Unidad 9: Origen de la vida y evolución EL ORIGEN DE LA VIDA Existen dos hipótesis que intentan...

Unidad 9: Origen de la vida y evolución

EL ORIGEN DE LA VIDA

• Existen dos hipótesis que intentan explicar dónde surgió la vida: la extraterrestre o panspermia y la abiogénesis terrestre.

PANSPERMIA

• Afirma que la vida surgió en el espacio exterior para después colonizar nuestro planeta. Según está hipótesis, la vida en forma de organismos muy sencillos existe en el Universo, se desplazan en él y colonizan un planeta si en éste encuentran las circunstancias adecuadas para su desarrollo.


• Los principales episodios de panspermia se sustentan en:• El análisis de un meteorito procedente de Marte y encontrado

en la Antártida en 1984.• La extraña lluvia roja que cayó sobre la provincia de Kerala en

2001, que contenía materia orgánica con una especie de estructuras celulares pero sin rastro de ADN.

• Los resultados del experimento del Deep Impact de 2005, donde un proyectil impactó contra la superficie de un cometa, y el análisis de un cometa y el análisis de los fragmentos desprendidos tras la colisión revelaron la presencia de un gran número de compuestos de carbono en dicho cometa.

• Aunque es difícil admitir que algún organismo vivo pudiese sobrevivir a un viaje a través del espacio, resulta que sí es posible admitir que en el espacio se encuentren compuestos orgánicos sencillos y que hayan llegado a la Tierra a través de meteoritos, el polvo galáctico o en los cometas.


ABIOGÉNESIS TERRESTRE

• La vida apareció en nuestro planeta hace 3500 millones de años, al darse las condiciones prebióticas necesarias para que, a partir de unos ingredientes químicos y de unas condiciones físicas determinadas, se iniciara la vida. Para los defensores de esta hipótesis, este fue un hecho excepcional, único y probablemente irrepetible en la historia del Universo.

• En 1953 Miller construyó un dispositivo que permite la circulación de una mezcla de CH4, H2, NH3 y H2O (componentes de la atmósfera primitiva), que mantiene hirviendo y en la que se produce una serie de descargas eléctricas. Estuvo funcionando una semana y se detectaron 4 aminoácidos, urea y varios ácidos grasos simples. En la actualidad se cree que la atmósfera primitiva no fue exactamente la de Miller, pero experiencias posteriores llevadas a cabo sin oxígeno (anaerobias) llevaron a la misma conclusión: obtención de materia orgánica a partir de materia inorgánica.


• Para obtener un ser vivo es necesario que ocurra:• Una concentración de las primeras moléculas orgánicas sencillas

obtenidas a partir de la materia inerte.• Las reacciones químicas de conversión de los aminoácidos en

proteínas o de los glúcidos en polisacáridos como el almidón• La formación de capas de lípidos que formen las estructuras

básicas de las posteriores membranas celulares.• El desarrollo de un mecanismo para proveer de energía al

organismo.• La formación de ARN y ADN que permitan la transferencia de

información y, por consiguiente, la reproducción.


LA APARICIÓN DE LOS SERES VIVOS EN LA TIERRA

• Los primeros seres vivos que aparecieron son bacterias, cuyos fósiles, afloraron en aguas superficiales: los estromatolitos.

• Para algunos científicos, los primeros seres vivos surgieron en el seno de burbujas de las cálidas aguas de la Tierra primitiva procedentes de fuentes hidrotermales de las profundidades marinas.

• Los primeros seres vivos surgieron en lugares al abrigo de los rayos UV.• Estas primeras bacterias son células procariotas que se alimentan de

las numerosas moléculas orgánicas que existían en el agua, pero se debió de agotar con el tiempo debido al crecimiento exponencial de estas bacterias.

• Debido a lo anterior, algunas bacterias aprendieran a elaborar sus propias moléculas mediante la fotosíntesis y liberando O2. La disponibilidad de O2 favoreció que otras bacterias capaces de utilizar ellas mismas la energía para sus procesos vitales. Esto llevó a la diferenciación de dos bacterias: aerobias y anaerobias. Hace 2 200 millones de años existían una cantidad de O2 en la atmósfera terrestre. Más tarde aparecieron las primeras células eucariotas, cuyos primeros fósiles son de hace 2 100 millones de años.

• Las células eucariotas se diferencian de las procariotas en que el material genético está en el núcleo y no repartido por el citoplasma. También en el tipo de división celular. Las eucariotas se dividen por meiosis, lo que lleva a una variedad genéticas de seres, mientras que los procariotas lo hacen por mitosis, con lo que las células hijas son genéticamente idénticas a su progenitor.



PROCARIOTAS EUCARIOTASADN localizado en una región:Nucleoide, no rodeada por una membrana.

Núcleo rodeado por una membrana. Material genético fragmentado en cromosomas formados por ADN y proteínas.

Células pequeñas 1-10 µmPor lo general células grandes, (10-100 µm), Algunos son microbios, la mayoría son organismos grandes.

División celular directa, principalmente por fisión binaria. No hay centríolos, huso mitótico ni microtúbulos.Sistemas sexuales escasos, si existe intercambio sexual se da por transferencia de un donador a un receptor.

División celular por mitosis, presenta huso mitótico, o alguna forma de ordenación de microtúbulos. Sistemas sexuales frecuentes. Alternancia de fases haploides y diploides mediante Meiosis y Fecundación

Escasas formas multicelularesAusencia de desarrollo de tejidos

Los organismos multicelulares muestran desarrollo de tejidos

Formas anaerobias estrictas, facultativas, microarerofílicas y aerobias Casi exclusivamente aerobias

Ausencia de mitocondrias: las enzimas para la oxidación de moléculas orgánicas están ligadas a las membranas Las enzimas están en las mitocondrias

Flagelos simples formados por la proteína flagelina Flagelos compuestos, (9+2) formados por tubulina y otras proteínas

En especies fotosintéticas, las enzimas necesarias están ligadas a las membranas. Exitencia de fotosíntesis aerobia y anaerobia, con productos finales como azufre, sulfato y Oxígeno

Las enzimas para la fotosíntesis se empaquetan en los cloroplastos.


• Los primeros organismos pluricelulares aparecieron hace 700 millones de años, y el invento de la pluricelularidad hizo posible la explosión de nuevas formas de vida en el agua del mar con células especializadas.

• El tránsito del agua a la tierra tuvo lugar hace 550 millones de años. Los seres vivos , se mantenían dentro del agua para evitar el oxígeno, que era muy corrosivo. Los primeros en salir vivían en zonas de transición entre el agua y los continentes, por lo que eran arrastrados hasta la orilla donde se mantenían expuesto al aire durante poco tiempo, con lo que morían. Pero algunos de ellos, sufrieron mutaciones genéticas, que les llevaron a adaptarse a la vida fuera del agua.

• La vida fue evolucionando de un sitio a otro debido al movimiento de los continentes y así, hace 40 millones de años se llegó a unos animales llamados simios, donde se inició el camino de la hominización.


DEL FIJISMO AL EVOLUCIONISMO

• La teoría de la generación espontánea se desarrolla en la Grecia Clásica en la época de Aristóteles.

• La cultura europea tiene sus raíces en el cristianismo, y da una respuesta al origen del mundo en el relato bíblico del libro del Génesis, según el cual Dios creó el mundo en seis días a partir del caos, y al primer hombre, Adán, a partir del barro inanimado.

• La teoría del fijismo sostiene que tanto la naturaleza como las especies vivas son una realidad definitiva y acabada: los seres vivos son formas inalterables, y hoy son tal y como fueron diseñadas desde su comienzo.

• Anaximandro intuyó la idea de evolución, pero el pensamiento occidental ha defendido hasta el siglo XIX el fijismo. Carl von Linneo, vio semejanzas y proximidades entre las formas de vida, pero no admitió el evolucionismo.


• La teoría del evolucionismo admite que existe un proceso continuo de transformación de las especies a través de cambios genéticos producidos en las sucesivas generaciones de una población.

• Lamarck es quien propone la primera teoría coherente de la evolución o, mejor dicho, de la transformación de los seres vivos. Admite que la vida es un fenómeno natural que tiene su origen en la generación espontánea por la acción de fuerzas de la naturaleza que son capaces de generar los organismos más sencillos.

• A partir de estos organismos, la naturaleza sigue su tendencia:• Al progresivo incremento de la complejidad a medida que cada

organismo es sustituido por otros mejor dotados y más adaptados al medio que viven.

• La herencia de tales adaptaciones explica las desviaciones que ramifican la gradación regular entre unos seres vivos y otros.


• La teoría de la generación espontánea perduraba por hechos como la observación de cómo trozos de carne o de verduras albergan prósperas colonias de microorganismos durante su descomposición. Pero en 1864 Pasteur anunció en resultado de su famoso experimento, que zanjó la cuestión para siempre, al hervir durante largo tiempo sustancias nutritivas al abrigo de aire, demostrando que los microorganismos se forman por biogénesis (procedente de otro organismo)

• La teoría de la evolución se abre paso de la mano de Charles Darwin basándose en las reflexiones que hace sobre la multitud de observaciones realizadas durante cinco años de viaje a bordo del Beagle. Las observaciones anotadas en su diario le convencían de que la vida es evolución y que unas especies se originan a partir de otras.

• A finales del siglo XX aparece una corriente de pensamiento conocida como creacionismo, que niega que las especies evolucionen y en su lugar postula que el origen de la vida viene por una inteligencia superior.


LA SELECCIÓN DARWINIANA Y SU EXPOSICIÓN GENÉTICA ACTUAL• En 1859 Charles Darwin publica el Origen de las Especies:

• Las formas de vida no son estáticas sino que evolucionan; las especies cambian continuamente, unas se originan y otras se extinguen.

• El proceso de la evolución es gradual, lento y continuo, sin saltos discontinuos o cambios súbitos.

• Los organismos parecidos se hallan emparentados y descienden de un antepasado común.

• La selección natural explica dos fases todo el sistema:• La producción de variabilidad: Generación de modificaciones

espontáneas en los individuos.• Selección a través de la supervivencia en la lucha por la vida:

Los individuos mejor dotados, los que han nacido con modificaciones espontáneas favorables para hacer frente al medio ambiente van a tener más posibilidades de sobrevivir, de reproducirse y de dejar descendencia con estas ventajas.


• Los postulados primero y tercero rechazan la idea de un mundo estático y son aceptados por la mayor parte de la comunidad científica.

• El segundo postulado es más controvertido, hay biólogos que sí aceptan un proceso gradual de los cambios y otros defienden la existencia de saltos en los cambios de las especies. El cuarto postulado implica atribuir al azar el protagonismo del proceso.

• Darwin, en el Origen del hombre, aplicó al Homo Sapiens las anteriores ideas evolucionistas, lo que desencadenó polémicas y violentas críticas.


LA EXPLICACIÓN ACTUAL DE LA TEORÍA DE DARWIN

• La distinción entre las células somáticas y germinales demuestra la imposibilidad de transmitir los cambios adquiridos.

• Explicación de la selección natural:• Aparición súbita de variantes en el proceso de reproducción

se debe a la producción de mutaciones genéticas.• Los portadores de una dotación genética más favorable para

hacer frente a las presiones ecológicas tienen una probabilidad de supervivencia y de procreación más alta que el resto de la población y hace posible la aparición de nuevas especies y mejores especies.


• La existencia de mutaciones cuestiona en parte el gradualismo de la evolución y existen argumentos para afirmar que no se explica la permanencia de una especie cuando parte de sus individuos han evolucionado hacia formas más aptas constituyendo otra. Además, el voluminismo registro fósil actual no ve justificado hablar de proceso evolutivio gradual: la evolución ha avanzado también mediante cambios súbitos. Así, pues, hoy hay muchas maneras y diversas maneras de considerar el darwinismo.


DE LOS HOMÍNIDOS AL HOMO SAPIENS• Bajo el término de homínido se agrupan todos los tipos ancestrales

de la especie humana que han caminado erguidos con solo dos extremidades.

• El mejor conocido es el Austrolopiteco, que consiguió sobrevivir durante un largo periodo (desde hace 4 hasta 2 millones de años). El mejor reconocido es el Austrolophitecus afarensis, cuyos restos se reparten entre Etiopía y Tanzania. Fósil de Lucy, descubierto en 1974. Capacidad craneal entre 350 y 650 cm3

• El siguiente paso se dio hace 2,4 millones de años mediante la aparición del genero homo, y el primer representante es el Homo habilis. Primer registro fósil en 1961, con una capacidad craneal de 700 cm3.

• Se cree que a partir del Homo habilis surgió hace 2 millones de años en África el Homo ergaster, cuya inteligencia era suficiente como para lanzarse a colonizar. Se desplazó hacia Asia y Oceanía. En Asia dio origen al Homo erectus. En África dio origen al Homo antecessor, que posteriormente emigró y los primeros restos se hallan en España, en Atapuerca (800 000 años).


• El homo erectus era un homínido que tenía un volumen craneal superior a 1000 cm3 y que vivió hace 1 millón de años y alrededor de 400 000 años. Este hombre llegó a medir 1,70 m, era más hábil y listo que los demás a la hora de tallar piedras y aprendió a utilizar el fuego. Se cree que el homo erectus era capaz de hablar de forma rudimentaria.

• Los restos encontrados en Atapuerca del Homo antecessor indican que a partir de él se originaron dos especies diferentes más evolucionadas: Homo neaderthalis y Homo sapiens.

• Los neaderthales aparecieron hace 200 000 años y se extinguieron hace 35000 años. Eran muy inteligentes, fuertes y robustos. Volumen craneal algo superior al homo sapiens (1400 cm3). Vivian en cabañas, fabricaban tejidos, tenían religión y seguramente hablaban con bastante vocabulario.

• Los homo sapiens aparecieron hace 100 000 años y entraron en Europa hace 50 000 años. Convivieron con los neaderthales y sufrieron los mismos avatares climatológicos que estos, pero consiguieron no solo sobrevivir sino incluso mejorar y perpetuarse como la única especie del genero homo.


• Los homos sapiens arcaicos que coexistieron con los últimos neadertales fueron los hombres de Cro- Magnon, y a partir de aquí la historia del hombre sabio es muy conocida.

• Tras la última glaciación del Cuaternario (10 000 a. C.) tuvo lugar la invención de la agricultura en el Neolítico (7500- 5000 a. C.), la Edad de Bronce (5000- 3000 a. C.) y la Edad de Hierro (3000 a. C.) y que se puede extender hasta nuestros días, al homo de estas épocas es el Homo tecnologicus.


COMPLEJO ARQUEOLÓGICO DE ATAPUERCA• La sierra de Atapuerca es un pequeño conjunto montañoso situado

en la provincia de Burgos, cuyo complejo arqueológico ha sido declarado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO en el año 2000, como consecuencia de los hallazgos arqueológicos del Homo antecessor y el Homo heidelbergensis.

• El yacimiento se encuentra en una trinchera del trazado abandonado de una línea de ferrocarril minera. Los fósiles encontrados aportan importantes datos sobre la fauna, flora y clima y útiles líticos desde hace un millón de años hasta la Edad de Bronce. Se han encontrado los restos de una nueva especie de oso, pero es más conocido como los hallazgos del Homo antecessor y del Homo heidelbergensis.

• El yacimiento de La sima de los Huesos es una pequeña cámara situada en la base de un pozo de 13 m de profundidad que se halla en la parte más profunda de la Cueva Mayor. Se han encontrado una gran cantidad de huesos de animales y seres humanos. Los sedimentos datan de hace 400 000 años y están magnificamente conservados. Se han encontrado más de 5000 fósiles pertenecientes a un grupo de 28 individuos de la especie Homo heidelbergensis.


• La gran dolina tiene 18 m de sedimentos que recorren una secuencia temporal que va desde algo más de los 800 000 hasta los 200 000 años. Es el yacimiento más conocido de Atapuerca, pues aparecen los restos de 6 individuos del Homo antecessor, por ser el antecesor del Homo sapiens y del homo neanderthalensis.

• Un posible esquema que se desprende de lo hallado en Atapuerca es que algunos representantes del Homo antecessor saliesen de África hace un millón de años hacia Asia y de su evolución y camino hacia Europa surgió el Homo heidelbergensis y de éste el Homo neaderthalensis.

• Por otro lado, los Homo antecessor que no emigraron y que permanecieron en África evolucionaron hasta convertirse en Homo sapiens y entraron en Europa por Asia hace 50 000 años, donde se encontraron con los neadertales que acabaron sustituyéndolos.


• Los investigadores están convencidos de que, para llegar a Europa, las diferentes oleadas humanas que abandonaron África, siguieron la ruta asiática. La pregunta que sale es: ¿Por qué no hay restos del Homo antecessor en Asia? La respuesta es que aún no se han encontrado. Es necesario seguir buscando.

• Saber cuándo y en qué modo los humanos adquieren la capacidad de transmitir conceptos complejos a través de un lenguaje no es una cuestión banal, sino que está relacionada con el origen de lo que los distingue del resto de las criaturas vivas.

• Tener la capacidad de transmitir nuestras ideas a nuestros semejantes implica la necesidad de que estas ideas existan previamente y de que haya un cerebro lo suficientemente desarrollado para producrilas.

• La fonación es posible porque los humanos disponen de una laringe baja, que produce un ensanche en la capacidad faríngea que permite emitir sonidos.

• El problema es que no existen datos directos del aparato fonador, pues no fosiliza.

• Pero a nadie se le ha ocurrido mirar desde el otro lado del espejo y abordar el oído. Los paleontólogos de Atapuerca lo han hecho y han descubierto que el Homo heidelbergensis tenía un oído que ya funcionaba de la misma forma que el nuestro.

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