Origen de la vida i l’ésser humà

índex

1. L’origen i concepte de vida2. Evolució3. Extincions4. Origen de l’ésser humà

2

1. L’ORIGEN DE LA VIDA

3

En aquesta unitat intentarem respondre dues preguntes que han interessat la humanitat sempre:

1.- Quin és l’origen de la vida?2.- Per què la vida presenta tanta variabilitat?

Els principis no van ser fàcils:

TEORIES NO-CIENTÍFIQUES QUE INTENTEN RESPONDRE

MATÈRIA ORGÀNICA DESCOMPOSANT-SE

LARVES DE MOSQUES

RATOLINS

GENERACIÓ ESPONTÀNIA DE VIDA

1.- GENERACIÓ ESPONTÀNIA

2.- CREACIONISME

Aparició de la vida per obra creadora d’un esser suprem....

4

1rs EXPERIMENTS QUE VAN REFUTAR LA TEORIA DE LA GENERACIÓ ESPONTÀNEA

5

Francesco Redi (1668)

6

Louis Pasteur (1860)

L’ORIGEN DE LA VIDA

7

1. Què entenem per vida?

Tots els organismes del planeta tenen en comú que:

Existeix una organització interna. Capacitat de reproducció. Necessitat d’energia per realitzar les funcions vitals. Els elements majoritaris de la vida (98%) són: H, O (H2O) i C.

H2O => conegut com a dissolvent universal, és a on millor es donen totes les reaccions químiques en els éssers vius.

8

C => àtom que pot establir 4 enllaços i donar lloc a la gran varietat de molècules que conformen la vida => biomolècules

GLÚCIDSLÍPIDS

PROTEÏNESÀCIDS

NUCLEICS

9

Necessitat d’ energia Per poder realitzar les funcions vitals

Com s'obté? => depèn de l’organisme:

Organismes Autòtrofs fotosintètics

CO2

H2O

algues

bacteris

plantes

Energia solar

C6H12O6

Matèria

orgànica

O2+

Organismes Heteròtrofs

CO2 H2O energia+ +

alimentació

respiració

Algunes definicions de vida...• “ La vida és desequilibri ”. Christian de Duve• “ La vida és una regió on s’incrementa l’ordre, en cicles

moguts per fluxos d’energia ”. Carl Sagan

• “ Zona separada del medi, amb font d’energia, amb capacitat d’adaptació, evolució i reproducció ”. Robert Shapiro

• “ La vida és informació i ADN replicable “. Chris Mckay

• “ Objecte complex que conté informació i té capacitat de reproducció i evolució ”. Leslie Orgel

• “ És un miracle”. Francis Crick

10

L’origen...

11

La vida és en qualsevol cas un fenòmen molt complex amb necessitat de molts factors i condicions i determinats estats d’equilibri entre ells.

2. Origen dels “ingredients”

CARBONI (CO2) => desgasificació del planeta per la combustió => VULCANISME

H2O => provinent d’asteroides d’òrbites més llunyanes que la de la Terra.

CO2

H2O

12

3. Escenari en l’origen de la vida

Continents encara sense formar. Vulcanisme submarí molt intens => aigües molt càlides riques en minerals dissolts. Atmosfera sense oxigen ni ozó que protegís dels raigs UV.

Quin tipus de vida havia amb aquestes condicions?

BACTERIS QUIMIOSINTÉTICS

Bacteris que obtenien l’energia necessària a partir de reaccions d’oxidació de compostos minerals inorgànics emesos pels volcans submarins.

Dipòsits mineralsCarbonats de Fe

Dipòsits mineralsÒxids de Fe

(BIF)

BACTERIS QUIMIOSINTÉTICS

Com s’ha conegut això?

D’acord, sabem com eren els primers organismes, però encara no hem respost la pregunta clau:

13

Matèria inorgànica Matèria orgànica?

En realitat, ningú no ho sap encara...

Stanley Miller(1953)

Energia elèctrica

NH3 CH4

Recollida de mostres

Però hi ha hagut aproximacions:

H2O + calor

H2O vapor

EXPERIMENT DE MILLER

HIPÒTESIS MÉS ACCEPTADES

14

1. HIPÒTESI METABÒLICA

2. HIPÒTESI ARN (àcid ribonucleic)

Com hem pogut saber l’edat de la vida?

15

Isua (Grenlàndia)

S’han trobat sediments de fa 3800 Ma juntament amb bacteris fossilitzats

12C

Aquesta vida primitiva (bacteris) tenien la capacitat d’assimilar només un dels dos isòtops del C dels sediments: 12C 13C

Els sediments enriquits amb aquest isòtop => han albergat vida => si es calcula l’edat d’aquest sediments => es coneixerà l’edat de la vida => el 1999 es va fer aquest càlcul => 3800-4000 Ma

16

2. EVOLUCIÓAvantpassats dels éssers vius

actuals (fossilitzats)

ESPÈCIES ACTUALS 2M catalogades/30-50M

EVOLUCIÓ

4000 – 3800 Ma

Actualitat

Desconeixem el 90% dels éssers vius planeta

Pocs i molt primitius

?

Molts i molta diversitat

CONCEPTE D’ESPÈCIE

Una espècie es defineix com el conjunt d’organismes capaços de reproduir-se entre si amb descendència fèrtil.

TEORIES EVOLUTIVES

17

Jean Baptist Lamarck (1744-1829)

1. TEORIA DE L’HERENCIA DELS CARACTERS ADQUIRITS o LAMARCKISME

Lamarck va proposar que les espècies canviaven (EVOLUCIONAVEN) adquirint nous òrgans per fer front a la seva relació amb el medi ambient i transmetent aquests canvis a la seva descendència.

Charles Darwin (1809-1882)

2. TEORIA DE LA SELECCIÓ NATURAL o DARWINISME

Darwin va proposar la selecció per part de la natura dels individus més aptes. Aquests eren doncs els que trametien els seus gens a les generacions posteriors. Hi ha individus amb les diferents expressions d’un caràcter, i són les condicions ambientals les que determinaven qui és l’organisme supervivent i per tant el que transmet els seus gens a la descendència.

18

Exemple comparatiu: LAMARCKISMO - DARWINISMO

19

RITME EVOLUTIU: RADIACIÓ EVOLUTIVA

En general, la comunitat científica està d’acord en què per que una espècie evolucioni cap a una altra han de transcórrer de mitjana....

1.000.000 d’anys

La evolució va tenint lloc gradualment en forma de petites mutacions a nivell genètic.

LA DIVERSITAT D’ESPÈCIES depèn de...

... les condicions ambientals => diferents ecosistemes => major nombre de processos adaptatius i selectius => major nombre d’espècies diferents.

+ superfície continental unida => - ecosistemes diferents =>

- diversitat biològica

- superfície continental unida => + ecosistemes diferents =>

+ diversitat biològica

RADIACIÓ EVOLUTIVA

20

RITME EVOLUTIU: RADIACIÓ EVOLUTIVA

PANGEA 2 (225 Ma)

PANGEA 1 (560 Ma)

Actualitat

En quins moments hi ha hagut colls d’embut?

21

RITME EVOLUTIU: RADIACIÓ EVOLUTIVAExemple:

Les palmeres de Madagascar

Nº espècies palmeres

Milers km2

Àfrica 120 30.272Madagascar 170 587

Què és el primer que et crida l’atenció?

... Doncs, a més, de les 170 espècies, 165 són endèmiques, és a dir, només es troben a Madagascar... Com pot ser?

És a dir, es van crear després que Madagascar es separés del continent africà fa 165 Ma => prova de la radiació evolutiva

165 Ma

PROVES DE LA EVOLUCIÓ

22

Avantpassats dels éssers vius actuals (fossilitzats)

ESPÈCIES ACTUALS 2M catalogades/30-50M

EVOLUCIÓ

Com s’ha pogut produir tanta diversificació biològica?

4000 Ma

Actualitat

3 tipus de proves suporten les teories evolutives:

Proves biològiques Proves paleontològiques Proves moleculars

Desconeixem el 90% dels éssers vius planeta

Proves biològiques

23

1.- Disposició i estructura d’òrgans.Exemple: extremitats del rat-penat, balena, gat i ésser humà

Es pot deduir que es tracta de 4 adaptacions diferents d’un possible organisme comú.

2.- Presència d’òrgans vestigials: ancestres molt diferents als organismes actualsExemples: fèmur de la balena o coxis a l’ésser humà

3.- Mateix sistema de transmissió d’informació i tipus de reaccions químiques de tots els organismes vius => duplicació ADN

24

Exemple evolució en proves biològiques: EVOLUCIÓ DEL CAVALL

25

Proves paleontològiquesA partir dels fòssils => Classificats fins 300.000 fòssils diferents dels 2000 milions que alguns paleontòlegs han estimat => 1 fòssil trobat de cada 7000 espècies que es pensa existeixen => existència d’un gran arbre de vida amb un ancestre comú => la cèl·lula procariota:

Cèl·lula procariota (afragmabacteri)

Bacteri aeròbic espiroquetes2200 Ma

1500

Cèl·lula EUCARIOTA heteròtrofa

Simbiosis (mobilitat)

Simbiosis (respiració)mitocondri

Cilis i flagels

Animals

Fongs

600

470

cianobacterisSimbiosis (fotosíntesi)

Plantes

Cèl·lula EUCARIOTA autòtrofa

cloroplast

26

Proves molecularsEl grau de similitud que existeix entre el nombre de molècules iguals que formen éssers vius aparentment molt diferents és molt significatiu, veiem dos exemples:

30.000 gens

Quants gens d’aquests penses que té idèntics

l’ésser humà?20.700 gens

Tenim un grau de similitud del 99 % amb els ratolins

1.-

30.000-40.000 gens

27

2.-

28

3. EXTINCIONS Fenòmens contraris a la creació d’espècies

Cal destcar 5 grans EXTINCIONS MASSIVES

65% 70%

90% 75%

70%

La més massiva va tenir lloc fa 252 Ma => van desaparèixer el 90% de tots els individus que hi havia (50% de totes les espècies).

Dinosaures 65 Ma

29

EXTINCIONS: hipòtesis

Extinció 252 Ma (pèrdua 90 % de tota la vida del planeta)

VULCANISME molt intens

Increment Temperatura

Escalfament oceans

Reducció capacitat O2 per dissoldre’s

ANÒXIA

EXTINCIÓ MASSIVA

30

IMPACTE METEORIT MOLT GRAN

Capa cendre i sulfurs cobreix atmosfera

Disminució global Tª Falta irradiació solar

Pluja àcida

Desparició vegetals

(Disminueix O2)Extinció dinosaures herbívors

Extinció dinosaures carnívors

Extinció 65 Ma (pèrdua 70 % de tota la vida del planeta incloent’hi els dinosaures)

Tsunamis Terratrèmols

Incendis massius

Documental Discovery

31

Ubicació geogràfica crater

Fotografia actual crater Chicxulub

Imatge satèl·lit SOR (Radar d’obertura sintètica) que dona

l’alçada de cada píxel => mapes 3D

32

Animació extinció

33

EXTINCIONS: Qui va sobreviure?

1. Insectes menjadors de carronya.2. Petits mamífers menjadors de llavors, insectes i carronya.

Què va quedar al planeta?

1. Gran quantitat de matèria orgànica en descomposició.2. Restes vegetals i llavors.

Qui es va aprofitar?

Què va passar amb els dinosaures? Van desaparèixer totalment?

34

4. Origen ÈSSER HUMÀFa 8 milions d’anys, al mantell sota el continent africà...

Fractura en 2 zones i extensió de la placa africana

Àfrica Occidental => clima selvàtic => primats => adaptats a vida arborícola

Àfrica Oriental => clima sabana => evolució dels primats (4,4 Ma) => adaptació a la recol·lecció en espais oberts => postura bípeda => HOMÍNIDS

2 AMBIENTS CLIMÀTICS

35

evolució ÈSSER HUMÀ

36

evolució ÈSSER HUMÀ Vídeo sintètic

(4,4 Ma) 1r bípede

(2,3 Ma) 1r fabricar

eines(1,8 Ma) 1r

sortir África

(1,5 Ma) Millora les eines i

descobreix el foc

(200.000 a) Espècie millor adaptada, desbanca la resta i

s’expandeix

(1 Ma) Espècie precursora de l' homo sapiens

37

Àfrica Occidental

Àfrica Oriental