Nuestro Lugar En El Universo III Origen Y Evolucion De La Vida

El origen de la vida

Carácterísticas de los seres vivos
Tienen una composición química compleja , tanto estructural como químicamente.
Cumplen tres funciones vitales : nutrición, relación y reproducción

¿Y los virus? ¿Son seres vivos?

La Tierra es un lugar propicio para la vida debido a:
la distancia respecto del sol
La atmósfera
Presencia de agua líquida
Campo magnético

¿Cómo se originó la vida?

Primeras teorías
La creación  Génesis ( Biblia)
Generación espontánea  La vida aparece espontáneamente si se dan las condiciones adecuadas
Refutada por F. Redi en s.XVII
Pasteur en el s. XIX
Los seres vivos sólo proceden de otros seres vivos predecesores.
Panspermia -> Origen extraterrestre

Experimento de Redi

Experimento de Pasteur

Teorías modernas sobre el origen de la vida
Evolución química de la vida -> Reacciones químicas entre compuestos inorgánicos -> C.orgánicos
Génesis mineral -> Sobre superficies de arcilla o de mica.
Fuentes hidrotermales
Mundo de ARN

En 1924 un bioquímico ruso, Oparin, propuso una idea sobre el origen de la vida en la Tierra: EVOLUCIÓN QUÍMICA (El británico Haldane propuso la misma idea en 1928)

Propuso que la atmósfera primitiva se habría formado por reacciones químicas entre las moléculas de metano , hidrógeno y amoníaco, vapor de agua y sulfuro de hidrógeno que formarían numerosos compuestos orgánicos.
Estas reacciones estaban catalizadas por la radiación ultravioleta que llegaba al planeta (no había ozono), rayos cósmicos y descargas eléctricas.
Con los compuestos orgánicos formados se formó una “sopa primigenia” en la que estarían todos los elementos necesarios para formar el primer ser vivo.

Las primeras moléculas orgánicas pudieron formar
Aminoácidos
Nucleótidos
Hidratos de carbono
Ácidos grasos
Polímeros (Proteínas, A.Nucleicos...)
Capacidad autocatalítica

Stanley Miller (1930 – 2007) elaboró para su tesis doctoral un experimento para demostrarlo:
En un matraz se reprodujo la composición de la atmósfera primitiva (agua, hidrógeno, metano y amoníaco)
Lo calentaron y sometieron a descargas eléctricas.
Tras varios días analizaron lo que se obtenía y descubrieron numerosos compuestos orgánicos (incluso aminoácidos)

El científico español Juan Oró sintetizó en 1960 adenina, y algo más tarde ribosa y desoxirribosa.

En la primera mitad del s. XIX, el químico Berzelius puso de manifiesto la presencia de compuestos orgánicos en unos meteoritos llamados condritas carbonáceas.
Posteriormente, en 1864, se desintegró un meteorito en Francia. Del análisis de sus fragmentos, el químico Berthelot confirmó la presencia de compuestos orgánicos.

Condrita carbonácea

En 1903, el científico Arrhenius retomó la teoría de la panspermia, según la cual la vida se repartió por todo el mundo en forma de semillas.
La vida se originaría en el espacio, y llegaría a la Tierra en forma de “esporas” microscópicas traídas por los meteoritos.
Datos de finales del siglo XX, con análisis de cometas, confirman en ellos la presencia de compuestos orgánicos como aminoácidos, ácido carboxílico, glucosa o glicerina.

La Tierra se formó hace 4500 millones de años. Era un planeta semifundido, sin atmósfera y golpeado por meteoritos. Poco a poco se fue enfriando, los volcanes emitían gases que quedaron retenidos en el campo gravitatorio, formando una atmósfera primitiva .
Los impactos de cometas aportaban agua, contribuyendo a la formación del océano primitivo junto a la condensación del vapor de agua procedente de los volcanes.
Evolución de la vida

La superficie del planeta se enfriaba, y hace 4000 millones de años el agua se acumulaba formando el primer océano . Allí se formó la “sopa primigenia” , en la que había compuestos orgánicos complejos como glúcidos, aminoácidos y nucleótidos .
En el agua se pudieron acumular los lípidos que flotaban en la superficie, algunos se plegaron sobre sí mismos y formaron burbujas que dejaban dentro compuestos orgánicos (un ácido nucleico)

En las primeras fases se fueron formando las membranas lipídicas que permitían mantener el material vivo aislado en su interior, e iniciar una actividad metabólica.

La mayoría de los científicos consideran que el ácido nucleico original sería el ARN , pues transmite la información y posee capacidad de autorreplicación.

La primera célula que se formó debía tener una capacidad metabólica limitada, y ser heterótrofa procariota y anaerobia , obteniendo la energía fermentando los nutrientes que absorbía del medio que la rodeaba.
Al crecer estos organismos, disminuían las sustancias orgánicas de las que se alimentaban, por lo que comenzó el proceso de selección .
Gracias a las mutaciones generadas por los rayos UV, se formaron células con metabolismos diferentes.

Aparecieron los organismos autótrofos: sintetizaban glúcidos a partir de CO 2 y H 2 S utilizando luz solar, y liberando azufre.
Posteriormente se sustituyó el H 2 S por H 2 O, con lo que se liberaba oxígeno : este gas era “contaminante” en esos momentos, y sólo lo aprovechaban las algas cianofíceas.

Estas algas continuaron liberando oxígeno, logrando cambiar las características de la atmósfera y haciendo que apareciera la capa de ozono.
Esta aparición del oxígeno permitió la expansión y aparición de nuevas formas de vida que utilizaban el oxígeno para respirar, es decir aerobias.

Teoría endosimbionte

La evolución de las especies

PRIMERAS TEORÍAS Evolución de las especies Este concepto fijista del mundo fue desapareciendo a medida que se aportaban pruebas paleontológicas o de anatomía comparada.

Teorías evolucionistas
Lamarck (1744-1829)  Teoría de los caracteres adquiridos
Darwin (1809-1882)  El origen de las especies (1859 Inglaterra)
Wallace (1823-1913)  Ensayos sobre la evolución de las especies (Australia)

En 1859, Darwin publicó “Sobre el Origen de las Especies”, iniciando una revolución en el campo de la biología que provocó un cambio de mentalidad.

En su viaje en el Beagle alrededor del mundo (1831 – 1836), Darwin descubrió restos de seres marinos en las alturas de los Andes , y realizó observaciones en las islas Galápagos que le llevaron a pensar sobre el origen de todas las especies en un lugar aislado, a mil kilómetros del continente.
Las ideas de Darwin estuvieron influenciadas por dos libros:
“ Principios de Geología”, de Charles Lyell . Se hablaba de la edad de la Tierra, de la extinción de especies y el lento proceso del cambio geológico.
“ Ensayo sobre el principio de la población”, Malthus . Imaginó que la falta de alimentos podría ser el motivo de la desaparición de las especies.

La teoría Darwinista causó un gran impacto en la sociedad del s. XIX

Según el antropólogo Dobzhansky:
“ Darwin demostró fuera de toda duda razonable que el ser humano forma parte de la naturaleza y es pariente de toda forma de vida . Las especies existentes, incluyendo el ser humano, han evolucionado a partir de antepasados muy distintos y continúan evolucionando ”.

Lamarckismo
La evolución natural es obra de la naturaleza
Los factores que más influyen son:
Tiempo
Condiciones favorables
Los seres vivos se adaptan al medio
La necesidad crea el órgano.
El desuso de un órgano provoca su atrofia.
Los caracteres adquiridos son heredables.

Para Lamarck el cambio de las especies vendría dado por el uso y el desuso que el animal haga de una determinada estructura.

Darwinismo
La evolución es un proceso lento y gradual producto de:
Pequeñas diferencias hereditarias entre individuos
Cruzamientos internos
Cambios al azar
Selección natural  Sobreviven los individuos mejor adaptados al medio. Los que no consiguen adaptarse son eliminados.
Las especies más similares están más emparentadas.
Todas las especies emparentadas entre sí provienen de un antepasado común.

Neodarwinismo
Los mecanismos de la evolución son explicados por:
Genética de poblaciones.
Paleontología.
Botánica.
Zoología.
Los cambios al azar son las MUTACIONES (modificaciones en el ADN que pueden ser heredadas por la descendencia).
La selección natural criba las mutaciones más favorables.

Neodarwinismo
Otros mecanismos que explican la evolución son:
La deriva genética (alteración de las frecuencias génicas debidas al azar)
Migraciones (pueden provocar cambios en la población receptora)

Aunque es una teoría aceptada por los científicos y a la que se siguen aportando pruebas que la apoyan, en el estado de Pennsylvania (EEUU) se sustituyó el temario de biología de las escuelas públicas en 2004 para encajar ideas recogidas en la Biblia.

Especiación
Cuando los cambios acumulados en dos especies son tan profundos que evitan el cruzamiento entre ambas  Se ha generado una nueva especie.
Existen dos tipos:
Alopátrida o geográfica: Hay separación física.
Simpátrida o ambiental (luz, agua, Tª): No hay separación física.

Especiación: Ejemplo
Partimos de una población de osos pardos y blancos con la misma frecuencia.
Si las condiciones se endurecen:
Baja la temperatura
Disminuyen las horas de luz
¿Cuál de los dos es el más apto?

Cuello largo para meter la cabeza en los respiraderos de las focas Hocico largo que permite calentar mejor el aire Patas largas y musculosas para romper el hielo Pelaje blanco y abundante que permite soportar las bajas temperaturas

Especiación
Continuamente aparecen nuevas especies
También son eliminadas muchas especies con frecuencia.
En nuestro planeta se calcula que se han extinguido el 99 % de las especies.

En la actualidad hay unos 1,7 millones de especies descritas y clasificadas y cada año se añaden 10.000 especies nuevas. El número de especies ha ido variando a lo largo de la historia terrestre, con grandes desapariciones en número de especies provocadas por crisis esporádicas, que los paleontólogos cifran en cinco:
Final del Ordovícico (440 m.a.) , desaparecieron el 12% de las especies.
Devónico (365 m.a.) , el 14%
Final del Pérmico (250 m.a.) , el 52%
Final del Triásico (145 m.a.) , el 12%.
Final del Cretácico (65 m.a.) , el 11%

Los primeros restos fósiles conocidos pertenecen a la “ fauna de Ediacara ”, de hace 670 m. a. formada por animales pluricelulares pero con tejidos blandos.
Hace 570 m. a. surgió la “ explosión cámbrica ”, la fauna se diversificó dejando un gran registro fósil pues estaban dotados de caparazones duros ( Trilobites , peces sin mandíbulas primero, y mandibulados después).

Fauna de Ediacara

Celacanto, un fósil viviente

Todos los animales eran marinos, sólo los vegetales habían colonizado el medio terrestre.
Los primeros animales en colonizarlo fueron los antecesores de los anfibios, y con ellos apareció la respiración pulmonar.
También los insectos y reptiles , que con las escamas se protegían de la desecación.
Finalmente aparecieron los mamíferos , las aves y las plantas con semillas .

Para poder vivir en el medio terrestre los seres vivos tuvieron que adaptarse:
En los vegetales aparecieron los tejidos de sostén y cubiertas que evitaban la desecación.
En aves y reptiles se desarrollan los huevos, con cubiertas duras e impermeables.
Los mamíferos desarrollaron un sistema reproductor en el que la hembra mantiene a las crían en el vientre hasta el nacimiento.

Pruebas de la evolución
Pruebas biológicas:
Estudiando poblaciones de diferentes seres vivos cuyo tiempo de generación es corto , se ha registrado la transformación de algunas características biológicas: resistencia de insectos a pesticidas, cambio de pigmentación en las alas de las mariposas para camuflarse mejor.

La mariposa del abedul (Biston betularia)

Selección de razas de perros

2. Pruebas paleontológicas:
Observando el registro fósil de diferentes grupos de animales se han conocido las secuencias evolutivas de diferentes características biológicas (caballo) y hay transiciones evolutivas entre diferentes grupos de seres vivos ( Archaeopteris ).
También hay numerosos órganos y sistemas biológicos muy diferentes, pero que tienen una estructura básica común (como las extremidades de los mamíferos). -> Órganos homólogos.

Serie del género Equus

Archaeoptheryx

Órganos homólogos

3. Pruebas embriológicas:
Estudiando los embriones se ha observado que muchos grupos de seres vivos pasan por las mismas fases de desarrollo , igual que si tuvieran antepasados comunes.

¿Cuál es el embrión humano? LEMUR CERDO HUMANO

4. Pruebas biogeográficas:
La distribución de muchas características de los seres vivos por la actual geografía terrestre tiene explicación por la evolución de la vida (endemismos insulares, marsupiales australianos,..)

JAGUAR LEOPARDO

EMÚ ÑANDÚ AVESTRUZ

5. Pruebas moleculares:
Todos los seres vivos están formados por las mismas moléculas (agua, glúcidos, lípidos,..) y emplean la misma molécula para almacenar la información genética (ADN).
Además casi todos tienen los mismos procesos celulares.
El ADN de un chimpancé y el de un ser humano son parecidos en un 99 %
Las proteínas de suero sanguíneo humano coinciden con las de ave en un 0%, con las de buey en un 10 %, con las de un gorila en un 64 % y con las de un chimpancé en un 85 %.

EL ORIGEN DE LA ESPECIE HUMANA El ser humano, Homo sapiens , es la única especie viva de la familia de los homínidos dentro del orden Primates

ORDEN PRIMATES
Es un orden de mamíferos cuyo origen se remonta a hace 75 m.a, cuando algunos mamíferos insectívoros inician una vida arborícola.
En el orden primates están incluidos los prosimios , los platirrinos o monos del nuevo mundo, y los catarrinos , con gibones, grandes monos (orangutanes, gorila, chimpancé) y los homínidos .

CARACTERÍSTICAS DE LOS PRIMATES
Dedos prensiles y uñas planas. Aparece el dedo pulgar oponible que permite agarrarse a las ramas y coger objetos, lo que favorece el desarrollo de la destreza manual.
Visión estereoscópica , debido a la posición frontal, lo que permite calcular las distancias.
Sistema digestivo poco especializado que les permite alimentarse de una dieta variada.
Un número de descendientes limitado y con gran dependencia de la madre tras el nacimiento, lo que puede ser el origen de la compleja conducta social que han desarrollado

El proceso de hominización
La hominización es un complejo proceso biológico de selección natural y adaptación que dio lugar a la especie humana. Se caracteriza por lo siguiente:

Se adopta una postura bípeda o erecta que permite:
Facilitar la visión por encima del nivel de las plantas herbáceas.
Permite atravesar cauces de agua poco profundos.
Permite la liberación de las manos , que así pueden ser usadas para coger y utilizar objetos como herramientas o armas para la caza, además de seguir ofreciendo la posibilidad de trepar a los árboles.

Las manos adquieren mayor movilidad lo que conlleva:
Que las manos pasen a ser unas pinzas de mayor precisión en vez de las pinzas de presión que son características de otros primates.
La compleja coordinación entre las manos y la vista , junto con la posición de la cabeza sobre una columna vertebral vertical, será uno de los factores que favorecerá el desarrollo posterior del encéfalo y de las funciones superiores que caracterizan a la especie humana.

La dieta se diversifica e incluye el consumo de carne lo que da lugar a :
Remodelación de la dentición , en la que se aprecia una reducción progresiva del tamaño de las piezas dentarias, que sufren menor desgaste , lo que se debe al consumo de alimentos de mejor calidad, como frutas y carne.
El cráneo se hace más grácil , ya que se reduce su zona facial.

El aumento del grado de encefalización (relación entre el tamaño del encéfalo y el tamaño corporal) tiene un origen complejo en el que intervienen varios factores:
Una dieta más rica y variada , con un mayor aporte de proteínas, debido a la ingesta de carne principalmente.
El desarrollo de las actividades sociales y de comunicación que son necesarias para la caza y para compartir los alimentos en grupo, que culminaría con el desarrollo del lenguaje.
El incremento de la tasa de crecimiento cerebral durante el proceso de gestación , cuya limitación está en los condicionantes obstétricos.
La prolongación de la infancia y de la niñez , etapas en las que el desarrollo del cerebro continúa. Esto supone una mayor duración del intervalo entre nacimientos y la implicación del grupo en el cuidado de los individuos jóvenes, lo que fomenta aún más los lazos sociales y la comunicación.

LA EVOLÚCIÓN DE LOS HOMÍNIDOS
Hace 6 ó 7 m.a vivió en África un antecesor común del ser humano y de algunos otros primates actuales (gibones, gorilas y chimpancés) . A partir de él se considera que comienza la evolución de los homínidos.

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Nuestro Lugar En El Universo III Origen Y Evolucion De La Vida

by Joaquin Luceno

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