BREVE HISTORIA DE LA VIDA. Ramón Muñoz-Chápuli

Transcripción

1 BREVE HISTORIA DE LA VIDA Ramón Muñoz-Chápuli

2 Recorreremos la historia de los seres vivos reducida a 24 horas La historia comienza a las 12 de la noche, aunque el universo tiene ya dos días y unas pocas horas de existencia

3 5 horas antes de media noche aparece el planeta Tierra alrededor de una estrella de segunda generación (4540 MA) 4500 MA formación de la luna probablemente por un impacto 4440 MA primera formación de mares y atmósfera en la tierra MA bombardeo masivo (cráteres de la luna)

4 Las rocas más antiguas (3 horas y media antes de la media noche) Las rocas encontradas en Jack Hills tienen alrededor de 3800 MA de antigüedad, pero contienen zirconitas que podrían datar de 4400 MA Los restos más antiguos de corteza se han encontrado en Canadá (4280 MA)

5 0.00 horas El origen de la vida (estimado en 3750 MA) Panspermia? Generación espontánea? Origen único de la vida actual Proteínas Lípidos Ácidos nucleicos

6 Si pudiéramos imaginar un pequeño charco cálido, con todo tipo de sales fosfóricas y de amonio, en presencia además de luz, calor, electricidad, etc.; de modo que se formara un compuesto proteico listo para sufrir cambios aún más complejos [... ] a día de hoy semejante material sería instantáneamente devorado o absorbido, lo cual no habría sido el caso antes de que los seres vivos se hubieran formado... Carta de Charles Darwin a Joseph Hooker el 1/2/1871 Experimento de Stanley Miller (1953) Hace saltar chispas en una mezcla de metano, amoníaco, hidrógeno y agua Obtiene aminoácidos y otras moléculas orgánicas (en realidad la atmósfera primitiva tenía sobre todo nitrógeno, CO 2, SO 2, HCl y H 2 0)

7 El escenario hidrotermal Los sulfuros metálicos pueden proporcionar energía para una serie de reacciones orgánicas llevadas a cabo por enzimas Esas reacciones terminarían restringiéndose a pequeñas vesículas lipídicas Esto se conoce como el modelo metabolismo primero

8 El mundo ARN y las ribozimas Las ribozimas son moléculas almacenadoras de información y catalíticas. Podrían haber adquirido capacidad autorreproductora, acabando por almacenar la información en el ADN y organizando proteínas para ejecutar funciones cada vez más complejas Sidney Altman y Tom Cech Nobel 1989

9 En cualquier caso: - Origen de monómeros, nucleótidos, lípidos simples, aminoácidos - Polimerización: ARN, ADN, proteínas, bicapas lipídicas -Origen de la capacidad de autorreplicación, aprovechamientode la energía y evolución = LUCA (Last universal common ancestor)

10 01 h 35 min: Primeras evidencias biogeoquímicas de vida (3500 MA) La proporción entre los isótopos de carbono ( 12 C y 13 C), de hierro ( 56 Fe, 57 Fe y 58 Fe) y de azufre ( 32 S, 33 S, 34 S y 36 S) inducen a pensar en un origen biológico de los minerales y sedimentos Primeros posibles fósiles Warrawoona (Pilbara, Australia)

11 Dos mundos bacterianos: Arqueas y Eubacterias Se diversifican fuertemente entre las cuatro y las diez de la mañana ( MA) extendiéndose por todo el mundo

12 Siete menos cuarto de la mañana: Aparece la fotosíntesis! Primeros restos de estromatolitos (2740 MA) Se trata de precipitados calcáreos producidos por la actividad de cianobacterias Aumentan hasta llegar a un máximo a las cuatro de la tarde (1250 MA) Durante ese tiempo liberan cantidades enormes de oxígeno a la atmósfera Todavía puede observarse su formación en algunos lugares del planeta 6 CO 2 +6 H 2 0 = C 6 H 12 O O 2 Shark Bay, Australia

13 A partir de las ocho de la mañana se va acumulando oxígeno en la atmósfera (2450 MA) El aumento no es muy fuerte hasta las siete menos cuarto de la tarde (850 MA) debido a los sumideros de oxígeno (hierro, minerales, capa de ozono...) Algunos tipos de bacterias adquieren metabolismo oxidativo

14 Depósitos de hierro bandeado (oxidación del hierro) Probablemente contienen 20 veces la cantidad de oxígeno de la atmósfera actual

15 Origen de los eucariotas Alrededor de las 12 del mediodía ( MA) Teoría endosimbiótica de Lynn Margulis Las mitocondrias aparecen como resultado de una simbiosis con bacterias aeróbicas Esto permite a las células utilizar el oxígeno, que de otra forma sería tóxico Lynn Margulis

16 Una segunda endosimbiosis con cianobacterias originó células eucariotas fotosintéticas, precursores de las plantas (cloroplastos)

17 Arqueobacterias Hongos Eucariotas Animales Algas pardas Algas rojas LUCA Precursor de la célula eucariota Protistas heterotrofos Plantas Protistas fotosintéticos Eubacterias aeróbicas Eubacterias Eubacterias fotosintéticas

18 Hatena arenicola El flagelado heterotrofo que se convierte en planta por simbiosis con Nephroselmis

19 Los eucariotas más antiguos Acritarcos (1400 MA) Fósiles químicos (esteranos) 2000 MA Melanocyrillium (760 MA) Posible eucariota en Negaunee (Michigan, 2000 MA)

20 La adquisición de la pluricelularidad Protección División del trabajo Reproducción sexual Origen de la multicelularidad -Colonias - Multicelularidad facultativa Cuántas veces se produce en la evolución de los eucariotas? -Al menos cinco: animales, hongos, plantas, algas pardas, mixoamebas - Tal vez: esponjas, algas rojas

21 Alga eucariota (Grypania spiralis) a las cuatro menos veinte (1300 MA) pluricelular o gigante unicelular? A las cuatro y media de la tarde ya hay Rodofitas y algas verdes (1200 MA) Bangiomorpha pubescens Bangia (actual)

22 Australia Antártida Groenlandia y Escandinavia Norteamérica Africa central Sudamérica La tierra a las cuatro de la tarde Rodinia

23 Entre las seis y las ocho menos diez de la tarde ( MA) hay una inexplicable reducción en abundancia y diversidad de los seres vivos. Se sabe que hacia las ocho de la tarde ( MA) ocurrió la glaciación Varanger, la mayor conocida La bola de nieve

24 La aparición de los animales A las ocho, en plena glaciación Varanger, impresiones circulares en la Formación Twitya (Montañas Mackenzie, Canadá) Seis de la tarde: Supuestos rastros de gusanos en (India) (1000 MA) Ocho y veinte: Primeros restos ciertos de animales en los depósitos de fosfato de Doushantuo (China) (590 MA)

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27 La fauna de Ediacara (Australia) Se desarrolla entre las ocho y veinte y las ocho y media de la tarde ( MA) 20 MA antes de la explosión cámbrica Son antepasados de los animales o algo completamente diferente? Tribrachidium

28 La fauna de Ediacara

29 A las ocho y media comienza el Paleozoico o Era Primaria con la explosión cámbrica (543 MA) Prácticamente todos los grupos actuales de animales aparecen en un periodo relativamente corto de tiempo

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31 La fauna de Burgess Shale (Canadá) Cámbrico medio ( MA) Cantera de Walcott

32 Anomalocaris(artrópodo) El primer gran depredador conocido Hallucigenia(onicóforo?)

33 Opabinia Animales desconocidos en Burgess Shale Wiwaxia

34 Los Trilobites serán muy abundantes durante todo el Paleozoico, entre las y las ( MA)

35 Pikaia Antepasado remoto de los vertebrados Haikouichthys, el primer vertebrado conocido Las lampreas actuales derivan de los primeros peces agnatos (sin mandíbulas)

36 A las nueve menos diez de la noche, entre el Cámbrico y el Ordovícico, se produce una gran extinción tras la cual quedan establecidos todos los grupos actuales de animales (490 MA) En el Ordovícico aparecen las primeras evidencias de vida animal en tierra (pistas de artrópodos) y se diversifican los peces agnatos Ostracodermos

37 Entre las y las (Silúrico MA) encontramos las primeras evidencias de plantas terrestres, aunque los líquenes deben haber aparecido mucho antes En tierra sólo hay ciempiés y escorpiones Se diversifican los cefalópodos en el mar Los euriptéridos son los mayores depredadores (y los mayores artrópodos conocidos) Cooksonia

38 La aparición de las mandíbulas, hacia las 21.10, origina un cambio ecológico radical en los vertebrados y un espectacular aumento de tamaño Placodermos

39 Entre las y las (Devónico) aparecen los insectos en tierra y proliferan las plantas terrestres (helechos) Primeras evidencias de hongos, aunque deben haber aparecido mucho antes En el mar los peces se diversifican (la era de los peces) A las aparecen los primeros anfibios Bosques de helechos Primer insecto Primer anfibio

40 Entre las (Carbonífero, MA) se desarrolla mucho la vegetación, aumentan los niveles de oxígeno (hasta el 35%) y se diversifica la vida en la tierra Tres minutos antes de las 10 de la noche aparecen los reptiles (315 MA) Hylonomus El primer reptil

41 A finales del Carbonífero y en el Pérmico (entre las y las 22.22) anfibios y reptiles se diversifican y aparecen grandes depredadores terrestres Eryops Ophiacodon Dimetrodon

42 60% 57% 82% 53% 47% A las (250 MA) se produce la mayor extinción masiva de la historia Desaparecen el 96% de las especies marinas (todos los trilobites)y el 70% de las terrestres. Llevará MA recuperar la biodiversidad Esto supone el fin del Paleozoico y el comienzo del Mesozoico Las causas son desconocidas ( cósmicas, climáticas, volcánicas?)

43 Entre las y las (Triásico, MA) nueva diversificación de los reptiles. Aparecen las tortugas y los arcosaurios De estos últimos derivan los primeros dinosaurios Euparkeria Proganochelys

44 A las 11 menos 22 minutos aparecen los mamíferos Morganucodon Primer mamífero conocido Cynognathus (Reptil precursor de los mamíferos)

45 Entre las y las se produce la gran diversificación de los arcosaurios En el mar dominan los cefalópodos (Ammonites) Pterodáctilo

46 De los dinosaurios derivan las aves Sin embargo, plesiosaurios e ictiosaurios pertenecen a grupos independientes

47 La Tierra en el Jurásico: Laurasia y Gondwana

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49 Entre las y las 23.32, se producen grandes depósitos de caliza. Es el Cretácico ( MA) Rápida evolución de las angiospermas Sigue el dominio de los arcosaurios en tierra y comienzan a diversificarse las aves en perjuicio de los pterosaurios

50 Cuando faltan 28 minutos para la media noche se produce la catástrofe K-T

51 Un aerolito de unos 10 Km de diámetro choca con la Tierra a unos 20 Km/segundo, provocando un cambio climático global Desaparece la mitad de las especies animales, entre ellas todos los dinosaurios, pterosaurios, plesiosaurios y ammonites Es el fin del Mesozoico y el principio del Cenozoico (era Terciaria) Cráter de Chicxulub

52 Megaterio Phororhacos La desaparición de los dinosaurios permite la diversificación de mamíferos y aves Las aves compiten con los mamíferos por los nichos terrestres

53 Seis minutos y 33 segundos antes de media noche (Mioceno) el clima se hace más seco y las praderas se extienden

54 La evolución humana se produce en el último minuto del día 20 seg 45 seg Homo Australopithecus Paranthropus

55 El origen de nuestra especie 6 seg 10 seg 20 seg