sulla Terra risalgano ancora prima di tre miliardi e mezzo di anni fa. Non possediamo, tuttavia, testimonianze fossili di cellule eucariote di età superiore ad un miliardo di anni, e quindi possiamo credere che l’evoluzione della vita nei primi due o tre miliardi di anni sia stata lentissima e comunque riferita solo ad organismi unicellulari. Invece si pensa che sia stata molto veloce il passaggio dagli organismi unicellulare a quelli pluricellulari, poiché i primi fossili di organismi complessi erano già abbondanti seicento milioni di anni fa. Proprio seicento milioni di anni fa terminò l’era Precambriana ed iniziò l’era Paleozoica, di cui abbiamo sicure testimonianze fossili, quando la vita si trovava soltanto in mare. In seguito, le alghe iniziarono i primi tentativi per colonizzare la terra ferma. Dopo che arrivarono sulle terre emerse le prime piante, apparvero anche i primi animali erbivori, alcuni dei quali divennero in seguito carnivori.

La teoria di Darwin

L’esperimento di Pasteur semplice e geniale, concluse definitivamente ogni controversia tra sostenitori dell’abiogenesi e della biogenesi, ma fece sorgere nuove domande a proposito dell’origine della vita. Se per generare un essere vivente ci voleva necessariamente un altro essere vivente, chi poteva aver creato il primo? Inoltre, se un organismo genera sempre individui uguali a sé stesso, come è possibile che sulla Terra si possa trovare una così grande varietà di esseri viventi? Per fortuna il ritrovamento dei fossili e la teoria evoluzionista di Darwin riescono a dare alcune risposte a questi nuovi interrogativi.

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Sviluppo delle teorie evolutive

Verso la fine del 1800 Weismann (1834-1914) invalidò l’ipotesi di Lamarck secondo la quale i caratteri acquisiti nel corso di una generazione erano trasferibili ai discendenti ed individuò nella mescolanza dei patrimoni ereditari diversi, che avviene con la riproduzione sessuale, la principale causa della variabilità biologica. In questo modo si creò un legame fra evoluzionismo e genetica. I primi contributi della genetica all’evoluzionismo vennero da due ricercatori, Hardy e Weinberg che, indipendentemente, nel 1908 fecero studi e calcoli statistici sulla distribuzione dei geni di una popolazione e sulle condizioni indispensabili perché non si manifestino variazioni tra una generazione e la successiva.

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I primi fossili

Le rocce sedimentarie più antiche di cui si ha conoscenza, risalgono a tre miliardi e mezzo di anni fa e forse contengono qualche traccia di vita. Queste rocce sono state trovate in Canada, in Sud Africa e in Australia e sono state datate con molta precisione grazie al metodo dei radioisotopi. L’analisi chimica di queste rocce ha evidenziato la presenza di alcuni composti che potrebbero essere considerati “fossili chimici” perché sembra siano composti che derivano soltanto dal metabolismo di organismi viventi.

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Non passa giorno, per così dire, che le ricerche paleontologiche attive in tutto il mondo non ci presentino qualche nuova scoperta: a volte una nuova specie, a volte organismi del tutto sconosciuti, che non hanno rappresentanti tra la fauna e la flora moderni, qualche volta così “strani” da faticare a comprenderne l’anatomia e il modo di vivere, a volte mostrandoci piccoli “scorci” di vita quotidiana rimasti per sempre intrappolati negli strati geologici.

Il quadro generale dell’evoluzione della vita sulla Terra è ora abbastanza chiaro, almeno a grandi linee, ma ogni nuova scoperta costituisce un piccolo tassello che contribuisce a rendere questo quadro sempre più completo e ricco di dettagli. A volte, però, un piccolo dettaglio, conservato per caso nei sedimenti, e altrettanto per caso venuto alla luce e riconosciuto, porta un contributo fondamentale, a volte generando anche qualche “rivoluzione” nel modo di pensare e di interpretare la lunga storia della vita sul nostro pianeta. È il caso, per esempio, di un ritrovamento nello Utah, che mostra come un feroce predatore, Falcarius, un dinosauro coperto di penne, simile al Velociraptor, si sia evoluto successivamente in un dinosauro erbivoro, circa 125 milioni di anni fa, in una sorta di “contro evoluzione”.

Che cos’è un fossile

Alla morte di un organismo, le parti che normalmente sono risparmiate dalla decomposizione sono le parti dure, mineralizzate: gusci ed esoscheletri, ossa e denti, scaglie, squame. Una volta dissolti i tessuti molli, le parti mineralizzate possono venire trasportate dall’ acqua o dalla gravità, e accumulate in giacimenti fossiliferi, dove divengono parte dei sedimenti che li includono e possono conservarsi per milioni di anni. In questi casi, raramente si rinvengono scheletri completi, e i resti fossili sono in genere mescolati, spesso con organismi di specie diverse frammisti tra loro.

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Nascita della vita ed evoluzione

La nascita della vita sulla Terra ha richiesto una lunghissima “incubazione”: in un periodo compreso tra 4.5 e 3.8 miliardi di anni si posero le basi per la formazione degli “ingredienti” che portarono alla nascita delle prime cellule. Questo lontano mondo si ritrova oggi in alcuni tra i più inospitali luoghi della Terra: nelle sorgenti di acqua calda e nelle “fumarole” vulcaniche delle dorsali oceaniche. Delle primissime fasi della vita, però, non esiste “memoria” negli strati geologici. I più antichi fossili, vecchi di 3.5 miliardi di anni, sono stati trovati in rocce sedimentarie dell’Australia Nordoccidentale.

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La storia della vita

L’era successiva, il Mesozoico, è caratterizzata dalla straordinaria evoluzione dei rettili, gli indiscussi signori di quest’era. Evolutisi dagli anfibi con “l’invenzione” dell’uovo, che li rese indipendenti dall’acqua anche per la riproduzione, alcuni rettili ritornarono all’acqua, diventando abili nuotatori. La maggior parte dei rettili era erbivora, ma si evolvettero molte specie carnivore. Alcuni poi, come il dinosauro pennuto del genere Falcarius che sta facendo recentemente parlare di sé, ritornarono ad uno stile di vita erbivoro.

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Ricostruire il passato

Quello dei paleontologi è un paziente lavoro di investigazione, in cui anche il più piccolo indizio può essere fondamentale per ricostruire, a volte da un piccolissimo frammento osseo, l’aspetto e le abitudini di vita di un essere vivente del passato. In generale, si utilizza anche in paleontologia, come in geologia, il principio dell’attualismo, per cui si ipotizza che organi simili (una zampa, un cranio, una spina dorsale) in organismi attuali e del passato servissero allo stesso scopo e funzionassero nello stesso modo. Per questo, la ricostruzione degli organismi fossili viene fatta cercando il confronto con gli organismi attuali più simili al reperto da studiare.

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La paleoecologia

Una volta ricostruita la fisionomia degli esseri viventi del passato, è importante anche ricostruire l’ambiente e lo stile di vita. I sedimenti in cui sono ritrovati i resti fossili spesso danno importanti indicazioni sulla geografia dell’ambiente in cui gli organismi vivevano, in particolare per gli organismi ritrovati “in posizione di vita”, morti e fossilizzati, quindi, nel loro ambiente naturale. Anche l’associazione con altre specie fossili può aiutarci a comprendere in che tipo di ambiente vivevano: si pensi, per esempio, alle tipiche associazioni di organismi che vivono su una barriera corallina.

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Adattamento dei dinosauri

In Alaska e nel Sud dell’Australia (allora unita all’Antartide) sono stati trovati fossili di dinosauri cretacici che vivevano in territori situati oltre i circoli polari. Il clima non era, all’epoca, rigido come quello attuale, ma, a causa delle lunghe notti polari, le temperature dovevano essere, nella stagione di scarsa isolazione, piuttosto basse, probabilmente di pochi gradi. Alcuni ricercatori, di fronte a questi ritrovamenti eccezionali di animali ritenuti tradizionalmente a sangue freddo in un ambiente con basse temperature, hanno ipotizzato che compissero lunghe migrazioni durante i periodi più freddi, oppure che cadessero in letargo, un po’ come fanno, da noi, testuggini e anfibi.

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Storie di vita quotidiana

Lo studio dei fossili, organismi morti da milioni di anni, offre a volte incredibili sorprese, con il ritrovamento di organismi colti dalla morte durante le loro attività quotidiane. Preziosissime per la ricostruzione delle abitudini di vita, queste testimonianze ci offrono la possibilità di osservare, in modo sorprendentemente vivido, alcune scene di vita quotidiana, a volte crudeli, a volte persino tenere e commoventi. In una grotta del M. Generoso, sul confine con la Svizzera, vicino a Chiasso, è stata scoperta una grotta dove un gruppo di orsi delle caverne trascorreva il letargo…

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