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Evoluzione e diversità dei viventi

Dalla cellula procariote alla cellula eucariote

In base ai resti fossili rinvenuti, le prime cellule viventi comparvero circa 3900 milioni di anni fa. Si tratta di cellule procarioti anaerobiche ed eterotrofe, riconducibili a batteri (v. tab. 10.1). Questi si nutrivano dei composti organici presenti nell'ambiente e ricavavano l'energia necessaria al proprio mantenimento grazie a processi di fermentazione.

Il progressivo impoverimento delle sostanze nutritive nel brodo primordiale favorì quelle cellule che, per sintetizzare i composti organici, avevano sviluppato la capacità di attuare la fotosintesi, cioè utilizzare il diossido di carbonio quale fonte alternativa di carbonio e la radiazione solare per ricavare l'energia necessaria a questo processo. Comparvero così insieme alla fotosintesi le prime cellule autotrofe, i cianobatteri.

La trasformazione fotosintetica dell'acqua e del diossido di carbonio in composti organici libera ossigeno come sottoprodotto. L'atmosfera iniziò così ad arricchirsi di ossigeno e si crearono le condizioni favorevoli per l'evoluzione dei batteri aerobici, cioè in grado di effettuare la respirazione cellulare , un processo più efficiente della fermentazione per ricavare energia dagli alimenti.

Secondo le ipotesi circa 1,6 miliardi di anni fa alcuni batteri anaerobici, che si nutrivano inglobando batteri interi, avrebbero dato origine alle cellule eucarioti. Ciò sarebbe avvenuto in seguito al verificarsi di due tipi di simbiosi metaboliche:

1. tra un batterio anaerobico ed eterotrofo e un batterio aerobico (che si evolve in mitocondrio): in questo caso si sarebbe formata la cellula animale;

2. tra un batterio contenente dei mitocondri e un cianobatterio (che si evolve in cloroplasto): in questo caso si sarebbe formata la cellula vegetale.

È probabile che anche i flagelli e altri organuli cellulari siano stati acquisiti con questo tipo di simbiosi. La membrana nucleare, invece, si sarebbe formata in seguito a un ripiegamento all'interno della membrana cellulare a formare una cavità.

Tab. 10.1: La storia della vita sulla Terra

La storia della vita sulla Terra
era periodo epoca anni fa (milioni) eventi biologici principali
Precambriano     4600-3500 3500-590 Nascita delle prime cellule viventi; dominio dei batteri; comparsa della fotosintesi e sviluppo di ossigeno nell'atmosfera; prime alghe e invertebrati marini a corpo molle
Paleozoico Cambriano   590-505 Diffusione delle alghe marine primitive; sviluppo della maggior parte dei tipi di invertebrati marini
  Ordoviciano   505-438 Predominio degli invertebrati marini, in particolare artropodi e molluschi; primi pesci, funghi; invasione delle terre emerse a opera delle piante
  Siluriano   438-408 Molti pesci, trilobiti e molluschi nelle acque oceaniche; prime piante vascolari; invasione della terraferma da parte degli artropodi
  Devoniano   408-360 Diffusione di pesci e trilobiti nei mari; comparsa di anfibi e insetti
  Carbonifero   360-286 Foreste palustri di felci arboree e licopodi; dominio degli anfibi; numerosi insetti; comparsa dei rettili
  Permiano 286-248 Prime gimnosperme; massicce estinzioni marine, compresi gli ultimi trilobiti; grande sviluppo dei rettili e declino degli anfibi
  Triassico 248-213 Primi mammiferi, dinosauri e altri rettili; foreste di gimnosperme e felci arboree
Mesozoico Giurassico 213-144 Dominio di dinosauri e conifere; primi uccelli; angiosperme
  Cretaceo   144-65 Dominio delle angiosperme; estinzione in massa di forme di vita marine e di qualcuna terrestre, inclusi gli ultimi dinosauri
Cenozoico Terziario Paleocene 65-54 Diffusione di uccelli, mammiferi (tra cui primati), insetti e angiosperme; Driopitecine e Ramapitecine
    Eocene 54-37
    Oligocene 37-24
    Miocene 24-5  
    Pliocene 5-2  
  Quaternario Pleistocene 2-0,01 Evoluzione di Homo; estinzione di molti mammiferi di grosse dimensioni
    Olocene 0,01-oggi

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