2. Nuestro lugar en el UniversoParte II – El origen de la vida

Ciencias para el mundo contemporáneo

¿QUÉ ES LA VIDA?

Composición química de los seres vivos

(moléculas y macromoléculas)

Capacidad de responder a estímulos externos

Conjunto de reacciones químicas con los que se obtiene materia y energía

(metabolismo)

Capacidad para producir descendencia que asegure la permanencia de la especie

Características que permiten la vida en la Tierra

Temperatura cálida

Radiación solar en niveles adecuados

Presencia de agua

(medio de la vida)

Atmósfera protectora y reguladora

TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LAVIDA

Generación espontánea

• Los seres vivos pueden originarse directamente de objetosinanimados, además de actos de procreación de susprogenitores.

• “Recetas” para crear seres vivos.

Aristóteles (s. IV a. C.)

Comprobación de la generación espontánea (s. XVII)

Hipótesis

“Los gusanos proceden de

moscas que ponen huevos en carne

podrida”

Experimento

Teoría

“Los gusanos proceden de

moscas que ponen sus huevos en la

carne”

Avances tecnológicos de la época

Leeuwenhoek crea elmicroscopio, y aporta laobservación demicroorganismos.

Hook lo perfecciona, eintroduce el concepto decélula.

Comprobación de la generación espontánea (s. XVIII)

A FAVOR

T. Needham

• Introdujo tejidos animales yvegetales en frascosherméticos, los calentó, y observóla aparición de microorganismos

EN CONTRA

Spallanzani

• Demostró que si se evitaba lapresencia de aire en los frascoscalentados, no aparecenmicrobios.

Fin de la generación espontánea

Louis Pasteur (1860)

Formuló la hipótesis de que los pequeños cuerpos queflotan en el aire, parecidos a microbios y esporas, sedepositan constantemente sobre todos los objetos, y sonlos causantes de la descomposición de los cadáveres.

Los seres

vivos

proceden

de otros

seres vivos

Teoría de la panspermia

Anaxágoras (s. II a. C.)

La vida se repartió por el Universo en forma de semillas

S. Arrhenius (finales s.XIX)

La vida llega a la Tierra en forma de“esporas” microscópicas en losmeteoritos

No explica:• El origen de esa vida extraterrestre• Cómo consigue atravesar la atmósfera sin sufrir daño

Teoría de la síntesis prebiótica Oparin (1924) – Haldane (1928)

Atmósfera primitiva reductora (CH4, H2 y NH4)

Energía (radiación UV)

Formación de compuestos orgánicos sencillos

SOPA PRIMIGENIA

Primer ser vivo: el coacervado

1. Membrana lipídica que aísla del exterior

2. Metabolismo que permita mantener la vida

3. Mecanismo autorreplicativo

Experimento de Miller (1953)

Aparecen: formaldehído, ácido acético, ácido láctico, cianuro y urea

Cronología aproximada de la aparición de los grandes grupos de seres vivos

Miles de millones de años

3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0

Atmósfera reductora Atmósfera oxidante (rica en O2)

Bacterias anaerobias

Bacterias fotosintéticas

Bacterias aerobias

Eucariotas

Pluricelulares

Evolución celular

• Teoría autógena (Taylor & Dodson)No explica el origen del núcleo

• Teoría endosimbionte (Margulis & Sagan)

EVOLUCIÓN DE LAS ESPECIES

Primeras teorías

Fijismo o creacionismo

• Las especies se manteníaninvariables a lo largo del tiempo.

• El origen de cada una de lasespecies se atribuía a un actocreador específico.

Catastrofismo

• Las variaciones en una regiónentre la fauna actual y la fósil, sonel efecto de diversas catástrofeslocales (cataclismos), que hanprovocado la extinción total delas especies, y que son sustituidasmás tarde por otras procedentesde otras regiones (inmigraciones).

Linneo (1707-1778) Cuvier (1769–1832)

Lamarckismo

1. Existe una tendencia hacia la complejidad

2. La función crea el órgano

3. Los cambios experimentados por losorganismos durante su vida setransmiten a los descendientes

Las especies se transforman unas en otras a lo largo del tiempo

Críticas a la teoría•No hay pruebas de una tendencia en los organismos a la transformación ni a la complejidad•Solo se heredan los caracteres cuya información resida en los genes.

El viaje del Beagle

Al viajar de norte a sur unas

especies eran sustituidas por

otras afines.

Los fósiles de mamíferos

extintos recogidos en las

Pampas presentaban una

gran similitud con la forma

de los mamíferos actuales.

Las islas Galápagos

eran ricas en

endemismos que

parecían estar

relacionados con las

especies del

continente cercano

(América del Sur).

Teoría de la evolución

Los organismos se multiplican, y salen adelanteaquellos que están mejor adaptados, heredandosus hijos estos cambios que les confieren algunaventaja sobre los demás organismos de la mismaespecie.Al final se forma una nueva especie.

SELECCIÓN NATURAL

Lo que no explica: las nuevas especies se originan por MUTACIONES GENÉTICAS

MOTOR

Los pinzones de Darwin

Mecanismos de la evolución

Selección natural

• Sólo los mejor adaptados sobreviven

Mutaciones

• Aparecen nuevos alelos y se crea nueva variabilidad

Deriva genética

•Proceso de alteración de las frecuencias génicas debido al azar.

Migración• Si se va una

parte importante de la población puede alterar las frecuencias génicas de la población restante

Mecanismos de especiación

Especie: conjunto de individuos

morfológicamente similares, que poseen la

capacidad de reproducirse entre ellos originando una

descendencia fértil, que se parece entre sí y a sus

progenitores.

Radiación adaptativaProceso de aparición de distintas formas a partir de una

población inicial que se ha dispersado ocupando ambientesnaturales con distinta presión selectiva

ESPECIACIÓN

NO ESPECIACIÓN

Especiación alopátrida

Se produce por un aislamiento geográfico entre dos poblaciones de la misma especie.

Especiación simpátrida

Las nuevas especies se forman por aislamiento reproductivo.

Mecanismos precigóticos(impiden la fecundación y la formación

del cigoto)

Mecanismos postcigóticos(afectan a los descendientes)

• Aislamiento ecológico.• aislamiento temporal o estacional.• Aislamiento etológico.• Aislamiento mecánico

• Los híbridos F1 son inviables o estériles.• Fracaso de la F2: muchos individuos débiles o estériles.

PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN

1. Pruebas bioquímicas o moleculares

a) Todos los seres vivos presentan las mismas familias de compuestos orgánicos.

b) Rasgos universales en el metabolismo celular (código genético).

c) Muchas rutas metabólicas son comunes a gran cantidad de organismos (ciclo de Krebs).

d) Estructuras celulares universales (doble capa de fosfolípidos.

Insulina

10

9

8

Vaca

Cerdo

Cordero

Caballo

La insulina es una hormona producida por

el páncreas cuyo papel es el mismo en

los cuatro mamíferos. Comparando la

composición en aminoácidos, se detectan

diferencias en tres (8, 9 y 10 de la figura).

Vaca

Cordero

Cerdo

Caballo

2. Pruebas taxonómicasPROCARIOTAS

PLANTAS

Eq

uin

od

erm

os

Hem

ico

rdad

os

Oste

otr

aco

derm

os

ANIMALES

EUCARIOTAS

PROTOCTISTAS

65

225

570

1000

2000

250

0

3000

Tie

mp

o (

M.a

.)

Arq

ueo

zo

ico

Pro

teo

zo

ico

Paleozoico

Cenozoico

Mesozoico

3. Pruebas biogeográficas

Jaguar

Leopardo

Armadillo

Armadillo de nueve

bandas

Rinoceronte

Tapir

Catarrino

Platirrino

4. Pruebas paleontológicasEVOLUCIÓN DEL CABALLO

Hyracotherium

(50 M.a.)

Mesohippus

(35 M.a.)

Merychippus

(20 M.a.)Equus

Fósil de Archaeopteryx

Series filogenéticas: fósiles que indican una evolución direccional hacia una

especiación progresiva

Formas intermedias: fósiles que muestras

caraterísticasintermedias

5. Pruebas anatómicas

Órganos homólogos son los que tienen un mismo origen y están adaptados

a funciones distintas

Órganos análogos son los que tienen un origen

distinto y realizan la misma función

Caballo

Ave

Murciélago

Humano

Delfín

Evolución del quiridio en mamíferos

6. Pruebas embriológicas

PEZ

GALLINA

VACA

HUMANO