Repaso de 4º ESO. Origen de la vida y evolución de las especies.
Las primeras teorías.
El origen de la vida ha preocupado siempre al ser humano. A lo largo de la historia ha sido explicado por la religión, la filosofía y la ciencia.
1.1. El creacionismo.
Las teorías creacionistas indican que la vida tiene un origen sobrenatural y que todo lo que existe ha sido creado por uno o varios dioses. Este planteamiento no tiene cabida en el ámbito científico pues pertenece al campo de las creencias personales.
La ciencia sólo se ocupa de crear hipótesis comprobables aplicando las leyes de la física y de la química.
A pesar de todo, incluso hoy día, los creacionistas intentan implantar su teoría del “diseño inteligente” según la cual el Universo y todo lo que contiene es demasiado perfecto para ser consecuencia del azar y no contar con la intervención de un ser superior.
1.2. La generación espontánea.
La vida surge espontáneamente a partir del lodo, del agua, por combinación de los cuatro elementos, etc.
Fenómenos como “el pan ha criado moho” o “la carne produce gusanos”, pueden apoyar esta teoría.
Fue ideada por Aristóteles en el S. II a. d. C. y refutada definitivamente por Pasteur a mediados del S. XIX.
Para ello esterilizó un caldo de cultivo en un matraz con el cuello curvado para impedir la entrada de cualquier tipo de microorganismo y comprobó que no aparecía nada en el matraz.
1.3. La Panspermia.
La vida llegó a la Tierra procedente de otro planeta en un meteorito.
Posee múltiples detractores pues se considera imposible que algo vivo pudiera soportar las radiaciones externas y el impacto con la atmósfera.
Además no explica como surgiría la vida en esos hipotéticos “otros planetas”.
La variante de la panspermia dirigida indica que fue “sembrada” por seres inteligentes de sistemas planetarios remotos.
La teoría de Oparín.
En 1924 el bioquímico ruso Alexander Oparín propone por primera vez una teoría que explica el origen de la vida desde una óptica totalmente científica.
Para ello hemos de tener en cuenta que esta surge debido a la interacción de un conjunto de reacciones físico-químicas. Su teoría diferencia dos fases: evolución química y evolución biológica.
2.1. Evolución química.
La Tierra se formó hace 4.500 m.a. Hace 3.800 m.a. aparecieron las primeras moléculas orgánicas.
La atmósfera primitiva era de carácter reductor y se formaba de H2, CH4, NH3, CO, CO2 y vapor de agua.
La temperatura ambiental era muy alta (en torno a los 80º C) debido a la fuerte radiación (aún no existía la capa de ozono) y la intensa actividad volcánica.
Las descargas eléctricas de las múltiples tormentas hicieron reaccionar estas moléculas formándose compuestos orgánicos sencillos como aminoácidos, bases nitrogenadas o ácidos grasos. Tales moléculas caían a los océanos donde se forma la llamada “sopa primitiva”.
Estas moléculas pequeñas reaccionaban uniéndose entre sí y formaron polímeros más complejos. Surgieron así pequeñas proteínas y pequeños ácidos nucleicos que podían replicarse.
Cuando éstos se rodearon de pequeñas vesículas lipídicas se formaron los coacervados o precursores de las primeras células.
En 1952 el experimento de Miller y Urey confirma esta teoría. Tal experimento reproduce las condiciones de la atmósfera primitiva y consigue sintetizar moléculas orgánicas.
No obstante algunos científicos consideran que la concentración de moléculas orgánicas en la sopa primitiva no podía ser excesivamente alta y que eran necesarios ciertos elementos minerales para que estas pudieran reaccionar.
Por ello las zonas donde se produjo la polimerización tal vez fueron zonas fangosas o pantanos en vez de oceános abiertos.
Un lugar donde actualmente existen unas condiciones muy semejantes a las indicadas es el manantial Gran Prismatic Spring en el parque nacional de Yellowstone.
2.2. Evolución biológica.
Mantener un comportamiento aislado e incorporar material del exterior para crecer. Nutrición.
Responder a cambios en el entorno aumentando o reduciendo su tamaño. Relación.
Fragmentarse aportando copias del ácido nucleico primitivo. Reproducción. (Probablemente ARN).
Pueden considerarse estructuras vivas y por tanto protobiontes precursores de las células primitivas.
Dichas células serían semejantes a las actuales bacterias, heterótrofas y anaerobias (no existía el O2) y a partir de ellas se generan los demás tipos.
La diversificación inicial.
Las primeras células crecen al consumir las moléculas orgánicas existentes en la sopa primitiva.
Cuando el alimento se agota algunas adquieren la capacidad de fagocitar y comienzan a devorarse unas a otras.
Accidentalmente algunas desarrollan la capacidad de crear materia orgánica fijando compuestos inorgánicos como el CO2. Surgen así los primeros autótrofos fotosintéticos.
La liberación de O2 implica el predominio de las células aerobias y el cambio de la composición de la atmósfera. Consecuentemente se forma la capa de ozono.
Esta diversidad de grupos bacterianos permite la aparición de células más complejas y se sitúa aproximadamente hace 2.000 m.a.
La diversidad actual.
Actualmente se conocen 1,2 x 106 de especies animales, más de 400.000 de vegetales y pueden existir millones de especies microbianas.
Para explicar esta diversidad se establecen dos puntos de vista: fijismo y evolucionismo.
4.1. Fijismo.
Las especies han permanecido inmutables desde su creación.
Vinculado al creacionismo.
Algunos filósofos griegos tuvieron una visión dinámica de la naturaleza. Tal era el caso de Anaximandro que manejaba ideas revolucionarias para su época, tales como :
Los animales surgen en el agua y pasan a la tierra.
El hombre se origina a partir de criaturas distintas.
A pesar de todo Platón y Aristóteles imponen su imagen fijista que se incorpora al pensamiento cristiano y perdura en el mundo occidental hasta el siglo XIX.
Explica la existencia de fósiles como el resultado de catástrofes naturales y la sucesión de distintos procesos de creación, por ejemplo el diluvio universal.
El fijista más importante fue Linneo que en el S. XVIII propone su sistema de clasificación natural, mediante el cual:
Establece grupos taxonómicos que agrupan seres con más o menos semejanzas.
Instaura la nomenclatura binomial o nombre científico formado por dos palabras en latín.
Ejem: Perro / Abeto.
Reino: Animal / Plantas.
Filo: Cordados / Gimnospermas.
Clase: Mamíferos / Coníferas.
Orden: Carnívoros / Pinales.
Familia: Cánidos / Pináceas.
Género: Canis / Abies.
Especie: Canis domésticus / Abies alba.
Sin querer mostró relaciones de parentesco que permitían detectar secuencias evolutivas.
4.2. Evolucionismo.
Todas las especies se forman a partir de un origen común adquiriendo niveles organizativos superiores.
En el S. XIX supuso una revolución científica y originó múltiples controversias.
Hoy día está establecido de forma definitiva y la ciencia sólo estudia sus causas y mecanismos en lugar de cuestionar su evidencia.
El estudio de los fósiles inducía a pensar en cambios sufridos por los organismos a lo largo del tiempo.
La teoría de Lamarck.
Primera teoría evolutiva publicada en 1.809. Se basa en los siguientes principios:
1. Todos los organismos poseen un impulso interior que les lleva instintivamente hacia una mayor perfección y complejidad.
2. El medio ambiente cambia y provoca nuevas necesidades, esto hace que los individuos usen más unos órganos y dejen de utilizar otros (pueden incluso atrofiarse), “la función crea al órgano”.
3. Los cambios adquiridos a lo largo de la vida del individuo se mantienen y se transmiten a la descendencia. A este punto se le denomina ley de los caracteres adquiridos.
Hoy el Lamarckismo no se acepta en absoluto pues sabemos que sólo se pueden heredar aquellas características que afectan a los genes y no las diferencias fenotípicas adquiridas.
La teoría de Darwin.
Publicada por Charles Darwin en 1.859, en su obra “El origen de las especies”. En la misma época Alfred Russell Wallace llegó a las mismas conclusiones.
Está basada en la selección natural y es primordial en las teorías actuales. Sus postulados son los siguientes:
1. Nacen más individuos de los que pueden sobrevivir pues los recursos son limitados. Esto implica una lucha por la supervivencia.
2. Todas las especies poseen variabilidad pues se observan diferencias entre los individuos. Estas diferencias son congénitas (se nace con ellas) por lo que se pueden transmitir a la descendencia.
3. Las condiciones ambientales provocan que unos individuos sobrevivan con mayor facilidad, mientras que otros resultan perjudicados. Es el propio ambiente el que determina si una diferencia es favorable o perjudicial. Es la naturaleza la que selecciona.
4. La selección natural permite a unos individuos reproducirse y transmitir sus caracteres a la descendencia, mientras que otros son eliminados. De esta forma determinados grupos cambian y forman especies nuevas.
Esta teoría es muy convincente pero no explica la causa de la variabilidad.
La teoría actual. Neodarwinismo.
Amplía la teoría de Darwin con los conocimientos aportados por la genética.
También se denomina teoría sintética de la evolución. Fue configurada en los años 40 del siglo pasado.
Explica el origen de la variabilidad:
Las mutaciones.
La reproducción sexual.
La recombinación en la meiosis (imposibilidad de formación de gametos idénticos).
Indica que la selección natural “escoge” las mutaciones favorables aumentando su frecuencia en la población, dando lugar a una adaptación o cambio evolutivo.
Este cambio es lento y lleva a acumular grandes diferencias en determinados grupos.
Tal cambio se denomina especiación y conduce a la formación de nuevas especie.
MUTACIÓN – VARIABILIDAD - SELECCIÓN NATURAL – ESPECIACIÓN – EVOLUCIÓN.
8. La aparición de nuevas especies.
Una especie es un grupo de individuos con características semejantes (anatómicas, fisiológicas, ecológicas, etc.) que pueden reproducirse entre sí originando una descendencia fértil.
En el proceso evolutivo distinguimos dos mecanismos que concluyen con la aparición de nuevos grupos de individuos.
Microevolución.
Variaciones dentro de la misma especie.
Aparición de especies próximas (muy parecidas).
Pequeñas modificaciones.
Ejem: Distintas especies de pinzones en las Islas Galápagos.
Distintos tipos de mariposas del abedul.
Macroevolución:
Aparición de nuevos grupos taxonómicos y extinción de otros.
Grandes cambios ambientales.
Catástrofes o extinciones masivas.
Ejem: Aparición de la aves a partir de los reptiles.
Extinción de los dinosaurios.
Ejercicio. Investiga y redacta un informe de unas 15 líneas explicando cómo tuvieron lugar cada uno de los anteriores fenómenos.
La coexistencia de estos dos procesos es la base de la teoría del equilibrio interrumpido, también llamado mutualismo, propuesta por los paleontólogos estadounidenses Gould y Eldredge y actualmente una de las teorías evolutivas con mayor trascendencia.
Indica que la selección natural es responsable de la adaptación, entendida como un proceso gradual y continuo, pero que en la aparición de especies nuevas también hemos de considerar otros fenómenos de carácter puntual y violento.
En la especiación distinguimos tres fases:
Acumulación de diferencias.
Variabilidad genética.
Selección natural.
Aislamiento geográfico/ambiental.
Barreras (mares, cordilleras, etc.)
Cambios climáticos, etc.
Aislamiento reproductor. Cuando individuos de grupos distintos ya no pueden reproducirse se ha formado una especie nueva.
9. La evolución del ser humano.
La clasificación taxonómica de nuestra especie nos indica con que seres estamos emparentados.
Reino …………..Animal
Filum…………...Cordados.
Clase…………...Mamíferos.
Orden…………..Primates.
Familia…………Homínidos.
Género…………Homo.
Especie………...Homo sapiens.
Los primates son mamíferos arborícolas con cinco dedos, un patrón dental común (semejante al humano) y un esqueleto con articulaciones muy desarrolladas.
Otras características son el pulgar oponible, tener uñas en lugar de garras y poseer hemisferios cerebrales bien desarrollados. Se conocen unos 150 géneros aunque 2/3 partes están extinguidos. Incluye lémures, monos, orangutanes etc.
Estudiaremos un poco más a fondo la familia Homínidos en la cual se incluye nuestra especie y nuestros parientes más cercanos.
Tradicionalmente esta familia se formaba exclusivamente por animales bípedos e incluía géneros como Australopithecus, Paranthropus y Homo, único género existente en la actualidad.
Hoy día se la considera formada por cuatro géneros e incluye también a los grandes simios. Esto nos muestra nuestro origen real y se aleja de la visión excesivamente antropocéntrica existente hasta hace poco.
Estos géneros son: Pongo (orangután), Gorilla (gorila), Pan (chimpancé) y Homo (ser humano). El árbol evolutivo de tal familia es el que aparece a continuación.
Según esto el primate más cercano al hombre es el chimpancé y actualmente el ser viviente con el que presenta mayor similitud.
La teoría endosimbiótica (para el próximo curso).
Es la más aceptada actualmente para explicar cómo surgen las células eucariotas. Fue propuesta por Lynn Margullis en 1967.
Un procariota de gran tamaño pudo engullir en distintos momentos a otros procariotas, que en lugar de ser digeridos, sobrevivieron en simbiosis en el interior de su captora y terminaron constituyendo distintos orgánulos con funciones concretas.
Pequeñas células parecidas a nuestras bacterias aerobias heterótrofas formaron las mitocondrias.
Algas fotosintéticas, semejantes a las actuales cianobacterias, originaron los cloroplastos.
Minúsculas células alargadas, como las actuales espiroquetas, pudieron formar los flagelos.
La invaginación de la membrana plasmática rodeando el material genético podría explicar la aparición del núcleo y del retículo endoplásmico.
Se formaron distintos grupos cuya evolución desembocó en la formación de células eucariotas animales y eucariotas vegetales.
La endosimbiosis se basa en que las mitocondrias y los cloroplastos presentan los siguientes rasgos:
Tamaño y forma similares a las bacterias.
Ribosomas semejantes a los procariotas.
ADN propio circular, como en las bacterias actuales, y enzimas para transcribirlo a ARN y traducirlo a proteínas.
Posteriormente las células eucariotas se asociaron en colonias. Tras producirse una diferenciación celular, que llevó a la aparición de tejidos, se inicia así el camino evolutivo hacia la formación de organismos pluricelulares.
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