El origen de la vida y el origen del ser humano

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El origen de la vida y el origen del ser humano

  1. 1. Ciencias para el mundo contemporáneo 1º Bachillerato ©José María Olmos Nicolás
  2. 2. La receta de la vida (C, H, O, N)¿De qué está hecha la materia viva? Aunque los seres vivos son muy diferentes entre sí, todos tienen en común una misma organización interna. De los 92 elementos que se encuentran en la Naturaleza, sólo unos veinte forman parte de los seres vivos.
  3. 3. La receta de la vida (C, H, O, N)¿De qué está hecha la materia viva? Elementos más abundantes en la corteza terrestre 0 50 4 7,0 45 40 35 0 ,0Porcentaje de átomos 30 28 25 20 15 0 10 7,9 0 4 ,5 ,5 0 0 0 0 3 ,5 ,5 ,2 6 2 5 2 2 2 0, 4 0 ,2 0 ,19 0 O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H C Elementos
  4. 4. La receta de la vida (C, H, O, N)¿De qué está hecha la materia viva? Elementos más abundantes en el cuerpo humano 70 0 0 6 3, 60 50Porcentaje de átomos 40 0 ,5 25 30 20 5 0 9, 10 0 5 3 1 1 1,4 0 ,30 0 ,20 0, 0 6 0, 0 0, 0 0, 0 0, 0 0 H O C N Ca P K S Cl Na Mg Elementos
  5. 5. La receta de la vida (C, H, O, N)¿De qué está hecha la materia viva? La materia viva no está compuesta por los elementos más abundantes en la corteza terrestre (Si, Al). Los elementos que la constituyen de manera mayoritaria son:  Hidrógeno,  Oxígeno, y  Carbono. El hidrógeno y el oxígeno se encuentran fundamentalmente como agua
  6. 6. La receta de la vida (C, H, O, N)¿De qué está hecha la materia viva? Agua y carbono constituyen el 98% de nuestro organismo: El agua es fundamental para la vida pues es el disolvente necesario para que se lleven a cabo las reacciones químicas de los seres vivos. Todas las moléculas esenciales de la vida (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucléicos) están formadas por cadenas de átomos de carbono.
  7. 7. La receta de la vida (C, H, O, N)¿De qué está hecha la materia viva? El resto de elementos de nuestro cuerpo se encuentran en cantidades muy pequeñas, aun- que sin ellos no podríamos vivir:  Sin hierro no podríamos fabricar la hemoglobina de la sangre.  Sin selenio no funcionaría nuestro hígado.  El azufre es el principal componente de pelo y uñas.  Los impulsos nerviosos se interrumpirían sin potasio.
  8. 8. La receta de la vida (C, H, O, N)Energía para la vida La energía necesaria para la vida se obtiene a partir de reacciones químicas en las que interviene materia orgánica, previamente fabricada por fotosíntesis (que realizan vegetales, algas y algunas bacterias). Para que los glúcidos, la materia orgánica sintetizada en la fotosíntesis, produzca la energía necesaria para la vida se realiza un proceso denominado respiración celular.
  9. 9. La receta de la vida (C, H, O, N)Energía para la vida Dependiendo de dónde obtienen la materia orgánica, los organismos se clasifican en:  Autrótrofos,  Heterótrofos.
  10. 10. La receta de la vida (C, H, O, N)Energía para la vida Los organismos autrótrofos son aquellos que fabrican materia orgánica a partir de materia inorgánica (sales minerales, agua y otras sustancias) y energía solar. 6 CO2 + 6 H2O + energía solar → C6H12O6 + 6 O2 materia materia inorgáinca orgánica
  11. 11. La receta de la vida (C, H, O, N)Energía para la vida Los organismos heterótrofos son aquellos que se nutren de materia orgánica previamente elaborada por los organismos autótrofos. C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energía glucosa
  12. 12. La receta de la vida (C, H, O, N)Energía para la vida La inmensa mayoría de los seres vivos utilizan el oxígeno para obtener energía, aunque algunos tipos de bacterias pueden obtenerla de reacciones con otros elementos y compuestos tales como hidrógeno y sulfuros (emitidos por los volcanes): son los organismos quimiosintéticos.
  13. 13. El origen de la vida Agua y carbono constituyen el 98% de nuestro organismo y son fundamentales para la vida pero, ¿de dónde proceden?
  14. 14. El origen de la vida¿De dónde procede el carbono? La nebulosa precursora de la Tierra y los demás cuerpos del Sistema Solar no era especialmente rica en carbono. De hecho, el Sol contiene, en proporción, 30 ve- ces menos carbono que la biosfera (zona super- ficial de la Tierra donde se concentra la vida).
  15. 15. El origen de la vida¿De dónde procede el carbono? Todo el carbono terrestre procede del interior de la Tierra, donde se acumuló durante la formación de nuestro planeta. Cada vez que un volcán emite dióxido de carbono a la atmósfera, un ser vivo lo asimila.
  16. 16. El origen de la vida¿De dónde procede el agua? Durante el origen del Sistema Solar, el agua no pudo condensarse en órbitas cercanas al Sol, ya que las temperaturas eran muy elevadas. La hipótesis más aceptada es la que afirma que el agua de los mares la trajeron asteroides cuyas órbitas están más allá de la de Marte.
  17. 17. El origen de la vidaUn escenario para la vida El escenario en el que surge la vida en la Tierra está bastante bien definido:  Un interior muy caliente.  Una atmósfera densa sin oxígeno en un pla- neta oceánico.
  18. 18. El origen de la vidaUn escenario para la vida Un interior muy caliente significa vulcanismo muy intenso. Como la mayoría de los continentes aún no se habían formado, casi todo el vulcanismo era submarino. Muchos organismos primitivos viven en aguas muy ricas en minerales disueltos, sin necesidad de la energía solar.
  19. 19. El origen de la vidaUn escenario para la vida Por otro lado, en la protoatmósfera no había oxígeno y, por tanto, tampoco ozono que protegiese la superficie de la Tierra de los rayos ultravioleta, capaces de destruir cualquier atisbo de vida. Por este motivo, la vida lo hubiese tenido difícil para prosperar de no estar protegida bajo un gran espesor de agua.
  20. 20. El origen de la vidaUn escenario para la vida Así pues, el escenario en el que surge la vida en la Tierra sería un planeta oceánico con volcanes submarinos, donde, lejos de la luz solar y en un medio sin oxígeno, pudo tener lugar la aparición de la vida.
  21. 21. El origen de la vidaEl experimento de Miller Conocido el escenario donde se originó la vida, debemos cuestionarnos otro hecho, ¿cómo se transformó la materia inerte en materia orgá- nica?
  22. 22. El origen de la vidaEl experimento de Miller En 1.953, Stanley Miller, estudiante de bioquímica (1.930-2.007), sintetizó aminoácidos a partir de amoniaco, vapor de agua y metano (los gases de la atmósfera primitiva, según se suponía entonces).
  23. 23. El origen de la vidaEl experimento de Miller
  24. 24. El origen de la vidaEl experimento de MillerSe introduce una mezcla de gases (metano, amoniaco, hidrógeno), sometida adescargas eléctricas, recogiéndose las moléculas sintetizadas, aminoácidosentre otras.
  25. 25. El origen de la vidaEl experimento de Miller Miller propuso que esta síntesis había tenido lugar en la Tierra primitiva y que había sido el primer paso para la aparición de la vida, pero hoy sabemos que probablemente nunca hubo mucho metano.
  26. 26. El origen de la vidaEl experimento de Miller Así pues, el experimento de Miller no explica el origen de la vida pero, además de su valor histórico, demostró que es posible sintetizar materia orgánica a partir de inorgánica, cuando hasta entonces sólo se obtenía a partir de los seres vivos.
  27. 27. El origen de la vida¿Qué pensamos hoy? Estas son algunas hipótesis actuales sobre el origen de la vida:  Hipótesis metabólica.  Mundo de ARN.
  28. 28. El origen de la vida¿Qué pensamos hoy?HIPÓTESIS METABÓLICA: Pequeñas moléculas sencillas se aislaron del medio con una membrana, iniciando una serie de procesos químicos de complejidad creciente, hasta que la unidad se reprodujo.
  29. 29. El origen de la vida¿Qué pensamos hoy?MUNDO DE ARN: Moléculas de ARN, surgidas al azar, capaces de replicarse mediante mutaciones, comenzaron la cadena de la evolución.
  30. 30. El origen de la vidaLa vida, en el principio y ahora La vida dejó su huella en las rocas más antiguas de la Tierra. En Isua (Groenlandia) aparecen capas de rocas que hace 3.850 millones de años se depositaron en forma de fango en el fondo de un mar poco profundo, donde la vida dejó su primera firma.
  31. 31. El origen de la vidaLa vida, en el principio y ahora Algunas de los minerales de las rocas de Isua son carbonatos, que contienen dos isótopos de carbono: 12C y 13C. Los seres vivos contienen una proteína que permite la asimilación del 12C pero no del 13C, por lo que los sedimentos donde haya habido seres vivos quedan enriquecidos en 12C.
  32. 32. El origen de la vidaLa vida, en el principio y ahoraY eso descubrió un grupo de científicos daneses en 1.999 en las rocas de Groenlandia. Calculando la edad de las rocas donde aparecen estos sedimentos podemos conocer la fecha mínima de aparición de la vida. Se suele admitir que la vida apareció en la Tierra hace 4.000 millones de años.
  33. 33. La evolución y sus pruebas La inmensa cantidad de especies que pueblan la Tierra proceden de antepasados comunes cuyos restos (fósiles) han quedado enterrados en rocas. De las primeras moléculas vivas a la diversidad actual hemos pasado gracias a la evolución.
  34. 34. La evolución y sus pruebas La evolución se apoya en tres tipos de pruebas:  Biológicas (basadas en organismos actuales).  Paleontológicas (apoyadas en los fósiles).  Moleculares (basadas en la genética).
  35. 35. La evolución y sus pruebasPruebas biológicas Una prueba biológica de la evolución es la disposición y estructura de los huesos y los órganos vestigiales.
  36. 36. La evolución y sus pruebasPruebas biológicasLa disposición y estructura de los huesos de las extremidades deanimales tan diferentes como el murciélago, la ballena, el gato y el serhumano son tan semejantes que pensamos que se trata de adaptacionesde una única anatomía, la de un antepasado común, a usos distintos.
  37. 37. La evolución y sus pruebasPruebas biológicasLos órganos vestigiales son partes del cuerpo sin ninguna utilidad en laespecie actual, como el fémur y la pelvis de la ballena (que no tieneextremidades posteriores). Indican la existencia de antepasados deformas de vida muy diferentes. El ser humano tiene más de 100estructuras vestigiales.
  38. 38. La evolución y sus pruebasPruebas biológicas La prueba definitiva de la evolución es el hecho de que todos los seres vivos poseen el mismo sistema de transmisión de la información (ADN) y comparten las mismas proteínas y reacciones químicas.
  39. 39. La evolución y sus pruebasPruebas paleontológicas Las pruebas paleontológicas de la evolución la constituyen los fósiles. Sólo se han encontrado fósiles de una de cada 7.000 especies, pero nos permiten plantear el árbol de la vida, en el que todos los seres vivos proceden de un mismo tronco.
  40. 40. La evolución y sus pruebasPruebas moleculares Las pruebas moleculares se basan en la suposición de que las mutaciones (cambios en los genes) suceden a un ritmo constante. Contando las diferencias en los genes entre dos especies o grupos podemos averiguar su parentesco y el momento de separación.
  41. 41. La evolución y sus pruebasPruebas moleculares De los aproximadamente 30.000 genes del ratón, 29.700 están también en el ser humano. Este 99% común es una prueba aplastante de que somos ramas de un mismo árbol.y el momento de separación.
  42. 42. Cómo explicamos la evolución Agrupamos la gran cantidad y variedad de seres vivos en especies. Se define especie como el conjunto de organismos capaces de reproducirse entre sí y que tienen descendencia fértil.
  43. 43. Cómo explicamos la evoluciónEl lamarckismo  Jean Baptiste Lamarck fue el primer naturalista que, oponiéndose a la idea de la invariabilidad de las especies, desarrolló una teoría general de la evolución, explicando sus posibles mecanismos.
  44. 44. Cómo explicamos la evoluciónEl lamarckismo Mantuvo la opinión de que la naturaleza ha producido gradualmente los diferentes grupos de seres vivos, desde los más simples hasta los más complejos.
  45. 45. Cómo explicamos la evoluciónEl lamarckismo La teoría de Lamarck se basa en los siguientes principios: El medio ambiente es cambiante. Los seres vivos se adaptan a estos cambios. Para ello, los seres vivos utilizan más unos órganos que otros (uso y desuso). Los órganos más utilizados se desarrollan y se robustecen, los que no se usan se atrofian. Los caracteres adquiridos o perdidos por los seres vivos a lo largo de su vida son transmitidos a sus descendientes (herencia de los caracteres adquiridos).
  46. 46. Cómo explicamos la evoluciónEl lamarckismo Estas imaginativas ideas permanecieron en el olvido durante años, aunque después alcanzaron una gran difusión y ejercieron enorme influencia en todo el pensamiento biológico. Pero a pesar de tratarse de una teoría atractiva y fácil de aceptar intuitivamente, es totalmente falsa.
  47. 47. Cómo explicamos la evoluciónEl lamarckismo Todos los intentos que se han hecho para tratar de demostrar la herencia de los caracteres adquiridos (punto clave de la teoría) han fracasado rotundamente. Hoy sabemos que las respuestas adaptativas de los organismos al medio ambiente no se pueden registrar, de ningún modo, en los genes.
  48. 48. Cómo explicamos la evoluciónEl lamarckismo Existen muchos ejemplos que muestran que estas características adquiridas no se transmiten a la descendencia:  el extraordinario desarrollo muscular de los atletas,  costumbres como la de perforar los lóbulos de las orejas,  cortar el rabo a ciertas razas de perros.
  49. 49. Cómo explicamos la evoluciónEl darwinismo Charles Darwin aportó multitud de pruebas demostrativas de la realidad de la evolución y elaboró una teoría para explicar su desarrollo, la evolución de las especies por selección natural, que fue publicada en su obra “El origen de las especies” en 1.859.
  50. 50. Cómo explicamos la evoluciónEl darwinismo Conocía la práctica del apareamiento selectivo, que consiste en escoger como reproductores a los ejemplares que destacan en las características deseadas. Imaginó que algo semejante a esta selección artificial, dirigida por el hombre para obtener nuevas razas, podría suceder en la naturaleza.
  51. 51. Cómo explicamos la evoluciónEl darwinismo Según su teoría, la suma de pequeñas ventajas logradas por esta selección natural, generación tras generación, daría lugar a las diferentes adaptaciones de los organismos a su medio ambiente.
  52. 52. Cómo explicamos la evoluciónEl darwinismo Esto sólo tiene sentido si las variaciones son hereditarias. Esta fue la principal dificultad que encontró la teoría de la selección natural y Darwin no llegó a resolverla, pues aún se ignoraba el mecanismo de la herencia biológica.
  53. 53. Cómo explicamos la evoluciónEl darwinismo De forma parecida a los trabajos de Darwin, el naturalista Alfred Russell Wallace llegó a conclusiones semejantes.
  54. 54. Cómo explicamos la evoluciónEl darwinismo La teoría de Darwin-Wallace se basa en los siguientes principios: La mayoría de las especies se reproducen en gran número. Los recursos (alimento, espacio) son limitados. Los individuos de una especie no son iguales entre sí, siempre existe cierta variabilidad. Como consecuencia, se produce una lucha por la existencia en la que sólo sobreviven los mejor adaptados (selección natural). Sus descendientes heredan sus caracteres.
  55. 55. Cómo explicamos la evoluciónEl neodarwinismo A principios del siglo XX se formula una nueva teoría: el neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución, que integra el darwinismo con las leyes de Mendel y el fenómeno de las mutaciones. Esta es la teoría que está vigente en la actualidad.
  56. 56. Cómo explicamos la evoluciónEl neodarwinismo A principios del siglo XX se formula una nueva teoría: el neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución, que integra el darwinismo con las leyes de Mendel y el fenómeno de las mutaciones. Esta es la teoría que está vigente en la actualidad.
  57. 57. Cómo explicamos la evoluciónEl neodarwinismo Algunos de los precursores del neodarwinismo
  58. 58. Cómo explicamos la evoluciónEl neodarwinismo Hoy sabernos que hay variaciones que son hereditarias, y otras que no lo son, ya que se trata de meras modificaciones debidas al ambiente (el color del plumaje en los flamencos depende de su alimentación).
  59. 59. Cómo explicamos la evoluciónEl neodarwinismo Sólo las variaciones hereditarias, causadas por las mutaciones o alteraciones del material genético, que se producen al azar en todos los organismos, constituyen la materia prima de la evolución. Sobre ellas actúa la selección natural.
  60. 60. Cómo explicamos la evoluciónEl neodarwinismo El neodarwinismo se basa en los siguientes principios: Los seres vivos experimentan variaciones debidas a mutaciones que se producen al azar, lo que genera variabilidad entre los individuos de una misma especie. Sobre ellos actúa la selección natural. Los individuos mejor adaptados sobreviven, dejan más descendientes y sus caracteres se extienden dentro de la población. Los peor adaptados dejan menos descendientes y sus genes van desapareciendo. Estos cambios progresivos se acumulan en el tiempo produciendo cambios en las poblaciones que dan lugar a nuevas variedades, razas y especies.
  61. 61. Cómo explicamos la evoluciónLas teorías evolucionistas
  62. 62. Cómo explicamos la evolución Las teorías evolucionistas. El lamarckismoSegún Lamarck, las jirafas inicialmente tenían el cuellocorto.Éste se les habría estirado al alargarlo para comer las hojasde los árboles.Los descendientes habrían heredado esta característica.
  63. 63. Cómo explicamos la evolución Las teorías evolucionistas. El darwinismoSegún Darwin, en las poblaciones de jirafas existía unacierta variabilidad: unas tenían el cuello más largo queotras.Los individuos de cuello más largo estarían mejoradaptados y dejarían más descendientes.Con el tiempo cada vez habría más jirafas con el cuellolargo.
  64. 64. Cómo explicamos la evolución Las teorías evolucionistas. El neodarwinismoSegún el neodarwinismo, entre los antecesores de lasjirafas, animales con cuellos cortos, las mutacionesproducirían algunos individuos con el cuello más largo.Si este carácter representa una ventaja, estos individuos sereproducirán más y aumentará el número de individuos conel cuello más largo.Con el tiempo cada vez habría más jirafas con el cuellolargo.La evolución no se detiene, pues las mutaciones hacen quesiempre haya individuos con cuellos más cortos y máslargos, variabilidad, sobre la que actúa la selección natural.
  65. 65. Cómo explicamos la evoluciónRadiaciones evolutivas Aunque continuamente surgen y desaparecen especies, hay periodos en la evolución del planeta en el que el ritmo de renovación se incrementa. Son periodos de intensa aparición o extinción de especies.
  66. 66. Cómo explicamos la evoluciónRadiaciones evolutivas A lo largo de la historia de la Tierra ha habido diferentes pangeas (supercontinentes). Cuando hay una pangea el número de especies es menor (la vida es menos diversa), y cuando los continentes están separados existe más diversidad de especies.
  67. 67. Cómo explicamos la evoluciónRadiaciones evolutivas Si los continentes están unidos, las especies tienden a eliminarse por competencia, y la vida se empobrece. Al aparecer más continentes, surgen nuevos ambientes (más zonas costeras, por ejemplo) y el número de especies aumenta.
  68. 68. Cómo explicamos la evoluciónRadiaciones evolutivas Esto se denomina radiación evolutiva. La isla de Madagascar y el istmo de Panamá son dos ejemplos.
  69. 69. Extinciones Constantemente se están extinguiendo especies, pero durante la historia de la vida ha habido además al menos cinco momentos de desaparición de muchas especies. Son las extinciones masivas.
  70. 70. Extinciones Según los paleontólogos, a lo largo de la historia de la vida ha habido cinco grandes extinciones: al final del Ordovícico , en el Devónico , al final del Pérmico , al final del Triásico  y al final del Cretácico . Después de cada una de estas crisis biológicas se ha producido un periodo de recuperación.
  71. 71. Extinciones La extinción que afectó a un mayor número de especies (algo más de la mitad) ocurrió hace 252 millones de años (al final del Pérmico).
  72. 72. Extinciones Dado que en esa época no cayó ningún asteroide, se achaca a una catástrofe por anoxia (falta de oxígeno en el agua marina) provocada por el calentamiento de la atmósfera tras una larga etapa de intenso vulcanismo:
  73. 73. Extinciones Vulcanismo Calentamiento Anoxia Extinción masivaEfecto dominó
  74. 74. ExtincionesLa extinción de los dinosaurios Hace 65 millones de años ocurrió la extinción más famosa, porque fue en ella cuando desaparecieron los dinosaurios y muchas otras formas de vida.
  75. 75. ExtincionesLa extinción de los dinosaurios Un gran asteroide cayó en el sur de México y generó una catástrofe ambiental: tsunamis gigantes, incendios, grandes cambios de temperatura que exterminaron a las especies más necesitadas de alimentos y temperatura estable.
  76. 76. ExtincionesEl enigma de la supervivenciaPlantas con semilla, insectos, aves, pequeñosreptiles y mamíferos sobrevivieron.
  77. 77. ExtincionesEl enigma de la supervivenciaAl caer el asteroide se interrumpió la fotosíntesis ydesapareció la vegetación, rompiéndose la cadenatrófica. Sólo sobreviven animales que comen semillas einsectos, que se alimentan de carroña y detritos.
  78. 78. ExtincionesEl enigma de la supervivenciaAl reaparecer la luz, las semillas germinan, nacen lasplantas y la cadena trófica se reestructura con lasespecies supervivientes, entre las que no están ni losgrandes hervíboros ni los grandes carnívoros.
  79. 79. El origen del ser humano Hace ocho millones de años, las corrientes convectivas del manto que mueven los continentes comenzaron a romper África en dos partes desiguales. Así nació el valle del Rift, una gran grieta en el este de del continente. Este cambio del relieve modificó el clima de África oriental y convirtió la selva en sabana.
  80. 80. El origen del ser humano En la selva vivían grupos de primates, grandes monos, los antecesores de la familia de los homínidos, a la que pertenecen los humanos. El cambio climático impulsó a algunos de estos animales a modificar sus hábitos: para recoger alimento en un paisaje abierto como la sabana la postura bípeda tiene ventajas sobre la cuadrúpeda.
  81. 81. El origen del ser humano Hace cuatro millones de años ya había seres bípedos: los primeros Australopithecus. A continuación, pequeñas poblaciones de estos homínidos se extendieron rápidamente por toda África.
  82. 82. El origen del ser humanoHace 2,3 millones de años apareció enÁfrica oriental el primer fabricante deherramientas, lo que señala laaparición del primer ser huamno: es elHomo habilis.
  83. 83. El origen del ser humanoUn poco después (hace 1,8 millonesde años) apareció otro homínido, elHomo ergaster, “el gran viajero”. Nadamás entrar en escena salió de África yllegó a Indonesia y China.
  84. 84. El origen del ser humanoEl Homo erectus era alto, su capacidadcraneal era elevada, era carnívoro ydominaba el fuego. Persistió hastahace solo 50.000 años.
  85. 85. El origen del ser humanoLos últimos homínidos, Homoneanderthalensis y Homo sapiens(especie a la que pertenecemos),aparecieron hace unos 200.000 años ypoblaron, fundamentalmente, Europa.

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