Tema 10. Origen de la vida y evolución de las especies




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fecha de publicación25.09.2016
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Tema 10. Origen de la vida y evolución de las especies.

  1. Los seres vivos.



  • Para entender cómo surge la vida en nuestro planeta hemos de tener claro que requiere un ser para considerarse vivo.



  • Un ser es un ente que existe. Distinguimos dos tipos: seres inertes (roca, estatua, mesa, etc.) y seres vivos.



  • Los seres vivos poseen las siguientes características:



  1. Están compuestos por materia orgánica, y por tanto con un grupo limitado de tipos de moléculas.



    • Biomoléculas orgánicas. Son exclusivas de los seres vivos.

      • Hidratos de carbono, azucares o glúcidos.

      • Lípidos.

      • Proteínas.

      • Ácidos nucleicos: ADN, ARN.



    • Biomoléculas inorgánicas. También aparecen en seres inertes.

      • Agua.

      • Sales minerales.



  1. Están formados por células. Distinguimos seres unicelulares y pluricelulares. Existen dos tipos de organización celular procariota y eucariota.

Ejercicio. Indica sus principales diferencias.

Actualmente los seres vivos se clasifican en cinco grandes reinos.

Ejercicio. Repasa sus características e indica que seres incluyen.

  1. Realizan las funciones vitales.

    • Nutrición. Incorporar materia del exterior para transformarla. Con el fin de obtener energía, crecer y renovar estructuras.

    • Relación. Captar los cambios del entorno y responder de manera adecuada para poder sobrevivir. (Huir, obtener alimento, etc).

    • Reproducción. Formar réplicas o copias de sí mismos.

Ejercicio. Repasar las diferencias entre los principales tipos de nutrición y reproducción.

  1. Las primeras teorías.



  • El origen de la vida ha preocupado siempre al ser humano. A lo largo de la historia ha sido explicado por la religión, la filosofía y la ciencia.

2.1. El creacionismo.

  • Las teorías creacionistas indican que la vida tiene un origen sobrenatural y que todo lo que existe ha sido creado por uno o varios dioses. Este planteamiento no tiene cabida en el ámbito científico pues pertenece al campo de las creencias personales.



  • La ciencia sólo se ocupa de crear hipótesis comprobables aplicando las leyes de la física y de la química.



  • A pesar de todo, incluso hoy día, los creacionistas intentan implantar su teoría del “diseño inteligente” según la cual el Universo y todo lo que contiene es demasiado perfecto para ser consecuencia del azar y no contar con la intervención de un ser superior.

2.2. La generación espontánea.

  • La vida surge espontáneamente a partir del lodo, del agua, por combinación de los cuatro elementos, etc.



  • Fenómenos como “el pan ha criado moho” o “la carne produce gusanos”, pueden apoyar esta teoría.



  • Fue ideada por Aristóteles en el S. II a. d. C. y refutada por Pasteur a mediados del S. XIX. Para ello esterilizó un caldo de cultivo en un matraz con el cuello curvado para impedir la entrada de cualquier tipo de microorganismo y comprobó que no aparecía nada en el matraz.



    1. La Panspermia.



  • La vida llegó a la Tierra procedente de otro planeta en un meteorito.



  • Posee múltiples detractores pues se considera imposible que algo vivo pudiera soportar las radiaciones externas y el impacto con la atmósfera.



  • Además no explica como surgiría la vida en esos hipotéticos “otros planetas”.



  • La variante de la panspermia dirigida indica que fue “sembrada” por seres inteligentes de sistemas planetarios remotos.



  1. La teoría de Oparín.



  • En 1924 el bioquímico ruso Alexander Oparín propone por primera vez una teoría que explica el origen de la vida desde una óptica totalmente científica.



  • Para ello hemos de tener en cuenta que esta surge debido a la interacción de un conjunto de reacciones físico-químicas. Su teoría diferencia dos fases: evolución química y evolución biológica.

3.1. Evolución química.

  • La Tierra se formó hace 4.500 m.a. Hace 3.800 m.a. aparecieron las primeras moléculas orgánicas.



  • La atmósfera primitiva era de carácter reductor y se formaba de H2, CH4, NH3, CO, CO2 y vapor de agua.



  • La temperatura ambiental era muy alta (en torno a los 80º C) debido a la fuerte radiación (aún no existía la capa de ozono) y la intensa actividad volcánica.



  • Las descargas eléctricas de las múltiples tormentas hicieron reaccionar estas moléculas formándose compuestos orgánicos sencillos como aminoácidos, bases nitrogenadas o ácidos grasos. Tales moléculas caían a los océanos donde se forma la llamada “sopa primitiva”.



  • Estas moléculas pequeñas reaccionan y forman polímeros más complejos. Surgieron así pequeñas proteínas y pequeños ácidos nucleicos que podía replicarse.



  • Cuando éstos se rodearon de pequeñas vesículas lipídicas se formaron los coacervados o precursores de las primeras células.



  • En 1952 el experimento de Miller y Urey confirma esta teoría. Tal experimento reproduce las condiciones de la atmósfera primitiva y consigue sintetizar moléculas orgánicas.

Dibujo.

  • Un lugar donde actualmente existen unas condiciones muy semejantes a las indicadas es el manantial Gran Prismatic Spring en el parque nacional de Yellowstone.

3.2. Evolución biológica.

  • Los coacervados podían:



    • Mantener un comportamiento aislado e incorporar material del exterior para crecer. Nutrición.



    • Responder a cambios en el entorno aumentando o reduciendo su tamaño. Relación.



    • Fragmentarse aportando copias del ácido nucleico primitivo. Reproducción. (Probablemente ARN).



  • Pueden considerarse estructuras vivas y por tanto protobiontes precursores de las células primitivas.



  • Dichas células serían semejantes a las actuales bacterias, heterótrofas y anaerobias (no existía el O2) y a partir de ellas se generan los demás tipos.



  1. La diversificación inicial.



  • Las primeras células crecen al consumir las moléculas orgánicas existentes en la sopa primitiva.



  • Cuando el alimento se agota algunas adquieren la capacidad de fagocitar y comienzan a devorarse unas a otras.



  • Accidentalmente algunas desarrollan la capacidad de crear materia orgánica como el CO2. Surgen así los primeros autótrofos fotosintéticos.



  • La liberación de O2 implica el predominio de las aerobias y el cambio de la composición de la atmósfera. Consecuentemente se forma la capa de ozono.



  • Esta diversidad de grupos bacterianos permite la aparición de células más complejas y se sitúan hace 2.000 m.a.



  1. La teoría endosimbiótica.



  • Es la más aceptada actualmente para explicar cómo surgen las células eucariotas. Fue propuesta por Lynn Margullis en 1967.



  • Un procariota de gran tamaño pudo engullir en distintos momentos a otros procariotas, que en lugar de ser digeridos, sobrevivieron en simbiosis en el interior de su captora y terminaron constituyendo distintos orgánulos con funciones concretas.



  • La invaginación de la membrana plástica rodeando el material genético podría explicar la aparición del núcleo y del retículo endoplásmico. Dibujo.



  • La endosimbiosis se basa en que las mitocondrias y los cloroplastos presentan los siguientes rasgos:



    • Tamaño y forma similares a las bacterias.

    • Ribosomas semejantes a los procariotas.

    • ADN propio circular, como en las bacterias actuales, y enzimas para transcribirlo a ARN y traducirlo a proteínas.



  • Posteriormente las células eucariotas se asociaron en colonias. Tras producirse una diferenciación celular, que llevó a la aparición de tejidos, se inicia el camino evolutivo hacia la formación de organismos pluricelulares.



  1. La diversidad actual.



  • Actualmente se conocen 1,2 x 106 de especies animales, más de 400.000 de vegetales y pueden existir millones de especies microbianas.

  • Para explicar esta diversidad se establecen dos puntos de vista: fijismo y evolucionismo.

6.1. Fijismo.

  • Las especies han permanecido inmutables desde su creación.



  • Vinculado al creacionismo.



  • Algunos filósofos griegos tuvieron una visión dinámica de la naturaleza. Tal era el caso de Anaximandro que manejaba ideas revolucionarias para su época, tales como :

    • Los animales surgen en el agua y pasan a la tierra.

    • El hombre se origina a partir de criaturas distintas.



  • A pesar de todo Platón y Aristóteles imponen su imagen fijista que se incorpora al pensamiento cristiano y perdura en el mundo occidental hasta el siglo XIX.



  • Explica la existencia de fósiles como el resultado de catástrofes naturales y la sucesión de distintos procesos de creación, por ejemplo el diluvio universal.



  • El fijista más importante fue Linneo que en el S. XVIII propone su sistema de clasificación natural, mediante el cual:



    • Establece grupos taxonómicos que agrupan seres con más o menos semejanzas.



    • Instaura la nomenclatura binomial o nombre científico formado por dos palabras en latín.

Ejem: Perro / Abeto.

Reino: Animal / Plantas.

Filo: Cordados / Gimnospermas.

Clase: Mamíferos / Coníferas.

Orden: Carnívoros / Pinales.

Familia: Cánidos / Pináceas.

Género: Canis / Abies.

Especie: Canis domésticus / Abies alba.

    • Sin querer mostró relaciones de parentesco que permitían detectar secuencias evolutivas.

6.2. Evolucionismo.

  • Todas las especies se forman a partir de un origen común adquiriendo niveles organizativos superiores.



  • En el S. XIX supuso una revolución científica y originó múltiples controversias.



  • Hoy día está establecido de forma definitiva y la ciencia sólo estudia sus causas y mecanismos en lugar de cuestionar su evidencia.



  • El estudio de los fósiles inducía a pensar en cambios sufridos por los organismos a lo largo del tiempo.



  1. La teoría de Lamarck.



  • Primera teoría evolutiva publicada en 1.809. Se basa en los siguientes principios:



    • 1. Todos los organismos poseen un impulso interior que les lleva instintivamente hacia una mayor perfección y complejidad.



    • 2. El medio ambiente cambia y provoca nuevas necesidades, esto hace que los individuos usen más órganos y dejen de utilizar otros (pueden incluso atrofiarse), “la función crea al órgano”.



    • 3. Los cambios adquiridos a lo largo de la vida del individuo se mantienen y se transmiten a la descendencia. A este punto se le denomina ley de los caracteres adquiridos.



  • Hoy el Lamarckismo no se acepta en absoluto pues sabemos que sólo se pueden heredar aquellas características que afectan a los genes y no las diferencias fenotípicas adquiridas.



  1. La teoría de Darwin.



  • Publicada por Charles Darwin en 1.859, en su obra “El origen de las especies”. En la misma época Alfred Russell Wallace llegó a las mismas conclusiones.



  • Está basada en la selección natural y es primordial en las teorías actuales. Sus postulados son los siguientes:



    • 1. Nacen más individuos de los que pueden sobrevivir pues los recursos son limitados. Esto implica una lucha por la supervivencia.



    • 2. Todas las especies poseen variabilidad pues se observan diferencias entre los individuos. Estas diferencias son congénitas (se nace con ellas) por lo que se pueden transmitir a la descendencia.



    • 3. Las condiciones ambientales provocan que unos individuos sobrevivan con mayor facilidad, mientras que otros resultan perjudicados. Es el propio ambiente el que determina si una diferencia es favorable o perjudicial. Es la naturaleza la que selecciona.



    • 4. La selección natural permite a unos individuos reproducirse y transmitir sus caracteres a la descendencia, mientras que otros son eliminados. De esta forma determinados grupos cambian y forman especies nuevas.



  • Esta teoría es muy convincente pero no explica la causa de la variabilidad.



  1. La teoría actual. Neodarwinismo.



  • Amplía la teoría de Darwin con los conocimientos aportados por la Genética.

  • También se denomina teoría sintética de la evolución. Fue configurada en los años 40 del siglo pasado.

  • Explica el origen de la variabilidad:



    • Las mutaciones.

    • La reproducción sexual.

    • La recombinación en la meiosis (imposibilidad de formación de gametos idénticos).



  • Indica que la selección natural “escoge” las mutaciones favorables aumentando su frecuencia en la población, dando lugar a una adaptación o cambio evolutivo.



  • Este cambio es lento y lleva a acumular grandes diferencias en determinados grupos. Tal cambio se denomina especiación y conduce a la formación de nuevas especie.

MUTACIÓN – VARIABILIDAD - SELECCIÓN NATURAL – ESPECIACIÓN – EVOLUCIÓN.

10. La aparición de nuevas especies.

  • Una especie es un grupo de individuos con características semejantes (anatómicas, fisiológicas, ecológicas, etc.) que pueden reproducirse entre sí originando una descendencia fértil.

  • Recibe el nombre de especiación.



  • En el proceso evolutivo distinguimos dos mecanismos que concluyen con la aparición de nuevos grupos de individuos.



    1. Microevolución.

    • Variaciones dentro de la misma especie.

    • Aparición de especies próximas (muy parecidas).

    • Pequeñas modificaciones.

Ejem: Distintas especies de pinzones en las Islas Galápagos.

Distintos tipos de mariposas del abedul.

    1. Macroevolución:

    • Aparición de nuevos grupos taxonómicos y extinción de otros.

    • Grandes cambios ambientales.

    • Catástrofes o extinciones masivas.

Ejem: Aparición de la aves a partir de los reptiles.

Extinción de los dinosaurios.

Ejercicio. Investiga y redacta un informe de unas 15 líneas explicando como tuvieron lugar cada uno de los anteriores fenómenos.

  • La coexistencia de estos dos procesos es la base de la teoría del equilibrio interrumpido también llamado mutualismo, propuesta por los paleontólogos estadounidenses Gould y Eldredge y actualmente una de las teorías evolutivas de mayor trascendencia.



  • Indica que la selección natural es responsable de la adaptación, entendida como un proceso gradual y continuo, pero en la aparición de especies nuevas también hemos de considerar otros fenómenos de carácter puntual y violento.



  • La clasificación taxonómica de nuestra especie nos indica con que seres estamos emparentados.



  • En la especiación distinguimos tres fases:

    • Acumulación de diferencias.

      • Variabilidad genética.

      • Selección natural.

    • Aislamiento geográfico/ambiental.

      • Barreras (mares, cordilleras, etc.)

      • Cambios climáticos, etc.

    • Aislamiento reproductor. Cuando individuos de grupos distintos ya no pueden reproducirse se ha formado una especie nueva.

11. Las pruebas de la evolución. Páginas 84-85.

12. La evolución del ser humano.

  • La clasificación taxonómica de nuestra especie nos indica con que seres estamos emparentados.



    • Reino …………..Animal

    • Filum…………...Cordados.

    • Clase…………...Mamíferos.

    • Orden…………..Primates.

    • Familia…………Homínidos.

    • Género…………Homo.

    • Especie………...Homo sapiens.



  • Los primates son mamíferos arborícolas con cinco dedos, un patrón dental común (semejante al humano) y un esqueleto con articulaciones muy desarrolladas.



  • Otras características son el pulgar oponible, tener uñas en lugar de garras y poseer hemisferios cerebrales bien desarrollados. Se conocen unos 150 géneros aunque 2/3 partes están extinguidos. Incluye lémures, monos, orangutanes etc.



  • Estudiaremos un poco más a fondo la familia Homínidos en la cual se incluye nuestra especie y nuestros parientes más cercanos.



  • Tradicionalmente esta familia se formaba exclusivamente por animales bípedos e incluía géneros como Australopithecus, Paranthropus y Homo, único género existente en la actualidad.



  • Hoy día se la considera formada por cuatro géneros e incluye también a los grandes simios. Esto nos muestra nuestro origen real y se aleja de la visión excesivamente antropocéntrica existente hasta hace poco.



  • Estos géneros son: Pongo (orangután), Gorilla (gorila, Pan (chimpancé) y Homo (ser humano). El árbol evolutivo de tal familia es el que aparece a continuación.

http://3.bp.blogspot.com/_acui9owotdu/stmyxzym9bi/aaaaaaaaabg/sfbz485i-gs/s400/hominidae.png

  • Según esto el primate más cercano al hombre es el chimpancé y actualmente el ser viviente con el que se presenta mayor similitud.



  • En antropología y paleontología se considera homínidos a primates que:



    • Se desplazan siempre en posición bípeda.

    • Poseen un paladar en forma de U, con arco dentario redondeado, dientes pequeños y caninos poco desarrollados.

    • El cráneo alberga un voluminoso cerebro. Esto implica una dieta alimenticia de alto contenido energético y las adaptaciones locomotrices y digestivas que esto supone.



  • Los homínidos aparecen en África, hará unos 7 m.a., debido a un cambio climático por el que las selvas se hacen menos densas y aparecen grandes extensiones de jungla y sabana lo cual obliga a un grupo al abandono del medio arborícola y a la colonización del medio terrestre.



  • Las principales especies prohumanas son:



    • Ardipithecus ramidus. Es el más antiguo conocido y existen fósiles con edad de unos 4,5 m.a., se duda que fuera totalmente bípedo.



    • Austrolophitecus anamensis. Aspecto simiesco pero bípedo y con esmalte dental grueso que le permite ingerir alimentos más duros. Aparece hará unos 4,2 m.a.



    • Austrolophitecus afarensis. Surge hará unos 4 m.a. Poseen una cresta ósea en el eje del cráneo, pelvis y extremidades inferiores de aspecto humano y capacidad cerebral semejante a la de un chimpancé.



    • Austrolophitecus africanus. Surge aproximadamente hace 3 m.a. y origina el género Homo en África.



    • Paranthropus. Es un género de constitución más robusta que aparece hará unos 2,8 m.a. y se extingue sin salir de África.



  • La evolución del género Homo es la siguiente:



    • Homo habilis. Aparece en Tanzania, poseen una diete variada y comienzan a perder parte del pelo corporal. En el registro fósil se extiende de 2,4 a 1,8 m.a.



    • Homo ergaster. Su esqueleto es ya similar al humano, son recolectores y cazadores, utilizan herramientas de piedra y abandonan África hará 1,9 m.a. Se extienden desde 1,9 a 1,2 m.a.



    • Homo erectus. Se extiende por Asia desde 1 a 0,1 m.a. Utiliza el fuego.



    • Homo antecesor. Se extiende desde 1 a 0,75 m.a. Fue descubierto en Atapuerca y se suponen los primeros europeos. Surgió en África, se extendió por Asia y llega a Europa donde da lugar a Homo heidelbergensi que se considera el precursor de los neandertales europeos. La población que quedó en África evoluciona hasta Homo rhodesiensis y Homo sapiens que hace 100.000 años salió del continente y colonizó toda la Tierra.



    • Homo neanderthalensis. Aparece desde 300.000 hasta 28.000 años. Coexistió con el hombre actual y se cree que pudo hibridarse con tal.

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