EL ORIGEN Y LA EVOLUCIÓN DE LA VIDA

¿Cómo pudo originarse la vida sobre la Tierra?

Conviene saber que:• Hace unos 13.000 millones de años se pudo originar el

universo.• Hace unos 4.500 millones de años se debieron originar

el Sistema Solar y la Tierra.• Hace unos 3.800 millones de años se consolidó la

corteza sólida de la Tierra y se formaron la atmósfera, los océanos y los mares.

• Hace más de 3.500 millones de años se originó la vida sobre la Tierra

La vida sobre la tierra se originó hace más de 3.500 millones de años

• Se han descubierto fósiles de organismos procariotas en rocas con esa antigüedad.

• Los seres primitivos que existían hace 3.500 M.a. eran similares a las bacterias más primitivas que existen en la actualidad.

• A lo largo de estos 3.500 M.a. la vida se ha desarrollado, ocupando todo el planeta y diversificándose en muchos grupos de especies

Los experimentos de RediEn tiempos de Redi (s. XVII) la gente creía que los seres vivos se podían generar a partir de la materia inanimada (Teoría de la generación espontánea). Redi puso en tres recipientes un trozo de carne. El primero lo dejó destapado, el segundo lo tapó con un pergamino y el tercero con una fina gasa. Después de varios días observó que solo en el primero aparecían gusanos.

Los experimentos de Pasteur

Louis Pasteur (1822-1895) puso caldo de carne en una redoma y le alargó el cuello, dándole forma acodada y lo calentó hasta la ebullición. Observó que, después de enfriado, en el caldo de carne no se desarrollaban microorganismos y que se mantenía no contaminado, incluso después de mucho tiempo.

Los experimentos de Pasteur

Y, si se rompía el cuello …

Los experimentos de Pasteur

… o se inclinaba la redoma hasta que el caldo pasase de la zona acodada, este se contaminaba en poco tiempo.

Louis Pasteur (1822-1895)

• Químico y biólogo francés, considerado fundador de la microbiología como disciplina científica. Demostró que las enfermedades infecciosas estaban causadas por gérmenes patógenos, inventó el proceso de esterilización que lleva su nombre y desarrolló vacunas contra la rabia y otras enfermedades.

Entonces, ¿cómo pudo originarse la vida?

• Los experimentos de Redi y Pasteur demostraron que la generación espontánea no era posible.

• En el s. XX, un científico ruso, Oparin, retomó aquellas ideas y planteó una teoría sobre el origen abiótico de los seres vivos.

• Hoy se piensa que, efectivamente, la generación espontánea no es posible en la actualidad, pero que hace más de 3.600 M.a. se pudieron dar unas condiciones que la hicieron posible.

La hipótesis de Oparin

1º) El punto de partida, hace unos 3.800 M.a.La atmósfera primitiva estaba formada por metano (CH4), amoniaco (NH3), hidrógeno (H2) y vapor de agua (H2O). Era reductora y anaerobia. No obstante, en estas sustancias estaban los principales bioelementos que forman parte de la materia viva (C, H, O, N)

La hipótesis de Oparin

2º) ¿Cómo se formaron las biomoléculas?Las radiaciones solares y las descargas eléctricas proporcionaron la energía suficiente para que los componentes de la atmósfera reaccionaran y se formasen las biomoléculas, compuestos orgánicos sencillos como los que forman ahora los principales compuestos de los seres vivos.

La hipótesis de Oparin

¿Cuáles fueron las primeras biomoléculas?Se formaron así azúcares, grasas simples, aminoácidos y otras moléculas sencillas que reaccionaron entre sí para dar lugar a moléculas más complejas.

La hipótesis de Oparin

¿Cómo se formó “el caldo primitivo”?Según Oparin, los compuestos orgánicos que se formaron en la atmósfera fueron arrastrados hacia los mares por las lluvias y allí, a lo largo de millones de años, se concentraron formando una disolución espesa de agua y moléculas orgánicas e inorgánicas a la que llamó la “sopa prebiótica”.

La hipótesis de OparinLos precursores de las bacterias.En este “caldo primitivo” algunas moléculas formaron membranas, originándose unas estructuras esféricas a las que Oparin llamó coacervados. Algunos coacervados pudieron concentrar en su interior enzimas con las que fabricar sus propias moléculas y obtener energía. Por último, algunos pudieron adquirir su propio material genético y así la capacidad de replicarse (reproducirse). Se formarían así los primitivos procariotas.

El experimento de MillerEn 1953 Miller hizo una experiencia de gran importancia. Construyó un dispositivo en el que el agua de un matraz se calentaba, haciendo circular los vapores por un circuito. Introdujo (2) una mezcla de gases como la que pudo haber en la primitiva atmósfera de la Tierra y unas descargas eléctricas (3) hicieron reaccionar la mezcla. Esta era enfriada en un condensador (4) y los compuestos obtenidos se disolvían en el agua del matraz (1).

El experimento de MillerDespués de un tiempo, a través de una llave (5), sacó parte del líquido para analizarlo y descubrió que se habían formado muchas biomoléculas (azúcares sencillos, aminoácidos, etc.) de gran importancia en la constitución de los seres vivos.De esta manera Miller demostró que las primeras etapas de la hipótesis de Oparin eran posibles.

El experimento de Miller

Stanley Miller (1930-2007) ante una reproducción del instrumental con el que realizó su celebre experimento en el que simulaba las condiciones iniciales del origen de la vida en la Tierra. Esto sucedió en 1953, cuando a la edad de 23 años era becario en la Universidad de Chicago

La evolución según Lamarck (1809)

Su Teoría se basa en:• El uso y desuso de los órganos• La herencia de los caracteres adquiridosTransmite una idea de evolución “consciente”. Su punto débil está en que los conocimientos sobre la herencia de los caracteres muestran que solo se heredan aquellos cuya información reside en los genes.

La evolución según Darwin (1859)

Su Teoría se basa en:• La variabilidad presente en las poblaciones• La selección natural

En su teoría coincide con Lamarck en una cierta idea de evolución consciente. Su principal punto débil reside en su falta de conocimientos sobre genética para explicar cómo aparecer nuevas formas de los caracteres hereditarios en las poblaciones y cómo se transmiten estos de una generación a otra.

La evolución según Darwin

Puedes ver en este enlace una breve biografía

En este otro enlace puedes ver una breve explicación de su idea sobre la selección natural

La Teoría sintética o neodarwinismo

Dobzhansky (1937) reformula la teoría de Darwin, apuntalándola con nuevos conocimientos sobre genética. El neodarwinismo se basa en:• La unidad evolutiva no es el individuo sino la población.• La reproducción diferencial es el mecanismo a partir del cual la acción

conjunta de la variabilidad genética y la presión ambiental produce la selección

• La evolución es un proceso gradualEste último punto generó controversia y ha sido rebatido por otras teorías evolucionistas posteriores, como la teoría de los equilibrios interrumpidos (Gould, 1970) según la cuál la evolución se produce “a saltos”, con periodos de estabilidad y otros en los que se acumulan muchos cambios

ESPECIACIÓN

Es el proceso mediante el cuál una población de una determinada especie da lugar a otra u otras poblaciones, aisladas reproductivamente de la población anterior y entre sí, que con el tiempo irán acumulando otras diferencias genéticas. Según cuál sea la causa que genera ese aislamiento reproductivo, se distinguen dos formas de especiación:

• Especiación alopátrida o geográfica• Especiación simpátrida

Especiación Alopátrida

• Consiste en la separación geográfica de poblaciones que comparten un acervo genético común que sometidas a diferentes condiciones ambientales, han evolucionado independientemente hasta generar nuevas especies.

• La barrera puede ser geográfica o ecológica.• La separación entre poblaciones puede ser debida a migración, a extinción de

las poblaciones situadas en posiciones geográficas intermedias, o mediada por sucesos geológicos.

Especiación Simpátrida• Se produce dentro de un mismo espacio geográfico sin barreras de

aislamiento geográfico.• Puede que las nuevas poblaciones utilicen nichos ecológicos diferentes dentro

del intervalo de distribución de la especie ancestral (aislamiento ecológico).• El aislamiento reproductor en este proceso puede surgir como consecuencia

de la colonización y explotación de nuevos hábitat por individuos genéticamente diferenciados por mutaciones o que se alimenten de distintos recursos o....

• ....por un desarrollo extremo en la variabilidad, en donde se producen mecanismos de aislamiento por las diferencias extremas en tamaños, formas, conductas, etc.

Mecanismos de aislamiento reproductivo• Para que una especie se separe de otra, ambas deben

quedar aisladas genéticamente.• Esto sucede porque se establecen barreras al flujo

genético como consecuencia del desarrollo de mecanismos de aislamiento reproductivo.

• Estos mecanismos de aislamiento impiden el intercambio de genes entre poblaciones de diferentes especies.

...los mecanismos de aislamiento son de dos tipos:• Precigóticos: los que impiden que se forme el cigoto• Postcigóticos: los que hacen inviable o estéril al cigoto

Mecanismos Precigóticos

Dos individuos pertenecientes dos especies diferentes no podrán aparearse debido a:• Incompatibilidad de genitales• Incompatibilidad de gametos• Falta de respuesta al reclamo(ineficiencia de

feromonas)• Aislamiento por diferencias de hábitat o de

conducta

Mecanismos Postcigóticos

Se produce la fecundación, pero los cigotos tienen anulada su eficacia biológica por motivos diversos, como pueden ser:• Aborto del embrión o feto.• Muerte prematura del recién nacido.• Esterilidad del híbrido.

Los pinzones de Darwin

• En las islas Galapagos, frente a la costa de Ecuador, habitan una gran variedad de pinzones, todas endémicas.

• Todos provienen de una forma ancestral originaria del continente.

• Las diferentes especies viven en el suelo, los árboles o en ambos hábitat

• Se alimentan de frutos, semillas, insectos y de la corteza de las cactáceas.

¿qué tipo de especiaciación es este?

...fundamenta tus conclusiones en lo siguiente:

• Observa los diferentes tamaños y formas de los picos.

• Se alimentan de diferentes recursos.• Ten en cuenta que el ancestro es el mismo,

pero difieren en hábitat y en nicho ecológico.