LABORATORIO  evoluzione

a cura di Marcello Sala

 

ISTRUZIONI PER L’USO

 

 

É possibile un laboratorio sull’evoluzione?

Non mi riferisco a un vero laboratorio scientifico, che disponga di materiali, di strumenti, di dati... e soprattutto di tempi lunghi, ma a un laboratorio didattico, “povero” e limitato nel tempo.

Allora la domanda diventa: è possibile capire l’evoluzione anche facendo, cioè “mettendo in azione” il pensiero, interagendo, “giocando”?

Qui non cerco scorciatoie per “capire l’evoluzione” senza studiare, ma voglio provare a suscitare “buone domande” e trovare buone ragioni per studiare e leggere libri, a cominciare da L’Origine delle specie di Darwin.

Si può dire che c’è apprendimento quando il sistema cognitivo di un soggetto cambia, perché acquisisce qualcosa o perché va incontro a ristrutturazioni. Parto dunque dall’idea che non tanto ciò che viene detto dal formatore, quanto ciò che faranno e diranno i suoi interlocutori potrà essere assimilato, integrato al loro sistema cognitivo. Perciò queste proposte didattiche sono situazioni aperte che si collocano in un contesto di ricerca; per questo parlo di laboratorio.

In questo contesto il formatore non “fa lezione”, ma costruisce le condizioni per l’apprendimento, lo innesca, lo sostiene, lo contiene.

Le condizioni sono essenzialmente quelle di una interazione comunicativa che va protetta, valorizzata come spazio di costruzione sociale di conoscenza attraverso dinamiche di cooperazione e di conflitto cognitivo (nel merito delle idee), come in una piccola comunità scientifica.

Il formatore innesca processi di ricerca soprattutto attraverso domande e problemi: lavora su esempi contestualizzati che precedono e alimentano qualsiasi generalizzazione. Sono esempi che rimandano alle idee fondamentali che costituiscono la rete concettuale della teoria dell’evoluzione.

Ogni proposta si muove attorno a uno o ad alcuni di questi nodi e prevede uno sviluppo che è stato studiato con criteri di economicità delle idee, di coerenza logica, di propedeuticità, di correttezza scientifica.

É lungo questa linea ideale (nel senso delle “idee”) di sviluppo che sono state predisposte le domande, i materiali che fanno loro da supporto, le eventuali spiegazioni, rappresentazioni, formalizzazioni.

Il percorso cognitivo degli utenti è possibile che sia meno lineare, più tortuoso. Lo svantaggio è ovviamente la non linearità; il vantaggio, decisivo, è che quello è il loro effettivo percorso di apprendimento, che risponde al loro stile cognitivo, alla loro epistemologia, alle loro premesse culturali.

linee_acoltoSta al formatore, attraverso un ascolto attento, cogliere i punti di intersezione del percorso degli studenti con la “linea ideale” per riportare il discorso più vicino ad essa.

Ma il formatore può anche operare un contenimento cognitivo limitando le esplorazioni che soprattutto i più piccoli sono portati a intraprendere quando si interessano a una ricerca; è una saggezza pedagogica a suggerirgli la strategia: quanto è opportuno lasciare che gli utenti si allontanino seguendo i loro fili di pensiero e quando lo è delineare dei confini e delle direzioni alla ricerca.

Le conclusioni metteranno a fuoco le idee della teoria dell’evoluzione, ma compito del formatore è essenzialmente quello di restituire agli utenti la loro elaborazione, riformulando in termini scientificamente corretti le idee che loro hanno espresso. Soltanto il formatore può trovare la mediazione migliore tra correttezza scientifica e rispetto dei processi di apprendimento dei propri utenti.

Nella mia storia professionale questo progetto si è dato degli strumenti di lavoro sotto forma di “sceneggiature” di laboratorio, continuamente aggiornate sulla base delle esperienze condotte sul campo con studenti, insegnanti, animatori museali, adulti non esperti…

La componente prevedibile della sceneggiatura è quella che segue la “linea ideale” e si concretizza in una serie di interventi che il formatore può predisporre. Tuttavia l’ordine degli interventi e la loro opportunità dipende dalla valutazione che farà in relazione allo sviluppo effettivo dell’interazione.

Ma la sceneggiatura riporta anche la parte che è prevedibile solo per approssimazione sulla base di esperienze precedenti effettivamente condotte: si può dire che è il comportamento più adeguato all’apprendimento degli utenti, quello che il formatore coglie e utilizza quando si manifesta o che cerca di provocare, di innescare, ma sempre attraverso domande, problematizzazioni, stimoli, controesempi ecc. e non sostituendo la propria risposta a quella degli utenti.

Accanto a questo e in relazione a questo sono riportati sviluppi possibili del lavoro.

 

[La maggior parte delle “sceneggiature” è in formato Power Point” e va usata in modalità “presentazione” in modo che le risposte “previste” non compaiano prima che siano state raccolte le risposte effettive dei partecipanti al laboratorio]

Le attività di laboratorio sono di diversa difficoltà e quindi sono adatte a utenti di diversa preparazione. Esse richiedono come premesse diversi livelli di conoscenze già acquisite e perciò sono da considerare moduli con cui costruire curricoli diversi.

 

L’elenco che segue individua le connessioni e suggerisce 4 possibili filoni di lavoro.

 


In blu: dinamica microevolutiva (variazione, selezione, adattamento, vincoli strutturali, exaptation)

In rosso: storia della vita sulla Terra

In viola: macroevoluzione (speciazione, tassonomia, filogenesi)

In verde: evo-devo (genetica, embriologia)

 

titolo

argomento

collegamenti

1

PESCI E PADELLE 

riproduzione - variazione – media e dispersione - selezione – adattamento speciazione - ricombinazione

2, 3, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 24, 26, 30, 32, 37, 40, 41, 42, 43, 49, 51,

2

CAVALLI E GIAGUARI

variazione - media e dispersione – ereditarietà – isolamento - deriva – razza – migrazione - ibridazione speciazione – selezione

1, 3, 12, 15, 17, 26, 29, 30, 32, 40, 41, 42, 43, 44, 48

3

SERVONO I MASCHI?

dimorfismo sessuale – riproduzione a/sessuata – meiosi - ricombinazione - crossing over - mutazione – omo/eterozigosi – coniugazione -  partenogenesi -clonazione – ermafroditismo – valore evolutivo del sesso - cellula uovo e spermatozoi – aploidia/diploidia – gameti e spore – apomissia – riproduzione vegetativa

1, 2, 15, 40, 41, 48

4

I FOSSILI DI LEONARDO

fossili – stratificazioni – sedimentazione – erosione – storia naturale

5, 12, 21, 22, 25, 33, 50, 51, 52,

5

IL TEMPO,

GRANDE SCULTORE

formazione degli atolli – fenomeni attuali come risultato di processi storici – attualismo – scale temporali – lombrichi e paesaggio - gradualismo

4, 12, 21, 22, 47, 50

 

7

IL CASO DELL’ANIMALE X

tassonomia – progresso lineare e ramificazione – adattamento

8, 12, 13, 14, 15, 17, 23, 42, 50, 52,

8

L’IMPORTANZA

DELLE STRISCE

caratteri primitivi e derivati – omologia e analogia - tassonomia e parentela – cladistica – taxon mono/poli/para-filetici

7, 13, 14, 15, 25, 27, 43

9

LA DOMANDA GIUSTA

informazioni e istruzioni – metafora scientifica e comunicazione sociale – codice genetico e rapporto geni-caratteri

8, 11, 18, 19, 20, 27, 28, 31, 49, 56

10

LA PIÙ GRANDE

INVENZIONE

Evoluzione biologica/culturale – fitness – rapporto volume superficie - adattamento e vincoli strutturali 

1, 11, 15, 16, 24, 40, 43, 48, 50

 

11

IL POLLICE DEL PANDA

Caratteri “vestigiali” e antenato comune  - adattamento e vincoli strutturali – variazione e selezione - exaptation - contingenza – rapporto geni-caratteri nello sviluppo

1, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 19, 20, 23, 24, 43, 46, 49,

12

SI VINCE SI PERDE:

I MARSUPIALI

biogeografia – linea di Wallace – storia evolutiva – rapporto con il clima - deriva dei continenti – radiazione – migrazioni – adattamento – competizione - contingenza

1, 2, 5, 7, 11, 15, 17, 29, 32, 42, 48

13

CONVERGENZE PARALLELE

unità del tipo e adattamento – filogenesi omologia e analogia - convergenze adattative

1, 7, 8, 10, 11, 14, 17, 23, 43, 48, 49, 50

14

 

PRENDERE ARIA

analogia – omologia  - adattamento – ridondanza – exattamento – genealogia

1, 7, 8, 11, 13, 16, 23, 25, 43, 49, 50, 52,

15

LE DIVERSItà NON

SONO TUTTE UGUALI

variazione – dimorfismo sessuale mimetismo – adattamento – metamorfosi epigenesi speciazione

1, 2, 3, 7, 8, 10, 12, 16, 17, 19, 26, 27, 32, 40, 41, 48, 51,

16

I PENNACCHI

DI S. MARCO

adattamento – co-evoluzione – il problema degli organi incipienti – principio di ridondanza - correlazioni di sviluppo – effetti collaterali – cambiamenti di funzione – funzione attuale e origini storiche - exaptation

1, 10, 11, 14, 15, 23, 24, 26, 40, 43, 46, 51, 52,

17

IL MISTERO DEL CERION

variazione – ibridazione – specie – contingenza - isolamento riproduttivo - convergenza analogia – relazione con l’ambiente - adattamento – parentela filogenetica - rapporto geni-caratteri

1, 2, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 27, 32, 43

18

GEOMETRI E MURATORI

istruzioni e rappresentazioni nel vivente

8, 9, 11, 17, 19, 20, 28, 34, 49, 56

19

INTERRUTTORI

E INDIRIZZI

sviluppo embrionale -  informazione genetica e dispositivi materiali – gerarchie di regolazioni da genotipo a fenotipo:  il problema della localizzazione, il problema delle simmetrie

8, 9, 11, 15, 17, 18, 20, 27, 28, 34, 49, 56

20

Scatole di montaggio

il vivente come macchina autopoietica – sviluppo e differenziazione - informazioni e organizzazione: la “logica” modulare – il problema della localizzazione –  segnali e reazioni - epigenesi e speciazione

8, 9, 11, 17, 18, 19, 27, 28, 49, 56

21

La STORIA DELLA TERRA

sedimenti – stratificazioni – movimenti tellurici – fossili – erosione – attualismo

4, 5, 12, 22, 25, 33, 47

22

STORIE DI FAMIGLIA

antenato comune - parentela e specie – genealogia e filogenesi - paleontologia – tassonomia e filogenesi - filogenesi di primati e ominini

1, 2, 4, 5, 10, 21, 29, 32, 33, 38, 40, 42, 48, 49, 50, 52, 54

23

NATI PER VOLARE?

uccelli – volo – analogia – sequenza evolutiva – filogenesi degli uccelli – adattamento e exaptation struttura e funzione – re-gresso – ritmi evolutivi diversificati - evoluzione e sviluppo

7, 11, 13, 14, 16, 25, 33, 43, 46, 48, 52, 56

24

LE UOVA DEI MASCHI

adattamento – vincoli genetici – epigenesi

1, 10, 11, 16, 19, 23, 27, 43, 46, 49,

25

“STEMMI”

documentazione fossile – parentele evolutive filogenesi – cladogrammi - distanze genetiche – rappresentazioni dell’ ”albero filogenetico” dell’uomo

4, 8, 13, 14, 21, 23, 32, 33

26

PELLI COLORATE

adattamento – mimetismo – ereditarietà – deriva – razze

1, 2, 15, 16, 29

27

LE STRISCE DELLE ZEBRE

rapporto geni caratteri nello sviluppo – epigenesi e speciazione

8, 9, 15, 17, 19, 20, 24, 28, 49,

28

MOSTRI E GENI

mutazioni omeotiche – organizzazione del genoma – regolazione genica – eredità genetica e contesti di sviluppo: epigenesi – rapporto sviluppo-evoluzione

8, 9, 18, 19, 20, 25, 27, 49, 56

29

DERIVA

dinamiche statistiche – migrazione – effetto del fondatore – deriva genetica - polimorfismo – mutazioni neutrali – orologio molecolare – filogenesi – neutralismo

2, 12, 17, 22, 26, 30, 32, 40, 48

30

Hardy e Weimberg

dinamica genetica di popolazione

1, 2, 29

31

COME SIAMO DIVENTATI

CIÒ CHE SIAMO

(9+18+19+20+27+28) sviluppo/evoluzione – ereditarietà dell’adattamento - geni e caratteri: numeri, forme, simmetrie nel fenotipo – “progetto” e realizzazione: informazioni e dispositivi materiali - organizzazione delle regolazioni nello spazio e nel tempo – differenziazione - eterocronia - ontogenesi e filogenesi – “mostri” e mutazioni omeotiche - fattori di trascrizione -  organizzazione gerarchica dei geni – genetica ed epigenetica

8, 9, 11, 15, 17, 18, 19, 20, 25, 27, 28, 34, 49, 52, 56

32

L’UOMO NERO

antenati comuni – ipotesi sulla filogenesi umana – colonizzazione della Terra – diversità, differenze genetiche e distribuzione geografica – deriva genetica e selezione naturale - colore della pelle e razze – l’esempio della digeribilità del latte: rapporto tra evoluzione biologica e culturale

1, 2, 12, 15, 17, 22, 25, 26, 29, 47, 54

33

SIMILI O DIVERSI?

Specie e phyla  – classificazione – caratteri embrionali – DNA e filogenesi - antenato comune – funzioni e organizzazione – nuovi phyla – filogenesi degli animali

34

34

CHIMERE

Fossili – tassonomia del regno animale – piani organizzativi - complessità - antenato comune – storia evolutiva – radiazione – estinzioni – contingenza

4, 21, 22, 23, 25, 33, 52,

35

GIOCARSI LA VITA

entropia ed evoluzione – giochi di scacchiera – determinismo locale e ordine emergente globale – autoorganizzazione

differenziazione epigenesi

18, 19, 29, 31, 40, 49,

36

ERA UNA NOTTE BUIA

E TEMPESTOSA...

generazione spontanea – riproduzione – origine della vita sulla Terra – organico dall’inorganico – vivente dall’organico – forme di vita e informazione – DNA e enzimi – ribozimi – reti metaboliche complesse – confinamento

37

37

SVOLTE EPOCALI

storia della Terra  – fotosintesi e vita aerobica  - procarioti eucarioti – endosimbiosi

36

38

(LA)MARCHIANI ERRORI

esercitazione sul linguaggio utilizzato per l’evoluzione – metafore

1

39

IL CORALLO DELLA VITA

rappresentazioni culturali dell’evoluzione – progresso lineare e ramificazioni - origine di specie – filogenesi dell’uomo e degli animali - LUCA

22, 43, 47, 48

40

L’AMBIENTE DEI GENI

influenze ambientali sullo sviluppo - ereditarietà dei caratteri acquisiti – barriera di Weismann – geni ed enzimi -  informazioni e DNA – l’impero del DNA – plasticità fenotipica –  assimilazione genetica – canalizzazione - differenziazione e silenziamento – interazione geni-ambiente – regolazione genica – sistemi epigenetici: metilazione del DNA, RNA interferente

9, 11, 18, 19, 20, 27, 28, 31, 35, 49, 56

41

 

IL CANTO

DELL’IMMIGRATO

adattamento – migrazione – endogamia – barriera riproduttiva – riconoscimento sessuale - speciazione – selezione culturale

1, 2, 3, 10, 15, 22, 26, 29, 43, 48, 51,

42

VEDERE L’EVOLUZIONE

continuità del fenomeno e discontinuità dell’osservazione – esempi di selezione naturale in azione: batteri/antibiotici, fringuelli delle Galapagos – rapporto dinamiche di popolazione e fattori ambientali – tipi di selezione – variazione e meccanismi genici sottostanti

1, 2, 3, 15, 43, 45, 48

43

CHE SPECIE DI ORIGINE DELLE SPECIE?

 

anagenesi gradualismo filetico – stasi – ritmi evolutivi - speciazione allopatrica – equilibri punteggiati

1, 2, 7, 12, 38, 41, 42, 48, 50

44

VESTIGIA

adattamenti e vincoli strutturali - analogia omologia – parentele filogenetiche – leggi dello sviluppo – gradualismo vantaggi e costi – contingenza

1, 2, 8, 10, 11, 13, 14, 16, 17, 23, 24, 48, 49, 52,

45

LA CORSA

AGLI ARMAMENTI

il “dilemma del prigioniero” – preda-predatore – competizione intraspecifica – selezione naturale – trasposoni e repressori

1, 2, 42, 48, 51,

46

IL PARADOSSO

DELLA LETTURA

simmetria – interazione e rappresentazione – eredità e apprendimento – “riciclaggio neuronale” – riconoscimento di forme – invarianza dei caratteri – via fonetica e via lessicale – strutture anatomiche e gerarchie funzionali – scrittura ideografica e fonetica – evoluzione culturale e vincoli genetici

11, 16, 23, 24

47

LE PROZIE DEFUNTE

alberi filogenetici – i primati e gli Hominina – H. Neanderthal H. Denisova H. heidelbergensis H. erectus H. naledi – Australopithecus sediba A. afarensis – Ardipithecus ramidus -  Paranthropus – migrazioni planetarie

22, 32, 33, 54,

48

GRIGIOROSSI

specie e parentela – antenato comune – speciazione – adattamento – “selezione naturale” – competizione - migrazione deriva – variabilità

1, 2, 3, 10, 12, 13, 15, 22, 23, 25, 26, 29, 32, 41, 42, 43, 44, 45

49

RICAPITOLIAMO

epigenesi e preformismo – ricapitolazione e parallelismo tra ontogenesi e filogenesi - differenziazione e specializzazione – embrioni e omologia – ereditarietà lamarckiana – condensazione e aggiunta terminale – pedomorfosi – meccanica dello sviluppo –sviluppo ed espressione dei geni – eterocronia – progenesi e neotenia – selezione r/K

1, 9, 11, 13, 14, 18, 19, 20, 22, 24, 27, 28, 31, 35, 40, 44, 47, 56

50

COSA EMERGE

DAL PASSATO?

forme di transizione – evoluzione delle balene – adattamenti alla vita acquatica e vestigia

4, 5, 7, 10, 13, 14, 22, 43, 44, 52,

51

ESSERE FICO

ciclo riproduttivo del fico – relazione fico-vespa – adattamenti reciproci e specificità – impollinazione anemofila e entomofila - co-evoluzione piante-insetti

1, 4, 15, 16, 41, 45,

52

DA PINNE A ZAMPE

pesci del Devoniano e primi tetrapodi – struttura degli arti e funzione – lepidotrichi e dita – evoluzione e sviluppo – regolazione genica

4, 7, 14, 16, 22, 23, 31, 34, 44, 50,

53

LA CODA DEL PAVONE

“selezione naturale” e “selezione sessuale” – dimorfismo - ornamenti sessuali – corteggiamento – territorialità – monogamia – cure parentali – “strategia” K e r -scelta femminile – discriminazione percettiva –  correlazione maschi-femmine – evoluzione divergente - processo a cascata – sessualità e socialità – indicatori di fitness – principio dell’handicap – “fenotipo esteso” – percezione e piacere – exaptation – evoluzione e sessualità umana – arte e facoltà mentali – sviluppo cerebrale – evoluzione culturale – linguaggio – sessualità e socialità negli Hominina

1, 3, 15, 16, 41,

54

DIVENTARE UOMINI

Accrescimento del cervello – qualità cognitive – uso del fuoco - strumenti e tecnologia – bipedismo - manualità corsa e lancio – comunicazione e linguaggio – linguaggio verbale – simbolizzazione e cultura – socialità - neotenia

22, 32, 47,

55

GAY PRIZE

Attrazione sessuale – sessualità: strutture biologiche e comportamenti – omosessualità – componenti genetiche – “altruismo” determinazione del sesso – sviluppo – componenti culturali

3, 40, 53

56

OCCHIO ALLE CODE!

Cladogrammi - caratteri primitivi e derivati – rapporti dinosauri-uccelli – rapporto evoluzione-sviluppo – regolazione genica e fattori di crescita - plasticità epigenetica – evoluzione di piumaggio, dita, coda

9, 18, 19, 20, 23, 28, 31, 40, 49, 52

57

UNA CORSA A OSTACOLI

Cancro e teoria evolutiva: mutazione e selezione – duplicazione differenziamento specializzazione - epigenetica – mutazione ed ereditarietà – inibizione della duplicazione – induzione al differenziamento – apoptosi - reazione immunitaria – reazione infiammatoria - angiogenesi - disseminazione – influenze ambientali

1, 19, 31, 40, 58

58

IL PROFUMO DELLE CILIEGIE

ereditarietà dei caratteri acquisiti – Lamarck Darwin Mendel - barriera di Weismann – le replicazione delle informazioni: DNA – l’impero del DNA – “effetto Baldwin” – “assimilazione genetica” – eredità di cambiamenti somatici – eredità epigenetica – autosostentamento - metilazione del DNA – imprinting genomico

9, 11, 18, 19, 20, 27, 28, 31, 35, 40, 49, 55, 56, 57,

 

titolo

argomento

collegamenti

 

In blu: dinamica microevolutiva (variazione, selezione, adattamento, vincoli strutturali, exaptation)

In rosso: storia della vita sulla Terra

In viola: macroevoluzione (speciazione, tassonomia, filogenesi)

In verde: evo-devo (genetica, embriologia)