Botanica Sistematica: classificazione ed evoluzione di procarioti e piante

Programma del I modulo

Introduzione alla botanica sistematica Descrizione dei principali sistemi di classificazione (artificiali, naturali e filogenetici).

• Evoluzione dei sistemi di classificazione. Principali marker tassonomici utilizzabili oggigiorno.

Procarioti

Caratteri generali della cellula procariotica e delle modalità di riproduzione e variazione genica (trasformazione, trasduzione e coniugazione). La diversità metabolica dei procarioti (autotrofi, chemiolitotrofi e chemioorganotrofi, fissazione dell'azoto). Caratteri generali, metabolismo e habitat delle entità appartenenti alle principali linee evolutive di Eubatteri e Archea.

Dai procarioti agli eucarioti

Le prime forme di vita sulla Terra. Le principali teorie sul passaggio da procarioti ad eucarioti.

Funghi e "pseudofunghi"

Caratteri generali, ciclo ontogenetico, metabolismo, strategie nutrizionali e habitat delle entità appartenenti alle principali linee evolutive.

Alghe

Caratteri generali, ciclo ontogenetico, metabolismo e habitat delle entità appartenenti alle principali linee evolutive (alghe verdi, alghe rosse e alghe brune).

Esercitazioni e esoneri

Esercitazioni (allestimento di preparati e osservazioni microscopiche) 4 esercitazioni in presenza: 1. batteri e lieviti; 2. funghi (Mucoromycota e Ascomycota); 3. funghi mitosporici; 4. alghe 2 ESONERI IN ITINERE (periodo: aprile e maggio)

Che cos'è la sistematica?

Il SISTEMA è una struttura logica di cui ci serviamo per organizzare in classi un qualsiasi insieme di oggetti. La SISTEMATICA è la scienza che studia e definisce tale struttura logica. Inoltre, studia la variazione biologica, cioè la diversità degli organismi viventi (biodiversità). La sistematica è perciò lo studio della biodiversità attuale e della sua storia evolutiva. Il fine ultimo è riuscire a ricostruire l'intera cronologia degli eventi evolutivi. È lo studio delle affinità e implica l'applicazione dei principi evolutivi per spiegare la filogenesi. Segue il metodo comparativo.

Taxon e tassonomia

Si definisce taxon (plurale taxa) ogni gruppo sistematico, indipendentemente dal suo rango: es. la specie è un taxon, la famiglia è un taxon, ecc. TASSONOMIA: è lo studio teorico della classificazione (regole e tecniche su cui si fonda) e comprende aspetti pratici. Sulla base dei dati raccolti, viene proposto un sistema di classificazione in cui gli organismi oggetto di studio vengono identificati, raggruppati e ordinati secondo determinati criteri. Identificazione degli individui Classificazione dei differenti individui in categorie (taxon) Nomenclatura

Obiettivi della sistematica

I principali obiettivi della sistematica sono: 1. obiettivo pratico = fornire gli strumenti per l'identificazione degli organismi. Senza un sistema di classificazione è impossibile identificare un organismo; 2. obiettivo speculativo = ricostruire la filogenesi cioè la storia evolutiva degli organismi sulla Terra. Capire come dalla prima cellula che si è formata (progenitore/i) si sono originati man mano tutti gli altri esseri viventi.

Metodi di classificazione

Classificare significa fare ordine all'interno di un gruppo eterogeneo, raggruppando gli elementi in categorie omogenee al loro interno. Il processo di classificazione è un'attività spontanea per la mente umana e dipende dalle finalità che ci poniamo. Nelle scienze della vita è il processo di ordinamento logico della diversità biologica. Storicamente si sono sviluppati diversi metodi di classificazione delle piante, basati su principi altrettanto diversi. Ogni metodo ha svantaggi/vantaggi in relazione allo scopo per cui è stato studiato. Scopi pratici: piante per uso alimentare, velenose, medicinali, decorative .... Altri scopi: portamento, colore dei fiori, somiglianza morfologica, filogenesi ...

Criteri di classificazione

I criteri con cui classificare gli organismi possono essere molto diversi. Qual è il criterio migliore? Dipende dalle nostre esigenze.

criteri di comodo 1 o pochi caratteri scelti arbitrariamente Sistemi artificiali criteri di somiglianza analisi fenotipica Î molti caratteri, tutti con lo stesso peso Sistemi naturali parentela (derivazione) Es. studio macromolecole + altri caratteri Sistemi filogenetici

Storia della classificazione

Un po' di storia ... Nell'antichità la classificazione delle piante si basava principalmente sulla necessità di identificare piante utili per scopi diversi (alimento, fibre, materiale da costruzione ... ) o dannose (urticanti, tossiche, velenose ... ). Le prime classificazioni erano di tipo artificiale: uno o pochi caratteri scelti soggettivamente venivano utilizzati per separare i vari gruppi.

Sistemi artificiali di classificazione

SISTEMI ARTIFICIALI DI CLASSIFICAZIONE · Non si verifica se poi complessivamente le piante più simili sono raggruppate insieme. · Scarsa predittività. · In generale il livello di predittività aumenta con il numero dei caratteri presi in considerazione.

Teofrasto e Dioscoride

Il filoso e botanico greco Teofrasto (370-270 a.C.) è considerato il padre della botanica sistematica e a lui si riconduce il primo sistema di classificazione delle piante (Historia plantarum). Classificò circa 480 piante in base al portamento (alberi, arbusti, piante erbacee, cereali). Descrive caratteri morfologici importanti sia dell'apparato vegetativo, sia di quello riproduttivo. Classifica, per la prima volta nell'antichità, droghe e medicinali con il loro annesso valore terapeutico. MEAANTA EPEZIOS La botanica al tempo dei romani si limitava a descrivere nuove specie interessanti dal punto di vista agronomico o medicinale. Dioscoride (I sec. d.C.) è un medico greco che nel suo De materia medica descrive circa 600 taxa, ma in modo forse meno ordinato rispetto a Teofrasto: erbario scritto in lingua greca che ebbe una profonda influenza nella storia della medicina. Rimase in uso, con traduzioni e commenti, almeno fino al XVII secolo. Oltre che in area greca e romana, quest'autore fu conosciuto anche in Oriente e sono rimasti svariati manoscritti di traduzioni arabe e indiane.

Botanica nel Medio Evo

erbi of mepore sakercus. · Tarara facutf- emsafi mmalaguna yurpo mf.parkcoffin: fan.te/ Hointthus' Isurf geneta furst ăne. Can duaf chmomcauses & erbe afpedile fico cum olroamig dalmo perungas. omne dolorem erbe afpedals radicalaf detoques cum aqua muttera. pocara INTo:' 1025 uel quarts delevem smrtfice col cab nocane cam Laparure aco. In tutto il Medio Evo, la botanica, come tutte le scienze, langue. È il periodo degli"erbari figurati", cioè raccolte di disegni più o meno fantasiosi, soprattutto delle specie con proprietà medicinali. Nessuna valenza scientifica, anzi spesso legate a miti e superstizioni. FIG. 4.1 · Esempio di una riproduzione fantasiosa di Narcissus, in uno dei più famosi erbari figurati medioevali (Hortus sanitatis).

Rinascimento e Andrea Cesalpino

Nel Rinascimento la Botanica si riappropria della sua identità soprattutto grazie al medico e botanico aretino, Andrea Cesalpino (1519-1603) che sostituì gli erbari figurati con erbari veri: gli exsiccata. 7: 417 TSB ISTRIEN:TRIEST EC,Nev 1614 LoL. V.Schiffner" ISTRIEN; TRIEST. Viv.mis, Dr.CorL. 20,NoV 1014 det, V.Schiffser. In De Plantis Libri (1583) ordina secondo uno schema logico le circa 1500 specie vegetali a lui note in 20 classi (Leguminose, Crocifere, Composite) in base a caratteri diversi (habitus, frutto, semi, fiore). Nascono anche i primi orti botanici dove le essenze medicinali erano mostrate agli studenti di medicina.

Sviluppo della mentalità scientifica

Lo sviluppo della mentalità scientifica dalla fine del 1500 in poi, unitamente all'esplorazione di continenti di nuova scoperta, determinò un aumento esponenziale del numero di piante note (alla fine del 1600 erano molte decine di migliaia). Nasce l'esigenza di classificare un numero sempre più grande di piante. Altri botanici contemporanei o successivi a Cesalpino: i fratelli svizzeri Bauhin (descrizione di 6000 specie, concetto di genere, nomenclatura binomia) e il francese J.P. de Tournefort che nel suo Institutiones rei herbariae (1700) classifica circa 9000 specie in 698 generi e 22 classi e fa una chiara distinzione tra genere e specie.

Carl von Linné e il sistema sessuale

Carl von Linné (1707 - 1778) Il medico, botanico e naturalista svedese Linneo fu il primo teorico della biologia sistematica. Il criterio per la suddivisioni in classi è fondato principalmente sui caratteri della parte sessuata del fiore (SISTEMA SESSUALE). CAROLI LINNEI AKCHIATR. REG. MED.AT HOT. PROPRES. 07335. SYSTEMA NATURÆ SISTERS REGNA TRIA NATURÆE, CLASSES ET ORDINES GENERA ET SPECIES REDACTA TABULIFQUE ANCIS ILLUSTRATA. CUM HOEVEELCIO S. L.M. POLONICE AG LLECTORIS SAXUNE LIPSIAK. IMPENSIS GODOFZ, KIESEWETTERE. 1145 SISTEMA ARTIFICIALE Il sistema di classificazione linneiano è basato su una struttura gerarchica in cui la suddivisione tra gruppi segue criteri di comodo, scelti arbitrariamente dal sistematico. Ogni suddivisione di un taxon in taxa di ordine inferiore è fondata su un singolo carattere distintivo.

Classi basate su stami e pistilli

24 classi basate su presenza, numero e organizzazione di stami e suddivisi in ordini basati sul numero di pistilli. Y 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 19 20 21 22 23 24 TABELLA 4.1 . SCHEMA DEL «SISTEMA SESSUALE» DI LINNEO 1 in ciascun fiore 2 » » * 3 » 4 » 5 » » 3. Triandria 4. Tetrandria 5. Pentandria 6. Esandria 7. Ettandria 8. Ottandria 9. Ennandria 10. Decandria 11. Dodecandria 12. Icosandria 20 o più [perigini ipogini 13. Poliandria S e P non aderenti fra di loro S disuguali 15. Tetradinamia 16. Monadelfia S e P riuniti nello stesso fiore S saldati fra di loro per i filamenti, in più fasci per le antere 19. Singenesia 20. Ginandria S e P aderenti fra di loro 21. Monecia S e P non riuniti [ S e P riuniti sullo stesso individuo 22. Diecia nello stesso fiore \ S e P riuniti su individui distinti 23. Poligamia S e P in parte riuniti e in parte non riuniti nello stesso fiore 24. Crittogamia S e P non visibili (Crittogame) Stami (S) e Pistilli (P) visibili (Fanerogame) 1. Monandria 2. Diandria » - S uguali 6 » 7 > 8 » 9 » 10 » » da 11 a 19 S liberi fra di loro 14. Didinamia [4, di cui 2 più lunghi 16, di cui 4 più lunghi per i filamenti in un solo fascio 17. Diadelfia per i filamenti, in due fasci 18. Poliadelfia 6 0