8 evolución y origen de la vida · pdf filepara empezar la atmósfera primitiva...

MARÍA PILAR GARCÍA MADRUGA 1

Mª PILAR GARCÍA MADRUGA

EVOLUCIÓN Y ORIGEN DE LA VIDA

Mª PILAR GARCÍA MADRUGA


SERES VIVOS

LAMARCK

PRUEBAS

ESPECIES

EVOLUCIÓN

DARWIN

FIJISMO

ORIGEN COMÚN

NEODARWINISMO

HERENCIA DE LOS

CARACTERES ADQUIRIDOS

DARWIN

SELECCIÓN NATURAL

OTRAS TEORÍAS EVOLUTIVAS ACTUALES


El origen de la vida

� La ciencia todavía no ha respondido a una de lasgrandes preguntas que el ser humano siempre se haplanteado ¿cómo surgió la vida en nuestro planeta?

� Las respuestas que proporciona la ciencia a esta� Las respuestas que proporciona la ciencia a estapregunta se basan en una teoría científica que fueinvalidada por Louis Pasteur en el s. XIX: Lageneración espontánea. Según esta teoría la vidapuede surgir, sin más, de manera espontánea, allídonde se den las condiciones más favorables


Durante el s. XIX la teoría de la generaciónespontánea proponía que losmicroorganismos (incluso insectos ypequeños mamíferos) podrían surgir demanera espontánea sobre materia nutritiva.La evidencia experimental que se proponíaera que sobre un simple trozo de carnecomenzaban a proliferar “espontáneamente”larvas de moscas

Francesco Redi intentó refutar esta ideatapando simplemente la carne con una gasaque impedía la proliferación de larvas demosca. Lo cierto es que incluso con el trapolos partidarios de la generación espontáneademostraban que era posible la aparición demicroorganismos


Spallanzani consiguió demostrar que si la carne era tapadaherméticamente y sin estar en contacto con el aire no generabaespontáneamente ningún tipo de microorganismo. Losdetractores de sus ideas argumentaron que la ausencia de vidase debía precisamente a la ausencia de aire para respirar por loque no admitieron sus resultados


Louis Pasteur utilizó en sus experimentos unos matraces ideadospor él denominados en cuello de cisne y que le permitieronrechazar la teoría de la generación espontánea. Es estosmatraces se podían mantener las condiciones de esterilidad decaldos nutritivos con el aporte de aire externo “necesario para lavida”, tenían un cuello largo y tortuoso que evitaba el contacto desus caldos esterilizados con partículas de polvo, esporas ymicroorganismos presentes en el aire. Su hipótesis se podía hacerfalsa ya que si se rompe el cuello del matraz, sus caldos secontaminan. Todavía hoy se conservan en el museo Louis Pasteurdel Instituto Pasteur de Paris


¿cómo surgió la vida?

� El Universo se formó hace 13700 m.a., la edad de la Tierra es de4550 m.a. El calendario de Carl Sagan compara la historia delUniverso con un año (1 s serían 500 años), en agosto surgió elplaneta Tierra. Que aún estuvo 800 m.a. sin vida (mediados deagosto), el ser humano apareció 1 min antes de la medianoche del31 de diciembre

� Nuestro planeta comparte un origen común con el Sol, al principiola Tierra mantenía unas condiciones físico-químicas que nadatienen que ver con las de la Tierra actual. Ni la litosfera, ni losmares ni el aire eran como los que hoy conocemos

� Para empezar la atmósfera primitiva no tenía O2 y contenía CH4,NH3, CO2, H2 y H2O (algunos no está tan claro que formaran partede ella). Además en la superficie terrestre se producía una intensaactividad volcánica y eléctrica (de tipo tormentoso); y era sometidaal bombardeo de meteoritos


� En estas condiciones de la Tierra primitiva seprodujeron las condiciones idóneas para losprocesos de evolución prebiótica

� Según esta teoría en los océanos primitivosabundaban biomoléculas y moléculas orgánicasabundaban biomoléculas y moléculas orgánicassencillas que se formaron espontáneamente apartir de los compuestos químicos existentes enla atmósfera, hidrosfera y litosfera, gracias alambiente físico-químico presente, formando loque se ha denominado el caldo de cultivo


� Miller demostró que era posible sintetizar estetipo de compuestos en el laboratorio partiendo deuna mezcla de gases y agua si se les calentaba yse les sometía a una fuerte corriente eléctrica


� A partir de estos precursores (aa, nucleótidos, etc.) esposible formar compuestos más complejos (proteínas, ADN,etc.)

� La formación de la primera célula se produjo de maneraespontánea cuando se agruparon las biomoléculassuficientes para proporcionar a este primer ser vivo lacapacidad de reproducción y de nutrición; además estaagrupación debió quedar aislada del medio por unamembrana. La hipótesis de los coacervados explica que enprimer lugar se formaron asociaciones de estas moléculasprimer lugar se formaron asociaciones de estas moléculasmucho más sencillas que una célula y que podían nutrirse yreproducirse

� Quizás después de todo la generación espontánea tuvolugar alguna vez ¡o no!Lo cierto es que se han conseguido sintetizar en ellaboratorio este tipo de asociaciones, no realizan ningunaactividad vital


Septiembre 2008


Científicos en EE UU anuncian la creación de la primera vida artificialCraig Venter diseña una primera versión de célula y presagia un futuro SiliconValley del diseño de organismos vivos La bacteria que acaba de salir de los laboratorios de Craig Venter es casi pura química: su genoma ha sido sintetizado en el tubo de ensayo de la primera a la última

Mayo 2010

el tubo de ensayo de la primera a la última letra. La primera "célula sintética" se llama Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0, para distinguirla del Mycoplasma mycoides a secas, que es la bacteria natural en quien se inspira. El uno punto cero lleva el sello Venter: denota que la célula es solo una primera versión y connota, o presagia, un futuro Silicon Valley del diseño de organismos vivos.


Hay otras hipótesis alternativas quesólo modifican el escenario donde tuvolugar la evolución prebiótica y laaparición de las primeras células

� Una de ellas supone que la vida surgióen ambientes oceánicos extremoscomo las chimeneas hidrotermalessubmarinas. Aquí las temperaturas decomo las chimeneas hidrotermalessubmarinas. Aquí las temperaturas delos gases de origen volcánico puedenalcanzar los 300 ºC, en estascondiciones extremas sobreviven lasbacterias termófilas que además nodependen de la energía solar paraproducir su alimento. Podían haber sido el“primer laboratorio natural donde seexperimentó con las primeras formas de vida”


� Otras teorías que explican el origen de los seres vivos a partir de materia orgánica procedente del espacio exterior: Panspermia de Arrhenius… desde entonces se busca la confirmación de la presencia de materia orgánica en meteoritos (a pesar de fundirse debido al rozamiento con la atmósfera dicha fusión sólo afectaría a las capas más externas). Ya se han encontrado aa y ¿trazas de microorganismos fósiles similares a bacterias terrestres en el meteorito de origen marciano ALH84001?


� Los primeros seres vivos fueron procariotasanaerobios, más adelante la aparición deloxígeno en la atmósfera permitió ladiversificación de la vida y la aparición de lascélulas eucariotas que surgieron porendosimbiosis entre dos células una capaz deaprovechar el oxígeno y otra noaprovechar el oxígeno y otra no

� Al primer ser vivo que surgió en el planeta loscientíficos le han llamado LUCA (last universalcommon ancestor)


FIJISMO FRENTE A EVOLUCIONISMO

Sobre el origen de la variedad de seres vivos que hay hoy en el planeta, existen dos tipos de teorías:

� TEORÍAS FIJISTAS� TEORÍAS EVOLUCIONISTAS


TEORÍAS FIJISTAS� Linneo, Cuvier� S. XIX

� Especies son inmutables e inalterables, fueroncreadas especialmente para ocupar uncreadas especialmente para ocupar undeterminado lugar en la naturaleza, por eso seles llama también creacionistas. Explicaban laexistencia de fósiles según el catastrofismo


TEORÍAS EVOLUCIONISTAS� Según las cuáles los seres vivos se han

modificado progresivamente dando lugar adistintas especies

TEORÍA EVOLUTIVA DE LAMARCK

TEORÍA EVOLUTIVA DE DARWIN


TEORÍA EVOLUTIVA DE LAMARCK� S. XIX

� Interpretaba el registro fósil como una progresión desdelos seres vivos más sencillos a los más complejos

� La evolución se produce por dos fenómenos:� La evolución se produce por dos fenómenos:

� Herencia de los caracteres adquiridos: un órgano sedesarrolla en función de su uso, en respuesta a un cambioambiental y los cambios producidos en el órgano setransmiten de generación en generación (ej. Evolución dela jirafa)

� Fuerza interna que impulsa hacia la perfección y aaumentar la complejidad


Hoy día su teoría ha sido invalidada. La T. de Darwin y por otro lado lagenética Mendeliana y Molecular predice que los caracteres adquiridospor un individuo sólo se transmiten a la descendencia si afectan a lascélulas reproductoras (por más que estudie mis hijos no van a heredar misconocimientos, y por más que ejercite mi musculatura del brazo izquierdo no voya conseguir tener hijos con un brazo izquierdo más musculoso y potente).Explican mejor cómo es posible que hayamos heredado característicasincómodas: el parto con dolor, el apéndice, las muelas del juicio, o los dolores deespalda… Si a pesar de estas características consigues aparearte y tenerdescendencia has triunfado evolutivamente


TEORÍA EVOLUTIVA DE DARWIN� S. XIX

� Concibió su teoría después de un viaje alrededor delmundo a bordo del “Beagle” que duró varios años yen el cual observó la enorme biodiversidad delplaneta y que se producían una serie de cambiosplaneta y que se producían una serie de cambiosgraduales en las características de los seres vivos dedistintas especies que se situaban en distintas zonasgeográficas (por ejemplo entre especies costeras einsulares)

� La misma teoría también fue propuesta por A.Wallace en la misma época y es un ejemplo decolaboración científica sin precedentes


� Escribió el libro “El origen delas especies” donde propusosu teoría evolutiva que se basaen tres principios:

� Las especies concaracterísticas similares hanevolucionado a partir de unantepasado común

� Los cambios evolutivos sonlentos, continuos y graduales,culminando con la aparición denuevas especies

� El mecanismo que haceevolucionar a las especies esla Selección Natural


ESPECIE: Categoría taxonómica de clasificaciónde los seres vivos en la que se incluyenorganismos con las mismas característicasanatómicas y fisiológicas, y que puedenanatómicas y fisiológicas, y que puedenaparearse entre sí, originando descendencia fértil


“El hombre desciende del mono”

¿Una mona tuvo una vez un mono sin pelo y másguapo que su padre?

Hombre y mono comparten antepasados comunes,igual que mono y caballo o ser humano y pez

Todos procedemos por evolución de una célulaprimitiva formada hace unos 3800 m.a. (“qué somosmicrobios venidos a más”)


La selección natural

� La selección artificial de distintas especies deplantas y animales han reducido drásticamente lavariedad de seres vivos del planeta. En este casoel ser humano elige los especímenes que leinteresa en función de unas características:interesa en función de unas características:mayor producción, sabor, aspecto…

� En la naturaleza es el medio ambiente (lascondiciones de temperatura, humedad, radiación,presencia de alimento…) quien “elige” queindividuos sobreviven y se reproducen de entre lavariabilidad genética de las poblaciones


� Aquellos individuos con los genes apropiadospara sobrevivir en unas determinadascondiciones transmitirán esta información a sudescendencia y los que no sobrevivan noaportarán genes a la población

� La acumulación lenta y progresiva de lasdiferencias entre individuos de una mismaespecie puede originar con el paso del tiempodistintas especies


� Según Darwin las jirafas no adquirieron lacapacidad de hacer más grande el cuello alestirarlo, simplemente, aquellas que tuvieran elcuello un poco más alto por cuestionesgenéticas, tenían más probabilidades degenéticas, tenían más probabilidades desobrevivir y de transmitir estos genes de “cuelloalto” a su descendencia. Aquellas jirafas que noposeen esos genes simplemente desaparecen


� La especiación se puede producir de forma muysencilla cuando una población se separa, alquedar aislada geográficamente, una parte enuna isla por ejemplo


Incluso se puede conseguir en el laboratorio


Darwin no supo explicar la parte genética de la evolución, no sabía por quéhabía individuos tan diferentes, hoy sí que sabemos las causas de lavariabilidad son genéticas

Fue duramente criticado ya que la Iglesia se opuso a desplazar a la especiehumana de su pedestal de especie superior, admitir la evolución suponeadmitir que somos una especie más “que desciende del mono”


La evolución en la actualidad

� Darwin no supo explicar la parte genética de laevolución, no sabía porque había individuos tandiferentes. Hoy sabemos que la variabilidadgenética se origina por:genética se origina por:

� Mutaciones

� Mecanismos de transmisión genética porreproducción sexual: reparto al azar decromosomas en meiosis y recombinación


� El NEODARWINISMO combina la teoría de laevolución de Darwin con los nuevosconocimientos sobre genética y considera que laselección natural no actúa sobre el individuoaislado sino sobre la población a la queaislado sino sobre la población a la quepertenece, al modificarse las poblaciones yacumularse muchos cambios, evolucionan yoriginan nuevas especies


Otras teorías evolutivas

TEORÍA DEL EQUILIBRIO PUNTUADO OPUNTUALISMO

� Niles Eldrege y Stephen Jay Gould, han propuestouna hipótesis según la cual el proceso evolutivo no selleva a cabo de forma lenta y gradual, sino queuna hipótesis según la cual el proceso evolutivo no selleva a cabo de forma lenta y gradual, sino quepodrían aparecer nuevas especies de forma rápida(está basada en el registro fósil en el que no siempreaparecen formas previas o antecesoras

� Se explicaría con la aparición de macromutacionesque afectarían a genes reguladores de otros genesen un medio ambiente favorable


TEORÍA NEUTRALISTA

� Motto Kimura propone que la mayor parte de lasmutaciones no son ni beneficiosas ni perjudiciales sinoneutras, por lo que la selección natural no actuaría sobreellas, pero si se produce un aislamiento de estosindividuos que acumulan mutaciones neutras podríanoriginar una nueva especie. Según esta teoría el ritmo dela evolución sería más regular

EL GEN EGOÍSTA

� Richard Dawkins propuso una teoría similar a la neodarwiniana, pero considerando la unidad evolutiva al gen no a la población, surgiendo la competitividad entre genes no entre individuos, que serían meros receptores y transmisores de genes (la gallina es la forma que tiene el huevo de crear otro huevo)


Las pruebas de la evoluciónAnatómicas: que permiten emparentar individuos según sus relaciones evolutivas� Órganos homólogos, tienen:

El mismo origen, estructura interna y fisiologíaDistintas formas y funciones(extremidad de mamíferos: ala murciélago y aleta de delfín)(extremidad de mamíferos: ala murciélago y aleta de delfín)

� Órganos análogos, tienen:Distinto origen, estructura interna y fisiologíaLas mismas formas y funciones(ala de ave y de mariposa)

� Órganos vestigiales, restos evolutivos que tienden a desaparecer por carecer de función(alas de aves corredoras, muelas del juicio)


Paleontológicas: existen evidencias fósiles deantepasados comunes a distintos tipos de seres vivos,que se consideran eslabones intermedios, hoy en díaextinguidos


FÓSIL IDA DE 47 m. a. (entre lemur y humano ¿el eslabón perdido?)


Biogeográficas: distinta distribución de especies en función de lasáreas geográficas con parecidos más que razonables(llama en Sudamérica y camello en África o puma en Sudamérica yleón en África


Embriológicas: el desarrollo de las primeras etapas es similaren organismos emparentados


Genéticas y Moleculares: existen homologías ya no entre órganossino entre proteínas, se pueden rastrear genes que compartensecuencias entre muchos seres vivos, cuanto más próximos estándesde un punto de vista evolutivo, mayor es el parecido genético(compartimos con el chimpancé el 99 % de nuestros genes)

% de diferencias entre el ADN del Ser humano y del resto de primates


Darwin de cine

Son innumerables las referencias a la evolución o a Darwin, en series de entretenimiento como Friends, Big Bang, Los Simpsons…En cuanto al cine la última película sobre Darwin se titula:La duda deDarwin, es una película de Jon Amiel inspirada en el libro Annie's Box:Charles Darwin, His Daughter and Human Evolution, escrito por RandalKeynes, el tataranieto de Darwin. Quien da vida al científico es PaulBettany, que ya adoptó esa misma pose en Master and Commander. Enrealidad, había mucho de Darwin en el médico del “HMS Surprise”,empeñado en recorrer las islas Galápagos en busca de iguanas yrealidad, había mucho de Darwin en el médico del “HMS Surprise”,empeñado en recorrer las islas Galápagos en busca de iguanas ytortugas gigantes.El choque entre creacionistas y evolucionistas se puede ver en lapelícula: La herencia del viento (Inherit the wind, 1960), de StanleyKramer. Su guión se basa en un famoso juicio, el llamado "juicio delmono" ("Scopes Monkey Trial"), que tuvo lugar en 1925 cuando unprofesor, B.T. Cates, fue acusado por enseñar a sus alumnos losdescubrimientos de Darwin


La herencia del viento basada en el juicio del

monoCreacionismo en Big Bang

Theory

Evolución en Friends

Basada en un libro del tataranieto de

Evolución según los Simpson´s

El dilema evolutivo en Master and Commander

del tataranieto de Darwin

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