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NOMBRE UNIDAD 2
LECCIÓN
CURSO FECHA
Origen y Evolución de los seres vivos
1 El origen de la vida en la tierra. Parte 1
Objetivos: Explicar la hipótesis de la generación espontánea y describir los experimentos científicos que la refutaron. Distinguir entre hipótesis, teoría científica y creencia.
TEORÍA CIENTÍFICA
ANTES DE ESTUDIAR Después de estudiar esta lección debieras ser capaz de responder estas preguntas: • ¿Qué es el creacionismo? • ¿Qué es la generación espontánea y cómo operó la ciencia para refutar dicha hipótesis? INTRODUCCIÓN Dentro del campo de la biología evolutiva, el origen de la vida tiene un interés especial porque estudia una pregunta fundamental: ¿de dónde y cuándo surgieron los seres vivos? Muchas líneas de pruebas iluminan el origen de la vida: los fósiles antiguos, la datación radiométrica, la química de los organismos actuales e, incluso, los experimentos. Sin embargo, debido a que la ciencia incansablemente aporta con nuevas pruebas, es muy probable que las hipótesis científicas que se tratarán en la parte 2 de la guía y que se han formulado sobre “cómo se originó la vida” cambien o se modifiquen a futuro. Los estudiantes deben tener presente que todo cambio que se produce en las hipótesis científicas son parte de un proceso normal para el progreso de la ciencia. En esta guía conocerás someramente la creencia creacionista; con mayor profundidad, la hipótesis de la generación espontánea, idea que, mientras estuvo en boga, nunca fue apoyada con experimentos y que, a pesar de eso, sigue siendo considerada erradamente como una teoría (ver la definición, a la derecha) confundiendo a los estudiantes cuando son tratadas en los textos de estudio. Los estudiantes conocerán, en una 2ª guía, las hipótesis científicas modernas, que son apoyadas por diversas líneas de investigación, entre las cuales son importantes el ADN, la bioquímica y las pruebas experimentales.
¿QUÉ ES EL CREACIONISMO?
En ciencia, teoría se refiere a una explicación completa de una característica importante de la naturaleza y se basa en multitud de hechos reunidos a lo largo del tiempo. Las teorías también permiten a los científicos hacer predicciones sobre fenómenos que todavía no se han observado.
El creacionismo es la creencia, sostenida solo por la fe, que todas las especies, en su forma actual, fueron creadas por un acto divino, hace un poco menos de 10.000 años. Esta creencia, ha sido defendida fuertemente por las iglesias fundamentalistas, especialmente en USA, tratando que sus ideas sean estudiadas en los colegios, al mismo nivel que son tratadas las hipótesis y teorías científicas. Ciertos líderes cristianos sostienen que la diversidad de la vida no se pudo haber originado, ni tuvo el tiempo suficiente para evolucionar mediante procesos naturales. Postulan que la Tierra no es lo bastante antigua para que la diversidad de la vida haya surgido mediante evolución. Pero las medidas procedentes de la geología, de la astronomía y de otras disciplinas han confirmado, en repetidas ocasiones, una antigüedad de la Tierra de aproximadamente 4 500 millones de años, tiempo suficiente para que ocurriera el origen de la vida, se produjeran varias extinciones masivas y evolucionaran las especies hasta las formas actuales. Los argumentos creacionistas se basan en la existencia de un ser fuera del mundo natural, mientras que la ciencia sólo puede investigar fenómenos que ocurren en la naturaleza, de modo que la ciencia, mediante sus métodos de trabajo, no tiene cómo aceptar ni refutar las afirmaciones creacionistas. Respetable creencia, pero como el creacionismo no opera en el ámbito de la ciencia, toda creencia creacionista no debe presentarse en las clases de ciencias junto a la enseñanza sobre evolución. La enseñanza de conceptos no científicos en las clases de ciencias únicamente confundirá a los estudiantes sobre los procesos, la naturaleza y los límites de la ciencia.
Pensamiento crítico 1. Aplica conceptos Basándote en la definición de teoría , tal como la concibe la ciencia ¿por qué el creacionismo no puede ser considerado una teoría? 2. Explica Señala el motivo por el cual No es posible refutar hipótesis de tipo creacionistas usando el método científico. _____________________________________
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Prof. GAtoledo, Depto. de Cs. SFC, 2015 Origen de la vida en la tierra 1
RECETA DE VAN HELMONT PARA GENERAR RATONES DESPUÉS DE 21 DÍAS Pese a que las condiciones experimentales con la que trabajó van Helmont no fueron controladas ni presentó evidencias que apoyaran lo sostenido por él, este trabajo apoyó la abiogénesis. Debieron pasar cerca de 200 años más para ser refutada.
NOMBRE
Lección 1
CURSO FECHA
Origen de la vida en la tierra continuación HIPÓTESIS DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA
COMPRENDISTE? 3. Define ¿A qué se denominó “fuerza vital?
La generación espontánea es la mala hipótesis de que la vida puede surgir de la materia inanimada debido a alguna “fuerza vital” contenida en la materia orgánica o dada a ella para poder crear organismos. La generación espontánea fue una hipótesis muy extendida en toda la Edad Media y en la segunda mitad del siglo 19, pero resulta penoso que, aún en la actualidad, algunas personas sigan “creyendo” en ella. La idea era atractiva porque engranaba en forma perfecta con los puntos de vista religiosos, predominantes en esa época, de cómo dios creó el universo. https://www.youtube.com/watch?v=es6kacHihqo (minuto 52). Hubo una fuerte tendencia a legitimar la idea porque esta “fuerza vital” se consideró una prueba categórica de la presencia de dios en el mundo. Tanta importancia le dio la iglesia católica a la generación espontánea (que era una propuesta creacionista) que aceptó la hipótesis de buen agrado y sólo le cambió el nombre por el de vitalismo, argumentando que, para que la vida surgiera, sólo se necesitaba una “fuerza vital” o “soplo divino”. Se propusieron muchas experimentos para probar la hipótesis e, incluso, se publicaron algunas recetas: “si ponemos ropa interior sudorosa con trigo en un recipiente de boca ancha, al cabo de 21 días el olor cambia y, el fermento surgiendo de la ropa 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 nacidos normalmente, pero lo que es verdaderamente increíble, es que los ratones surgidos del trigo y la ropa íntima sudada no son pequeñitos, ni deformes ni defectuosos, sino que son adultos perfectos...” (Ortus medicinae, Van Helmont, 1648)
4. Identifica Señala cuáles fueron dos errores básicos del trabajo de van Helmont que no deben ser cometidos cuando un científico realiza un experimento. ________________________________________________
HECHA UN VISTAZO
El médico y poeta italiano Francesco Redi (1629-‐1697) fue uno de los defensores de la biogénesis. Así, en 1668, Redi realizó un experimento para probar su hipótesis: colocó unos pedazos de diferentes tipos de carnes crudas dentro de varios frascos, algunos de los cuales estaban cubiertos con una gasa, mientras que otros fueron dejados abiertos. Después de unos días, Redi verificó que, en los frascos abiertos, había larvas y moscas adultas sobre la carne. Sin embargo, en los frascos cerrados, no había larvas ni moscas.
Prof. GAtoledo, Depto. de Cs. SFC, 2015
¿QUÉ ES LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA Y CÓMO OPERÓ LA CIENCIA PARA REFUTAR ESTA HIPÓTESIS?
2 Origen de la vida en la tierra
EXPERIMENTO DE REDI https://www.youtube.com/watch?v=es6kacHihqo (minuto 54:15-‐ 55:03)
ANTECEDENTES En un experimento controlado, sólo una variables es cambiada. Esta es llamada variable manipulada o independiente. La variable que cambia, en respuesta a la variable manipulada, es la variable respuesta o dependiente. Las variables que son mantenidas constantes son llamadas variables controladas.
John Needham (1713-‐1781) fue un naturalista y sacerdote católico inglés que, en 1745, llevó a cabo un experimento para someter a prueba la Hipótesis de la abiogénesis. Tuvo la ayuda de Georges Louis Leclerc Buffon (1707-‐1788), el curador del jardín del rey de Francia. Irónicamente, Buffon fue uno de los primeros científicos defensores de la evolución biológica. En ese experimento, Needham y Buffon colocaron caldos nutritivos (de carne de carnero) en varios tubos de vidrio. Los frascos fueron hervidos para eliminar cualquier forma de vida pre-‐existente. Cerca de 2 minutos después de la ebullición, los tubos fueron cerrados con tapones de corcho, para que el aire no pudiese entrar. Unos días más tarde, abrieron los frascos y observaron el caldo al microscopio, constatando que estaban contaminados con microorganismos. 3
5. Completa La ilustración de la izquierda, al medio, muestra el principio del experimento de Redi. Completa la ilustración mostrando los resultados? 6. Determina Escribe sobre el dibujo y en el lugar preciso los títulos “grupo experimental” y “grupo de control”. 7. Enumera Señala 3 variables que probablemente debió controlar Redi. a)__________________________________
b)__________________________________
c)___________________________________
8. Determina ¿Cuál es la variable dependiente de este experimento?__________________________________________________________ 9. Determina ¿Cuál es la variable independiente de este experimento? ___________________ _____________________________________ 10. Completa Una hipótesis debe incluir, cuando es formulada, tanto la variable independiente como la dependiente. Basándose en esto completa la probable hipótesis que pudo haber formulado Redi para este experimento. “Si se______________________________
_________________________, entonces
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Lección 1 El origen de la vida en la tierra continuación
A través de este experimento, Redi concluyó que la gasa actuó como una barrera que impidió la entrada de las moscas en los frascos cubiertos y no pudieron depositar sus huevos en la carne. Por lo tanto, la carne se mantuvo inalterada, sin larvas. En los frascos abiertos, sin embargo, las moscas no encontraron ninguna barrera para ponerse en contacto con la carne, lo que condujo a la aparición de larvas. Por lo tanto, las larvas no surgieron espontáneamente, sino que nacieron de los huevos puestos por las moscas en los pedazos de carne. Pese a los resultados obtenidos por Redi, la hipótesis de la generación espontánea no fue derribada del todo e, incluso, connotados estudiosos de esa época apoyaron la idea de que sólo los animales macroscópicos vienen de otros animales. La abiogénesis continuó una hipótesis fuerte porque, en esa época, se descubrieron los microorganismos como las bacterias y los protozoos. Estas criaturas microscópicas parecían surgir espontáneamente en cualquier lugar, es decir, los científicos no sabían de dónde ni cómo surgían tales microorganismos. Por lo tanto, la explicación de su origen se convirtió en la generación espontánea.
EXPERIMENTO DE REDI SOBRE GENERACIÓN ESPONTÁNEA. Uno de los puntos más fuertes de este experimento fue su simplicidad lo cual permitió que otros lo reprodujeran fácilmente. EXPERIMENTO DE NEEDHAM. https://www.youtube.com/watch?v=es6kacHihqo (minuto 55:03-‐56:38)
Lección 1 El origen de la vida en la tierra continuación
Por lo tanto, si los frascos fueron hervidos, matando a todas las formas de vida que estaban presentes y luego fueron "herméticamente cerrados", impidiendo la entrada de nuevos microorganismos, su aparición en el caldo nutritivo podría tener sólo una explicación: la generación espontánea. Debido al experimento muy bien planificado de Needham y Buffon y los resultados obtenidos por ellos, las ideas sobre la generación espontánea reaparecieron con gran fuerza y se comenzó a creer que en los "niveles inferiores" de la vida, es decir, los microorganismos, pueden surgir por abiogénesis. No está demás señalar que Needham creía, al igual que Aristóteles, que las sustancias nutritivas contenían una "fuerza vital" responsable del origen espontáneo de la vida.
11. Deduce ¿Cuál pudo haber sido el error que cometieron Needham y Buffon para que en el frasco experimental hayan aparecido microorganismos? _______________________________________
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EXPERIMENTO DE SPALLANZANI https://www.youtube.com/watch?v=es6kacHihqo (minuto 56:38-‐ 57:40) El abad italiano Lazzaro Spallanzani (1729-‐1799) en 1770, repitió el experimento de Needham y Buffon, tratando de demostrar lo contrario de lo que sus colegas concluyeron. A continuación se ilustra su trabajo: A B
EXPERIMENTO DE SPALLANZANI SOBRE GENERACIÓN ESPONTÁNEA. Los proponentes de la generación espontánea señalaron que para que operara la fuerza vital era necesario el aire.
12. Determina ¿Cuál de las dos secuencias que resume el experimento de Spallanzani es el grupo de control? _______________________________________ 13. Determina ¿Cuál de las dos secuencias que resume el experimento de Spallanzani es el grupo de experimental? _______________________________________ 14. Explica ¿Cuál fue la diferencia entre el trabajo de Needham y el de Spallanzani? _______________________________________
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Prof. GAtoledo, Depto. de Cs. SFC, 2015
4 Origen de la vida en la tierra
Nombre
LECCIÓN 1
Curso fecha Origen de la vida en la tierra continuación
¿Comprendiste? 15. Identifica ¿Qué hizo Spallanzani para mejorar el trabajo de Buffon y Needham? _________________________________________ _________________________________________
Al igual que Buffon y Needham, Spallanzani también puso caldos nutritivos en envases de vidrio; pero, a diferencia de ellos, hirvió los frascos durante un tiempo aproximado de una hora y los selló herméticamente. Después de unos días, los contenedores fueron abiertos y el caldo se examinó microscópicamente. Spallanzani no encontró microorganismos, lo cual probaba su suposición: “Needham y Buffon no habían esterilizado sus muestras, es decir, ellos no las habían hervido lo suficiente como para matar a todas las formas de vida pre-‐existentes”. Además, el sello con el cual taparon los frascos, no era hermético, lo que permitía la entrada de microorganismos en los contenedores. A pesar de la experiencia exitosa de Spallanzani para tratar de refutar la hipótesis de la abiogénesis, los argumentos de sus defensores fueron más fuertes. Needham dijo que Spallanzani había hervido los frascos durante mucho tiempo, destruyendo la "fuerza vital" presente en los nutrientes. Por otra parte, en esa época, se descubrió el gas oxígeno y se demostró que era esencial para la vida. Por lo tanto, los defensores de la abiogénesis comenzaron a afirmar que la cocción prolongada de los nutrientes enfrascados y el sello hermético en los experimentos de Spallanzani habían dejado el aire desfavorable para la aparición de los seres vivos, ya que el oxígeno fue cortado de los frascos (aunque hoy en día se sabe que muchos microorganismos son anaeróbicos, es decir, viven sin oxígeno). A pesar de toda la controversia en torno a los experimentos de Spallanzani y Needham, la hipótesis de la generación espontánea siguió siendo la más aceptada por la comunidad científica de esa época.)
16. Completa Hacia mediados del siglo XIX, _________________ refutó en forma definitiva a la hipótesis de la abiogénesis. Realizó un experimento usando frascos especiales cuyo cuello estaba curvado en forma de ___________ de _________ . Estos frascos permitían la entrada de __________, pero no de micro-‐organismos hasta el caldo rico en nutrientes, dentro de los frascos. Si existía alguna ______________ ____________ como había sido sugerido, ésta podría llegar al _____________a través del cuello sin tapón de los frascos. Este experimento demostró que los organismos provienen de otros _________________________ . Esta idea, conocida como___________________, es una de las piedras angulares de la biología actual.
Se comenzará esta sección con parte del elegante discurso pronunciado por Pasteur, en 1864 en la Universidad de la Sorbona: "En la actualidad no hay circunstancia conocida en la cual se pueda afirmar que existan en el mundo seres microscópicos sin antecesores similares a sí mismos. Los que mantienen la posición opuesta son víctimas de la ilusión y de experimentos mal conducidos, viciados de errores que no han logrado percibir o no han podido evitar"
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015.
EXPERIMENTO DE PASTEUR https://www.youtube.com/watch?v=es6kacHihqo (minuto 57:40-‐59:07)
5 Origen de la vida en la tierra
ANTECEDENTES G En un experimento controlado, sólo una variables es cambiada. Esta es llamada variable manipulada o independiente. La variable que cambia en respuesta a la variable manipulada es la variable respuesta o dependiente. Las variables que son mantenidas constantes son llamadas variables controladas.
EXPERIMENTO RESUMIDO DE PASTEUR. El científico francés asestó el golpe de gracia definitivo a la generación esponánea. 1. Pasteur introdujo un caldo de cultivo en un matraz de cuello largo y estrecho. 2. Calentó el cuello del matraz hasta curvarlo en forma de cuello de cisne, dejando su extremo abierto. 3. Hirvió el conte-‐ nido del matraz para matar cualquier forma de vida. 4. Dejó que se enfriase el caldo. Entró aire, pero no se depositaron microorganismos en el caldo.
21. Completa la tabla de arriba basándote en los experimentos de dos de los científicos que contribuyeron a refutar la idea de la generación espontánea. “No quiero creer, quiero saber”, frase de Carl Sagan que define perfectamente el escepticismo que la ciencia debe tener frente a los fenómenos de su ámbito de estudio. en
Nombre LECCIÓN 1
Curso Fecha Origen de la vida en la tierra continuación
17. Explica: ¿Cómo demostró Pasteur que la ebullición no destruía la supuesta “Fuerza vital? ___________________________________________
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El experimento hecho por Pasteur consistió en colocar 4 muestras de caldo nutritivo en frascos de vidrio con cuellos largos y curvos, en la forma de un cuello de cisne (forma de “s”). Ese cuello fue hecho por el propio Pasteur al calentar y curvar los cuellos de los frascos mediante un mechero. Luego, los frascos fueron hervidos hasta que murieran todos los micro-‐organismos existentes en los caldos nutritivos . Después de varios días, Pasteur verificó que ninguna de sus cuatro muestras presentaba micro-‐organismos. De ese modo, concluyó que, después de hervir los frascos, el enfriamiento del vapor de agua produjo gotitas a lo largo de las paredes internas del “cuello de cisne”. Esas gotitas funcionaron como un filtro, impidiendo el paso de partículas en suspensión presentes en el aire, incluyendo a los micro-‐organismos. Si los cuellos fuesen quebrados, ya no habría más un “filtro” y el caldo nutritivo se contaminaría. Pasteur observó exactamente eso cuando quebró el “cuello de cisne” de algunos frascos. El experimento de Pasteur fue célebre ya que logró invalidar los dos principales argumentos que tenían los defensores de la generación espontánea contra los experimentos que intentaban probar la biogénesis: (1)Al someter a ebullición a los caldos nutritivos se elimina la supuesta “fuerza vital”, formadora de vida, existente en las sustancias orgánicas. (2) Al hervir los frascos que han sido cerrados herméticamente torna al aire de su interior impropio para la vida, ya que ocurre escape de oxígeno. Como se puede notar por el experimento de Pasteur, los frascos cuyos cuellos fueron quebrados quedaron expuestos al aire contaminado, habiendo proliferación de micro-‐organismos en los caldos nutritivos. Así, el caldo mantuvo la capacidad de sustentar la vida aunque haya sido previamente hervido. Podemos percibir también que, en ningún momento, los frascos fueron cerrados, ocurriendo constantemente intercambio de aire entre el medio externo y el interno a través del “cuello de cisne”. De esta forma, había oxígeno en abundancia para permitir el desarrollo de los seres vivos en los caldos nutritivos, o sea, el aire de los frascos no era desfavorable para la "generación" de vida. Nadie logró rebatir los resultados de Pasteur, quien ganó el premio de la Academia de Ciencias de París y probó que los seres vivos solamente surgen a partir de otros seres vivos. De ese modo, más de dos mil años después de Aristóteles, la hipótesis de la generación espontánea finalmente fue refutada.
19. Explica: Los críticos de Spallanzani habían señalado que lo único que había probado con su experimento era que los organismos “no pueden vivir sin aire” ¿Cómo resolvió Pasteur este problema en su experimento? _________________________________________
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¿COMPRENDISTE? 18. Explica: ¿Cuál fue el propósito de hervir durante por un tiempo adecuado los caldos de cultivo? ________________________________________
Científico/experimento Variable independiente
Variable dependiente
Variables controladas
_______/carne en frascos cubiertos y descubiertos
La Tapa o la cubierta de malla fina en los frascos.
Crecimiento de gusanos
Tipo y cantidad de carne, tiempo, tamaño y tipo de frasco, etc.
Pasteur/___________________________________
El diseño _____ __________________________
Crecimiento de _____________
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20. Explica ¿Cómo un matraz cuello de cisne puede prevenir el surgimiento de micro-‐organismos en un caldo de cultivo mantenido en su interior? ________________________________________________________________________________________________________________________
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015. . 6 Origen de la vida en la tierra
NOMBRE CURSO FECHA
SECCIÓN: Revisión de la lección “El origen de la vida en la tierra, parte 1”. 1. La evidencia usada para apoyar abiogénesis fue la observación de que los alimentos, con el transcurso del tiempo, se cubren con gusanos o se contaminan con hongos. En el pasado se infería que no había ningún "padre" de los seres vivos que surgían de esos alimentos. Escribe esta inferencia como hipótesis usando una oración con “si-‐entonces” que sugiera una manera de someterla a prueba. La respuesta está dada, pero debes ordenarla para que tenga sentido: –los alimentos en-‐desde la comida”. -‐conexión visible-‐aparece en-‐ entonces el organismo-‐ “Si un organismo-‐descomposición sin-‐está surgiendo-‐a un padre,-‐espontáneamente–
2. La figura siguiente ilustra los pasos del experimento de Pasteur. Estudia la figura. Luego, responde las preguntas que siguen.
Matraz con Cuello de cisne
Un año más tarde…..
El caldo de cultivo es hervido.
El caldo de cultivo aún está transparente.
El cuello curvo es removido.
Un día más tarde…..
El caldo de cultivo se torna turbio.
Lee cada pregunta y escribe tu respuesta en el espacio provisto.
Habilidad Interpretación de imágenes Una habilidad de lectura es la capacidad de interpretar o entender gráficos, tablas o figuras que pueden aparecer en el texto. Las siguientes preguntas pone a prueba tu capacidad para interpretar la información de la figura.
2a. ¿Estaba abierto o cerrado el primer matraz? ¿Por qué permaneció transparente?:_______________________________
2b. ¿Cómo cambia el caldo de cultivo en el experimento y porqué?_________________________________________________
Haz un círculo alrededor de la letra frente a la frase que mejor complete el enunciado 3. El experimento ilustrado arriba sugiere que: a. b. c. d.
El caldo de cultivo nunca fue apropiadamente hervido. Microorganismos presentes en el aire contaminaron el caldo de cultivo. El matraz debe ser sellado para prevenir la contaminación por microorganismos. Tanto (a) y (b)
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015
4. En 1668, Francesco Redi propuso una hipótesis diferente para explicar el ejemplo específico de los gusanos que aparecen en carne en mal estado. Había observado que los gusanos surgían de la carne unos días después de haber visto moscas en la comida. Infirió (dedujo) que las moscas habían puesto huevos demasiado pequeños para verlos. Vuelve a revisar el texto e imagen relacionado con el experimento de Redi. ¿Qué conclusión se puede obtener de ese trabajo experimental?. Nuevamente, la respuesta deberás rehacerla a partir de las palabras o frases siguientes: -‐la carne-‐por tanto, -‐contacto con,-‐Los gusanos-‐cuando las moscas-‐ se forman sólo-‐no se produce, -‐de gusanos.-‐la generación espontánea-‐entran en-‐
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7 Fin, parte 1
