Unidad IV.- Actividad 4“LA EVOLUCIÓN PRECELULAR Y CELULAR”

PROPÓSITO ESTUDIAR ACERCA DE LA EVOLUCIÓN DE LA VIDA EN SUS ORÍGENES Y LA

APARICIÓN DE LA CÉLULA ACTUAL.

Introducción La vida se originó en nuestro planeta tierra en la era arcaica hace 3.8 a 2.5 miles de millones de años. Este origen y evolución está relacionado con la evolución física y química del universo.Probablemente los compuestos orgánicos e inorgánicos para formar la vida y las células actuales con todas sus estructuras y funciones tuvieron su origen prebioticamente, surgiendo así la autorreplicación, ensamblaje de membranas y metabolismo, constituyendo las protocélulas.Las hipótesis sobre este proceso son muchas, algunos de los científicos reconocidos por sus investigaciones en este campo son Alexandre Ivanovich Oparin, Urey y Stanley Miller, Alfonso L. Herrera, entre otros, presentan modelos y experimentos del como pudo haber sido este proceso e incluso actualmente simulaciones por computadora.Coinciden en que la mínima manifestación de vida como lo muestran los fósiles de los protobiontes que eran sacos replicables de ARN, ADN y otras moléculas orgánicas recubiertas de membrana, la energía la obtendría por vías anaerobias y se alimentarían de compuestos orgánicos. El proceso de selección dio a lugar a la célula procarionte, conocido como el Cenancestro que al evolucionar se diversificó en los tres dominios actuales: las arqueobactérias por un lado y otro linaje las eubactérias y las células eucariontes.Así, hace cerca de 3.5 a 3.2 miles de millones de años aparecen las células fotosintéticas como los estromatolitos, que pertenecen a las cianofíceas, las cuales modifican la atmósfera primitiva a la actual, rica en oxígeno.Iniciándose así la biodiversidad hasta nuestros días en los seis reinos actuales en donde muchas especies se han extinguido y otras continúan su evolución.

Actividad de aprendizaje1.- En equipos se investigará en diferentes fuentes: videos, libros y revistas sobre las propuestas del proceso de la evolución y las posibles manifestaciones de vida antes de la célula también llamada evolución protobiótica.

Sistemas precelulares

Posiblemente, algunos tipos de pequeños sistemas poli moleculares antecedieron a la aparición de las primeras células: MICROESFERAS PROTEINOIDES: Fueron obtenidas por Sydney Fox y sus colaboradores en 1972. Son esferitas de 1 a 2 milimicras de diámetro que se forman espontáneamente en soluciones proteinoides concentradas. Los proteinoides disueltos en agua hirviendo forman las esferulas al enfriarse la solución.Las mircroesferas fueron obtenidas por Fox y sus colaboradores con un pH apropiado; presentaban una doble envoltura permeable, con una estructura parecida a las membranas naturales, lo que permite que la micro esferuela se hinche o se deshitrade. Además, puede ser inducida a dividirse por un proceso parecido a la bipartición y la gemación. Fox considera que las microesferas contienen una información potencial porque se han formado a expensas de aminoácidos: considera incluso la posibilidad de que algunos proteinoides primitivos hubieran transmitido la información a un acido nucleico primitivo, con lo que Fox sugiere un código genético primitivo.

COACERVADOS: Originalmente fueron propuestos por B. de Jong, quien los obtuvo mezclando dos soluciones diluidas de compuestos orgánicos de alto peso molecular, como carbohidratos y proteínas, de los que obtuvo gotitas microscópicas a las que dio el nombre de coacervados. Las gotitas del coavercado quedan suspendidas

en la mezcla liquida original de los compuestos orgánicos.Las macromoléculas se van agregando a la gotita del coacervado debido a que poseen cargas eléctricas contrarias, dando como resultados un aumento de tamaño mediante el que se alcanza un equilibrio con el liquido matriz y la formación de una membrana que las delimita.Oparin también obtuvo coacervados de distintos tipos que dependían de los compuestos utilizados, los que producían una serie de procesos fisicoquímicos más o menos complejos.Uno de los hechos de mayor importancia que encontró Oparin fue la formación de polímeros como poli nucleótidos y almidón dentro de los coacervados; en

los que intervenía la clorofila, observo reacciones de oxidorreducción en presencia de la luz.Los coacervados son menos estables que las microesferulas; en cambio, presentan propiedades catalíticas más simples y conservan las propiedades químicas básicas de los polipéptidos que los forman. En los dos modelos precelulares, las reacciones químicas se realizan en el interior a una velocidad diferente de los medios externos, lo que es de gran importancia en la evolución prebiologica.

SULFOBIOS Y COLPOIDES: Son los nombres que el científico mexicano Alfonso L. Herrera, día a unas estructuras con apariencia de microorganismos

que el obtuvo. Herrera genero estas estructuras a partir de mezclas, en diferentes proporciones, de productos como gasolina, resinas y aceite. El científico envió muestras de sus hallazgos a distintos científicos, algunos de los cuales identificaron como “microorganismos”.A Alfonso Herrera le preocupada el problema del origen de la vida sobre todo al conocer la teoría de Oparin. Durante años efectuó una serie de experimentos sencillos y propuso en 1942 la Teoría de la plasmogenia, que intentaba explicar el origen de la vida.

Los sulfobios son “microestructuras” organizadas que parecen células; se producen al disolver tiocianato de amonio en formaldehído. Los colpoides se obtienen mezclando aceite de oliva y gasolina puros, y agregándoles unas gotas de solución de hidróxido de sodio. En el año de 1968, Smith reprodujo los experimentos de Herrera y encontró que uno de los sulfobios formaba “vacuolas” y las excluía en forma parecida a las células.Además del valor histórico de estas experiencias, son importantes por que constituyen un buen ejemplo de la organización de la materia en un microsistema poli molecular.

MEMBRANA CELULAR: En los distintos modelos precelulares descritos, se observa la presencia de membranas que separan al sistema poli molecular del medio exterior. Sabemos que, en general, la formación de membrana es espontánea en los límites de dos fases físicas distintas.El tipo de moléculas que forman a las diferentes membranas dependerá de las moléculas que integran el sistema poli molecular. Sin embargo, no debemos perder de vista que los modelos mencionados han sido obtenidos en laboratorio, y que cualesquiera que hayan sido los sistemas precelulares primitivos, se encontraban en la “sopa primigenia” de algún micro ambiente, por lo que cabe la posibilidad de que algunas moléculas del medio exterior hayan participado en la formación de la membrana o membranas pre-celulares. Las membranas, además de aislar el sistema precelular del medio exterior, permitieron el intercambio de materia y energía en forma parecida a una membrana celular, que además se encuentra formando parte de otras estructuras celulares que dividen el interior de las células en zonas con características particulares.

2.- Elaboren un esquema comparando las condiciones características de la tierra primitiva y su atmósfera, con las condiciones actuales y la atmósfera secundaria.

CONDICIONES CARACTERISTICAS DE LA TIERRA Y SU ATMOSFERA

TIERRA PRIMITIVA TIERRA ACTUAL Inicialmente era un globo incandescente con Altas temperaturas y gran presión.

No había atmósfera gaseosa; la tierra temprana recibía una lluvia constante de meteoritos sobre su superficie fundida. Brotaba roca y gases de los volcanes y estos fueron los principales fuentes de la atmósfera temprana: óxidos y sales metálicas, carbonatos, carburos e hidruros metálicos, así como sustancias volátiles, se cree que quizás no tenía oxígeno gaseoso.

Se sugiere que la atmósfera contenía vapor de agua, dióxido de carbono y nitrógeno e hidrogeno gaseosos.

Al enfriarse la superficie de la tierra, La influencia de la gravedad provocó que los materiales pesados se fueran depositando en el interior del globo, mientras que los más ligeros permanecieron en la superficie. A sí se formó la corteza terrestre. Cuando la temperatura de la superficie fue inferior a la de la ebullición del agua, el vapor se condensóen grandes cantidades y provocó fuertes precipitaciones que, además de erosionar las rocas de la corteza terrestre, determinaron la apariciónde los océanos.

La Tierra ahora se conforma por 4 capas:

La Atmósfera que es una envoltura gaseosa que rodea totalmente la Tierra.

La Hidrosfera que es una capa liquida formada por ríos, mares y océanos.

La Litosfera que es la envoltura sólida que está extremadamente representada por relieve terrestre.

La biosfera que ocupa una estructura restringida y es donde se hace posible la existencia de los seres vivos

La atmósfera esta compuesta por un 78% de nitrógeno (N2), un 21% de oxígeno (O2) y un 1% de otros gases, en los que domina el argón.Esta se divide en: -Troposfera-Estratosfera-Mesosfera-ionosfera-Exosfera

La tierra se dividió en 5 capas:-corteza terrestre-manto exterior-manto interior- núcleo externo-núcleo interno

3.- Elaboren un árbol evolutivo de la vida, mostrando sus conexiones, adquisiciones, el tiempo y las condiciones de nuestro planeta en que se desarrollan.

EON

20% de Oxigeno.atmósfe-.rico; .gradual.de la capa. de ozono

LOrigen que condujo a lasplantas

LOrigen que condujo a los animales y hongos

ERA

PALEOZOICA

EON

ARQUEANO

PROTEROZOICO

El oxigenoAtmosfe-.rico .comenzó a.aumentar

Atmósfera.pobre en .oxígeno.y rica en.hidrógeno

Microesferas protenoides A

JSistema endomembranal nucleo

Sulfobios ycolpoides

Coacervados B

Origen de los Procariontes D

FAncestros de los eucariontes

FLinaje de arquea

H Vía no cíclicaDe la fotosíntesis

GVía cíclica de la fotosíntesis

IRespiración anaerobia

C

KOrigen de endosimbiotico de la mitocondria

Evolución química y molecular

3.- Se organizará una exposición en donde se presentarán los resultados.4.- Se discutirá en grupo y se llegará a conclusiones grupales.5.- Individualmente se elaborará un mapa conceptual.6.- Opcionalmente se puede realizar un concurso con historietas elaboradas de este proceso. Evolutivo de manera individual por los participantes.

Evaluación1.- ¿Cuáles son las evidencias del origen de la vida en nuestro planeta?Los microorganismos atrapados a través del tiempo en la tierra, por ejemplo, encontrados por científicos, que reflejan el medio y tiempo en que surgieron, así como sus evoluciones.Los fósiles, son también evidencia, solo que ellos surgen mucho después que los microorganismos que estudiamos. 2.- ¿Explica cómo podría haber sido este proceso?Cuando la tierra logro establecerse y solidificarse, los microorganismos, quedaron atrapados en esa tierra, que después con las condiciones del medio actuales pudieron ser encontradas por los científicos. Esto mismo ocurrió con los fósiles.

3.- Elabora un listado de las aportaciones científicas o Sidney Fox's entre los años 50 y 60, sus primeros trabajos demostraron

que bajo ciertas condiciones los aminoácidospodrían formar espontáneamente pequeños péptidos.

o4.- Explica el proceso de diversificación de los primeros seres vivos.

5.- ¿Qué entiendes por metabolismo primitivo y que características tendría?

6.- Elabora un cuadro de diferencias entre protocélulas, procariontes y eucariontes.

7.- En la actualidad en que lugar de la evolución y la clasificación ocupan los virus, las rickettsias y los micoplasmas?

Bibliografía1. Gamma Fuertes, Maria de los Angeles. 2007. “BIOLOGIA 1: un enfoque

constructivo”. 7ª Ed. Pearson. 78 - 81 p.2. Cecie Starr, Ralph Taggart, Christine Evers y Lisa Starr. 2009.

“BIOLOGIA”. Ed. Cengage Learning. 142 – 147 p. P

Materia: BIOLOGIA IV

Tema:

“la evolución precelular y celular”