GUA DE ESTUDIO N 2: ORIGEN DE LA VIDA Y EVOLUCIN

GUA DE ESTUDIO N 2: ORIGEN DE LA VIDA Y EVOLUCINProfesor Miguel Olivares.

Curso: Electivo 3 Medio

N de horas Semanales: 3 hrs.Resumen de contenidos:

1. Origen y diversificacin de la vida: anlisis de las innovaciones biolgicas, formas intermedias y sus momentos de aparicin en el tiempo. Perodos geolgicos.

2. Evolucin divergente y convergente.

3. Aporte del anlisis de secuencia de genes homlogos para determinar relaciones evolutivas.

Habilidades a desarrollar:

informarse y debatir acerca de datos cientficos;

distinguir hiptesis, hechos y controversias cientficas;

utilizar terminologa cientfica;

aplicar conocimiento cientfico;

desarrollar la capacidad de trabajo en equipo.

Existen evidencias que la vida se inici a partir de una evolucin qumica

Cmo comenz la vida? Como hemos visto, la hiptesis ms aceptada entre los cientficos actuales enuncia que la vida se desarrolla a partir de materia no viva. Este proceso, llamado evolucin qumica, se compone de varias etapas. Primero, la sntesis de pequeas molculas orgnicas. Posteriormente, la acumulacin de estas a lo largo del tiempo. Las macromolculas grandes, como protenas y cidos nuclecos, se formaron de molculas ms pequeas. Las macromolculas interactuaron entre si y formaron estructuras ms complejas que, a fin de cuentas, podan metabolizar y replicarse. Estas dieron lugar a estructuras semejantes a clulas que finalmente dieron origen a las primeras clulas verdaderas. Las clulas primitivas, una vez formadas, evolucionaron durante miles de millones de aos hasta dar lugar a la diversidad biolgica que existe en nuestro planeta. Se cree que la vida en la Tierra se origino una sola vez, y que esto ocurri en condiciones ambientales muy distintas a las actuales. Por lo tanto, para entender el origen de la vida, se deben estudiar las condiciones primitivas de la Tierra. Aunque jams tendremos una certeza absoluta acerca de ellas, ciertas pruebas cientficas, obtenidas de diferentes fuentes, proporcionan datos importantes al respecto.

I. Las condiciones primitivas de la Tierra habran sido determinantes para la evolucin qumica

Las condiciones iniciales en la Tierra habran sido inhspitas para casi todos los seres vivos de la actualidad. La atmsfera altamente reductora careca de oxigeno. La erupcin de volcanes y el consecuente desprendimiento de gases contribuy a la formacin de la atmsfera. Violentas tormentas elctricas produjeron lluvias torrenciales que erosionaron la superficie de la Tierra.

La formacin de la Tierra y de todo el sistema solar est relacionada con la formacin del Universo. Se cree que la distribucin no siempre ha sido la que se conoce actualmente. Hace 10.000 o 20.000 millones de aos, el Universo era una masa densa y compacta que explot (el Big Bang), dispersando en el espacio polvos, residuos y gases. A partir de entonces, an se expande de modo que se encuentra en expansin constante. Al enfriarse tales materiales, se formaron tomos de diferentes elementos, ante todo helio e hidrgeno. La disminucin de la temperatura y la compresin de la materia dio lugar a la formacin de estrellas y planetas.

El sol de nuestro sistema es una estrella de segunda o tercera generacin, formada hace cinco mil o 10 mil millones de aos. Las fuerzas gravitacionales que actuaban sobre la materia solar provocaron la compresin de sta, la cual dio lugar a gran cantidad de calor. Este indujo la formacin de elementos distintos al helio y al hidrgeno. Parte de este material fue expulsado del sol y, unindose a restos, polvos y gases que lo rodeaban, form los planetas.

De acuerdo a los astrofsicos y gelogos, la Tierra tiene una edad de 4600 millones de aos de antiguedad. La materia que la conforma se compact como resultado de la accin de fuerzas gravitatorias; los elementos ms pesados, como nquel y hierro, formaron el ncleo central; los elementos de peso medio formaron el manto, y los ligeros quedaron cerca de la superficie. La primera atmsfera, compuesta en gran parte por los elementos ms ligeros, helio e hidrgeno, se perdi debido a que las fuerzas gravitacionales de la Tierra no fueron capaces de retenerla.

Se piensa que al inicio, la temperatura de la Tierra era baja, pero al continuar la compactacin gravitacional se produjo calor. Este aument en respuesta a la energa de la desintegracin radiactiva. El calor se liber en manantiales trmicos o volcanes, que a su vez produjeron gases, los cuales formaron la segunda atmsfera en el inicio de la Tierra. La atmsfera era reducida, con poco oxigeno libre o sin l. Los gases producidos incluan dixido de carbono (CO2), monxido de carbono (CO), vapor de agua (H20), hidrgeno (H2) y nitrgeno (N2). Probablemente esta atmsfera contena tambin un poco de amoniaco (NH3), sulfuro de hidrgeno (H2S) y metano (CH4), aunque estas molculas reducidas bien pudieron haberse degradado por la radiacin ultravioleta del sol. Es probable que la atmsfera primitiva contuviera poco o nada de oxgeno libre (O2).

Con el enfriamiento gradual de la Tierra, el vapor de agua se condens, produciendo lluvias torrenciales que formaron ocanos. Adems, estas lluvias erosionaron la superficie de la Tierra, agregando minerales a los ocanos, hacindolos "salados".

Hay cuatro requisitos de la evolucin qumica. Primero, la vida slo poda evolucionar en ausencia de oxgeno libre. Como tal elemento es muy reactivo, su presencia en la atmsfera habra producido la degradacin de las molculas orgnicas necesarias en el origen de la vida. Sin embargo, la atmsfera de la Tierra tena gran capacidad de reduccin, por lo que el oxigeno libre habra formado xidos con otros elementos. Un segundo requerimiento para el origen de la vida debi ser la energa. La Tierra era un lugar con gran cantidad de energa, tormentas violentas, volcanes e intensa radiacin, incluso la radiacin ultravioleta del sol (figuras 2a y 2b). Probablemente "aquel" sol produca mas radiacin ultravioleta que el actual, y la Tierra no posea una capa protectora de ozono para bloquear esta radiacin. Tercero, los elementos qumicos que constituyen las piezas necesarias para la evolucin qumica deban estar presentes. Estos elementos incluyen agua, minerales inorgnicos disueltos (presentes en forma de iones) y gases presentes en la atmsfera; como ltimo requisito, tiempo. Tiempo para que las molculas pudieran acumularse y reaccionar entre s. La edad de la Tierra proporciona el tiempo necesario para la evolucin qumica. La Tierra tiene unos 4600 millones de aos, y se cuenta con pruebas geolgicas que hacen pensar en la aparicin de formas simples de vida, hace 3500 millones de aos.

Figuras 2a y 2b. Representaciones de la superficie de la Tierra antes de que hubiese vida.Ntese las fuentes de energa de distintos orgenes (actividad volcnica, geotrmica, elctrica, meteoritos) y la presencia de agua

Problemas del tema I.a) Estructura una tabla que permita explicar el proceso de la evolucin qumica en cinco etapas.

b) Caracteriza las condiciones primitivas de la Tierra y compara la atmsfera primitiva con la actualc) Sintetiza los requisitos de la evolucin qumica

d) Si el oxgeno es supuestamente tan daino para las molculas orgnicas, cmo se explica que a los animales nos beneficia?

e) Se puede plantear que la coincidencia de los cuatro factores mencionados podran fundar vida en otros planetas?

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