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Colegio Los NogalesPuente Alto.
Unidad: “Origen de la vida y evolución.”Origen de la vida en la Tierra
Prof. Karen Venegas Peña.
Primeras interrogantes sobre el origen de la vida
1648. La generación espontánea (van Helmont)
La teoría de la generación espontánea, también conocida como autogénesis, es una antigua teoría biológica que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte.
"... Las criaturas como los piojos, las garrapatas, las pulgas y los gusanos son nuestros miserables huéspedes y vecinos, pero nacen de nuestras entrañas y excrementos. Porque si colocamos ropa interior llena de sudor con trigo en un recipiente de boca ancha, al cabo de veintiún días el olor cambia, y el fermento, surgiendo de la ropa interior y penetrando a través de las cáscaras de trigo, cambia el trigo en ratones. Pero lo que es más notable aún es que se forman ratones de ambos sexos y que éstos se pueden cruzar con ratones que hayan nacido de manera normal... pero lo que es verdaderamente increíble es que los ratones que han surgido del trigo y la ropa íntima sudada no son pequeñitos, ni deformes ni defectuosos, sino que son adultos perfectos...”.
La teoría de la generación espontánea…
Ideas espontaneístas…
1665. El concepto de célula (Robert Hooke)
- La palabra "célula" fue usada por primera vez en sentido biológico por el científico inglés Robert Hooke (1635-1701).
- Con un microscopio que él mismo fabricó, notó que el corcho y otros tejidos vegetales están constituidos por pequeñas cavidades separadas por paredes.
- Llamó a estas cavidades "células", que significa "habitaciones pequeñas".
- Hooke publicó los dibujos de sus observaciones en el libro Micrographia.
- La palabra "célula" fue usada por primera vez en sentido biológico por el científico inglés Robert Hooke (1635-1701).
- Con un microscopio que él mismo fabricó, notó que el corcho y otros tejidos vegetales están constituidos por pequeñas cavidades separadas por paredes.
- Llamó a estas cavidades "células", que significa "habitaciones pequeñas".
- Hooke publicó los dibujos de sus observaciones en el libro Micrographia.
1668. La refutación de la idea de la generación espontánea de los gusanos (Francisco Redi)
- Pasada ya la primera mitad del siglo XVII, la idea de la generación espontánea todavía seguía presente en las mentes de muchos pensadores.
- En 1668, el toscano Francisco Redi (1626-1697), publicó un libro titulado "Experienze in torno de la generazione deg'Insetti" en el que planteó un experimento sencillo pero contundente para refutar las creencias acerca de la aparición súbita y espontánea de los seres vivos.
Puso carne de serpiente recién muerta en un grupo de recipientes de boca ancha, algunos con tapas, algunos cubiertos con una tela delgada y otros abiertos, y observó que las larvas solamente aparecían en los frascos abiertos.
Explicación:
Los gusanos aparecían sólo en los frascos en los que las moscas podían entrar y depositar sus huevos.
Observación: Los resultados de Redi no fueron generalizados a otros organismos más pequeños, pero
su experimento sentó las bases para una extensa polémica sobre la generación espontánea de los seres
vivos en años subsiguientes.
1676. Un microscopio que permite observar animálculos (van Leeuwenhoek)
En 1676, estudiando al microscopio una muestra de agua de un charco, van Leeuwenhoek encontró organismos vivos a los que llamó "animálculos": así se abría ante sus ojos y los de los demás observadores un mundo microscópico.
- En el caso de los "animálculos", la idea de la generación espontánea se restringía a los microorganismos simples, no a los animales visibles por todo el mundo.
- «Aparentemente, sólo era necesario poner sustancias en descomposición en un lugar cálido durante un corto período y las minúsculas "bestias vivas" aparecían bajo la lupa ante los propios ojos.»
1707. Vitalistas y mecanicistas
- Las preguntas acerca de la vida giraban alrededor de los mecanismos que regían el funcionamiento de los seres vivos.
En 1707, el médico alemán George E. Stahl (1660-1734) publicó un libro en el que afirmaba enfáticamente que los organismos vivos son "especiales" en el sentido de que no se rigen por las leyes físicas, sino por leyes de un carácter distinto.
Postura vitalista
Hermann Boerhaave, médico, (1668-1738) opinaba lo contrario.
- Este holandés estudió en detalle el funcionamiento del cuerpo humano y trató de demostrar que toda su actividad obedece a las leyes de la física y de la química.
Postura mecanicista
1748. Un ardiente debate sobre la generación espontánea (Needham y Spallanzani)
- John Needham (1713-1781), un naturalista inglés, y el investigador italiano Lázaro Spallanzani (1729-1799) sostuvieron una célebre disputa acerca del origen de los microorganismos en caldos de cultivo.
- Needham, que había adquirido celebridad en la Royal Society, atribuía la presencia de microorganismos en los caldos a la presencia de una "fuerza vital".
- En 1748, realizó un experimento que sería famoso.
- Needham colocó caldo de carnero recién retirado del fuego en un tubo de ensayo y cerró el tubo con un corcho sin dejarlo herméticamente sellado pues según su teoría, se necesitaba aire para que surgiera la vida
- Luego, lo calentó "para matar a todos los animalillos o huevos que pudieran quedar dentro de la botella".
- Después de algunos días, el caldo estaba lleno de microorganismos.
- Needham dedujo entonces que estos microorganismos se habían originado de la materia inanimada, y creyó demostrar así la existencia de la generación espontánea, al menos, en los microorganismos.
1768. Continúa la polémica sobre la generación espontánea (experimento de Spallanzani)
- El italiano Lázaro Spallanzani (1729-1799) era contrario a la idea de la generación espontánea que todavía rondaba los ámbitos científicos.
- Spallanzani dudaba de los resultados de los últimos experimentos que apoyaban la generación espontánea que habían sido realizados en 1748 por John Needham.
- Spallanzani era un investigador cuidadoso, que se ordenó como sacerdote, pero se entregó con ardor a poner en duda todas las preconcepciones del momento referidas al mundo natural.
¿Qué fallas encontró al experimento de Needham?
1.- Que el hervor había sido insuficiente y que el caldo no se había esterilizado adecuadamente.
2.- Sospechaba que el corcho no cerraba herméticamente el frasco.
- En 1768 realizó una nueva serie de experimentos en los que hirvió entre 30 y 45 minutos frascos que contenían un caldo nutritivo.
- Algunos de los frascos estaban sellados y otros no.
¿Qué observó Spallanzani?
- Observó que en los frascos sellados no había microorganismos y demostró así que la generación espontánea no se producía.
- Para demostrar sus ideas, Spallanzani repitió la experiencia con más rigor.
- Se aseguró de sacar el aire de los frascos creando un vacío parcial, y de que los frascos estuviesen bien tapados, y calentó el caldo durante más tiempo. En esas condiciones no aparecieron animálculos.
- Sin embargo, ello no convenció a Needham, quien argumentó que el calor había destruido la fuerza vital.
- Muchos espontaneístas creían que la esterilización por calor paralizaba la generación espontánea y arguyeron que los resultados de Spallanzani sólo probaban que ésta no podía ocurrir sin aire.
Leclerc (conde de bufón) y Needham objetaron el procedimiento experimental que Spallanzani había llevado a cabo y sostuvieron que el prolongado hervor había matado la "fuerza vital", algo imperceptible y desconocido que posibilitaba la aparición de la vida en la materia inanimada.
Spallanzani continuó realizando otros experimentos una y otra vez y demostró su postura...
1828. Los seres vivos obedecen a las leyes de la física y de la química
- Una de las preguntas centrales acerca de "la vida" se centró en establecer qué características definen a un ser vivo y lo diferencian de la materia inanimada.
Los vitalistas sostenían que las operaciones químicas llevadas a cabo por los tejidos vivos no podían desarrollarse
experimentalmente en el laboratorio y clasificaban a las reacciones en dos categorías: "químicas" y "vitales".
Los mecanicistas –quienes pensaban que las operaciones complejas de los sistemas vivos podían reducirse a otras más simples y más
fácilmente comprensibles– lograron una victoria parcial…
-El químico alemán Friedrich Wöhler (1800-1882) convirtió una sustancia "inorgánica", el cianato de amonio, en una sustancia reconocida, presente en los seres vivos: la urea.
Mediante su contribución se demostró, en contra del pensamiento científico de la época, que un producto de los procesos
vitales se podía obtener en el laboratorio a partir de materia inorgánica.
1831. El perfeccionamiento en el estudio de las células (Robert Brown y el núcleo)
- Las investigaciones con el uso del microscopio mostraron una diversidad de vegetales formados por celdillas y, se empezó a comprender que el contenido de estas celdillas –o células– tenía tanta o más importancia que sus paredes.
- En 1831, el botánico escocés Robert Brown (1773-1858) advirtió la presencia constante de un corpúsculo en el interior de las células vegetales del cual se desconocía la función: era nada más ni nada menos que el núcleo.
1838-1839. Schleiden y Schwann: los organismos están formados por células
- En 1838, Matthias Schleiden (1804-1881), un botánico alemán,
afirmó que los vegetales son agregados de seres
completamente individualizados, independientes y distintos, que
son las células mismas.
Las investigaciones de ambos científicos definieron
un marco general para el estudio del mundo natural y el funcionamiento general de
las células.
En 1839, el fisiólogo alemán Theodor Schwann (1810-1882), publicó las investigaciones microscópicas sobre la concordancia de estructura y de desarrollo de los animales y las plantas, obra en la que presentó la idea central de que "hay un principio general de construcción para todas las producciones orgánicas y este principio de construcción es la formación de la célula".
- Tanto Schleiden como Schwann postularon ideas equívocas sobre el origen de las células.
- Mientras Schleiden reducía la formación de una nueva célula a la gemación del núcleo de una célula preexistente, Schwann sostenía que una célula también se podía formar a partir de un humor orgánico, fuera de otra célula preexistente.
1855. Toda célula procede de otra célula (Remarck y Virchow)
- En 1855 se estableció un principio que resultaría central para la biología.
-Dos investigadores alemanes, Robert Remarck (1815-1865) y Rudolph Virchow (1821-1902), formularon la siguiente afirmación:
toda célula procede de otra célula. (omnis cellula e cellula)
Robert Remarck Rudolph Virchow
"Donde existe una célula debe haber habido una célula preexistente, así como un animal surge solamente de un animal y una planta surge sólo de una planta.
A través de toda la serie de formas vivas, ya sean organismos animales o vegetales enteros, o sus partes componentes, gobierna una ley de desarrollo continuo".
1858. Nuevamente la generación espontánea (Pasteur y Pouchet)
- Pasteur fue un científico prolífico.
- Sus estudios abarcaron los temas más diversos y muchos constituyeron verdaderas proezas científicas.
- Este químico francés, entre muchas otras cosas, sentó las bases de la cirugía aséptica, realizó estudios que ayudaron a atacar el carbunco, produjo una vacuna contra la rabia y salvó a la industria de la seda francesa de la extinción al dilucidar cómo se transmitía una enfermedad que atacaba al gusano de seda.
- En 1858, Pasteur hizo su ingreso en la candente problemática de la generación espontánea.
"Cuando la meditación me llevó a la certeza de que la generación espontánea es todavía uno de los medios empleados por la Naturaleza para la
reproducción de los seres, me dediqué a descubrir mediante qué procedimientos podrían
evidenciarse estos fenómenos." Félix-Archimède Pouchet
"Pienso que cometéis un error, no al creer en la generación espontánea (porque en semejante
problema es difícil no tener ideas preconcebidas), sino al afirmar la generación espontánea. En las ciencias experimentales es siempre erróneo no dudar mientras los hechos no nos obliguen a
hacer una afirmación. En mi opinión, se trata de un asunto en el que se carece por completo de
pruebas decisivas."
Louis Pasteur
1864. La refutación final de la idea de la generación espontánea
Entre los muchos experimentos que realizó Pasteur para desechar la generación espontánea, uno merece especial énfasis por su gran simplicidad y su carácter decisivo.
"La Vida es un germen y un germen es Vida" proclamó Pasteur en una brillante "velada científica" en la Sorbona, ante lo más selecto
de la sociedad parisina.
"Nunca la doctrina de la generación espontánea se recuperará del golpe mortal que le asestó este simple experimento."
Al quedar definitivamente refutada la idea de la generación espontánea por los experimentos de Pasteur, el problema del
origen de la vida en la Tierra quedó relegado…
Los científicos del siglo XIX no disponían aún de una explicación alternativa para este evento.
Recién 50 años más tarde, Alexandr I. Oparin (1894-1980) y John B. S.Haldane (1892-1964) proporcionaron un marco teórico para
interpretar el paso de la materia inanimada a la materia viva y este problema se tornó susceptible de ser experimentado.
- Hasta mediados del siglo XVII, diversas teorías sostenían la generación espontánea:
- los pájaros brotaban de las frutas y los patos de las conchas marinas.
- los abetos expuestos a la sal marina producían gansos.
- las demás criaturas surgían por generación espontánea en el fango o materia en descomposición.
- El hombre había sido creado por Dios.
Experimento Francisco Redi (1668)
Generación Espontánea
Experimento Louis Pasteur (med. 1800s).John Tyndall.
Hasta mediados del siglo XVIII se pensaba que los compuestos orgánicos sólo podían formarse por la acción de los seres vivos, la síntesis en el laboratorio de la urea (un compuesto orgánico), derribó esta creencia.
En 1922, el científico ruso, A.I. Oparin hipotetizó que la vida celular había sido precedida por un período de evolución química.
Evolución Química
En 1950 Stanley Miller, diseñó un experimento destinado a corroborar la hipótesis de Oparin, que presumía como condiciones de partida: Ausencia o escasas cantidades de oxígeno libre (es decir no combinado químicamente a otro compuesto) abundancia de: C (carbono), H (hidrógeno), O (oxígeno), y N (nitrógeno)
CARACTERÍSTICAS DEL JOVEN PLANETACARACTERÍSTICAS DEL JOVEN PLANETA
ATMÓSFERA
- Ausencia de Oxígeno- Atmósfera reductora- Composición: CO2
H2OH2SH2
N2
CH4
NH3
- Tormentas eléctricas- Bombardeo de Meteoritos- Ingreso de luz ultravioleta
- Intensa actividad volcánica
La tierra primigenia…
Experimento Stanley Miller- Harold Urey
Experimento de Miller y Urey
Aumento de la interacción de las moléculas debido al aumento en
la concentración
Moléculas más grandes y complejas
Formación de ácidos nucleícos
(Formación de polimeros sobre rocas o arcilla (contiene iones Zn y Ca que
catalizan reacciones)
(avalados por experimentos)
Carbono
Nitrógeno
Oxigeno
Hidrógeno
Moléculas más grandes y complejas
Probiontes: ensamblajes de polímeros orgánicos (coacervados, microesferas)
- Almacenamiento de agua en el interior.- Se concentran las moléculas orgánicas por fuerzas electrostáticas e hidrofílicas.- Ingreso pasivo de sustancias-Mayor número y diversidad de moléculas en el interior- Mayor número de reacciones químicas (catálisis)- Aumento de volumen- División mecánica
Experimento de Juan Oro
Coacervado es el nombre con el que Alexander Oparin denominó a un tipo de protobionte.
Oparin demostró que se forman membranas lipídicas en ausencia de vida y obtuvo en el curso de los experimentos unas gotas ricas en moléculas biológicas y separadas del medio acuoso por una membrana rudimentaria. A estas gotas las llamó coacervados.
UTILIZÓ: - Cianuro de Hidrógeno (HCN)- Amoniaco (NH3)- Cianógeno (C2N2)- Cianoacetileno (HC3N)
RESULTADOS: Aminoácidos y Bases nitrogenadas
Síntesis orgánica en la atmósfera terrestre primitiva
FORMACIÓN DE LA SOPA PRIMITIVA
ARN: molécula autorreplicante
- Atmósfera reductora- Compuestos inorgánicos- Elevada temperatura-Tormentas eléctricas
Moléculas orgánicas simples
Molécula autorreplicante: ARN
Límite celular (aislar sustancias del medio): lípidos
micelas liposomas
Sopa primitiva promovió la
acumulación de sustancias y la unión
de estas.
Coacervados o microesferas
Molécula autorreplicante: ARN
- ácido nucleico- Se autorregula.
¿cómo?
- Enzimas: ribozimas- Moléculas de ARN que cataliza su propia síntesis (replicación)
Cataliza su propia síntesis
Errores mutaciones primera fuente de variabilidad
Diversificación
enzimaagua
enzima
¿Cómo funcionan las enzimas que son proteínas?
enzima
Moléculas simples y de menor tamaño
ADN ARN proteínaCopia de
fragmentos de ADN
Puede salir del núcleo, es un
mensajero
-Se encuentra en el núcleo
-No puede salir de él
Contiene los genes que indican los tipos de proteínas que se pueden sintetizar
El conjunto de genes forma el
genotipo
Si el ARN fue la primera molécula autorreplicante, qué explicación tiene el dogma central de la biología molecular?
Se fabrica en el citoplasma, en los
ribosomas
Determinan el fenotipo de los
organismos
transcripción
traducción
ADN ARN
Transcripción inversa
Formación de ADN a partir de ARN gracias a la acción de enzimas.
Ejemplo: virus de ARN como el del VIH transforman su material genético en ADN en las células del cuerpo
Finalmente, las proteínas ayudan a replicar el material genético
Evolución vía ARN
- Recientes evidencias (Ribozimas) sugieren que el ARN podría haber sido el primer ácido nucleico formado.- El premio Nobel Walter Gilbert se refiere a esta etapa como el mundo del ARN.
Ribozimas: pequeñas moléculas de ARN, actuan como enzimas que catalizan reacciones, incluyendo la sintesis de más ARN.
La molécula de ARN presenta dos características importantes:- Almacenamiento de información
- Catalizador (Ribozimas)
El mundo del ARN
¿Cómo surgieron las primeras células?
¿Cómo surgieron las primeras células?
Microesferas + ribozimas correctas= protocélula
Estructuralmente similar a una célula, pero no es un ser vivo.
Los nucleótidos y aminoácidos del caldo primitivo, podrían haber difundido a través de la «membrana» y haber sido utilizados para fabricar
muevas proteínas y moléculas de ARN
Si la microesfera alcanzara el tamaño adecuado, podría haberse dividido…
Proceso continuo= tiempo…
Células procariotas
1.- Absorción de sustancias y obtención de energía desde el medio.
aa, nucleótidos,Agua,
Sales minerales
2.- Depredación
Bacterias de gran tamaño endocitan bacterias más
pequeñas, degradando en el interior el material celular
Metabolismo anaeróbico
Bacterias anaerobias primitivas
El metabolismo anaeróbico produce pequeñas cantidades de energía, por tanto, se necesitan más moléculas energéticas para sustentar la vida…¿de dónde se
obtienen?
Las fuentes de nutrición pueden
agotarse…
Primera innovación biológica: la fotosíntesis
Bacterias usan la luz solar para sintetizar moléculas
complejasFOTOSINTESIS
¿qué se requiere para la
fotosíntesis?
Fuente de hidrógenoLa fuente de H es la molécula H2S que se encuentra en
las zonas volcánicas.
Al utilizarse el sulfuro de hidrógeno, se comenzó a agotar y apareció una nueva fuente: el agua
La fotosíntesis basada en el agua convierte agua y dióxido de carbono en azúcar y…
¡Libera oxígeno libre a la atmósfera!
Hay algo raro en el aire… me muero…
Bacteria anaeróbica
- El oxígeno recién liberado se consumía rápidamente en reacciones con otras moléculas de la atmósfera y de la corteza, del planeta.
- Un átomo reactivo particularmente común en la corteza terrestre era el hierro, y gran parte del nuevo oxígeno se combinó con los átomos de hierro para formar enormes depósitos de óxido de hierro (también conocido como herrumbre).
Una vez que todo el hierro accesible se transformó en herrumbre, la concentración de oxígeno libre en la atmósfera
comenzó a aumentar.
- Las bacterias fotosintéticas probablemente eran muy similares a las modernas cianobacterias
- Los niveles de oxígeno atmosférico aumentaron constantemente hasta alcanzar un nivel estable hace alrededor de 1500 millones de años.
- La cantidad de oxígeno que se libera por fotosíntesis en todo el mundo se compensa exactamente con la cantidad que se consume en la respiración aeróbica.
El oxígeno puede ser muy peligroso, pues reacciona con las
moléculas orgánicas y las destruye.
1.- defensa contra la acción química del oxígeno.
2.- canaliza su poder destructor, a través de la respiración aeróbica, para generar energía útil para la célula.
La acumulación de oxígeno en la atmósfera de la Tierra primitiva exterminó probablemente muchos organismos y fomentó la evolución de mecanismos celulares para contrarrestar la toxicidad del oxígeno.
La crisis del oxígeno
creó la presión ambiental para el siguiente gran avance en la era de los
microbios: la aptitud de utilizar oxígeno en el
metabolismo
¿para qué?
Hay algo raro en el aire…
me muero…!!
Debido a que la cantidad de energía de que una célula dispone aumenta enormemente cuando utiliza oxígeno para metabolizar las moléculas de alimento, las células aerobias poseían una importante
ventaja selectiva.
- La evidencia fósil indica como origen de la vida 3500 millones de años. Fósiles de Groenlandia parecen indicar 3800 millones de años.
- J. William Schopf de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA) descubrió recientemente posibles procariotas fotosintetizadores en rocas de 3500 millones de años.
- La roca más antigua conocida en la Tierra tiene 3960 millones de años y proviene de la región canadiense del Ártico.
Edad de la tierra 4500 millones de años
Evidencia fósil de las bacterias fotosintéticas primitivas
Origen de los primeros eucariotas.La depredación evolucionó
para poder capturar diferentes células
- Sin pared- Pequeño tamaño
- Eran muy primitivas, incapaces de llevar a cabo ni la fotosíntesis ni el metabolismo aeróbico.
- Podían atrapar partículas grandes de alimento, en este caso bacterias, pero las metabolizaban de forma ineficiente.
¿¡Origen del primer eucariota!?
Las células eucarióticas difieren de las procarióticas en muchos aspectos, pero quizá el más fundamental es la presencia, en los eucariotas, de:
1.- Un núcleo encerrado en una membrana que contiene el material genético de la célula.
2.- Organelos en los que se lleva a cabo el metabolismo energético: las mitocondrias y (únicamente en los vegetales) los cloroplastos.
¿Cómo evolucionaron estos organelos?
Teoría Endosimbiótica de Lynn Margulis
- Las células primitivas adquirieron los precursores de las mitocondrias y los cloroplastos
englobando ciertos tipos de bacterias.
- Estas células, así como las bacterias atrapadas en su interior (endo significa “dentro”) establecieron poco a poco una relación simbiótica, esto es, una
asociación estrecha entre tipos diferentes de organismos a los largo de un extenso periodo.
1.- La célula depredadora anaerobia atrapó una bacteria aerobia para alimentarse de ella, pero no digirió esta presa.
2.- La bacteria aerobia continuó viva porque el citoplasma de su depredador/huésped estaba lleno de moléculas de alimento a medio digerir: los residuos del metabolismo anaerobio.
3.- La bacteria aerobia absorbió estas moléculas y utilizó oxígeno para metabolizarlas, con lo cual obtuvo enormes cantidades de energía.
4.- Como los recursos alimentarios del microorganismo aerobio, eran abundantes así como su producción de energía, quizá tuvo fugas de energía, probablemente en forma de ATP u otras moléculas similares, hacia el citoplasma de su huésped.
5.- La célula depredadora anaerobia con sus bacterias simbióticas podía metabolizar su alimento aeróbicamente, con lo cual conseguía una gran ventaja respecto a sus compatriotas anaeróbicas. Muy pronto su progenie llenó los mares.
Al paso del tiempo, la bacteria endosimbiótica perdió su capacidad para vivir
independientemente de su huésped, y así nació la mitocondria.
1.- Una de estas nuevas sociedades celulares satisfactorias logró capturar una cianobacteria fotosintética y tampoco digerir su presa.
2.- La cianobacteria prosperó en su nuevo huésped y evolucionó poco a poco hasta convertirse en el primer cloroplasto.
Otros organelos eucarióticos pudieron haber surgido también por endosimbiosis, como los cilios, los flagelos, los centriolos
y los microtúbulos que pudieron haber evolucionado a partir de una simbiosis entre una bacteria tipo espirilo y una célula
eucariótica primitiva.
Origen del núcleo celular Hipótesis 1: Que la membrana plasmática se haya plegado hacia adentro para rodear el ADN.
-Esto daría origen a la membrana nuclear.
-Nuevos plegamientos hacia el interior pudieron haber creado el retículo endoplasmático, que muestra continuidad con la membrana nuclear.
Hipótesis 2: El núcleo surgió como resultado de una endosimbiosis. En esta situación hipotética, la bacteria englobada habría tomado control de su huésped.
Cualquiera que haya sido el origen del núcleo, el hecho de tener el ADN confinado dentro del núcleo parece
haber conferido grandes ventajas, quizá al permitir una regulación más fina del material genético.
¿Cómo surgió la multicelularidad?
- Una vez que evolucionaron los comportamientos predatorios, tener un mayor tamaño representó una ventaja.
- Una célula más grande podía englobar con más facilidad una célula pequeña.
- Casi todos los organismos más grandes se desplazan con mayor rapidez que los pequeños.
- Las células individuales enormes tienen problemas: el oxígeno y los nutrimentos que entran en la célula, así como los productos residuales que salen, deben difundirse a través de la membrana plasmática.
Cuanto más grande se hace una célula, menos membrana superficial está disponible por unidad de
volumen de citoplasma.
Un organismo de más de un milímetro de diámetro aproximadamente solo puede sobrevivir de dos
maneras:
Puede tener una velocidad metabólica
baja a fin de no necesitar mucho
oxígeno ni producir mucho dióxido de
carbono.
El organismo puede ser multicelular; puede estar
formado de muchas células pequeñas empaquetadas en
un cuerpo unificado más grande.
Los fósiles eucarióticos unicelulares aparecen por primera vez en rocas de
alrededor de 1.700 millones de años de antigüedad, pero los primeros indicios fósiles de organismos multicelulares se
encuentran en rocas que son 700 millones de años menos antiguas.
¿Cuándo surgió la multicelularidad?
La multicelularidad habría proporcionado al menos dos ventajas a las primeras algas marinas.
Los depredadores habrían tenido
dificultad para tragar las algas
multicelulares grandes.
La especialización de las célula sabría proporcionado a las algas
la posibilidad de permanecer fijas en las aguas iluminadas del
litoral, mediante estructuras semejantes a raíces y con
estructuras semejantes a hojas flotaban más arriba expuestas a
la luz solar.
Historia de la vida en la Tierra
Para el estudio del origen de la vida, la historia se divide en etapas específicas que representan los cambios en la estructura de animales y vegetales que posibilitaron su diversificación en el planeta
Eras
Precámbrico
Paleozoica
Mesozoica
Cenozoica
CámbricoOrdovícicoSilúricoDevónicoCarboníferoPérmico
TriásicoJurásicoCretácico
TerciarioCuaternario
Períodos
PRECÁMBRICO
Hace (millones de años)
Sucesos principales
4.600 Origen del sistema solar y la Tierra
4.000-3.900 Aparición de las primeras rocas en la Tierra
3900-3500 Primeras células vivas (procariotas), anaerobias heterótrofas
3500 Origen de la fotosíntesis (cianobacterias)
2200 Acumulación de oxígeno en la atmósfera
2000-1700 Primeros organismos unicelulares
Para 1000 Primeros organismos multicelulares
Alrededor de 1000 Primeros animales (invertebrados marinos de cuerpo blando)
1.- Precámbrico
Estromatolitos
Invertebrados
Grypania, primer eucariota fotosintético
Los estromatolitos o camas de piedra son fruto de células que se agrupan en colonias
formando rocas sedimentarias
Acritarcos, eucariotas unicelulares
Primeros Eucariotas
Fósiles más antiguos, Cianobacterias
PALEOZOICO
Período Hace (millones de años)
Sucesos principales
Cámbrico544-505 -Prosperan algas primitivas
-Origen de la mayor parte de los tipos de invertebrados marinos-Primeros peces-Se da la diversificación de los invertebrados: aparecen los primeros animales con concha, y los primeros crustáceos y corales. -La atmósfera alcanza el 10% de O2.
Cámbrico: Explosión de la diversidad
Período Hace (millones de
años)
Sucesos principales
Ordovícico505-440 - Los invertebrados, especialmente,
artrópodos y moluscos predominan en el mar
- Primeros hongos
- Continúa la diversificación de la fauna marina: aparecen los primeros vertebrados, los PECES ACORAZADOS.
Las plantas y los animales comienzan a conquistar las tierras emergidas: con las Briofitas y los Artrópodos terrestres la
vida sale de los mares.
Glaciación Ordovício-Silúrica que dará la extinción ordovícico-silúrica (438 m.a.)
Período Hace (millones de años)
Sucesos principales
Silúrico
440-410 -Muchos peces y trilobites prosperan en el mar-Primeras plantas vasculares-Invasión de la tierra por las plantas-La atmósfera alcanza un 21% de O2, como en la actualidad-Invasión de la tierra por los artrópodos
Su tamaño varía desde unos pocos milímetros a más de 60 cm en algunas especies gigantes
Período Hace (millones de años)
Sucesos principales
Devónico 410-360 -Los peces y trilobites prosperan el en el mar
-Primeros anfibios e insectos
-Primeras semillas y polen
-Aparecen peces de agua dulce. Son los primeros vertebrados terrestres (protoanfibios) formados a partir de peces que resisten fuera del agua.
-Extinción Devónica (367 m.a.)
Período Hace (millones de años)
Sucesos principales
Carbonífero 360-286 -Bosques pantanosos de helechos arbóreos y licopodios
-Primeras coníferas-Predominio de anfibios-Numerosos insectos-Primeros reptiles
- Hace 325 ma se desarrolla la primera membrana amniótica, que permite la vida independiente del agua a los animales.
- Glaciación permo-carbonífera.
- Se forman los grandes depósitos de carbón.
Período Hace (millones de años)
Sucesos principales
Pérmico 286-245 - Extinciones masivas
-Prosperidad de reptiles y decadencia de anfibios.
-Los continentes se juntan en una sola masa de tierra: Pangea
-Hay un clima cálido, gran aridez, enormes depósitos de sales a nivel mundial, gran oscilación térmica.
-Al final del período, hace unos 245 ma, aparecen los primeros dinosaurios.
Principales eventos de la era Paleozoica:
- Se diversifican los invertebrados.
- Las plantas (Briofitas) y los animales (Artrópodos) salen del agua y colonizan la Tierra.
- La atmósfera alcanza los niveles actuales de oxígeno.
- Aparecen los vertebrados = peces acorazados.
- Los vertebrados conquistan la Tierra: peces - anfibios - reptiles.
- Surgen las Espermatófitas, plantas con semillas.
- Pangea I se reúne, formando Pangea II.
- Gran extinción Pérmica.
MESOZOICAPeríodo Hace (millones
de años)Sucesos principales
Triásico 245-208 - Primeros mamíferos y dinosaurios.- 230 ma atrás la cadera de los reptiles se
adapta para la carrera veloz. - Bosques de gimnospermas y helechos
arbóreos- Se inicia la separación de la Pangea
Período Hace (millones de años)
Sucesos principales
Jurásico 208-146 - Predominio de dinosaurios y coníferas- Primeras aves
- 200 ma atrás comienza la fragmentación y expansión de Pangea II: apertura del Océano Atlántico.
- 150 ma, la Antártida y Australia se separan de África.
- Primeros peces teleósteos. Primeros Mamíferos y Aves.
- Primeros animales con placenta.
Período Hace (millones de
años)
Sucesos principales
Cretácico 146-65 - Aparecen las plantas con flor y llegan a predominar. Angiospermas.
- Extinciones en masa de la vida marina y algunas especies terrestres, entre ellas los últimos dinosaurios
- Los continentes modernos quedan bien separados. 100 ma, Sudamérica se separa de África.
- Unos 110-80 ma atrás se genera el 60% de todo el petróleo conocido.
- Al final del período, a los 65 ma, aparecen los Primates.
- Extinción finicretácica
hipótesis del impacto de un gran meteorito en el actual
golfo de México que provoca la desaparición de los
dinosaurios.
Principales eventos MESOZOICO:
- Aparecen los dinosaurios y otros grandes reptiles, que se extenderán por todos los mares y continentes y dominarán la Tierra.
- Se fragmenta Pangea II.
- Surgen los Mamíferos y las Aves.
- Aparecen las Angiospermas.
- Gran extinción Cretácica por el impacto de una gran meteorito.
Período Hace (millones de
años)
Sucesos principales
Terciario 65-1,8 - Prosperidad generalizada de aves, mamíferos, insectos y plantas con flor
- Los continentes de desplazan hasta sus posiciones modernas
- Clima benigno al comienzo del periodo- Con extensa formación de montañas y
enfriamiento hacia el final
CENOZOICA
Período Hace (millones de
años)
Sucesos principales
Cuaternario 1,8-presente - Evolución del genero Homo- Glaciaciones repetidas en el hemisferio norte- Extinción de muchos mamíferos gigantes
Principales eventos cenozoico:
- Los mamíferos se diversifican y se extienden por toda la Tierra.
- Continúa la expansión del Océano Atlántico.
- Se crean las grandes cordilleras actuales.
- Aparecen los Homínidos.
- Grandes glaciaciones y formación de los casquetes polares.
- Aparece la especie humana.
Colonización del ambiente terrestre por las plantas
¿Cómo surgieron los primeros organismos?
¿Cómo surgió la diversidad de organismos?
¿Cómo ha llegado a ser tan amplia?
¿De dónde surge la diversidad de especies?
CREACIONISMO FIJISMO
-Los seres vivos han sido creados por Dios
- Cada forma de vida permanece sin cambio
desde el momento de la creación
-Creencia que sostiene que las especies actualmente existentes han permanecido básicamente invariables desde la Creación.
-Las especies serían, por tanto, inmutables, tal y como fueron
creadas.
-Los fósiles serían restos de los animales que perecieron en los
diluvios bíblicos o bien caprichos de la naturaleza
NATURALISMO-Exploraciones y viajes.
- Observación de diferente número de especies en diferentes lugares y con distinto fenotipo.
-¿las especies cambian?
-¿tendrán antepasados comunes?
-LAS ESPECIES EVOLUCIONAN
Georges Louis Le ClercWilliam Smith
-Las especies evolucionan por procesos naturales.
¿cómo?
-los fósiles se distribuyen de cierta manera en las rocas… Evidencia fósil en
estratificación de rocas…
-Los animales extintos están en capas inferiores
CATASTROFISMO- La creación origina las especies.
- Pero: las especies son diferentes debido a ¡CATÁSTROFES!
Ejemplo: diluvio universal
-Las especies modernas han sobrevivido a las catástrofes, las que murieron, fosilizaron.
- EN LAS ROCAS DEBERÍA HABER FÓSILES DE ESPECIES ACTUALES….. FALSO!!!!
(los fósiles son de especies extintas)
-Tras una catástrofe, existe un acto creador.
-Las especies más modernas, son creaciones más recientes…
- 50 creaciones y catástrofes….. ¿será tan antigua la Tierra?
-Georges Cuvier- Luis Agassiz
UNIFORMITARISMO-No es necesario recurrir a las catástrofes…
¿ Y el viento, agua, terremotos, volcanes?
¿Ríos desbordados no forman capas de sedimento?
-Las rocas prueban la existencia de procesos naturales ordinarios que se llevan a cabo repetidamente en el
transcurso de varios períodos
- Es un proceso lento, ¡la tierra es antigua!
- la tierra es eterna…
¡SOLUCIÓN AL PROBLEMA DEL TIEMPO!
- Charles Lyell- James Hutton
¿Las especies actuales evolucionaron de especies
antiguas?
¿¿¿Cómo???
Mecanismos evolutivos
Herencia de caracteres adquiridos
-Existe una progresión de fósiles, los más antiguos son más simples…
-“los organismos evolucionan mediante herencia de caracteres adquiridos”
- El organismo sufre modificaciones en función del USO o del DESUSO de partes y heredan las modificaciones a los descendientes.
- TODO ORGANISMO TIENE EL IMPULSO DE LA PERFECCIÓN, ascender en la escala de la naturaleza.
- Jean Baptiste Lamarck
Mecanismos evolutivos
La selección natural
-La selección natural es la fuerza motriz del cambio
evolutivo
- Las especies cambian, evolucionan.
- Existen diferentes diseños de vida.
- Descendencia con modificación
- Miembros difieren de generación anterior, los
cambios se acumulan en el tiempo y dan origen a
modificaciones considerables.
20 años más tarde…. Mendel!!!!
-Darwin- Wallace
¿Cómo se desarrollaron las ideas sobre la evolución?
¿Qué evidencias existen que apoyen la evolución?
¿Cómo se desarrollaron las ideas sobre la evolución?
FÓSILES
Evidencia de macroevolución
Fósiles
Fósiles en estrato rocoso
Clasificación de los organismos
• Linneo: Naturalista. Propuso un método de clasificación de los seres vivos.
- Describir los diferentes tipos de organismos
- Luego, hay que agruparlos en diferentes categorías de acuerdo con su grado de semejanza.
Linneo desarrolló un sistema de clasificación jerárquico de organización. SISTEMA DE CLASIFICACIÓN NATURAL
¿Cuáles son las categorías de Linneo?
REINO
FILO (tipo)
CLASE
ORDEN
FAMILIA
GÉNERO
ESPECIE
Animal
Cordado
Mamífero
Primate
Homínida
Homo
sapiens
¿Qué es el nombre científico?
Nominación única de un organismo
Homo sapiens
-El género.
- La primera letra se escribe siempre con
mayúscula
- La especie
- Siempre se escribe completamente en
minúscula
Se escribe en letra cursiva o subrayado.
Castaño de Indias = Aesculus hippocastanum
Dondiego = Mirabilis jalapa
perro = Canis familiaris
lobo = Canis lupus
A través de la jerarquización de los organismos y los fósiles se puede construir la filogenia o
historia evolutiva de una especie y esta puede
representarse en un ÁRBOL FILOGENÉTICO
¿Cómo sabemos que ha habido evolución?
¿Cuáles son las evidencias de la evolución?
Convergencia evolutiva
Estructuras análogas
ANATOMÍA COMPARADA
Evidencia de macroevolución
Humerus
Radius and ulna
Carpals
Metacarpals
Phalanges
Las extremidades anteriores de aves y murciélagos son homologías estructurales, sin embargo,
la evolución del vuelo ocurrió independientemente en cada linaje (analogía funcional)
¿Cuáles son las evidencias de la evolución?Evidencia
de
Macroevolución
Homologías
Huesos de la mandíbula reptiliana y huesos del oído de mamíferos (malleus e incus ) son homologías estructurales
Estructuras Vestigiales.-
¿Cuáles son las pruebas de que las poblaciones evolucionan por selección natural?
Evidencia de macroevolución
Embriología Comparada¿ A qué especies pertenecen estos embriones?
¿Cuál es el Humano? ¿Y el de Cerdo?
Evidencia
de
Macroevolución
Embriología Comparada
Bioquímica y Biología Molecular
Evidencia de macroevolución
Observación Directa
Evidencia de Microevolución.
¿Qué es la evolución?
Sinónimo de cambio….
¿Todo lo que cambia evoluciona?
La evolución es un proceso que involucra la transformación de los seres vivos a
través de las generaciones.
Esta transformación corresponde a cambios en rasgos fenotípicos, los cuales
son heredables…
Acumulación de cambios hereditarios en las poblaciones en el transcurso del tiempo.
La evolución no ocurre durante la vida del organismo individual, sino que en las poblaciones a
lo largo de muchas generaciones.
El conjunto de poblaciones que se reproducen entre si constituye una ESPECIE….
Las especies evolucionan.
¿Es posible que exista evolución sin que se originen nuevas especies?
-Puede haber evolución sin formación de
especies (especiación)
-Las especies acumulan cambios a través de las
generaciones, pero siguen siendo de la misma especie.-
- A partir de una población ancestral se
diferencian dos poblaciones a tal grado de que en el transcurso del tiempo, constituyen dos especies diferentes
-OCURRE ESPECIACIÓN
No puede haber especiación sin
evolución
Explicaciones para la evolución de las
especies.
Teorías de Lamarck, Darwin y Wallace
Recordemos el contexto histórico…
EL LAMARCKISMO
TEORIA: HERENCIA DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS
2.- Después de una sequía las hojas más bajas han sido
devoradas y las jirafas estiran el cuello para
alcanzar las más altas.
1.- Las jirafas primitivas se
alimentaban de hojas.
TEORIA DE USO Y DESUSO
3.- Debido al uso que hacen de él, el cuello de las jirafas se alarga.
4.- Los descendientes de estas jirafas tendrán el
cuello largo.
TEORIA DE LA SELECCIÓN NATURAL
Charles Darwin Alfred Wallace
... LA SELECCIÓN NATURAL
Realizaron extensos viajes y desarrollaron la misma teoría acerca de como cambió la vida a lo largo del tiempo
La evolución se lleva a cabo por selección natural
Darwin y Wallace
El Beagle en Tierra del Fuego…
La evolución del cuello de la jirafa según Darwin.
En un período de escasez las jirafas de cuello largo
tienen ventaja, porque pueden acceder a las hojas más altas de los árboles.
Al poder sobrevivir mejor, las jirafas de cuello largo
dejan más descendencia, la cual también tendrá esta
característica.
En una población natural de jirafas, algunas nacen con las patas y el cuello cortos y otras más largo. Estas características se
transmiten a la descendencia.
¿En qué consiste la selección natural?
"Esquema realizado por Darwin que representa un árbol de la evolución con organismos relacionados.
Se trata del primero de este tipo y aparece en la página 36 del cuaderno B, a continuación de una frase cargada de intensidad: Me parece."
(Del libro de Niles Eldredge, Darwin, El
descubrimiento del árbol de la vida).
El 18 de junio de 1858, Charles Darwin recibió una carta que cambiaría la historia.
Alfred Wallace, joven naturalista con el que ya mantenía fluida
correspondencia, le envió desde la lejana Malasia un manuscrito con sus ideas sobre cómo obraba la selección
natural en la naturaleza.
Neodarwinismo
