181 - Le parole delle Scienze 2: la vita (con lezioni semplificate)

LA VITA

LE CARATTERISTICHE DELLA VITA

Che cosa differenzia un essere vivente da una cosa non vivente? Secondo i biologi un essere vivente può

1)      nascere, crescere e morire

2)      nutrirsi e respirare

3)      reagire agli stimoli

4)      riprodursi

Vediamo queste 4 caratteristiche:

1) Il percorso di nascita, crescita e sviluppo, invecchiamento e morte si chiama ciclo vitale ed è tipico di ogni individuo.

2) Tutti gli organismi viventi scambiano sostanze con l’ambiente esterno. Attraverso la nutrizione i viventi assumono sostanze che servono per la crescita o come combustibile da cui ottenere energia. Attraverso la respirazione i viventi introducono ossigeno e lo utilizzano per “bruciare” questo combustibile.

L’insieme delle trasformazioni che permettono agli organismi di utilizzare le sostanze introdotte, di ricavarne energia e di eliminare i prodotti di rifiuto si chiama metabolismo.

Gli esseri viventi si nutrono in 2 modi diversi: infatti ci sono gli organismi autotrofi (che sono in grado di costruirsi da soli il proprio nutrimento, come le piante) e gli organismi eterotrofi (che ottengono le sostanze nutritive da altri esseri viventi, come gli animali).

3) Tutti gli esseri viventi reagiscono agli stimoli esterni (per esempio un rumore, una minaccia, la luce, ecc.) con una reazione (per esempio con un movimento).

4) Tutti gli esseri viventi hanno la capacità di riprodursi, cioè di dare vita a organismi simili a loro stessi. Esiste la riproduzione asessuata (quando il genitore è uno solo) e la riproduzione sessuata (quando i genitori sono 2, un maschio e una femmina).

LE CELLULE

Tutti gli organismi sono fatti di cellule: ci sono organismi unicellulari, cioè composti di una sola cellula, e pluricellulari, cioè composti di più cellule.

Ogni cellula nasce, si nutre, respira, si riproduce, eccetera, cioè ha tutte le caratteristiche della vita. Perciò possiamo dire che la cellula è la più piccola parte di un essere vivente e ne conserva le caratteristiche fondamentali.

Com’è fatta una cellula animale?

Una cellula animale è composta principalmente da 3 parti:

1-      la membrana cellulare, un involucro che la circonda interamente

2-      il citoplasma, una massa gelatinosa contenente gli organuli cellulari, ognuno dei quali svolge una specifica attività

3-      il nucleo, che ha il compito di coordinare tutte le attività della cellula e che contiene il materiale ereditario.

Una cellula vegetale è in parte diversa: infatti possiede degli organuli specializzati, i cloroplasti, all’interno dei quali si svolge la fotosintesi clorofilliana: questa è un processo chimico, che utilizza l’energia della luce per trasformare acqua e anidride carbonica, assorbite dall’ambiente esterno, in glucosio (uno zucchero semplice) e in ossigeno.

Ci sono, inoltre, due tipi di cellule: la cellula eucariote e la cellula procariote.

Gli organismi pluricellulari r quelli unicellulari più complessi sono organismi eucarioti, cioè hanno cellule con un nucleo ben delimitato e organuli cellulari.

Ma esistono anche organismi unicellulari molto semplici, che non hanno un vero e proprio nucleo e che perciò hanno il materiale ereditario libero nel citoplasma; questi organismi sono detti procarioti.

DALLA CELLULA ALL’ORGANISMO

Le cellule di un organismo pluricellulare hanno bisogno di altre cellule dell’organismo per svolgere la loro funzione. Si può dire che le cellule si sono specializzate a svolgere un certo compito, assumendo forme e funzioni particolari.

Cellule con forma, caratteristiche e funzioni simili costituiscono un tessuto.

Negli animali i tessuti possono essere raggruppati in 4 categorie:

1-      i tessuti epiteliali, con funzioni di rivestimento e di protezione

2-      i tessuti connettivi, che hanno diverse funzioni

3-      i tessuti muscolari, che consentono i movimenti dell’organismo

4-      il tessuto nervoso, capace di ricevere e trasmettere gli stimoli nervosi

Un insieme di tessuti con uno stesso compito forma un organo (per esempio il cuore o i polmoni negli animali, oppure le foglie e le radici nelle piante).

Organi diversi che hanno uno stesso compito formano un apparato (costituito da tessuti diversi) o un sistema (costituito dallo stesso tipo di tessuto).

L’insieme di più apparati e sistemi forma un organismo, cioè un singolo individuo capace di vita indipendente.

LA CLASSIFICAZIONE DEI VIVENTI

Oggi in tutto il mondo gli organismi viventi vengono classificati secondo un sistema inventato dal naturalista svedese Carlo Linneo (1707-1778), che si basa sul concetto di specie, che è l’insieme di tutti gli organismi con caratteristiche simili che, accoppiandosi, generano figli fertili, cioè a loro volta capaci di riprodursi.

Secondo la classificazione di Linneo ogni vivente (pianta o animale) ha, oltre al nome comune, un nome scientifico formato da due parole latine: il primo (scritto con l’iniziale maiuscola) indica il genere a cui un organismo appartiene, il secondo (scritto con la minuscola) indica la specie.

La classificazione di Linneo è stata in parte modificata da quando, nel XIX secolo, Darwin ha introdotto negli studi scientifici il concetto di evoluzione, secondo la quale le specie cambiano nel tempo e gli organismi “nuovi” derivano dalla modificazione di un organismo vissuto in precedenza, un loro antenato.

La modifica più importante fatta nella classificazione di Linneo è quella che riguarda i grandi regni della natura, che oggi si ritiene siano 5:

1-      monere

2-      protisti

3-      funghi

4-      piante

5-      animali.

LE MONERE

Le monere sono gli organismi viventi più semplici che esistono in natura; comprendono i batteri e le alghe azzurre, organismi adatti a vivere nei più diversi ambienti e formati da una sola cellula molto semplice.

I PROTISTI

I protisti (la cui vita è legata alla presenza dell’acqua) sono organismi eucarioti prevalentemente unicellulari. Comparsi sulla Terra probabilmente un miliardo di anni fa, vengono suddivisi in 3 grandi gruppi: i protozoi, le alghe e i funghi mucillaginosi.

I FUNGHI

I funghi sono organismi unicellulari o pluricellulari eterotrofi e hanno caratteristiche intermedie tra quelle degli animali e quelle delle piante.

LE PIANTE

Le piante sono organismi eucarioti pluricellulari autotrofi, in grado di produrre le sostanze di cui hanno bisogno attraverso la fotosintesi clorofilliana. Come già sai, mediante questo processo le piante producono glucosio e ossigeno: il glucosio serve alle piante stesse come materiale per i propri tessuti e come combustibile per ricavare energia. L’ossigeno viene liberato nell’aria: è un gas indispensabile per la respirazione di tutti gli esseri viventi; per questo le piante sono così importanti per la vita sulla Terra.

LA CIRCOLAZIONE E LA TRASPIRAZIONE

Nella maggior parte dei vegetali è presente un sistema di trasporto, attraverso il quale circolano, disciolte in acqua, le sostanze indispensabili per la vita delle piante. Acqua e sali minerali vengono assorbiti dalle radici e costituiscono la linfa grezza; essa scorre  verso le foglie, dove avviene la fotosintesi. Qui la linfa si arricchisce di glucosio (diventando linfa elaborata) e ridiscende lungo la pianta, portando a tutte le cellule il nutrimento.

L’acqua in più (in eccesso) viene poi eliminata, sotto forma di vapore acqueo, nel processo di traspirazione, che avviene soprattutto attraverso le foglie.

VARI TIPI DI PIANTE

Oggi sulla Terra esistono piante rimaste simili alle piante primitive e piante che hanno avuto un complesso processo di evoluzione.

Le briofite sono le dirette discendenti dei primi vegetali che si diffusero sulla terraferma, rimanendo però dipendenti dall’acqua. Sono piante senza un sistema di trasporto delle sostanze: infatti, assorbono l’acqua come spugne e la distribuiscono lentamente a tutte le cellule. Poiché non hanno tessuti di sostegno, sono generalmente di piccole dimensioni. Tra le briofite ci sono i muschi.

Le pteridofite sono piante che hanno sviluppato un sistema di trasporto delle sostanze, ma che hanno ancora bisogno dell’acqua per la riproduzione; per questo si trovano principalmente negli ambienti umidi. Tra di esse ci sono le felci.

Le spermatofite sono piante dotate di un sistema di trasporto delle sostanze e capaci di produrre semi, ossia capaci di riprodursi anche in assenza di acqua e anche dopo molto tempo. Esse si suddividono in gimnosperme e angiosperme. Le gimnosperme (di cui fanno parte le conifere) non producono fiori e frutti, mentre le angiosperme sì.

LE FOGLIE

Fotosintesi, respirazione e traspirazione in una pianta avvengono mediante le foglie.

La forma di una foglia è in genere larga e appiattita; questo permette alla foglia di esporre alla luce un gran numero di cloroplasti (degli organuli specializzati proprio nella fotosintesi clorofilliana) e di facilitare gli scambi gassosi con l’ambiente. Questi scambi avvengono soprattutto attraverso gli stomi, cioè delle aperture regolabili presenti principalmente sulla parte meno esposta ai raggi solari.

 In realtà il processo evolutivo ha creato foglie di svariate forme; per esempio dove il clima è molto arido le piante hanno foglie molto piccole (cioè con meno superficie traspirante); nelle foreste pluviali, dove l’acqua c’è ma manca la luce, le piante hanno foglie grandi, in grado di catturare più luce.

 LE RADICI

Le radici sono gli organi usati da una pianta per assorbire dall’ambiente esterno acqua e sali minerali. Queste sostanze entrano nelle radici diventando linfa grezza, che viene trasportata nelle foglie e trasformata in linfa elaborata.
L’insieme delle radici forma l’apparato radicale: in genere esso scende nel suolo (sotto terra) e in questo modo assolve anche all’importante funzione di ancorare la pianta al terreno.
Alcune specie vegetali hanno anche delle radici secondarie che crescono non nel suolo ma all’aperto: si chiamano radici aeree e le troviamo soprattutto nelle piante delle foreste pluviali, dove l’umidità è così alta che l’acqua può essere assorbita anche dall’aria.
Alcune piante usano le radici come un deposito per immagazzinare le sostanze nutritive. Per esempio la parte che noi mangiamo delle rape, delle carote e dei rapanelli sono proprio le loro radici, ricche di acqua e di sostanze zuccherine.
In generale si distinguono due tipi di radici: le radici fascicolate e le radici a fittone.

 IL FUSTO

Il fusto collega tra loro le radici e le foglie, permettendo il trasporto della linfa e dando sostegno all’intera pianta.

Il fusto può avere consistenza, dimensioni e forme differenti: nelle specie di piccole dimensioni è erbaceo, ma in quelle più grandi è legnoso. Alcune piante hanno fusti volubili, capaci cioè di avvolgersi intorno a sostegni; alcune di queste hanno fusti provvisti di radici avventizie, che permettono alle piante di “arrampicarsi” sui sostegni e di assorbire sostanze dal sostegno stesso. In alcune piante il fusto si sviluppa sotto terra e si chiama bulbo: le cipolle, per esempio, sono il fusto della pianta di cipolla.

Infine ci sono piante con fusti succulenti, così detti perché capaci di immagazzinare acqua; sono tipici, per esempio, dei cactus dei deserti.

I FIORI

Nelle spermatofite, le piante più evolute, la riproduzione è soprattutto sessuata, in particolare nelle angiosperme, che sono le uniche piante capaci di produrre fiori.

All’interno del fiore, nelle antere in cima agli stami, viene prodotto il polline, una polverina contenente i gameti maschili. I gameti femminili (ovuli) sono invece protetti nell’ovario, contenuto nel pistillo. Perché avvenga la fecondazione, il polline deve prima raggiungere gli organi femminili, cioè deve avvenire l’impollinazione del fiore.

L’impollinazione avviene tramite gli animali (in particolare gli insetti), oppure tramite il vento o l’acqua. Per questo ha nomi diversi, come puoi vedere dalla figura:

Quando il polline raggiunge lo stimma del pistillo, introduce nello stilo un filamento (tubetto pollinico), attraverso il quale i gameti maschili scendono nell’ovario. Qui si uniscono agli ovuli, fecondandoli.

Una volta fecondati, gli ovuli si trasformano in semi. A questo punto il fiore appassisce, mentre l’ovario si trasforma in un frutto, per proteggere i semi che contiene al suo interno.

Quando un seme trova un terreno adatto e condizioni di temperatura e umidità giusti, inizia il processo di germinazione: il seme dà origine a una nuova pianta.

GLI ANIMALI

Tutti gli animali hanno in comune 2 caratteristiche fondamentali:

1-      sono pluricellulari e le loro cellule sono altamente specializzate, cioè svolgono funzioni specifiche

2-      sono eterotrofi, in quanto si nutrono di altri organismi viventi, animali o vegetali.

Malgrado questo, gli animali in realtà sono molto diversi tra loro: una delle differenze principali è quella tra invertebrati (animali senza colonna vertebrale – sono il 97% di tutte le specie animali) e vertebrati (animali con colonna vertebrale).

Inoltre tra gli animali vi sono differenze per quanto riguarda

-         la digestione

-         la respirazione

-         la circolazione delle sostanze nutritive

-         l’escrezione dei prodotti di rifiuto

-         la riproduzione

-         lo sviluppo dell’embrione, cioè di un nuovo individuo

DIVERSI TIPI DI ANIMALI INVERTEBRATI

Gli animali invertebrati si distinguono nei seguenti gruppi:

· i poriferi, gli animali invertebrati più semplici.

Esempio:

una spugna

· i celenterati, animali molto antichi e quasi esclusivamente marini.

Esempi:

un polipo

una medusa

· i vermi, animali di diversi tipi, con il corpo molle e allungato, dotati di veri e propri organi.

Esempi:

una sanguisuga

un lombrico

· i molluschi, animali dal corpo molle, in alcuni casi protetto da una conchiglia esterna o interna, in altri casi senza protezione.

Esempi:

una vongola		una cozza
un’ostrica		una chiocciola

· gli artropodi, animali con zampe articolate, il corpo diviso in segmenti e un esoscheletro (un robusto rivestimento esterno). Essi si dividono in 4 classi:

-         i miriapodi

Esempi:

un centopiedi

un millepiedi

-         i crostacei

Esempi:

un granchio

un’aragosta

-         gli aracnidi

Esempi:

un ragno

uno scorpione

-         gli insetti (il gruppo di animali più numeroso – quasi un milione di specie – che vive in tutti gli ambienti della Terra; essi hanno un corpo composto da 3 regioni ben distinte: il capo, il torace, l’addome)

Esempi:

una coccinella		una mosca
un’ape		una farfalla

· gli echinodermi, animali provvisti di aculei o spine.

Esempi:

un riccio di mare

Un crinoide

GLI ANIMALI VERTEBRATI

I vertebrati, oltre a essere simili perché possiedono uno scheletro interno, hanno anche altre caratteristiche comuni:

- hanno un cranio che protegge il cervello e altri organi di senso

- hanno una muscolatura che permette il movimento

- hanno un sistema nervoso piuttosto complesso, che permette una intensa vita di relazione

- hanno un sistema endocrino, cioè un insieme di ghiandole che producono gli ormoni

- hanno una riproduzione sessuata e i sessi maschile e femminile sono differenziati

- hanno un corpo protetto da una pelle o cute e da altre strutture (scaglie, squame, penne, piume, peli).

DIVERSI TIPI DI VERTEBRATI

Come gli invertebrati, anche i vertebrati si distinguono in diversi tipi:

· i pesci. Sono i vertebrati più antichi (sono comparsi circa 400 milioni di anni fa), sono di tante forme, colori e dimensioni, ma la loro vita dipende sempre dall’ambiente acquatico (mare o acqua dolce).

Com’è fatto il corpo di un pesce:

· gli anfibi. Comparsi sulla Terra circa 350 milioni di anni fa, sono animali che vivono la prima fase della loro vita in acqua e da adulti vivono sulla terraferma, ma amano sempre l’acqua, dove tornano per depositare le uova. Nella loro vita avviene una completa metamorfosi (= cambiamento), come puoi vedere dall’immagine:

· i rettili. Sono i primi vertebrati completamente adattati a vivere sulla terraferma (sono comparsi sulla Terra circa 300 milioni di anni fa). Ce ne sono 3 ordini diversi:

   - i cheloni (come le tartarughe)

   - gli squamati (che comprendono i sauri – come lucertole e camaleonti – e gli afidi – i serpenti)

   - i loricati (come i coccodrilli)

Una tartaruga	Una lucertola	Un camaleonte
Una vipera	Un anaconda	Un coccodrillo

· gli uccelli. Sono animali che si sono evoluti dai rettili circa 150 milioni di anni fa e hanno la caratteristica di saper volare (tranne alcune specie che hanno perso questa caratteristica, come le galline, i pinguini e gli struzzi).

La classe degli uccelli è suddivisa in numerosi ordini, diversi per la forma del becco, delle zampe e delle ali. I principali sono:

- i passeriformi

  

Un passero

Un merlo

Un pettirosso

- i galliformi

  

Un fagiano

Una quaglia

Un pavone

- i colombiformi

  

Un piccione

Una tortora

Un gura crestato

- i rapaci

  

Un’aquila

Un falco

Una civetta

- gli anseriformi

  

Un’anatra

Un’oca

Un cigno

- gli apodiformi

  

Un rondone

Un colibrì

· i mammiferi. Si sono originati da un gruppo di rettili, poco prima degli uccelli, quando ancora sulla Terra vivevano i dinosauri. Dopo la scomparsa dei dinosauri hanno occupato ogni tipo di ambiente. In tutte le specie le femmine sono caratterizzate dalla presenza di ghiandole mammarie che producono il latte, con cui nutrono i propri piccoli.

I mammiferi sono divisi in

- erbivori (se si nutrono di vegetali)

- carnivori (se si nutrono di animali)

- onnivori (se si nutrono sia di vegetali sia di animali).

In base a come gli embrioni dei mammiferi completano il loro sviluppo, sono divisi in 3 gruppi:

1-     i monotremi (che depongono le uova; ce ne sono poche specie che vivono in Australia e Nuova Zelanda, come l’echidna e l’ornitorinco)

2-     i marsupiali (i piccoli nascono immaturi e completano il loro sviluppo nel marsupio della madre; vivono soprattutto in Australia, come il canguro e il koala)

3-     i placentati (è il gruppo che comprende la maggior parte dei mammiferi  - quasi 5.000 specie - e ne fa parte anche l’uomo. I placentati sono classificati in numerosi ordini: nell’immagine seguente trovi i principali di questi ordini).