TEMA 3 -ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA - Teorías religiosas o creacionismo: Un ser supremo, creó la vida en la tierra. - Teoría de la generación espontánea: La vida apareció de forma espontánea, cuando las condiciones eran las adecuadas. Francisco Redi, Spallanzani y Louis Pasteur realizaron experimentos para demostrar que la vida no surgía de la materia inerte, siendo el último quien demostró definitivamente que los seres vivos sólo proceden de otros seres vivos. Su experimento se resume en la imagen siguiente: - Teoría del origen cósmico de la vida o panspermia: la vida llegó a la Tierra por microorganismos provenientes del espacio e impulsados por la radiación proveniente de las estrellas. - Teoría de la evolución química de la vida o de Oparin: La vida es el resultado de una evolución química, previa a un desarrollo biológico. Las moléculas químicas necesarias para generarse vida son el agua, metano, amoníaco, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno que, en condiciones adecuadas, distancia entre la Tierra y el Sol, orbita de la Tierra alrededor del Sol elíptica pero con poca excentricidad, atmósfera terrestre que permite un eficaz efecto invernadero y temperatura adecuada, generaron compuestos orgánicos más complicados, aminoácidos, componentes de los nucleótidos, hidratos de carbono y ácidos grasos, posteriormente los polímeros de interés biológico como proteínas y ácidos nucleicos, generándose posteriormente las primeras células primitivas. Stanley Miller realizó en su laboratorio un experimento con el que demostró que esta teoría podía ser acertada.
- Teoría de la Génesis mineral: Las moléculas sencillas se depositaron sobre arcilla, en donde reaccionaron formando moléculas más grandes, facilitando las reacciones químicas posteriores. - Teoría del origen en el fondo de los océanos: La vida se originó en las fuentes hidrotermales, situadas en el fondo de los océanos en las dorsales oceánicas. Las erupciones volcánicas en estas zonas, emitiendo las moléculas químicas básicas y aportando la temperatura adecuada, favorecieron las reacciones químicas posteriores. - Teoría de la molécula de ARN y ADN: El ácido ribonucleico fue el primer polímero con propiedades estructurales, con capacidad de archivo de información genética y catalítica. Se formó en los mares ricos en aminoácidos y proteínas. Con la posterior evolución, apareció el ácido desoxirribonucleico, molécula más estable, con información biológica, y también las funciones catalíticas de los enzimas, proteínas cuya secuencia de aminoácidos son codificados por el ADN. EVOLUCIÓN DE LAS CÉLULAS La aparición de una membrana que separó el medio ambiente del medio interno fue decisiva en la evolución celular. Esto favoreció la existencia de un metabolismo que permitió a las primeras células obtener la energía, mediante la nutrición, para evolucionar y reproducirse. Las primeras células fueron bacterias heterótrofas anaeróbicas, capaces de obtener alimento y energía del ambiente. Posteriormente evolucionaron originándose las cianobacterias, desarrollando su propio mecanismo de obtención de energía, la fotosíntesis, utilización de la energía solar para convertir dióxido de carbono en hidratos de carbono, desprendiéndose oxígeno. La atmósfera se fue cargando de oxígeno, extinguiéndose por ello gran cantidad de organismos anaeróbicos, mientras algunos se refugiaban en lugares donde no había oxígeno,
como los fondos marinos. Entonces aparecieron las bacterias heterótrofas aeróbicas, que usan el oxígeno de la atmósfera para obtener energía de los nutrientes mediante la respiración celular, desprendiéndose dióxido de carbono. Este hecho resultó ventajoso, ya que por fermentación en ausencia de oxígeno se producía muy poca energía respecto al nuevo proceso aerobio. Posteriormente las células eucariotas evolucionaron por asociación de células bacterianas con organización procariota más simple. A esta explicación se la conoce como hipótesis de la endosimbiosis de Lynn Margullis. EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS. Teoría del creacionismo: Cada especie fue creada independientemente, de modo que las especies no cambian, se mantienen invariables a lo largo del tiempo. Teoría del Catastrofismo: Cada desastre geológico destruye las especies existentes, produciéndose después la aparición de nuevas especies por creación. Va unida a la anterior. Teoría evolucionista de Lamarck: Las especies evolucionan transformándose gradualmente unas en otras. Las especies se adaptan al medio, desarrollando los órganos que más usan y atrofiándose los órganos que utiliza menos (el uso hace al órgano). Estas modificaciones son heredadas por sus descendientes, transformándose gradualmente unas especies en otras. Teoría evolucionista de Darwin-Wallace: Normalmente nacen más descendientes de una especie que los que mueren, pero sólo los mejor adaptados al medio sobreviven, éstos transmiten los cambios de su organismo, causantes de su mejor adaptación, a la siguiente generación, originándose gradualmente nuevas especies. Teoría sintética de la evolución: Es una síntesis de la teoría de Darwin y la genética de Mendel. Aunque la mayoría de los genes son comunes a todos los individuos, existe un gran número de genotipos diferentes. Esto se genera por un proceso al azar debido a las mutaciones (cambios genéticos en la información genética almacenada en el ADN, transmitiéndose a la descendencia) y por la combinación genética durante la reproducción sexual. Por otro lado la selección natural varía la proporción de los genes en cada población, eliminando los genotipos menos ventajosos y beneficiando a la combinación genética de los individuos mejor adaptados a su ambiente, evolucionando poco a poco los individuos.
Teoría neutralista: No es la selección natural sino el azar el que hace que varíen las poblaciones, en las que un gen mutado puede dispersarse sin tener ninguna ventaja selectiva. Teoría saltacionista: El cambio evolutivo no se produce de forma gradual, sino que en muchos momentos avanza rápidamente. Hay periodos de estabilidad en la evolución y otros momentos en los que se produce a gran velocidad. Estos últimos suelen coincidir con catástrofes naturales que producen grandes extinciones, lo que deja nichos ecológicos vacíos que pueden ser ocupados por otras especies. (Un nicho ecológico es el papel que desempeña un ser vivo en su ecosistema, por ejemplo, si todos los conejos sufrieran una enfermedad letal y desaparecieran podría llegar a ese lugar otro herbívoro que se alimentara de lo que anteriormente comía el conejo y que, a su vez, fuera devorado por los depredadores del conejo). Si se analizan las extinciones a lo largo de la historia del planeta a la luz de acontecimientos geológicos se entiende mejor esta teoría. PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN - Evidencias morfológicas: Comparando el mismo órgano en especies diferentes. Órganos homólogos de especies diferentes como son las extremidades de los vertebrados, tienen funciones diferentes pero un origen embrionario común, es decir se forman de la misma manera pero sufren modificaciones que suponen ventajas en distintos medios, como ocurre con la aleta de una ballena, nuestro brazo o el ala de un murciélago. Es lo que se llama divergencia evolutiva. Órganos análogos, aquellos que con distinto origen embrionario se parecen externamente porque tienen funciones equivalentes, como las alas de diferentes especies (murciélago, mariposa y aves). Se conoce como convergencia evolutiva o convergencia adaptativa. Órganos vestigiales., aquéllos que están en proceso de desaparecer pero que sirven para establecer lazos filogenéticos (de parentesco) entre distintas especies, como es nuestro coxis, vestigio de cola, el apéndice o las muelas del juicio.
- Evidencias paleontológicas: El estudio de los fósiles nos permite comparar especies del pasado con especies actuales, estableciendo así relaciones de parentesco o filogenéticas. La ciencia que se encarga de esto es la Anatomía comparada y Cuvier es uno de sus máximos representantes. - Evidencias embriológicas: Aunque la forma inicial de los embriones de diferentes especies se parecen, a medida que evolucionan se diferencian, resumiéndose en esta transformación el desarrollo evolutivo. Cuanto más próximas se encuentran dos especies en la evolución, mayor es el tiempo en que sus embriones muestran parecido. - Evidencias taxonómicas: La agrupación de organismos con características semejantes, como consecuencia de un proceso evolutivo común. - Evidencia de la bioquímica comparada y biología celular: Existencia de una unidad química de los seres vivos. El código genético es universal, con sólo algunas variaciones. El ATP es la molécula que proporciona energía a las células, con independencia del tipo de organismo. Hay muchos procesos metabólicos y fisiológicos comunes, como la respiración. - Evidencias de secuencias de proteínas y de ADN: Las secuencias de nucleótidos de un mismo gen o la secuencia de aminoácidos de una proteína, son semejantes para diferentes especies. Cuanto más se parecen estas moléculas entre dos especies, más próximas están en la evolución. Por ejemplo humanos y chimpancés compartimos más del 98% del ADN. - Evidencia de la hibridación de ADN: La capacidad de recomponer los puentes de hidrógeno entre las bases de sus cadenas tras haber sido sometido a un proceso de desnaturalización por calor. Este proceso nos sirve para ver la similitud en las secuencias de bases y el parentesco entre especies.
- Evidencia cromosómica: Similitudes cromosómicas, en número y forma, entre especies cercanas evolutivamente. - Evidencia del análisis inmunológico: Al introducir un antígeno en un organismo da lugar a Anticuerpos o proteínas defensivas específicas, cuya intensidad depende del grado de parentesco evolutivo entre las especies. LA BIODIVERSIDAD Es la consecuencia del proceso evolutivo, apareciendo una gran diversidad de especies en el planeta. Se considera especie un conjunto de organismos que tienen semejanzas morfológicas, se pueden reproducir entre si, dando una descendencia fértil, y no pueden reproducirse con otras especies. Si se produce un aislamiento geográfico entre individuos de la misma especie, que favorezca el aislamiento reproductivo, puede dar lugar a subespecies, y con el tiempo a nuevas especies. Es el llamado proceso de especiación. LA CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS Lo realiza la taxonomía, que es una rama de la Biología. Se utiliza el sistema binomial: el nombre de una especie consta de dos palabras latinas, la primera corresponde al género y la segunda a la especie. Este sistema fue ideado por Carl von Linneo en el siglo XVIII y permite el entendimiento entre los científicos de todo el mundo. Ejemplo Homo sapiens. ORIGEN DE LA ESPECIE HUMANA El ser humano, Homo sapiens, Homo indica el género, es la única especie actual de la familia homínidos, dentro del orden primates. Los primates son mamíferos y se remontan a unos 75 millones de años. Sus características son las siguientes: - Extremidades anteriores con gran movilidad, dedos prensiles y dedo pulgar oponible, lo que permite hacer la pinza, que da precisión en los movimientos de las manos y facilita el desarrollo de tecnología. - Visión estereoscópica, frontal, que permite calcular las distancias. - Sistema digestivo poco especializado lo que permite que la alimentación sea variada. - Número de descendientes muy limitado, muy dependiente de la madre tras el nacimiento. Dentro de los primates están los monos pequeños, los grandes monos o monos antropoides (gorila, orangután y chimpancé) y los homínidos. Las características de nuestra especie es consecuencia de un proceso evolutivo biológico, conocido como hominización, y de otro proceso de evolución cultural, humanización. El proceso de hominización se vio favorecido por un gran cambio climático que varió sus costumbres. Hay que saber que los humanos surgimos en África, a partir del momento en que la apertura del Rift Valley provoca la aparición de un ecosistema de sabana, con menos alimento en los árboles, lo que nos obliga a bajar al suelo en busca de recursos. - Se adquiere una postura bípeda y la utilización de las manos con una movilidad mayor, pasan a ser una especie de pinzas de precisión. - Las extremidades inferiores se hacen más largas, la articulación de la rodilla se modifica para facilitar la posición erecta, el dedo pulgar del pie deja de ser oponible, los pies sólo se usan para caminar y la columna vertebral adquiere forma de S. - Desarrollo del cerebro, reducción de la zona facial con desaparición progresiva de arco supraciliar (huesos bajo las cejas), del prognatismo (hocico) y de la cresta sagital (un hueso en el cráneo entre los parietales).. - Dieta variada. - Desarrollo del lenguaje, de las actividades sociales.
EL CEREBRO HUMANO Responsable de las funciones relacionadas con la inteligencia. Tiene dos hemisferios, derecho e izquierdo, cada uno con 4 lóbulos frontal, temporal, parietal y occipital. La corteza cerebral, parte exterior, está formada por neuronas interconectadas. Está dividida en el paleocórtex (recepción de estímulos olfativos) y neocórtex (en la especie humana está muy desarrollado en surcos. El hemisferio izquierdo rige las funciones del lenguaje, movimientos de la mano derecha, capacidad de análisis y el derecho el movimiento de la mano izquierda, visión o emociones. El lóbulo frontal controla funciones motrices, capacidades intelectuales, etc LA EVOLUCIÓN DE LOS HOMÍNIDOS El origen se supone que fue en África hace 6 o 7 millones de años. Antecesores del Homo sapiens son el Australopithecus, Homo habilis, Homo erectus, hombre de Neandertal, etc.