Teorías sobre el Origen de los Seres Vivos

Descubrir cómo y cuándo surgieron los seres vivos es un desafío permanente para el ser humano, que ha desarrollado varias teorías para explicar su origen. Entre ellas destacan la generación espontánea, la panspermia y la síntesis abiótica.

Generación Espontánea

La teoría de la generación espontánea postulaba que los seres vivos surgían de forma espontánea a partir de la materia inerte.

Panspermia

La panspermia propone que las primeras células llegaron a la Tierra en meteoritos procedentes de un planeta donde ya existía la vida.

Síntesis Abiótica

La síntesis abiótica propone que la vida surgió a partir de materia inerte bajo ciertas condiciones en la Tierra. Las dos teorías principales son:

La Sopa Primitiva

1. Síntesis de materia orgánica sencilla: Gases como metano, amoníaco y vapor de agua reaccionaron en un ambiente reductor y energético.
2. Acumulación en mares cálidos: La materia orgánica se concentró en mares superficiales y cálidos, formando la sopa primitiva.
3. Formación de macromoléculas complejas: Las reacciones continuaron, generando moléculas más grandes y complejas.
4. Aparición de coacervados: Se formaron microesferas con membranas celulares primitivas, pero sin metabolismo.
5. Moléculas autorreplicantes: Dentro de los coacervados, aparecieron moléculas capaces de replicarse y catalizar reacciones, probablemente ARN, iniciando un metabolismo básico y la aparición de las primeras células procariotas.

Chimeneas Hidrotermales

(Información sobre chimeneas hidrotermales no presente en el texto original, se recomienda agregarla para completar la sección)

Ambas teorías exploran mecanismos plausibles, pero ninguna ha proporcionado una respuesta definitiva sobre el origen de la vida.

Evolución Biótica Celular

La evolución biótica celular describe la transición evolutiva desde los primeros organismos celulares procariotas hasta la aparición de las células eucariotas.

4,000 millones de años atrás (m.a.)

Primeros Procariotas: Los Eubiontes

• Características: Anaerobias y heterótrofas.
• Nutrición: Se alimentaban de moléculas orgánicas de la sopa primitiva, producto de la síntesis abiótica.

~3,000 m.a.

Primeros Procariotas Autótrofos Fotosintéticos

• Organismos: Cianobacterias ancestrales.
• Proceso: Fabricaban materia orgánica utilizando dióxido de carbono y energía solar.
• Impacto: Liberaron oxígeno como subproducto, acumulándose en la atmósfera y la hidrosfera, lo que fue letal para muchos organismos anaerobios.

2,500 m.a.

Primeros Procariotas Aerobios

• Características: Tolerantes al oxígeno y capaces de usarlo en su metabolismo.
• Metabolismo: La respiración aerobia, más eficiente que la anaerobia, permitió extraer más energía de los alimentos.

1,800 m.a.

Primeros Eucariotas

• Origen: Surgieron de células procariotas anaerobias y heterótrofas, que desarrollaron un núcleo.
• Evolución: Obtuvieron mitocondrias de bacterias aerobias heterótrofas y cloroplastos, lo que permitió la diversificación y complejidad de la vida eucariota.

Filogenia

La filogenia estudia las relaciones de parentesco evolutivo entre distintos grupos de seres vivos. Este estudio se basa en la comparación de características de especies actuales y fósiles, lo que permite construir árboles filogenéticos o cladogramas.

Cladograma

• Definición: Un diagrama ramificado que representa las relaciones evolutivas entre especies.
• Clado: Un grupo que incluye un antepasado común y todos sus descendientes, tanto extintos como actuales, formando un grupo monofilético.

Tipos de Grupos

• Monofilético: Incluye un ancestro común y todos sus descendientes.
• Parafilético: Incluye un ancestro pero no a todos sus descendientes.
• Polifilético: Incluye especies de diferentes ancestros.

Clasificación de los Seres Vivos

La taxonomía clasifica a los seres vivos en categorías: reino, filo, clase, orden, familia, género y especie.

Cómo se Nombran las Especies

Una especie es un grupo de individuos que pueden reproducirse entre sí y tener descendencia fértil. Se nombra usando la nomenclatura binomial: género y especie.

Reino Moneras

Este reino incluye todos los microorganismos con un nivel de organización procariota: las bacterias y las arqueas.

Bacterias

• Organización: Procariotas unicelulares que pueden formar colonias o filamentos.
• Alimentación: Autótrofas o heterótrofas; aerobias o anaerobias.
• Heterótrofas:
  • Saprofitas: Descomponen materia orgánica.
  • Parásitas: Producen enfermedades.
  • Simbióticas: Viven en mutualismo, como en el intestino.
• Pared celular: Contiene peptidoglucano (mureína).
• Reproducción: Asexual por fisión binaria; pueden intercambiar material genético (parasexualidad).
• Clasificación Gram:
  • Gram positivas: Tinción positiva: Actinobacterias y endobacterias.
  • Gram negativas: Tinción negativa: Bacterias del nitrógeno.

Arqueas

• Similitud morfológica: Similares a las eubacterias.
• Diferencias:
  • Membrana plasmática: Sin ácidos grasos.
  • Pared celular: Sin peptidoglucano.
• Extremófilas:
  • Termófilas: Habitan en altas temperaturas.
  • Halófilas: Viven en altas concentraciones de sal.

Reino Protoctista

Este reino está formado por un grupo muy heterogéneo de organismos, todos ellos eucariotas, entre los que destacan las algas y los protozoos.

Reino Hongos

Son organismos unicelulares o pluricelulares, heterótrofos saprófitos, parásitos o simbiontes. Son eucariotas con pared celular de quitina. Viven en ambientes terrestres ricos en materia orgánica y se alimentan por absorción, excretando jugos digestivos al entorno. El cuerpo de los hongos pluricelulares se llama micelio y está formado por hifas.

Clasificación de los Hongos

Los filos de los hongos se diferencian principalmente por sus estructuras reproductoras. Destacan los Ascomicetos, Basidiomicetos, Glomeromicetos y Mucormicetos.

• Ascomicetos: Se reproducen principalmente de forma asexual. Incluyen organismos como Penicillium chrysogenum, productor de la penicilina. Su cuerpo vegetativo puede ser una sola célula, como en las levaduras, o un micelio de hifas tabicadas.
• Basidiomicetos: Incluyen setas y organismos unicelulares y pluricelulares, terrestres y acuáticos, con reproducción sexual y asexual. Se caracterizan por la formación de basidios, donde se producen basidiósporas por meiosis.
• Glomeromicetos: Tienen hifas sin tabiques y grandes esporas multinucleadas. Son simbiontes obligados de muchas plantas, formando endomicorrizas en las raíces. Esta asociación beneficia al hongo, que obtiene glúcidos, y a la planta, que mejora su absorción de minerales.
• Mucormicetos: Como el moho del pan (Rhizopus nigricans), crecen rápidamente en sustratos ricos en azúcares. Tienen un micelio lanoso, blanco-grisáceo, con hifas sin tabiques. Se reproducen sexualmente formando zigósporas y asexualmente a través de esporangios.

Reino Plantas

Las plantas son seres pluricelulares y autótrofos fotosintéticos. Sus células son eucariotas de tipo vegetal, con pared celular de celulosa y cloroplastos. Casi todas se organizan formando tejidos y órganos. Viven fijas al sustrato, y aunque carecen de desplazamiento, experimentan movimientos (tropismos) en respuesta a estímulos. Estos tropismos pueden ser positivos (+) o negativos (-) según la dirección del estímulo, y se clasifican según el estímulo: fototropismos, geotropismos, hidrotropismos, etc.

Clasificación de las Plantas

Pteridofitas

• No producen semillas, solo esporas asexuales.
• Dependen del agua para la reproducción sexual (gametos acuáticos).
• Viven en ambientes húmedos con poca luz.
• Ejemplos: licopodios, helechos, equisetos.

Espermatofitas

• Producen semillas y flores, lo que les da ventajas evolutivas como mayor protección del embrión, independencia del agua para la polinización y mejor dispersión.
• Se dividen en:
  • Gimnospermas:
    • No tienen fruto para albergar las semillas.
    • Flores poco especializadas.
    • Ejemplos: coníferas (pinos, abetos, piceas), cicas, ginkgos.
  • Angiospermas:
    • Las semillas están protegidas por un fruto.
    • Flores especializadas para la polinización.
    • Se dividen según el número de cotiledones en: monocotiledóneas (un cotiledón) y dicotiledóneas (dos cotiledones).

Reino Animales

Los animales o metazoos son organismos pluricelulares y heterótrofos, con células eucariotas de tipo animal que, en la mayoría, se organizan formando tejidos, órganos y aparatos.

Los animales se clasifican según su nivel de organización, simetría y desarrollo embrionario:

• Subreino Parazoos: Células con especialización pero sin formar tejidos verdaderos, sin simetría y sin capas celulares embrionarias. Incluye placozoos (1 especie) y poríferos (9000 especies).
• Subreino Eumetazoos: Tienen tejidos, órganos, simetría y capas celulares embrionarias. Incluye 30 filos:
  • Simetría radial (diblásticos): Dos capas celulares (ectodermo y endodermo). Ejemplo: cnidarios (10000 especies).
  • Simetría bilateral (triblásticos): Tres capas celulares (ectodermo, mesodermo y endodermo). Incluye los demás filos de animales.

Biodiversidad

La biodiversidad abarca:

• Diversidad de especies: Variedad de especies y su abundancia relativa en los ecosistemas.
• Diversidad genética: Variedad en los genomas de individuos de una misma especie, que les permite adaptarse y evolucionar.
• Diversidad ecológica: Variedad de ecosistemas en la Tierra.

Para estimar la biodiversidad se utilizan índices como la riqueza específica, el índice de Shannon y el índice de Margalef.

Pérdida de Biodiversidad

La extinción de especies es un proceso natural, pero las actividades humanas la están acelerando.

Causas de la Pérdida de Biodiversidad

• Tala masiva.
• Caza indiscriminada.
• Sobrepastoreo.
• Recolección de especies amenazadas.
• Sobreexplotación de aguas.
• Deforestación.
• Cambios en el uso del suelo.
• Construcción de infraestructuras.
• Contaminación y acumulación de residuos.

Sobreexplotación

La sobreexplotación es el uso de los recursos naturales a un ritmo superior al de su regeneración natural, sin dar tiempo a que las especies se reproduzcan y mantengan sus poblaciones.

Acciones que Alteran los Ecosistemas

Muchas acciones humanas alteran los ecosistemas, causando la pérdida de especies.

Genética

Mutaciones con Efecto Beneficioso: Evolución

La evolución, aunque lenta, se ve influenciada por mutaciones beneficiosas que mejoran la función de genes, otorgando ventajas adaptativas. La selección natural favorece estos genes, contribuyendo a la diversidad y aparición de nuevas especies.

Teorías Preevolutivas: Filósofos de la Antigüedad

• Anaximandro: “Los primeros animales vivían en el agua y los animales terrestres fueron generados a partir de ellos”.
• Empédocles: “Los seres vivos tienen un origen no sobrenatural, la adaptación no requiere un organizador o una causa final”.
• Aristóteles: Primer naturalista. Clasificó los organismos en una “escalera de la vida” según su complejidad, con los de mayor vitalidad y movimiento como “superiores”.

Teorías Preevolutivas: Creacionismo, Fijismo y Catastrofismo

• Teoría creacionista: Cada especie se debe a un acto creador específico.
• Teoría fijista: Las especies son invariables en el tiempo.
• Carl von Linné: Formuló la nomenclatura binomial. “Hay tantas especies como formas fueron creadas por el ser infinito”.
• Georges Cuvier: Creía en la inmutabilidad. “Los fósiles son restos de seres vivos extintos, no antecesores de los actuales”.
• Teoría geológica del catastrofismo: Catástrofes causaron la extinción de especies. Nuevas especies surgen tras catástrofes (policreacionismo) o por migraciones.

Teorías de la Evolución

Lamarckismo

Según Lamarck, los esfuerzos de un organismo por adaptarse al ambiente provocan cambios que se heredan. Ejemplo: el cuello de la jirafa. Sin embargo, no demostró la tendencia a la complejidad ni la herencia de caracteres adquiridos.

Darwinismo

La evolución es un fenómeno de poblaciones. La variabilidad genética permite la selección natural. La biodiversidad de las Galápagos se debe a la adaptación y al aislamiento geográfico.

• Adaptaciones: A las condiciones ambientales de cada isla, transmitidas a los descendientes, causaron la diferenciación.
• Aislamiento geográfico: La separación de las islas facilitó la diferenciación en distintas especies.

El Experimento de Weismann

Weismann cortó la cola a varias generaciones de ratones y comprobó que seguían naciendo con cola. Refutó la herencia de caracteres adquiridos.

Neodarwinismo: La Teoría Sintética

El neodarwinismo sostiene que el cambio en las frecuencias alélicas ocurre progresivamente. Los alelos favorables se vuelven más frecuentes por la selección natural. Sintetiza la selección natural darwiniana, la genética mendeliana y la teoría cromosómica de la herencia.

Principios del Neodarwinismo

1. Población y Mezcla Sexual: Individuos de la misma especie que intercambian ADN. Cada población tiene varios alelos por gen.
2. Acervo Génico: Conjunto de genes y alelos en una población.
3. Variabilidad Genética: Proviene de mutaciones y recombinación genética. Las mutaciones son aleatorias y esenciales para la evolución.
4. Selección Natural: Favorece las combinaciones alélicas ventajosas, mejorando la adaptación.
5. Eficacia Biológica: Probabilidad de que un genotipo se transmita, dependiendo de la supervivencia y reproducción.

Adaptación: Mejora la capacidad de supervivencia y reproducción, resultando en características adaptativas.

Pruebas de la Evolución

Embriológicas

• Similitudes en los primeros estadios embrionarios: Hendiduras branquiales en vertebrados, que se transforman en branquias en peces o desaparecen en otros, indicando un ancestro común.

Morfológicas

• Anatomía comparada: Especies en hábitats aislados desarrollan adaptaciones específicas. Ejemplo: el pico de los pinzones.
• Órganos análogos: Funciones similares, orígenes diferentes. Ejemplo: alas de libélula y ave.
• Órganos homólogos: Mismo origen, funciones diferentes. Ejemplo: extremidades de mamíferos, aves y reptiles.

Bioquímicas

• Material genético común: ADN y uniformidad en la composición química y metabolismo celular.
• Secuenciación de aminoácidos: Comparación de proteínas para determinar similitudes y diferencias.
• Secuenciación de nucleótidos: Comparación de ADN y ARN.
• Hibridación de ADN: Comparación de fragmentos de ADN.
• Análisis inmunológico: Reacciones de anticuerpos a antígenos.

Paleontológicas

• Registro fósil: Similitudes anatómicas que permiten reconstruir la historia evolutiva. Ejemplos: pezuñas de équidos y cráneos de homínidos.
• Formas intermedias: Fósiles como Archaeopteryx (ave y reptil).

Pruebas Taxonómicas

• Relaciones de parentesco entre especies, reflejadas en la taxonomía.
• Seres vivos con formas intermedias. Ejemplo: ornitorrinco.

Neodarwinismo y Genética de Poblaciones

• Evolución genética: Cambio acumulativo en la composición genética de las poblaciones.
• Población: Individuos de la misma especie que comparten un acervo génico y pueden cruzarse.
• Genética de poblaciones: Aplica el análisis estadístico para valorar la frecuencia de genes y determinar la variabilidad genética.

Frecuencias Genéticas

• Frecuencias genotípicas: Proporciones de individuos de cada genotipo (AA, Aa, aa).
• Frecuencias alélicas: Proporciones de los diferentes alelos de un gen (A y a).

Ley del Equilibrio de Hardy-Weinberg

• Modelo matemático: Demuestra que, bajo ciertas condiciones, las frecuencias alélicas y genotípicas permanecen constantes.
• Condiciones para el equilibrio:
  • Población grande.
  • Reproducción sexual y cruzamientos al azar (panmixia).
  • No selección natural.
  • No mutaciones.
  • No migración.
• Ecuación: p² + 2pq + q² = 1, donde p es la frecuencia del alelo A, q es la frecuencia del alelo a, p² es la frecuencia de AA, 2pq es la frecuencia de Aa y q² es la frecuencia de aa.
• Interpretación: La suma de las frecuencias genotípicas es 1. En una población en equilibrio, las proporciones de genotipos no cambian.