Este documento trata sobre la evolución y el origen de la vida. Explica las primeras teorías sobre el origen de la vida como la generación espontánea y la teoría de los coacervados de Oparin-Haldane. También describe los experimentos de Miller que demostraron la formación de moléculas orgánicas bajo condiciones primitivas de la Tierra. Además, analiza las primeras teorías sobre la evolución como el fijismo, lamarckismo y la teoría de la selección natural de Darwin y Wallace. Por
ACERTIJO LA RUTA DEL MARATÓN OLÍMPICO DEL NÚMERO PI EN PARÍS. Por JAVIER SOL...
UD 3. Evolución y origen de la vida
1. UD 3. EVOLUCIÓN Y ORIGEN
DE LA VIDA
Cultura Científica 1º Bachillerato
Marta Gómez Vera
2. Índice
1. El origen de la vida.
1. ¿Qué es la vida?
2. La generación espontánea.
3. Oparin – Haldane: Teoría de los
coacervados.
4. Astrobiología.
5. La célula.
2. La evolución biológica.
1. Fijismo contra evolucionismo
2. Lamarkismo
3. Darwin y Wallace: Evolución por
selección natural.
4. Teorías postdarwinistas
3. La evolución humana.
1. Caminar sobre dos piernas.
2. El cerebro crece.
3. Surge el lenguaje.
4. Evolución molecular.
4. • Creacionismo: la vida tiene un origen sobrenatural en el que no intervienen reacciones físico-
químicas de ningún tipo, ya que todo lo que existe ha sido creado por uno o varios dioses. Esta visión
religiosa del origen de la vida se ha mantenido durante casi toda la historia de la humanidad y aún
hoy es mantenido por algunas culturas.
Por su parte, los científicos han
aportado a lo largo de la historia
diferentes explicaciones acerca del
origen de los seres vivos.
Actividad: Busca información
sobre cómo diferentes
religiones o culturas explican
el origen de la Tierra y la
vida.
5. • Definición de vida:
• Física: La vida es un sistema que toma energía´´ia del entorno, utiliza parte de ella para construirse a
sí misma y devuelve el resto al medio.
• Química: Conjunto de reacciones metabólicas para las cuales toma sustancias químicas del medio,
las procesa y devuelve el resto.
• Biología: Estructura replicativa sujeta a evolución.
La vida es un sistema que se vale de un entorno
buscando su propia perpetuación y reproducción.
VIDA
Estructura: Compuesta de compuestos químicos, que
se diferencie de su entorno no vivo.
Transferencia de energía con el entorno que permita
el mantenimiento de la estructura y su
autorreplicacion.
10. EXPERIMENTO DE REDI (1668): Los gusanos que aparecen en la carne en
descomposición no surgen espontáneamente sino que provienen de la eclosión de
huevos que previamente han depositado moscas.
16. En 1953, Miller confirmó la teoría de Oparin-Haldane simulando en el laboratorio las
condiciones de la Tierra primitiva. Obtuvo compuestos orgánicos a partir de otros
inorgánicos.
Este experimento
probaba que las
Condiciones
existentes en el
planeta hace unos
3500 millones de
años
fueron tales que
pudieron
Formarse
espontáneamente
moléculas
orgánicas.
Hasta
entonces
se pensaba
que
sólo un ser
vivo podía
fabricar
Materia
orgánica
17. • El científico español Joan Oró obtuvo
bases nitrogenadas en sus experimentos
sobre el origen de la vida.
• Consiguió sintetizar Adenina (base
nitrogenada) a partir de HCN, NH3 y H2O
• En 1962, en otro experimento, añadió
formaldehído y consiguió la síntesis de
dos azúcares, ribosa y desoxirribosa,
componentes de soporte de los ácidos
nucleicos en el ADN y ARN.
• En la NASA, Juan Oró realizó numerosos
análisis de compuestos orgánicos
encontrados en meteoritos, en muestras
lunares y en sedimentos terrestres de
épocas geológicas pasadas.
La materia orgánica es
común en el Sistema Solar.
18. 1.4. ASTROBIOLOGÍA
• Ciencia que surge en 1989 (NASA
Astrobiology Institute), de la necesidad
de investigar el origen, la presencia y la
influencia de la vida en el universo.
• ¿Cómo se unen las moléculas orgánicas
para producir células con capacidad d e
replicación y con metabolismo? Varias
teorías:
• Mundo de Hierro - sulfuro. (primero
un metabolismo)
• Mundo de ARN. (primero la
autorreplicación)
• Búsqueda del origen de la vida.
Rio Tinto:
Bacterias
extremófilas.
Tardígrados:
Animales
resistentes
Tolinas en
Plutón
19.
20. 3. La célula
• Teoría celular:
• La célula es la unidad morfológica de los seres vivos: Todos los seres vivos están constituidos por una o
más células.
• La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos: La célula es la unidad más pequeña dotada de vida
propia, con capacidad para nutrirse, relacionarse y reproducirse.
• Toda célula procede de otra célula, por división (Omnis cellula ex cellula): Las células solo pueden surgir
de otras preexistentes.
• La célula es la unidad genética autónoma de los seres vivos: Contiene la información para la síntesis de
su estructura y el control de sus funciones, y es capaz de trasmitirla a sus descendientes.
21. La célula procariota
• Son de menor tamaño y complejidad que
las eucariotas
• Son células sin núcleo: El material
genético esta disperso en el citoplasma
en una región denominada nucleoide.
• Carecen de orgánulos membranosos.
Toda su actividad metabólica la realizan
en el citosol.
• Poseen una envoltura llamada pared
celular bacteriana y a veces pueden
presentar una cápsula gelatinosa.
• Los orgánulos que poseen son
únicamente ribosomas, de menor
tamaño que los eucariotas.
• Pueden poseer flagelo que les permite el
desplazamiento, pero éste es de
estructura diferente al eucariota.
22. La célula eucariota
• Son células de mayor tamaño y complejidad que
las procariotas.
• Presentan el material genético dentro de una
estructura diferenciada con una envoltura propia:
el núcleo.
• Poseen orgánulos membranosos especializados
en diferentes funciones.
• Se distinguen dos modelos:
• Célula vegetal: Poseen cloroplastos (fotosíntesis),
pared celular de celulosa (forma), vacuolas grandes que
almacenan agua y controlan el equilibrio osmótico
• Célula animal: No posee cloroplastos ni pared celular.
Sus vacuolas son más numerosas y de menor tamaño
(vesículas) y presentan un centrosoma formado por dos
centriolos.
23. 2. La evolución biológica.
La evolución biológica es el proceso
de cambios sucesivos que han
experimentado los seres vivos a lo
largo de generaciones, a partir de un
ancestro común, y constituye la base
sobre la que se asientan todas las
ciencias biológicas
24. 2.1. FIJISMO CONTRA EVOLUCIONISMO
• Teorías fijistas:
• El mundo es estático y las formas vivientes son inmutables desde
su creación.
• Problema – Fósiles: Formas vivientes diferentes a las actuales.
• Solución: Teoría del diluvio universal: “los fósiles eran restos de
los animales que no consiguieron sobrevivir”
• Teorías catastrofistas: Episodios de extinción seguidos de periodos
de creación.
• Teorías evolucionistas
• Afirman que las especies pueden cambiar y generar otras
especies. Es un hecho comprobado por las numerosas pruebas de
la evolución.
• Las primeras teorías evolucionistas aparecen con filósofos de la
Grecia Clásica (Anaximandro: SV a.C: Propone que los animales
terrestres proceden de los peces)
• Primera teoría científica evolutiva: Lamarkismo, propuesta a
principios del S. XIX por Jean Batiptiste de Monet, caballero de
Lamarck en su obre Filosofía zoológica (1809)
Creacionismo vs
evolucionismo
by Los Simpson
25.
26. 2.2. LAMARKISMO
• Ley del Uso y desuso:
• Los organismos empujados por la necesidad de sobrevivir,
reaccionan frente a un cambio ambiental desarrollando,
creando o potenciando un órgano determinado. El abandono
del uso de un órgano conduce a su atrofia a desaparición.
• Esos cambios producidos como respuesta a una necesidad
serían transmitidos a los descendientes.
Datos en contra
No hay una necesidad interna de
adaptación.
Los caracteres adquiridos no se
transmiten a la descendencia (leer
experimento de Weismann, pág. 65).
Aportes del Lamarkismo:
Introduce el término adaptación al
medio
27. 2.3. Darwin y Wallace: Evolución por selección natural.
30. Lectura de Principios de Geología, de Charles
Lyell
Establece los principios de la Geología moderna.
Supone a la Tierra una edad de millones de años
31. Lectura de Ensayo sobre la población, de
Thomas Malthus
La población humana crecería a un ritmo mayor
que los recursos, lo que ocasionaría grandes
hambrunas
34. • Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Russel Wallace (1823-1913) establecieron la teoría de la evolución por
la selección natural.
• Se basa en tres puntos:
• La elevada capacidad reproductora de los organismos ya que las especies tienden a producir una
elevada cantidad de descendientes.
• La variabilidad de la descendencia ya que los descendientes no son todos iguales sino que presentan
diferencias entre si.
• La selección natural en la descendencia ya que cuando los recursos son escasos se produce una lucha
por la supervivencia que permite que los descendientes mejor adaptados sobrevivan y se puedan
reproducir.
• Gradualismo: Los individuos portadores del carácter adaptativo se vuelven mayoritarios en la población,
haciendo que cambie gradualmente.
• Como consecuencia las especies cambian con el tiempo por la selección natural de los organismos mejor
adaptados.
35. • “Supervivencia del más apto”: Los individuos con características más ventajosas sobreviven, dejan más
descendientes. Los individuos con características menos ventajosas resultan perjudicados y dejan menos
descendientes. Al cabo de varías generaciones se producen cambios importantes respecto a la población
original
36. • Impacto de la teoría de Darwin
• Origen común para todas las especies: LUCA
(Last Universal Common Ancestor).
• Fuente de variación: Azar y selección natural:
Un carácter puede ser ventajoso en unas
circunstancias y ambientes y no serlo en otras.
• El ser humano es una especie más, sujeta a los
mismos principios evolutivos que el resto de las
especies.
37. • Objeciones a la teoría de la selección natural
• Falta de pruebas: desconocía las causas de las variaciones de los organismos (no se conocían
los mecanismos hereditarios).
• Ausencia de fósiles intermedios, los eslabones perdidos: el registro fósil es imperfecto.
38. 2.4. TEORÍAS POSTDARWINIANAS
• NEODARWINISMO
• Cuando Darwin plantea su teoría sobre el origen de las
especies por selección natural no se conocen ni las
Leyes de la Herencia ni las mutaciones. Debido a esto
el darwinismo tenía una importante contradicción en sí
mismo, pues si el mecanismo de la evolución era la
selección natural, este mismo proceso con el tiempo
eliminaba la variabilidad, con lo que tarde o temprano
la evolución se detendría.
• 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 teoría es la que está
en la actualidad vigente.
Funcionamiento de la evolución
39. • La teoría del neodarwinismo se puede resumir en los siguientes puntos:
• La variabilidad de los individuos de una población se debe a:
• La reproducción sexual.
• Recombinación genética producida en la meiosis.
• Las mutaciones, las cuales se producen al azar
• Sobre la población actúa la selección natural. Los 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 graduales que originarán
nuevas variedades, razas y especies (anagénesis).
• Para saber más: http://evolutionibus.eresmas.net/neodarwinismo.html
40.
41. • TEORÍA DEL EQUILIBRIO PUNTEADO
• Propuesta por los paleontólogos Stephen Jay Gould y Niels
Eldrege.
• Se basa en estudios paleontológicos: “El registro fósil no habla
de cambios graduales a lo largo de muchas generaciones, sino de
cambios mucho más rápidos, en muy pocas generaciones, que
convierten a unas especies en otras como respuesta a los
cambios en el medio”.
• Es una teoría alternativa al gradualismo propuesto por la teoría
sintética: Propone que en muchos casos la aparición de nuevas
especies se produce de forma rápida.
• Según esta teoría a lo largo de la historia de la vida en la Tierra
diferenciamos:
• Periodos de estabilidad o ESTASIS: Largos periodos de tiempo en el
que las especies apenas sufren modificaciones importantes.
• Periodos de Especiación: Periodos relativamente cortos de tiempo
en el que las especies sufren grandes cambios como respuesta a
variaciones en las condiciones del medio.
Propone una explicación para aquellos
fenómenos que son difíciles de explicar
con un modelo de especiación lento y
gradual, como el que tuvo lugar durante
el Cambrico (periodo geológico en el que
aparecieron muchísimas especies
animales)
42. • La teoría de los equilibrios
punteados o interrumpidos
pone el énfasis en la
macroevolución frente a la
microevolución del
gradualismo propio de la
teoría sintética.
• Microevolución:
Acumulación de
pequeños cambios
dentro de una misma
especie o entre
especies muy próximas.
• Macroevolución:
Proceso evolutivo de
producir especies o
grandes grupos
taxonómicos de una
manera súbita
43. • La evolución biológica es un hecho mas que
probado (pruebas de la evolución). Sin embargo, los
mecanismos evolutivos se encuentran en continuo
debate y discusión. Estos son algunos de los puntos
más discutidos:
• Causas de la evolución: ¿Ambientalismo o
internalismo: Solo influye el ambiente sobre los
organismos o hay factores internos que
impulsan los cambios?
• Ritmo de la evolución: ¿Gradualismo o
puntuacionismo?
• Selección natural: Principal mecanismo
evolutivo u otro mecanismo más junto al azar.
• Valor adaptativo de los caracteres: ¿Todos los
caracteres tienen valor adaptativo?
44. 3. La evolución humana.
Publicación del origen
de las especies (1859)
Búsqueda del “eslabón
perdido” entre los primates
y ser humano.
Aparición de fósiles del
hombre de Neandertal
(1856 - 1909)
Hace 100.000 o
200.000 años, Europa
había estado poblada
por antepasados al ser
humano actual.
Aparición de cráneo de
Australophitecus en 1924:
Niño de Taug.
Inicio de la
paleontología moderna.
45. Árbol evolutivo de homínidosLa evolución del ser
humano no es lineal,
sino que es mucho más
compleja y todavía
incompleta pues con
cada descubrimiento se
rehace el árbol
evolutivo
Pasos fundamentales: Bipedismo, Cefalización y lenguaje.
46. 3.1. CAMINAR SOBRE DOS PIERNAS
Ventajas:
• Deja libres los brazos y manos al caminar para
emplearlos en otras acciones.
• Reduce la cantidad de radiación solar recibida, lo que
facilita la termorregulación.
• Amplía el campo de visión en zonas abiertas
facilitando la localización de posibles depredadores y
alimento.
• Consume menos energía por lo que permite recorrer
distancias más largas con menos alimento.
• Apariencia intimidatoria: la postura erguida aumenta
aparentemente el tamaño corporal y puede evitar
enfrentamientos con ciertos depredadores.
• Mejor comunicación: la inserción del cráneo con la
columna, deja suficiente espacio para que las cuerdas
vocales permitan, con el paso del tiempo, la aparición
del lenguaje articulado.
Huellas de Laetoli: descubiertas en 1976-1977 y
pertenecientes a Australophitecus afarensis de 3,6
m.a. La posición del pulgar hacia delante es una
evidencia de la locomoción bípeda
47. 3.1. CAMINAR SOBRE DOS PIERNAS
Desventajas:
• Menor velocidad: en distancias cortas, correr a dos patas es más
lento que a cuatro, disminuyen las probabilidades de escapar.
• Dolor de espalda: las tensiones a las que está sometida la
columna y piernas a lo largo de la vida debido a la postura
erguida es la causa más probable de los dolores de espalda,
rodilla, cadera y pies que padece una gran parte de la población
mundial.
• Peligro en el parto: el estrechamiento del canal de parto debido
a la estructura de nuestra pelvis, unido al gran tamaño del
cráneo de las crías, provoca más dolor y complicaciones en los
partos humanos en comparación con otros mamíferos
cuadrúpedos.
48.
49. 3.2. EL CEREBRO CRECE
• Aparición del genero Homo
(2,5 m.a.): mayor capacidad
craneal y capacidad de
transformar elementos del
medio en herramientas.
• El aumento del tamaño
cerebral implica reducción de
otros órganos: reducción del
aparato digestivo al pasar de
una alimentación herbívora a
una carroñera.
• Acceso a herramientas facilita
el acceso a otros recursos
que, a su vez incrementan la
capacidad de supervivencia.
50. 3.3. SURGE EL LENGUAJE
• Aparición del Homo sapiens hace unos 200.000 años.
• Características:
• Estructura ósea ligera.
• Aumento del tamaño del cerebro y en especial de la
corteza cerebral.
• Rostro retraído.
• Arcos superciliares poco marcados.
• Mandíbula con mentón.
• Modificación de la forma del cerebro:
• Cambios en mecanismos de razonamiento.
• Aparición del lenguaje simbólico: pinturas, adornos,
tallado de figuras, enterramientos (algunos también
presentes en H. neardenthalensis).
• Aparición del lenguaje verbal: posición baja de la
laringe, que permite que la faringe, cavidad nasal y
cavidad oral actúen como caja de resonancia.
51.
52. 4. Evolución molecular.
• Genes: Entidades responsables de la herencia y el lugar donde suceden las
mutaciones heredables que confieren la variabilidad heredable.
• Genes y proteínas actúan como registro de las variaciones de cada especie a
lo largo de su historia.
• A mayor número de variaciones entre secuencias genéticas de dos especies,
mas alejadas evolutivamente, es decir, más tiempo hará que se separaron de
un ancestro común.
• Este método es el utilizado en la actualidad para estudiar las relaciones entre
diferentes especies y comprobar que todos los seres vivos estamos
emparentados y compartimos un antepasado común.
• Análisis de mutaciones en el ADN mitocondrial ha permitido rastrear las
migraciones llevados a cabo por el Homo sapiens por todo el mundo.
• La variabilidad genética es muy baja, lo que indica que toda la población
humana actual desciende de una pequeña población que pobló África
oriental hace unos 200.000 – 300.000 años.
• Esta pequeña población se conoce como “Eva mitocondrial” o hipotética
mujer de la cual descendemos todos los humanos modernos
