02 El origen y la evolución de la vida




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02
El origen y la evolución de la vida

Solucionario

ACTIVIDADES

2. Durante mucho tiempo la teoría de la generación espontánea dominaba el acervo cultural de Occidente, salvo algunas excepciones como el italiano Francesco Redi. Investiga acerca del experimento de Redi e inventa tu propio experimento para refutar la tesis de la generación espontánea.

En el campo de la biología, el florentino Francesco Redi (1626-1698) realizó varios experimentos que pusieron en entredicho la teoría de la generación espontánea. Redi introdujo materia orgánica en descomposición en tres recipientes; cerró el primero con una fina gasa, el segundo con un tapón hermético y el tercero lo dejó abierto. Al cabo de un tiempo pudo observar que sobre la gasa del primer recipiente las moscas habían depositado sus huevos pero sólo en el recipiente abierto habían aparecido gusanos.

Con el antecedente del experimento de Redi, el alumno debe diseñar un experimento que refute la teoría de la generación espontánea. Debe tener en cuenta seguir el método científico.

3. ¿Qué valor adaptativo presentan los siguientes caracteres: pata del topo, espina de cactus, migración de la cigüeña, manada de lobos, sudor en mamíferos?

El valor adaptativo en todos los casos es el mismo: mejoran la eficacia biológica del sujeto portador del carácter, de tal manera que se reproducirá favorece que se reproduzca y su descendencia heredará el carácter. Para mejorar la eficacia biológica, los distintos caracteres cumplen tres funciones: mejorar el acceso a los recursos del medio (comer), aumentar la supervivencia (evitar ser comido) y facilitar la reproducción. Puede aprovecharse para explicar los tres tipos de adaptaciones que presentan los seres vivos: anatómicas, conductuales y fisiológicas

  • Pata del topo: Adaptación anatómica. La extremidad del topo está preparada para la vida subterránea, permitiendo al animal el acceso a un mundo rico en recursos y con pocos depredadores.

  • Espina de cactus: Adaptación anatómica. La reducción de la superficie foliar disminuye la transpiración y, por lo tanto, reduce la pérdida de agua, permitiendo a la planta su supervivencia en un clima con escasos recursos hídricos.

  • Migración de la cigüeña: Adaptación conductual, que permite al animal enfrentarse a un período de escasez de recursos en una zona mediante el viaje a otra zona con más recursos

  • Manada de lobos: Adaptación conductual. Las estructuras sociales aumentan la capacidad de supervivencia de los individuos: permiten la división de tareas, aumentan la protección de todos los miembros y hacen más eficaz la búsqueda de alimento.

  • Sudor en mamíferos: Adaptación fisiológica, qie aumenta la supervivencia de los individuos a través de la termorregulación, permitiendo que el animal pueda expulsar un exceso de calor interno para mantener la temperatura de su cuerpo constante.

7. Realiza un esquema señalando las ventajas que supuso la locomoción bípeda. Indica también las desventajas que crees que presenta el hecho de caminar sobre dos patas

Entre las ventajas encontramos la reducción de la superficie expuesta al sol, que mejora la termorregulación, así como la liberación de las manos para cualquier otro uso y la ampliación del campo visual sobre las hierbas de la sabana.

Entre las desventajas cabe señalar la pérdida de velocidad y una modificación del canal del parto que hace del nacimiento de un bebé humano uno de los más dificultosos y peligrosos, tanto para la cría como para la madre.
8. Busca información sobre un esqueleto denominado “Lucy” y averigua la relación existente entre los Australopithecus y el grupo The Beatles
Trabajo de investigación libre por parte de cada alumno. Lucy es un esqueleto fósil de Australipithecus afarensis descubierto por el equipo del estadounidense Donald Johanson el 24 de noviembre de 1974. Su nombre proviene del siguiente hecho curioso: en el momento de su descubrimiento, en la radio sonaba una canción del grupo The Beatles titulada «Lucy in the sky with diamonds».
ACTIVIDADES FINALES
1. Los virus son material genético rodeado por una cubierta proteica. No se alimentan y para reproducirse deben infectar una célula y utilizar sus mecanismos reproductores pues no pueden hacerlo por sí mismos. Por ejemplo, en la imagen puedes observar glóbulos blancos infectados por el virus del sida.

En vista de la definición propuesta de vida, ¿consideras que los virus son seres vivos?

Los virus no se consideran seres vivos puesto que para realizar la función de reproducción y perpetuarse deben infectar una célula, ya que no pueden llevarla a cabo por sí mismos

2. El fósil más antiguo conocido hasta la fecha consiste en una serie de inclusiones carbonosas, denominadas Isuasphaera, encontradas en rocas sedimentarias datadas en 3 800 millones de años en Isua, Groenlandia, mientras que los fósiles más comunes son los estromatolitos. Busca información sobre Isuasphaera y sobre los estromatolitos y su distribución.

Se propone en esta actividad un trabajo de investigación por parte del alumno sobre los fósiles más antiguos conocidos hasta la fecha. Podemos aprovechar para comentar el proceso de fosilización y la imperfección del registro fósil.

Los estromatolitos suponen la más antigua forma de vida conocida que aún existe. Fueron los primeros productores de oxígeno y hoy los encontramos en lugares como la costa oeste de Australia, los saladares de Chile y México y en las Bahamas.

3. Tras unas lluvias torrenciales se forma una laguna en una zona alejada varios kilómetros de otras masas de agua. Pasados varios días, en el agua comienzan a aflorar algas y se constata la presencia de insectos. ¿Cómo explicarías la presencia de peces pocas semanas después?
La explicación más razonable consiste en que los huevos de los peces fueron transportados allí de alguna manera, desde las patas de algún ave hasta la intervención humana. Lo importante del ejercicio es la búsqueda de un mecanismo de transmisión de los peces hasta la charca sin necesidad de invocar la generación espontánea.
4. Analiza la siguiente tabla:


Especie

Descendencia

Aguila imperial

2 al año

Delfín

1 cada 2 años

Conejo

50-60 al año

Pulpo

100 000 una vez en la vida

Mosquito

300 cada 8 días


a) ¿Por qué crees que hay tanta diferencia en el tamaño de la descendencia entre las diferentes especies?

b) ¿Qué factores crees que motivan dicha diferencia?

a) La principal diferencia en el tamaño de la puesta proviene de la distinta tasa de supervivencia que presenta cada especie. Una alta tasa de supervivencia indica que la mayoría de las crías llegarán a adultas y se reproducirán. Por el contrario, una baja tasa de supervivencia indica que la mayoría de las crías no llegarán a reproducirse, generalmente porque son antes devoradas por otros organismos. Las especies con alta tasa de supervivencia tienen descendencias cortas y separadas en el tiempo. Las especies con baja tasa de supervivencia tienen abundante descendencia, para garantizar que una parte llegue a la edad reproductora. Como ejemplo, de las 100 000 crías del pulpo común, llegarán a adultas en torno a 10, y se reproducirán solamente 2 o 3.

b) El principal factor que incide sobre la tasa de supervivencia es el cuidado parental. Cuanta más atención y cuidados dispensan los progenitores a sus crías, mayor tasa de supervivencia tendrá una especie. A cambio, los padres invierten una gran cantidad de energía en el cuidado de unas pocas crías, que de otra manera podría invertirse en tener más descendencia, confiando su supervivencia al alto número de descendientes.

El concepto de fondo que debe tratarse en este ejercicio es el de la superpoblación. Si todas las crías llegaran a adultas, el medio sería insuficiente para proporcionar los recursos necesarios a todos los individuos, llevando a la extinción de la especie. Puede nombrarse a Malthus y al concepto de superpoblación como uno de los puntos de partida de la teoría darwiniana.
5. En las siguientes imágenes puedes observar distintos insectos: un escarabajo, un insecto palo y una mantis religiosa. Responde a las siguientes preguntas:

a) ¿Por qué en unos casos se tiende a pasar desapercibido y en otros a llamar la atención?

b) Interpreta la función de la coloración en cada caso.

  • En el caso del insecto palo, la coloración (y la forma) le permite pasar desapercibido, de tal manera que no es localizado por los depredadores y llegará a reproducirse, transmitiendo sus caracteres. Estamos hablando de una coloración críptica, con función de camuflaje.

  • En el caso de la mantis, la función de su coloración es la misma, pasar desapercibido, aunque su fin sea diferente: no se trata de no ser comido sino de comer.

  • El caso del escarabajo es más difícil de interpretar. El hábitat original de los escarabajos dorados es la selva húmeda, y parece ser que la luz reflejada por estos escarabajos es similar al la luz reflejada por las hojas mojadas, constituyendo entonces un excelente sistema de camuflaje.


6. Observa los siguientes picos de tres aves: el martín pescador, la avoceta y el piquigrueso.

a) ¿Por qué crees que son tan diferentes?

b) ¿La forma del pico tiene valor adaptativo?
a) El pico del martín pescador está preparado para capturar peces, usado a modo de bayoneta. El picogordo utiliza su pico como si fuera un cascanueces, con el objeto de partir las semillas más duras, como el hueso de las cerezas, desechando la pulpa. La avoceta utiliza su curioso pico para localizar pequeños invertebrados entre el fango de los humedales. Por lo tanto, cada ave emplea su pico para acceder a un recurso alimenticio diferente.

b) Por supuesto que sí. No sólo la forma del pico, sino la estructura interna posee valor adaptativo, porque le permite alimentarse bien y obtener energía para mejorar su eficacia biológica, esto es, dejar descendencia que transmitirá sus caracteres, en este caso, la forma del pico.
7. La hembra de águila imperial (Aquila adalberti) pone entre dos y tres huevos con una diferencia de dos días entre sí. Esto hace que un hermano nazca con unos días de ventaja sobre los demás, siendo más grande y recibiendo mayor atención. Con frecuencia, el hermano mayor acaba atacando y matando al hermano pequeño, fenómeno conocido como cainismo.

a) Busca una explicación para el fenómeno del cainismo.

b) ¿Qué ventajas puede representar para la especie?

La forma más severa de competencia en la naturaleza se da entre individuos de la misma especie, también entre hermanos. Si la cantidad de alimento escasea, se produciría una lucha fratricida en la que ninguno de los dos hermanos sobreviviría. El comportamiento genéticamente programado (y heredable, por lo tanto) de acabar con la segunda cría evita una lucha inútil. Si la cantidad de alimento es suficiente, se sacarán adelante las dos crías sin ningún problema. El hecho de tener dos crías asegura, además, que si fallece la primera los padres tienen otra. Es una «póliza de seguro reproductivo».
8. ¿Cuál es la principal diferencia entre el darwinismo y la teoría sintética de la evolución (neodarwinismo)?

La principal diferencia es la inclusión, por parte del neodarwinismo, de la estadística como potente instrumento de análisis, además de los avances en genética y bioquímica. Resulta, pues, una teoría más moderna y completa. En ambos casos, comparten la idea del azar como fuente de cambio evolutivo y de la selección natural como motor del cambio evolutivo

10. Al Homo sapiens también se le denomina «el mono desnudo» debido a nuestro aspecto lampiño.

a) ¿Qué ventaja adaptativa crees que supuso la pérdida del vello corporal?

b) ¿Cómo explicas su permanencia en determinadas zonas (axilas, pubis)?

a) Existen muchas teorías al respecto. La pérdida de vello muestra una clara ventaja para enfrentarse a parásitos como piojos y garrapatas, sobre todo desde el momento en que habitas cuevas u otras localizaciones estables, donde podrían constituir una plaga.

b) Su permanencia en determinadas zonas está relacionada con la presencia de glándulas apocrinas, secretoras de sustancias odoríferas responsables del reconocimiento y de atracción sexual.

ATAPUERCA

En 1976 el ingeniero de minas Trinidad de Torres Pérez-Hidalgo (Trino), que por entonces realizaba su Tesis doctoral en osos fósiles, acude a Emiliano Aguirre, antropólogo, con varios restos humanos encontrados en uno de los yacimientos de la sierra burgalesa: la Sima de los Huesos. En 1980 se inician las excavaciones en la Galería que durarán más de una década. En el 84 se comienzan las excavaciones sistemáticas en la Sima de los Huesos.

En 1990, Emiliano Aguirre se jubila y la dirección pasa al equipo formado por Juan Luis Arsuaga, José María Bermúdez de Castro y Eudald Carbonell Roura. Desde entonces se han encontrado instrumentos líticos del "Modo técnico 1", los más primitivos, en la base de la Gran Dolina (datados hace unos 900.000 años) y al poco tiempo, en 1992, se encuentran varios cráneos en la Sima de los Huesos, entre ellos el famoso cráneo número 5, bautizado como Miguelón en honor a Miguel Indurain, lo que da relevancia internacional y científica al yacimiento haciéndolo imprescindible en los estudios de la evolución humana.

Los años 1994 y 1995 dejarían un rico registro de herramientas de Modo 1 junto con restos humanos, todos ellos datados en 800.000 años, lo que confirma una presencia humana muy antigua en Europa. Al año siguiente se confirma, mediante el estudio de las marcas en los huesos, que se practicaba un canibalismo ritual; ésta es la referencia sobre canibalismo más antigua de Europa. Se inician las excavaciones de la Sima del Elefante.

El año 1997 es de gran importancia para el yacimiento, ya que se define una nueva especie humana, el Homo antecessor. Las investigaciones reciben varios premios de prestigio, entre ellos el Príncipe de Asturias y el de Ciencias Sociales de la Junta de Castilla y León.

El año 1998 aportaría la constancia de que los restos hallados en la Sima de los Huesos, asignados a Homo heidelbergensis, pertenecen a seres humanos, que además de tener capacidad de abstracción y simbología se plantean los problemas místicos inherentes al ser humano. Esto se confirma por el hallazgo de una herramienta bifaz (Modo 2) sin utilizar y realizada con un material muy apreciado, el llamado Excalibur, depositada como homenaje a algún miembro del grupo allí enterrado.

En 1999 empiezan las excavaciones en la Cueva el mirador y al año siguiente se recibe la calificación de Patrimonio de la Humanidad, a la vez que en la Sima del Elefante se encuentran restos de utensilios líticos que se datan en un millón de años. Se nombra una especie nueva de roedor, Microtus (Allophaiomys) lavocati, y se retoman las excavaciones del Portalón de Cueva Mayor.

La Gran Dolina daría una nueva especie de oso de las cavernas, el Ursus dolinensis, cuyos restos se encontrarían en el nivel TD4.

Repercusión científica

Atapuerca constituye el conjunto de restos más antiguos y más numerosos de Europa. Se le considera Patrimonio cultural por la UNESCO desde el año 2000, y los descubrimientos que se han llevado a cabo en ella han tenido una enorme repercusión científica.

El conjunto de los yacimientos está declarado como «Lugar de interés geológico español de relevancia internacional» (Geosite) por el Instituto Geológico y Minero de España, con la denominación «VP006: Atapuerca», dentro de la categoría «yacimientos de vertebrados del Plioceno-Pleistoceno español».11

Por un lado, algunos hallazgos son de hace 800 000 años, e incluso hasta 1,2 millones de años. Esto cambió nuestras teorías sobre quién fue el primer poblador de Europa y cuándo la ocupó, de dónde procedía y cuáles eran sus características. Por otra parte, algunos restos destacan por formar un colectivo, es decir, no procedían de individuos aislados. Esto da a los científicos la oportunidad de reconstruir la vida de un grupo de homínidos, de más de 30 hace 300 000 años.

Los hallazgos de Atapuerca, en definitiva, nos muestran, paso a paso, una gran parte de nuestra evolución.

El ADN más antiguo está en Atapuerca

Secuenciados los genes de homínidos de hace 400.000 años

El fósil los aleja del neandertal y los vincula a un linaje siberiano

Ciencias del Mundo Contemporáneo -

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