1. Ciencias para el mundo contemporáneo
1º Bachillerato
“Los monos son demasiado buenos para que el hombre pueda
descender de ellos”
Friedrich Nietzsche (1844-1900)
ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA
2. I. EL ORIGEN DE LA VIDA
-
Primeras teorías sobre el origen de la vida :
Panspermia / Origen extraterrestre : Desde
la antigua Grecia hasta la actualidad. Postula que
la vida llegó a la Tierra en forma de esporas
bacterianas procedentes del espacio exterior e
impulsadas por la presión de la radiación de las
estrellas. Se basa en la existencia de materia
orgánica en restos de meteoritos, pero no explica
la aparición de vida en el hipotético planeta
original. Apoyada por Anaxágoras, Arrhenius y
numerosos astrofísicos.
3.
Hipótesis de la Panspermia.
Hipótesis de Oparin:
experimento de Miller.
Mundo de ARN.
5. Primeras teorías sobre el origen de la vida:
- Creacionismo: Se basa en la religión, supone la existencia de
un dios o espíritu creador de la materia viva. Aceptada hasta el
S. XVII.
- Generación espontánea : Aparición de vida de forma
espontánea cuando las condiciones son las adecuadas
(Aristóteles, antigua Grecia). Aceptada hasta el S. XVII.
- En el S. XVII, Redi y Spallanzani desmontan las ideas
creacionistas y de la generación espontánea. En el S. XIX,
Pasteur demuestra que los seres vivos solo pueden proceder
de otros seres vivos.
6.
7. Reflexiona
Francesco Redi, un médico italiano, realizó en el
siglo XVII el siguiente experimento:
Frasco abier to
Car ne
Fr asco
tapado con
una gasa
Car ne
Frasco cerr ado her méticamente
Car ne
A quí
apar ecen
huevos de
mosca
A par ecen gusanos
No apar ecen gusanos
8. Controversia entre generación espontánea y biogénesis
A pesar del experimento de Redi, la controversia se prolongó aún otros
doscientos años hasta que en el siglo XIX, Louis Pasteur realizó el experimento
que refutó definitivamente la teoría de la generación espontánea.
El experimento de Pasteur
1864
El aire podía pasar
a los recipientes,
pero no así los
microorganismos,
que quedaban
atrapados en el
cuello. Si se corta
el cuello el líquido
se contamina con
microorganismos.
Se desechó para
siempre la teoría
de la generación
espontánea.
Microbios
10. Teorías modernas sobre el origen de la vida :
- Evolución química de la vida (Oparin y Haldane,
1924)
-
Fuentes hidrotermales (Teoría del mundo de hierro –
sulfuro, Wächstershäuser, 1980)
-
Mundo ARN (Eigen, 1970)
11.
Es la hipótesis más aceptada en la actualidad
para explicar el origen de la vida en la Tierra.
1924, Oparin: Los compuestos químicos que
existían en la atmósfera primitiva sirvieron de
materia prima para la síntesis de compuestos
orgánicos sencillos que forman parte de los seres
vivos, cuya fuente de energía fue la radiación
ultravioleta, calor…. Los primeros seres vivos
habrían aparecido tras una larga evolución
prebiótica.
12. Teoría del origen
físico-químico de la
vida: Oparin y Haldane
Haldane
Oparin
Los dos científicos
enunciaron esta
teoría
simultáneamente.
Esta teoría se basa
en las condiciones
físico-químicas que
existieron en la
Tierra primitiva y
que permitieron el
desarrollo de la
vida.
Aleksandr Ivanovich Oparin
(1894 - 1980)
John Burton S. Haldane
(1892 - 1964)
13. Teoría del origen físicoquímico de la vida:
Experimento de Miller
Haldane
Hasta
entonces se
pensaba que
sólo un ser
vivo podía
fabricar
materia
orgánica
(aminoácidos,
ácidos
grasos…)
Miller
Oparin
14.
Demostración de la teoría de Oparin a través de los
experimentos de Miller (1953)
15.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Hipótesis de Oparin: Síntesis prebiótica de moléculas
orgánicas.
Existencia de una atmósfera primitiva reductora (metano,
dióxido de carbono, amoniaco, etc).
Reacción de los gases atmosféricos como consecuencia de
descargas eléctricas, formando pequeñas moléculas
orgánicas.
Combinación de las moléculas orgánicas con el agua de lluvia
para precipitar y formar ladrillos biológicos (aminoácidos,
ácidos grasos, etc).
Interacción de los ladrillos biológicos para generar los
primeros polímeros (proteínas y ácidos nucleicos).
Estas moléculas se fueron acumulando en mares primitivos
formando la sopa o caldo primigenio .
Los polímeros se agrupan formando pequeñas gotas o
microestructuras (coacervados) capaces de reproducirse
y evolucionar.
16.
Como en muchas ocasiones, las ideas de Oparin no fueron
bien aceptadas… Hubo que esperar 30 años para que Miller
apoyara la hipótesis de los coacervados con sus experimentos.
17. 2.DE LA SINTESÍS PREBIOTICA A LOS
PRIMEROS ORGANISMOS
Oparin y Haldane
demostraron 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
coacer vados.
18. FUENTES HIDROTERMALES Y ORÍGEN DE LA VIDA
En el océano Pacífico a muchos miles de
metros de profundidad, se han
descubier to fuentes hidrotermales de
agua que brota de una temperatura
de 350 º C y está cargada de numerosas
sustancias, entre ellas sulfuro de
hidrógeno y otros compuestos de
azufre. Al rededor de estas fuentes abunda
la vida y proliferan unas bacterias
quimiosintéticas que extraen su
energía de los compuestos azufrados
del agua
Las condiciones de vida que reinan en la
proximidad de estas fuentes recuerdan
bastante a las comunes hace 3.500
millones de años . Por eso algunos
investigadores defienden la idea de que la
vida apareció en el fondo oceánico,
cerca de estas fuentes hidrotermales,
y no en la super ficie, en las charcas
litorales expuestas a luz solar
19. 3.EL ARN PRIMER TRANSPORTADOR DE LA
HERENCIA
Mundo ARN: Piensa que el ARN (ácido ribonucleico) fue la primera
biomolécula en aparecer y se formó en mares primitivos ricos en
aminoácidos y proteínas.El ARN tiene habilidad para replicarse, para
almacenar información y catalizar reacciones químicas bajo las
condiciones aproximadas de laTierra primitiva.
21. LAS PRIMERAS CÉLULAS: EVOLUCIÓN
CELULAR
1.
2.
3.
Todos los seres vivos estamos emparentados puesto
que tenemos un origen común en un grupo de células
ancestrales.
Hace 3800 m.a.: Probablemente las primeras células
fueron bacterias. QUIMIOSINTËTICAS ANAEROBIAS
que convivieron con las bacterias HETERÖTROFAS
ANAEROBIAS; todas estas evolucionaron hasta
originar bacterias FOTOSINTËTICAS generadoras de
oxígeno.
Como resultado de la actividad fotosintética la atmósfera
se enriqueció en oxígeno , lo que permitió el desarrollo
de nuevas formas de vida basadas en la respiración
HETERÓTROFAS AEROBIAS.
22. LAS PRIMERAS CÉLULAS: EVOLUCIÓN
CELULAR
Hace 2700 m.a.: Aparecen las células eucariotas.
Actualmente se acepta la teoría del
endosimbionte (Margulis, 1971) que propone
una asociación simbiótica entre distintos tipos de
células bacterianas procariotas que originó una
célula eucariota.
23. II.DEL FIJISMO AL EVOLUCIONISMO
3.1. ANTIGUAS TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LAS
ESPECIES:
- Fijismo, S. XVIII (Linneo): propone que las especies no
cambian, sino que se mantienen básicamente invariables a lo
largo del tiempo desde la creación del universo.
- Catastrofismo, S. XVIII (Cuvier): cada cataclismo geológico
destruye las especies existentes, de forma que se produce
posteriormente una creación de nuevas especies.
- A finales del S. XVIII, Leclerc (Conde de Buffon) aportó la idea
de que los seres vivos se transforman o evolucionan ,
lo que favoreció que se abandonaran las teorías fijistas y
catastrofistas.
24. Fijismo frente a evolucionismo
Fijistas
Explicaban la desaparición
de especies antiguas por
catástrofes naturales que
eran ordenadas por Dios.
Eran catastrofistas y
creacionistas.
El Mamut y
otras criaturas
se habrían
extinguido por
no haberse
salvado del
Diluvio en el
Arca de Noé
Evolucionistas
Los fósiles se explican porque
los antiguos seres se
extinguieron para dejar paso a
nuevas formas de vida que
surgieron a partir de las
anteriores.
26. A.
-
-
HIPÓTESIS EVOLUCIONISTA DE
LAMARCK:
Propuesta por Jean Baptiste Monet (caballero de Lamarck),
en el S. XVIII.
La hipótesis de Lamarck se denomina transformismo y
supone que las especies evolucionan al transformarse
gradualmente unas en otras.
Tiene dos ideas principales : “la función crea el órgano” y
“los caracteres adquiridos se heredan”.
Actualmente no se acepta, pero mentalizó a los científicos de
la época de la existencia de un proceso evolutivo y los animó
a seguir investigando.
27. Teorías evolutivas
1.- Lamarckismo
La premisa central de su
hipótesis giraba en torno a
dos ideas fundamentales:
Lamar ck
(1744 – 1829)
Jean Baptiste de
Monet, caballero de
Lamarck, naturalista
francés. En 1809 publicó
Philosophie zoologique,
donde expuso las
primeras ideas
razonadas sobre la
evolución. Sus ideas no
fueron aceptadas.
1. La influencia del medio en el
que se desarrollan las
especies determinan los
cambios de estas.”Función
hace al órgano “Ley uso
desuso”
2. Dichos cambios son
hereditarios, es decir, serán
transmitidos a la
descendencia.”Transmisión
de los caracteres
adquiridos”
Cráneo y
vértebras
cervicales
de jirafa
28. HIPÓTESIS EVOLUCIONISTA DE LAMARCK:
La función hace al órgano : Los seres vivos se adaptan al
medio que les rodea desarrollando los órganos que más
utilizan y atrofiando los que menos utilizan.
Los caracteres adquiridos se heredan : Las
modificaciones que sufre un organismo en su vida son
heredadas por sus descendientes. Estos cambios son los que
generan nuevas especies.
29. 1.- Lamarckismo
Según Lamarck, las modificaciones en el entorno de una especie
genera nuevas necesidades, en respuesta a las cuales los seres vivos
se ven obligados a utilizar un determinado órgano determinado:
“La función hace el órgano”, en palabras del propio Lamarck. El uso
continuado del mismo lo fortalece y desarrolla, mientras que el no
usarlo determina su atrofia y desaparición (“ley del uso y desuso”).
Esforzándose
y usándolo,
este animal
lograría
desarrollar su
cuello. Y
después
lograría
transmitir eso
a sus hijos.
30. 1.- Lamarckismo
Según Lamarck, las modificaciones en el entorno de una especie
genera nuevas necesidades, en respuesta a las cuales los seres vivos
se ven obligados a utilizar un determinado órgano :
“La función hace el órgano”, en palabras del propio Lamarck. El uso
continuado del mismo lo fortalece y desarrolla, mientras que el no
usarlo determina su atrofia y desaparición (“ley del uso y desuso”).
Esta hipótesis es totalmente
inadmisible hoy día por la
Genética, pues se sabe que los
caracteres adquiridos (como,
por ejemplo, el aumento de la
masa muscular por el ejercicio o
ponerse moreno cuando se toma
el sol) no se transmiten a la
descendencia, pues no afectan
al material genético.
31. El viaje del Beagle.
Tras graduarse en Cambridge en 1831, el
joven Darwin se enroló a los 22 años en el
barco de reconocimiento HMS Beagle como
naturalista sin paga, para emprender una
expedición científica alrededor del mundo.
32. La expedición duró cinco años y recogió datos
hidrográficos, geológicos y meteorológicos en Sudamérica
y otros muchos lugares. Las observaciones de zoología y
botánica de Darwin le llevaron a desarrollar la teoría de la
selección natural.
La asombrosa fauna de las Islas Galápagos dio mucho que
pensar a Darwin
Iguana
Varias
especies de
pinzones
Cormorán
con alas
atrofiadas
Tortugas gigantes
33.
34. Teorías evolutivas
2.- Darwinismo
Las ideas de Darwin se
resumen en 3 conceptos:
1.- La lucha por la existencia
2.- La variabilidad intraespecífica
3.- La selección natural
La selección natural tiende a
promover la supervivencia de los
más aptos. Esta teoría
revolucionaria se publicó en
1859 en el famoso tratado El
origen de las especies por medio
de la selección natural.
Veamos estos conceptos…
Charles Darwin
(1809 – 1882)
35. ¿Cómo van evolucionando los ser es vivos?
Son muchos los que nacen…
Nacen más individuos de los que son capaces de sobrevivir
en un medio con recursos limitados.
Dentro de cada especie hay variedad en las
características. Los individuos no son idénticos entre
sí. Nacen con diferencias entre ellos, es decir, hay
una variabilidad intraespecífica (dentro de la especie)
36. Son muchos los que nacen…
Pero…
Algunos no
encuentran suficiente
alimento o sufren
enfermedades y
mueren
Otros son la
presa de algún
depredador
Hay una lucha
por la existencia
37. Son muchos los que nacen…
Pero…
Hay una lucha por la
existencia y por la
reproducción
Algunos no encuentran pareja
o no consiguen reproducirse
por algún motivo
38. Son muchos los que nacen…
Pero…
Sólo sobr eviven unos pocos:
los que han nacido
con características
que les permiten
adaptarse mejor a
su medio.
39. La Selección Natural ha
eliminado a los que nacieron
con características menos
apropiadas para la
supervivencia.
Sólo sobreviven unos pocos
Los que sobreviven
transmiten a sus hijos
esas características
que precisamente les
ayudaron a sobrevivir
mejor en su medio.
40. A diferencia de Lamarck, Darwin
pensaba que nacían jirafas con cuellos
más largos o más cortos. Sobrevivirían
sólo aquellas que habían heredado un
cuello suficientemente largo.
43. Teorías evolutivas
Ningún
científico
niega hoy día
el hecho
evolutivo
3.- Neodarwinismo o Teoría
…….Sintética de la Evolución
La Biología moderna explica el hecho evolutivo
sumando a las ideas de Darwin las Leyes de Mendel
y los conocimientos de la moderna Genética.
+
Darwin
+
Mendel
=
Neodarwinismo
o Teoría
Sintética de la
Evolución
Genética Moderna
Por fin quedaba resuelto el misterio del modo de
transmitirse los caracteres hereditarios. El descubrimiento
de las leyes de la herencia y del material genético permitía
explicar aquello que los científicos contrarios a Darwin más le
criticaron.
El origen de las especies de Darwin se publicó en 1859, antes de los trabajos de Mendel.
44. C. NEODARWINISMO O TEORÍA SINTÉTICA :
- Propuesta por Dobzhansky (S. XX), tras las aportaciones de Mendel
sobre la herencia genética de los caracteres.
- Se basa en dos hechos:
· Variabilidad genética en la población debida a mutaciones y a
la recombinación génica (reproducción sexual).
· Selección natural que elimina genotipos menos ventajosos y
permite el desarrollo de individuos con combinaciones génicas
favorables.
El neodarwinismo propone que es la selección natural la que varía las
proporciones de los genes en cada población, aumentando las
frecuencias con que aparecen las combinaciones ventajosas, por lo
que es la población en su conjunto la que evoluciona al estar mejor
adaptada a su ambiente.
45. Teorías evolutivas
3.- Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución
La recombinación genética que
ocurre en la meiosis y la
reproducción sexual producen
la variabilidad intraespecífica
de la que hablaba Darwin
… mamá pata puso
huevos en el nido…
Papá pato conoce a mamá pata…
…y tuvieron hermosos patitos. Pero no habrá una oportunidad
para “el patito feo”: la Selección Natural acabará con él.
La Selección Natural sigue admitiéndose como el
principal “motor” de la Evolución. La Selección
Natural “escoge” dentro de la variabilidad.
El pato
malvasía
bucea para
obtener
alimento
del fondo
de lagunas
46.
47.
48. EVIDENCIA CIENTÍFICA: LAS PRUEBAS DE LA
EVOLUCIÓN
EVIDENCIAS CLÁSICAS:
Morfológicas
Paleontológicas
Embriológicas
Biogeográficas
Bioquímicas
49. Pruebas de la evolución
Pruebas morfológicas
Se basan en el estudio comparado de la morfología de los
órganos de seres vivos actuales o de fósiles. Mediante la
ANATOMIA COMPARADA se estudian las semejanzas y
diferencias entre órganos de diversas especies.
50. Pruebas morfológicas
Observa detenidamente estos dibujos de extremidades anteriores de vertebrados:
Todas son diferentes pero tienen “un esquema común” de organización
Ese “esquema común” de organización se debe a un antepasado común
que “inventó” un “esquema básico”. La evolución por selección natural
llevó a distintas adaptaciones de esta extremidad para correr, nadar,
volar… Pero el “esquema básico” se mantuvo en todas estas especies.
52. Pruebas morfológicas
Los órganos HOMÓLOGOS son aquellos que tienen un mismo origen
evolutivo y embrionario, con una estructura interna semejante,
fruto de diversas modificaciones adaptativas a distintos hábitats.
Ejemplos:
Humano
Gato
Ballena
Murciélago
53. Pruebas morfológicas
Los órganos HOMÓLOGOS son aquellos que tienen un mismo origen
evolutivo y embrionario, con una estructura interna semejante,
fruto de diversas modificaciones adaptativas a distintos hábitats.
Humano
Caballo
Murciélago
Ballena
54. Pruebas morfológicas
¿Te parecería apropiado pensar en un parentesco próximo entre un
murciélago y un insecto sólo porque vuelan?
Ala de murciélago
Ala de insecto
Hay una membrana entre los dedos
que permite volar a los murciélagos.
Son ejemplos
de órganos
HOMÓLOGOS
Brazo
humano
Brazo de
murciélago
Son ejemplos de
órganos ANÁLOGOS
Cráneo de murciélago
Cráneo de oso
Aunque los osos y los humanos
no volemos, estamos bastante
más emparentados con un
murciélago que con un insecto.
55. Pruebas morfológicas
Los órganos
ANÁLOGOS son
aquellos que tienen
distinto origen
evolutivo y
embrionario, pero
presentan una
forma
aparentemente
semejante y
realizan la misma
función.
Ala de murciélago
Ala de insecto
Son ejemplos de
órganos ANÁLOGOS
Son ejemplos de
órganos ANÁLOGOS
Estos machos de
Lucanus cervus (ciervo
volante), usan sus
“cuernos” (mandíbulas
muy desarrolladas) para
combatir entre ellos.
Los ciervos macho
también combaten
con sus cuernos
57. Pruebas de la evolución
Pruebas paleontológicas
“Fósiles vivientes”
Hoja
actual
Concha de
Nautilus actual
Nautilus fosilizados
seccionado
Este molusco es un “fósil
viviente” que lleva sin
evolucionar 150 millones
de años. Se considera
próximo en la evolución a
los extinguidos ammonites
Hojas fosilizadas
Darwin llamó al Ginkgo biloba "fósil
viviente", por considerarlo la
especie vegetal más antigua del
planeta. Aparecieron hace 250
millones de años, en el período
Pérmico, al final de la era primaria.
Este pez, el celacanto es
otros “fósil viviente”.
Curiosamente, se conocía
muy bien a los fósiles mucho
antes de descubrirse el
primer ejemplar vivo.
59. Pruebas de la evolución
Pruebas embriológicas
Estas semejanzas son una
prueba de que existe un
parentesco entre las
especies. Cuanto más alto
sea el parecido entre
embriones, mayor será el
grado de parentesco entre
dos especies.
Durante el desarrollo
embrionario es como si se
reprodujese la historia
evolutiva de los
antepasados. Nuestro
embrión, al principio, es
muy parecido al de un pez.
Nuestros antepasados
remotos fueron peces.
63. Pruebas de la evolución
Pruebas biogeográficas
Camello bactriano
Llama
Camélidos
de Asia África
Alpaca
Guanaco
Dromedario
Vicuña
Camélidos de Sudamérica
La familia de los camélidos se diversificó de
acuerdo a su distinta adaptación en
diferentes hábitats. Ello constituye una
prueba biogeográfica más de la evolución.
64. Pruebas de la evolución
Pruebas biogeográficas
Diablo de
Tasmania
Equidna
Ornitorrinco
Lobo marsupial (extinguido)
La extraña fauna de Australia
refleja su aislamiento
evolutivo del resto de
continentes. Las especies de
mamíferos evolucionaron
independientemente de otras
partes del mundo. Esto es una
prueba biogeográfica más de
la evolución.
Koala
Wallaby
Canguro rojo
65. Pruebas de la evolución
Pruebas bioquímicas
Por último, las pruebas más
recientes y las que mayores
posibilidades presentan,
consisten en comparar
ciertas moléculas que
aparecen en todos los seres
vivos de tal manera que esas
moléculas son tanto más
parecidas cuanto menores
diferencias evolutivas hay
entre sus poseedores, y al
revés; esto se ha hecho
sobre todo con proteínas
(por ejemplo proteínas de la
sangre) y con ADN.
68.
Vivieron en África.
Postura erecta y
marcha bípeda:
manos libres y
desarrollo craneal.
Cráneo pequeño.
Escasa inteligencia
(similar al
Chimpancé).
69.
Vivió en África
Robusto y ágil.
Mayor capacidad craneal (680
cm3).
1,55 m de altura.
Vivía en cuevas.
Alimentación omnívora.
Gran capacidad para fabricar
utensilios con huesos y piedras.
De él deriva el Homo ergaster
70.
Vivió en Asia Oriental.
Muy robusto y de talla elevada
(1,70 m).
Mayor capacidad craneal
(1000 cm3).
Fabricaba útiles de piedra:
hachas, cuchillos, punzones,
etc.
Usaba el fuego para cocinar.
Contemporáneo del
H.Antecessor.
71.
Vivió en Europa
Capacidad craneal de
1500 cm3.
Vivían en grupos
organizados de 30
(sociedad).
Convivieron con el H.
sapiens.
Realizaron arte (pinturas).
Enterraban a sus
muertos.
72.
73.
74.
75.
76. 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Orrorin tugenensis – Ardipithecus ramidus
Australopithecus sp.
Paranthropus sp.
Homo habilis – Homo rudolfensis
Homo ergaster
Homo erectus
Homo antecessor (aparece en España)
Homo heidelbergensis. (aparece en España)
Homo neanderthalensis
Homo sapiens
77.
Las características de la evolución humana desde los primeros
homínidos hasta el ser humano actual son:
Adquisición del bipedismo
Aumento progresivo de la estatura, del peso y de la
capacidad craneal.
Reducción del tamaño de la mandíbula
Elaboración de herramientas cada vez más
sofisticadas.
Manipulación del fuego.
Paso de hábitats boscosos cerrados a zonas
abiertas.
Expansión desde el sudeste de África hacia Europa y
Asia, y posteriormente hacia el resto de continentes.
Cambio de una dieta herbívora hacia una dieta
78.
-
Homo antecessor :
En el yacimiento de la Gran Dolina (Sierra de Atapuerca, Burgos).
Especie homínida más antigua de Europa.
Más de 1 millón de años de antigüedad.