Unitat 4. Un planeta viu

UNITAT 4UN PLANETA VIU

Un planeta ple de vida

Del fixisme a l’evolucionisme

La consciència de la vida pròpia

L’origen de la vida

• Fins al s XVII no havia dubte sobre l’origen de la vida: l’havia creat un Déu omnipotent.

• Però, des de l’època d’Aristòtil (s IV aC), també s’acceptava que havia criatures que neixien de la descomposició.

És l’anomenada teoria de la generació espontània.

• Francesco Redi, s XVII, es qüestiona seriosament la generació espontània.

• Dissenya uns experiments amb els quals comprova que els cucs només apareixien a la carn a la qual havien tingut accés les mosques.

• Estableix una teoria: els cucs no s’originen espontàniament de la matèria morta, sinó dels ous que les mosques ponen a la carn.

• Aquests experiments no van convèncer tots els científics de l’època:

• Needham observa l’aparició de microbis en teixits escalfats en flascons tancats. Per tant, defensa la generació espontània per als microorganismes.

•Sapallanzani va demostrar que si s’evitava la presència d’aire als flascons, no hi apareixien microbis. Contra això va dir que era precisament per falta d’aire que no hi apareixien.

• Qui va desmuntar definitivament la teoria va ser el microbiòleg Louis Pasteur, el 1860, 200 després dels experiments de Redi.

• Postula que els microbis i les espores de fongs que havia a l’aire es dipositaven sobre tots els objectes i eren els responsables de la descomposició dels cadàvers dels éssers vius.

• Contemporànies de Pasteur i, igualment revolucionàries, van ser les teories de Charles Darwin.

• Assegurava que la vida és la conseqüència d’un lent procés evolutiu regit per la selecció natural, i que el seu origen hauria estat per causes naturals.

• Si Pasteur havia mostrat la impossibilitat de la generació espontània, com s’havien format les primeres cèl·lules?

• Les respostes arriven amb les obres d’Oparin i Haldane.

• Oparin, al 1924, explica l’origen de la vida com una evolució físico-química des de la matèria inerta fins a les cèl·lules més primitives.

• Haldane, al 1929, proposa un origen de la vida a partir dels components químics de la sopa prebiòtica, referint-se als oceans enriquits en matèria orgànica

Teoria d’Oparin i HaldaneLa síntesi prebiòtica

• L’atmosfera primitiva estava formada per amoníac, metà, hidrogen i vapor d’aigua. Era reductora, però ja contenia els bioelements principals que formen la matèria orgànica: C, H, O, N.

• Aquests compostos van ser arrossegats per la pluja fins als oceans al llarg de milions d’anys, formant-se així una mescla concentrada de molècules orgàniques i inorgàniques, la sopa calent o prebiòtica.

La radiació solar i les descàrregues elèctriques

proporcionarien l’energia necessària perquè els

gasos de l’atmosfera reaccionessin i es formessin les biomolècules que

formen els éssers vius: aminoàcids, sucres, greixos simples, etc.

• En aquest “brou” algunes molècules es van organitzar en membranes formant unes estructures esfèriques, els coacervats. Uns van incloure enzims que els permetien algun tipus d’intercanvi amb el medi, sintetitzar les seves pròpies molècules, alguna mena de metabolisme.

• Finalment, alguns van adquirir el seu propi material genètic i, per tant, la manera de reproduir-se. Apareixen així els primers procariotes.

Experiment de Miller i Urey• Van simular les

condicions de la Terra primitiva i van aconseguir molècules orgàniques senzilles: aminoàcids, aldehids, àcids.

• Joan Oró i Fox, amb experiments similars, van obtenir sucres, urea, àcids grassos i nucleòtids.

• Per tant, les teories d’Oparin i de Haldane podien ser certes.

Del fixisme a l’evolucionisme

• L’evolució biològica és el procés de transformació d’unes espècies en d’altres gràcies a l’acumulació de variacions que van apareixent en els descendents, de generació en generació, al llarg de milions d’anys.

• Abans d’acceptar la teoria evolutiva es creia que:

• les espècies no havien variat al llarg del temps, és la teoria fixista o fixisme,

• eren producte d’un acte de creació, teoria creacionista a creacionisme.

• Els principals defensors eren:• Linné ( s XVIII), naturalista

pare de la nomenclatura binomial

• Cuvier, zoòleg iniciador de l’anatomia comparada i la paleontologia. Va deduir que els fòssils eren restes d’organismes que havien viscut en el passat, però va explicar la seva desaparició per efecte de grans catàstrofes, teoria geològica del catastrofisme.

Les teories evolucionistes

• A mitjans del XVIII alguns científics comencen a pensar en la transformació d’unes espècies en d’altres:

• Observen que no tots els descendents són iguals als progenitors i que existeixen varietats i races dins la mateixa espècie.

• Els naturalistes d’aquella època estudiaven les espècies arribades del Nou Món, proliferen jardins botànics, zoològics, col·leccions, tots organitzats segons semblances morfològiques. Lògicament , les noves espècies s’assemblaven més a unes de les conegudes que a d’altres i això els fa pensar en el parentiu, en que procedissin d’un avantpassat comú.

El Lamarckisme• El primer que proposa un mecanisme per

explicar la transformació de les espècies va ser Jean Baptiste Lamarck, 1744-1829. En la seva obra Filosofia zoològica exposa les seves idees, avui conegudes com Lamarckisme

• Les variacions mediambientals produeixen canvis en els costums dels organismes i l’ús o el desús dels òrgans provoca el desenvolupament o l’atrofia d’aquests òrgans. Aquesta idea queda resumida en la frase “la funció crea l’òrgan”.

• Els canvis experimentats al llarg de la vida dels organismes per adaptar-se al medi es transmeten a la descendència, és l’anomenada “herència dels caràcters adquirits”.

El darwinisme• Charles Darwin va formar part com a naturalista a

l’expedició científica a bord del vaixell Beagle, 1831-1836. A partir de l’estudi de la fauna de les Illes Galàpagos va deduir una nova teoria per explicar el procés de l’evolució. Guarda les seves idees fins constatar que Wallace havia arribat a les mateixes conclusions, fan una comunicació conjunta i el 1859 publica la seva obra L’origen de les espècies.

• Cada illa presentava un tipus de tortuga terrestre i va descriure fins a 14 espècies de pinsans adaptades a diferents tipus d’alimentació. Com que no trobava raonable que l’origen de tantes espècies diferents en un àrea tant reduïda fos producte de nombrosos actes de creació, arriba a la conclusió que eren el resultat de l’adaptació als diferents hàbitats de cada illa dels descendents dels primers organismes que van arribar.

El darwinisme es basa en tres aspectes:

• Els organismes tenen gran quantitat de descendents, mentre que els recursos són limitats, han de lluitar per la supervivència.

• Existeix una gran variabilitat en la descendència, uns són més aptes que d’altres.

• La selecció natural, la lluita per la supervivència entre individus fa que els més ben adaptats sobrevisquin, es reprodueixin i transmetin els seus caràcters a la següent generació.

• Les poblacions tenen un alt potencial reproductiu, encara que mantenen un nombre més o menys estable d’individus ja que les condicions de vida limiten el seu creixement.

• No tots els individus d’una població són iguals i algunes de les característiques diferencials són heredables.

• Les activitats vitals dels organismes determinen quines característiques són favorables i quines desfavorables.

• Els individus amb característiques favorables tindran més descendència perquè viuran més temps i es reproduiran més que la resta de la població.

• A la llarga, la proporció d’individus amb características favorables va augmentant.

• La selecció natural causa d’acumulació de caracterìstiques favorables i l’eliminació de les desfavorables. Es produiex així l’adaptació de les poblacions al medi.

• Aquests canvis, actuant durant milions d’anys, són responsables de l’aparició de noves espècies.

El neodarwinisme o teoria sintètica

• Darwin no va saber mai quin era l’origen de la variabilitat de la descendència.

• Després del redescobriment de les lleis de Mendel al 1900 i de les mutacions al 1901 es va comprendre l’origen de la variabilitat a la qual al·ludia Darwin.

• Durant els anys 20 es van produir avenços significatius per comprendre el mecanisme de l’evolució:

• Le poblacions tenen una gran variabilitat genètica deguda a la recombinació genètica (en espècies de reproducció sexual) i a les mutacions, canvis a l’atzar del material hereditari.

• Si dues poblacions es mantenen aïllades, sense compartir el seu fons genètic, l’acumulació de canvis triats per la selecció natural pot portar-les, després de moltes generacions a ser dues espècies diferents.

• Evolucionen les poblacions, no els individus.

Les proves de l’evolució

• L’observació de la naturalesa permet descobrir una sèrie de realitats que es poden explicar de manera més convincent si s’admet l’evolució de les espècies que si s’accepta el model creacionista. Són les anomenades proves de l’evolució.

Proves taxonòmiques • La classificació dels

organismes es basa en criteris de semblances. Segons la teoria de l’evolució aquestes semblances es donen perquè tenen un avantpassat comú, si s’haguessin creat independentment caldria esperar que les espècies fossin molt diferents entre sí.

Proves biogeogràfiques • Com més allunyades o

aïllades estan dues zones, més diferents són en quant a flora i fauna. Seria el cas dels pinsans de les Galápagos, els descendents dels primers en arribar a l’arxipèlag queden gairebé aïllats i es van diversificar segons la manera d’alimentar-se.

Proves paleontològiques • Amb l’estudi dels fòssils s’observa un augment de

diversitat i de complexitat des de les èpoques més antigues a les més modernes, com si de cada espècie ancestral haguessin sorgit unes quantes.

• Hi ha fòssils amb característiques intermèdies entre dos grups d’organismes.

Proves anatòmiques • Basades en

l’anatomia comparada.

• Es diferencien dos tipus d’òrgans: homòlegs i anàlegs.

• Òrgans homòlegs, tenen una mateixa estructura interna, encara que una forma i funció que poden ser diferents. Indiquen un parentiu evolutiu amb avantpassats comuns, els descendents dels quals han sofert una evolució divergent, s’han adaptat a galopar, escavar, nedar, volar o agafar objectes.

• Òrgans anàlegs, malgrat tenir un origen embriològic i una estructura interna diferents, exerceixen la mateixa funció.

• Es considera que la similitud és deguda a una evolució convergent.

• Altres òrgans que s’utilitzen com a prova són els òrgans vestigials, òrgans superflus que van tenir importància en antecessors.

Proves embriològiques

• S’han descobert semblances entre embrions de diferents tipus d’éssers vius. El desenvolupament embrionari és una recapitulació curta de les espècies antecessores.

Proves bioquímiques

• Com més semblants són els organismes més coincidències hi ha entre les molècules que els constitueixen. Molècules com l’ADN, l’ATP, el NAD, són universals i es consideren una prova de l’origen comú de tots els éssers vius.

Proves serològiques

• És basen en l’estudi de les reaccions d’aglutinació de la sang de diferents organismes. Es va injectar sang humana a un conill perquè fabriqués anticossos antihumans, aquests es van posar en contacte amb sèrums sanguinis humans i d’altres animals. El màxim grau d’aglutinació es va obtenir amb el sèrum humà, després amb el del ximpanzé, goril·la, orangutan i molt poc amb el del cérvol o el cavall. És el que cal esperar a partir de les similituds morfològiques