origen de la vida 2010
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segunda parte (mas completa)(macroy micro evolucion cn toas las manos)TRANSCRIPT
ORIGEN Y EVOLUCION DE LA VIDA
EL ORIGEN DE LA VIDA EN LA TIERRA
Idea presente en diversas culturas y en distintos periodos históricos. Abordada desde planos religiosos, filosóficos y científico.
Por ejemplo doctrinas religiosas han postulado que la gran diversidad de organismo fue creada por un ser divino. Corriente llamada CREACINISMO.
De todas las teorías que han intentado explicar el origen de la vida sólo tres de ellas se destacan debido al respaldo de evidencias que nacen de la observación y experimentación
TRES TEORIAS: UNA EXPLICACIÓN
Algunas de estas teorías científicas han dominado extensos periodos, mientras que otras han sido muy discutidas debido a las evidencias científicas que han surgido.
Las teorías son las siguientes:
(1) ABIOGENESIS
(2) PANSPERMIA
(3) ORIGEN QUIMICO DE LA VIDA
(1) ABIOGENESIS Y LA GENERACIÓN ESPONTANEA
Explica que la vida se originó a partir de la materia inerte. Esta idea dominaba en el mundo de la ciencia desde la época de los filósofos griegos y duró hasta el siglo XVIII.
Fue Aristóteles quién sostenía que los animales y plantas se originaban por generación espontánea a partir de restos de seres vivos en descomposición
En el XVII comenzó a cuestionarse la idea de la generación espontánea, a partir de los trabajos de Francesco Redi (1626-1698).
Ideó un experimento sencillo y concluyente que consistió en meter trozos de carne en frascos cerrados, y otros en frascos abiertos, Observó que la carne de los frascos cerrados no desarrollaba gusanos.
F. Redi demostró que los gusanos no aparecían por generación espontánea. Su presencia estaba relacionada con la llegada de las moscas a la carne.
Esta idea no fue muy concluyente, ya que en ese tiempo se pensaba que el aire tenía la energía vital que permitía dar vida a los organismos y como no circulaba aire por los frascos este experimento no cumplía con el objetivo
LA SOLUCION AL PROBLEMA
Louis Pasteur (1822-1895), demostró que los microorganismos se encontraban por todas partes y provocaban la descomposición de los alimentos.
"...Yo pongo en un frasco de vidrio uno de los siguientes líquidos, todos ellos muy alterables en contacto con el aire ordinario: agua de levadura de cerveza a la que se ha añadido azúcar, orina, jugo de remolacha, agua de pimiento. A continuación doblo el cuello del frasco, de forma que quede curvado en varias partes. Luego pongo a hervir el líquido durante varios minutos hasta que empieza a salir vapor por el extremo abierto; luego dejo enfriar el líquido. He de señalar que aún a pesar de sorprender a todos los que se ocupan de los delicados experimentos relacionados con la llamada generación espontánea, el líquido del frasco permanece inalterado definitivamente..."
(2) PANSPERMIA: ORIGEN EXTRATERRESTRE DE LA VIDA
En 1908, Svante Arrhenius, químico sueco, presentó su teoría llamada PANSPERMIA (semillas en todas partes).
La vida llegó a la tierra en forma de esporas y bacterias provenientes del espacio exterior que se desprendieron de otro planeta impulsadas por la presión ejercida por la radiación de las estrellas.
Argumentos a favor: Hoyle en 1974 propone que el polvo interestelar contiene partículas orgánicas. Cuando un cometa se a la tierra deja un rastro de polvo que es orgánico similar a las moléculas de una bacteria.
¿Qué pasa con la fricción que causa calor y combustión?
¿Cómo se originaron las bacterias en el otro planeta?
(3) ORIGEN QUIMICO DE LA VIDA
Con los años la teoría de la generación espontánea se rechazó y se propuso una nueva teoría que es aceptada actualmente.
Esta teoría fue desarrollada por el bioquímico Alexander I. Oparin en 1924 y por el biólogo inglés John B. S. Haldane en 1928; ambos de manera independiente llegaron a las mismas conclusiones.
A esta teoría se le conoce como teoría del origen físico-químico de la vida y se basa en que la vida sobre la tierra y su evolución están ligados a la historia del planeta, de su corteza, de su atmósfera y las condiciones físicas y químicas que existían en la tierra primitiva
CONDICIONES AMBIENTALES DE LA TIERRA PRIMITIVA
Temperatura elevada debido a la radiactividad del espacio, el impacto de meteoritos y por la tierra en formación
La atmósfera formada por: dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano (CH4), amoniaco (NH3) y vapor de agua.
También contenía mucho más hidrógeno libre que el actual (ATMOSFERA REDUCTORA).
La corteza terrestre con gran actividad volcánica que junto a las tormentas eléctricas generaban una fuente de energía.
LAS MOLÉCULAS ORGANICAS: LA CLAVE DE LA VIDA
Hace 4000 millones de años al bajar la temperatura del planeta, el vapor de agua de la atmósfera se condensó precipitándose en forma de lluvias que llenaron las partes bajas de la tierra formando los océanos.
Las sustancias de la atmósfera fueron llevadas al mar mezclándose con las sales minerales.
Las cargas eléctricas y el medio acuoso permitieron que los elementos del océano se combinaran mediante reacciones físicas y químicas dando origen a distintas moléculas inorgánicas.Estas moléculas fueron la base para formar moléculas más complejas esenciales para la vida como el ARN, ADN y proteínas.La solución resultante fue llamada SOPA PRIMITIVA de donde surgiría la vida
¿EXISTEN EVIDENCIAS QUE PERMITAN EXPLICAR LA FORMACIÓN DE UNA SOPA PRIMITIVA CON MOLÉCULAS ORGÁNICAS DISUELTAS?
LA HIPOTESIS DE OPARIN Y LOS TRABAJOS EXPERIMENTALES DE
MULLER
¿Cuáles fueron los eventos previos que permitieron la formación de la materia orgánica?
La cuestión del origen de la vida no ha sido resuelta pero las hipótesis de Oparin (1924) y Haldane (1929) y los experimentos realizados por Miller y Harold Urey (1953) tienen gran importancia porque muestran que es factible la creación de moléculas orgánicas en condiciones abióticas que remedan las características del ambiente primitivo.
Oparin y Haldane sugirieron independientemente que con las fuentes de energía que existían en el ambiente primitivo y si la atmósfera hubiera sido reductora se podrían haber originado moléculas orgánicas como las que observamos en los seres vivos.
Las condiciones generales que plantearon en la hipótesis se resumen así:
(1) Poca o ninguna cantidad de oxígeno libre
(2) Presencia de C, H, N y O en la atmósfera y sopa primitiva
(3) Formas de energía solar y radiactiva
Miller puso a prueba la hipótesis de Oparín quien trató de simular estas supuestas condiciones de la Tierra primitiva con el montaje experimental que se muestra en la figura. Los componentes que utilizó son CH4 y NH3 que deberían haber estado presentes en una atmósfera reductora, además de agua. Como lo indica el siguiente experimento de Muller
El resultado de este experimento fue asombroso ya que se formaron varios tipos de aminoácidos
Los experimentos de Miller lograron generar moléculas tales como aminoácidos a partir de metano, amonio, agua y energía eléctrica, pero dejan SIN EXPLICAR cómo podrían haberse producido los polímeros biológicos o macromoléculas que conocemos actualmente.
EXPLICACIONES
En 1938 Oparin propuso lo que él llamó “Teoría de los coacervados”.
Con el paso del tiempo, en el océano primitivo la acumulación y combinación de las molécula formaron sistemas con límites definidos que en su interior contenían las sustancias que absorbían del medio exterior.
Oparin llamó a estos sistemas protobiontes o llamados coacervados unidos por fuerzas electrostáticas
Reprodujo experimentalmente estos protobiontes y observó unas gotitas ricas en moléculas orgánicas y separadas del medio acuoso por una membrana rudimentaria, demostrando así la formación de membranas lipídicas (formadas de grasa) en ausencia de vida.
5000 m.a. la atmósfera formada por metano (CH4), amoniaco (NH3) y agua en forma de vapor. Mucho hidrógeno (reductora).La tierra se enfría y el vapor de agua forma los océanos
Hace unos 3.500 m.a. el agua y las sales minerales originan una sopa primitiva formada por moléculas orgánicas simples
Formación de gotitas llamadas coacervados rodeados de una capa de lípidos y en su interior moléculas orgánicas como ARN Y ADN
coacervados se asocian a iones y sales se hacen eficientes, aumentan de tamaño y evolucionan a unidades discretas (donde ocurren reacciones). Los procariontes ancestrales.
Al comienzo los organismos primitivos eran procariontes heterótrofos porque se alimentaban de moléculas orgánicas que se formaron sin la participación de seres vivos (sopa prebiótica), usando como principal proceso metabólico la fermentación (glucólisis).
LOS PRIMEROS ORGANISMOS
Con el explosivo aumento de la población, aumento la demanda por nutrientes que pronto escasearon. Muchos individuos de esta población se extinguieron, mientras que otros se adaptaron o bien cambiaron de nutrientes.
Algunos miembros de la población sobrevivieron utilizando la luz solar y compuestos simples como el CO2 y H2O para sintetizar compuestos orgánicos complejos y energéticos como la glucosa e inorgánicos como el oxígeno molecular que fue liberado a la atmósfera por la Fotosíntesis. La revolución del oxígeno (ATMOSFERA OXIDANTE).
Este cambio fue devastador para muchas formas de vida, pero otras se adaptaron e incluso sacaron provecho de esta nueva situación “inventando” una nueva forma de vida la respiración aeróbica o llamados organismos eucariontes.
¿COMO SE FORMARON LAS CELULAS ANIMALES Y VEGETALES?
En la era Precámbrica, entonces surgen los primeros organismo multicelulares heterotrófos, alterando el equilibrio de los ecosistemas marinos. Al mismo tiempo se estabiliza el nivel de oxígeno en la atmósfera, produciendose a fines del Precámbrico el inicio de la Radiación o expansión de la vida multicelular.
La presión adaptativa que debieron soportar las primeras formas de vida multicelular determinó el surgimiento de nuevas especies a partir de un tronco común, proceso conocido como Radiación Adaptativa.
También se han evidenciado grandes cambios a nivel de los estratos de los continentes, por ejemplo el movimiento de grandes bloques de tierra llamada Deriva de los continentes o tectónica de placas:
Para entender cómo funciona la Tierra hay que cambiar de escala y abarcar los 4.500 millones de años que tiene nuestro planeta. A esa nueva escala, la ESCALA GEOLÓGICA, una erupción, un terremoto o una obra civil son un suspiro, casi no cuentan. El mismo movimiento de los continentes resulta ser un proceso muy rápido.
En la escala geológica éste es un proceso muy rápido
Una vez que la vida surge sobre la Tierra se nos plantea un nuevo interrogante:
¿Cómo a partir de una sola célula han podido aparecer todas las especies tan diferentes que existen hoy día?.
La diversidad de los seres vivos, las extinciones y su adaptación a los distintos ambientes podría ser explicada por: EVOLUCION DIVERGENTE Y CONVERGENTE
La evolución biológica, es el proceso que explica como los seres vivos generan descendencia con modificaciones.
Esta definición incluye la evolución a pequeña escala o microevolución (cambios en la frecuencia génica, en una población, de una generación a la siguiente), y la evolución a gran escala o macroevolución (el surgimiento de diferentes especies a partir de un ancestro común, a través de muchas generaciones).
La evolución nos ayuda a comprender la historia de la vida como un proceso.
EVOLUCION Y DIVERSIFICACION DE LAS ESPECIES
Es el proceso que ocurre a nivel de población y se evidencia en los cambios de frecuencias génicas a lo largo del tiempo. Esta situación se puede deber a mutaciones, deriva génica, migraciones o bien a la selección natural.
De esta manera se evidencia un cambio a pequeña escala que ocurre dentro de una población
MICROEVOLUCIÓN
Ejemplos de este tipo de evolución están:
• El caso del aumento en la frecuencia de una variante negra de Biston betularia en áreas industriales.
• El incremento de las bacterias resistentes a antibióticos, los múltiples logros de la selección artificial.
• La constatación de las variaciones existentes entre las poblaciones naturales pertenecientes a la misma especie.
Este proceso se debe a cambios por encima del nivel de especie, que produce la diversificación de los organismos adaptados a diversos ambientes, a diferencia de lo anterior sólo nos es posible observar los resultados de la selección natural.
LA MACROEVOLUCIÓN
Por ejemplo, el surgimiento del primer vertebrado mamífero, a partir de un antecesor que no lo era o, mucho antes, la aparición del primer insecto.
¿Cómo se explica la macroevolución?
El único terreno probatorio de una teoría macroevolucionista es el registro fósil y toda conclusión sobre la evolución a gran escala debe corroborarse con este registro.
Diferentes interpretaciones de las pruebas fósiles han producido una de las controversias más importantes dentro de la Síntesis.
El gradualismo y el equilibrio puntuado (o equilibrio interrumpido) representan dos modelos diferentes con respecto a este tema.
Explica la macroevolución como el producto de un cambio lento, de la acumulación de muchos pequeños cambios en el transcurso del tiempo.
Este cambio gradual debería reflejarse en el registro fósil con la aparición de numerosas formas de transición entre los grupos de organismos.
Sin embargo, el registro no es abundante en formas intermedias. Los gradualistas atribuyen esta discrepancia entre su modelo y las pruebas halladas a la imperfección del propio registro geológico (según expresiones de Darwin, el registro geológico es una narración de la que se han perdido algunos volúmenes y muchas páginas).
EL GRADUALISMO ES EL MODELO MACROEVOLUCIONISTA ORTODOXO
Propuesto en 1972 por N. Eldredge y S.J. Gould.
Sostiene que el registro fósil es un fiel reflejo de lo que en realidad ocurrió.
Las especies aparecen repentinamente en los estratos geológicos, se las encuentra en ellos por 5 a 10 millones de años sin grandes cambios morfológicos y luego desaparecen abruptamente del registro, sustituidas por otra especie emparentada, pero distinta.
EL MODELO DEL EQUILIBRIO PUNTUADO
Según el modelo, las interrupciones abruptas en el registro fósil de una especie reflejarían el momento en que ésta fue reemplazada por una pequeña población periférica (en la cual el ritmo de evolución habría sido más rápido) que compitió con la especie originaria y terminó por sustituirla.
De acuerdo con este patrón, la selección natural no sólo opera dentro de la población, sino también entre especies, y los cambios cualitativamente importantes en los organismos ocurrirían en períodos relativamente breves (desde el punto de vista geológico) separados por largos períodos de equilibrio.
INDEPENDIENTEMENTE DE LAS TEORIAS LA EVOLUCIÓN ADAPTATIVA CONVERGENTE Y
DIVERGENTE APARECEN PARA EXPLICAR LA MACROEVOLUCIÓN
El parecido anatómico entre diferentes clases de organismos proporciona evidencias de que ha ocurrido evolución
Las similitudes entre organismos pueden constituir analogías u homologías respectivamente, y su distinción es la clave para la formación de grupos inclusivos.
Un ejemplo clásico de HOMOLOGÍA lo constituye el miembro anterior de los tetrápodos.
Las nuevas especies son capaces de invadir nuevas zonas por poseer una nueva característica clave conocido como RADIACIÓN ADAPTATIVA. Esto se evidencia por la presencia de órganos homólogos
¿QUE SON LOS ORGANOS HOMOLOGOS?
El ala de un ave, la aleta de una ballena, la pata de un caballo y el brazo de un hombre, a pesar de tener funciones distintas como volar, nadar, correr, o agarrar, comparten un mismo patrón estructural: todas estos miembros están formados por los mismos tipos de huesos
Otro ejemplo es la aleta de un delfín y el ala de un murciélago, son órganos con la misma estructura interna, pero uno es para nadar y otro para volar.
Si los órganos desempeñan funciones distintas pero tienen la misma anatomía interna se llaman ÓRGANOS HOMÓLOGOS y representan la DIVERGENCIA ADAPTATIVA, que les permite a los organismos vivos modelar sus órganos según su modo de vida y el ambiente en que están.
Los órganos homólogos y la radiación adaptativa dan lugar al análisis de la filogenia de un grupo de especies cualesquiera puede representarse en forma de árbol ramificado. Este tipo de diagrama representa una hipótesis de las relaciones de ancestralidad y descendencia de las especies que contiene.
Para que la clasificación refleje con precisión las relaciones de ancestralidad y descendencia, los taxa deben cumplir una única condición, ser estrictamente monofiléticos. Esto significa que todos los miembros de un taxón, cualquiera sea su categoría, deben ser descendientes de una única especie, la especie ancestral más próxima a todas las que contiene ese taxón.
Organos que desempeñan la misma función, pero tienen una constitución anatómica diferente se llaman ÓRGANOS ANÁLOGOS y representan un fenómeno llamado CONVERGENCIA ADAPTATIVA, por el cual los seres vivos repiten fórmulas y diseños que han tenido éxito.
Al mismo tiempo, existen también especies muy separadas evolutivamente que se tienen que adaptar al mismo medio, y por lo tanto desarrollan estructuras similares, los llamados ÓRGANOS ANÁLOGOS, es decir cumplen la misma función pero tienen un patrón y origen distinto
¿QUE SON LOS ORGANOS ANALOGOS?
El desarrollo de alas en animales tan distintos como un murciélago, un ave o un insecto, ilustra el concepto de evolución convergente: todos han desarrollado un órgano que cumple la misma función, la de volar.
