electivo

1. “Origen de la vida y evolución.”

2. 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...”.

3. La teoría de la generación espontánea…

4. Ideas espontaneístas…

5. Generación Espontánea
- 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)
Experimento Louis Pasteur (med. 1800s).
John Tyndall.

6. Evolución Química
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.

7. 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 DDEELL JJOOVVEENN PPLLAANNEETTAA
ATMÓSFERA
- Ausencia de Oxígeno
- Atmósfera reductora
- Composición: CO2
H2O
H2S
H2
N2
CH4
NH3
- Tormentas eléctricas
- Bombardeo de Meteoritos
- Ingreso de luz ultravioleta
- Intensa actividad volcánica

8. La tierra primigenia…

11. Experimento Stanley Miller- Harold Urey

12. Experimento de
Miller y Urey

13. Carbono
Nitrógeno
Oxigeno
Hidrógeno
Aumento de la interacción de las
moléculas debido al aumento en
la concentración
Moléculas más grandes y complejas
(Formación de polimeros sobre rocas
o arcilla (contiene iones Zn y Ca que
catalizan reacciones)
(avalados por experimentos)
Formación de ácidos nucleícos

14. 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
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.
Experimento de Juan Oro
UTILIZÓ: - Cianuro de Hidrógeno (HCN)
- Amoniaco (NH3)
- Cianógeno (C2N2)
- Cianoacetileno (HC3N)
RESULTADOS: Aminoácidos y Bases nitrogenadas

15. Síntesis orgánica en la atmósfera terrestre
primitiva

16. FORMACIÓN DE LA SOPA PRIMITIVA

18. 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

19. Molécula autorreplicante:
ARN
¿cómo?
- ácido nucleico
- Se autorregula.
Errores  mutaciones  primera fuente de variabilidad
- Enzimas: ribozimas
- Moléculas de ARN que
cataliza su propia síntesis
(replicación)
Cataliza su propia
síntesis
Diversificación

20. enzima
agua
enzima
¿Cómo funcionan las enzimas
que son proteínas?

21. enzima
Moléculas simples y de menor tamaño

22. Si el ARN fue la primera molécula autorreplicante, qué explicación
tiene el dogma central de la biología molecular?
ADN  ARN  proteína
Copia 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
Se fabrica en el
citoplasma, en los
ribosomas
Determinan el
fenotipo de los
organismos
transcripción
traducción

23. Transcripción inversa
ADN  ARN
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

24. Evolución vía
ARN

25. El mundo del 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)

26. ¿Cómo surgieron las primeras células?

27. ¿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…

28. 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…

29. Primera innovación biológica: la fotosíntesis
Bacterias usan la luz solar
para sintetizar moléculas
complejas
FOTOSINTESIS
¿qué se requiere
para la
fotosíntesis?
Fuente de
La fuente de H es la molécula H hidrógeno 2S que se encuentra en
las zonas volcánicas.
Al utilizarse el sulfuro de hidrógeno, se comenzó a
agotar y apareció una nueva fuente: el agua

30. 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).

31. 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.

32. El oxígeno puede ser muy
peligroso, pues reacciona con las
moléculas orgánicas y las destruye.
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.
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 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…!!

33. 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.

34. Evidencia fósil de las bacterias fotosintéticas primitivas
- 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.
- La evidencia fósil indica como origen de la vida 3500 millones de años. Fósiles
de Groenlandia parecen indicar 3800 millones de años.
Edad de la tierra 4500 millones de años

35. 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!?

36. 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?

37. Teoría Endosimbiótica de Lynn Margulis

38. - 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.

39. 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.

40. 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.

41. 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.

42. Origen del núcleo celular
Hipótesis 1: Una posibilidad es 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: Al igual que muchos otros organelos eucarióticos, 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.

44. Historia de la
vida en la
Tierra

55. Eón Precámbrico
HÁDICO
Principales eventos del Hádico:
Formación de la Tierra.
Formación de la primera atmósfera (sin oxígeno).
Gran bombardeo meteorítico.
Formación de la Luna.
Formación de océanos primitivos.
Formación de la litosfera.
Formación de las primeras rocas.

56. Principales eventos:
Aparición de las primeras células
anaerobias heterótrofas.
Aparición de células anaerobias
fotosintéticas = Cianobacterias.
Primeras estructuras de origen
biológico = Estromatolitos.
Primeros continentes.
Inicio de la tectónica de Placas.
Comienza a liberarse oxígeno hacia
la atmósfera.
Cesa la lluvia de meteoritos.
ARCAICO
Estromatolitos

57. PROTEROZOICO
Principales eventos:
Los primeros continentes se unen formando Pangea I.
Primeras células aerobias.
Primeras células eucariotas.
Comienza a formarse la capa de Ozono.
Primeros seres vivos pluricelulares: algas rojas y verdes.
Primeras glaciaciones.
Primeros metazoos: fauna de Ediacara.
Primeros hongos.
Invertebrados de Ediacara
Grypania, primer eucariota
fotosintético

58. Fósiles más antiguos, Cianobacterias
Primeros
Eucariotas
Acritarcos, eucariotas unicelulares

60. Era Paleozoica (544 a 245 ma)
1. Período Cámbrico (544 a 505 ma).
2. Período Ordovícico (505 a 440 ma).
3. Período Silúrico (440 a 410 ma).
4. Período Devónico (410 a 360 ma).
5. Período Carbonífero (360 a 286 ma).
6. Período Pérmico (286 a 245 ma).

61. a.- Era Paleozoica (544 a 245 ma)
1. Período Cámbrico (544 a 505 ma).
Sigue la fragmentación de Pangea I. 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.

62. 2. Período Ordovícico (505 a 440 ma)
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.)

63. 3. Período Silúrico (440 a 410 ma)
Debido a la explosión de la vida vegetal y la conquista de la tierra, la atmósfera alcanza un 21%
de O2, como en la actualidad. Primeras plantas terrestres vasculares (con tejidos conductores para
transportar nutrientes a las partes aéreas) = Pteridófitas primitivas. Primeros insectos terrestres.
Hacia 400-380 ma se da la orogenia Caledoniana, formación de cordilleras a ambos lados del
Atlántico actual, hoy casi erosionadas.

66. 4. Período Devónico (410 a 360 ma)
Hace unos 390-380 ma aparecen peces de agua dulce. Son los primeros vertebrados
terrestres (protoanfibios) formados a partir de peces que resisten fuera del agua.
Con unos 360 ma de antigüedad, surgen los primeros anfibios y, poco después, los
primeros árboles. Extinción Devónica (367 m.a.)

75. Período Carbonífero
(360 a 286 ma)
Los primeros reptiles tienen una edad de unos 340 ma. Hace 325 ma se desarrolla la primera
membrana amniótica, que permite la vida independiente del agua a los animales. De unos 300 ma
atrás son las primeras Espermatófitas, las Gimnospermas. Esto implica la existencia de estructuras
reproductoras y especializadas, como el polen y las semillas. Los reptiles colonizan los continentes.
Glaciación permo-carbonífera.
Se forman los grandes depósitos de carbón.

76. 6. Período Pérmico (286 a 245 ma)
Hacia 260 ma comienza una nueva orogenia, la Hercínica. Entre 260 y 250
ma se da la gran extinción Pérmica, coincidiendo con el fin de la glaciación
Permo-Carbonífera (en Gondwana). Hay un clima cálido, gran aridez,
enormes depósitos de sales a nivel mundial, gran oscilación térmica.
Formación de Pangea II.
Al final del período, hace unos 245 ma, aparecen los primeros dinosaurios.

77. Principales eventos:
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.

78. b.-Era Mesozoica (245 a 65 ma)
1. Período Triásico (245 a 208 ma)
Hace 240 ma existieron dinosaurios con toda certeza. 230 ma atrás la cadera de
los reptiles se adapta para la carrera veloz. Los primeros ammonoideos tienen
unos 225 ma, y los primeros Pterosaurios, unos 205 ma. Extinción finitriásica.

79. 2. Período Jurásico (208 a 146 ma)
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.
3. Período Cretácico (146 a 65 ma)
Hace 130 ma se registran las primeras Angiospermas. Unos 110-80 ma atrás se genera el
60% de todo el petróleo conocido. 100 ma, Sudamérica se separa de África. A los 100-75
ma se da la mayor transgresión marina registrada (extensión de los mares). Al final del
período, a los 65 ma, aparecen los Primates.

81. Extinción finicretácica: hipótesis del impacto de un gran meteorito en el actual
golfo de México que provoca la desaparición de los dinosaurios.
Principales eventos:
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.

82. c.- Era Cenozoica (65 ma a hoy)
Período Terciario (65 a 1.8 ma)
Hace 60 ma sucedió la radiación de los mamíferos: 54 ma caballos, 50 ma ballenas y elefantes.
Entre 40-35 ma atrás la India chocó con Eurasia.
Entre los 35 y los 3 ma se produjo la glaciación neógena, que originó la formación del casquete glacial
antártico (hace 10 ma, formación total del casquete antártico) y de los casquetes glaciares en el Hemisferio
Norte.
30 ma, Primates con visión estereoscópica y manos prensiles. Hace 20 ma surgieron los primeros
Homínidos (Proconsul).
20 ma atrás aconteció la orogenia Alpina: se formaron los Pirineos, los Alpes, el Himalaya...
Hace 5 ma aparecen los primeros Hominoideos, primates bípedos: Australopithecus . Hace 2 ma apareció
el género Homo.

83. Período Cuaternario (1.8 ma a hoy)
Diversificación del género Homo: H. erectus, H. antecessor, H. neanderthalensis, H. sapiens. El
hombre conquista todos los continentes.
Grandes glaciaciones cuaternarias perduraron hasta hace unos 10. 000 años en que dio fin
la última glaciación.

84. Principales eventos:
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.

87. ¿Cómo se desarrollaron las ideas sobre la evolución?
¿Qué evidencias existen que apoyen la evolución?

88. ¿Cómo se desarrollaron las ideas sobre la evolución?

89. FÓSILES

90. FÓSILES

91. La evolución se
lleva a cabo por
selección natural
Darwin y Wallace

93. Observa cómo fluye el pensamiento evolucionista
en base a la OBSERVACIÓN.

94. ¿Cómo sabemos que ha habido evolución?

95. ¿Cuáles son las evidencias de la evolución?
ANATOMÍA
COMPARADA
Convergencia
evolutiva
Estructuras
análogas

96. ¿Cuáles son las evidencias de la evolución?

97. ¿Cuáles son las pruebas de que las poblaciones
evolucionan por selección natural?
Estructuras
Vestigiales.-

98. Embriones y relaciones evolutivas.-

99. Relaciones Filogenéticas.