1.- La Vida en el Planeta Tierra Origen y Evolución Mertxe de Renobales Scheifler Colaboradora Académica Honorífica Dpto. Bioquímica y Biología Molecular Facultad de Farmacia Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unib. 1 Aulas de la Tercera Edad Curso 2016-2017
Subtemas introducción qué es la vida? Características de los seres vivos hoy el origen de la vida dónde cuándo LUCA: el último antepasado universal común árbol(es) genealógico(s) de los seres vivos 2
La Vida en el Planeta Tierra Origen y Evolución Félix Rodríguez de la Fuente El planeta Azul Carl Sagan (1934-1996) Cosmos 3 el planeta agraciado con la vida
La Vida en el Planeta Tierra Origen y Evolución Evolución cambio, transformación, en el tiempo Proceso por el que los organismos vivos descendemos de los que nos precedieron desde que apareció la Vida sobre la Tierra Responsable de 2 procesos aparentemente opuestos: o Similitud del metabolismo básico que mantiene vivos a todos los organismos o Enorme diversidad morfológica de los organismos vivos Es la base de la biología o nos ayuda a entender muchos aspectos de la vida 4
La Vida en el Planeta Tierra Origen y Evolución Charles Darwin (1809 1882) es grandiosa esta visión de la vida, con sus varios poderes, que fue originalmente insuflada en unas pocas formas o en una, y que, mientras este planeta ha ido girando según la ley de la gravedad, desde un comienzo tan sencillo, innumerables formas bellísimas y maravillosas, han evolucionado y siguen haciéndolo. 5
La Vida en el Planeta Tierra Origen y Evolución La evolución NO nos demostrará que los seres humanos descendemos de los monos NO, porque no es cierto SÍ nos dirá que los actuales chimpancés y los seres humanos tenemos un ANTEPASADO común 6 Remontándonos cada vez más atrás en el tiempo, veremos que TODOS los seres vivos provenimos de un ANTEPASADO común: el primer ser vivo que apareció en el planeta Tierra
Qué es la Vida? La biología NO define lo que es la vida: estudia los seres vivos: composición, procesos metabólicos, relaciones entre ellos: Porqué la vida es como es y no de otra manera? Tipos de vida: para plantearnos una búsqueda Primeras moléculas y primeros procesos del 1er ser vivo Vida unicelular: bacterias Seres pluricelulares: plantas, animales Vida inteligente: qué es la inteligencia? Vida artificial: robots Vida fuera de la Tierra: programa SETI 7
Qué es la Vida? Preguntas que podemos hacernos: Cuándo surgió la Vida en la Tierra? Dónde, en qué lugar(es)? Cómo, qué procesos dieron lugar al 1er ser vivo? Cómo era ese 1er ser vivo? Habrá seres vivos en otros planetas? o Qué tipo de seres vivos? o Habrán aparecido por los mismos procesos? Podemos construir un ser vivo sencillo en el laboratorio? o Biología sintética 8
Qué es la Vida? Cuestiones relacionadas con el origen de la vida poco consenso en Biología o agujero negro Características comunes a los seres vivos actuales 9 Todos, absolutamente todos, los seres vivos: o Procesos para extraer energía del ambiente externo y utilizarla para sintetizar los compuestos químicos necesarios o Procesos para almacenar la información genética, utilizarla y transmitirla a otros seres vivos y/o a la descendencia De Duve, Science 339, pg 1148, 2013
Características de los seres vivos comunes a todos los seres vivos actuales frontera activa : separa lo de fuera y lo de dentro de la célula interacción con el entorno o membrana celular producción de energía nutrientes entran metabolismo productos de desecho 10 salen
Características de los seres vivos Sistema que permita aprovechar las diferencias entre fuera y dentro para generar energía o respiración celular 11
Características de los Seres Vivos qué es la respiración a nivel del organismo o tomar aire (O 2 ) o echar CO 2 para qué usa el O 2 el organismo? 12
Características de los seres vivos la respiración celular (volveremos al hablar de la fotosíntesis y el oxígeno): paso de electrones a través de la membrana a un compuesto que los acepta: electrones o provenientes de los alimentos, al O 2 (después de que apareció el oxígeno) Presa de El Atazar - Wikipedia o H 2 S (sulfuro de hidrógeno) formando S (azufre) a otros compuestos 13
Características de los seres vivos la respiración celular (cont.) este paso de electrones, crea una diferencia de ph (concentración de protones) a ambos lados de la membrana o más ácido fuera y más básico dentro cuando la diferencia se iguala de manera ordenada, se produce energía que se puede utilizar para sintetizar los compuestos necesarios para la vida 14 toda la vida en la Tierra utiliza(mos) esta diferencia de ph a través de la membrana para obtener energía N Lane, La cuestión vital: por qué la vida es como es?, Ariel, 2016
Características de los seres vivos sistema de almacenamiento, utilización y transmisión de la información genética replicación de la célula, del organismo ADN en la misma célula proteínas replicación célula hija 15
Características de los seres vivos el código genético es prácticamente universal ADN: sucesión de 4 compuestos químicos ( bases ) que se nombran por la inicial de su nombre químico: A, T, G, C 16
Características de los seres vivos el código genético (cont.) un gen: una sucesión de letras (de diferente longitud) 17 genoma: todas las letras de un organismo o ser humano: 3.000 millones bases (unos 20.000 genes) o el más grande: 50 veces mayor que el nuestro una planta, Paris japonica: 150.000 millones bases o el más pequeño: 538.000 bases, 525 genes Mycoplasma genitalium
Características de los seres vivos la información genética se copia para transmitirse a la siguiente generación o 1 error (mutación) cada 1000 millones de letras copiar la Biblia 280 veces sin equivocarse o aparecen mutaciones durante la vida de cada ser o cada ser vivo tiene un genoma único se traduce en proteínas tareas bioquímicas procesos idénticos en todos los seres vivos 18
Características de los seres vivos Célula: el ser vivo más sencillo bacteria 19 http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4eso/seruni-pluricelulares/contenidos4.htm
Origen de la Vida prácticamente imposible que todas estas características aparecieran a la vez en el 1er ser vivo. 20 etapas: o moléculas necesarias: dónde están? aminoácidos y proteínas, azúcares ácidos nucleicos lípidos (grasas) o membrana que separa dentro y fuera o procesos obtención de energía metabolismo básico información genética
El Origen de la Vida de dónde vienen las moléculas iniciales necesarias? dónde apareció la vida? diversas hipótesis o atmósfera primitiva Stanley Miller y Harold Urey 1953 o meteoritos o charca caliente de Darwin 21
El Origen de la Vida las fumarolas del fondo del océano descubiertas al final de los años 1970 en las dorsales oceánicas 22
las fumarolas oceánicas negras ( 400ºC) El origen de la vida http://www.pbs.org/wnet/savageearth/hellscrust/html/sidebar2.html; 23 http://norwichgl111hydrothermalvents.blogspot.com.es/
El Origen de la Vida ecosistemas de las fumarolas negras 24
El Origen de la Vida algunos investigadores dudan de que las fumarolas negras hayan podido proporcionar la energía necesaria para que se formaran las primeras células fumarolas blancas o alcalinas: más frías estructura física interna que habría podido permitir que se formaran membranas (más al hablar de la fotosíntesis y la aparición del oxígeno) N Lane, La cuestión vital: por qué la vida es como es? (Ariel, 2016; http://www.whoi.edu/main/newsreleases/2008?tid=3622&cid=36806) 25 Lost City, a 15 km de la dorsal Atlántica
El origen de la Vida Cuándo apareció la Vida en la Tierra? aspecto menos controvertido muy pronto en la historia de la Tierra o hace 4.500 M de años: se solidifica la Tierra o hace 3.700 M de años: estromatolitos de Groenlandia discutido, pero tiene visos de ser así AC Allwood, Nature, Oct 2016 26
desaparición de los dinosaurios Género homo Historia de la Vida en la Tierra Plantas terrestres peces 27 Primeros mamíferos Primeros dinosaurios Primer trilobites Formación Tierra Primeros insectos Aparecen las primeras algas Homo sapiens 8 min: -Formación de la Luna Algunas bacterias producen oxígeno El oxígeno empieza a acumularse en la atmósfera Gran bombardeo tardío LUCA: último antepasado común universal HACE 4500 m.a. - se formó la tierra 4100 3800 ma - meteoritos 3800 ma primeros indicios de vida en algunas rocas antiguas 3500 ma se acepta la presencia de bacterias 3000 ma - LUCA HACE 2200 ma fotosíntesis 2500 ma el oxígeno aparece en la atmósfera 1000 ma aparecen las primeras algas 530 ma trilobites 400 ma insectos https://es.pinterest.com/pin/266556871670458081/
El Origen de la Vida hace 3500 millones de años: se acepta generalmente que ya había células bacterianas muy similares a las actuales (rastros bioquímicos en las rocas) hace entre 3500 y 3000 millones de años vivió: LUCA: el último antepasado común universal (last universal common ancestor) o NO es el 1er ser vivo no sabemos exactamente cómo era 28 la vida apareció en la Tierra al menos 1 vez
LUCA célula muy sencilla que vivía libre en el medio muy sofisticada en comparación con el 1er ser vivo frontera activa o entrada de nutrientes, salida de desechos o interacción con el entorno sistema de generar energía aprovechamiento de la energía para sintetizar compuestos: enzimas (catalizadores) sistema de almacenamiento y transmisión de la información genética, manteniendo su identidad 29
LUCA sintética intentos de crear una célula en el laboratorio (biología sintética) Craig Venter o de la célula más sencilla eliminación de genes no necesarios mínima célula capaz de vivir independientemente sólo 473 genes (531.000 letras) 30 CA Hutchinson et al., Science 351, 1414, 25 marzo 2016
Árbol(es) genealógico(s) de los seres vivos a partir de LUCA, la evolución entra en escena LUCA 1er ser vivo 31 http://www.acercaciencia.com/2013/05/13/clasificacion-de-los-seres-vivos/
Árbol(es) genealógico(s) de los seres vivos este árbol NO indica cuándo han aparecido los diferentes grupos de organismos los extremos de cada rama: organismos actuales en cada bifurcación: antepasado común a las 2 ramas longitud de cada rama: distancia genética entre la bifurcación y el extremo de la rama cuanto más larga, mayor diferencia genética humanos: animales pequeña rama lección de humildad 32
Ideas Principales todos los organismos de la Tierra provenimos de 1 antepasado común. todos tenemos procesos comunes o para obtener energía del entorno o para almacenar, usar y transmitir la información genética la vida apareció en la Tierra al menos 1 vez la vida apareció muy pronto después de que se solidificara la superficie de la Tierra no se sabe exactamente dónde apareció la vida 33