1. Ciencias para el mundo contemporáneo
1º Bachillerato
©José María Olmos Nicolás

2. La receta de la vida (C, H, O, N)
¿De qué está hecha la materia viva?
 Aunque los seres vivos son muy diferentes
entre sí, todos tienen en común una misma
organización interna.
 De los 92 elementos que se encuentran en la
Naturaleza, sólo unos veinte forman parte de
los seres vivos.

3. La receta de la vida (C, H, O, N)
¿De qué está hecha la materia viva?
Elementos más abundantes en la corteza terrestre
0
50
4 7,0
45
40
35
0
,0
Porcentaje de átomos
30 28
25
20
15
0
10 7,9 0
4 ,5 ,5
0 0 0 0
3 ,5 ,5 ,2 6 2
5 2 2 2
0,
4
0 ,2 0 ,19
0
O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H C
Elementos

4. La receta de la vida (C, H, O, N)
¿De qué está hecha la materia viva?
Elementos más abundantes en el cuerpo humano
70 0 0
6 3,
60
50
Porcentaje de átomos
40
0
,5
25
30
20
5 0
9,
10
0 5 3 1 1
1,4 0 ,30 0 ,20 0,
0 6
0,
0
0,
0
0,
0
0,
0
0
H O C N Ca P K S Cl Na Mg
Elementos

5. La receta de la vida (C, H, O, N)
¿De qué está hecha la materia viva?
 La materia viva no está compuesta por los
elementos más abundantes en la corteza
terrestre (Si, Al).
 Los elementos que la constituyen de manera
mayoritaria son:
 Hidrógeno,
 Oxígeno, y
 Carbono.
El hidrógeno y el oxígeno se
encuentran fundamentalmente como
agua

6. La receta de la vida (C, H, O, N)
¿De qué está hecha la materia viva?
 Agua y carbono constituyen el 98% de nuestro
organismo:
 El agua es fundamental para la vida pues es el
disolvente necesario para que se lleven a cabo
las reacciones químicas de los seres vivos.
 Todas las moléculas esenciales de la vida
(glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos
nucléicos) están formadas por cadenas de
átomos de carbono.

7. La receta de la vida (C, H, O, N)
¿De qué está hecha la materia viva?
 El resto de elementos de nuestro cuerpo se
encuentran en cantidades muy pequeñas, aun-
que sin ellos no podríamos vivir:
 Sin hierro no podríamos fabricar la hemoglobina de
la sangre.
 Sin selenio no funcionaría nuestro hígado.
 El azufre es el principal componente de pelo y uñas.
 Los impulsos nerviosos se interrumpirían sin
potasio.

8. La receta de la vida (C, H, O, N)
Energía para la vida
 La energía necesaria para la vida se obtiene a
partir de reacciones químicas en las que
interviene materia orgánica, previamente
fabricada por fotosíntesis (que realizan
vegetales, algas y algunas bacterias).
 Para que los glúcidos, la materia orgánica
sintetizada en la fotosíntesis, produzca la
energía necesaria para la vida se realiza un
proceso denominado respiración celular.

9. La receta de la vida (C, H, O, N)
Energía para la vida
 Dependiendo de dónde obtienen la materia
orgánica, los organismos se clasifican en:
 Autrótrofos,
 Heterótrofos.

10. La receta de la vida (C, H, O, N)
Energía para la vida
 Los organismos autrótrofos son aquellos que
fabrican materia orgánica a partir de materia
inorgánica (sales minerales, agua y otras
sustancias) y energía solar.
6 CO2 + 6 H2O + energía solar → C6H12O6 + 6 O2
materia materia
inorgáinca orgánica

11. La receta de la vida (C, H, O, N)
Energía para la vida
 Los organismos heterótrofos son aquellos que
se nutren de materia orgánica previamente
elaborada por los organismos autótrofos.
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energía
glucosa

12. La receta de la vida (C, H, O, N)
Energía para la vida
 La inmensa mayoría de los seres vivos utilizan
el oxígeno para obtener energía, aunque
algunos tipos de bacterias pueden obtenerla de
reacciones con otros elementos y compuestos
tales como hidrógeno y sulfuros (emitidos por
los volcanes): son los organismos
quimiosintéticos.

13. El origen de la vida
 Agua y carbono constituyen el 98% de nuestro
organismo y son fundamentales para la vida
pero, ¿de dónde proceden?

14. El origen de la vida
¿De dónde procede el carbono?
 La nebulosa precursora de la Tierra y los demás
cuerpos del Sistema Solar no era especialmente
rica en carbono.
 De hecho, el Sol contiene, en proporción, 30 ve-
ces menos carbono que la biosfera (zona super-
ficial de la Tierra donde se concentra la vida).

15. El origen de la vida
¿De dónde procede el carbono?
 Todo el carbono terrestre procede del interior
de la Tierra, donde se acumuló durante la
formación de nuestro planeta.
 Cada vez que un volcán emite dióxido de
carbono a la atmósfera, un ser vivo lo asimila.

16. El origen de la vida
¿De dónde procede el agua?
 Durante el origen del Sistema Solar, el agua no
pudo condensarse en órbitas cercanas al Sol,
ya que las temperaturas eran muy elevadas.
 La hipótesis más aceptada es la que afirma que
el agua de los mares la trajeron asteroides
cuyas órbitas están más allá de la de Marte.

17. El origen de la vida
Un escenario para la vida
 El escenario en el que surge la vida en la Tierra
está bastante bien definido:
 Un interior muy caliente.
 Una atmósfera densa sin oxígeno en un pla-
neta oceánico.

18. El origen de la vida
Un escenario para la vida
 Un interior muy caliente significa vulcanismo
muy intenso.
 Como la mayoría de los continentes aún no se
habían formado, casi todo el vulcanismo era
submarino.
 Muchos organismos primitivos viven en aguas
muy ricas en minerales disueltos, sin necesidad
de la energía solar.

19. El origen de la vida
Un escenario para la vida
 Por otro lado, en la protoatmósfera no había
oxígeno y, por tanto, tampoco ozono que
protegiese la superficie de la Tierra de los rayos
ultravioleta, capaces de destruir cualquier
atisbo de vida.
 Por este motivo, la vida lo hubiese tenido difícil
para prosperar de no estar protegida bajo un
gran espesor de agua.

20. El origen de la vida
Un escenario para la vida
 Así pues, el escenario en el que surge la vida en
la Tierra sería un planeta oceánico con
volcanes submarinos, donde, lejos de la luz
solar y en un medio sin oxígeno, pudo tener
lugar la aparición de la vida.

21. El origen de la vida
El experimento de Miller
 Conocido el escenario donde se originó la vida,
debemos cuestionarnos otro hecho, ¿cómo se
transformó la materia inerte en materia orgá-
nica?

22. El origen de la vida
El experimento de Miller
 En 1.953, Stanley Miller, estudiante de
bioquímica (1.930-2.007), sintetizó aminoácidos
a partir de amoniaco, vapor de agua y metano
(los gases de la atmósfera primitiva, según se
suponía entonces).

23. El origen de la vida
El experimento de Miller

24. El origen de la vida
El experimento de Miller
Se introduce una mezcla de gases (metano, amoniaco, hidrógeno), sometida a
descargas eléctricas, recogiéndose las moléculas sintetizadas, aminoácidos
entre otras.

25. El origen de la vida
El experimento de Miller
 Miller propuso que esta síntesis había tenido
lugar en la Tierra primitiva y que había sido el
primer paso para la aparición de la vida, pero
hoy sabemos que probablemente nunca hubo
mucho metano.

26. El origen de la vida
El experimento de Miller
 Así pues, el experimento de Miller no explica el
origen de la vida pero, además de su valor
histórico, demostró que es posible sintetizar
materia orgánica a partir de inorgánica, cuando
hasta entonces sólo se obtenía a partir de los
seres vivos.

27. El origen de la vida
¿Qué pensamos hoy?
 Estas son algunas hipótesis actuales sobre el
origen de la vida:
 Hipótesis metabólica.
 Mundo de ARN.

28. El origen de la vida
¿Qué pensamos hoy?
HIPÓTESIS METABÓLICA:
 Pequeñas moléculas sencillas se aislaron del
medio con una membrana, iniciando una serie
de procesos químicos de complejidad
creciente, hasta que la unidad se reprodujo.

29. El origen de la vida
¿Qué pensamos hoy?
MUNDO DE ARN:
 Moléculas de ARN, surgidas al azar, capaces de
replicarse mediante mutaciones, comenzaron la
cadena de la evolución.

30. El origen de la vida
La vida, en el principio y ahora
 La vida dejó su huella en las rocas más
antiguas de la Tierra.
 En Isua (Groenlandia) aparecen capas de rocas
que hace 3.850 millones de años se depositaron
en forma de fango en el fondo de un mar poco
profundo, donde la vida dejó su primera firma.

31. El origen de la vida
La vida, en el principio y ahora
 Algunas de los minerales de las rocas de Isua
son carbonatos, que contienen dos isótopos de
carbono: 12C y 13C.
 Los seres vivos contienen una proteína que
permite la asimilación del 12C pero no del 13C,
por lo que los sedimentos donde haya habido
seres vivos quedan enriquecidos en 12C.

32. El origen de la vida
La vida, en el principio y ahora
Y eso descubrió un grupo de científicos
daneses en 1.999 en las rocas de Groenlandia.
 Calculando la edad de las rocas donde
aparecen estos sedimentos podemos conocer
la fecha mínima de aparición de la vida.
 Se suele admitir que la vida apareció en la
Tierra hace 4.000 millones de años.

33. La evolución y sus pruebas
 La inmensa cantidad de especies que pueblan
la Tierra proceden de antepasados comunes
cuyos restos (fósiles) han quedado enterrados
en rocas.
 De las primeras moléculas vivas a la diversidad
actual hemos pasado gracias a la evolución.

34. La evolución y sus pruebas
 La evolución se apoya en tres tipos de pruebas:
 Biológicas (basadas en organismos
actuales).
 Paleontológicas (apoyadas en los fósiles).
 Moleculares (basadas en la genética).

35. La evolución y sus pruebas
Pruebas biológicas
 Una prueba biológica de la evolución es la
disposición y estructura de los huesos y los
órganos vestigiales.

36. La evolución y sus pruebas
Pruebas biológicas
La disposición y estructura de los huesos de las extremidades de
animales tan diferentes como el murciélago, la ballena, el gato y el ser
humano son tan semejantes que pensamos que se trata de adaptaciones
de una única anatomía, la de un antepasado común, a usos distintos.

37. La evolución y sus pruebas
Pruebas biológicas
Los órganos vestigiales son partes del cuerpo sin ninguna utilidad en la
especie actual, como el fémur y la pelvis de la ballena (que no tiene
extremidades posteriores). Indican la existencia de antepasados de
formas de vida muy diferentes. El ser humano tiene más de 100
estructuras vestigiales.

38. La evolución y sus pruebas
Pruebas biológicas
 La prueba definitiva de la evolución es el hecho
de que todos los seres vivos poseen el mismo
sistema de transmisión de la información (ADN)
y comparten las mismas proteínas y reacciones
químicas.

39. La evolución y sus pruebas
Pruebas paleontológicas
 Las pruebas paleontológicas de la evolución la
constituyen los fósiles.
 Sólo se han encontrado fósiles de una de cada
7.000 especies, pero nos permiten plantear el
árbol de la vida, en el que todos los seres vivos
proceden de un mismo tronco.

40. La evolución y sus pruebas
Pruebas moleculares
 Las pruebas moleculares se basan en la
suposición de que las mutaciones (cambios en
los genes) suceden a un ritmo constante.
 Contando las diferencias en los genes entre
dos especies o grupos podemos averiguar su
parentesco y el momento de separación.

41. La evolución y sus pruebas
Pruebas moleculares
 De los aproximadamente 30.000 genes del ratón, 29.700 están
también en el ser humano.
 Este 99% común es una prueba aplastante de que somos ramas de
un mismo árbol.y el momento de separación.

42. Cómo explicamos la evolución
 Agrupamos la gran cantidad y variedad de
seres vivos en especies.
 Se define especie como el conjunto de
organismos capaces de reproducirse entre sí y
que tienen descendencia fértil.

43. Cómo explicamos la evolución
El lamarckismo
 Jean Baptiste Lamarck fue el primer
naturalista que, oponiéndose a la idea de la
invariabilidad de las especies, desarrolló una
teoría general de la evolución, explicando
sus posibles mecanismos.

44. Cómo explicamos la evolución
El lamarckismo
 Mantuvo la opinión de que la naturaleza ha
producido gradualmente los diferentes grupos
de seres vivos, desde los más simples hasta los
más complejos.

45. Cómo explicamos la evolución
El lamarckismo
 La teoría de Lamarck se basa en los siguientes
principios:
 El medio ambiente es cambiante.
 Los seres vivos se adaptan a estos cambios.
 Para ello, los seres vivos utilizan más unos órganos que otros (uso
y desuso).
 Los órganos más utilizados se desarrollan y se robustecen, los que
no se usan se atrofian.
 Los caracteres adquiridos o perdidos por los seres vivos a lo largo
de su vida son transmitidos a sus descendientes (herencia de los
caracteres adquiridos).

46. Cómo explicamos la evolución
El lamarckismo
 Estas imaginativas ideas permanecieron en el
olvido durante años, aunque después
alcanzaron una gran difusión y ejercieron
enorme influencia en todo el pensamiento
biológico.
 Pero a pesar de tratarse de una teoría atractiva
y fácil de aceptar intuitivamente, es totalmente
falsa.

47. Cómo explicamos la evolución
El lamarckismo
 Todos los intentos que se han hecho para tratar
de demostrar la herencia de los caracteres
adquiridos (punto clave de la teoría) han
fracasado rotundamente.
 Hoy sabemos que las respuestas adaptativas
de los organismos al medio ambiente no se
pueden registrar, de ningún modo, en los
genes.

48. Cómo explicamos la evolución
El lamarckismo
 Existen muchos ejemplos que muestran que
estas características adquiridas no se
transmiten a la descendencia:
 el extraordinario desarrollo muscular de los atletas,
 costumbres como la de perforar los lóbulos de las
orejas,
 cortar el rabo a ciertas razas de perros.

49. Cómo explicamos la evolución
El darwinismo
 Charles Darwin aportó multitud de pruebas
demostrativas de la realidad de la evolución y
elaboró una teoría para explicar su desarrollo,
la evolución de las especies por selección
natural, que fue publicada en su obra “El origen
de las especies” en 1.859.

50. Cómo explicamos la evolución
El darwinismo
 Conocía la práctica del apareamiento selectivo,
que consiste en escoger como reproductores a
los ejemplares que destacan en las
características deseadas. Imaginó que algo
semejante a esta selección artificial, dirigida
por el hombre para obtener nuevas razas,
podría suceder en la naturaleza.

51. Cómo explicamos la evolución
El darwinismo
 Según su teoría, la suma de pequeñas ventajas
logradas por esta selección natural, generación
tras generación, daría lugar a las diferentes
adaptaciones de los organismos a su medio
ambiente.

52. Cómo explicamos la evolución
El darwinismo
 Esto sólo tiene sentido si las variaciones son
hereditarias. Esta fue la principal dificultad que
encontró la teoría de la selección natural y
Darwin no llegó a resolverla, pues aún se
ignoraba el mecanismo de la herencia
biológica.

53. Cómo explicamos la evolución
El darwinismo
 De forma parecida a los trabajos de Darwin, el
naturalista Alfred Russell Wallace llegó a
conclusiones semejantes.

54. Cómo explicamos la evolución
El darwinismo
 La teoría de Darwin-Wallace se basa en los
siguientes principios:
 La mayoría de las especies se reproducen en gran número.
 Los recursos (alimento, espacio) son limitados.
 Los individuos de una especie no son iguales entre sí, siempre
existe cierta variabilidad.
 Como consecuencia, se produce una lucha por la existencia en la
que sólo sobreviven los mejor adaptados (selección natural).
 Sus descendientes heredan sus caracteres.

55. Cómo explicamos la evolución
El neodarwinismo
 A principios del siglo XX se formula una nueva
teoría: el neodarwinismo o Teoría Sintética de la
Evolución, que integra el darwinismo con las
leyes de Mendel y el fenómeno de las
mutaciones.
 Esta es la teoría que está vigente en la
actualidad.

56. Cómo explicamos la evolución
El neodarwinismo
 A principios del siglo XX se formula una nueva
teoría: el neodarwinismo o Teoría Sintética de la
Evolución, que integra el darwinismo con las
leyes de Mendel y el fenómeno de las
mutaciones.
 Esta es la teoría que está vigente en la
actualidad.

57. Cómo explicamos la evolución
El neodarwinismo
Algunos de los precursores
del neodarwinismo

58. Cómo explicamos la evolución
El neodarwinismo
 Hoy sabernos que hay variaciones que son
hereditarias, y otras que no lo son, ya que se
trata de meras modificaciones debidas al
ambiente (el color del plumaje en los flamencos
depende de su alimentación).

59. Cómo explicamos la evolución
El neodarwinismo
 Sólo las variaciones hereditarias, causadas por
las mutaciones o alteraciones del material
genético, que se producen al azar en todos los
organismos, constituyen la materia prima de la
evolución.
 Sobre ellas actúa la selección natural.

60. Cómo explicamos la evolución
El neodarwinismo
 El neodarwinismo se basa en los siguientes
principios:
 Los seres vivos experimentan variaciones debidas a mutaciones
que se producen al azar, lo que genera variabilidad entre los
individuos de una misma especie.
 Sobre ellos actúa la selección natural. Los individuos mejor
adaptados sobreviven, dejan más descendientes y sus caracteres
se extienden dentro de la población. Los peor adaptados dejan
menos descendientes y sus genes van desapareciendo.
 Estos cambios progresivos se acumulan en el tiempo produciendo
cambios en las poblaciones que dan lugar a nuevas variedades,
razas y especies.

61. Cómo explicamos la evolución
Las teorías evolucionistas

62. Cómo explicamos la evolución
Las teorías evolucionistas. El lamarckismo
Según Lamarck, las jirafas inicialmente tenían el cuello
corto.
Éste se les habría estirado al alargarlo para comer las hojas
de los árboles.
Los descendientes habrían heredado esta característica.

63. Cómo explicamos la evolución
Las teorías evolucionistas. El darwinismo
Según Darwin, en las poblaciones de jirafas existía una
cierta variabilidad: unas tenían el cuello más largo que
otras.
Los individuos de cuello más largo estarían mejor
adaptados y dejarían más descendientes.
Con el tiempo cada vez habría más jirafas con el cuello
largo.

64. Cómo explicamos la evolución
Las teorías evolucionistas. El neodarwinismo
Según el neodarwinismo, entre los antecesores de las
jirafas, animales con cuellos cortos, las mutaciones
producirían algunos individuos con el cuello más largo.
Si este carácter representa una ventaja, estos individuos se
reproducirán más y aumentará el número de individuos con
el cuello más largo.
Con el tiempo cada vez habría más jirafas con el cuello
largo.
La evolución no se detiene, pues las mutaciones hacen que
siempre haya individuos con cuellos más cortos y más
largos, variabilidad, sobre la que actúa la selección natural.

65. Cómo explicamos la evolución
Radiaciones evolutivas
 Aunque continuamente surgen y desaparecen
especies, hay periodos en la evolución del
planeta en el que el ritmo de renovación se
incrementa.
 Son periodos de intensa aparición o extinción
de especies.

66. Cómo explicamos la evolución
Radiaciones evolutivas
 A lo largo de la historia de la Tierra ha habido
diferentes pangeas (supercontinentes).
 Cuando hay una pangea el número de especies
es menor (la vida es menos diversa), y cuando
los continentes están separados existe más
diversidad de especies.

67. Cómo explicamos la evolución
Radiaciones evolutivas
 Si los continentes están unidos, las especies
tienden a eliminarse por competencia, y la vida
se empobrece.
 Al aparecer más continentes, surgen nuevos
ambientes (más zonas costeras, por ejemplo) y
el número de especies aumenta.

68. Cómo explicamos la evolución
Radiaciones evolutivas
 Esto se denomina radiación evolutiva.
 La isla de Madagascar y el istmo de Panamá
son dos ejemplos.

69. Extinciones
 Constantemente se están extinguiendo
especies, pero durante la historia de la vida ha
habido además al menos cinco momentos de
desaparición de muchas especies.
 Son las extinciones masivas.

70. Extinciones
 Según los paleontólogos, a lo largo de la historia de la vida ha
habido cinco grandes extinciones: al final del Ordovícico , en el
Devónico , al final del Pérmico , al final del Triásico  y al final
del Cretácico . Después de cada una de estas crisis biológicas se
ha producido un periodo de recuperación.

71. Extinciones
 La extinción que afectó a un mayor número de
especies (algo más de la mitad) ocurrió hace
252 millones de años (al final del Pérmico).

72. Extinciones
 Dado que en esa época no cayó ningún
asteroide, se achaca a una catástrofe por
anoxia (falta de oxígeno en el agua marina)
provocada por el calentamiento de la atmósfera
tras una larga etapa de intenso vulcanismo:

73. Extinciones
Vulcanismo
Calentamiento
Anoxia
Extinción masiva
Efecto dominó

74. Extinciones
La extinción de los dinosaurios
 Hace 65 millones de años ocurrió la extinción
más famosa, porque fue en ella cuando
desaparecieron los dinosaurios y muchas otras
formas de vida.

75. Extinciones
La extinción de los dinosaurios
 Un gran asteroide cayó en el sur de México y
generó una catástrofe ambiental: tsunamis
gigantes, incendios, grandes cambios de
temperatura que exterminaron a las especies
más necesitadas de alimentos y temperatura
estable.

76. Extinciones
El enigma de la supervivencia
Plantas con semilla, insectos, aves, pequeños
reptiles y mamíferos sobrevivieron.

77. Extinciones
El enigma de la supervivencia
Al caer el asteroide se interrumpió la fotosíntesis y
desapareció la vegetación, rompiéndose la cadena
trófica. Sólo sobreviven animales que comen semillas e
insectos, que se alimentan de carroña y detritos.

78. Extinciones
El enigma de la supervivencia
Al reaparecer la luz, las semillas germinan, nacen las
plantas y la cadena trófica se reestructura con las
especies supervivientes, entre las que no están ni los
grandes hervíboros ni los grandes carnívoros.

79. El origen del ser humano
 Hace ocho millones de años, las corrientes
convectivas del manto que mueven los
continentes comenzaron a romper África en dos
partes desiguales.
 Así nació el valle del Rift, una gran grieta en el
este de del continente.
 Este cambio del relieve modificó el clima de
África oriental y convirtió la selva en sabana.

80. El origen del ser humano
 En la selva vivían grupos de primates, grandes
monos, los antecesores de la familia de los
homínidos, a la que pertenecen los humanos.
 El cambio climático impulsó a algunos de estos
animales a modificar sus hábitos: para recoger
alimento en un paisaje abierto como la sabana
la postura bípeda tiene ventajas sobre la
cuadrúpeda.

81. El origen del ser humano
 Hace cuatro millones de años ya había seres
bípedos: los primeros Australopithecus.
 A continuación, pequeñas poblaciones de estos
homínidos se extendieron rápidamente por toda
África.

82. El origen del ser humano
Hace 2,3 millones de años apareció en
África oriental el primer fabricante de
herramientas, lo que señala la
aparición del primer ser huamno: es el
Homo habilis.

83. El origen del ser humano
Un poco después (hace 1,8 millones
de años) apareció otro homínido, el
Homo ergaster, “el gran viajero”. Nada
más entrar en escena salió de África y
llegó a Indonesia y China.

84. El origen del ser humano
El Homo erectus era alto, su capacidad
craneal era elevada, era carnívoro y
dominaba el fuego. Persistió hasta
hace solo 50.000 años.

85. El origen del ser humano
Los últimos homínidos, Homo
neanderthalensis y Homo sapiens
(especie a la que pertenecemos),
aparecieron hace unos 200.000 años y
poblaron, fundamentalmente, Europa.