Origen y evolución de la vida UnidadUNIDAD 3 3 Origen y evolución de la vida

1. El origen de la vida 2. Los primeros seres vivos 3 1.El origen de la vida 2.Los primeros seres vivos 3.La evolución de los seres vivos 3.1 Antiguas teorías 3,2 Teorías evolucionistas 3.3 Nuevas teorías 4. Pruebas de la evolución 5.Consecuencias de la evolución

1. El origen de la vida Características de los seres vivos Las primeras teorías Las teorías modernas

Características de los seres vivos

Condiciones que permiten la vida en la Tierra SV

Primeras teorías 1.1 Primeras teorías

La creación Génesis 2:7 Entonces Jehova Dios formó al hombre del polvo de la Tierra, y sopló en su nariz aliento de vida, y fue el hombre un ser viviente. 2:21 Entonces Jehová Dios hizo caer sueño profundo sobre Adán, y mientras éste dormía, tomó una de sus costillas, y cerró la carne en su lugar.  2:22 Y de la costilla que Jehová Dios tomó del hombre, hizo una mujer, y la trajo al hombre. 

La generación espontánea Los seres vivos pueden originarse a partir de materia inorgánica y materia orgánica en descomposición Propuesta por Aristóteles Refutada parcialmente por Redi y Spallanzani (siglos XVII y XVIII) Y refutada totalmente por Louis Pasteur ( en 1859) que demostró que los seres vivos solo proceden de otros seres vivos Aristóteles Pasteur

Experimentos de Redi Pon tu presentación

Experimentos de Spallanzani Pon tu presentación

Experimentos de Pasteur Pon tu presentación

La panspermia (I) Richter y Arrhenius: la vida llegó a la Tierra en forma de esporas bacterianas provenientes del espacio exterior e impulsadas por la presión de las radiaciones solares (el viento del Sol)

Teorías “modernas” 1.2 Teorías modernas

La panspermia (II) En la actualidad numerosos científicos como Fred Hoyle y Chandra Wickramasinghe piensan que en las nubes de materia interestelar existe una gran variedad de compuestos orgánicos mas o menos complejos que pueden haber sido transportados al Sistema Solar por los cometas y/o meteoritos. Estos compuestos habrían podido aportar la vida a la Tierra. En los meteoritos recogidos en las zonas polares se detectan abundantes compuestos orgánicos ¿Son compuestos ET’s ? Mi caaaasssa, teleeeeefono

Evolución química de la vida En 1924, Oparin formuló esta teoría que trata de reconstruir los orígenes de la vida a partir de la química de los compuestos de carbono en el agua.

Síntesis prebiótica de las moléculas orgánicas Los compuestos químicos de la atmósfera primitiva se utilizaron para la síntesis de compuestos sencillos. Por evolución de estos compuestos se formaron los primeros seres vivos (evolución prebiótica) 1953 Urey y Miller probaron experimentalmente la teoría de Oparin

Experimento de Urey- Miller

Génesis mineral Las moléculas orgánicas sencillas se unieron a las superficies de las arcillas donde se combinaron y se unieron entre sí formando las moléculas orgánicas mas complejas

Las fuentes hidrotermales La vida se originó en el fondo de los océanos, no en la atmósfera. Se habría partido de las fuentes hidrotermales próximas a las dorsales oceánicas Los gases presentes en estos lugares habrían sido los precursores, aportando la materia prima. La energía provendría del agua caliente (superior a 200ºC) y la pirita habría proporcionado el andamiaje necesario para la formación de moléculas complejas (polímeros orgánicos)

El mundo del ARN Una vez originada la materia orgánica, se acumuló formando un caldo rico en compuestos orgánicos a partir de los cuales se formarían las moléculas con interés biológico. El ARN es un ácido nucleico capaz de formar estructuras, archivar información y catalizar reacciones. Según esta teoría este compuesto se fabricó primero, siendo capaz de funcionar como una molécula capaz de realizar funciones parecidas a la de un organismo vivo. La posterior evolución hizo que el ARN fuera sustituida por el ADN, una molécula mas estable químicamente. Otras funciones del ARN fueron asumidos por otros compuestos y así el ARN perdió su papel principal como molécula de la vida. Una prueba a favor de esta teoría es la existencia de virus de ARN

2.-Los primeros seres vivos

ORIGEN EVOLUCIÓN

Origen Claves químicas de la evolución El primer ser vivo: Origen Claves químicas de la evolución

El primer organismo A medida que se enfriaba la Tierra, el vapor de agua (procedente de volcanes y aportado por los cometas) se condensaba en las depresiones, formando el océano primitivo Al mismo tiempo los compuestos orgánicos originados por síntesis química, a partir de la atmósfera primitiva se acumulaban con ella formando la “sopa caliente”. A partir de esta mezcla de ingredientes se formaron compuestos químicos mas complejos, entre ellos los primeros ácidos nucleicos (ARN) y lípidos. Algunos de estos lípidos se plegaron (primeras membranas) encerrando en su interior el resto de compuestos, que permanecían aislados y por lo tanto más protegidos. Estas primeras “células” iniciaron las primeras reacciones metabólicas. La capacidad de autorreplicación se alcanzó posteriormente, gracias al ARN. Así pues , cabe suponer que la organización de este primer ser vivo debió ser muy sencilla.

Claves químicas de la evolución El primer organismo poseía una capacidad metabólica limitada (dada la sencillez de su estructura) Sería heterótrofo, obteniendo la energía por fermentación de los nutrientes del medio (la “sopa caliente”) que se empobrecía cada vez más, aumentando la competencia y permitiendo la supervivencia del más efectivo Las mutaciones generadas por lo RUV originaron células diferentes (capaces de sintetizar los nutrientes) Este nuevo “motor metabólico” permitía a los organismos sintetizar hidratos de carbono a partir de la luz solar y sulfuro de hidrógeno liberando azufre al medio. Eran pues, organismos autótrofos fotosintéticos pero no en el sentido actual de estos términos

Posteriormente, aparecieron modificaciones que utilizaban agua como combustible y liberaban al medio el muy contaminante oxígeno. Los primeros seres en utilizar este mecanismo fueron las cianobacterias. Este gas, muy reactivo, destruyó los primitivos organismos heterótrofos anaerobios El resto de organismos autótrofos anaerobios quedaron confinados en ambientes sin oxígeno, allí siguen. Las cianobacterias siguieron produciendo oxígeno y modificaron totalmente la atmósfera terrestre hasta alcanzar concentraciones suficientes para desarrollar la capa de ozono. Estos hechos unidos permitieron la aparición y mantenimiento de formas de vida que utilizan el oxígeno para respirar, incluidos los seres humanos

LUCA Siglas de “’Ultimo antepasado común universal (Last Universal Common Ancestor) es el hipotético último organismo del cual descendemos todos los existentes y los fósiles, aunque es posible que se identifiquen restos de otros seres vivos de la misma o mayor antigüedad. Se estima que vivió hace alrededor de 3500 m.a.

La evolución de este organismo debió tener lugar en lugares con condiciones extremas como las fumarolas negras (humeros) de las dorsales mediooceánicas Todos los organismos de su tiempo debieron extinguirse salvo LUCA, habiendo llegado hasta la actualidad solo sus descendientes Este antepasado puede proceder de un grupo de organismos que intercambiaban material genético . A este organismo “comunitario” se le denomina progenote. A partir de este organismo evolucionaron varias líneas evolutivas de las cuales una dio origen a las bacterias actuales, otra evoluciono hacia las arqueas y una tercera dio origen a los eucariotas ¿QUÉ NO ES LUCA? EL PRIMER ORGANISMO QUE EXISTIÓ EL ORGANISMO ACTUAL MÁS PRÓXIMO POR SUS CARACTERISTICAS AL ANTEPASADO COMUN UNICO ORGANISMO QUE EXISTÍA AL PRINCIPIO.

Las primeras células eucariotas: teoría endosimbionte Hace unos 2700m.a. las células eucariotas evolucionaron a partir de una asociación simbiótica entre diferentes células bacterianas con organización procariota mas simple, según la Teoría Endosimbionte propuesta por la bióloga Lynn Margulis. La célula precursora de los eucariotas actuales se ha denominado Urcariota pudo ser la célula hospedadora de organismos procariotes que derivó en un organismo más complejo Mitocondrias y cloroplastos derivan de bacterias aerobias y cianobacterias fotosintéticas respectivamente Cilios y flagelos de bacterias espirales ancestrales El núcleo podría provenir de la captura de algún tipo de antigua arqueobacteria.

3. LA EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS 3.-Evolución de los seres vivos: el origen de las especies 3. LA EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS

3.1 ANTIGUAS TEORIAS SOBRE EL ORIGEN DE LAS ESPECIES Fijismo o creacionismo Catastrofismo

Fijismo o creacionismo Propone que las especies no cambian, sino que se mantienen básicamente invariables a lo largo del tiempo desde la creación. La formulación científica de la teoría la hizo el botánico sueco Karl von Linneo, que consideraba que las especies habían sido creadas de manera independiente y negó la posibilidad de un origen común de los seres vivos.

Catastrofismo El “padre” de esta teoría fue el naturalista George Cuvier. Interpretó adecuadamente que los fósiles que aparecían correspondían a restos de organismos preexistentes. Aparentemente, este hecho contradecía al fijismo. Para conseguir armonizar ambas cosas propuso que las especies que aparecían sobre la Tierra permanecían cierto tiempo sin sufrir cambios hasta que desaparecían tras una gran catástrofe. Después de cada cataclismo, Dios creaba nuevas especies animales y vegetales. Cuvier identificó hasta treinta nuevas creaciones. Si tenemos en cuenta que en aquella época se creía que la Tierra tenía unos seis mil años de antigüedad, Eso hace que salga una destrucción total de la vida en la Tierra cada ¡200 años!

3.2 Teorías evolucionistas Hipótesis evolucionista de Lamarck Teoría de la evolución de Darwin-Wallace El Neodarwinismo

Hipótesis de Lamarck Se denomina transformismo y supone que las especies evolucionan al transformarse gradualmente en otras, mas complejas. Existe una idea de evolución hacia un objetivo determinado. Como en una escalera, el estado siguiente está mas alto en la evolución Los individuos pueden dirigir su evolución para obtener unos determinados objetivos,

Bases de la hipótesis de Lamarck La función crea el órgano: los organismos están continuamente esforzándose para adaptarse al medio, de manera que cada especie desarrolla los órganos que más usa mientras que se produce una atrofia de los que no usa. es decir que aparecen unos caracteres que se adquieren a lo largo de la vida del organismo Los caracteres adquiridos se heredan, es decir que pasan a los descendientes. Estos cambios son los responsables de las trasformaciones graduales de las especies El ejemplo más célebre es la explicación de Lamarck para el cuello de las jirafas Aunque en la actualidad esta hipótesis no es aceptada por la mayoría de los científicos (siempre hay excepciones), si que abrió el camino a nuevas investigaciones fruto de las cuales son las modernas Teorías de la evolución

Teoría de la Evolución de Darwin-Wallace Ambos naturalistas ingleses trabajaron por separado, pero compartieron sus descubrimientos y los presentaron conjuntamente a la ciencia en 1858. Un año mas tarde Darwin publicó: El origen de las especies por medio de la selección natural. En este libro se formulaba la teoría de la selección natural para explicar el mecanismo evolutivo Darwin Wallace

Principios de esta teoría Elevada capacidad reproductora de los organismos: a pesar de la elevada cantidad de organismos que nacen, pocos sobreviven ya que la limitación de los recursos hace que exista una lucha por la supervivencia pues los individuos deben competir por los alimentos y para reproducirse Variabilidad de las poblaciones: existe una gran variabilidad de características entre los componentes de una población, algunos de estas características son caracteres heredables. Como consecuencia de la competencia, solo unos cuantos individuos llegaran a reproducirse y trasmitirán sus caracteres a su descendencia

Principios de esta teoría Elevada capacidad reproductora de los organismos: a pesar de la elevada cantidad de organismos que nacen, pocos sobreviven ya que la limitación de los recursos hace que exista una lucha por la supervivencia pues los individuos deben competir por los alimentos y para reproducirse Variabilidad de las poblaciones: existe una gran variabilidad de características entre los componentes de una población, algunos de estas características son caracteres heredables. Como consecuencia de la competencia, solo unos cuantos individuos llegaran a reproducirse y trasmitirán sus caracteres a su descendencia

Selección natural: en un ambiente hostil entre los individuos de una población aparece una lucha por la supervivencia, en este proceso se eliminan los individuos menos adaptados, sobreviviendo los organismos que muestran caracteres mas ventajosos. Estos alcanzan la edad de reproducción y transmiten estos caracteres a la descendencia.

Selección natural: en un ambiente hostil entre los individuos de una población aparece una lucha por la supervivencia, en este proceso se eliminan los individuos menos adaptados, sobreviviendo los organismos que muestran caracteres mas ventajosos. Estos alcanzan la edad de reproducción y transmiten estos caracteres a la descendencia.

Las especies evolucionan: los individuos que sobreviven forman la siguiente generación y así se trasmiten los cambios ventajosos de generación en generación. De esta manera los cambios se irán acumulando gradualmente en las poblaciones y, con el tiempo se formaran nuevas especies. La teoría de la evolución de Darwin y Wallace crea un vínculo de parentesco entre los seres vivos. Las actuales especies son la consecuencia de una progresiva e ininterrumpida divergencia adaptativa de especies precedentes.

Las especies evolucionan: los individuos que sobreviven forman la siguiente generación y así se trasmiten los cambios ventajosos de generación en generación. De esta manera los cambios se irán acumulando gradualmente en las poblaciones y, con el tiempo se formaran nuevas especies. La teoría de la evolución de Darwin y Wallace crea un vínculo de parentesco entre los seres vivos. Las actuales especies son la consecuencia de una progresiva e ininterrumpida divergencia adaptativa de especies precedentes.

Neodarwinismo : Teoría sintética de la evolución Darwin y Wallace desconocían como se trasmitían los caracteres hereditarios o cual era la causa de la variabilidad de las poblaciones sobre la que actúa la selección natural. A principios del siglo XX los geneticistas Hugo de Vries y T. Morgan redescubrieron las leyes de la herencia propuestas por G. Mendel en 1865 Esto permitió a T. Dobzhansky realizar una síntesis entre la teoría de selección darwiniana y la genética mendeliana. Así surgió el neodarwinismo o teoría sintética de la evolución

Principios del neodarwinismo Las características de los individuos están controladas por el ADN de sus células. Cada carácter de un organismo está controlado por un fragmento de su ADN (gen). En general los genes que controlan un carácter pueden presentar diferencias (alelos) y controlarlo de modo diferente (ojos azules/ojos pardos). La frecuencia de aparición de los diferentes alelos (frecuencias génicas) pueden ser alteradas por diferentes causas

Principios del neodarwinismo Las características de los individuos están controladas por el ADN de sus células. Cada carácter de un organismo está controlado por un fragmento de su ADN (gen). En general los genes que controlan un carácter pueden presentar diferencias (alelos) y controlarlo de modo diferente (ojos azules/ojos pardos). La frecuencia de aparición de los diferentes alelos (frecuencias génicas) pueden ser alteradas por diferentes causas

migración: cuando parte de la población migra mutación: cambios estructura de los genes que produce la aparición de nuevos alelos (variabilidad ventajosa o no) deriva genética: cambio al azar de las frecuencias génicas cuyo efecto es mayor, cuanto menor sea el número de individuos de la población migración: cuando parte de la población migra se pueden alterar las frecuencias génicas El conjunto de genes de un individuo se llama genotipo La selección natural actúa eliminando los genotipos menos adaptados al ambiente permitiendo la existencia de individuos que presentan “ventajas selectivas” frente a otros

migración: cuando parte de la población migra mutación: cambios estructura de los genes que produce la aparición de nuevos alelos (variabilidad ventajosa o no) deriva genética: cambio al azar de las frecuencias génicas cuyo efecto es mayor, cuanto menor sea el número de individuos de la población migración: cuando parte de la población migra se pueden alterar s frecuencias génicas El conjunto de genes de un individuo se llama genotipo La selección natural actúa eliminando los genotipos menos adaptados al ambiente permitiendo la existencia de individuos que presentan “ventajas selectivas” frente a otros

Así acaban originándose nuevas especies. La selección natural varía las proporciones de genes en cada población incrementando las frecuencias con que aparecen las combinaciones ventajosas y por tanto cada población es la que evoluciona de manera lenta pero continua para estar cada vez mejor adaptada a su ambiente. Así acaban originándose nuevas especies.

Neodarwinismo sociobiologico Considera que son los genes los que son objeto de selección natural por los procesos de transmisión o eliminación Esta es la diferencia con el neodarwinismo clásico donde el objeto de selección es el individuo que con su muerte o reproducción permiten el proceso de evolución.

3.3 Nuevas teorías sobre evolución Neutralismo Equilibrio puntuado Estas nuevas teorías matizan los principios anteriores, especialmente en lo referido al ritmo al que se producen los cambios evolutivos.

Neutralismo o teoría neutralista Propuesta por M. Kimura, propone que las mutaciones son neutras, indiferentes a la selección natural y su distribución en las poblaciones, aleatoria Según la teoría neutralista es el puro azar el que hace que varíen las poblaciones en las que un gen mutado puede dispersarse sin tener ninguna ventaja selectiva

El equilibrio puntuado o teoría saltacionista Propuesta por S. J. Gould (1972) La teoría supone que la evolución no actúa de manera lenta y progresiva sino que en muchos momento lo hace rápidamente. Esto explicaría que en el registro fósil no siempre aparezcan formas intermedias entre especies emparentadas. En la evolución aparecen largos periodos de estabilidad (estasis o equilibrio) interrumpidos (puntuados) por súbitos episodios de cambio

El equilibrio puntuado plantea que la ausencia de pasos intermedios en el registro fósil no se debe a que sea incompleto, sino que en ocasiones la evolución se produce a saltos (de ahí el nombre de saltacionista)

4.Las pruebas de la evolución 4.1 Evidencias clásicas 4.2 Evidencias modernas.

4.1 Evidencias clásicas Morfológicas: se basan en un estudio de la anatomía comparada (Cuvier). Esto permite conocer semejanzas y diferencias de un mismo órgano en diferentes especies Paleontológicas: estudio de los fósiles Embriológicas: estudio de las primeras etapas del desarrollo de un organismo. Permite establecer el Principio de Recapitulación de Haeckel (la ontogenia es el resumen de la filogenia) Taxonómicas: el sistema de clasificación se basa en caracteres comunes que se originan en un proceso evolutivo común

4.1 Evidencias clásicas Morfológicas: se basan en un estudio de la anatomía comparada (Cuvier). Esto permite conocer semejanzas y diferencias de un mismo órgano en diferentes especies Paleontológicas: estudio de los fósiles Embriológicas: estudio de las primeras etapas del desarrollo de un organismo. Permite establecer el Principio de Recapitulación de Haeckel (la ontogenia es el resumen de la filogenia) Taxonómicas: el sistema de clasificación se basa en caracteres comunes que se originan en un proceso evolutivo común

4.2 Evidencias recientes La bioquímica comparada y la biología celular demuestran la unidad química de los seres vivos Secuencias de proteínas y ADN Hibridación de ADN Estudio del bandeado de cromosomas Análisis inmunológico o serológico

5.- CONSECUENCIAS DE LA EVOLUCIÓN

5. El resultado de la evolución 5.0 Concepto de especie 5.1 El proceso de especiación 5.2 La clasificación de los seres vivos 5.3 Los cinco reinos

5.0 El concepto de especie A pesar de su origen común la evolución ha hecho que los organismos presenten una gran biodiversidad. Por ello, para estudiar a los seres vivos es necesario establecer unos criterios de clasificación. Los científicos clasifican los seres vivos utilizando una unidad natural de clasificación denominada especie Una especie es un conjunto de organismos que tienen unas semejanzas morfológicas, pueden reproducirse originando una descendencia fértil y presentan un aislamiento reproductivo con otras especies El aislamiento reproductivo es la incapacidad de unos organismos para reproducirse con otros. Cuando una población de una especie queda separada del resto de organismos de la misma especie, se inicia el proceso de evolución

5.1 El proceso de especiación Los individuos de la misma especie se agrupan formando unidades menores denominadas demos o poblaciones. Mientras los individuos de un demo puedan reproducirse con los de otro, se considera que forman la misma especie. La aparición de una barrera geográfica (montañas, desiertos, océanos…) puede producir el aislamiento físico y posteriormente reproductivo de dos demos y por lo tanto producir la aparición de una nueva especie, este mecanismo se denomina especiación alopátrida Si dos poblaciones se adaptan a ambientes diferentes sin que exista separación física entre ellas, poco a poco puede producirse aislamiento reproductor y originarse nuevas especies. Esta forma de especiación se denomina especiación simpátrida De todas las especies que se han originado sobre la Tierra, el 99% se han extinguido. En este momento se conocen cerca de dos millones de especies y quedan decenas de millones por conocer. Muchas de ellas se extinguirán sin que nosotros lleguemos a conocer su existencia. Y con algunas de ellas, quizás, la solución a algunos problemas del ser humano.

5.2 La clasificación de los seres vivos La taxonomía es una ciencia responsable de la clasificación y nomenclatura de objetos. En nuestro caso, seres vivos. Se hace mediante un sistema jerárquico en el que cada categoría está formada por aquellas unidades inferiores relacionadas entre sí. En el caso de los seres vivos cada categoría se denomina taxón. La nomenclatura de cada uno de ellos se hace mediante una palabra, excepto en el caso de las especie donde se utiliza un sistema binomial establecido por Linneo. Según el sistema binomial, el nombre de una especie consta de dos palabras latinas o latinizadas escritas en cursiva o subrayadas: la primera corresponde al género y la inicial se escribe en mayúscula, la segunda corresponde a la especie y se escribe toda en minúscula.

5.3 Los cinco reinos En ellos se agrupan todas las especies existentes en la actualidad Es un sistema de clasificación instituido por Lynn Margulis Los cinco reinos

Algunas direcciones de internet interesantes para completar el tema EL ORIGEN DE LA VIDA Teoría de Oparin y experimento de Miller http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=1-FbUNO2UzA Fuentes hidrotermales http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=Y6yRbaaiVdM Panspermia http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=pVDwunLRPU4   NUMEROSO MATERIAL EN POWERPOINT SOBRE EL TEMA http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=ies%20suel&source=web&cd=1&sqi=2&ved=0CCAQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.juntadeandalucia.es%2Faverroes%2F~29701428%2Fccnn%2F&ei=opMiT67uNoSohAfmsr39BA&usg=AFQjCNHiw8rPp_h0i0yTeh71Qd-Ax-REOA Esta direción te lleva a material descargable: una vez aquí clica Slideshare y busca  LAS CONSECUENCIAS DE LA EVOLUCIÓN Los cinco reinos http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=gNeSP40VAmU