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ORIGEN DE LA VIDA
La materia de la vida
El origen de la vida
La humanidad siempre se ha preguntado por el origen de las cosas. Han existido varias teorías para explicar el origen de la vida:
La generación espontáneaLa idea de la generación espontánea nació en la antigua Grecia. La creencia se basaba en que, en la carne en descomposición parecían surgir gusanos y larvas. Lazzaro Spallanzani demostró que solo aparecían en un frasco mal cerrado, pero nunca si estaba cerrado herméticamente.
Louis Pasteur demostró la imposibilidad de la generación espontánea de la vida. Su experimento se puede apreciar en la imagen.
El origen cósmicoSegún esta hipótesis, llamada panspermia, la vida se ha generado en el espacio exterior y viaja de unos planetas a otros y de unos sistemas estelares a otros.El filosofo griego Anaxágoras fue el primero que propuso una idea similar para el origen de la vida, en el siglo V antes de Cristo.El máximo defensor fue Svante Arrhenius (finales del siglo XIX), que afirmaba que una especie de esporas o bacterias viajan por el espacio y pueden "sembrar" vida si encuentran las condiciones adecuadas.
Evolución químicaLas hipótesis mas aceptadas afirman que la vida surge de una evolución química en la que, hace millones de años, aparece la materia orgánica a partir de inorgánica, de forma espontánea, gracias a las particulares condiciones que hubo en la primera etapa de la historia de la tierra: gases ricos en H2 en la atmósfera (NH3, CH4, etc) y ausencia total de O2 libre (en cuya presencia no hubiera podido surgir la vida)La teoría se debe al bioquímico ruso Aleksandr Oparin y al genetista británico John B.S. Haldane y data de la década de los años 20 del siglo pasado.
La evolución química
Oparin Haldane
La evolución química
La química de la vidaLa materia orgánica se formaría en los océanos primitivos a partir de CO2, agua y otros compuestos, de manera similar a cómo la fabrican las plantas con la fotosíntesis.Eso fue posible en una atmósfera muy diferente a la actual, so O2 ni O3 (ozono) y con muchas tormentas y radiaciones ultravioleta que proporcionarían la energía necesaria.
Fotosíntesis: La energía se introduce en la materia
Materia inorgánica
Materia orgánica
La aparición de la materia orgánica Oparin y Haldane propusieron que la materia orgánica se originó en la Tierra como resultado de reacciones muy similares a la fotosíntesis, pero sin seres vivos:
El hidrógeno, que los vegetales sacan del agua, saldría de compuestos ricos en este elemento como CH4, NH3, etc. muy abundantes en la atmósfera primitiva como hemos visto. La energía la proporcionarían las tormentas eléctricas, muy abundantes y violentas en aquella época y las radiaciones ultravioleta del Sol que llegarían a la Tierra en gran cantidad por no haber capa de Ozono.
Experimento de Miller y UreySe realizó en 1952 y demostró que las teorías de Oparin y Haldane podían ser ciertas.Se utilizaron dos esferas de vidrio cerradas:
Una representaba la atmósfera primitiva y en ella estaban los gases que se suponía que había (metano, amoníaco, hidrógeno y vapor de agua)La otra representaba el océano primitivo con agua líquida y los gases atmosféricos disueltos.
El experimento consistió, básicamente, en someter la mezcla que representaba la atmósfera primitiva a descargas eléctricas de 60.000 voltios.El resultado fue que al cabo de unos días, se había formado en el supuesto océano una serie de moléculas orgánicas como aminoácidos.Ensayos posteriores del experimento consiguieron sintetizar bases nitrogenadas como las que constituyen el ADN y el ARNEste experimento fue clave para comprobar la Teoría del caldo primordial en el origen vida.
Experimento de Miller y Urey
Experimento de Miller y Urey
Etapas de la evolución químicaEvolución prebiótica: hasta la aparición de las primeras células.
Formación de moléculas orgánicas sencillas. Los componentes de la primitiva atmósfera con la energía de tormentas y la radiación solar, reaccionarían para dar la primera materia orgánica, muy simple todavía, como teorizaron Oparin y Haldane y demostraron Miller y UreyFormación de moléculas orgánicas complejas. Las moléculas sencillas empezaron a ser tan abundantes que chocaban y reaccionaban dando materia orgánica más complejaTenemos el “caldo primordial” definido por Oparin.
Formación de coacervados. En este caldo primordial (agua con moléculas orgánicas simples y complejas) algunos compuestos se unirían originando esferas huecas o coacervados en cuyo interior quedarían encerradas moléculas como ácidos nucleicos que podían hacer copias de sí mismas.Los coacervados englobarían más materia y aumentarían de tamaño hasta ser tan grandes que se dividirían pasando copias del ácido nucleíco.Serían los precursores de las primeras células.
Etapas de la evolución química
Coacervados
La formación de las primeras células Evolución biótica o biológica: desde la aparición de las primeras células.En la actualidad no podemos saber como se formó la primera célula. Solo podemos suponer que aspecto tuvo. Se piensa que los primeros
organismos eran procariotas muy parecidos a las bacterias actuales
Primeras célulasLas primeras células serían procariotas (sin nucleo ni orgánulos y muy pequeñas), heterótrofas (se alimentaban de materia orgánica pues no la podían fabricar) y anaerobias (no utilizaban oxígeno). Utilizarían como alimento las moléculas orgánicas presentes en el medio. Como estas moléculas terminarían por agotarse, podría haber ocurrido una primera crisis ecológica, si no hubiera sido porque en algún momento de la evolución celular...
Aparecen las autótrofasAlgunas células aprendieron a fabricar las moléculas orgánicas a partir de CO2. Se iniciaba así la fotosíntesis, como un proceso de nutrición autótrofa. Este proceso tuvo como consecuencia la liberación de O2 y, por tanto, la transformación de la atmósfera reductora en la atmósferaoxidante que hoy conocemos.
Autótrofas
Aparecen las aerobiasEl oxígeno causaría la muerte de muchas formas celulares para las que fue un veneno.Algunas células aprendierona utilizarlo en sumetabolismo, lo que dio lugara la respiraciónaerobia, que produce mucha más energía.
Las pocas anaerobias que quedan tienen que refugiarse en lugares en que no hay oxígeno: suelos encharcados, profundidades oceánicas y, mucho más tarde, en el interior de animales formando parte, entre otras cosas de la flora intestinal
Aerobias
Ante la falta de materia orgánica en el medio, no todas las células procariotas se hicieron autótrofas.Algunas siguieron siendo heterótrofas y se hicieron depredadoras. Para ello fue conveniente aumentar de tamaño.Más tarde ingirieron a otras células procariotas y en lugar de digerirlas, las englobaron, estableciéndose entre ellas una relación endosimbionte.
Aparecen las eucariotas
Aparecen las eucariotasEl aumento de tamaño trae consigo la compartimentación del interior mediante cavidades hechas de membrana plasmática con lo que surgieron los orgánulos membranosos (retículo, aparato de Golgi, vacuolas), incluido el núcleo que protege al ADN.
En un momento dado, esta célula englobó a otras células procariotas, estableciéndose entre ambas una relación de simbiosis. Unas procariotas aerobias darían lugar a las mitocondrias haciendo aerobias a todas las células que llamamos eucariotas. Otras procariotas autótrofas fueron las precursoras de los cloroplastos y harían autótrofas a las células que las portaran.
Aparecen las eucariotas
Evolucionan las eucariotasLas eucariotas que adquieren mitocondrias y se hacen aerobias, desplazan por competencia a las que no lo eran, de manera que, desde entonces, todas son aerobias.Las que se quedan así dan lugar a las células animales, de hongos y protozoos.Las que adquieren además cloroplastos y se hacen autótrofas dan lugar a las células vegetales y de las algas.
Aparecen las eucariotas
Aparecen las eucariotas
LA EVOLUCIÓN
TEORÍAS PRE-EVOLUTIVAS
En el transformismo se agrupan todas las leyendas que, desde la Antigüedad, hablan de transformaciones fabulosas.
El transformismo
Según el fijismo, tanto la naturaleza como las especies vivas son una realidad definitiva y acabada: los seres vivos son formas inalterables, siendo hoy tal y como fueron diseñadas desde su comienzo.
Fijismo o creacionismo
Esta teoría predominó durante siglos, apoyándose en la interpretación literal del GÉNESIS.
Pero algo que resultaba difícil explicar era el significado de
los fósiles
LO INTENTA EXPLICAR EL CATASTROFISMO
CatastrofismoEn el pasado se habían producido catástrofes geológicas que producían extinciones, tras las cuales se producían nuevas creaciones. La última de esas catástrofes fué el diluvio universal de Noé.
Unos de sus defensores fue Georges Cuvier
TEORÍAS EVOLUTIVAS
Teorías evolutivasEn el siglo XIX surgen NUEVAS TEORÍAS basadas en la idea de que “los seres vivos pueden transformarse a lo largo del tiempo” TEORÍAS EVOLUTIVAS.
La primera de estas teorías bien desarrollada se debe a Lamark que fué el primero que se opuso a la inmutabilidad de las especiessosteniendo que las especiesevolucionan de forma gradual ycontinua a lo largo de suexistencia.
El lamarckismo
El lamarckismoLa teoría de Lamarck se basa en:
Tendencia a la complejidad. Según esta teoría, los seres vivos tienen un impulso interno hacia la perfección y la complejidad que los hace adaptarse a los cambios del ambiente provocando la aparición de órganos nuevos que pasan a sus descendientes. Aparición de adaptaciones. La necesidad provoca la aparición de órganos nuevos, y cuando se deja de usar algún órgano, éste se atrofia y desaparece. Se suele simplificar con la expresión: “la función crea el órgano”.Herencia de los caracteres adquiridos. Los caracteres adquiridos durante la vida del individuo se conservan y se transmiten a la descendencia.
La teoría de Lamarck tuvo gran aceptación…
Pero se EQUIVOCÓ al suponer que las características adquiridas son heredables:
Son características producidas por el ambiente, no por los genes, por lo tanto, no pueden heredarse!! Ej: Los cambios obtenidos a lo largo de la vida (musculación en gimnasio) no se transmiten a los descendientes!!
La musculatura que desarrollan los atletas es un carácter adquirido pero…
contrariamente a lo que decía Lamarck, no se hereda!!
Lamarck se equivocaba
Lamarck se equivocabaTampoco se ha demostrado que los seres vivos tiendan a la complejidad y la perfección.De hecho, muchas formas de vida tienden a simplificarse cuando se adaptan a medios en los que no necesitan la complejidad.Muchos parásitos, por ejemplo, pierden los aparatos que no usan como el digestivo o los ojos.Algunos autores creen que los virus (tan simples que ni se consideran seres vivos) serían una adaptación extrema de una célula a la vida parásita.
Lamarck y el caso de las jirafasAnte la sequía acuciante, una población de antílopes de cuello y patas normales intentó cambiar su dieta por hojas de acacia, que abundaban en las copas de los árboles.Era necesario que alargaran sus cuellos y patas para poder alcanzar las hojas verdes.
Como las hojas accesibles se agotaban, ‘debían crecer más’ para llegar a las más altas y, por tanto, las jirafas ‘seguían esforzándose en estirar más su cuello y patas’.
Lamarck y el caso de las jirafas
Como sus descendientes en la siguiente generación ya nacían con el cuello y las patas un poco más largos, según el principio de herencia de los caracteres adquiridos, estarían mejor adaptados y podrían seguir esforzándose en estirar sus miembros.A medida que pasaba el tiempo y se sucedían las generaciones, estos animales se iban pareciendo más a las jirafas actuales.
En resumen…
(actividad)
Hay quien piensa que si se hace una operación de estética (arreglarse la nariz, por ejemplo), antes de tener un hijo, evitará que su hijo herede esa nariz antiestética.Qué le dirías a esa persona, con argumentos científicos, para convencerla de lo contrario?Por qué deberías convencerla de lo contrario?
El darwinismo
El darwinismoLos padres de la teoría evolutiva que se acepta actualmente son Charles Darwin y Alfred Russel Wallace. Ambos cientificos llegaron a las mismas conclusiones pero por separado.
Wallace
Darwin
El darwinismoLa teoría darwinista se basa en:
La elevada capacidad reproductora de los seres vivos.La variabilidad de la descendencia.La actuación del proceso llamado selección natural.
Elevada capacidad reproductoraLas especies suelen tener mas descendencia de la que sobrevivirá y llegara a adulta. La causa de que una especie no aumente su número de forma infinita es que los recursos de todo tipo son limitados.
La variabilidad de la descendenciaLos descendientes de una misma pareja de seres vivos con reproducción sexual no son identicos; siempre hay ligeras variaciones que los hace distintos entre sí.
La selección naturalEntre los miebros de una especie se establece una lucha por la supervivencia, sobre todo si los recursos son escasos.Solo los mejor adaptados consiguen sobrevivir y reproducirse.
DarwinismoDebido a su Teoría de la evolución y, especialmente, a sus ideas que ponían de manifiesto la relación evolutiva entre el hombre y el resto de los primates, Darwin fue frecuentemente parodiado y, además, desató una gran polémica, no sólo científica, sino también social.
Darwin y el caso de las jirafasEn un principio existiría una población de antílopes de cuello y patas de longitud normal. Algunos de ellos, que tenían el cuello y las patas algo más largos, podrían alimentarse de hojas de acacia, lo que les ayudaría a sobrevivir mejor y, por tanto, a reproducirse, pasando sus caracteres a su descendencia.
Darwin y el caso de las jirafasLos descendientes serían más altos y de cuello más largo y, de nuevo, la selección natural seleccionaría a los aptos pues los menos adaptados era más probable que murieran de hambre antes de llegar a adultos.Así, en cada generación se reproducían los animales más altos. Al cabo de unos millones de años, la totalidad de los animales eran altos, como las jirafas actuales.
En resumen…
El neodarwinismo
El neodarwinismo o teoría sintética de la evolución, es básicamente el intento de fusionar el darwinismo clásico con el mendelismo, la genética moderna, la paleontología y otras ciencias.Fue formulado en la década 30 y 40 del siglo pasado.
El neodarwinismo
El neodarwinismoSegún esta teoría los fenómenos evolutivos se explican básicamente por medio de las mutaciones (las variaciones accidentales de que hablaba Darwin) sumadas a la acción de la selección natural.Así, la evolución se habría debido a la acumulación de pequeñas mutaciones favorables en una población (conjunto de individuos de la misma especie que habitan en un lugar determinado), preservadas por la selección natural y que producen nuevas especies.
El neodarwinismo: principios Variabilidad genética: dentro de una población existe un gran número de genotipos (conjunto de genes) diferentes, debido a mutaciones y recombinaciones genéticas. Selección natural: las combinaciones genéticas mejor adaptadas al medio, sobreviven y se reproducen más eficientemente que las peor adaptadas, que se eliminan. Lo que evoluciona no es el individuo, sino la población: No importan tanto los genes y mutaciones de cada individuo, sino las que se vayan acumulando y predominando en la población.
La falena del abedul: un ejemplo
de evolución.
El caso de la mariposa del abedul.
Revolución Industrial (Manchester, 1850)
La RESERVA DE VARIABILIDAD GENÉTICA es lo que permite a los individuos irse
acomodando y adaptando a los cambios ambientales…
Una población más diversa tiene más
probabilidades de sobrevivir y
de que alguno de sus individuos
esté adaptado a las nuevas condiciones
Un ejemplo de adaptación al ambiente: La mariposa del abedul (Biston betularia).
Revolución Industrial (Manchester, 1850)
Esta mariposa es de color blanco y vive sobre el tronco de los abedules, que es de corteza blanca. Así, pasa inadvertida ante sus depredadores: los pájaros.Hay una variedad melánica que les hace ser presas fáciles para los pájaros que se alimentan de ellas, ya que llaman mucho la atención sobre el tronco blanco. Éstas son minoritarias.
Hacia 1850, en plena Revolución Industrial, la contaminación atmosférica hizo que los troncos de los abedules se oscurecieron
Las mariposas blancas dejaron de pasar inadvertidas y fueron presa fácil
de los pájaros.
Ahora, sólo las mutantes oscuras pasaban inadvertidas en el nuevo ambiente y se
reproducían… Al cabo de 50 años, el 99% de la población era
oscura.
Un siglo más tarde, la calidad ambiental mejoró y la
contaminación desapareció de la zona.
Los abedules recuperaron su corteza blanca y la situación volvió
a cambiar
De nuevo las mariposas
blancas vuelven a ser
mayoría!!
Pruebas de la
evolución
Órganos homólogos: Son los que poseen estructuras anatómicas muy parecidasya que tienen el mismo origen evolutivo, estosórganos han sufrido una evolución divergente por adaptarse a distintas funcionesPor ejemplo, las extremidades anteriores de todos los mamíferos que tienen todas húmero, cúbito y radio, y carpos, metacarpos y falanges.
Pruebas anatómicas: Órganos homólogos.
Evolución divergente
También llamada Radiación o divergencia evolutiva.
Pruebas anatómicas:Órganos análogos.
Órganos análogos: Estos órganos tienen un origen diferente pero tienen una forma anatómica similar debido a que desempeñan funciones similares. Por ejemplo, el ala de un insecto y el ala de un ave.Representan un fenómeno llamado evolución convergente.
Evolución convergente
También llamada
convergencia
adaptativa
Por ejemplo, en los delfines y en las focas hay un hueso en el que se insertaba el fémur en antepasados terrestres
Órganos vestigiales: Se trata de órganos atrofiados, sin función alguna en la actualidad, pero que pueden revelar la existencia de los antepasados, para los que estos órganos eran necesarios.
Pruebas anatómicas: Órganos vestigiales.
Las similitudes en las primeras etapas, muestran un antepasado común.Cuanto más cercano es el antepasado común, más semejanzas existen.
Pruebas embriológicas: Se basan en el estudio del desarrollo embrionario de los seres vivos. Aquellas especies que tienen un mayor parentesco evolutivo muestran mayores semejanzas en sus procesos de desarrollo embrionario.
Pruebas embriológicas.
cómo se fueron adaptando a
las cambiantes condiciones
del medio,
El estudio de los fósiles nos da una idea muy directa de los cambios que sufrieron las especies al evolucionar hacia otras. Existen muchas series de fósiles de plantas y animales que nos permiten reconstruir
Pruebas paleontológicas.
Pruebas bioquímicasLos siguientes hechos demuestran la evolución a partir de un antepasado común.
La estructura del ADN y sus nucleótidos es idéntica en todos los seres vivos.La correspondencia entre tripletes de ADN y aminoácidos de las proteínas (el código genético) también es idéntica en todos los seres vivos Los procesos metabólicos fundamentales también son idénticos en todos los seres vivos.
Pruebas bioquímicas.Estructura y composición del ADN idénticos en todo ser vivo.
Código genético universal
Procesos metabólicos comunes
Selección artificial
Selección artificialMucho antes de Darwin y Wallace, los agricultores y ganaderos utilizaban la idea de la selección para producir cambios importantes en las características de sus plantas y animales durante el transcurso de decenios. Los granjeros y agricultores sólo permitían reproducirse a las plantas y animales con unas características deseables, causando la evolución de las razas. A este proceso se le llama selección artificial porque son las personas (en lugar de la naturaleza) las que seleccionan qué organismos se reproducen.
Selección artificialComo se muestra, los agricultores han cultivado numerosas variedades a partir de la mostaza silvestre, mediante la selección artificial de determinados atributos.
Selección artificial
Biodiversidad
BiodiversidadBiodiversidad o diversidad biológica es la variedad de seres vivos sobre la Tierra, resultado de miles de millones de años de evolución según procesos naturales y también de la influencia creciente de las actividades del ser humano. La biodiversidad comprende igualmente la variedad de ecosistemas y las variedades de genes dentro de cada especie que permiten la combinación de múltiples formas de vida, y cuyas mutuas interacciones con el resto del entorno son fundamentales para la vida sobre el planeta.
Biodiversidad y ecosistemasUn ecosistema tiene más biodiversidad, cuantas más especies distintas posea.Dado el mismo número de especies, tendrá más biodiversidad el que tenga más individuos de cada especie.La biodiversidad es fundamental porque aumenta la estabilidad de los ecosistemas y favorece la recuperación tras un desastre.Por ejemplo, no se puede eliminar a los descomponedores de un ecosistema, puesto que esto causaría la eliminación de una función importante que permite la existencia de todo el ecosistema.
Biodiversidad y ecosistemasLos ecosistemas mantienen su estabilidad gracias a la diversidad de organismos que realizan diversas funciones.Cuantos menos integrantes tenga un ecosistema, más susceptible será a cualquier impacto.Si solo hay un herbívoro y desaparece, los carnívoros no tendrán qué comer y las plantas crecerán hasta no tener espacio.Si hay varios herbívoros y desaparece uno, los otros suplirán su papel y el ecosistema se autorregulará.
Biodiversidad y distribución de continentes
Cuando se separan los continentes, distintas poblaciones quedan aisladas y van acumulando distintas mutaciones que las permiten evolucionar hacia distintas especies
Cuando los continentes están unidos, la biodiversidad disminuye ya que al no haber aislamiento se mezclan las características y se tiende a la uniformidad.
Biodiversidad y distribución de continentes
(actividad)Busca información acerca de especies animales y vegetales endémicas de las islas Canarias y Baleares y elabora una lista.¿Qué significa que una especie es endémica?¿Por qué crees que hay más endemismos en las islas que en los continentes?
La extinciónEl proceso de desaparición de especies es la extinción, que es, en definitiva, el destino último de todas las especies.La extinción puede ser:
Por la influencia que tienen los organismos entre sí, como una epidemia o un voraz depredador.Por un cambio del hábitat de una especie.
Primera (444 ma): Afectó solo a seres marinos ya que no había vida en los continentes.Segunda (360 ma): Aunque ya había vida en los continentes (plantas), no se vio afectada. En los mares, entre muchos invertebrados, se extinguieron algunos grupos de peces.Tercera (250 ma): Considerada “la gran extinción” o “extinción masiva”. Perecieron el 90% de todas las especies: el 96% de las especies marinas y el 70% de las terrestres.
Las cinco grandes extinciones.
Cuarta (200 ma): Desaparecieron muchos reptiles dejando sitio a los dinosaurios, que empezaban su dominio en la Tierra.Quinta (65 ma): en ella desparecieron los dinosaurios, dejando espacio a aves y mamíferos.Las causas de estas extinciones (salvo la quinta) se desconocen, pero se barajan choques de meteoritos (como en la quinta), cambios climáticos, variaciones del nivel del mar, explosión cercana de supernovas, etc.
Las cinco grandes extinciones.
Las cinco grandes extinciones.
La extinción de los dinosaurios
La supervivenciaCuando se producen extinciones, por la causa que sea, desaparecen los seres mejor adaptados.Ante cambios en el ambiente, los seres dejan de estar adaptados por ser muy especialistas.Por el contrario, los seres generalistas, menos adaptados a ambientes concretos, son capaces de asumir cambios con más facilidad y pueden sobrevivir.Por ejemplo:
Las cucarachas han sobrevivido a las tres últimas extinciones.Los mamíferos sobrevivieron a la quinta extinción y ocuparon el espacio de los dinosaurios.
La supervivencia
Y al fin, EL FIN
