2. Nuestro lugar en el Universo
    Parte II – El origen de la vida

        Ciencias para el mundo
           contemporáneo
¿QUÉ ES LA VIDA?
Composición química de los
          seres vivos
 (moléculas y macromoléculas)


                                   Capacidad de responder a
                                      estímulos externos


Conjunto de reacciones químicas con los
   que se obtiene materia y energía
            (metabolismo)


                   Capacidad para producir descendencia que
                     asegure la permanencia de la especie
Características que permiten la vida en la Tierra


 Temperatura      Radiación solar en   Presencia de agua
    cálida        niveles adecuados    (medio de la vida)




                                          Atmósfera
                                         protectora y
                                          reguladora
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA
VIDA
Generación espontánea
• Los seres vivos pueden originarse directamente de objetos
  inanimados, además de actos de procreación de sus
  progenitores.
• “Recetas” para crear seres vivos.




                Aristóteles (s. IV a. C.)
Comprobación de la generación espontánea (s. XVII)


   Hipótesis                                   Teoría
  “Los gusanos                               “Los gusanos
  proceden de         Experimento            proceden de
moscas que ponen                          moscas que ponen
 huevos en carne                           sus huevos en la
    podrida”                                    carne”
Avances tecnológicos de la época

Leeuwenhoek      crea  el
microscopio, y aporta la
observación           de
microorganismos.




Hook lo perfecciona, e
introduce el concepto de
célula.
Comprobación de la generación espontánea (s. XVIII)

             A FAVOR                              EN CONTRA
           T. Needham                             Spallanzani

• Introdujo tejidos animales y          • Demostró que si se evitaba la
  vegetales        en         frascos     presencia de aire en los frascos
  herméticos, los calentó, y observó      calentados,     no     aparecen
  la aparición de microorganismos         microbios.
Fin de la generación espontánea

      Louis Pasteur (1860)
      Formuló la hipótesis de que los pequeños cuerpos que
      flotan en el aire, parecidos a microbios y esporas, se
      depositan constantemente sobre todos los objetos, y son
      los causantes de la descomposición de los cadáveres.



                                        Los seres
                                          vivos
                                        proceden
                                         de otros
                                       seres vivos
Teoría de la panspermia
                                   Anaxágoras (s. II a. C.)
  La vida se repartió por el Universo en forma de semillas



                S. Arrhenius (finales s.XIX)
                La vida llega a la Tierra en forma de
                “esporas” microscópicas en los
                meteoritos



No explica:
• El origen de esa vida extraterrestre
• Cómo consigue atravesar la atmósfera sin
sufrir daño
Teoría de la síntesis prebiótica
                   Oparin (1924) – Haldane (1928)

Atmósfera primitiva reductora (CH4, H2 y NH4)


                                                 Energía (radiación UV)




Formación de compuestos orgánicos sencillos



                                                SOPA PRIMIGENIA
Primer ser vivo: el coacervado

1. Membrana lipídica que aísla del exterior



               2. Metabolismo que permita mantener la vida




                                      3. Mecanismo autorreplicativo
Experimento de Miller (1953)




   Aparecen: formaldehído, ácido acético,
         ácido láctico, cianuro y urea
Cronología aproximada de la aparición de los grandes
               grupos de seres vivos
Miles de millones de años

3,5        3,0        2,5   2,0         1,5        1,0          0,5         0

Atmósfera reductora               Atmósfera oxidante (rica en O2)

                                                         Bacterias anaerobias

                                                    Bacterias fotosintéticas

                                                           Bacterias aerobias

                                                                    Eucariotas

                                                               Pluricelulares
Evolución celular
• Teoría autógena (Taylor & Dodson)
     No explica el origen del núcleo

• Teoría endosimbionte (Margulis & Sagan)
EVOLUCIÓN DE LAS ESPECIES
Primeras teorías
    Fijismo o creacionismo                       Catastrofismo
• Las especies se mantenían            • Las variaciones en una región
  invariables a lo largo del tiempo.     entre la fauna actual y la fósil, son
• El origen de cada una de las           el efecto de diversas catástrofes
  especies se atribuía a un acto         locales (cataclismos), que han
  creador específico.                    provocado la extinción total de
                                         las especies, y que son sustituidas
                                         más tarde por otras procedentes
                                         de otras regiones (inmigraciones).




                  Linneo (1707-1778)    Cuvier (1769–1832)
Lamarckismo
Las especies se transforman unas en otras a lo largo del tiempo
  1. Existe una tendencia hacia la complejidad

  2. La función crea el órgano

  3. Los cambios experimentados por los
  organismos durante su vida se
  transmiten a los descendientes

                             Críticas a la teoría
  •No hay pruebas de una tendencia en los organismos a la transformación ni a
  la complejidad
  •Solo se heredan los caracteres cuya información resida en los genes.
El viaje del Beagle

Las islas Galápagos
eran ricas en
endemismos que
parecían estar
relacionados con las
especies del
continente cercano
(América del Sur).




                                     Al viajar de norte a sur unas
 Los fósiles de mamíferos
                                     especies eran sustituidas por
 extintos recogidos en las
                                     otras afines.
 Pampas presentaban una
 gran similitud con la forma
 de los mamíferos actuales.
Teoría de la evolución
                Los organismos se multiplican, y salen adelante
                aquellos que están mejor adaptados, heredando
                sus hijos estos cambios que les confieren alguna
                ventaja sobre los demás organismos de la misma
                especie.
                Al final se forma una nueva especie.


                                             MOTOR


                                SELECCIÓN
                                 NATURAL

Lo que no explica: las nuevas especies se originan por
             MUTACIONES GENÉTICAS
Los pinzones de Darwin
Mecanismos de la evolución

Selección      Mutaciones          Deriva            Migración
 natural       • Aparecen         genética           • Si se va una
                 nuevos alelos                         parte
• Sólo los       y se crea       • Proceso de
                                   alteración de       importante
  mejor          nueva                                 de la
                 variabilidad      las frecuencias
  adaptados                        génicas debido      población
  sobreviven                       al azar.            puede alterar
                                                       las
                                                       frecuencias
                                                       génicas de la
                                                       población
                                                       restante
Mecanismos de especiación


   Especie: conjunto de
        individuos
    morfológicamente
 similares, que poseen la
capacidad de reproducirse
entre ellos originando una
 descendencia fértil, que
 se parece entre sí y a sus
       progenitores.
Radiación adaptativa
Proceso de aparición de distintas formas a partir de una
   población inicial que se ha dispersado ocupando ambientes
   naturales con distinta presión selectiva




                                                   ESPECIACIÓN




                                                 NO ESPECIACIÓN
Especiación alopátrida
Se produce por un aislamiento geográfico entre dos poblaciones
                       de la misma especie.
Especiación simpátrida
 Las nuevas especies se forman por aislamiento reproductivo.



   Mecanismos precigóticos               Mecanismos postcigóticos
(impiden la fecundación y la formación    (afectan a los descendientes)
              del cigoto)


  • Aislamiento ecológico.               • Los híbridos F1 son inviables o
  • aislamiento temporal o estacional.   estériles.
  • Aislamiento etológico.               • Fracaso de la F2: muchos
  • Aislamiento mecánico                 individuos débiles o estériles.
PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN
1. Pruebas bioquímicas o moleculares
a) Todos los seres vivos presentan las mismas
   familias de compuestos orgánicos.
b) Rasgos universales en el metabolismo celular
   (código genético).
c) Muchas rutas metabólicas son comunes a
   gran cantidad de organismos (ciclo de Krebs).
d) Estructuras celulares universales (doble capa
   de fosfolípidos.
La insulina es una hormona producida por
el páncreas cuyo papel es el mismo en
los cuatro mamíferos. Comparando la
composición en aminoácidos, se detectan
diferencias en tres (8, 9 y 10 de la figura).
                                                     10
                                                         9
                                                     8



                                                   Insulina
                                                              Vaca

                                                              Cerdo

                                                              Cordero
      Vaca                              Cerdo
                                                              Caballo
    Cordero                              Caballo
2. Pruebas taxonómicas
                                                               EUCARIOTAS
                               PROCARIOTAS

                                      PROTOCTISTAS   PLANTAS                               ANIMALES




                                                                            Equinodermos
                                                                                           Hemicordados

                                                                                                          Osteotracodermos
Cenozoico
          65
Mesozoico
         225
Paleozoico
         570


                               1000
                 Proteozoico
Tiempo (M.a.)




                               2000


                               250
                                0
                Arqueozoico




                               3000
3. Pruebas biogeográficas
                                  Catarrino
                                                           Rinoceronte




 Platirrino
                       Tapir

                                          Armadillo




                         Armadillo de nueve
                         bandas
                                                Leopardo



              Jaguar
4. Pruebas paleontológicas
                                                  EVOLUCIÓN DEL CABALLO



Formas intermedias:
fósiles que muestras
    caraterísticas
     intermedias




                           Hyracotherium   Mesohippus   Merychippus
                                                                          Equus
                             (50 M.a.)      (35 M.a.)    (20 M.a.)




                                 Series filogenéticas: fósiles que indican
                                   una evolución direccional hacia una
                                          especiación progresiva
  Fósil de Archaeopteryx
5. Pruebas anatómicas

              Órganos análogos son
             los que tienen un origen
               distinto y realizan la
                  misma función



             Órganos homólogos son
             los que tienen un mismo
             origen y están adaptados
               a funciones distintas
Evolución del quiridio en mamíferos



                                  Murciélago
                Delfín
          Ave

                         Humano



Caballo
6. Pruebas embriológicas

   PEZ



GALLINA



  VACA



HUMANO
2 Origen de la vida

2 Origen de la vida

  • 1.
    2. Nuestro lugaren el Universo Parte II – El origen de la vida Ciencias para el mundo contemporáneo
  • 2.
  • 3.
    Composición química delos seres vivos (moléculas y macromoléculas) Capacidad de responder a estímulos externos Conjunto de reacciones químicas con los que se obtiene materia y energía (metabolismo) Capacidad para producir descendencia que asegure la permanencia de la especie
  • 4.
    Características que permitenla vida en la Tierra Temperatura Radiación solar en Presencia de agua cálida niveles adecuados (medio de la vida) Atmósfera protectora y reguladora
  • 5.
    TEORÍAS SOBRE ELORIGEN DE LA VIDA
  • 6.
    Generación espontánea • Losseres vivos pueden originarse directamente de objetos inanimados, además de actos de procreación de sus progenitores. • “Recetas” para crear seres vivos. Aristóteles (s. IV a. C.)
  • 7.
    Comprobación de lageneración espontánea (s. XVII) Hipótesis Teoría “Los gusanos “Los gusanos proceden de Experimento proceden de moscas que ponen moscas que ponen huevos en carne sus huevos en la podrida” carne”
  • 8.
    Avances tecnológicos dela época Leeuwenhoek crea el microscopio, y aporta la observación de microorganismos. Hook lo perfecciona, e introduce el concepto de célula.
  • 9.
    Comprobación de lageneración espontánea (s. XVIII) A FAVOR EN CONTRA T. Needham Spallanzani • Introdujo tejidos animales y • Demostró que si se evitaba la vegetales en frascos presencia de aire en los frascos herméticos, los calentó, y observó calentados, no aparecen la aparición de microorganismos microbios.
  • 10.
    Fin de lageneración espontánea Louis Pasteur (1860) Formuló la hipótesis de que los pequeños cuerpos que flotan en el aire, parecidos a microbios y esporas, se depositan constantemente sobre todos los objetos, y son los causantes de la descomposición de los cadáveres. Los seres vivos proceden de otros seres vivos
  • 11.
    Teoría de lapanspermia Anaxágoras (s. II a. C.) La vida se repartió por el Universo en forma de semillas S. Arrhenius (finales s.XIX) La vida llega a la Tierra en forma de “esporas” microscópicas en los meteoritos No explica: • El origen de esa vida extraterrestre • Cómo consigue atravesar la atmósfera sin sufrir daño
  • 12.
    Teoría de lasíntesis prebiótica Oparin (1924) – Haldane (1928) Atmósfera primitiva reductora (CH4, H2 y NH4) Energía (radiación UV) Formación de compuestos orgánicos sencillos SOPA PRIMIGENIA
  • 13.
    Primer ser vivo:el coacervado 1. Membrana lipídica que aísla del exterior 2. Metabolismo que permita mantener la vida 3. Mecanismo autorreplicativo
  • 14.
    Experimento de Miller(1953) Aparecen: formaldehído, ácido acético, ácido láctico, cianuro y urea
  • 15.
    Cronología aproximada dela aparición de los grandes grupos de seres vivos Miles de millones de años 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0 Atmósfera reductora Atmósfera oxidante (rica en O2) Bacterias anaerobias Bacterias fotosintéticas Bacterias aerobias Eucariotas Pluricelulares
  • 16.
    Evolución celular • Teoríaautógena (Taylor & Dodson) No explica el origen del núcleo • Teoría endosimbionte (Margulis & Sagan)
  • 17.
  • 18.
    Primeras teorías Fijismo o creacionismo Catastrofismo • Las especies se mantenían • Las variaciones en una región invariables a lo largo del tiempo. entre la fauna actual y la fósil, son • El origen de cada una de las el efecto de diversas catástrofes especies se atribuía a un acto locales (cataclismos), que han creador específico. provocado la extinción total de las especies, y que son sustituidas más tarde por otras procedentes de otras regiones (inmigraciones). Linneo (1707-1778) Cuvier (1769–1832)
  • 19.
    Lamarckismo Las especies setransforman unas en otras a lo largo del tiempo 1. Existe una tendencia hacia la complejidad 2. La función crea el órgano 3. Los cambios experimentados por los organismos durante su vida se transmiten a los descendientes Críticas a la teoría •No hay pruebas de una tendencia en los organismos a la transformación ni a la complejidad •Solo se heredan los caracteres cuya información resida en los genes.
  • 21.
    El viaje delBeagle Las islas Galápagos eran ricas en endemismos que parecían estar relacionados con las especies del continente cercano (América del Sur). Al viajar de norte a sur unas Los fósiles de mamíferos especies eran sustituidas por extintos recogidos en las otras afines. Pampas presentaban una gran similitud con la forma de los mamíferos actuales.
  • 22.
    Teoría de laevolución Los organismos se multiplican, y salen adelante aquellos que están mejor adaptados, heredando sus hijos estos cambios que les confieren alguna ventaja sobre los demás organismos de la misma especie. Al final se forma una nueva especie. MOTOR SELECCIÓN NATURAL Lo que no explica: las nuevas especies se originan por MUTACIONES GENÉTICAS
  • 23.
  • 25.
    Mecanismos de laevolución Selección Mutaciones Deriva Migración natural • Aparecen genética • Si se va una nuevos alelos parte • Sólo los y se crea • Proceso de alteración de importante mejor nueva de la variabilidad las frecuencias adaptados génicas debido población sobreviven al azar. puede alterar las frecuencias génicas de la población restante
  • 27.
    Mecanismos de especiación Especie: conjunto de individuos morfológicamente similares, que poseen la capacidad de reproducirse entre ellos originando una descendencia fértil, que se parece entre sí y a sus progenitores.
  • 28.
    Radiación adaptativa Proceso deaparición de distintas formas a partir de una población inicial que se ha dispersado ocupando ambientes naturales con distinta presión selectiva ESPECIACIÓN NO ESPECIACIÓN
  • 29.
    Especiación alopátrida Se producepor un aislamiento geográfico entre dos poblaciones de la misma especie.
  • 30.
    Especiación simpátrida Lasnuevas especies se forman por aislamiento reproductivo. Mecanismos precigóticos Mecanismos postcigóticos (impiden la fecundación y la formación (afectan a los descendientes) del cigoto) • Aislamiento ecológico. • Los híbridos F1 son inviables o • aislamiento temporal o estacional. estériles. • Aislamiento etológico. • Fracaso de la F2: muchos • Aislamiento mecánico individuos débiles o estériles.
  • 32.
    PRUEBAS DE LAEVOLUCIÓN
  • 33.
    1. Pruebas bioquímicaso moleculares a) Todos los seres vivos presentan las mismas familias de compuestos orgánicos. b) Rasgos universales en el metabolismo celular (código genético). c) Muchas rutas metabólicas son comunes a gran cantidad de organismos (ciclo de Krebs). d) Estructuras celulares universales (doble capa de fosfolípidos.
  • 34.
    La insulina esuna hormona producida por el páncreas cuyo papel es el mismo en los cuatro mamíferos. Comparando la composición en aminoácidos, se detectan diferencias en tres (8, 9 y 10 de la figura). 10 9 8 Insulina Vaca Cerdo Cordero Vaca Cerdo Caballo Cordero Caballo
  • 35.
    2. Pruebas taxonómicas EUCARIOTAS PROCARIOTAS PROTOCTISTAS PLANTAS ANIMALES Equinodermos Hemicordados Osteotracodermos Cenozoico 65 Mesozoico 225 Paleozoico 570 1000 Proteozoico Tiempo (M.a.) 2000 250 0 Arqueozoico 3000
  • 36.
    3. Pruebas biogeográficas Catarrino Rinoceronte Platirrino Tapir Armadillo Armadillo de nueve bandas Leopardo Jaguar
  • 37.
    4. Pruebas paleontológicas EVOLUCIÓN DEL CABALLO Formas intermedias: fósiles que muestras caraterísticas intermedias Hyracotherium Mesohippus Merychippus Equus (50 M.a.) (35 M.a.) (20 M.a.) Series filogenéticas: fósiles que indican una evolución direccional hacia una especiación progresiva Fósil de Archaeopteryx
  • 38.
    5. Pruebas anatómicas Órganos análogos son los que tienen un origen distinto y realizan la misma función Órganos homólogos son los que tienen un mismo origen y están adaptados a funciones distintas
  • 39.
    Evolución del quiridioen mamíferos Murciélago Delfín Ave Humano Caballo
  • 40.
    6. Pruebas embriológicas PEZ GALLINA VACA HUMANO