MERAVIGLIOSA BIOLOGIA
Scopri la scienza della vita
Mike Barfield
Illustrazioni di Lauren Humphrey
La tua missione: il caso dei viventi sfuggenti
Ciao, sono l’ispettore Omega, il super detective della scienza. Unisciti a me in un curioso caso biologico: LA RICERCA DEGLI ESSERI VIVENTI. Investiga sui segni di vita attorno a te e scoprirai l’impressionante varietà di organismi che popola il pianeta. Ci sei anche tu!
La Terra pullula di vita. Dagli abissi oceanici alle vette più impervie e ancora più su, c’è vita un po’ dappertutto. Nei deserti, nei umi, nei campi e nelle foreste è tutto un brulicare di organismi, puoi trovarne parecchi anche a casa tua e nel mondo che ti circonda.
Dai microbi ai tassi, dalle rape ai professori, la varietà di forme di vita è sorprendente. Molte creature sono troppo piccole per notarle a occhio nudo, alcune le vedi solo in luoghi remoti o alla tivù, ma tante altre si nascondono qua e là intorno a te.
Questo libro ti guiderà alla scoperta del vastissimo mondo dei viventi. Con i miei amici Elio e Zirconia, ti sveleremo l’identità di molti incredibili abitanti del pianeta e i loro sorprendenti modi di vivere.
Segni di vita (cercali intorno a te)
Esperimento
Numero totale di specie nel mondo
Superpoteri
Che cos’è la vita?
Elementare! O no?
De nire la vita è una bella impresa per i biologi (gli scienziati che studiano gli organismi viventi). Quasi tutti concordano sul fatto che i viventi mostrano “sette segni di vita”, che trovi descritti nella pagina qui a anco. Come puoi vedere, un coccodrillo è un essere vivente, una roccia invece no.
I biologi del passato, detti paleontologi, studiano i fossili e gli altri resti di viventi. Appartengono a organismi che una volta mostravano i sette segni di vita ma oggi non più, come i dinosauri e i mammut.
È bello essere vivo!
Simboli
vivente non vivente
coccodrillo
2
roccia
Il curioso caso del carbone e del calcare
Alcuni materiali che di certo non sono vivi derivano da esseri viventi. Il carbone è formato da piante e alberi preistorici, mentre alcune rocce calcaree sono fatte di conchiglie, coralli e altri antichi organismi marini. Carbone e calcare non sono forme di vita, proprio come la carta di questo libro: deriva dagli alberi, ma non è viva.
Osserva con i tuoi occhi
Tutti gli organismi viventi, in un modo o nell’altro, si muovono. Osserva le margherite di un prato: all’alba i petali dei ori sono chiusi, poi si aprono al sole per richiudersi di sera. È per questo che in inglese la margheritina si chiama daisy – forma abbreviata di day’s eye, l’occhio del giorno.
Crescita
I viventi crescono aumentando la loro massa. Se non ci credi, guarda le foto di quando eri piccolo o misura la tua statura per qualche anno!
Movimento
Tutti i viventi si muovono, ma a volte ci vuole un microscopio per notarlo. Ad esempio, i batteri e i funghi nelle loro cellule hanno minuscole parti in movimento.
Persino le piante si muovono: pensa a quando crescono, oriscono o cercano il sole (vedi sopra).
Nutrizione
Per sopravvivere, i viventi devono mangiare. Le piante e le alghe producono il loro cibo con la fotosintesi (vedi p. 21), mentre gli animali e i funghi si nutrono di altri organismi o dei loro resti; alcuni mangiano persino la popò!
Riproduzione
Tutti si riproducono per generare discendenti e non estinguersi. Alcuni organismi lo fanno da soli, altri hanno bisogno di un partner per riprodursi.
Reattività
È la capacità degli organismi di reagire ai cambiamenti ambientali, come le variazioni di temperatura o di luce.
Respirazione
Oltre a quella che conosciamo c’è la respirazione cellulare, con cui gli organismi demoliscono il glucosio ottenuto dal cibo per produrre energia. Nei mammiferi serve anche a mantenersi caldi.
Escrezione
Tutti i viventi devono liberarsi dei loro scarti. Noi lo facciamo con la pipì e la popò (urina e feci per i più forbiti), ma eliminiamo anche anidride carbonica dai polmoni e sudore attraverso la pelle.
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I sette segni di vita
La vita ha inizio: il mistero più grande
L’alacre lavoro di noi detective ha svelato che c’è vita da un bel po’ di tempo. Secondo gli scienziati, la Terra si è formata circa 4,5 miliardi di anni fa da polvere di stelle e detriti spaziali. Stando ai microscopici fossili trovati, la vita sarebbe comparsa poco dopo, ma non sappiamo di preciso come e quando. Se l’origine della vita resta oscura, la sua storia è sempre più chiara. In pratica, è andata più o meno così...
4,5 miliardi di anni fa
All’inizio c’era una massa di rocce fuse. Poi la Terra pian piano si è ra reddata e si è formata la crosta. I vulcani eruttavano senza sosta e dallo Spazio cadevano meteoriti e asteroidi. I fulmini solcavano il cielo, che era pieno di polvere spaziale, azoto, vapore acqueo e anidride carbonica. Sul nostro pianeta c’erano le condizioni perfette perché si formassero le molecole della vita: composti organici (a base di carbonio) e in particolare amminoacidi (i mattoncini delle proteine).
Forse anche le comete hanno portato acqua e altri composti.
4,4 miliardi di anni fa
Gli oceani primordiali erano una specie di brodo bollente pieno zeppo di molecole. Ogni volta che un asteroide o un meteorite ci piombava dentro, gli schizzi volavano in aria per poi ripiovere giù. Getti di acqua caldissima uscivano dalle sorgenti idrotermali dei fondali e il calore innescava reazioni chimiche nei minerali e nelle neonate rocce. Nel frattempo, i vulcani riscaldavano le pozze di brodo primordiale nei crateri d’impatto dei meteoriti.
4 INTRODUZIONE
Le radiazioni che giungevano dal Sole e dallo Spazio erano fortissime.
4,2-3,5 miliardi di anni fa
Un bel giorno, da qualche parte, grazie alla chimica è nata la vita. Una nuova molecola capace di fare copie di sé stessa ha fatto capolino nel brodo primordiale, in una sorgente o magari dentro una pozza: è il primo materiale genetico, il precursore del DNA di cui spesso si parla (vedi pagina 48). Poi, chissà quando e come, attorno le si sono strette delle molecole a base di grassi (la membrana) e voilà... la molecola si è trasformata in un sacchetto capace di scambiare sostanze con l’ambiente. Questa era in grado di duplicarsi e ricaricarsi di energia facendo a pezzi alcune molecole. Ecco a voi la prima cellula, l’unità di base di tutti gli esseri viventi.
Una molecola autoduplicante racchiusa in un sacchetto con altre sostanze: la prima cellula?
STRELLEY POOL, AUSTRALIA OCCIDENTALE
La vita potrebbe essere nata proprio così. Quella prima cellula, forse, assomigliava ai batteri che oggi vivono nelle sorgenti idrotermali, dove fa parecchio caldo. Ci sono batteri fossili in alcune rocce australiane vecchie 3,4 miliardi di anni, ma secondo molti studiosi la vita comparve ancora prima. C’è chi pensa che sia giunta dallo Spazio, portata da una cometa o un asteroide. Per quel che ne sappiamo, però, il nostro è l’unico pianeta che ospita forme di vita.
Gli scienziati vogliono ricreare in laboratorio le condizioni estreme della Terra primordiale. Se dal nulla compare una cellula, questo vuol dire che forse c’è vita anche in altri luoghi dell’Universo.
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Le cellule: le piccole cose contano
Tutti i viventi sono fatti di cellule, i mattoncini della vita. Con il passare del tempo, le cellule primordiali si sono evolute, organizzate e diversi cate nei milioni di organismi che oggi popolano il pianeta e nei miliardi di creature vissute in passato e ormai estinte.
Mettendosi insieme, le cellule formano i tessuti che, a loro volta, si organizzano in organi e sistemi per dar forma agli organismi. Che forza queste cellule!
Piccoli e mica tanto piccoli
Quasi tutte le cellule sono microscopiche, ma non sono tutte grandi uguali. La creatura più piccola che conosciamo è il batterio Mycoplasma genitalium, un procariote unicellulare (come tutti i batteri) lungo appena 0,0002 millimetri. Il procariote più grande è un altro batterio, Thiomargarita namibiensis, che misura più o meno quanto il punto alla ne di questa frase. La di erenza tra i due è come quella tra un’ape e una balena!
La balenottera azzurra
è formata da 100 milioni di miliardi di cellule, cioè 100 000 000 000 000 000!
Due della stessa pasta
I biologi dividono le cellule in due tipi, a seconda che abbiano o meno il nucleo – un involucro delimitato da una membrana che contiene il materiale genetico.
Le cellule più semplici, prive di nucleo, sono dette procariotiche e caratterizzano due regni del vivente, gli archei (vedi p. 12) e i batteri (vedi p. 14), detti appunto procarioti. Le cellule di tutti gli altri organismi hanno il nucleo e sono dette eucariotiche.
Le cellule eucariotiche non sono tutte uguali: quelle vegetali, tipiche delle piante e delle alghe, fanno la fotosintesi (vedi pagina a anco), quelle dei funghi e degli animali no. Gli eucarioti, cioè gli organismi fatti di cellule eucariotiche, possono essere unicellulari e avere una sola cellula, oppure possono essere pluricellulari e averne più di una.
nucleoide
CELLULA PROCARIOTICA (di un batterio)
membrana citoplasma vari organuli
Membrana cellulare: racchiude la cellula e controlla quello che entra ed esce
Citoplasma: sostanza gelatinosa che contiene molecole, proteine e organuli vari per far funzionare la cellula
Nucleoide: materiale genetico non delimitato da una membrana
nucleo delimitato da membrana mitocondrio
CELLULA EUCARIOTICA (di un animale)
Nucleo: è delimitato da una membrana e contiene il materiale genetico
Organuli: strutture cellulari che svolgono svariate funzioni
Mitocondrio: organulo che dà energia alla cellula
INTRODUZIONE
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Trappole solari
Le cellule delle piante e delle alghe (vedi pp. 20 e 22) hanno un organulo molto speciale, il cloroplasto.
Dentro c’è la cloro lla, una sostanza che sfrutta l’energia solare per trasformare l’anidride carbonica dell’aria in zucchero, che le cellule usano per nutrirsi e per costruire la parete cellulare.
Durante questo processo, detto fotosintesi, la cellula libera l’ossigeno che poi noi respiriamo. Le foglie sono verdi grazie alla cloro lla, perciò quando mangi l’insalata ingurgiti un’intera centrale energetica!
cloroplasti con dentro la clorofilla
Che nervi!
Le cellule del tuo corpo sono circa 37 000 miliardi, cioè 37 seguito da 12 zeri. Ce ne sono circa 200 tipi, tra cui quelle della pelle, delle ossa, dei muscoli e del grasso, e l’80% sono globuli rossi.
Le cellule nervose (neuroni) del nervo sciatico sono le più lunghe, partono dalla base della spina dorsale e arrivano no all’alluce. Prendi le misure con un centimetro e fai il calcolo: gli impulsi nervosi viaggiano lungo questi neuroni a più di 360 chilometri orari! Incredibile, vero?
La cellula eucariotica più gigantesca è l’uovo di struzzo. Dentro, racchiusi in una singola membrana, ci sono un punticino bianco che contiene il DNA, gli organuli cellulari e un’enorme quantità di tuorlo per nutrire e proteggere l’embrione, se l’uovo viene fecondato.
Dalle prime, semplici cellule si è sviluppata la complessità della vita che conosciamo. Più o meno 2 miliardi di anni fa, i batteri primordiali hanno riempito l’atmosfera terrestre di ossigeno. In seguito si sono evolute nuove forme di vita capaci di utilizzarlo.
Qualche tempo dopo sono comparsi gli eucarioti e i primi organismi pluricellulari. Ce lo dicono i fossili, anche se noi detective siamo ancora al lavoro per capire esattamente quando è successo.
Forse un giorno sarai tu a risolvere il mistero!
lattuga
cellula nervosa
cellula muscolare cellula epiteliale
cellula adiposa
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