Ciencias del mundo contemporáneo 1º bachillerato Consolación Pedrera Salguero

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TEMA 1.- NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO.

1. INTRODUCCIÓN. HISTORIA DE NUESTRA CONCEPCIÓN DEL UNIVERSO

Los primeros intentos de comprensión del Universo datan de

la Grecia antigua. Aristóteles ya propuso que la Tierra debía ser

el centro de todo, basándose en la observación del sol y la luna,

que aparecían y desaparecían diariamente. Claudio Ptolomeo fue

un gran matemátco, geógrafo y astrónomo, que vivió hacia el año

150 de nuestra era. Tomó las ideas de Aristóteles y generó un

modelo ordenado en el que la Tierra seguía siendo el centro,

alrededor de la cual giraban los demás cuerpos celestes. Éste era

el modelo geocéntrico.

El modelo geocéntrico permitía explicar la alternancia de días y

noches, así como los principales movimientos de las estrellas, pero

no otros fenómenos que quedaron sin resolver. Aún así éste modelo

estuvo vigente hasta bien entrado el Renacimiento.

En 1543, días después de su muerte, se publicó la obra de

Copérnico: “De revolutionibus orbium coelestium” en la que

sostenía que no era la Tierra, sino el Sol, el centro del universo.

Nacía así el sistema heliocéntrico.

Actividad 1. ¿Qué interés puede tener el conocimiento del firmamento?

2. EL ORIGEN DEL UNIVERSO: La teoría más aceptada del origen del universo es la teoría del Big Bang:

1. Hubo un momento inicial denominado tiempo cero en el que toda la materia estaba

concentrada en un punto de infinita densidad.

2. Al producirse la gran explosión el universo aumentó rápidamente su tamaño.

3. A medida que el universo se extendía se crearon los primeros átomos de hidrógeno y helio.

4. Doscientos millones de años después de la explosión se formaron las galaxias, en las que

sólo había helio e hidrógeno.

5. La formación de los elementos pesados como el calcio, carbono…

Se entiende habitualmente por Big Bang el estado de alta densidad y temperatura que dio origen

al universo observable. Hay una confusión habitual y es pensar en el Big Bang como en una

singularidad inicial, como un punto del que surgió el universo entero. El modelo del Big Bang es

mucho más modesto que eso y sólo es una extrapolación de nuestro universo en el pasado

durante un tiempo finito.

La idea del big bang surge al observarse que las galaxias se separan unas de otras (efecto

Doppler).

Se confirma cuando Penzias y Wilson, en 1964, descubren la radiación cósmica de

fondo, que llegaba de todos los puntos del Universo. Esta radiación es el eco del big bang.

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EFECTO DOPPLER Cuando un objeto emite ondas mientras está moviéndose,

estas ondas se distorsionan. Si el emisor se acerca, la onda

se comprime (longitud de onda más corta), y si se aleja, la

onda se estira (longitud de onda más larga). Este es el efecto

Doppler y es lo que se observa con la luz de las galaxias: las

ondas se alargan (hacia el rojo), es decir, se alejan unas de

otras. El Universo se está expandiendo.

ETAPAS DEL BIG BAN

1. Inflación

2. Formación de la materia

3. Los primeros átomos

4. El encendido del Universo

5. La formación de estrellas y galaxias

6. La energía oscura

El calificativo de Big Bang (Gran Explosión) fue creación del astrónomo británico ya fallecido

Fred Hoyle en los años cincuenta como término descalificativo a este modelo de universo.

Inicio del Universo, hace unos 15x109 años.

Toda la energía concentrada en un punto.???

Tras la explosión se forman partículas subatómicas.

Su interacción forma núcleos atómicos y, más tarde, átomos de hidrógeno y helio.

ORIGEN DE LOS ELEMENTOS

Visualización del vídeo: Origen del universo (actividad)

En cuanto al futuro del universo existen varias hipótesis sobre los futuros posibles dependiendo

de la densidad del Universo. Universo cerrado. Densidad mayor que la

denominada densidad crítica. La gravedad frena

la expansión y en un determinado momento el

proceso se invierte hasta colapsar. Es el big

crunch. De aquí deriva la idea del universo

pulsante. (la atracción gravitatoria terminará

frenando la expansión, haciendo que el Universo

se contraiga de nuevo)

Universo abierto. La densidad es inferior a la

crítica y el universo se expandirá de forma

indefinida pero a un ritmo más lento, frenado por

la gravedad. Daría lugar al big chill, una muerte

lenta y fría en medio de la oscuridad.

Universo abierto y plano. El universo está próximo a la densidad crítica, pero la energía oscura

(de expansión) supera a la gravedad. El Universo volaría en pedazos y se produciría el

desgarramiento de todo cuanto conocemos. Es el big rip.

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3. LAS GALAXIAS. LA VÍA LÁCTEA.

Al telescopio, las galaxias se ven como una mancha difusa, lo que hizo que durante mucho

tiempo se confundieran con nubes de gas y polvo, las llamadas nebulosas. Pero un análisis más detallado

mostró lo que eran esas manchas luminosas débiles: conjuntos de millones de estrellas.

Las galaxias son enormes agrupaciones de estrellas, gas y polvo. No todas son iguales. Unas

galaxias se diferencian de otras por la forma, el tamaño o el número y tipo de estrellas que contienen. Hay

galaxias, como la Vía Láctea, formadas por cientos de miles de millones de estrellas. Otras sin embargo

son más pequeñas.

Según su forma las galaxias se clasifican en elípticas, espirales e irregulares.

Las elípticas no tienen brazos y son más o menos regulares; están formadas

por estrellas viejas y son las galaxias más grandes conocidas.

Galaxia elíptica

Las espirales son las más conocidas: tienen una zona central

(núcleo) más omenos esférica y brazos de tamaño y número variable.

Las espirales barradas son similares a las anteriores, pero tienen

un núcleo con forma de barra en lugar de esférico. Las galaxias irregulares

no tienen forma definida, y son las que más abundan. Por último, están las

galaxias enanas esferoidales, pequeñas y con poca luz.

Galaxia espiral

Otros tipos de galaxias:

Galaxia sombrero Galaxia irregular

3.1. LA VÍA LÁCTEA

Nuestra galaxia recibe el nombre de Vía Láctea (su nombre hace referencia a que parece una

mancha lechosa cuando se la observa a simple vista), es una galaxia espiral de unos 200.000 millones de

estrellas. Si las estrellas tienen una masa media como la del Sol, la masa total de la galaxia es de 4 .1040

kg.

Las estrellas de la Vía Láctea se mueven alrededor del centro. El Sol, por ejemplo, se mueve a

una velocidad de unos 220 km/s, lo que hace que tarde unos 225 millones de años en dar una vuelta

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completa al centro galáctico. Además la Vía Láctea se mueve respecto al resto de las galaxias del

Universo, a ciento de kilómetros por segundo.

El centro de la Vía Láctea es una región que

resulta muy difícil de estudiar, debido al polvo

interestelar que oscurece la visión. Pero se han

detectado algunos signos que muestran la presencia

de algún objeto muy masivo en el núcleo, que podría

ser un agujero negro. Esta hipótesis se ha visto

favorecida por el descubrimiento, gracias al

telescopio espacial Hubble de indicios de agujeros

negros en los núcleos de otras galaxias parecidas a la

nuestra.

4. EL SISTEMA SOLAR

4.1. FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR

La teoría del los Planetesimales, es la teoría más aceptada actualmente de las que se han

formulado sobre el origen del universo.

La formación del sistema solar dentro de este proceso de creación del universo ocurrió de la

siguiente forma:

1. Hace unos 4600 millones de años una nebulosa giratoria de polvo y gas, cuyas dimensiones eran

superiores al sistema solar, comenzó a contraerse.

2. La contracción formó una gran masa central y un disco giratorio en torno a ella.

3. La colisión del las partículas en la masa central liberó gran cantidad de calor, y así comenzó la

fusión nuclear del hidrógeno, lo que dio lugar al protosol en el interior de la nebulosa.

4. Las partículas que formaban el disco giratorio en torno al protosol fueron agrupándose creándose así

los planetesimales.

5. La colisión entre los planetesimales dio lugar a los protoplanetas.

6. Al crecer la masa de estos cuerpos fueron barriendo su órbita, atrayendo así otros cuerpos más

pequeños.

4.2. COMPOSICIÓN DEL SISTEMA SOLAR

El Sistema Solar (sitema planetario donde se encuentra la Tierra) es un sistema planetario de la

galaxia Vía Láctea que se encuentra en uno de los

brazos de ésta, conocido como el Brazo de Orión.

Según las últimas estimaciones, el Sistema Solar se

encuentra a unos 28 mil años-luz del centro de la

Vía Láctea.

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Está formado por:

Sol. Una estrella de tipo espectral G2 que contiene más del 99% de la masa del sistema. Con un

diámetro de 1.400.000 km, se compone, de un 75% de hidrógeno, un 20% de helio y el 5% de oxígeno,

carbono, hierro y otros elementos. El Sol es la estrella del sistema planetario en el que se encuentra la

Tierra; por tanto, es la más cercana a la Tierra y

el astro con mayor brillo aparente. Su presencia

o su ausencia en el cielo determinan,

respectivamente, el día y la noche. La energía

radiada por el Sol es aprovechada por los seres

fotosintéticos, que constituyen la base de la

cadena trófica, siendo así la principal fuente de

energía de la vida. También aporta la energía

que mantiene en funcionamiento los procesos

climáticos. El Sol es una estrella que se

encuentra en la fase denominada secuencia principal, con un tipo espectral G2, que se formó hace unos

5000 millones de años y permanecerá en la secuencia principal aproximadamente otros 5000 millones

de años. El Sol, junto con la Tierra y todos los cuerpos celestes que orbitan a su alrededor, forman el

Sistema Solar.

Planetas. Divididos en planetas interiores (también llamados terrestres o telúricos) y planetas

exteriores o gigantes. Entre estos últimos Júpitery Saturno se denominan gigantes gaseosos

mientras que Urano y Neptuno suelen

nombrarse como gigantes helados.

Todos los planetas gigantes tienen a su

alrededor anillos.

Planetas enanos. Esta nueva categoría

inferior a planeta la creó la Unión

Astronómica Internacional en agosto de

2006. Se trata de cuerpos cuya masa les

permite tener forma esférica, pero no es

la suficiente para haber atraído o expulsado a todos los cuerpos a su alrededor. Cuerpos como

Plutón (hasta 2006 considerado noveno planeta del Sistema Solar), Ceres, Makemake y Eris están

dentro de esta categoría.

Satélites. Cuerpos mayores orbitando los planetas, algunos de gran tamaño, como la Luna, en la

Tierra, Ganímedes, en Júpiter o Titán, en Saturno.

Asteroides. Cuerpos menores concentrados mayoritariamente en el cinturón de asteroides entre

las órbitas de Marte y Júpiter, y otra más allá de Neptuno. Su escasa masa no les permite tener

forma regular.

Objetos del cinturón de Kuiper. Objetos helados exteriores en órbitas estables, los mayores de

los cuales serían Sedna y Quaoar.

Cometas. Objetos helados pequeños provenientes de la Nube de Oort.

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Datos interesantes:

5. El ORIGEN DE LA TIERRA Y LA LUNA.

La formación de la tierra:

Considerando la teoría de la nebulosa, tal como hemos visto La masa central se convirtió en una

esfera incandescente, una estrella, nuestro Sol. Las pequeñas también se condensaron mientras describían

órbitas alrededor del Sol, formando los planetas y algunos satélites. Entre ellos, uno quedó a la distancia

justa y con el tamaño adecuado para tener agua en estado líquido y retener una importante envoltura

gaseosa. Naturalmente, este planeta es la Tierra.

Sólido, líquido y gaseoso Después de un periodo inicial en que la Tierra era una masa

incandescente, las capas exteriores empezaron a solidificarse, pero el

calor procedente del interior las fundía de nuevo. Finalmente, la

temperatura bajó lo suficiente como para permitir la formación de una

corteza terrestre estable. Al principio no tenía atmósfera, y recibia

muchos impactos de meteoritos. La actividad volcánica era intensa, lo

que motivaba que grandes masas de lava saliesen al exterior y

aumentasen el espesor de la corteza, al enfriarse y solidificarse.

Esta actividad de los volcanes generó una gran cantidad de gases que

acabaron formando una capa sobre la corteza. Su composición era

muy distinta de la actual, pero fue la primera capa protectora y

permitió la aparición del agua líquida. Algunos autores la llaman

"Atmósfera I".

En las erupciones, a partir del oxígeno y del hidrógeno se generaba vapor de agua, que al ascender por la

atmósfera se condensaba, dando origen a las primeras lluvias. Al cabo del tiempo, con la corteza más fría,

el agua de las precipitaciones se pudo mantener líquida en las zonas más profundas de la corteza,

formando mares y océanos, es decir, la hidrosfera.

La formación de la luna: Hay varias teorías sobre el origen de la luna: 1.- Era un astro independiente que, al pasar cerca de

la Tierra, quedó capturado en órbita. 2.- La Tierra y la Luna nacieron de la misma masa de materia que

giraba alrededor del Sol. 3.- La luna surgió de una especie de "hinchazón" de la Tierra que se desprendió

por la fuerza centrífuga. Actualmente se admite una cuarta teoría que es como una mezcla de las otras

tres: cuando la Tierra se estaba formando, sufrió un choque con un gran cuerpo del espacio. Parte de la

masa salió expulsada y se aglutinó para formar nuestro satélite.

Hipótesis de fisión La hipótesis de fisión supone que originariamente la Tierra y la Luna eran un sólo cuerpo y que parte de

la masa fue expulsada, debido a la inestabilidad causada por la fuerte aceleración rotatoria Una vuelta en

El 24 de agosto de 2006, en Praga, en la XXVI Asamblea General la Unión

Astronómica Internacional (UAI), se excluyó a Plutón como planeta del Sistema

Solar. Tras una larga controversia sobre esta resolución, se tomó la decisión por

unanimidad. Con esto se reconoce el error de haber otorgado la categoría de planeta a

Plutón en 1930, año de su descubrimiento. Desde ese día el Sistema Solar queda

compuesto por 8 planetas.

Los 8 planetas del Sistema Solar, de acuerdo con su cercanía al Sol, son: Mercurio,

Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Los planetas son astros que

describen trayectorias llamadas órbitas al girar alrededor del Sol, tienen suficiente

masa para que su gravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido, de manera que

asuman una forma en equilibrio hidrostático (prácticamente esférica) y han limpiado

la vecindad de su órbita de planetesimales.

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tan sólo 3 horas que en aquel momento experimentaba nuestro planeta. Se cree que la zona que se

desprendió corresponde al Océano Pacífico.

Hipótesis de captura Una segunda hipótesis denominada 'de captura', supone que la Luna era un astro planetesimal

independiente, formado en un momento distinto al nuestro y en un lugar alejado. La Luna viajó durante

mucho tiempo por el espacio hasta aproximarse a la Tierra y fue capturado por la gravitación terrestre.

Sin embargo, es difícil explicar cómo sucedió la importante desaceleración de la Luna, necesaria para que

ésta no escapara del campo gravitatorio terrestre.

Hipótesis de acreción binaria La hipótesis de la acreción binaria supone la formación al mismo

tiempo tanto de la Tierra como de la Luna, a partir del mismo material

y en la misma zona del Sistema solar. A favor de esta teoría se

encuentra la datación radioactiva de las rocas lunares traídas a nuestro

planeta por las diversas misiones espaciales, las cuales fechan entre

4.500 y 4.600 millones de años la edad lunar, aproximadamente la

edad de la Tierra. Como inconveniente tenemos que, si los dos se

crearon en el mismo lugar y con la misma materia: ¿cómo es posible

que ambos posean una composición química y una densidad tan

diferentes?. En la Luna abunda el titanio y los compuestos exóticos, elementos no tan abundantes en

nuestro planeta al menos en la zona más superficial.

Hipótesis de impacto La hipótesis del impacto parece la preferida en la actualidad. Supone

que nuestro satélite se formó tras la colisión contra la Tierra de un

cuerpo de aproximadamente un séptimo del tamaño de nuestro

planeta. El impacto hizo que bloques gigantescos de materia saltaran

al espacio para posteriormente y, mediante un proceso de acreción

similar al que formó los planetas rocosos próximos al Sol, generar la

Luna. Lo más dudoso de esta teoría es que tendrían que haberse dado

demasiadas coincidencias juntas. La probabilidad de impactar con un

astro errante era muy alta al inicio del Sistema Solar. Más dificil es

que la colisión no desintegrase totalmente el planeta y que los

fragmentos fuesen lo suficientemente grandes como para poder

generar un satélite. La teoría del impacto ha sido reproducida con

ayuda de ordenadores, simulando un choque con un objeto cuyo

tamaño sería equivalente al de Marte, y que, con una velocidad inferior a los 50.000 km/h, posibilitaría la

formación de un satélite.

6. LA TIERRA: COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA

La Tierra es un planeta terrestre, lo que significa que es un cuerpo rocoso y no un gigante gaseoso

como Júpiter. Es el más grande de los cuatro planetas terrestres del Sistema Solar en tamaño y masa, y

también es el que tiene la mayor densidad, la mayor gravedad superficial, el campo magnético más fuerte

y la rotación más rápida de los cuatro. También es el único planeta terrestre con placas tectónicas activas.

Forma

La forma de la Tierra es muy parecida a la de un esferoide oblado, una esfera achatada por los

polos, resultando en un abultamiento alrededor del ecuador. Este abultamiento está causado por la

rotación de la Tierra, y ocasiona que el diámetro en el ecuador sea 43 km más largo que el diámetro de un

polo a otro. Hace aproximadamente 22 000 años la Tierra tenía una forma más esférica, la mayor parte

del hemisferio norte se encontraba cubierto por hielo, y a medida de que el hielo se derretía causaba una

menor presión en la superficie terrestre en la que se sostenían causando esto un tipo de «rebote», este

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fenómeno siguió ocurriendo hasta a mediados de los años noventa cuando los científicos se percataron de

que este proceso se había invertido, es decir, el abultamiento aumentaba, las observaciones del satélite

GRACE muestran que al menos desde el 2002, la pérdida de hielo de Groenlandia y de la Antártida ha

sido la principal responsable de esta tendencia.

Composición química

La masa de la Tierra es de aproximadamente de 5.98×1024 kg. Se compone principalmente de

hierro (32.1%), oxígeno (30.1%), silicio (15.1%), magnesio (13.9%), azufre (2.9%), níquel (1.8%), calcio

(1.5%) y aluminio (1.4%), con el 1.2% restante formado por pequeñas cantidades de otros elementos.

Debido a la segregación de masa, se cree que la zona del núcleo está compuesta principalmente de hierro

(88.8%), con pequeñas cantidades de níquel (5.8%), azufre (4.5%), y menos del 1% formado por trazas de

otros elementos.

El geoquímico F.W. Clarke calcula que un poco más del 47% de la corteza terrestre se compone

de oxígeno. Los componentes de las rocas más comunes de la corteza de la Tierra son casi todos los

óxidos. Cloro, azufre y flúor son las únicas excepciones significativas, y su presencia total en cualquier

roca es generalmente mucho menor del 1%. Los principales óxidos son los de sílice, alúmina, hierro, cal,

magnesia, potasa y sosa. La sílice actúa principalmente como un ácido, formando silicatos, y los

minerales más comunes de las rocas ígneas son de esta naturaleza.

Estructura interna

El interior de la Tierra, al igual que el de los

otros planetas terrestres, está dividido en capas según

su composición química o sus propiedades físicas

(geológicas), pero a diferencia de los otros planetas

terrestres, tiene un núcleo interno y uno externo

distintos. Su capa externa es una corteza de silicato

sólido, químicamente diferenciado, bajo la cual se

encuentra un manto sólido de alta viscosidad. La

corteza está separada del manto por la discontinuidad

de Mohorovičić, variando el espesor de la misma

desde un promedio de 6 km en los océanos a entre 30

y 50 km en los continentes. La corteza y la parte

superior fría y rígida del manto superior se conocen

comúnmente como la litosfera, y es de la litosfera de

lo que están compuestas las placas tectónicas. Debajo

de la litosfera se encuentra la astenosfera, una capa de

relativamente baja viscosidad sobre la que flota la

litosfera. Dentro del manto, entre los 410 y 660 km bajo la superficie, se producen importantes cambios

en la estructura cristalina. Estos

cambios generan una zona de

transición que separa la parte

superior e inferior del manto.

Bajo el manto se encuentra un

núcleo externo líquido de

viscosidad extremadamente

baja, descansando sobre un

núcleo interno sólido. El

núcleo interno puede girar con

una velocidad angular

ligeramente superior que el

resto del planeta, avanzando de

0.1 a 0.5° por año.

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6.1. PLACAS TECTÓNICAS

La mecánicamente rígida capa externa de la Tierra, la

litosfera, está fragmentada en piezas llamadas placas tectónicas. Estas

placas son elementos rígidos que se mueven en relación uno con otro

siguiendo uno de estos tres patrones: bordes convergentes, en el que

dos placas se aproximan; bordes divergentes, en el que dos placas se

separan, y bordes transformantes, en el que dos placas se deslizan

lateralmente entre sí. A lo largo de estos bordes de placa se producen

los terremotos, la actividad volcánica, la formación de montañas y la

formación de fosas oceánicas. Las placas tectónicas se deslizan sobre

la parte superior de la astenosfera, la sólida pero menos viscosa

sección superior del manto, que puede fluir y moverse junto con

las placas, y cuyo movimiento está fuertemente asociado a los

patrones de convección dentro del manto terrestre.

A medida que las placas tectónicas migran a través del

planeta, el fondo oceánico se subduce bajo los bordes de las

placas en los límites convergentes. Al mismo tiempo, el

afloramiento de material del manto en los límites divergentes crea

las dorsales oceánicas. La combinación de estos procesos recicla

continuamente la corteza oceánica nuevamente en el manto.

Debido a este proceso de reciclaje, la mayor parte del suelo marino tiene menos de 100 millones de años

de edad. La corteza oceánica más antigua se encuentra en el Pacífico Occidental, y tiene una edad

estimada de unos 200 millones de años.

En comparación, la corteza continental

más antigua registrada tiene 4030

millones de años de edad. Las 7 placas

más grandes son la Pacífica,

Norteamericana, Euroasiática, Africana

Antártica, Indoaustraliana y

Sudamericana. Otras placas notables

son la Placa Índica, la Placa Arábiga, la

Placa del Caribe, la Placa de Nazca en

la costa occidental de América del Sur,

y la Placa Escocesa en el sur del

Océano Atlántico. La placa de

Australia se fusionó con la placa de la

India hace entre 50 y 55 millones de

años. Las placas con movimiento más

rápido son las placas oceánicas, con la Placa de Cocos avanzando a una velocidad de 75 mm/año y la

Placa del Pacífico moviéndose 52–69 mm/año. En el otro extremo, la placa con movimiento más lento es

la placa eurasiática, que avanza a una velocidad típica de aproximadamente 21 mm/año.

7. LA APARICIÓN DE LA VIDA:

¿Qué es la vida? “La lógica molecular de los organismos vivos” (Lehninger)

• Los sujetos vivos están formados por materia inanimada, que dan lugar a biomoléculas.

• Atributos particulares:

– Alta complejidad y organización, autorreplicación,

– Utilización de enegía (nutrientes o luz solar),..

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La mayor parte de los componentes químicos en organismos vivos son compuestos orgánicos carbono,

hidrógeno, oxígeno y nitrógeno).

NUESTRAS PREGUNTAS PUEDEN SER:

¿Podemos explicar el origen de la vida a partir de la química que conocemos?

¿Cuándo, dónde y cómo surgiò la vida?

¿Por qué somos todos los seres vivos tan similares?

¿Podríamos fabricar nuevos seres vivos?

LO QUE SI SABEMOS:

• La vida sobre la Tierra se originó hace más de 3500 millones de años

• Esto se sabe por descubrimientos de fósiles.

• Estos fósiles son similares a las bacterias más primitivas actuales.

7.1. TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA:

Existen muchas teorías pero las resumiremos en cuatro:

1. La teoría del creacionismo, no científica.

2. La teoría de la generación espontánea.

3. La teoría de Oparín – Haldane.

4. La teoría de la panspermia.

7.1.1. La teoría del Creacionismo, es la teoría empleada por muchas religiones en la que supone

que un ser superior creó al universo incluida la vida sobre la Tierra. Estas teorías carecen de

rigor científico y resulta muy poco coherente.

7.1.2. La teoría de la Generación Espontánea.

La idea de la generación espontánea surgió en la antigua Grecia y predominó durante más de dos mil

años. Se pensaba que podrían surgir seres vivos a partir de la carne en descomposición, el grano, la tierra

húmeda... La creencia se basaba en que, efectivamente, de la carne en descomposición parecían surgir

gusanos y larvas. Francesco Redi, en el siglo XVII, descubrió que las larvas no surgían por sí solas, sino

que provenían de huevos de moscas. Lazzaro Spallanzani, en el siglo XVIII, demostró que en frascos

herméticamente cerrados que contenían caldo de carne no aparecían microorganismos, mientras que en

los que estaban mal cerrados sí lo hacían. Louis Pasteur, en 1864, demostró la imposibilidad de la

generación espontánea de la vida. Ya se aceptaba que no se podían formar seres vivos complejos, como

insectos, a partir de la nada, pero aún no estaba claro en el caso de microorganismo.

7.1.3. Teoría de la Panspermia.

Una propuesta más para resolver el problema del origen de la vida la presento

Svante Arrhenius, en 1908. Su teoría se conoce con el nombre de panspermia.

Según esta, la vida llego a la Tierra en forma de esporas y bacterias

provenientes del espacio exterior que, a su vez, se desprendieron de un planeta

en la que existían.( han aparecido algunos meteoritos con compuestos de

carbono) sin embargo a esta teoría se le pueden oponer dos argumentos:

1. Se tiene conocimiento de que las condiciones del medio interestelar

son poco favorables para la supervivencia de cualquier forma de vida. Además,

se sabe que cuando un meteorito entra en la atmósfera, se produce una fricción

que causa calor y combustión destruyendo cualquier espora o bacteria que viaje

en ellos.

2. esto tampoco soluciona el problema del origen de la vida, sino que lo traslada a otro lugar.

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7.1.4. La teoría de Oparín – Haldane.

Es la teoría más coherente. Fue propuesta por ruso Alexander Oparin y por el inglés Haldane, trabajando

ambos de forma independiente entre ellos. Ésta hipótesis se basa en la posibilidad de que se hubieran

producido reacciones químicas espontáneas entre los componentes de la atmósfera primitiva, hace unos

3500 millones de años, de las cuales pudieron formarse en sustancias orgánicas. Las fuentes para producir

estas energías serían:

Descargas eléctricas producidas en las numerosas tormentas que

debieron tener lugar al existir mucho vapor de

agua.

Las radiaciones del sol serían muy intensas al no

existir capa de ozono

La energía geotérmica procedente de la actividad

volcánica

Esta atmósfera no poseía O, por lo que era

reductora, condición imprescindible para que no

se destruyeran los compuestos orgánicos

formados.

El vapor de agua se condensó, al descender la temperatura y se produjeron lluvias

torrenciales, que originaron los océanos primitivos, en los que reacciones

químicas dieron lugar a compuestos orgánicos simples. Luego todas las

moléculas se irían acumulando progresivamente y formarían lo que Oparin denominó sopa o caldo

primitivo, que constituirían mares cálidos con materia orgánica. Los compuestos debieron aislarse del

medio y formaron unas estructuras que se denominaron coacervados, cada vez más complicadas hasta

originar vida. Experimentalmente Miller en 1950 logró formar compuestos orgánicos a partir de la

supuesta composición del planeta Tierra hace unos 3500 millones de años.

8. EL PRIMER SER VIVO

Una vez formada la membrana lipídica, que

permite mantener el material vivo aislado en su

interior y conservar un nivel de energía diferente del

medio externo. Con la envoltura “celular” formada,

ya se estaría en condiciones de poder iniciar la

actividad metabólica, aunque faltaba todavía por

desarrollar la capacidad de reproducción para poder

continuar así su linaje. Según creen la mayoría de

los científicos, el ácido nucleico original habría sido

el ARN ya que, además de transmitir información,

posee capacidad de autorreplicación. Contando con

él, ya era posible que la materia viva se reprodujera

a sí misma.

8.1. CLAVES QUÍMICAS DE LA

EVOLUCIÓN La primera célula que se formó debía tener

capacidad metabólica limitada, ya que su grado de

desarrollo era mínimo.

Es posible que este primer microorganismo fuese

heterótrofo, es decir, que obtuviera su energía mediante la fermentación de los nutrientes que absorbía del

medio que la rodeaba. La proliferación de estos microorganismos pudo ocasionar una disminución de las

sustancias orgánicas usadas como alimento, por lo que comenzaría el proceso de selección. Las

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MUTACIONES (DIAPOSITIVA) generadas por los rayos violetas

dieron lugar a las células con un tipo de metabolismo diferente para

que fueran capaces de sintetizar sus propios nutrientes. HACEN SU

APARICIÓN LOS ORGANISMOS AUTÓTROFOS: capacidad de

sintetizar hidratos de carbono a partir de CO2 y H2S, usando luz

solar como fuente de energía y liberando azufre en el proceso.

Posteriormente aparecen modificaciones de este modelo, ya no

utilizan como combustible H2S, ahora utilizan H2O. Este nuevo

metabolismo produce como elemento de desecho OXIGENO, un

compuesto que resultaba letal para

el resto de los organismos presentes

en la tierra en aquellos momentos

(ORGANISMOS ANAEROBIOS).

La FOTOSÍNTESIS se convierte así

en la primera fuente de

contaminación del planeta Tierra.

Las cianoficeas, también llamadas

cianobacterias o algas verde-

azuladas, fueron los primeros seres

en utilizarla.

(FOTOGRAFÍA ORGANISMOS FOTOSINTÉTICOS FÓSILES)

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8.2. ¿QUÉ OCURRIO CON EL RESTO DE ORGANISMOS ANAEROBICOS?

- Murieron, debido a la presencia de oxigeno en la atmósfera, elemento letal para ellos.

- Buscaron refugio en zonas carentes de oxígeno, donde poder desarrollar su actividad.

Las cianobacterias continuaron liberando oxígeno y su actividad fue de tal envergadura que

consiguieron cambiar por completo la atmósfera terrestre y convertirla poco a poco en un lugar rico en

este elemento protegido por un escudo de ozono. La oxigenación permitió la expansión y la aparición de

nuevas formas de vida que usaban el oxígeno para respirar, incluidos los seres humanos.

9. LA EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS

Una vez que la vida surge sobre la Tierra, se nos plantea un nuevo interrogante: ¿cómo a partir de

una sola célula han podido aparecer todas las especies tan diferentes que existen hoy día?. Es evidente

que la contestación a esta pregunta ha variado mucho de la época en que se aceptaba la teoría de la

generación espontánea a cuando esta teoría fue rechazada.

9.1. TEORÍAS PREEVOLUTIVAS

Hasta el s. XIX se pensó que los seres vivos eran inmutables y que

habían existido siempre de la misma manera, sin sufrir cambios, fijos, lo cual

originó una corriente de ideas agrupadas bajo el término FIJISMO. G. Cuvier

(1769-1832), estudiando una gran cantidad de fósiles dedujo que había

especies que desaparecían, se extinguían, lo cual implicaba cambios que

contradecían al fijismo; como él era fijista, pensó que las especies aparecían

sobre la Tierra y se mantenían durante mucho tiempo sin sufrir ningún

cambio hasta que se producía una gran catástrofe que las hacía desaparecer,

tras lo cual aparecían nuevas especies que volvían a desaparecer en otra

catástrofe y así sucesivamente, surgiendo una variante de las ideas fijistas

que constituyó el CATASTROFISMO.

G. Cuvier

9.2. TEORÍAS EVOLUTIVAS

En la misma época, J.B. de Lamarck (1744-1829) estudiando también fósiles

llegó a deducciones completamente opuestas al fijismo y que suscitaron gran

controversia con Cuvier y la mayor parte de naturalistas de la época; según

Lamarck las especies actuales provenían de especies primitivas, hoy

extinguidas, que habrían sufrido modificaciones sucesivas; esta nueva idea

recibió el nombre de EVOLUCIONISMO. Para Lamarck estas

transformaciones se debían a que cuando cambiaban las condiciones

ambientales, los seres vivos desarrollaban caracteres que les ayudaban a vivir

mejor (ADAPTACIÓN AL MEDIO) y luego esos caracteres se transmitían a

sus descendientes, apareciendo especies nuevas; es lo que llamaba la

HERENCIA DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS.

A finales de siglo, C. Darwin (1809-1882) y A. Wallace (1823-1913) mejoraron las ideas

lamarckistas, rechazando la herencia de los caracteres adquiridos e introduciendo los conceptos de

VARIABILIDAD DE LAS POBLACIONES y SELECCIÓN NATURAL, que son algunas de las ideas

más importantes del proceso evolutivo; la variabilidad nos explica que en una población perteneciente a

una especie determinada hay una gran variedad de individuos diferentes, cada uno de los cuales se adapta

de diferente manera a un ambiente determinado, de tal forma que unos se adaptan mejor (viven mejor)

que otros, y esto repercute en la cantidad de descendientes que pueden tener, de forma que los que viven

15

mejor tienen más descendientes, es decir, son seleccionados por la naturaleza para vivir y tener más hijos;

esto lo podemos ver con el siguiente ejemplo:

Imaginemos que existe una especie de oso que tiene el pelo corto

porque vive en un lugar cálido; entre los individuos de pelo corto

también los hay que tienen el pelo largo y por lo tanto en ese medio

cálido van a pasar mucho calor y van a estar en desventaja con respecto

a los de pelo corto. Ahora bien,

imaginemos que se produce un

cambio climático, la temperatura se

hace mucho más fría en cuestión de

pocos años; este cambio ambiental va

a provocar la desaparición de los osos de pelo corto, que morirán de

frío, mientras que los de pelo largo que antes vivían mal se van a

encontrar ahora con un ambiente al cual están mejor adaptados; al

desaparecer los de pelo corto y quedar los de pelo largo lo que ha

sucedido ha sido que los mejor adaptados a las nuevas condiciones han sido "seleccionados" por la

naturaleza para seguir viviendo y reproducirse. Este proceso que permite prosperar a los mejor adaptados

al tiempo que elimina a los inadaptados se llama SELECCIÓN NATURAL

La selección natural, ayudada por otras fuerzas evolutivas tales como las MUTACIONES genéticas,

provocan cambios graduales en los individuos que terminan por dar lugar a la aparición de nuevas

especies, pudiendo desaparecer la especie de la que provienen (recuerda por ejemplo que el Homo sapiens

actual proviene del Homo antecessor que está extinguido). Este proceso de transformación gradual de una

especie en otra nueva recibe el nombre de EVOLUCIÓN BIOLÓGICA o DARWINIANA.

La diferencia principal entre la teoría de Lamarck y la de Darwin radica en la explicación de cómo

aparecen los nuevos caracteres:

Según Lamarck, el uso o desuso de alguna estructura del

animal producía el cambio de dicha estructura, además la

descendencia heredaría estos caracteres. “Principio de herencia de los

caracteres adquiridos”.

Según Darwin, las especies cambian de manera lenta y

gradual, gracias, como hemos visto, a un proceso de selección natural

que actúa sobre la población permitiendo que vivan los más

adaptados.

Darwin y Wallace se encontraron con el problema de explicar

por qué existía esa variedad de individuos y por qué había rasgos que

sí se heredaban, ya que cuando publicaron sus obras no se conocían

aún los trabajos de G. Mendel sobre la herencia de los caracteres.

Hoy en día la teoría más aceptada es el NEODARWINISMO

propuesto por T. Dobzhanzky, que es la idea de evolución darwiniana

vista a la luz de la genética, lo cual permite explicar que la variedad

de individuos en una especie se debe a que poseen diferente

información genética, y por eso se pueden heredar ciertos caracteres,

ya que se transmiten a través de los genes de una generación a otra.

Algunos biólogos como Stephen Jay Gould, y, sobre todo, los

paleontólogos suelen discrepar de las ideas neodarwinistas en el

aspecto de la velocidad a la que se producen los cambios en las

poblaciones que terminan dando lugar a especies nuevas; ellos, al estudiar los fósiles, lo que observan es

que esos cambios parecen producirse mucho más deprisa de lo que indica el neodarwinismo y el

evolucionismo en general: el registro fósil no nos habla de cambios graduales a lo largo de muchas

generaciones, sino de cambios mucho más rápidos, en muy pocas generaciones, que convierten a unas

especies en otras como respuesta a los cambios en el medio, es como si la evolución avanzara a saltos: es

la denominada Teoría saltacionista, o teoría del equilibrio puntuado.

16

CUBRIENDO DE VIDA TODO EL PLANETA. HISTORIA DE LA VIDA EN LA TIERRA

10. EVIDENCIAS A FAVOR DE LA EVOLUCIÓN

La evolución biológica es, posiblemente, el proceso más importante que afecta al conjunto de

seres vivos que habitan en la Tierra, aunque este proceso no se de directamente sobre seres vivos

determinados, ya que es un proceso que se prolonga mucho en el tiempo y tarda miles o millones de años

en manifestarse; a pesar de ello, es un proceso imparable que comenzó con la aparición de la vida y desde

entonces no ha perdido nada de vigor.

Podemos tener una mayor certeza de la existencia de este proceso en el pasado, ya que según lo que

acabamos de ver, la evolución no se puede demostrar en la actualidad por su extremada lentitud; esta

certeza, sin embargo, la podemos obtener a partir de una serie de hechos que nos van a probar su

existencia.

10.1. Pruebas Biogeográficas

Las encontramos repartidas por todo el planeta, y consisten en la existencia de grupos de especies

más o menos parecidas, emparentadas, que habitan lugares relacionados entre si por su proximidad,

situación o características, por ejemplo, un conjunto de islas, donde cada especie del grupo se ha adaptado

a unas condiciones concretas. La prueba evolutiva aparece porque todas esas especies próximas provienen

de una única especie antepasada que originó a todas las demás a medida que pequeños grupos de

individuos se adaptaban a las condiciones de un lugar concreto, que eran diferentes a las de otros lugares.

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Son ejemplos característicos de esto los pinzones de las islas Galápagos que fueron estudiados por

Darwin, los Drepanidos, aves de las islas Hawaii, o las grandes aves no voladoras distribuidas por el

hemisferio sur, los ñandúes sudamericanos, las avestruces africanas, el pájaro elefante de Madagascar

(extinguido), el casuario y el emú australianos o el moa gigante de Nueva Zelanda (también extinguido).

10.2. Pruebas Paleontológicas

El estudio de los fósiles nos da una idea muy

directa de los cambios que sufrieron las especies

al transformarse unas en otras; existen muchas

series de fósiles de plantas y animales que nos

permiten reconstruir cómo se fueron adaptando a

las cambiantes condiciones del medio, como las

series de erizos de los acantilados ingleses, el

paso de reptiles a aves a través del

Archaeopterix, o la evolución de los caballos

para adaptarse a las grandes praderas abiertas por

las que corrían.

10.3. Pruebas Anatómicas

Quizá son las que más información nos pueden aportar, porque son el reflejo directo de las adaptaciones

al medio.

En muchos seres vivos existen órganos atrofiados, no funcionales, que aparecen en antepasados antiguos

perfectamente funcionales, pero que con el transcurso de las generaciones dejaron de ser útiles; a estos

órganos se les denomina ÓRGANOS VESTIGIALES.

Por otro lado, el estudio de la anatomía de distintas especies nos enseña

que existen muchas que se parecen mucho, ya que son especies

evolutivamente próximas, separadas por una diferente adaptación a

medios distintos, es decir, que poseen órganos y estructuras orgánicas

muy parecidas anatómicamente ya que tienen el mismo origen

evolutivo, son lo que denominamos ÓRGANOS HOMÓLOGOS, como

por ejemplo, la aleta de un delfín y el ala de un murciélago, son órganos

con la misma estructura interna, pero uno es para nadar y otro para

volar.

Al mismo tiempo, existen también especies muy separadas

evolutivamente que se tienen que adaptar al mismo medio, y

por lo tanto desarrollan estructuras similares, los llamados

ÓRGANOS ANÁLOGOS, que son patrones anatómicos que

han tenido éxito en un medio concreto y por eso varias

especies lo imitan.

Estos órganos que desempeñan la misma función, pero tienen

una constitución anatómica diferente se llaman ÓRGANOS

ANÁLOGOS, como el ala de un insecto y el ala de un ave que

ya hemos visto, y representan un fenómeno llamado

CONVERGENCIA ADAPTATIVA, por el cual los seres vivos

repiten fórmulas y diseños que han tenido éxito.

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Si los órganos desempeñan funciones distintas pero tienen

la misma anatomía interna se llaman ÓRGANOS

HOMÓLOGOS, como son el ala de un ave o la aleta del

delfín, y representan la DIVERGENCIA ADAPTATIVA,

por la cual los seres vivos modelan sus órganos según su

modo de vida, el ambiente en que están, etc.

10.4. Pruebas Embriológicas

Relacionadas con las pruebas anatómicas, el estudio de

los embriones de los vertebrados nos da una interesante visión

del desarrollo evolutivo de los grupos de animales, ya que las

primeras fases de ese desarrollo son iguales para todos los

vertebrados, siendo imposible diferenciarlos entre sí; sólo al ir

avanzando el proceso cada grupo de vertebrados tendrá un

embrión diferente al del resto, siendo tanto más parecidos cuanto

más emparentadas estén las especies. Esto es lo que Haeckel

resumió diciendo que la "ontogenia resume a la filogenia".

10.5. Pruebas Bioquímicas

Por último, las pruebas más recientes y las que mayores posibilidades

presentan, consisten en comparar ciertas moléculas que aparecen en

todos los seres vivos de tal manera que esas moléculas son tanto más

parecidas cuanto menores diferencias evolutivas hay entre sus

poseedores, y al revés; esto se ha hecho sobre todo con proteínas (por

ejemplo proteínas de la sangre) y con ADN.

11. LA ESPECIE HUMANA

11.1. El origen del Hombre

El hombre moderno cuya denominación científica es la de "Homo Sapiens Sapiens" pertenece a los

primates, junto con los monos y está emparentado también con otras especies (lemúridos y társidos). La

rama que llevaría a la aparición del hombre se fue estableciendo a lo largo de los 60 millones de años.

11.2. Parentesco entre el hombre y el mono

Está claro que los chimpancés y los gorilas son nuestros primos más cercanos en el reino animal.

(Tenemos hasta un 97 a 98% del código genético igual). La semejanza morfológica entre el gorila y el

chimpancé nos llevaría a situarlos juntos en un grupo distinto al nuestro. Compartirían una rama común

que se abría separado de la rama que originó al hombre mucho antes que a estas dos especies. Sin

embargo los análisis bioquímicos y genéticos revelaron que sus proteínas eran similares en un 99%.

Esto significa que estamos más vinculados al chimpancé que a los gorilas.

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11.3. Diferencias anatómicas

Hay que admitir la existencia de grandes diferencias anatómicas entre el hombre y los monos,

básicamente están vinculadas a unos modos de locomoción distintos.

Los monos se desplaza a cuatro patas (o suspendidos de las ramas), mientras que el hombre se

desplaza totalmente erguido por lo que esto permitirá un aumento del volumen de cerebro y a poder

disponer de sus extremidades superiores para manipular en vez de andar. Es el andar erguido, poder

disponer de las manos y tener un cerebro mayor lo que ha dado al hombre su inteligencia, desde un punto

anatómico-funcional-evolutivo.

Esto lleva a que la inteligencia del hombre sea mucho mayor que la de los monos.

11.4. La evolución del hombre

Los numerosos ejemplos encontrados pueden clasificarse en diferentes especies,

estos se encontraron en el África oriental.

** "Australopithecus afarensis". Es el resto más antiguo que se ha encontrado. De

pequeña estatura, mandíbula prominente y su capacidad craneana era de 50

centímetros cúbicos.

** La primera especie de género Homo, su cráneo tenía una capacidad de 800

centímetros cúbicos. En su medio ambiente se encontraron numerosas piedras

talladas.

** "Homo erectus". Su talla era media su capacidad craneana era de 1000

centímetros cúbicos. Dominó el fuego, desarrollo la industria de piedras talladas

con dos caras (bifaz).

** "Homo sapiens neanderthalensis" (hombre de Neanderthal). Que se extendió

por Europa, sus arcos supraciliares eran prominentes, el cráneo bajo y la frente

huidiza; habitaba en grutas y enterraban a sus muertos.

** Enseguida fue sustituido por el "Homo Sapiens-Sapiens".

Que también como el anteriormente mencionado fue encontrado en Europa, es el

hombre moderno o de Cro-Magnon, su capacida craneana era aproximadamente de

unos 2000 centímetros cúbicos; dominó el lenguaje.