Origen y evolucion de la vida
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Ciencias para el mundo contemporáneo 1º Bachillerato “Los monos son demasiado buenos para que el hombre pueda descender de ellos” Friedrich Nietzsche (1844-1900) ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA
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Ciencias para el mundo contemporáneo1º Bachil lerato
“Los monos son demasiado buenos para que el hombre pueda descender de el los”
Friedrich Nietzsche (1844-1900)
ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDAORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA
I. EL ORIGEN DE LA VIDA
Primeras teorías sobre el origen de la vida :- Panspermia / Origen extraterrestre : Desde
la antigua Grecia hasta la actualidad. Postula que la vida llegó a la Tierra en forma de esporas bacterianas procedentes del espacio exterior e impulsadas por la presión de la radiación de las estrellas. Se basa en la existencia de materia orgánica en restos de meteoritos, pero no explica la aparición de vida en el hipotético planeta original. Apoyada por Anaxágoras, Arrhenius y numerosos astrofísicos.
Hipótesis de la Panspermia. Hipótesis de Oparin:
experimento de Miller. Mundo de ARN.
Panspermia: el origen cósmico de la vida
Primeras teorías sobre el origen de la vida:- Creacionismo: Se basa en la religión, supone la existencia de
un dios o espíritu creador de la materia viva. Aceptada hasta el S. XVII.
- Generación espontánea: Aparición de vida de forma espontánea cuando las condiciones son las adecuadas (Aristóteles, antigua Grecia). Aceptada hasta el S. XVII.
- En el S. XVII, Redi y Spallanzani desmontan las ideas creacionistas y de la generación espontánea. En el S. XIX, Pasteur demuestra que los seres vivos solo pueden proceder de otros seres vivos.
Reflexiona
Francesco Redi, un médico italiano, realizó en el siglo XVII el siguiente experimento:
Aparecen gusanos
Frasco abierto
Carne Carne Carne
Frasco tapado con una gasa
Frasco cerrado herméticamente
No aparecen gusanos
Aquí aparecen huevos de mosca
Controversia entre generación espontánea y biogénesisA pesar del experimento de Redi, la controversia se prolongó aún otros doscientos años hasta que en el siglo XIX, Louis Pasteur realizó el experimento que refutó definitivamente la teoría de la generación espontánea.
1864
El aire podía pasar a los recipientes,
pero no así los microorganismos,
que quedaban atrapados en el
cuello. Si se corta el cuello el líquido se contamina con microorganismos.
Se desechó para siempre la teoría de la generación
espontánea.
Microbios
El experimento de Pasteur
Experimento de Spallanzani (S. XVII)
Experimento de Pasteur (S. XIX)
Teorías modernas sobre el origen de la vida :- Evolución química de la vida (Oparin y Haldane,
1924)
- Fuentes hidrotermales (Teoría del mundo de hierro – sulfuro, Wächstershäuser, 1980)
- Mundo ARN (Eigen, 1970)
Es la hipótesis más aceptada en la actualidad para explicar el origen de la vida en la Tierra.
1924, Oparin: Los compuestos químicos que existían en la atmósfera primitiva sirvieron de materia prima para la síntesis de compuestos orgánicos sencillos que forman parte de los seres vivos, cuya fuente de energía fue la radiación ultravioleta, calor…. Los primeros seres vivos habrían aparecido tras una larga evolución prebiótica.
Teoría del origen físico-químico de la vida: Oparin y Haldane
John Burton S. Haldane (1892 - 1964)
Aleksandr Ivanovich Oparin (1894 - 1980)
Los dos científicos enunciaron esta teoría simultáneamente.Esta teoría se basa en las condiciones físico-químicas que existieron en la Tierra primitiva y que permitieron el desarrollo de la vida.
Haldane Oparin
Haldane Oparin
Hasta entonces se pensaba que sólo un ser vivo podía fabricar materia orgánica (aminoácidos, ácidos grasos…)
Miller
Teoría del origen físico-químico de la vida: Experimento de Miller
Demostración de la teoría de Oparin a través de los experimentos de Mil ler (1953)
Hipótesis de Oparin: Síntesis prebiótica de moléculas orgánicas.
1. Existencia de una atmósfera primitiva reductora (metano, dióxido de carbono, amoniaco, etc).
2. Reacción de los gases atmosféricos como consecuencia de descargas eléctricas, formando pequeñas moléculas orgánicas.
3. Combinación de las moléculas orgánicas con el agua de lluvia para precipitar y formar ladri l los biológicos (aminoácidos, ácidos grasos, etc).
4. Interacción de los ladrillos biológicos para generar los primeros polímeros (proteínas y ácidos nucleicos).
5. Estas moléculas se fueron acumulando en mares primitivos formando la sopa o caldo primigenio .
6. Los polímeros se agrupan formando pequeñas gotas o microestructuras (coacervados) capaces de reproducirse y evolucionar.
Como en muchas ocasiones, las ideas de Oparin no fueron bien aceptadas… Hubo que esperar 30 años para que Miller apoyara la hipótesis de los coacervados con sus experimentos.
Oparin y Haldane demostraron que se forman membranas l ipídicas en ausencia de vida y obtuvo en el curso de los experimentos unas gotas ricas en moléculas biológicas y separadas del medio acuoso por una membrana rudimentaria. A estas gotas las llamó coacervados.
2.DE LA SINTESÍS PREBIOTICA A LOS 2.DE LA SINTESÍS PREBIOTICA A LOS PRIMEROS ORGANISMOSPRIMEROS ORGANISMOS
FUENTES HIDROTERMALES Y ORÍGEN DE LA VIDA
En el océano Pacíf ico a muchos miles de metros de profundidad, se han descubier to fuentes hidrotermales de agua que brota de una temperatura de 350 º C y está cargada de numerosas sustancias, entre ellas sulfuro de hidrógeno y otros compuestos de azufre. Al rededor de estas fuentes abunda la vida y prol iferan unas bacterias quimiosintéticas que extraen su energía de los compuestos azufrados del agua
Las condiciones de vida que reinan en la proximidad de estas fuentes recuerdan bastante a las comunes hace 3.500 mil lones de años. Por eso algunos investigadores defienden la idea de que la vida apareció en el fondo oceánico, cerca de estas fuentes hidrotermales, y no en la super f icie, en las charcas l i torales expuestas a luz solar intensa.
Mundo ARN:Mundo ARN: Piensa que el ARN (ácido ribonucleico) fue la primera biomolécula en aparecer y se formó en mares primitivos ricos en aminoácidos y proteínas.El ARN tiene habil idad para replicarse, para almacenar información y catalizar reacciones químicas bajo las condiciones aproximadas de laTierra primitiva.
3.EL ARN PRIMER TRANSPORTADOR DE LA HERENCIA
ADN ARN
Proteína
Almacena información genética
Función estructural y de regulación del metabolismo
LAS PRIMERAS CÉLULAS: EVOLUCIÓN CELULAR
1. Todos los seres vivos estamos emparentados puesto que tenemos un origen común en un grupo de células ancestrales.
2. Hace 3800 m.a.: Probablemente las primeras células fueron bacterias. QUIMIOSINTËTICAS ANAEROBIAS que convivieron con las bacterias HETERÖTROFAS ANAEROBIAS; todas estas evolucionaron hasta originar bacterias FOTOSINTËTICAS generadoras de oxígeno.
3. Como resultado de la actividad fotosintética la atmósfera se enriqueció en oxígeno, lo que permitió el desarrollo de nuevas formas de vida basadas en la respiración HETERÓTROFAS AEROBIAS.
Hace 2700 m.a.: Aparecen las células eucariotas. Actualmente se acepta la teoría del endosimbionte (Margulis, 1971) que propone una asociación simbiótica entre distintos tipos de células bacterianas procariotas que originó una célula eucariota.
LAS PRIMERAS CÉLULAS: EVOLUCIÓN CELULAR
II.DEL FIJISMO AL EVOLUCIONISMO
3.1. ANTIGUAS TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LAS ESPECIES:
- Fij ismo, S. XVIII (Linneo): propone que las especies no cambian, sino que se mantienen básicamente invariables a lo largo del tiempo desde la creación del universo.
- Catastrofismo, S. XVIII (Cuvier): cada cataclismo geológico destruye las especies existentes, de forma que se produce posteriormente una creación de nuevas especies.
- A finales del S. XVIII, Leclerc (Conde de Buffon) aportó la idea de que los seres vivos se transforman o evolucionan , lo que favoreció que se abandonaran las teorías fijistas y catastrofistas.
Fijismo frente a evolucionismoFijistas
Explicaban la desaparición de especies antiguas por catástrofes naturales que eran ordenadas por Dios. Eran catastrofistas y creacionistas.
Los fósiles se explican porque los antiguos seres se extinguieron para dejar paso a nuevas formas de vida que surgieron a partir de las anteriores.
El Mamut y otras criaturas
se habrían extinguido por
no haberse salvado del
Diluvio en el Arca de Noé
Evolucionistas
TEORÍAS EVOLUCIONISTAS
A. Hipótesis evolucionista de Lamarck (S. XVIII)
A. Teoría de la evolución de Darwin – Wallace (S. XIX)
B. Neodarwinismo o teoría sintética de la evolución (S. XIX)
A. HIPÓTESIS EVOLUCIONISTA DE LAMARCK:
- Propuesta por Jean Baptiste Monet (caballero de Lamarck), en el S. XVIII.
- La hipótesis de Lamarck se denomina transformismo y supone que las especies evolucionan al transformarse gradualmente unas en otras.
- Tiene dos ideas principales : “la función crea el órgano” y “los caracteres adquiridos se heredan”.
- Actualmente no se acepta, pero mentalizó a los científicos de la época de la existencia de un proceso evolutivo y los animó a seguir investigando.
Teorías evolutivas1.- Lamarckismo
Lamarck(1744 – 1829)
Jean Baptiste de Monet, caballero de Lamarck, naturalista
francés. En 1809 publicó Philosophie zoologique,
donde expuso las primeras ideas
razonadas sobre la evolución. Sus ideas no
fueron aceptadas.
La premisa central de su hipótesis giraba en torno a dos ideas fundamentales:
1. La influencia del medio en el que se desarrollan las especies determinan los cambios de estas.”Función hace al órgano “Ley uso desuso”
2. Dichos cambios son hereditarios, es decir, serán transmitidos a la descendencia.”Transmisión de los caracteres adquiridos”
Cráneo y vértebras cervicales de jirafa
HIPÓTESIS EVOLUCIONISTA DE LAMARCK:- La función hace al órgano: Los seres vivos se adaptan al
medio que les rodea desarrollando los órganos que más utilizan y atrofiando los que menos utilizan.
- Los caracteres adquiridos se heredan: Las modificaciones que sufre un organismo en su vida son heredadas por sus descendientes. Estos cambios son los que generan nuevas especies.
1.- Lamarckismo
Según Lamarck, las modificaciones en el entorno de una especie genera nuevas necesidades, en respuesta a las cuales los seres vivos se ven obligados a utilizar un determinado órgano determinado:“La función hace el órgano”, en palabras del propio Lamarck. El uso continuado del mismo lo fortalece y desarrolla, mientras que el no usarlo determina su atrofia y desaparición (“ley del uso y desuso”).
Esforzándose y usándolo, este animal lograría desarrollar su cuello. Y después lograría transmitir eso a sus hijos.
1.- Lamarckismo
Según Lamarck, las modificaciones en el entorno de una especie genera nuevas necesidades, en respuesta a las cuales los seres vivos se ven obligados a utilizar un determinado órgano :“La función hace el órgano”, en palabras del propio Lamarck. El uso continuado del mismo lo fortalece y desarrolla, mientras que el no usarlo determina su atrofia y desaparición (“ley del uso y desuso”).
Esta hipótesis es totalmente inadmisible hoy día por la Genética, pues se sabe que los caracteres adquiridos (como, por ejemplo, el aumento de la masa muscular por el ejercicio o ponerse moreno cuando se toma el sol) no se transmiten a la descendencia, pues no afectan al material genético.
El viaje del Beagle.Tras graduarse en Cambridge en 1831, el joven Darwin se enroló a los 22 años en el barco de reconocimiento HMS Beagle como naturalista sin paga, para emprender una expedición científica alrededor del mundo.
La expedición duró cinco años y recogió datos hidrográficos, geológicos y meteorológicos en Sudamérica y otros muchos lugares. Las observaciones de zoología y botánica de Darwin le llevaron a desarrollar la teoría de la selección natural.La asombrosa fauna de las Islas Galápagos dio mucho que pensar a Darwin
Cormorán con alas atrofiadas
Iguana
Tortugas gigantes
Varias especies de
pinzones
Teorías evolutivas
2.- Darwinismo
1.- La lucha por la existencia2.- La variabilidad intraespecífica3.- La selección natural
Veamos estos conceptos…
Las ideas de Darwin se resumen en 3 conceptos:
La selección natural tiende a promover la supervivencia de los
más aptos. Esta teoría revolucionaria se publicó en
1859 en el famoso tratado El origen de las especies por medio
de la selección natural.
Charles Darwin (1809 – 1882)
Son muchos los que nacen…
¿Cómo van evolucionando los seres vivos?¿Cómo van evolucionando los seres vivos?
Dentro de cada especie hay variedad en las características. Los individuos no son idénticos entre sí. Nacen con diferencias entre ellos, es decir, hay
una variabilidad intraespecífica (dentro de la especie)
Nacen más individuos de los que son capaces de sobrevivir en un medio con recursos limitados.
Son muchos los que nacen…
Pero…Pero…Algunos no
encuentran suficiente alimento o sufren enfermedades y
muerenOtros son la
presa de algún depredador
Hay una lucha por la existencia
Algunos no encuentran pareja o no consiguen reproducirse
por algún motivo
Son muchos los que nacen…
Pero…Pero…
Hay una lucha por la existencia y por la
reproducción
los que han nacido los que han nacido con características con características que les permiten que les permiten adaptarse mejor a adaptarse mejor a su medio.su medio.
Pero…Pero…Sólo sobreviven unos pocos:Sólo sobreviven unos pocos:
Son muchos los que nacen…
Sólo sobreviven unos pocosSólo sobreviven unos pocos
La Selección Natural ha eliminado a los que nacieron con características menos apropiadas para la supervivencia.
Los que sobreviven transmiten a sus hijos
esas características que precisamente les ayudaron a sobrevivir
mejor en su medio.
A diferencia de Lamarck, Darwin pensaba que nacían jirafas con cuellos más largos o más cortos. Sobrevivirían sólo aquellas que habían heredado un
cuello suficientemente largo.
Compara las dos teorías y reflexiona
Teorías evolutivas
3.- Neodarwinismo o Teoría …….Sintética de la Evolución
Darwin Mendel Genética Moderna
+ + =Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución
La Biología moderna explica el hecho evolutivo sumando a las ideas de Darwin las Leyes de Mendel y los conocimientos de la moderna Genética.
Por fin quedaba resuelto el misterio del modo de transmitirse los caracteres hereditarios. El descubrimiento de las leyes de la herencia y del material genético permitía explicar aquello que los científicos contrarios a Darwin más le criticaron.
Ningún científico
niega hoy día el hecho evolutivo
El origen de las especies de Darwin se publicó en 1859, antes de los trabajos de Mendel.
C. NEODARWINISMO O TEORÍA SINTÉTICA :- Propuesta por Dobzhansky (S. XX), tras las aportaciones de Mendel
sobre la herencia genética de los caracteres.- Se basa en dos hechos:· Variabil idad genética en la población debida a mutaciones y a
la recombinación génica (reproducción sexual).· Selección natural que elimina genotipos menos ventajosos y
permite el desarrollo de individuos con combinaciones génicas favorables.
El neodarwinismo propone que es la selección natural la que varía las proporciones de los genes en cada población, aumentando las frecuencias con que aparecen las combinaciones ventajosas, por lo que es la población en su conjunto la que evoluciona al estar mejor adaptada a su ambiente.
Teorías evolutivas
3.- Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución
La recombinación genética que ocurre en la meiosis y la reproducción sexual producen la variabilidad intraespecífica de la que hablaba Darwin
La Selección Natural sigue admitiéndose como el principal “motor” de la Evolución. La Selección
Natural “escoge” dentro de la variabilidad.
Papá pato conoce a mamá pata…
… mamá pata puso huevos en el nido…
…y tuvieron hermosos patitos. Pero no habrá una oportunidad para “el patito feo”: la Selección Natural acabará con él.
El pato malvasía
bucea para obtener alimento del fondo de lagunas
EVIDENCIA CIENTÍFICA: LAS PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN
EVIDENCIAS CLÁSICAS:- Morfológicas- Paleontológicas- Embriológicas- Biogeográficas- Bioquímicas
Pruebas de la evolución
Pruebas morfológicasSe basan en el estudio comparado de la morfología de los órganos de seres vivos actuales o de fósiles. Mediante la ANATOMIA COMPARADA se estudian las semejanzas y diferencias entre órganos de diversas especies.
Pruebas morfológicasObserva detenidamente estos dibujos de extremidades anteriores de vertebrados:
Todas son diferentes pero tienen “un esquema común” de organizaciónEse “esquema común” de organización se debe a un antepasado común que “inventó” un “esquema básico”. La evolución por selección natural llevó a distintas adaptaciones de esta extremidad para correr, nadar, volar… Pero el “esquema básico” se mantuvo en todas estas especies.
Pruebas morfológicasObserva detenidamente estos dibujos de extremidades anteriores de vertebrados:
Estos dibujos muestran ejemplos de ÓRGANOS HOMÓLOGOS
Pruebas morfológicasLos órganos HOMÓLOGOS son aquellos que tienen un mismo origen evolutivo y embrionario, con una estructura interna semejante, fruto de diversas modificaciones adaptativas a distintos hábitats.
Ejemplos:
Humano Gato Ballena Murciélago
Pruebas morfológicas
Humano Caballo Murciélago Ballena
Los órganos HOMÓLOGOS son aquellos que tienen un mismo origen evolutivo y embrionario, con una estructura interna semejante, fruto de diversas modificaciones adaptativas a distintos hábitats.
Brazo de murciélago
Brazo humano
Cráneo de murciélago Cráneo de oso
Hay una membrana entre los dedos que permite volar a los murciélagos.
¿Te parecería apropiado pensar en un parentesco próximo entre un murciélago y un insecto sólo porque vuelan?
Aunque los osos y los humanos no volemos, estamos bastante
más emparentados con un murciélago que con un insecto.
Son ejemplos de órganos HOMÓLOGOS
Pruebas morfológicas
Son ejemplos de órganos ANÁLOGOS
Ala de murciélago
Ala de insecto
Pruebas morfológicas
Los órganos ANÁLOGOS son aquellos que tienen distinto origen evolutivo y embrionario, pero presentan una forma aparentemente semejante y realizan la misma función.
Estos machos de Lucanus cervus (ciervo
volante), usan sus “cuernos” (mandíbulas
muy desarrolladas) para combatir entre ellos.
Son ejemplos de órganos ANÁLOGOS
Ala de murciélago
Ala de insecto
Son ejemplos de órganos ANÁLOGOS
Los ciervos macho también combaten
con sus cuernos
PRUEBAS MORFOLÓGICAS
Pruebas de la evolución
Pruebas paleontológicas
Darwin llamó al Ginkgo biloba "fósil viviente", por considerarlo la
especie vegetal más antigua del planeta. Aparecieron hace 250 millones de años, en el período
Pérmico, al final de la era primaria.
“Fósiles vivientes”
Nautilus actual Nautilus fosilizados seccionado
Este pez, el celacanto es otros “fósil viviente”.
Curiosamente, se conocía muy bien a los fósiles mucho
antes de descubrirse el primer ejemplar vivo.
Este molusco es un “fósil viviente” que lleva sin
evolucionar 150 millones de años. Se considera
próximo en la evolución a los extinguidos ammonites
Hojas fosilizadas
Concha de
Hoja actual
PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS
Archaeopteryx
Pruebas de la evolución
Pruebas embriológicasEstas semejanzas son una prueba de que existe un parentesco entre las especies. Cuanto más alto sea el parecido entre embriones, mayor será el grado de parentesco entre dos especies.
Durante el desarrollo embrionario es como si se reprodujese la historia evolutiva de los antepasados. Nuestro embrión, al principio, es muy parecido al de un pez. Nuestros antepasados remotos fueron peces.
PRUEBAS EMBRIOLÓGICAS
Pruebas de la evolución
Pruebas embriológicasObserva detenidamente el desarrollo embrionario de estas especies:
Al principio todos estos embriones son muy parecidos entre sí
Pruebas de la evolución
Guanaco
Llama
Camello bactriano
DromedarioAlpacaVicuña
Camélidos de Sudamérica
Camélidos de Asia - África
La familia de los camélidos se diversificó de acuerdo a su distinta adaptación en
diferentes hábitats. Ello constituye una prueba biogeográfica más de la evolución.
Pruebas biogeográficas
Pruebas de la evolución
Pruebas biogeográficas
Wallaby
Canguro rojo
Equidna Ornitorrinco
Diablo de Tasmania
Lobo marsupial (extinguido)La extraña fauna de Australia refleja su aislamiento evolutivo del resto de continentes. Las especies de mamíferos evolucionaron independientemente de otras partes del mundo. Esto es una prueba biogeográfica más de la evolución.
Koala
Pruebas de la evolución
Pruebas bioquímicas
Por último, las pruebas más recientes y las que mayores posibilidades presentan, consisten en comparar ciertas moléculas que aparecen en todos los seres vivos de tal manera que esas moléculas son tanto más parecidas cuanto menores diferencias evolutivas hay entre sus poseedores, y al revés; esto se ha hecho sobre todo con proteínas (por ejemplo proteínas de la sangre) y con ADN.
III. EL ORIGEN DEL SER HUMANO
Vivieron en África. Postura erecta y
marcha bípeda: manos libres y desarrollo craneal.
Cráneo pequeño. Escasa inteligencia
(similar al Chimpancé).
Vivió en África Robusto y ágil. Mayor capacidad craneal (680
cm3). 1,55 m de altura. Vivía en cuevas. Alimentación omnívora. Gran capacidad para fabricar
utensilios con huesos y piedras. De él deriva el Homo ergaster
Vivió en Asia Oriental. Muy robusto y de talla elevada
(1,70 m). Mayor capacidad craneal
(1000 cm3). Fabricaba útiles de piedra:
hachas, cuchillos, punzones, etc.
Usaba el fuego para cocinar. Contemporáneo del
H.Antecessor.
Vivió en Europa Capacidad craneal de
1500 cm3. Vivían en grupos
organizados de 30 (sociedad).
Convivieron con el H. sapiens.
Realizaron arte (pinturas). Enterraban a sus
muertos.
1. Orrorin tugenensis – Ardipithecus ramidus2. Australopithecus sp.3. Paranthropus sp.4. Homo habilis – Homo rudolfensis5. Homo ergaster6. Homo erectus7. Homo antecessor (aparece en España)8. Homo heidelbergensis. (aparece en España)9. Homo neanderthalensis10. Homo sapiens
Las características de la evolución humana desde los primeros homínidos hasta el ser humano actual son:
Adquisición del bipedismo Aumento progresivo de la estatura, del peso y de la
capacidad craneal. Reducción del tamaño de la mandíbula Elaboración de herramientas cada vez más
sofist icadas. Manipulación del fuego. Paso de hábitats boscosos cerrados a zonas
abiertas. Expansión desde el sudeste de África hacia Europa y
Asia, y posteriormente hacia el resto de continentes. Cambio de una dieta herbívora hacia una dieta
carnívora Aparición progresiva del lenguaje
Homo antecessor :- En el yacimiento de la Gran Dolina (Sierra de Atapuerca, Burgos).- Especie homínida más antigua de Europa.- Más de 1 millón de años de antigüedad.
Homo heidelbergensis :
- Yacimiento de la Sima de los Huesos (Sierra de Atapuerca, Burgos)
- 500000 años de antigüedad.
- Antecesor del hombre de Neanderthal
