Tema 3. Vida y evolución Cultura Científica 1º Bachillerato - Salesianos Atocha 2017-2018 Luis Heras

¿Qué es la vida? Un ser vivo tiene 3 funciones: nutrición relación reproducción. Definimos como ser vivo a aquél formado por 1 o más células. A nivel bioquímico: interacciones entre moléculas capaces de manejar una fuente de energía, responder a estímulos y asegurar su perpetuidad.

1. Origen de la vida No existe un modelo generalizado que lo explique. Los datos se obtienen a partir de: Meteoritos y estudio del espacio Experimentos de laboratorio Simulaciones informáticas

¿Vida fuera de la Tierra? Astrobiología: estudio del origen, evolución y distribución de la vida en el Universo. Es necesaria la Abiogénesis: formación de materia orgánica ¿Puede ser que de forma natural la materia tienda a formar vida si se dan las condiciones adecuadas?

Condiciones de un planeta para la vida Agua, relacionada con el oxígeno Zona de habitabilidad: distancia suficiente de la estrella para que exista H2O líquida. Un núcleo con un campo magnético protector. Una gravedad que permita crear una atmósfera.

1.1 Síntesis prebiótica ¿Cómo se crea la materia orgánica constituyente de la vida? Ej: aminoácidos, glúcidos, lípidos, ácidos nucleicos. A) Teoría de la panspermia: la vida podría haber surgido en un lugar del espacio y haberse extendido a la Tierra. Apoyos: Se han detectado moléculas orgánicas simples en el espacio. Los meteoritos caídos en la Tierra traen agua y moléculas orgánicas.

B) Caldo primigenio (Oparin y Haldane): la teoría dice que a partir de los gases de la atmósfera primitiva (amoníaco, agua, CO2) y de la intensa radiación se generaron las primera moléculas orgánicas. Se disolvieron en el mar, uniéndose a otras. Apoyos: Experimento de Miller-Urey Experimentos posteriores

Experimento de Miller-Urey

C) Fuentes hidrotermales: los gases de la atmósfera primitiva también estaban en los océanos. Las biomoléculas se forman a partir de los gases y de las energías de los volcanes marinos. Apoyos: Rocas submarinas como la pirita actúan de catalizador. Experimentos.

1.2 Polimerización Unidades más simples se unen y crean grandes unidades (polímeros). Se cree que podía haber ocurrido entre las capas de la arcilla. Aminoácidos -> Proteínas Nucleótidos -> ARN y ADN

¿El mundo ARN? El ARN podría haber sido la molécula clave para la vida en las primeras etapas, ya que puede almacenar información genética, provoca reacciones y hace copias de sí mismo. Más tarde, el ADN se consolidaría como molécula principal, desplazará al ARN.

1.3 Protocélula En el mar, se formaron vesículas membranosas que contenían ARN. Esta protocélula tendría un metabolismo y una reproducción básicos hasta llegar a ser célula. Cambios posteriores desarrollarían mayor complejidad: el ADN, la sustitución de ARN por enzimas de proteínas…

2. Las primeras células 2.1 Procariotas Bacterias que vivían en los océanos, vivían sin necesidad de oxígeno. Compitieron entre sí por la poca materia orgánica disponible. Surgieron después las cianobacterias, los primeros organismos fotosintéticos que cambiaron la atmósfera dotándola de oxígeno.

El oxígeno resultó tóxico para muchos organismos, a los cuales mató El oxígeno resultó tóxico para muchos organismos, a los cuales mató. Se inició una nueva revolución de bacterias capaces de usar el oxígeno, más eficientes en su crecimiento.

2.2 Eucariotas Las primeras células con orgánulos, capaces de evolucionar a organismos superiores, surgieron a partir de procariotas, según la Teoría Endosimbiótica de Lynn Margulis.

Teoría endosimbiótica de Lynn Margulis Ciertos procariotas aumentaron de tamaño. Engulleron a otros tipos de procariotas, sin digerirlas. Buscando su propio beneficio mediante un sistema de simbiosis, se forman los eucariotas. Así se forman los orgánulos: Ej: las mitocondrias y los cloroplastos derivan de antiguas bacterias libres.

3. Organización de los seres vivos: 2.1 El sistema de 5 reinos (Sistema de Whittaker)

2.2 El sistema de 3 dominios (sistema de Woese)

4. Las teorías evolutivas Todas las formas de vida que hay en el planeta, ¿cómo y cuándo han surgido?

4.1 Hipótesis sobre el origen de las especies Fijismo o creacionismo Las especies no cambian, se mantienen invariables a lo largo del tiempo desde la Creación. Apoyado por el Génesis y defendido por Linneo, el creador de la taxonomía de los seres vivos. Problema: los dinosaurios y otros fósiles

4.1 Hipótesis sobre el origen de las especies Catastrofismo Cada cataclismo geológico destruye las especies existentes, y en el siguiente se produce una nueva creación de especies por parte de Dios. Apoyos: los fósiles. Georges Cuvier desarrolló esta teoría para explicar por qué esos animales habían existido.

Problemas: a finales del s Problemas: a finales del s. XVIII el creacionismo y el catastrofismo flaquean, porque Leclerc, conde de Buffon, ya manifestaba que los seres vivos eran muy similares en su interior y que podían ser fruto de una transformación.

4.2 Teorías evolucionistas Jean Baptiste de Monet, caballero de Lamarck, propone el transformismo: las especies evolucionan al transformarse lentamente en otras. 1) Una especie se esfuerza y desarrolla cambios en su organismo para adaptarse 2) Los caracteres adquiridos se heredan

4.2 Teorías evolucionistas Charles Darwin y Alfred Wallace, dos naturalistas ingleses, pusieron en común sus descubrimientos y los presentaron a la sociedad científica en Londres en 1858. Charles Darwin, a raíz de la información recopilada en el navío HMS Beagle por Sudamérica y el Sudeste Asiático (1831-1836) , publicó en 1859 su gran obra El origen de las especies por medio de la selección natural.

La selección natural de Darwin Elevada capacidad de reproducción: nacen más descendientes de los que mueren. Solo prosperarán aquellos que consigan los recursos, que son limitados. Variabilidad heredable: las crías son diferentes entre ellas, con rasgos heredados de sus progenitores. Selección natural: sobreviven aquellos individuos con caracteres ventajosos porque se adaptan mejor al ambiente. Las poblaciones evolucionan: determinados caracteres serán cada vez más frecuentes y, con el tiempo, se originan nuevas especies.

Consecuencias de Darwin Hay un ancestro común a todas las especies (LUCA) La evolución está marcada por el azar de la variabilidad, y marcada por el ambiente. El ser humano también es una especie que evoluciona.

4.3 Neodarwinismo La selección natural se complementa con la genética Los rasgos son en realidad genes, información contenida en el ADN de cada organismo. La variabilidad en los genes vienen dadas por mutaciones del gen, cambios al azar en la información del gen con posible consecuencia para la función. Las mutaciones pueden surgir por sustancias (ej: tabaco) recombinación en las células reproductoras

4.4 Las pruebas de la evolución I) Paleontológicas: los fósiles sirven para conocer las especies intermedias y sus relaciones evolutivas.

4.4 Las pruebas de la evolución II) Embriológicas: las primeras etapas embrionarias de seres diferentes son muy similares.

4.4 Las pruebas de la evolución III) Morfológicas: estudio de órganos semejantes en las distintas especies.

4.4 Las pruebas de la evolución IV) Bioquímicas: la secuencia de proteínas y ADN es más parecida entre especies más próximas.

5. El origen de la especie humana El ser humano actual, Homo sapiens, es la única especie viva de homínido dentro de los Primates.

5.1 Características del orden Primates Dedos prensiles y pulgar oponible. Visión estereoscópica: útil para calcular distancias. Sistema digestivo no especializado: dieta variada: carne y vegetales. Gran dependencia de la madre (¿origen de la conducta social?)

5.2 Características específicas de los homínidos Postura bípeda: permite liberar las manos. Las manos son mucho más precisas en sus movimientos. La dentición se vuelve más fina. El canal del parto en la pelvis es más estrecho: las crías nacen antes, pero con un desarrollo cognitivo muy inmaduro que requiere una gran dependencia.

5.2 Características específicas de los homínidos Mayor grado de encefalización: Hemisferios diferenciados: Hemisferio izquierdo: más analítico, y hemisferio derecho: más creativo. Unidos por el cuerpo calloso. Desarrollo de áreas cerebrales específicas, siendo vitales las áreas del lenguaje. Gran desarrollo del lóbulo frontal: tareas intelectuales y uso de tecnología.

5.3 Evolución de los homínidos El origen de los homínidos se remonta a África (además, es el lugar donde más evolucionó). Los homínidos (género Homo) parecen proceder de un primate extinto, el Australophitecus (4-2 Ma). Era bípedo, pero no habían abandonado del todo la vida en los árboles. “Lucy” es el mayor esqueleto de un Australophitecus encontrado.

A día de hoy, no tenemos del todo claro nuestro pasado…

El primer Homo parece ser Homo habilis, capaz de usar herramientas (2 El primer Homo parece ser Homo habilis, capaz de usar herramientas (2.5 - 1,5 Ma). Le sucedió Homo ergaster (1,8 - 1,2 Ma). Se sabe que Homo erectus (1,9 Ma- 70.000 años) fue el primero en usar el fuego, pero no descendemos de él.

En Atapuerca (Burgos) se descubrió a Homo antecesor (. - 800 En Atapuerca (Burgos) se descubrió a Homo antecesor (? - 800.000 años), que entre otros fue el precursor de Homo sapiens (195.000 años) y de Homo neanderthalensis (300.000 – 28.000). Tenemos por tanto un origen común con los neandertales, pero no descendemos de ellos (aunque sí que nos llegamos a aparear con ellos en algunos momentos…) http://www.elmundo.es/ciencia/2016/02/17/56c4b3c3268e3ece6f8b4625.html

El estudio del ADN mitocondrial (sólo se transmite por la madre) permite trazar la migración del Homo sapiens a lo largo del mundo. De hecho, la población inicial es muy, muy reducida. Se conoce como “Eva mitocondrial” a la hipotética mujer de la cual descenderíamos todos los humanos.