TEMA 3

El origen de la vida

1.Primeras teorías sobre el origen de la vida

Hace 13000 m.A se originó el universo

-Hace 4600 m.A se originaron el Sistema Solar y la Tierra.

-Hace 3800 m.A se consolidó la corteza sólida de la Tierra y se formaron la atmósfera, y océanos y mares.

-Hace más de 3500 m.A se originó la vida sobre la tierra.

En la antigüedad, Anaximandro de Mileto pensaba que era suficiente el calor para que el barro se convirtiese en materia viva y que los seres vivios podían convertirse en otros sin limitaciones. (Teoría de la Generación Espontánea).
Aristóteles creía firmemente en la generación espontánea y pensaba que el movimientoera un signo claro de la existencia de la vida.
Santo Tomás opinaba que la vida era de origen divino y que, por lo tanto, estaba fuera del alcance del conocimiento humano.
En el Renacimiento la investigación sobre el origen de la vida avanzó por dos hechos importantes:

Se descubrieron nuevas tierras con animales y plantas desconocidas para Aristóteles y a partir de Galileo Galilei se empezó a utilizar el microscopio, telescopio, y el juego de lentes.

A lo largo de los siglos el hombre comienza a pensar que la vida podría no tener por tanto un origen espontáneo. Uno de los primeros en cuestionarselo fue Francisco DE REDI, que realizó el 1er estudio científico aplicando el método científico. Además planteó una hipótesis y la comprobó.

En tiempos de Redi (s XVII) la gente creía en la Generación Espontánea. Redi puso en 3 recipientes un trozo de carne. El primero lo dejó destapado, el segundo lo tapó con un pergamino y el tercero con una fina gasa. Después de varios días observó que sólo en el primero aparecían gusanos. Por lo tanto concluyó que al menos los gusanos no aparecían por Generación Espontánea. Este experimento empezó a poner en duda la teoría de la Generación Espontánea.

Durante el Siglo XVIII aunque la teoría de la G.Espontánea había sido eliminada para explicar el origen de muchos animales, todavía se pensaba que los microorganismos y algunos insectos aparecían por G.Espontánea. En Siglo XIX, esta teoría se desechó totalmente con un experimento muy importante realizado por Louis Pasteur que descubríó que los causantes del agriamiento del vino y de la cerveza que él estudiaba, así como de ciertas enfermedades eran los microorganismos que se encontraban en el aire. Para demostrar la existencia de los microorganismos del aire ideó el siguiente experimento:  En un matraz puso un líquido nutritivo (agua de levadura de cerveza, jugo de remolacha…) a hervir durante varios minutos. Más tarde observó que al cabo de un tiempo, si en el matraz había microorganismos, como el cuello no estaba cerrado, el aire volvía a entrar en él y el líquido se contaminaba. Por ello, tomó otro matraz distinto, con el mismo líquido nutritivo, y dobló el cuello formando varios codos. Lo volvíó a hervir y lo dejó enfríar de nuevo. Observó que el líquido permanecía inalterado porque los microorganismos quedaban retenidos en los codos. Esto lo repitió con muchos líquidos y siempre observaba lo mismo, lo que le llevó a demostrar totalmente que no existe la Generación Espontánea.

En el Siglo XX, Oparin formuló la primera teoría sobre el origen de la vida en la Tierra en 1923:

-Hace aprox. 3500 m.A, la atmósfera de la tierra estaba formada por metano,

amoniaco, hidrógeno y vapor de agua en una atmósfera reductora y anaerobia.

-Estas moléculas sencillas, excitadas con radiaciones solares y descargas eléctricas, se fueron condensando, dando lugar a las biomoléculas y a los compuestos orgánicos sencillos. Cuando la Tierra se enfría estas moléculas son arrastradas por ríos, agua torrencial, hasta que llegan al mar. Por tanto, aparecen azúcares, grasas, aminoácidos unidos formando proteínas, y otros compuestos complejos. Por tanto todo queda concentrado en el agua del mar, tanto en las moléculas orgánicas e inorgánicas, formando lo que el llamó caldo o sopa primitiva.

-La temperatura de este caldo favorecía las reacciones químicas entre las moléculas que cada vez iban teniendo un mayor grado de complejidad y eran capaces de unirse entre sí, formando COACERVADOS (agregados heterogéneos) que eran capaces de nutrirse, duplicarse o reproducirse, siendo considerados las primeras formas de vida.

-Por último, se supuso que daban lugar a los primeros organismos procariotas. Trás esto se pensó que los compuestos orgánicos pudieron aparecer en el caldo primitivo, cosa que fue a demostrar la teoría de Miller (1930), que ante una reproducción del instrumento con el que en 1953 realizó su célebre experimento simulando las condiciones iniciales del origen de la vida sobre la Tierra cuando con 23 años era becario de la Universidad de Chicago. En 1953, Miller construyó un dispositivo con el que quiso reproducir las condiciones de la tierra primitiva. Para ello, en un recipiente con dos electrodos introdujo gases semejantes a los que él pensaba que había en esa época; en otro que comunicaba con el anterior, introdujo agua y la calentó. De esta forma, el vapor de agua se iba incorporando al recipiente de los gases, donde los electrodos producían descargas eléctricas que simulaban tormentas. Los productos formados eran arrastrados por el vapor de agua mediante un sistema de refrigeración que podía condensar el vapor a líquido donde se iban incorporando los productos obtenidos. Más tarde, analizó estos productos y observó que se habían formado compuestos orgánicos como azúcares y aminoácidos. De esta manera, Miller demostró que las primeras etapas que había explicado Oparin eran posible, aunque esto no era exactamente lo que ocurría.

2.Primeras teorías celulares

Se supone que las primeras formas de vida fueron los protobiantes que poseían una membrana que los aislaba del exterior; determinadas enzimas que potenciaban las reacciones químicas internas para obtener matería y energía. También tenían el material genético necesario para reproducirse. A partir de ellos, surgiría la primera célula como unidad estructural y funcional de los seres vivos.

Primero se pensó que aparecíó la mólecula de ARN, y que las primeras células se reproducían a partir de este. Sin embargo, más tarde se formaría el ADN, mucho más estable que el anterior, capaz de dirigir las actividades celulares y de hacer posible la transmisión de los caracteres herditarios a su descendencia.  Según su complejidad fueron apareciendo las células eucariotas y procariotas.   

TEORÍA CELULAR

Todos los organismos son células o están constituidos por ellas.

-Las unidades reproductoras son los gametos y las esporas, y también son células

-Toda célula proviene siempre de otra célula.

-Existen seres unicelulares y seres pluricelulares.

TEMA 4. LA EVOLUCIÓN

1.Teorías del origen de las especies

1.1 Teorías evolutivas

En el Siglo XVIII, las ideas que había en Europa sobre los seres vivos eran inmutables y no cambiaban con el tiempo. Estas teorías se basaban en las ideas cristianas del Génesis según las cuales el mundo y todo lo que fue creado en 6 días tendría unos 6000 años. Decía que Dios creó las especies tal y como son ahora sin sufrir ningún cambio. Dentro de esta teoría, además del fijismo aparecía el catastrofismo que pensaba que a lo largo de la historia se habían sucedido grandes catástrofes que habían eliminado lo que había y habían dado origen a muchas nuevas creaciones. Dos importantes científicos fijistas fueron Linneo y Cuvier.

1.2 Teorías evolucionistas

Los representantes mas importantes fueron Lamarck y Darwin.
Para los evolucionistas, los seres vivos cambian a partir de otros con el tiempo, dando lugar a especies nuevas y diferentes cada vez más complejas.  La teoría de Lamarck se basa en los siguientes principios:

-El medio ambiente es cambiante

-Los seres vivos se adoptan a estos cambios.

-Para ello, los seres vivos utilizan más unos órganos que otros y los que no utilizan se van atrofiando

-Los órganos más utilizados se desarrollan y pasan de generación a generación.

-Los caracteres adquiridos o perdidos a lo largo de su vida son transmitidos a sus descendientes–> HERENCIA DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS

-Las modificaciones adquiridas según Lamarck no modificaban el ADN.

El ejemplo más típico de Lamarck es la evolución del cuello de las jirafas: Se supone que al escasear la hierba en el suelo, los antepasados de la jirafa estiraron el cuello para poder llegar a las hojas de los árboles po lo que el cuello les crecíó y esta modificación pasó a su descendencia de forma que el cuello se iría alargando generación trás generación.

La teoría de Darwin se basa en que:

-Los seres vivos se caracterizan por su gran variabilidad individual, de modo que incluso dentro de una misma especie, los individuos son exactamente iguales.

-De cualquier especie nacen más individuos que los que pueden sobrevivir por lo que se establece una competencia por el espacio y el alimento.

-En un medio determinado sobreviven los individuos más eficaces por SELECCIÓN NATURAL

-Como los individuos supervivientes son los que se reproducen, las variaciones favorables son las que se transmiten a las sucesivas generaciones.

Según Darwin, la evolución del cuello de la jirafa se debía a que entre los antecesores de las jirafas hubo individuos con el cuello más largo que otros, y, que por tanto, se alimentarían mejor, sobreviviendo frente a las de cuello corto, que morían. Las de cuello largo se reproducen transmitiendolo a la descendencia.

Un año después de publicar Darwin su famoso libro “El origen de las especies”, Wallace escribíó un manuscrito donde desarrollaba la misma teoría que Darwin. Wallace comunicó sus ideas a Darwin, que se supone que tenía ya escrita su teoría. Darwin y Wallace presentaron, en colaboración su teoría a la sociedad de Royald de Londres.

Teoría de Darwin-Wallace:

-La mayoría de las especies se reproducen en gran número;  los recursos son limitados;  los individuos de una misma especie no son iguales entre sí, sino que existe cierta variabilidad. Como consecuencia, se produce una lucha por la existencia en la que sólo sobreviven los mejor adaptados. Sus descendientes heredan estos caracteres.

En la época de Darwin no se conocían aun las leyes de Mendel ni que existían mutaciones genéticas. Fue por ello, por lo que su teoría tiene una importante contradicción, porque, si según él, el mecanismo de la evolución era la selección natural, este proceso con el paso del tiempo eliminaba la variabilidad con la que la evolución se detendría.

A finales del Siglo XX aparece esta nueva teoría, que, unía las ideas de Darwin con las leyes de Mendel y las de las mutaciones. Esta teoría sigue vigente hoy en día y está representada por Hugo de Vries y Carl Erich.

NEODARWINISMO

a) Los seres vivos experimentan mutaciones producidas al azar lo que produce una gran variabilidad. 

b) Actúa la selección natural y los individuos menos adaptados, como no sobreviven, hacen que se pierdan los genés menos favorecidos. 

c) Las mutaciones que se producen se acumulan en el ADN y van produciendo cambios progresivos que dan lugar a una población con carácterísticas nuevas lo que genera nuevas especies. //      Según el Neodarwinismo, las jirafas en un principio tenían el cuello corto y con sucesivas mutaciones aparecen en la herencia el carácter del cuello más largo. Como este carácter favorece la alimentación de las jirafas, estas con este gen se reproducen más y por tanto, aumenta la población. Con el tiempo, cada vez más jirafas tendrán el cuello largo, lo que no quiere decir que no aparezcan jirafas de cuello corto.         Otro ejemplo muy típico es el de las mariposas de abedul, frecuentes en los bosques europeos. De esta especie existen 2 variadades: unas de color claro y otras de color oscuro. Durante el siglo pasado, la variedad clara era muchísimo más abundante porque la corteza de abedul donde se posaban era de color claro lo que les permitía camuflarse, pero con la revolución industrial la corteza del abedul con la contaminación se volvíó oscura y las mariposas de color blanco no podían camuflarse y fueron muriendo. La población de mariposas fue adaptándose volvíéndose de color oscuro para poder camuflarse. Hoy día, la población de mariposas ha vuelto a cambiar, porque la contaminación ha disminuido y la corteza de abedul vuelve a ser clara.

NEUTRALISMO

Se basa en que muchas mutaciones ni se producen ventajas ni desventajas en la nueva población.

EQUILIBRIO PUNTEADO

  Dice que la evolución no ha sido un proceso lento y gradual como dice el Neodarwinismo, sino que ha habido largos períodos con muy pocos cambios seguidos de períodos de muchos cambios. LoS cambios que se producen se ven en la población a lo largo de millones de años.

TEORÍA FINALISTA

Dice que el proceso evolutivo tiene una finalidad, lo que explica la evolución de unos órganos y otros no. Es decir, considera que las mutaciones no se producen al azar, sino que están relacionadas con lo que denominan “un esfuerzo” de los seres vivos para adaptarse al medio.

TEORÍA DEL GEN EGOÍSTA

Dice que lo único importante son los genes, que los microorganismos unicamente son un vehículo para conseguir la supervivencia del gen y garantizar su proliferación. Es decir, el objetivo de los organismos es conseguir hacer el mayor número de copias posibles de los genes, a costa de cualquier cosa, incluida la muerte del individuo.

BIODIVERSIDAD

Una especie se define como un conjunto de individuos que pueden reproducirse entre si dando descendencia fértil lo cual no ocurre con los miembros de otra especie. La evolución ha dado lugar a la biodiversidad que se conoce hoy en día.

Las pruebas en las que se basa la evolución son cinco:

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PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS

Se basan en el estudio de los fósiles y reconstruyen el proceso evolutivo de un organismo. De esta forma, se ven los cambios que experimenta una determinada especie hasta la época actual. Para el estudio se realizan las serie filogenéticas. Una muy conocida es el estudio de las extremidades del caballo hasta llegar al actual.

A)Relación antigüedad-complejidad

Los fósiles siempre se encuentran en las rocas cuya disposición en distintos estratos permite esclarecer la edad relativa. Los fósiles siempre indican la edad de las formas más simples a las más complejas.

B)Series filogenéticas

C)Formas intermedias

Fósiles que demuestran que diferentes grupos de animales de animales provénían de un tronco común. Por ej: el ave y el reptil provénían del ARCHOEROPTERYS.

D)Fósiles vivientes Organismos que han evolucionado muy poco

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PRUEBAS MORFOLÓGICAS

Basadas en los ÓRGANOS VESTIGIALES (piezas atrofiadas sin función y con tamaño reducido) Por ej: la ballena.
ÓRGANOS HOMÓLOGOS (con estructura similar y derivados de los esbozos embrionarios que pueden diferir en su aspecto superficial. Evolución divergente o adaptación de un mismo órgano a finalidades y medios distintos)
ÓRGANOS ANÁLOGOS (órganos con la misma función pero con origen diferente y por tanto, con organización diferente. Evolución convergente o adaptación de un mismo órgano  a un mismo medio y finalidad.) Por ej: el tiburón o el pez espada.

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PRUEBAS BIOGEOGRÁFICAS

Destaca la singularidad que se ve de especies en las islas, de donde Darwin cogíó sus argumentos. Las especies que aparecen en las islas se han quedado  aisladas del continente y por tanto, evolucionan de manera diferente También a nivel molecular existen diferencias en las especies, por eso analizan el ADN y las proteínas que derivan del mismo.

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PRUEBAS EMBRIOLÓGICAS

Basadas en el estudio del desarrollo embrionario de los organismos que refuerzan las pruebas morfológicas.

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PRUEBAS BIOQUÍMICAS

Estudian las características básicas de los seres vivos. Se sabe que a nivel molecular existen importantes diferencias entre las especies, siendo las mas importantes las que ocurren a nivel molecular que son las que están en el ADn y en la expresión de las proteínas que derivan de él. También se buscan similitudes entre las especies en su ADN. Tanto en las diferencias como las similitudes se encuentran expresadas en las proteínas del ADN.

TEMA 5. LOS PRIMATES Y LA ESPECIE HUMANA—> ORIGEN Y EVOLUCIÓN

Los primates son mamíferos adaptados a la vida árborícola cuyos rasgos son:

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Las extremidades

Presentan 5 dedos en la mano, lo que incrementa su capacidad de agarre por lo que tiene una mayor habilidad manual. Suelen tener uñas planas en vez de garras y la posición de los huesos del brazo cambia para permitir la rotación del brazo.

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La visión

Se incrementa la agudeza visual que el olfato, lo que permite calcular distancias con mayor facilidad, además de distinguir colores.

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La posición erguida

Lo que les permite mirar hacia el frente. Esta posición favorece el bipedismo carácterístico solo en los humanos.

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Cuidado de la prole

Las crías maduran lentamente con largas etapas de aprendizaje y se establecen lazos estrechos entre la madre y la hija.

Los primates más importantes son los simios y antropoides.  Los prosimios vivieron hace de 55 a 38 millones de años. Los antropoides se dividieron en dos grupos, en el que el más importante es el de los homínidos, que se caracterizan por la columna vertebral, la perfección de las destrezas de la mano; y en la mayor capacidad craneal y mayor complejidad cerebral. También cambian el tipo de dieta que tienen

1. AUSTROLOPITHECUS

Bípedos pero no erguidos. Vivieron de 3 a 1 millón de años. Frente nula. Arcos ciliares. Homnívoros. 1-1,5 m de estatura. No conocían técnicas de cazar. Capacidad craneal de 450 m cúbicos. África oriental y austral. Se desplazaban por la sabana en busca de alimentos.

2. GÉNERO HOMO

A) Homo Habilis

1,8 a 1,3 m.A.  Bipedismo perfecto, ya erguidos. Capacidad craneal de 750 m3. 1-1,8 m de estatura. Utilizaban herramientas y eran cazadores. Organizaban el espacio donde vivían, vivían en Áfica.

B) Homo ergaster

1,5 m.A. Se cree que poseía con el H.Habilis antepasados comunes. Rasgos muy humanos y robustos. Capacidad craneal de 800 m3.

C) Homo erectus

1-100,000 m.A. Esqueleto similar al nuestro pero de frente mas pequeña y arcos ciliares muy pronunciados. Posición erguida. Estatura de aprox. 1,7 m. Capacidad craneal de 1000 m3. Utilizaba también herramientas, tallaba piedras. Dominaba el fuego. África, organizaba el territorio. Se extendíó por Europa y asía.

D) Homo antecesor

Descubierto en 1994 en Atapuerca. Antigüedad de 800.000. Se cree que venia de África y de Asía. Muy robustos con c.Craneal de 1000 cm3. Se cree que es el único homo con 2 líneas evolutivas: el neandertalensis y homo sapiens.

E) Homo Heidelbergensis

Restos encontrados en Atapuerca y el resto de Europa. Antigüedad de 500,000 años. Muy robustos y c.Craneal de 1300 cm3.

F) Homo Neandertalensis

fue descubierto en ese valle. C. Craneal de 1500 cm3. Antigüedad de 300.000 años. Vivíó durante la ultima glaciación del Cuaternario. Su modo de andar es muy parecido a la nuestra. Altura aprox. De 1,5 m. Fabricaba sus propias herramientas. Se cree que tenía sentido religioso porque enterraba a sus seres queridos. Se cree que vestían pieles y lo importante esque se piensa que coexistieron con el Homo Sapiens.

G) Homo Sapiens

Antigüedad de 195.00 años. Se cree que es el único homo que ha llegado a la actualidad. Median 1,75 antiguamente. Capacidad craneal de 1400 cm3. Fabrican útiles de caza y de decoración doméstica.

Francisco REDI

Fue naturalista y fisiólogo italiano nacido en Arezzo en 1926 y fallecíó en Pisa en 1968. Demostró que los insectos no nacían por G.ESPONTANEA. Realizó el estudio sobre el veneno de las víboras, y escribíó “Observaciones en torno a las víboras”. Fue también poeta, y perteneció a la Academia de la Crusta, cultivando el género humorístico.

Louis Pasteur

Químico y biológo francés. Hijo de un curtidor, nació en Dôle en 1822, y crecíó en la pequeña ciudad de Arbois. En 1847 obtuvo el doctorado en física y química. Fundo la ciencia de la microbiología. Demostró la teoría de los gérmenes como causantes de las enfermades. Desarrolló vacunas contra varias enfermedades, incluida la rabia.

ALEXANDER IVANOVICH OPARIN

Bioquímico ruso, pionero en el desarrollo de teorías bioquímicas acerca del origen de la vida en la Tierra. Se graduó en la universidad de Moscú donde fue nombrado catedrático bioquímico en 1927 y desde 1946 hasta su muerte fue director del instituto de Bioquímica A.N Bach de Moscú.

LINNEO

Famoso científico, botánico sueco creador del sistema de clasificación natural y de la nomenclatura binomial.

GEORGES CUVIER

Padre de la paleontología. Por sus observaciones se dio cuenta que antiguamente habían existido faunas y floras diferentes a las actuales.Esto le llevo plantear la TEORÍA Catastrófica.

LAMARCK

profesor del museo de historia Natural de París. En el 1800 pronuncia una conferencia en la que expone una teoría coherente sobre la transformación de los seres vivos. Admite la existencia de una evolución de las especies y trata de darle una explicación racional.

Darwin

Nacido en 1809 en Shrewsbury. Después de realizar estudios en diferentes universidades en 1831 se enrolo en el barco de reconocimiento HMS Beagle como naturalista sin paga para emprender una expedición científica alrededor del mundo. En este viaje realizo importantes observaciones geológicas y biológicas. En 1836, tras volver a Inglaterra, se dedico a reunir sus ideas acerca del cambio de las especies. En 1859 publico su teoría “El origen de las especies por medio de la selección natural” que causó una gran controversia y supuso una enorme revolución en el pensamiento humano. Falleció en 1882 y esta enterrado en la abadía de Westminster.