ENDOSIMBIOSI

L'endosimbiosi è la relazione biologica definita dalla teoria endosimbiotica ( anche chiamata teoria endosimbiontica o teoria endosimbionte) che riguarda le origini di alcuni organismi.
L'ipotesi è che alcuni organismi biologici furono ingeriti da altri organismi e poichè ne trassero un vantaggio evoluzionistico di soppravvivenza reciproco, svilupparono una relazione simbiotica permanente che nelle generazioni è divenuta indissolubile e imprescendibile; come esempio, viene postulato che, nella passato remoto del precambiano, un batterio aerobico ( che richiede ossigeno) fu ingerito da un batterio anaerobico(possibilmente avvelenato da ossigeno) acquisendo un vantaggio reciproco e che continuando la loro relazione mutualistica abbiano superato evoluzionisticamente gli altri organismi in quell'ambiente; nel tempo il batterio interno ha perso o spostato materiale genetico nel nucleo dell'ospitante, che per la codifica di tutto ciò che non era più necessario o superfluo. Questa teoria è stabilizzata su estese sperimentazioni, oseervazioni scientifiche ed analisi genetiche, attualmente è generalmente accettata come fatto verificato dalla comunità scientifica. L'ipotesi endosimbiotica fu articolata per la prima volta dal botanico russo konstatin Mereschkowski nel 1905. In seguito vennero create altre ipotesi, tutte quante tralasciate o confutate. La teoria endosimbiotica fu postulata, esposta e diffusa per la prima volta da Lynn Margulis nel 1967.

SNOWBALL EARTH

L'espressione "terra a palla di neve" (snowball earth in inglese) fa riferimento ad una teoria scientifica secondo cui il nostro pianeta in epoche remote (proterozoico) avrebbe attraversato dei periodi di abbassamento drastico della temperatura durante i quali la superficie della terra fu completamente ricoperta di ghiaccio. L'effettiva occorrenza ad il numero di tali eventi rimane al momento oggetto di controversia; i suoi sostenitori affermano che tale ipotesi spiegherebbe meglio di ogni altra la presenza di depositi sedimentari,.generalmente ritenuti di origine glaciale alle latitudini tropicali, oltre ad altre enigmatiche caratteristiche presenti nelle registrazioni geologiche. Gli oppositori contestano invece le implicazioni di tali prove geologiche e la possibilità stessa che tale fenomeno geofisico possa verificarsi. Secondo uno dei maggiori sostenitori di questa teoria, lo studioso americano Joseph L.Kirschnvink, ci sarebbero stati 4 episodi di questo tipo avvenuti tra i 590 e i 900 milioni di anni fa, ed uno dei più remoti, circa 2 miliardi di anni fa.

PROPRIETA' FISICHE DELL'ACQUA

Nell’acqua liquida i legami a idrogeno durano pochi miliardesimi di secondo, ma fanno sì che in ogni momento la maggior parte delle molecole d’acqua sia legata una all’altra. Questa tendenza delle molecole di acqua a rimanere unite tra loro è detta coesione. Una forza correlata alla coesione è la tensione superficiale, il fenomeno per cui sembra che sulla superficie dell’acqua sia presente una specie di «pellicola» tra- sparente ed elastica.  Le molecole d’acqua, inoltre, a causa delle loro parziali cariche positive e negative, sono in grado di attrarre fortemente le molecole polari e le superfici dotate di carica elettrica. Questa attrazione tra molecole di acqua e di sostanze diverse è detta adesione. È a causa dell’adesione che l’acqua aderisce agli oggetti, bagnandoli. L’acqua dà luogo anche al fenomeno della capillarità: è in grado infatti di muoversi in spazi piccolissimi e risalire lungo tubi sottili. Questa proprietà è il risultato delle interazioni che si stabiliscono tra le molecole d’acqua e tra queste ultime e le molecole delle diverse sostanze con cui vengono a contatto. Grazie alla capillarità le piante assorbono l’acqua con le radici e la trasferiscono a tutte le parti del fusto e delle foglie. Il calore specifico è la quantità di calore che bisogna fornire a un grammo di una sostanza per innalzare la sua temperatura di un grado Celsius. L’acqua è una delle sostanze in cui questo valore è più elevato: il calore specifico dell’acqua è circa il doppio di quello dell’alcol, è il quadruplo di quello dell’aria e 10 volte quello del ferro. L’elevato calore specifico dell’acqua determina la sua «resistenza» ai cambiamenti di temperatura: questa caratteristica contribuisce a mantenere costante la temperatura interna degli organismi viventi. La densità (il rapporto tra massa e volume) dell’acqua aumenta al diminuire della temperatura fino a circa 4 °C. Al di sotto di tale temperatura la densità dell’acqua diminuisce, al contrario di quanto accade in genere nei liquidi.  L’acqua si comporta così per via della forma tridimensionale delle sue molecole. A 0 °C (punto di solidificazione dell’acqua) le molecole d’acqua per formare 4 legami a idrogeno con altrettante molecole sono costrette ad allontanarsi. Quindi nel ghiaccio le molecole sono più distanti tra loro di quanto non lo siano nell’acqua liquida e, a parità di massa, il volume dell’acqua allo stato solido è maggiore. Il ghiaccio è perciò meno denso dell’acqua e vi galleggia sopra ed è grazie a questa peculiarità che i pesci possono sopravvivere nei laghi durante l’inverno: al di sotto della superficie ghiacciata, l’acqua rimane infatti allo stato liquido.

HALLUCIGENIA

L’allucigenia (gen. Hallucigenia) era un misterioso animale marino, probabilmente appartenente ai lobopodi, vissuto tra il Cambriano inferiore e il Cambriano medio (tra 520 e 505 milioni di anni fa). I suoi resti sono stati rinvenuti nei ben noti giacimenti di Burgess Shales in Canada e di Maotianshanin Cina.

Descritti per la prima volta nel 1911, i fossili di allucigenia furono scambiati da Charles Doolittle Walcott per quelli di semplici anellidi policheti, e vennero denominati Canadia sparsa.

Gli esemplari non furono più esaminati per molti anni, fino a quando, nel 1977, Simon Conway Morris dimostrò che questa creatura era qualcosa di completamente diverso, e la denominò Hallucigenia sparsa, in omaggio all’aspetto bizzarro dell’animale. Studiando la trentina di esemplari disponibili, Morris pervenne alla conclusione che l’allucigenia usasse le lunghe paia di spine come fossero dei trampoli: forse si spostava con moti di contrazione, ma un movimento del genere avrebbe reso l’animale estremamente goffo. Lo studioso, inoltre, non risolse la questione della “testa” priva di occhi, bocca o altre appendici. I tentacoli, che nella ricostruzione di Morris erano posti sul dorso, furono visti come sette “bocche” che nutrivano l’intero animale indipendentemente. Ignota rimaneva anche la funzione dei corti tentacoli posteriori.

 

L'ACQUA E LA SUA COMPARSA SULLA TERRA

L'acqua:
L'acqua è un composto chimico di formula molecolare H2O, in cui i due atomi di idrogeno sono legati all'atomo di ossigeno con legame covalente. Si può presentare in forma liquida, solida (ghiaccio) e aeriforme (vapore acqueo) a seconda della temperatura e della pressione a cui è sottoposta la sostanza.

Sulla Terra oggi  l'acqua copre il 70,8% della superficie del pianeta e più o meno con la stessa percentuale è il maggior costituente del corpo umano.

La formazione dei pianeti:
 La nascita dei pianeti avviene contemporaneamente a quella delle stelle. Vediamo che cosa accade. Intorno alle stelle in formazione è presente un disco di gas, costituito essenzialmente da idrogeno (H2) ed elio (He). All’interno del disco, sono presenti anche gli altri elementi chimici e si sono già formati alcuni composti, il cui stato di aggregazione (aeriforme, liquido, solido) dipende dalle loro temperature di evaporazione, di fusione e di solidificazione e dalle condizioni di temperatura e pressione nel disco. Le sostanze che, all’interno del disco di gas si trovano allo stato solido, formano dei grani di polvere. Unendosi tra loro grazie alle forze di attrazione elettrostatica e alla forza di gravità, le polveri si accrescono fino a formare dei corpi, detti planetesimi, le cui dimensioni possono raggiungere un diametro di centinaia di kilometri. Dato che la temperatura nel disco non è costante, ma diminuisce allontanandosi dalla stella centrale, i planetesimi che si formano vicino alla stella sono costituiti da sostanze che possono condensare già a temperatura elevata (dette sostanze refrattarie, come ad esempio Zr, Al, Ti, Ca, Si e i silicati di magnesio Mg2SiO4, MgSiO2). I planetesimi che si formano lontano dalla stella centrale contengono invece anche sostanze volatili, che solidificano solo a bassa temperatura. Tra queste, la più importante è l’acqua che, alla pressione alla quale si trova il gas che forma il disco, condensa in ghiaccio a una temperatura inferiore ai 200 K. I planetesimi, a seguito di continue collisioni, si aggregano in corpi di dimensioni maggiori, fino a dare origine ai pianeti. Nel caso del Sistema solare, si stima che i planetesimi abbiano cominciato a formarsi 4,568 miliardi di anni fa. I pianeti più vicini al Sole (Mercurio, Venere, Terra, Marte) hanno completato la loro formazione in alcune decine di milioni di anni; i pianeti più lontani (Giove, Saturno, Urano, Nettuno), invece, si sono formati più rapidamente, in alcuni milioni di anni, probabilmente grazie alla maggiore quantità di materia solida già presente (dovuta alla formazione dei ghiacci).
Gli asteroidi (piccoli corpi rocciosi distribuiti in una cintura  tra Marte e Giove) e le comete –che orbitano oltre Nettuno – sono ciò che resta dei planetesimi che hanno originato tutti i pianeti del Sistema solare.

L’acqua nel Sistema solare:
Al momento della formazione del nostro pianeta, la temperatura del disco di gas, a una distanza di circa 150 milioni di kilometri dal Sole (cioè la distanza a cui si trova la Terra), era troppo elevata per permettere la condensazione dell’acqua. I planetesimi che hanno dato origine alla Terra dovevano, quindi, essere formati da composti refrattari e non contenere acqua. Oggi, grazie allo studio delle meteoriti (frammenti di asteroidi che cadono sulla Terra), sappiamo che i planetesimi situati nella parte più interna della cintura degli asteroidi – a circa 300 milioni di km dal Sole – sono anch’essi privi di acqua. Invece, quelli che si trovano nella parte più esterna della cintura, tra i 400 e i 500 milioni di km dal Sole, sono ricchi di acqua (questa rappresenta circa il 5% della loro massa complessiva).
Allontanandoci ancora dal Sole, oltre i 750 milioni di kilometri, si trovano i satelliti dei pianeti giganti (Giove, Saturno, Urano e Nettuno) e le comete, la cui massa è rappresentata per circa il 50% da ghiaccio d’acqua e per la restante metà da rocce.

L'acqua sulla terra:
Vista la distribuzione dell’acqua nel Sistema solare, si pensava che quella presente sulla Terra fosse stata portata da comete entrate in collisione con il nostro pianeta. Studi recenti sulla composizione isotopica dell’acqua hanno messo in discussione questa ipotesi. In natura esistono tre isotopi dell’idrogeno (che ha numero atomico Z 1): l’idrogeno propriamente detto (H) con numero di massa A 1, il deuterio (D) con A 2 e il trizio (T) con A 3. Le molecole di acqua più abbondanti sono quelle di formula chimica H2O e, in misura mi- nore, HDO. Sulla Terra su 1000000 di molecole di acqua 150 sono di HDO. Le osservazioni astronomi- che più recenti hanno mostrato che l’acqua sulle comete ha un rapporto isotopico circa doppio di quello della Terra. L’acqua degli asteroidi che si trovano nella cintura esterna, invece,  hanno lo stesso rapporto isotopico dell’acqua sulla Terra. Ciò suggerisce che l’acqua provenga dagli asteroidi della cintura esterna. Le simulazioni al calcolatore della formazione del Sistema solare confermano che la Terra, verso la fine del suo processo di accrescimento, ne avrebbe incorporato un numero sufficiente. Le comete, invece, che hanno una probabilità di collisione con la Terra molto bassa, possono aver portato al massimo il 5% dell’acqua attualmente presente sul nostro pianeta.

LA BIOTECNOLOGIA E GLI OGM

Da qualche decennio la biotecnologia   lavora alla creazione artificiale di specie specie ibride di vegetali,ovvero, di piante nate dall'incrocio di specie diverse. Lo scopo è di ottenere specie di migliore qualità e più vantaggiose per l'uomo.

Per creare una specie artificiale, i ricercatori inseriscono nel DNA ( della specie di partenza geni di un'altra o di altre specie, che contengono le caratteristiche desiderate.

I nuovi ibridi ricavati dalla modificazione del patrimonio genetico vengono definiti piante transgeniche oppure organismi geneticamente modificati (ogm). 

Tuttavia, esistono pro e contro sulla diffusione e sul consumo degli OGM;

PRO	CONTRO
Importanza della ricerca  E' giusto fare ricerche sugli OGM: queste ricerche,infatti,consentono di comprendere meglio i meccanismi degli organismi viventi con conseguenti vantaggi per la vita dell'uomo.	inquinamento genetico  Le ricerche sugli OGM non si fanno solo nei laboratori ma anche nei campi. Gli OGM possono quindi incrociarsi con delle piante naturali destinate all'alimentazione.
difesa dell'ambiente Le piante modificate per resistere agli insetti o alle malattie possono essere coltivate senza far ricorso a prodotti inquinanti,come i pesticidi e gli insetticidi. Un grande vantaggio per l'ambiente.	biodiversità in pericolo  gli OGM resistendo agli insetti mettono in pericolo le piante naturali, più fragili, che possono quindi estinguersi.La diversità naturale della specie,biodiversità, è quindi in pericolo.
miglioramento della salute Gli OGM permetteranno un giorno di salvare intere popolazioni, sopratutto nei paesi più poveri, con nuovi farmaci o con l'arricchimento degli alimenti come nel caso del riso (golden rice) a cui è stata aggiunta la vitamina A.	resistenza ai nuovi farmaci  Se da una pianta si ricava un farmaco, i microbi possono entrare i contatto con questo farmaco. Di conseguenza possono adattarsi rendendolo inefficace.
sviluppo economico La creazione di piante resistenti al freddo o alla siccità possono aiutare lo sviluppo agricolo nei paesi caratterizzati da climi poco adatti all'agricoltura.	prudenza sul futuro  Oggi noi siamo in grado di stabilire se gli OGM siano dannosi per l'uomo. Molti alimenti a base di OGM possono provocare malattie e allergie. Occorre quindi molta prudenza.
diminuzione dei costi Con la trasformazione delle piante e degli animali per renderli più forti e accelerare la loro crescita si diminuiscono i costi dell'agricoltura e dell'allevamento con conseguenti vantaggi economici per tutti.	La produzione degli OGM è costosa e solo qualche grande impresa è in grado di produrli.

DEFINIZIONI 

biotecnologia : scienza che si occupa di utilizzare i sistemi biologici( dal greco bios=vivente) per la produzione di beni e di servizi.

DNA: macromolecola nella quale sono codificate tutte le istruzioni necessarie per la creazione di ogni organismo vivente. Il codice scritto nel DNA conserva l'eredità biologica di ciascun individuo ed è detto codice genetico.

 

BREVE STORIA DELL'ATOMO

le prime ipotesi sull’esistenza degli atomi risalgono a molti secoli fa e si basavano esclusivamente su argomentazioni di natura filosofica.

“La materia non è continua come sembra, ma è formata da particelle piccolissime”, sosteneva Leucippo nel 450 a.C. un suo discepolo, Democrito (470-380 a.C.), chiamò “atomi” queste particelle infinitamente piccole. Secondo i due filosofi greci, la materia era costituita da atomi immutabili, indistruttibili e indivisibili.

L’idea atomistica della materia, osteggiata da Platone e Aristotele, venne ripresa in seguito da Lucrezio (95-55 a.C.) nella sua opera “ De rerum natura” ( sulla natura delle cose).

Il primo modello atomico, costruito su basi sperimentali, fu proposto soltanto dopo ventidue secoli. Proprio grazie ai riscontri sperimentali, oggi possiamo affermare che l’acqua non è un fluido continuo, come i nostri sensi ci inducono a credere, ma un liquido formato da particelle piccolissime, separate da spazi vuoti.

La legge di conservazione della massa, la legge delle proporzioni definite ,la legge delle proporzioni multiple e la prima teoria atomica:

Nel 1808, l’inglese John Dalton arrivò alla conclusione che la materia fosse costituita da particelle piccolissime, gli atomi, che possono legarsi per formare molecole.

L’ipotesi di Dalton poggia su solide basi sperimentali e su precise deduzioni logiche .

Il suo punto di partenza fu un’attenta analisi delle tre leggi fondamentali della chimica ;

-       La legge di conservazione della massa di Antoine Lavoisier: in una reazione chimica, la somma della massa dei reagenti è uguale alla somma della massa dei prodotti.

-       La legge delle proporzioni definite di Joseph Proust: in un composto, gli elementi che lo costituiscono sono presenti secondo rapporti in massa costanti e definiti.

-       La legge delle proporzioni multiple di John Dalton: due elementi possono reagire e portare alla formazione di due o più composti di struttura chimica diversa, ovvero, quando un elemento si combina con la stessa massa di un secondo elemento per formare composti diversi, le masse del primo elemento stanno tra loro in rapporti semplici, esprimibili mediante numeri interi piccoli.

Ma, sia Lavoisier che Proust non fornirono una spiegazione delle regolarità riscontrate nei loro esperimenti.

Da esse prese spunto Dalton per elaborare la prima teoria atomica che si basa sui seguenti punti:

-la materia è fatta da atomi piccolissime, indivisibili e indistruttibili.

-tutti gli atomi di uno stesso elemento sono identici e hanno la stessa massa;

-gli atomi di un elemento non possono essere convertiti in atomi di altri elementi;

-gli atomi di un elemento si combinano solo con numeri interi di atomi di altri elementi;

-gli atomi non possono essere creati né distrutti ma si trasferiscono interi da un composto all’altro.

schema riassuntivo:

                                

ANTOINE-LAURENT LAVOISIER:

“Mi sono dato come legge di procedere sempre dal noto all’ignoto, e di non fare alcuna deduzione che non sgorghi direttamente dagli esperimenti e dall’osservazione.”

                                                                             Antoine Lavoisier)

 CHI ERA ANTOINE- LAURENT LAVOISIER:

Antoine-Laurent Lavoisier (Parigi, 26 agosto 1743 – Parigi, 8 maggio 1794) è stato un nobile, biologo, filosofo e chimico.

Egli chiarì il concetto di elemento come sostanza semplice che non può essere scomposta da nessun metodo conosciuto dell’analisi chimica, e concepì una teoria della formazione dei composti chimici a partire dagli elementi. In aggiunta ,stilò una lista di elementi, o sostanze, che non potevano essere scomposte, che includeva ossigeno, azoto, idrogeno, fosforo, mercurio, zinco, e zolfo.

·         IL TRAITE’ E’LEMENTAIRE DE CHIMIE:

Traité Élémentaire de Chimie (Trattato di chimica elementare, 1789), è considerato il primo moderno libro di testo di chimica, e presenta una visione unificata delle nuove teorie della chimica;contiene una chiara enunciazione della “legge di conservazione della materia”,e nega l’esistenza del flogisto.

·         LA LEGGE DI CONSERVAZIONE DELLA MASSA:

La legge di conservazione della massa dice che la somma della massa dei reagenti e’ uguale alla somma della massa dei prodotti, ovvero, nelle reazioni chimiche la materia si conserva.

·         TEORIA DEL FLOGISTO:
La teoria del flogisto sulla combustione dei materiali è una teoria elaborata nel XVII secolo con l’intento di spiegare i processi di ossidazione e combustione.