Índex 1l v c n ci a i - novetats 2016 - editorial teide...

Índex

La vida, conservació i canviBLoc11 La cèl·lula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1. Els nivells d’organització biològics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102. Les cèl·lules i la teoria cel·lular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113. La cèl·lula procariota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124. La cèl·lula eucariota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145. Funcions de nutrició cel·lular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166. Funcions de reproducció cel·lular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187. Funcions de nutrició cel·lular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208. Els àcids nucleics: l’ADN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Ciències aplicades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Mapa conceptual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Treballem competències al laboratori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Activitats finals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Assolim competències . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Juga amb la ciència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2 Genètica i biotecnologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361. De l’ADN als caràcters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402. Les bases de la genètica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423. Mendel i les lleis de l’herència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484. La teoria cromosòmica de l’herència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505. La genètica humana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516. Les mutacions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547. La biotecnologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55


3 L’origen i evolució de la vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681. L’origen de la vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702. Les teories sobre l’origen de les espècies . . . . . . . . . . . . 743. Les teories evolutives actuals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784. Les proves de l’evolució . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805. L’evolució i la biodiversitat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 825. L’evolució humana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Ciències aplicades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Mapa conceptual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Treballem competències al laboratori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89Activitats finals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Assolim competències . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Juga amb la ciència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

Ecologia i medi ambientBLoc 24 La dinàmica dels ecosistemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

1. L’energia i la matèria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 982. Les cadenes i les xarxes tròfiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003. L’impacte humà en els ecosistemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1064. Els cicles biogeoquímics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

Ciències aplicades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110Mapa conceptual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112Treballem competències al laboratori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113Activitats finals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114Assolim competències . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116Juga amb la ciència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

5 Els canvis en els ecosistemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201. Les successions ecològiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1222. Els incendis forestals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1243. Els canvis ambientals en la història de la Terra . . . . . . . . . . 1274. Els canvis cíclics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1285. Les variacions poblacionals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1306. Les adaptacions dels organismes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1347. La influència dels éssers vius en el medi . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

Ciències aplicades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Mapa conceptual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140Treballem competències al laboratori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141Activitats finals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142Assolim competències . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144Juga amb la ciència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

UNITAT D

E MOSTRA

L’aplicació de la ciència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

1. El treball al laboratori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 2. Ciència i activitat professional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274

Investigació i experimentació

6 Els impactes ambientals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 1. Impacte ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 2. La contaminació de l'aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 3. Ús, contaminació i tractament de l’aigua . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 4. La contaminació del sòl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 5. Altres tipus de contaminació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 6. Fonts de contaminació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 7. Gestió de residus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166


7 La història de la Terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 1. L’origen de la Terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 2. Datació i mètodes de datació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 3. Els primers éssers vius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 4. Els fòssils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 5. El temps geològic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 6. Les eres geològiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194


8 La dinàmica interna de la Terra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 1. L’origen de les serralades:

algunes interpretacions històriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 2. La deriva continental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 3. Les províncies del fons oceànic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 4. Una Terra química i estàtica,

una Terra física i dinàmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 5. Distribució de volcans i terratrèmols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 6. L’expansió del sòl oceànic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 7. La Terra, una màquina tèrmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 8. Altres manifestacions de la dinàmica

terrestre: deformacions de les roques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

8. Altres manifestacions de la dinàmica terrestre: deformacions de les roques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

9. Les grans unitats geològiques de Catalunya . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227


9 La tectònica de plaques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 1. La teoria de la tectònica de plaques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 2. Límits divergents . Origen i evolució dels oceans . . . . . . . . 242 3. Límits passius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 4. Límits convergents . Origen i evolució dels continents . . 245 5. Plaques i límits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 6. Evolució dels límits de plaques . El cicle de Wilson . . . . . . 250 7. Els orògens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 8. El cicle de les roques i la tectònica de plaques . . . . . . . . . 252 9. La tectònica de plaques i la seva influència

en el relleu i en la vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254


La Terra, un planeta canviantBLoc 3

3. Projecte d’investigació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

UNITAT D

E MOSTRA

L’evolució és un procés imparable que va començar quan va aparèixer la vida a la Terra. Des de l’antiguitat, s’han formulat moltes hipòtesis per explicar l’origen de les espècies i la seva diversitat. No obstant això, l’única que continua vigent avui dia és la revolucionària teoria de l’evolució que va proposar Charles Darwin al segle xix. Com pot ser que a partir d’unes senzilles formes de vida hagin sorgit milions d’espècies? Què entens per biodiversitat? Com s’ha produït l’evo lu ció de l’espècie humana?

LA

VID

A, C

ON

SER

VA

CIÓ

I C

AN

VI

Res en biologia no té sentit si no és sota la llum de l’evolució.

Theodosius dobzhansky, genetista ucraïnès (1900-1975)

1

UNITAT D

E MOSTRA

1. L’origen de la vida

2. Les teories sobre l’origen de les espècies

3. Les teories evolutives actuals

4. Les proves de l’evolució

5. L’evolució i la biodiversitat

6. L’evolució humana

L’origen i evolució de la vida

UN

ITA

T

3

UNITAT D

E MOSTRA

3 L’origen i evolució de la vidaU

NIT

AT

70


Des de l’antiguitat, l’ésser humà s’ha preguntat quin és l’origen de la seva pròpia existència i dels éssers vius que habiten la Terra. En realitat, com es va originar la vida al nostre planeta i com han sorgit les espècies que el poblen són dues qüestions que han preocupat la humanitat des de temps remots.

Avui dia sabem que la Terra es va formar fa uns 4 600 milions d’anys i que les primeres formes de vida van sorgir fa al voltant de 3 500 milions d’anys. Però per arribar a aquesta conclusió s’han formulat moltes hipòtesis, amb més o menys rigor científic, des de l’època de les antigues civilitzacions fins als nostres dies.

1.1. La teoria de la generació espontània

Juntament amb la creença de l’origen diví, una de les teories amb més acceptació per explicar l’aparició de la vida ha estat la de la generació espontània. Segons aquesta teoria, la matèria viva es creava espontàniament a partir de la matèria no viva, quan les condicions eren adequades. Així doncs, els éssers vius podien aparèixer a qualsevol lloc.

La generació espontània dels éssers vius no va ser qüestionada fins a finals del segle xvii, quan Francesco Redi va dur a terme un experiment que va posar en dubte la veracitat d’aquesta teoria. Aquest experiment va servir per demostrar que les larves que apareixien sobre la carn putrefacta no sorgien del nores, com es creia fins aleshores, sinó que procedien dels ous que les mosques ponien prèviament sobre la carn.


La presència de larves exclusivament en el flascó que estava descobert era una prova de la falsedat de la generació espontània. Tanmateix, els experiments de Redi, que van crear una gran polèmica i van ser durament criticats per la societat de l’època, no van servir per demostrar la presència i l’origen d’altres organismes sobre la carn.

Experiment de Redi

1. F. Redi va col·locar un tros de carn en un flascó tancat, un altre en un de cobert amb una reixeta i un altre en un de descobert, i va esperar un quant temps.

2. El científic va observar que la carn del primer flascó gairebé no havia experimentat canvis, la del segon flascó estava descomposta i la del tercer flascó estava descomposta i plena de larves de mosques.

Francesco RediFrancesco Redi (1626-1697) va ser un metge, natura lista, fisiòleg i poeta ita lià. Fill d’un metge de la cort dels Mèdici, va estudiar medicina a la Universitat de Pisa i va ser el primer metge dels ducs de la Toscana. Va dur a terme estudis sobre el verí dels escurçons, però la seva tasca es va acabar decantant cap al terreny de la parasitologia. És considerat el fundador de l’helmintologia (estudi dels cucs). En un dels seus experiments, va demostrar que els insectes no neixen per generació espontània.

UNITAT D

E MOSTRA


Al llarg dels anys, altres científics, com John Needham i Lazzaro Spallanzani, van continuar duent a terme estudis sobre la generació espontània, amb diferents resultats. Però no va ser fins gairebé doscents anys després dels experiments de Redi que un científic francès, Louis Pasteur, va posar fi a la controvèrsia en demos trar que els microorganismes de l’aire eren els responsables de la putrefacció de la matèria orgànica.

La vida, conservació i canvi 2

BL

OC

Tots dos matrassos estaven descoberts per permetre l’entrada d’organismes de l’aire. El matràs amb el coll intacte, en forma de S, retenia els microorganismes. Al contrari, el del coll trencat no retenia els microorganismes de l’aire, que entraven en contacte amb el brou. Després d’analitzar els resultats del seu experiment, Pasteur va arribar a la conclusió que els microorganismes de l’aire eren els causants de la contaminació del brou.

D’aquesta manera, L. Pasteur va comprovar que els organismes que apareixien sobre la matèria procedien d’altres organismes i va demostrar així la falsedat de la generació espontània. Des d’aquell moment, la comunitat científica va desterrar del seu pensament la idea de la generació espontània i va acceptar, de manera unànime, que tot ésser viu prové d’un altre ésser viu.

Louis PasteurLouis Pasteur (1822-1895) va ser un químic i biòleg francès. Va dur a terme importants estudis sobre la cristal·lització, la qual cosa li va permetre desco brir els processos de fermentació. Va abordar la teoria de la generació espontània i va comprovar científica ment que era falsa demostrant l’existència dels gèrmens. És considerat el pare de la bacteriologia, i els seus estudis li van permetre postular els principis de la im munitat i descobrir la vacuna contra la ràbia.

En el procés de descomposició de la fruita i la verdura intervenen microorganismes.

Experiment de Pasteur

1. L. Pasteur va col·locar brou en dos matrassos de coll de cigne i els va posar a bullir per esterilitzarlos.

2. Al cap d’un quant temps, va comprovar que el brou de tots dos matrassos es ta va intacte.

3. Va trencar el coll d’un dels matrassos i va esperar un quant temps.

4. El brou del matràs amb el coll intac te continuava sense deteriorarse; en canvi, el brou del que tenia el coll trencat s’havia contaminat.

UNITAT D

E MOSTRA

72


NIT

AT

1.2. Principals hipòtesis sobre l’origen de la vida

Un cop demostrat que tots els organismes procedeixen d’altres organismes i que la generació espontània era una creença falsa, encara quedaven molts interrogants per resoldre: com s’havia originat la vida?, com s’havien format els primers éssers vius?, i les primeres cèl·lules?...

Encara no es coneixen amb certesa les respostes a aquestes preguntes. Tanmateix, s’han dut a terme nombroses investigacions i s’han formulat moltes hipòtesis sobre l’origen de la vida.

Hipòtesi de la panspèrmia

Segons aquesta hipòtesi, la vida s’ha originat a l’espai i ha arribat a la Terra a través dels meteorits que hi han impactat. Alguns científics fins i tot defensen que els meteorits també van transportar éssers microscòpics, semblants als nostres bacteris.

En realitat, aquesta hipòtesi no explica com es va originar la vida, sinó que es limita a afirmar que aquesta procedeix de l’espai. Els principals arguments en con tra d’aquesta hipòtesi es basen en les rigoroses i extremes condicions que haurien d’haver suportat aquestes formes de vida per travessar l’espai.

Hipòtesi d’Oparin i Haldane

A principis del segle xx, els bioquímics Aleksandr Oparin i John Haldane, de manera independent, van proposar que la vida va aparèixer a la Terra des prés d’un llarg període d’evolució química. Segons aquests dos científics, en l’etapa inicial del planeta, a partir de compostos inorgànics, es van formar les molècules orgàniques que van ser precursores dels primers organismes.

Les hipòtesis d’Oparin i Haldane, conegudes amb el nom de síntesi abiòtica, es resumeixen en el requadre de la dreta.


El cràter Barringer, a Arizona (EUA), es va formar fa uns 50 000 anys per l’impacte d’un meteorit.

Síntesi abiòtica

• A l’atmosfera primitiva no hi havia oxigen i estava composta per metà, amoníac, vapor d’aigua, hidrogen i altres molècules inorgàniques.

• El refredament de la superfície terrestre va provocar la condensació del vapor d’aigua, així com la formació de núvols i de precipitacions que van originar els oceans primitius.

• L’energia procedent del Sol i les descàrregues elèctriques que es produïen a l’atmosfera van provocar que els compostos inorgànics donessin lloc als primers compostos orgànics.

• Els compostos orgànics que precipitaven i arribaven als oceans van formar un brou de cultiu que coneixem amb el nom de brou primitiu, on van tenir lloc reaccions químiques entre molècules orgàniques senzilles que van originar les primeres molècules orgàniques complexes.

Aleksandr Oparin i John Haldane Aleksandr Oparin (1894-1980) va ser un bioquímic rus que va inves tigar la formació de les primeres molècules or gàniques en una atmosfera primigènia, a partir de components inorgànics i sota la influència dels rajos ultraviolats del Sol. Va estudiar a la Universitat de Moscou i va ser membre de l’Acadèmia de Ciències Soviètica. Va escriure diverses obres, entre les quals cal destacar L’origen de la vida (1923), La vida a l’Univers (1959) i Matèria, vida, intel·lecte (1977).

John Haldane (1892-1964) va ser un ge ne tista i bioquímic anglès. Va exercir com a professor de fisiologia a la Royal Institution, i de bioquímica i de ge nètica a la Universitat de Londres. Va treballar en l’aplicació de l’anàlisi matemàtica als fenòmens genètics i en la teoria de l’evolució. El seu treball d’investigació va ser una contribució fonamental a la teoria de la síntesi abiò ti ca. Va publicar diversos articles i obres de divulgació amb els quals va aconseguir el reconeixement públic.UNIT

AT DE M

OSTRA

73


BL

OC


Les associacions entre molècules orgàniques complexes, com les proteïnes, que van tenir lloc en el brou primitiu probablement van formar esferes buides, els coacervats, que en alguna ocasió van tancar a l’interior àcids nucleics amb capacitat per replicarse. Malgrat que encara no se sap amb absoluta certesa, la majoria de científics defensen que els coacervats van ser els precursors de les primeres cèl·lules.

Amb l’aparició de les primeres cèl·lules, va començar un procés imparable d’evolució biològica que va originar formes de vida complexes a partir d’altres de més senzilles i que, a més, és el responsable de la biodiversitat actual.

L’experiment de Miller

El 1953, Stanley Miller va comprovar experimentalment la hipòtesi d’Oparin i Haldane. Per fer-ho, va reproduir al laboratori les condicions de l’atmosfera primitiva i la va sotmetre a descàrregues elèctriques. Al cap d’unes quantes setmanes, va comprovar que al líquid resultant s’hi havien originat aminoàcids, que són les molècules a partir de les quals es formen les proteïnes.

Reconstrucció de cèl·lules formades al brou primitiu.

aminoàcids

aigua freda que circula per condensar el vapor d’aigua

electrodes per produir la descàrrega

calortrampa

aiguavapor d’aigua

Aparell inventat per S. Miller per reproduir les condicions de l’atmosfera primitiva de la Terra.

1. Quina era la creença més acceptada sobre l’origen dels éssers vius fins al segle xvii? Què defensava aquesta teoria?

2. Quins científics van dedicar les seves investigacions a demostrar la falsedat de la teoria de la generació espontània?

3. Quines són les dues principals hipòtesis sobre l’origen de la vida?

4. Explica què són els coacervats i com van aparèixer.

Activitats

Les fonts hidrotermals

Fonts hidrotermals submarines.

Des que es van descobrir a finals de la dècada dels anys setanta del segle xx, les fonts hidrotermals dels fons abissals dels oceans s’han presentat com un nou escenari per acollir l’origen de la vida. Alguns científics defensen que les condicions ambientals d’aquests llocs eren les ideals per originar les primeres formes de vida.

Ampliem

UNITAT D

E MOSTRA

74


NIT

AT



Des de l’antiguitat, l’ésser humà s’ha interessat per descobrir quin era l’ori gen dels éssers vius i el seu mateix. A través dels segles s’han desen vo lu pat nombroses interpretacions i teories basades en mites, lle gen des i creences per explicar com han aparegut les espècies a la Terra.

La majoria d’aquestes teories giraven al voltant de les creences religio ses de l’època. Segons aquesta visió, les espècies, que havien estat creades per Déu, es mantenien immutables al llarg dels anys. No obstant això, a partir del segle xix, els naturalistes van començar a aportar idees noves i revolucionàries que anaven en el sentit contrari, ja que suggerien que les espècies sí que canviaven i es transformaven amb el pas del temps. Així doncs, es poden agrupar les diferents teories sobre l’origen de les espècies en dues grans categories que defensen pensaments oposats:

�• El fixisme: afirma que les espècies es mantenen immutables al llarg dels anys.

�• L’evolucionisme: postula que les espècies canvien amb el pas del temps.

2.1. El fixisme

El fixisme agrupa les diferents teories que es basaven en la interpretació de la Bíblia i altres llibres sagrats. Aquestes teories defensaven que les espècies es mantenien invariables des de la seva aparició a la Terra. Dins d’aquest cor rent de pensament, hi trobem el creacionisme i el catastrofisme.

�• El creacionisme afirmava que les espècies eren el resultat d’un procés de creació divina, de manera que aquestes eren iguals a les espècies inicials. No obstant això, el descobriment dels fòssils, que va comportar la prova que es tractava d’organismes desapareguts d’altres èpoques, va fer trontollar els fonaments del fixisme, que no podia acceptar que a la Terra hi hagués hagut espècies diferents de les actuals.

�• El catastrofisme va ser proposat per Georges Cuvier, considerat el pare de la paleontologia, per explicar l’existència dels fòssils. Segons G. Cuvier, les espècies es mantenien sense canvis durant molt de temps fins que s’extingien a causa d’una catàstrofe natural. A continuació, apareixien noves espècies que no tenien cap relació amb les que s’havien extingit. Cada cert temps es produïa una catàstrofe que determinava un nou procés d’extinció i creació.

Avui dia sabem que la biodiversitat del nostre planeta és el resultat de l’acció de l’evolució sobre les espècies

durant milions i milions d’anys.

Fòssil d'un petit amfibi. Els fòssils són evidències de l'extinció de les espècies.

Georges CuvierGeorges Cuvier (1769-1832), baró de Cuvier, va ser un naturalista francès, considerat el pare de l’anatomia comparada i de la paleontologia. Va treballar al Museu d’Història Natural de París, on va des en volupar les seves inves tigacions sobre anatomia comparada. Va ser elegit membre de l’Acadèmia de Ciències de França. La seva teoria principal és la llei de la cor relació dels òrgans, basada en el fet que alguns caràcters van necessàriament lli gats, mentre que d’altres s’ex clouen. G. Cuvier creia en la invariabilitat de les espècies i en la generació espontània. Va desenvolupar la teoria del catastrofisme per explicar l’extinció d’alguns éssers vius.

UNITAT D

E MOSTRA

75


BL

OC

2.2. L’evolucionisme

Actualment, els científics accepten que l’evolució és el procés que ha donat lloc a totes les espècies del nostre planeta.

L’evolució és el procés de transformació que experimenten les espècies al llarg del temps.

Les espècies que viuen a la Terra s’han originat a partir d’altres espècies que van sorgir fa milions d’anys. Totes procedeixen d’un avantpassat comú que ha anat transformantse i acumulant canvis fins a originar els milions d’espècies que hi ha avui dia. Amb el pas del temps, les espècies actuals també evolucionaran i es transformaran en espècies noves.

Per explicar aquests canvis i transformacions dels éssers vius, al segle xix es van desenvolupar les teories de l’evolució següents: el lamarckisme i el darwinisme.

El lamarckisme

Després de segles d’acceptació que les espècies eren el resultat de la creació i que es mantenien immutables al llarg del temps, el primer que va defensar que els organismes havien evolucionat des de formes de vida més simples va ser el naturalista francès Jean-Baptiste Lamarck, i d'aquesta manera es va convertir en el primer evolucionista de la història. El 1809, J.B. Lamarck va publicar l’obra Filosofia zoològica, on va exposar la seva teoria de l’evolució, també anomenada lamarckisme.


Les idees de J.B. Lamarck van ser durament criticades per la comunitat científica. No obstant això, malgrat que s’ha demostrat que el lamarckisme és una teoria errònia, va ser molt important per al desenvolupament de les teories evolucionistes perquè va ser la primera que es va oposar a les idees fixistes i creacionistes establertes a l’època.

Jean Baptiste LamarckJean-Baptiste-Pierre An toine de Monet (1744-1829), cavaller de Lamarck, va ser un naturalista francès. Va estudiar medicina i història natural a París. L’any 1778 va publicar l’obra La flora de França, en la qual va començar a utilitzar claus dicotòmiques per classificar les plantes. Va ser elegit membre de l’Acadèmia Francesa de Ciències i va ser el primer a utilitzar el terme biologia en el camp de la ciència. En la famosa obra Filosofia zoològica va exposar les seves idees sobre els éssers vius i la primera teoria sobre l’evolució de les espècies. Però va acabar perdent prestigi i va morir en una pobresa absoluta.

Principis del lamarckisme

La teoria evolucionista de Lamarck es basa en els punts següents:

• Els individus canvien físicament durant la seva vida per adaptar-se al medi on viuen. A mesura que canvien les característiques del medi, també ho fan les característiques físiques dels organismes (animals i plantes) per adaptar-se a aquests canvis.

• Al llarg de la vida, els organismes adquireixen caràcters que no tenien els seus progenitors. Aquests canvis són causats per l’ús o el desús dels òrgans. Si un òrgan s’utilitza habitualment, es desenvoluparà i creixerà; al contrari, si un òrgan s’utilitza poc o no s’utilitza, es debilitarà i acabarà desapareixent. És l’anomenada llei de l’ús i el desús.

• Tots els caràcters que els organismes adquireixen durant la seva vida, a causa de l’ús freqüent o del desús dels òrgans, es transmeten als seus descendents gràcies a l’herència biològica. Es tracta de l’anomenada llei de l’herència dels caràcters adquirits.

Segons J.-B. Lamarck, la serp hauria perdut les extremitats a causa de la llei de l’ús i el desús.UNIT

AT DE M

OSTRA

76


NIT

AT

El darwinisme

El 1831, el naturalista anglès Charles Darwin va participar en l’expedició del vaixell Beagle, que va salpar amb la missió de cartografiar la costa sudameri cana. En aquest viatge, Ch. Darwin es va dedicar a fer investigacions geològiques, a recol·lectar mostres de la natura i a recopilar dades de les seves ob ser vacions. Quan va tornar a Anglaterra, el cientí fic va estudiar i analitzar totes les mostres recollides i anotacions fetes durant el viatge. Finalment, va arribar a la conclusió que la gran diversitat d’éssers vius existents té un origen comú i la selecció natural és el mecanisme pel qual les es pè cies canvien al llarg del temps. El 1859, va publicar la seva obra més famosa, L’origen de les espècies, on desenvolupava la seva revolucionària teoria sobre l’origen i l’evolució de les espè cies, també coneguda amb el nom de darwinisme.


Recorregut del Beagle.

illes de la Societat

illes Galápagos

Callao

Valparaíso

estret de Magallanes

Montevideo

illes Malvines

Santa Helena

Bahia

Ciutat del Cap

Cap Verd

illes Cocos o Keeling

badiaKing George

Maurici

Sydney

Hobart

NovaZelanda

Plymouth

Açores

Segons el darwinisme, en una mateixa població els individus que presenten característiques favorables s’adapten més bé al medi i tenen més possibilitats de sobreviure i, en conseqüència, de reproduirse i transmetre aquestes característiques als descendents. En canvi, els individus amb característiques no favorables estan poc adaptats al medi i tenen més dificultats per reproduirse. Després de generacions i generacions, les variacions es van acumulant en les poblacions i les espècies gradualment es van transformant. Amb aquesta explicació, Ch. Darwin demostra l’existència de l’evolució i defensa que les espècies evolucionen al llarg del temps.

Charles Robert DarwinCharles Robert Darwin (1809-1882) va ser un nat uralista anglès que va postular la teoria de l’evolució de les espècies. Des de la infantesa, va mostrar una curiositat insaciable i un gran interès per la natura i pel col·leccionisme de closques, insectes, minerals... Va ingressar a la Universitat d’Edimburg per estudiar medicina per decisió del seu pare, però no era la seva vocació i al cap de dos anys va abandonar els estudis. Després va acceptar la proposta, també paterna, d’iniciar una carrera eclesiàstica a Cambridge. Allà va assistir a classes de botànica, entomologia i geologia, i va conèixer prestigiosos naturalistes de l’època. Va dur a terme, durant cinc anys, un viatge al voltant del món a bord del vaixell Beagle. Amb les dades extretes durant aquest viatge, va desenvolupar la seva teoria de l’evolució.

Principis del darwinisme

La teoria evolucionista de Ch. Darwin es basa en els punts següents:

• Els individus d’una població no són tots iguals, sinó que presenten variacions de mida, forma, etc. El científic desconeix l’origen d’aquesta variabilitat, però constata que algunes d’aquestes variacions es transmeten als descendents.

• En cada generació no sobreviuen tots els individus, sinó que només ho fa i arriba a tenir descendència una part de la població. Els recursos de la natura (aliment, espai, recer, etc.) són limitats, per la qual cosa es produeix una lluita per l’existència entre els individus que neixen en cada generació.

• La natura selecciona els individus que estan més ben adaptats a les condicions d’un medi de terminat. Una mateixa característica pot ser avantatjosa o perjudicial segons les condicions del medi. Ch. Darwin anomena selecció natural el mecanisme que afavoreix la supervivència dels individus que presenten una característica beneficiosa respecte dels que no la tenen.

Els ratpenats amb les orelles més desenvolupades es degueren veure afavorits per la selecció natural, ja que s’orienten

en la foscor mitjançant el sentit de l’oïda (ecolocalització).

UNITAT D

E MOSTRA

77


BL

OC

ExemplesL’evolució de les girafes segons el lamarckisme L’evolució de les girafes segons el darwinisme

1. Segons J.-B. Lamarck, al principi les gi ra fes eren animals que tenien el coll curt. Però, a mesura que escas se ja ven les fulles de les branques baixes dels arbres, es van trobar amb la neces sitat d’arribar a les fulles més altes.

1. Segons Ch. Darwin, en una mateixa població de girafes unes tenien el coll llarg i unes altres tenien el coll curt. Quan escassejaven o s’esgotaven les fulles de les branques baixes, tenir el coll llarg era un avantatge.


5. En quins dos grups es classifiquen les teories desenvolupades per explicar l’origen de les espècies? En què es basa cada grup?

6. Per què JeanBaptiste Lamarck és considerat el primer evolucionista de la història?

7. Escriu les principals idees que defensa la teoria de Charles Darwin.

Activitats

3. Les girafes que havien adquirit el coll llarg van transmetre aquest caràcter als seus descendents i les futures generacions de girafes van néixer amb el coll llarg.

3. Després d’unes quantes generacions, totes les poblacions tenien el coll llarg.

2. Les girafes havien d’estirar el coll per arribar a aquestes fulles. A causa del seu ús freqüent, el coll de les girafes es va desen vo lupar i va créixer per poder arribar a les fulles de les branques altes dels arbres.

2. Les girafes de coll curt no podien arribar a les fulles de les branques altes i es morien per manca d’aliment. Només sobrevivien i es reproduïen les girafes que tenien el coll alt, de manera que els seus descendents tenien el coll llarg com els seus progenitors.

UNITAT D

E MOSTRA

78


NIT

AT


Després de l’aprovació gairebé unànime per part de la comunitat científica de la teoria de l’evolució proposada per Charles Darwin, aquesta teoria ha estat la base dels diferents corrents evolucionistes desenvolupats posteriorment.

Com el darwinisme, les teories evolucionistes actuals afirmen que les espècies que poblen el planeta tenen un origen comú. No obstant això, cent cinquanta anys després de la publicació de la teoria evolucionista, encara hi ha corrents creacionistes que defensen la creació divina com l’única explicació de l’origen de les espècies.

Les principals teories evolutives posteriors al darwinisme són el neodarwinisme, el neutralisme i l’equilibri puntuat.

3.1. El neodarwinisme

El neodarwinisme, també conegut amb el nom de teoria sintètica de l’evo lu ció o síntesi moderna de l’evolució, és bàsicament la integració de la teoria de l’evolució de Charles Darwin, la teoria de la genètica de Gregor Mendel i la genètica moderna que incorpora conceptes clau, com la mutació i la recombinació, per entendre el procés evolutiu. Aquesta teoria, desenvolupada durant els anys trenta i quaranta del segle xx, defensa que l’evolució és un procés lent que té lloc de manera gradual. T. H. Morgan, T. Dobzhansky, J. Haldane i E. Mayr són alguns dels noms més rellevants en el desenvolupament del neodarwinisme, que es basa en els punts següents:

�• Les mutacions i la recombinació genètica expliquen la variabilitat que presenten les poblacions. Les mutacions sempre es donen a l’atzar i es transmeten als descendents independentment de si són avantatjoses o perjudicials.

�• La selecció natural continua sent el motor de l’evolució, perquè és el mecanisme que fixa o elimina els canvis (mutacions) que manifesten els individus de les poblacions. La selecció natural intervé augmentant la proporció d’individus que manifesten una característica que és beneficiosa en unes condicions ambientals determinades.

El color i la forma de l’insecte fulla és una característica que li és beneficiosa per passar desapercebut als seus depredadors.


RecordemQuè s’entén per espècie?

L’espècie és la unitat fonamental a par tir de la qual es classifiquen els éssers vius. Tots els individus d’una mateixa espècie tenen trets comuns que els distingeixen de les altres espècies, poden reproduir-se entre ells i tenir descendència fèrtil.

Serp amb dos caps a causa d’una mutació.

UNITAT D

E MOSTRA

79


BL

OC

�• L’evolució de les espècies té lloc gradualment perquè els canvis que s’incorporen són molt petits. En conseqüència, l’evolució actua de manera molt lenta i es requereix molt de temps perquè aparegui una nova espècie.


8. Escriu les idees que defensa la teoria sintètica de l’evolució.

9. Què vol dir que una mutació és neutra?

10. Quina novetat aporta l’equilibri puntuat a les teories evolucionistes anteriors?

Activitats

ExempleL’evolució de la Biston betularia

La majoria d’evolucionistes aposten per l’evolució com un procés lent que té lloc al llarg de milers o milions d’anys. No obstant això, ocasionalment, és possible observar el resultat de l’evolució en un període de temps breu, fins i tot a escala humana. Aquest és el cas de la papallona nocturna Biston betularia. Aquesta papallona, de color blanquinós, viu als boscos de bedolls i se sol posar a sobre de l’escorça dels arbres, on es mimetitza amb la seva coloració per evitar de ser capturada. Però, a mitjan segle xix, en plena Revolució Industrial, van aparèixer als boscos propers a les ciutats industrials de la Gran Breta nya alguns individus de Biston betularia de color negre. El més sorprenent és que cinquanta anys després més del 95 % dels individus de les poblacions de la papallona corresponien a la varietat de color negre.

Sense cap mena de dubte, amb les escorces dels arbres ennegrides a causa de la contaminació, les varietats de papallona de color negre tenien avantatge sobre les de color blanquinós, que, amb la nova situació, eren una presa fàcil per als seus depredadors.

3.2. El neutralisme

El neutralisme o teoria neutralista, desenvolupada per Motoo Kimura, defensa que la majoria de mutacions de les poblacions són neutres: no suposen cap avantatge ni cap inconvenient per als individus que les manifesten. Els neutralistes treuen importància a la selecció natural, ja que, pel fet de ser neu tres, les mutacions no són seleccionades naturalment, sinó que és l’atzar el responsable que unes es mantinguin i d’altres desapareguin.

3.3. L’equilibri puntuat

El desenvolupament de la paleon tologia va constatar que en el registre fòssil les formes de tran sició són escasses, i que en períodes geològicament curts apareixen moltes espècies noves que es mantenen pràcticament immutables fins que, de sobte, desapareixen del registre fòssil.

Per donar una explicació científica a aquest fet, el 1972 Niles Eldredge i Stephen J. Gould van exposar la teoria de l’equilibri puntuat. Segons aquesta teoria, l’evolució no s’explica només a través dels canvis graduals (gradualisme), sinó que els llargs períodes d’estabilitat són interromputs per canvis breus i bruscos que su posen l’aparició de noves espècies (saltacionisme).

Stephen Jay GouldStephen Jay Gould (1941-2002), prestigiós paleontòleg, biòleg i coautor de la teoria de l’equilibri puntuat, va ser un dels divulgadors científics més influents i llegits de la seva generació. Va compaginar la publicació d’articles científics amb la d’obres divulgatives que van tenir una gran acollida entre el públic i que han estat traduïdes a molts idiomes, com El polze del panda i La vida meravellosa. Aquesta última, catalogada com una de les obres de divulgació científica més importants del segle xx, és una lectura imprescindible per a qualsevol persona interessada en la biologia evolutiva.UNIT

AT DE M

OSTRA

80


NIT

AT


Actualment, els científics accepten l’evolució com un fet perquè hi ha nombroses proves que demostren que els éssers vius són el resultat d’un procés evolutiu. Les principals proves que l’evolució actua sobre les espècies són les paleontològiques, biogeogràfiques, anatòmiques, embriològiques i moleculars.


Proves paleontològiques

Els fòssils són restes d’organismes o de la seva activitat (petjades, excrements, ous...) que s’han conservat fins a l’actualitat. L’estudi dels fòssils permet reconstruir l’evolució dels organismes. Alguns fòssils presenten semblances amb espècies existents actualment i amb espècies extingides més antigues, per la qual cosa es dedueix que es tracta de formes intermèdies (de transició). Un exemple és el fòssil d’Arqueòpterix, que presenta característiques pròpies d’un rèptil i d’una au (explicat més detalladament a la pàgina 144), o bé totes les formes intermèdies que evidencien l’evolució des de l’Hyracotherium fins al cavall actual.

Formes intermèdies successives entre l’Hyracotherium i el cavall (Equus).

Proves biogeogràfiques

Aquestes proves es basen en l’estudi de la distribució geogràfica de les espècies. S’ha demostrat que les espècies que viuen en llocs propers entre si estan més emparentades i presenten més semblances les unes amb les altres que les que viuen en llocs llunyans. L’evolució de les espècies a partir d’un avantpassat comú explica per què en les diferents illes que componen l’arxipèlag de les Galápagos hi viuen diferents espècies de pinsans o tortugues gegants, o per què a l’Amèrica del Sud hi viu l’opòssum, un animal marsupial emparentat amb la fauna australiana.

Hyracotherium(40 cm)

fa 40 milions d’anys


fa 1 milió d’anys


Mesohippus(60 cm)

Equus(160 cm)

Pliohippus(100 cm)

El bilbi gros (Macrotis lagotis) és un mamífer

marsupial que viu en alguns deserts

del continent australià.

L’opòssum és un mamífer marsupial

de mida mitjana o petita, d’aspecte

semblant a la rata, que viu a l’Amèrica del Sud.UNIT

AT DE M

OSTRA

81


BL

OC


11. Indica quins són els tipus de proves que demostren l’exis tència de l’evolució.

Activitats

Proves anatòmiques

L’estudi de l’anatomia demostra que les espècies evolutivament properes tenen òrgans i estructures més semblants que les llu nya nes.

• Les espècies properes, com els diferents grups de mamífers, presenten òrgans homòlegs amb una estructura anatòmica molt semblant, malgrat que presentin adaptacions a condicions ambientals diferents.

• Les espècies evolutivament allunyades, com els ocells i els insectes voladors, presenten òrgans anàlegs amb una estructura anatòmica que és molt diferent, malgrat que presenten les mateixes adaptacions.

Comparació de l’estructura anatòmica de les extremitats anteriors de diferents espècies de vertebrats.

Proves embriològiques

Aquestes proves es basen en l’estudi comparat del desenvolupament embrionari de les espècies. S’ha constatat que les espècies properes evolutivament presenten un desenvolupament de l’embrió molt semblant. Per exemple, les fases inicials del desenvolupament embrionari dels diferents grups de vertebrats presenten poques diferències i moltes semblances. No obstant això, a mesura que es va desenvolupant l’embrió, van apareixent i augmentant les diferències entre els grups. El desenvolupament embrionari proporciona informació sobre el procés evolutiu que han experimentat les espècies.

Similituds entre embrions de diferents vertebrats.

Proves moleculars

El desenvolupament de disciplines científiques com la bioquímica i la genètica i, més recentment, de les modernes tècniques de la biologia molecular ha aportat proves noves i concloents que confir men l’evolució dels éssers vius. Segons aquestes proves, que consisteixen en l’estudi comparat de les molècules presents en els organismes, les espècies mostren una gran uniformitat en els seus components moleculars, que revela l’existència d’avantpassats comuns.

La universalitat de la molècula portadora d’informació genètica, l’ADN, fa que el seu estudi sigui molt adequat per estudiar el parentiu evolutiu de les espècies.Les diferències genètiques i moleculars expliquen el grau de parentiu evolutiu. Les espècies evolutivament properes són més semblants, pel que fa a l’estructura molecular, que les que no ho són. Per exemple, els humans, molecularment, són més semblants als ximpanzés que als goril·les perquè tots dos van evolucionar d’un avantpassat comú més proper.

0

10

20

30

40

50

60

AntropoidesProsimis

Milio

ns d

’any

s lèm

urs,

loris

i po

ttos

tars

iform

es

mic

os d

el N

ou M

ón

mic

os d

el V

ell M

ón

gibo

ns

oran

guta

ns

goril

·les

xim

panz

és

hum

ans

primats ancestrals

peix salamandra pollastre porc humà

Línies evolutives dels grups de primats actuals.

model general de l’extremitat anterior d’un vertebrat

cavallgranota

lleó marí

ratpenat

ocellhumà

UNITAT D

E MOSTRA

82


NIT

AT


Tal com hem estudiat al llarg de la unitat, l’evolució és un procés que no ha deixat mai d’actuar sobre els éssers vius des que va començar, quan es van originar les primeres formes de vida, fa més de 3 500 milions d’anys, fins als nostres dies. El resultat d’aquests milions i milions d’anys d’evolució és la biodiversitat o diversitat biològica que hi ha al nostre planeta.

La biodiversitat és el conjunt de totes les espècies que viuen a la Terra.

La biodiversitat no fa referència a la quantitat d’individus de cadascuna de les espècies, sinó a la variabilitat. Els ecosistemes tropicals i equatorials són els que presenten una riquesa més gran d’espècies, una biodiversitat més àmplia. En canvi, els deserts càlids i les zones polars són els llocs de la Terra amb menys diversitat biològica.


5.1. L’origen de la biodiversitat

Les mutacions genètiques i la reproducció sexual són els mecanismes que afavoreixen l’aparició de canvis i variacions en els organismes, ja que originen característiques noves en les espècies que els permeten adaptarse a les condicions del medi. Quan canvien aquestes condicions, la selecció natural actua sobre les poblacions. Així doncs, sobreviuran els individus amb alguna característica (fruit de les mutacions o de la reproducció sexual) que sigui avantatjosa per suportar les condicions ambientals del moment; hi haurà més probabilitats que es reprodueixin i, en conseqüència, que els seus descendents presentin aquesta característica.

5.2. L’especiació

La biodiversitat es veu afavorida pel procés denominat especiació.

L’especiació és el procés que dóna lloc a la formació d’una espècie nova a partir d’una altra espècie existent.

Per tal que es produeixi l’especiació, un mínim de dues poblacions han de quedar aïllades reproductivament. En general, l’aïllament reproductiu és conseqüència d’un aïllament geogràfic.

RecordemMutacions

Les mutacions són les alteracions que es produeixen a l’ADN a l’atzar; les que afecten els gàmetes són transmeses a la descendència.

Mutació de la flor de camamilla.

Dos milions d’espècies!

Fins ara s’han descrit prop de dos milions d’espècies. La majoria pertanyen al grup dels insectes, que, juntament amb el dels bacteris, és un dels que presenten una diversitat més gran. Tot i que es desconeix el nombre exacte d’espècies presents a la Terra, estudis recents estimen que al nostre planeta n’hi ha 8,7 milions. Cada any es descriuen unes 10 000 espècies no ves, entre les quals hi ha una vintena de mamífers. No obstant això, amb certesa, moltes espècies s’extingiran abans que siguin descrites i fins i tot abans que siguin descobertes per l’ésser humà.

!?

El tarser és una espècie de lèmur propi de Malàisia.

A la Terra viuen una gran diversitat d’espècies.

UNITAT D

E MOSTRA

83


BL

OC


ExempleEls pinsans de Darwin

Quan Charles Darwin va visitar les illes Galápagos, una de les coses que més el van fascinar va ser l’extraordinària riquesa biològica que hi havia, la seva biodiversitat. També li van cridar l’atenció les diferents varietats d’algunes aus, anomenades pinsans, que vivien en cada una de les tretze illes que formen l’arxipèlag. Són un dels exemples més evidents i estudiats d’especiació.

Originàriament, una única espècie de pinsà procedent del continent sud-americà va colonitzar l’arxipèlag de les Galápagos. Cada illa presentava dife rents característiques ambientals i oferia diferents recursos alimentaris (insectes, fruita seca, baies, etc.). Les poblacions de les diferents illes, a causa de les mutacions i de la recombinació genètica, presentaven una certa variabilitat.

L’aïllament geogràfic de les diferents poblacions va impedir la reproducció entre elles i va afavorir que es convertissin en espècies diferents. D’aquesta manera, a partir d’un avantpassat comú que va evolucionar al llarg del temps, es van formar tretze noves espècies de pinsans que tenen els becs adaptats als diferents recursos de les illes: els pinsans amb el bec fort i petit mengen grana; els que tenen el bec fort i gros, fruita seca; els que presenten un bec esmolat, insectes que viuen en esquerdes; etc.

5.3. L’extinció de les espècies

Es considera una espècie extingida quan es mor l’últim individu d’aquesta espècie, ja que no queda cap exemplar capaç de reproduirse i d’originar una nova generació. Una espècie que desapareix és una espècie perduda per sempre, ja que és impossible que es torni a produir el procés evolutiu que la va originar.

L’extinció és la desaparició de tots els membres d’una espècie.

L’extinció és un procés natural que normalment té lloc de manera gradual. En aquest cas, les extincions se solen produir perquè una espècie és substituïda per una altra de nova que sorgeix a través del procés d’especiació, o bé perquè una espècie no pot sobreviure quan canvien les condicions del medi o quan n’apareix una de més ben adaptada que competeix pels mateixos recursos. No obstant això, les extincions també es poden produir de manera sobtada quan són provocades per catàstrofes com ara incendis, inundacions, erupcions volcàniques...

Causes de les extincions provocades per l’ésser humà

Coincidint amb l’increment de població de l’espècie humana i amb la seva expansió per gairebé tota la superfície del planeta, ha augmentat considerablement el nombre d’espècies extingides. Sense cap mena de dubte, l’ésser humà és el màxim responsable de les extincions que pateix el nostre planeta en l’actualitat. Les principals causes de les extincions provocades per la humanitat són les següents:

• La degradació dels hàbitats.

• �La destrucció dels ecosistemes.

• La contaminació de la hidrosfera i l’atmos fera.

• L’escalfament global del planeta.

• La sobreexplotació dels recursos naturals.

Quatre espècies de pinsans observades per Darwin a les illes Galápagos.

• L’ús no sostenible dels recursos naturals.

• La caça esportiva o furtiva.

• El tràfic il·legal d’espècies.

• La introducció d’espècies exòtiques.

• Les explotacions agrícoles i ramaderes.

12. Quins mecanismes afavoreixen la variabilitat dels organismes?

13. Com s’anomena el procés que va originar la diversitat de pinsans de les illes Galápagos?

14. Quan es considera extingida una espècie?

15. Quines són les causes principals de les extincions provocades per l’espècie humana?

Activitats

El coala es troba en perill d’extinció a causa de la destrucció del seu hàbitat.

UNITAT D

E MOSTRA


NIT

AT

84 6. L’evolució humana


NIT

AT

6 5,5 5 4,5 4 3,5

2,5 2 1,5 1 0,5 0

6 5,5 5 4,5 4 3,5

2,5 2 1,5 1 0,5 0


Datació Distribució Alçada Pes Capacitat cranial

L’Homo sapiens és l’única espècie humana que pobla actualment el nostre planeta. Com totes les espècies, l’ésser humà és el resultat d’un complex procés evolutiu. Tot i que encara queden molts interrogants per aïllar sobre quin ha estat el llarg camí que hem recorregut fins a arribar a l’estat actual, sabem amb certesa que els homínids poblen la Terra des de fa 4 milions d’anys i que la nostra espècie va néixer a l’Àfrica, des d’on es va expandir fins a colonitzar tots els hàbitats terrestres del planeta.

El terme humà, en el context evolutiu, fa referència als individus del gènere Homo. No obstant això, el grup dels homínids, que inclou l’ésser humà i tots els seus avantpassats bípedes, és representat també pels gèneres Ardipithecus, Australopithecus i Paranthropus. A continuació, es reconstrueix la història evolutiva de l’espècie humana des de l’aparició de l’Ardipithecus, el nostre avantpassat homínid més llunyà, fins avui.

Petjades fossilitzades d’Australopithecusafarensis a Tanzània.

BIP

ED

ISM

E

Ardipithecus ramidusÉs l’homínid més anticconegut fins avui.Semblant a un ximpanzé,no se sap ben bé si esdesplaçava bípedament.

4,5 MaÀfrica (selva)11,5 m40 kg450 cm3

MILIONS D’ANYS ABANS DEL PRESENT

Homo ergaster Homo heidelbergensisHomo erectus

Homo habilis

Homo neanderthalensis

Homo sapiens

Australopithecus anamensisEs desplaçava dret,però també era capaçd’enfilarse als arbres amb facilitat.

4,23,9 MaÀfrica (sabana)?4550 kg500 cm3

UNITAT D

E MOSTRA

85


BL

OC


6 5,5 5 4,5 4 3,5

2,5 2 1,5 1 0,5 0

6 5,5 5 4,5 4 3,5

2,5 2 1,5 1 0,5 0

La importància del bipedismeEl bipedisme és una característica pròpia dels homínids i es defineix com la capacitat de caminar dret sobre els dos peus. Algunes hipòtesis apunten que va sorgir com a resposta a un important canvi climàtic que va tenir lloc fa 6 milions d’anys. Aquest canvi climàtic, que va provocar una dràstica reducció de les selves com a conseqüència d’una progressiva dessecació, va obligar els nostres avantpassats a baixar dels arbres, canviar d’hàbitat i desenvolupar noves estratègies per garantir la seva supervivència.L’adquisició del bipedisme va ser fonamental perquè va comportar una sèrie de canvis i transformacions determinants en el desenvolupament de l’evolució humana:•��Va�augmentar�la�visibilitat,�la�qual�cosa�va�permetre�recórrer�llargues�distàncies.•��Les�mans�van�quedar�lliures�per�agafar�i�transportar�utensilis,�eines,�menjar,�aigua�i�les�cries.•��La�posició�de�la�pelvis�va�afavorir�l’avançament�dels�parts�i,�en�consequència,�va�propiciar�

el naixement de criatures prematures.•��Es�van�modificar�els�costums�alimentaris,�la�qual�cosa�va�comportar�l’augment�del�consum�

de carn.Altres canvis significatius en l’evolució van ser la fabricació i l’ús d’eines, la utilització i el control del foc i, per descomptat, l’augment de la capacitat cranial i el desenvolupament del cervell, que van propiciar l’adquisició del llenguatge i del sentit de l’autoconsciència.

PR

IME

RE

S E

INE

S

1,2 Ma300 000 anysÀfrica, Àsia i Europa1,61,8 m4080 kg8501 300 cm3

MILIONS D’ANYS ABANS DEL PRESENT

Homo floresiensisContemporani de l’Homo sapiens.

38 00018 000 anysIlla de Flores (Indonèsia)

800 000 anysÀfrica i Europa1,71,8 m90 kg1 000 cm3

Homo antecessorAvantpassat comú entre els humans moderns (H. sapiens) i els neandertals. Se n’han trobat fòssils al jaciment d’Atapuerca (Burgos).

Homo erectusFabricava instruments de pedra i banyes. Era caçador i recol·lector, i va ser el primerhomínid que va utilitzar el foc, que feia servir per cuinar.

Homo neanderthalensisPrimer homínid que duia a termerituals funeraris.

Homo heidelbergensis Avantpassat de l’Homo neanderthalensis.

500 000180 000 anysEuropa i Àfrica

Homo rudolfensisTenia capacitatper fabricar i utilitzar eines.

1,91,6 MaÀfrica (sabana)750 cm3

Homo ergasterEl seu aspecte era moltsemblant al nostre. Teniacapacitat de socialitzaciói d’adaptació a noushàbitats.

1,81,3 MaÀfrica (sabana)1,8 m6570 kg850 cm3

Homo habilisEs tracta del primerrepresentant conegutdel gènere humà.Va fabricar i utilitzar lesprimeres eines de pedra.

2,51,6 MaÀfrica (sabana)1,3 m aprox.40 kg aprox.600 cm3

Australopithecus africanusEs desplaçava bípedament,però continuavatenint activitat arbòria.

32 MaÀfrica (sabana)1,11,4 m2540 kg500 cm3

Homo rodhesiensisL’avantpassat africà de lanostra espècie és un humàmodern amb trets arcaics.Construïa cases i les protegiaamb pells i ossos d’animals.

300 000160 000 anysÀfrica1,6 m55 kg1 2801 325 cm3

Homo sapiensEs va originar a l’Àfrica i es vaexpandir per Europa, Àsia, Austràlia i Amèrica. Són els primers homínids que fan manifestacions artístiques i practiquen enterraments complexos.

150 000 anysTot el món1,651,75 m6575 kg1 400 cm3

CO

NTR

OL

DE

L FO

C

PR

IME

RS

EN

TER

RA

ME

NTS

GE

NE

RA

CIÓ

D’A

RT

230 00028 000 anysEuropa, Pròxim Orient i Àsia Central1,65 m50 kg1 750 cm3

UNITAT D

E MOSTRA

UN

ITA

T

Ciències aplicades86

Ciències aplicades

3 L’origen i evolució de la vida

Simulació d’un procés de selecció natural

Activitat pensada per ser feta en grups de 3 o 4 persones.

Objectius• Interpretar un procés de selecció natural en dos ambients diferents. • Analitzar les condicions perquè hi hagi evolució per selecció natural.

Procediment 1. Dividiuvos en grups de 3 o 4 persones. Cadascun de vosaltres actuarà

com un depredador que ha de capturar les seves preses. La meitat dels grups utilitzarà les pinces com a eina per a la captura, i l’altra meitat, una cullereta.

2. Cada grup prepara 2 recipients i afegeix 20 mongetes seques i 20 mongetes vermelles a cadascun. Les mongetes representen les vostres preses.

3. Afegiu a un dels recipients farina blanca i a l’altre xocolata en pols fins a cobrir les mongetes i barregeuho fins que quedin disperses. El recipient ha de ser de la mida adequada perquè no quedin totes agrupades. La farina i la xocolata representen l’ambient en el qual viuen les mongetes.

4. Cada grup es col·loca al seu lloc de treball i s’emporta, també, mongetes de més de cada tipus en dos gots de plàstic i comença la simulació. El company del grup que actua primer de depredador tanca els ulls; un altre barreja el recipient amb la farina i les mongetes, de manera que quedin disperses, i el posa al davant del company «depredador», i un tercer mesura el temps amb un cronòmetre i avisa el depredador que obri els ulls i comenci a caçar durant 15 segons.

Material

• recipients amb una mica de fondària

(d’uns 10 a 15 cm de diàmetre com a mínim)

• mongetes seques

• mongetes vermelles

• farina blanca

• xocolata en pols

uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu

• pinces • culleretes

• cronòmetres

• bosses de plàstic

• gots de plàstic

5. El depredador agafa totes les preses que pugui amb les pinces o la cullereta i les diposita en una bossa de plàstic, que representa el seu estómac. La quantitat de medi que s’empassi ha de ser, doncs, la mínima.

6. Les mongetes que sobreviuen es reprodueixen. Considerem que el nombre total de fills serà el que falti perquè la població torni a tenir el nombre inicial d’individus i que la descendència estarà composta per un 70 % de les supervivents del tipus majoritari i un 30 % de les del tipus minoritari. Calculeu quants descendents de cada tipus neixen i afegiu les mongetes noves al recipient de farina.

7. Calculeu el nombre que hi ha ara de cada tipus a la població de mongetes. Representen els individus que hi ha a la segona generació, abans de la captura següent.

8. Repetiu l’experiència amb les generacions següents canviant cada cop el depredador del grup (passos del 4 al 7) fins que tots l’hàgiu fet.

9. Feu la mateixa simulació amb l’ambient de xocolata.UNITAT D

E MOSTRA

BL

OC

87Ciències aplicades 87


Qüestionsa) Elabora a la llibreta dues taules com la següent i ompleles a mesura que vagis fent les simulacions amb el teu

grup:

b) Compartiu les dades de tota la classe respecte a la composició de la població en cada generació en cadascun dels ambients. Són comparables els resultats del teu grup amb els de la resta de la classe? Si són diferents, explica per què. Indica si es produeixen canvis en la freqüència de mongetes de cada tipus amb el transcurs de les generacions.

c) Una adaptació és una característica que augmenta «l’eficàcia biològica», la qual es defineix com la capacitat que té un organisme de sobreviure i reproduirse. Quines característiques són avantatjoses per a la supervivència i la reproducció de les mongetes i, per tant, n’augmenten l’eficàcia biològica? Quines mongetes estan més ben adaptades a cada ambient? Busca com s’anomena aquesta adaptació contra la depredació.

d) Què passaria amb les freqüències de les mongetes de cada tipus si continués l’activitat de simulació durant unes quantes generacions més? I si, després, canviés de sobte el color de l’ambient, de manera que el que és clar s’enfosquís o el que és fosc s’aclarís? Explica què passaria, també, si no hi hagués variabilitat en el moment del canvi ambiental.

e) Compartiu les dades de tota la classe respecte al total de mongetes capturades en cada generació pels depredadors amb pinces i pels depredadors amb cullereta, i compareules. Són similars els resultats del teu grup als dels altres grups amb la mateixa eina de caça? Algun dels dos estris dóna més èxit de captures? Explica com actuaria la selecció natural amb els depredadors. I si els depredadors amb l’eina més efectiva fossin estèrils?

Ambient

Eina de depredació

Mongetes Seques Vermelles Total % seques % vermelles

A1 Generació 1 20 20 40 50 50

B1 Capturades

C1 Sobreviuen (A1 – B1)

D1Descendents0,7 B1 (tipus a C1 majoritari) 0,3 B1 (tipus a C1 minoritari)

A2 Generació 2 (C1 + D1)

B2 Capturades

C2 Sobreviuen

D2 Descendents

A3 Generació 3

B3 Capturades

C3 Sobreviuen

D3 Descendents

A4 Generació 4

B4 Capturades

C4 Sobreviuen

D4 Descendents

Generació 5

UNITAT D

E MOSTRA

Mapa conceptual

Mapa conceptual

88


NIT

AT

Els éssers vius

• neodarwinisme• neutralisme• equilibri puntuat

evolució

s’origina a causa de

amenaçada per

demostrada amb proves

biodiversitatorigen

teoria de la generació espontània

principals hipòtesis

• panspèmia• d’Oparin

i Haldane

teories fixistes

• creacionisme• catastrofisme

teories evolutives

l’extinció de les espècies

lamarckisme

darwinisme

teories actuals

• paleontològiques• biogeogràfiques• anatòmiques• embriològiques• moleculars

• mutacions genètiques i reproducció sexual

• especiació


NIT

AT

Mapa conceptual

Mapa conceptual88

UNITAT D

E MOSTRA

89Treballem competències al laboratori


BL

OC

Treballem competències al laboratori

1. Numera els tres tubs d’assaig amb el retolador i col·loca’ls a la gradeta.

2. Bull els tres trossets de carn.

3. Esterilitza les pinces a la flama del bec de Bunsen. Agafa amb les pinces els tres trossos de carn i introdueixlos als tubs d’assaig.

4. Col·loca ràpidament el tap al primer tub d’assaig.

Qüestions

a) Anota a la llibreta els canvis que experimenta cada una de les tres mostres en una taula com la següent:

b) Per què creus que hem bullit els trossos de carn? Per què hem esterilitzat les pinces abans d’agafar les mostres de carn?

c) Després d’analitzar els resultats, quina és la teva conclusió sobre la veracitat o la falsedat de la generació espontània?

d) Són diferents els resultats de les mostres dels tubs d’assaig 2 i 3? Si la resposta és afirmativa, quina creus que n’és la causa?

e) Observa les tres mostres sota la lupa binocular i dibuixa el que hi veus.

Material

• 3 trossets de carn crua

• 3 tubs d’assaig (1 amb tapa)

• 1 gradeta • 1 recipient per bullir

• fornet • malla i cordill fi

• pinces • bec de Bunsen

• retolador permanent

uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu

5. Cobreix el segon tub d’assaig amb una malla i subjectalahi amb el cordill fi.

6. Deixa el tercer tub d’assaig destapat.

7. Col·loca la gradeta amb els tubs d’assaig a la intempèrie durant dues setmanes i observa periòdicament les tres mostres.

Existeix la generació espontània?

Objectiu

Demostrar la veracitat o la falsedat de la generació espontània.

Procediment

Mostra 1ColorAspecteOrganismes

Dia 1 Dia 2 Dia 3 Dia 4 Dia 5

UNITAT D

E MOSTRA

UN

ITA

T

Activitats finals90


Activitats finals

L’origen de la vida

1. Quant de temps s’estima que va passar des que es va formar la Terra fins que hi van aparèixer les primeres formes de vida?

2. Copia a la llibreta el text següent, que resumeix l’ori gen de la vida segons la síntesi abiòtica, i comple ta’l amb les paraules adequades:

L’atmosfera no tenia i estava composta per altres com el metà i el vapor d’aigua. Com a conseqüència del de l’atmosfera, es va produir la con densació del vapor d’aigua i la formació dels oceans pri mitius. L’energia i les descàrregues van pro vocar l’aparició dels compostos senzills que en precipi tar als oceans van originar el brou primitiu. Les entre molècules orgàniques van formar els

, que es considera que són els precursors de les primeres .

3. Quines són les característiques o criteris que utilitzaries per descriure què és la vida?

Les teories sobre l’origen de les espècies

4. Explica les principals teories fixistes.

5. Explica com ha evolucionat el pensament científic des de l’antiguitat fins als nostres dies pel que fa a l’origen i l’evolució de les espècies.

6. Escriu dos exemples que mostrin que la llei dels caràcters adquirits de Lamarck és equivocada.

7. L’ermini (Mustela erminea), un petit carnívor que viu als Pirineus, és un clar exponent d’adaptació al medi. Durant la primavera i l’estiu té un color bru, però a la tardor el pelatge muda a blanc per poder mimetitzarse amb el paisatge quan arribi l’hivern i la neu sigui abundant. Quina creus que seria la interpretació de Darwin pel que fa al color blanc que presenta el pèl dels erminis a l’hivern?

Les teories evolutives actuals

8. Copia la taula següent a la llibreta i, a conti nua ció, completala escrivinthi el nom de les prin ci pals teories evolucionistes i els autors que les han defensat:

Teories evolucionistes Autors

9. Busca informació sobre l’anomenat melanisme indus-trial i indica una espècie que serveixi per il·lustrar aquest fenomen.

Les proves de l’evolució

10. El continent australià és famós per la diversitat d’espècies de marsupials que hi viuen. La majoria de marsupials, com el coala o l’equidna, viuen a Austràlia. No obstant això, també podem trobar marsupials, com l’opòssum, en altres llocs del planeta. Busca informació sobre la distribució geogràfica dels marsupials i respon:

a) On viu l’opòssum?

b) Com és possible l’existència de marsupials en dos con tinents diferents?

c) Quin parentiu evolutiu creus que tenen l’opòs sum i el coala?

d ) La presència de marsupials en continents separats és una prova de l’evolució. Quin tipus de prova?

11. Analitza les extremitats dels animals que apareixen en les imatges següents i forma dues parelles d’animals que presentin òrgans anàlegs i dues que presentin òrgans homòlegs:

•

••

•••

•••

•••

•••

•

•••

•••

••

UNITAT D

E MOSTRA

BL

OC

Activitats finals 91


L’evolució i la biodiversitat

12. Quins ecosistemes presenten una biodiversitat més gran? Quins tenen menys biodiversitat?

13. Quin nom rep el procés que dóna lloc a la formació d’una espècie?

14. L’aïllament geogràfic és una de les causes que afavoreixen l’aparició d’espècies noves. Quines diries que són les bar reres geogràfiques naturals que poden provocar que una població inicial se separi en dues o més poblacions?

15. Tenint en compte que l’activitat humana és la principal causa de pèrdua de biodiversitat, elabora una llista de suggeriments o recomanacions d’accions que hauríem de dur a terme per intentar reduir l’elevada taxa de pèrdua de diversitat biològica.

16. La Unió Internacional per a la Conservació de la Naturalesa (UICN) és una organització dedicada a la conservació dels recursos naturals. La Llista Vermella elaborada per la UICN és una de les classificacions més difoses de l’estat de conservació de les espècies. Pots consultar la seva pàgina web (http://qr.teide.eu/009I, en castellà) per contestar les preguntes següents:

a) Les espècies amenaçades són les que són susceptibles d’extingirse en un futur proper. Depenent del risc d’extinció al qual estan sotmeses, es classifiquen en tres categories: vulnerables, en perill d’extinció i en perill d’ex tinció crític. Copia la taula següent a la lli breta i completala:

Categoria Definició Exemple

Vulnerable (VU)

En perill d’extinció (EN)

En perill d’extinció crític (CR)

b) Per classificar les espècies extingides, s’utilit zen dues categories: extingida (EX) i extingida en estat salvatge (EW). Explica per què creus que s’utilitza aquesta classificació?

c) Escriu a la llibreta el nom de cinc espècies d’animals vertebrats de la península Ibèrica l’estat de conservació de les quals sigui actualment en perill d’extin ció. Et pot resultar útil consultar la Llista Vermella (Llibre Vermell) del Ministeri de Medi Ambient al web http://qr.teide.eu/009I.

L’evolució humana

17. L’hominització és el procés de transformació de l’espè cie humana des dels seus avantpassats fins a l’es tat actual.

a) Quina és l’única espècie d’homínids que sobreviu actualment?

b) Què és el bipedisme?

c) Quines altres característiques coneixes que siguin pròpies dels homínids?

Reconstrucció d’una escena de caça protagonitzada per un grup d’Homo floresiensis.

18. Per què creus que els arbres genealògics de l’es pè cie humana són susceptibles de ser modificats?

Activitats globals

19. Inclou al teu glossari els conceptes més importants d’aquesta unitat, i afegeixhi els que creguis convenients o els que t’indiqui el professor o la professora: genera-ció espontània, panspèrmia, fixisme, evolució, síntesi abiòtica, lamarckisme, darwinisme, neodarwinisme, neutralisme, equilibri puntuat, mutació, biodiversitat, especiació, extinció.

20. Al llarg de la unitat, has conegut moltes teories proposades per diferents autors que, amb el temps, s’ha demostrat que estaven equivocades o que no eren totalment certes. Aquest, per exemple, és el cas de Francesco Redi, que, malgrat que ho va intentar, no va poder negar la generació espontània, o el de Lamarck, la teoria del qual, tot i ser evolucionista, tenia molts aspectes erronis. Reflexiona sobre l’època i el context social en què van viure aquests científics i redacta un text en què valoris la importància de les seves aportacions a la ciència.

21. Què és un cladograma? Busca’n informació a Internet i dibuixa’n un a la llibreta amb els representants del gènere Homo.

•

•

••

••

•••

•

•••

•

•••

••UNITAT D

E MOSTRA

3 L’origen i evolució de la vida3 L’origen i evolució de la vidaU

NIT

AT

92 Assolim competències

Un cas de selecció natural humana

Llegeix el text següent i respon les preguntes que hi ha a continuació:

L’anèmia falciforme

L’anèmia falciforme o drepanocitosi és una malaltia hereditària caracteritzada per la presència a la sang, quan hi disminueix la concentració d’oxigen, d’eritròcits en forma de falç. Així com els eritròcits normals, en forma de disc bicòncau, són fexibles, els falciformes són més allargats i rígids, per la qual cosa no es poden desplaçar adequadament pels vasos sanguinis i solen embussarlos. Això provoca la interrupció de la irrigació de la sang. Tenen, de mitjana, una vida molt més curta: són molt més fràgils i es trenquen amb facilitat, i, a més a més, el sistema immunitari els elimina amb més freqüència, la qual cosa provoca la situació d’anèmia.

Tot i que els eritròcits puguin oxigenarse de nou als pulmons i recuperar la forma normal, arriba un moment en què, després de diversos cicles, queden permanentment falciformes i es produeix una situació de crisi (afavorida per un esforç intens, la deshidratació, una infecció, el fred, l’altitud...): s’uneixen els uns amb els altres de manera que taponen els capil·lars i priven d’oxigen els teixits. Alguns, fins i tot, interaccionen amb els leucòcits i es trenquen, fet que produeix inflamacions. Si la situació es perllonga, es poden patir danys a pràcticament qualsevol òrgan intern, com els pulmons, els ronyons o el cor, i es pot produir la mort. Els malalts solen tenir episodis de forts dolors musculars i articulars, fatiga extrema, febre i infeccions. Molts moren abans dels 20 anys, però els tractaments actuals amb antibiòtics i analgèsics i les transfusions sanguínies poden, a vegades, allargarlos la vida fins als 40 o 50 anys. La teràpia gènica i la investigació amb cèl·lules mare són dues vies possibles d’investigació per a futurs tractaments.

L’hemoglobina és la proteïna majoritària dels eritròcits i l’encarregada del transport d’oxigen des dels pulmons fins a la resta de teixits del cos, on l’allibera. L’hemoglobina normal (HbA) consta de 4 subunitats: dues d’aglobina i dues de bglobina, i es troba lliure al citoplasma de l’eritròcit. En l’anèmia falciforme, però, existeix una mutació en el gen de la bglobina, de manera que es forma una molècula d’hemoglobina defectuosa (HbS, hemoglobina falciforme; de l’anglès sickle). Les molècules d’HbS, en la seva forma desoxigenada, s’uneixen entre si i formen llargues cadenes: precipiten dins l’eritròcit i constitueixen fibres. Això provoca que la cèl·lula s’allargui, agafi forma de falç i es torni rígida i, per tant, més fràgil.

a) A la taula següent es presenta l’inici de la seqüència de bases de l’ADN de l’al·lel normal (al·lel A) i de l’al·lel falciforme (al·lel S), mutant, de la bglobina. Escriu la seqüència d’ADN de la cadena complementària de cadascuna, transcriules a ARNm i tradueix, a continuació, la seqüència d’aminoàcids codificada fent ús de la taula del codi genètic.

Al·lel A Al·lel S

ADN ATGGTGCACCTGACTCCTGAGGAGAAGTCT ATGGTGCACCTGACTCCTGTGGAGAAGTCT

ADN de la cadena complementària

ARNm

Proteïna

taponament degut a les cèl·lules falciformes

flux sanguini normaleritròcit normal

eritròcit falciforme

hemoglobinanormal

hemoglobinaformant cadenes

UNITAT D

E MOSTRA

Assoli

m

Com

petències

Assolim competències

b) Quina és la diferència entre la bglobina normal i la bglobina falciforme pel que fa a l’ADN si la resta de les 1 700 pb, aproximadament, són iguals? I pel que fa a la proteïna? Raona si és un canvi gran o petit, i si és poc important o molt.

c) Si l’ADN haploide humà té, aproximadament, 3 200 milions de pb, quina seria l’extensió de la variabilitat (nombre de bases que són diferents) entre una persona amb HbA i una amb HbS? Fes l’estimació sense tenir en compte que els humans som diploides. Segons el resultat, creus que els humans som molt diferents, molecularment? Explica quin efecte poden tenir els canvis en l’ADN i per què és important la variabilitat en una població.

d ) Quins són els genotips possibles per a la bglobina segons els al·lels descrits? Dedueix quins tipus d’hemoglobina contenen els eritròcits de les persones que presentin cadascun dels genotips, com són els seus eritròcits i si manifesten l’anèmia falciforme o no.

e) Raona quin tipus de relació hi ha entre els dos al·lels descrits de la bglobina quant a les molècules i el fenotip (cel·lular i d’individu).

f ) Creus que la mutació falciforme aporta un avantatge o un desavantatge? Com esperes que la selecció natural actuï amb l’al·lel mutant en un ambient com el nostre? Raona quin genotip acabaria sent el predominant i què passaria amb la freqüència de l’al·lel S i de l’anèmia falciforme, ajudantte dels encreuaments possibles.

g ) En algunes regions d’Àfrica, la freqüència de l’al·lel S (del 5 % al 20 %) i, consegüent ment, de l’anèmia falciforme és molt alta, la qual cosa indica que la selecció natural no l’està reduint. Busca un mapa de la distribució de l’al·lel S (a vegades anomenat HbS) i un altre de la distribució de la malària endèmica a Àfrica. Què s’hi observa? Busca informació sobre la malària o paludisme i explica què és.

h) L’epidemiòleg A. C. Allison va publicar, l’any 1954, la hipòtesi que l’al·lel S determinava alguna mena de protecció contra la malària. Examina les dades que va utilitzar el 1965 de diferents estudis i indica si semblen donar suport a la seva hipòtesi. Per fer ho, calcula el tant per cent d’infectats amb l’al·lel S i sense.

Infants amb l’al·lel S (molts AS, pocs SS)

Regió Infectats No infectats Total % infectats

Uganda 12 31

Kenya 131 110

Nord de Ghana 11 4

Nigèria 51 40

Sud de Ghana 34 89

Infants homocigòtics AA

Regió Infectats No infectats Total % infectats

Uganda 113 134

Kenya 154 87

Nord de Ghana 165 12

Nigèria 9 245 97

Sud de Ghana 176 417

i ) L’any 2010 es va confirmar la hipòtesi que l’al·lel S protegeix contra la malària. Els eritròcits amb HbS poden dificultar de diferents maneres el desenvolupament i la supervivència del paràsit. Segons això, explica com actua la selecció natural (a favor o en contra) sobre els diferents genotips descrits per a la bglobina en un ambient amb malària endèmica. Raona quin genotip acabaria sent el predominant i què passaria amb la freqüència de l’al·lel S i de l’anèmia falciforme, ajudantte dels encreuaments possibles.

Mosquit transmissor de la malària.

93

Assoli

m

Com

petènciesUNIT

AT DE M

OSTRA

UN

ITA

T

Juga amb la ciència94

Juga amb la ciència


1 Els fòssils: testimonis del passatEls fòssils són restes d’organismes que van viure en altres èpoques o vestigis de la seva activitat (petjades, dentegades, nius...). Gràcies als fòssils, podem saber com eren els éssers vius que poblaven la Terra fa milions d’anys, de què s’alimentaven o com es reproduïen.

Els fòssils es poden classificar segons la mida en tres grups: si són visibles al microscopi òptic, visibles al microscopi electrònic o visibles a simple vista. Dedueix quin nom correspon a cada tipus de fòssil i relaciona’l amb la imatge que l’exemplifica.

2 Els fòssils guiaCom ja s’estudiarà més detingudament a la unitat 6, els fòssils guia són fòssils que corresponen a espècies d’organismes que van viure durant un breu període de temps, en termes geològics, i que van tenir una àmplia distribució mundial. Aquestes característiques els fan útils per definir i identificar períodes geològics.

Així, els fòssils guia permeten determinar amb força exactitud l’edat de l’estrat en què es troben. Alguns dels grups de fòssils guia més representatius són els trilobits, els ammonits i els nummulits. Informa't ara sobre aquests tres grups de fòssils i relaciona a la llibreta cada imatge amb el fòssil corresponent.

trilobit

ammonit

nummulitc

b

a

3

21

macrofòssil microfòssil nanofòssila cb

1 2

3

Fòssils de cocolitòfor. Es poden observar

mitjançant un microscopi electrònic.

Pedra calcària amb fòssils de foraminífers.

Es poden veure a través d’un microscopi òptic.

Tronc d’arbre silificat. És visible

a simple vista.

UNITAT D

E MOSTRA

BL

OC

95Juga amb la ciència 95


Per a la formació dels fòssils, és imprescindible que s’hagi produït un procés anomenat

«fossilització». Aquest procés, que pot durar milions d’anys, es pot resumir en cinc

punts:1. Els buits que deixen les parts toves s’omplen amb els sediments circumdants.

2. Els organismes es moren i queden dipositats en zones protegides, on són coberts per

sediments.

3. Les parts toves de l’organisme desapareixen per l’acció dels bacteris.

4. Els processos d’erosió i transport, o l’acció humana, deixen al descobert els estrats

on hi ha el fòssil.

5. Les parts dures (ossos, closques) experimenten un procés de mineralització que

transforma els compostos orgànics en compostos inorgànics. El resultat d’aquest

procés és un fòssil.

uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu

d

h

c

g

b

f

a

e

3 El procés de fossilitzacióImagina que has trobat en unes excavacions les anotacions i els dibuixos que ha fet un paleontòleg sobre el procés de fossilització, però estan desordenats. Ordena correctament a la llibreta els passos resumits del procés de fossilització i, a continuació, les vinyetes que il·lustren la reconstrucció del paleontòleg sobre el procés de fossilització del trilobit que ha trobat.

UNITAT D

E MOSTRA

Índex 1l v c n ci a i - novetats 2016 - editorial teide...

Documents