UNIDAD 5:

EL ORIGEN DE VIDA

EVOLUCIÓN

1. EL ORIGEN DE LA VIDA

• ORIGEN DE LA VIDA - OPARIN

• ORIGEN DE LA CÉLULA

EL ORIGEN DE LA VIDA SOBRE LA TIERRA

PRIMERA PARTE

UNIDAD 5. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDAUNIDAD 5. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA

Evolución Fijismo

Teorías de la evolución

Origen de la vidainicia la negada por el

Linneo

Cuvier Teoríacatastrofista

proponela

defendidopor

Lamarkismo Darwinismo Neodarwinismo

Origen de las especies

Desarrolloespontáneo

Herenciade los

caracteres

Selecciónnatural

Variabilidad Supervivenciadel más

apto

integra el

Mutaciones

origen de la

Reproducciónsexual

origen de la

Poblaciones

Genética

se fundamenta por la

son

se basase basa

se basa

explicadapor las

explican

por mediode

Atmósfera

primitiva

Meteoritos

dieron lugar a

Moléculas

orgánicas

pudo ser por

Organismo procariotaancestral

setranforman en

evolucionó originando

Bacteriasaerobias

Bacteriasfotosintética

s

Eucariotaancestral

de ellasderivan las

Mitocondrias Cloroplastos

derivan los

por simbiosis originanProtoctistas

Hongos

Animales

su simbiosisorigina Vegetales

Pruebas de la

evolución

constatablepor las

Anatómicas

Embriológicas

Paleontológicas

Biogeográficas

Bioquímicas

son

son la

Unidadevolutiva

1. LAS PRIMERAS TEORÍA SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA

• En todas las culturas se intenta explicar:– ¿Cómo surgió la vida?– ¿Por qué surgió la vida?– ¿Cuándo surgió la vida ?

• Tipos de explicación:– Creacionista: intervención de seres

sobrenaturales.– Generación espontánea: creación a partir de

ciertos materiales ( barro, carne )

1.1. LA TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA

• Esta teoría perduró hasta s. XIX:– Si se deja un trozo de carne al aire aparecen gusanos.– En un suelo sin vida, si llueve se llena de microorganismos.

• CRÍTICAS:– Redi : 1668

• Demuestra que las moscas que aparecen en la carne descompuesta no son por generación espontánea si no por otros huevos depositados por otras moscas.

• Sin embargo, admite que algunos organismos microscópicos si aparecen por generación espontánea.

– Origen e Historia evolutiva de la vida– Pasteur. 1862 Demuestra que ningún organismo vivo ( incluido

bacterias ) puede originarse por generación espontánea.– Nuevo interrogante: ¿La vida ha existido desde siempre?

– Aparecen tesis evolucionistas: ( 1859 Darwin ): se piensa en la existencia de vidas muy sencillas que habían constituido el origen de los organismos más complejos.

EXPERIMENTO DE REDILa generacián espontánea

PASTEUR• Experimentos de Louis Pasteur (1822-1895):

– , demostró, por un lado, que los microorganismos se encontraban por todas partes y provocaban la descomposición de los alimentos y muchas enfermedades humanas,

– y por otro lado demostró que la generación espontánea no existía; para ello realizó el siguiente experimento:

• "...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. LA TEORÍA DE OPARIN

• OPARIN ( 1924 ):• En su libro “ El origen de la vida “ sentó las bases del origen abiótico de

los primeros seres vivos por un mecanismo de evolución química.

• PROCESO:– Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años, era una inmensa

bola incandescente en la que los distintos elementos se colocaron según su densidad.

• los más densos se hundieron hacia el interior de la Tierra y formaron el núcleo,

• los más ligeros salieron hacia el exterior formando una capa gaseosa alrededor de la parte sólida, la protoatmósfera, en la que había gases como el metano, el amoníaco y el vapor de agua.

– Estos gases estaban sometidos a intensas radiaciones ultravioletas (UV) provenientes del Sol y a fuertes descargas eléctricas que se daban en la propia atmósfera por efecto de estas energías esos gases sencillos empezaron a reaccionar entre sí dando lugar a moléculas cada vez más complejas

– la Tierra empezó a enfriarse, y comenzó a llover de forma torrencial y estas lluvias arrastraron las moléculas de la atmósfera hacia los primitivos mares que se iban formando.

PROCESO:• Esos mares primitivos estaban

muy calientes y este calor hizo que las moléculas siguieran reaccionando entre sí, apareciendo nuevas moléculas cada vez más complejas

• Oparin llamó a estos mares cargados de moléculas el CALDO NUTRITIVO o SOPA PRIMORDIAL.

• Algunas de esas moléculas se unieron constituyendo unas asociaciones con forma de pequeñas esferas llamadas COACERVADOS, que todavía no eran células.

• Este proceso continuó hasta que apareció una molécula que fue capaz de dejar copias de sí misma, es decir, algo parecido a reproducirse; esta molécula sería algo similar a un ÁCIDO NUCLEICO.

• Los coacervados que tenían el ácido nucleico empezaron a mantenerse en el medio aislándose para no reaccionar con otras moléculas, y finalmente empezarían a intercambiar materia y energía con el medio, dando lugar a primitivas células.

• Corroborado por los experimentos de Miller

• Para la evolución química de la vida se necesitaban 4 requerimientos:

• ausencia total o casi completa de Oxígeno libre: ya que al ser muy reactivo hubiera oxidado las moléculas orgánicas que son esenciales para la vida.

• una fuente de energía: la tierra primitiva era una lugar caracterizado por la presencia de vulcanismo generalizado, tormentas eléctricas, bombardeo de meteoritos e intensa radiación, especialmente ultravioleta

• sustancias químicas que funcionaran como "bloques de construcción químicos": agua, minerales inorgánicos y gases.

• tiempo: la edad de la tierra se calcula en 4600 millones de años y los vestigios de vida mas antiguos datan de 3.800 millones de años, de modo que la "vida" tardo solo unos 800 millones de años en formarse. ( Fósiles ) 

MILLER

• Los experimentos de Miller y otros experimentos no probaron que la vida se originó de esta manera, solo que las condiciones existentes en el planeta hace alrededor de 3 mil millones de años fueron tales que pudo haber tenido lugar la formación espontánea de macromoléculas orgánicas

INGREDIENTES

                                                                  

                     

MILLER

                                                                                      

                                                                                      

                                                                        

              

                                                                    

                  

                                                                  

                 

Ejercicio vídeo

• http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/evolucion/origen_vida.wmv

3. HIPÓTESIS ACTUAL

3.1 ETAPA PREBIÓTICA:• En esta etapa se forman:

– Componentes fundamentales de los seres vivos.– De moléculas orgánicas sencillas a macromoléculas.– Aparecen coacervados.– Desarrollan membranas lipídicas semipermeables que permiten

intercambios con el exterior.– Un organismo así es lo que se llama ser vivo – PROGENOTA.

3.2. ETAPA BIÓTICA:• En esta etapa se produciría la evolución de las

estructuras vivientes hacia formas de vida más estables y perfectas.

ESQUEMA DE LA ETAPA BIÓTICA

• Procariontes anaerobios heterótrofos:– Nutrientes a partir de

moléculas orgánicas sintetizadas químicamente.

• Procariontes anaerobios autótrofos:– Proceso determinante para el

mantenimiento de la vida, si no los nutrientes se agotarían.

– Procesos quimiosínteticos: energía a partir de reacciones químicas. Proceso lento.

• Procariontes anaerobios autótrofos:– Fotosínteticos sin liberación de

O2.• Procariontes anaerobios

autótrofos:– Fotosintéticos con liberación de

O2.• Procariontes aerobios:

– Realizan un metabolismo más rentable energéticamente.

• Se forma el ozono, O3.• Se inicia la conquista de la

Tierra.• Eucariontes.• Organización pluricelular.

• el origen de la vida

EVOLUCIÓN

SEGUNDA PARTE

ACTIVIDAD INICIAL

Proyecto Biosfera

1. FIJISMO Y EVOLUCIONISMO

• TEORÍAS PREEVOLUTIVAS• FIJISMO:

– Hasta el s. XIX – Los seres vivos son inmutables – Han existido siempre de la misma manera, sin sufrir cambios, fijos.

• CATASTROFISMO:• G. Cuvier (1769-1832), estudiando una gran cantidad de

fósiles dedujo que había especies que desaparecían, se extinguían, lo cual implicaba cambios que contradecían al fijismo; como él era fijista, pensó que las especies aparecían sobre la Tierra y se mantenían durante mucho tiempo sin sufrir ningún cambio hasta que se producía una gran catástrofe que las hacía desaparecer, tras lo cual aparecían nuevas especies que volvían a desaparecer en otra catástrofe y así sucesivamente.

1. FIJISMO Y EVOLUCIONISMO

• TEORÍAS EVOLUCIONISTAS:– Explican la sorprendente variedad de seres vivos

como el resultado de un proceso de cambio que los transforma y origina organismos nuevos.

– A partir de un antecesor aparecen nuevas especies por sucesivas modificaciones.

– Teorías:• Lamarckismo• Darwinismo• Teoría sintética o neodarwinismo.

– Fijismo y evolucionismo

2. TEORÍAS EVOLUTIVAS2.1. EL LAMARCKISMO

• En la misma época, J.B. de Lamarck (1744-1829) estudiando también fósiles

• Según Lamarck las especies actuales provienen de especies primitivas, hoy extinguidas, que han sufrido modificaciones sucesivas

• Para Lamarck estas transformaciones se deben a que cuando cambian las condiciones ambientales, los seres vivos desarrollan caracteres que les ayudaban a vivir mejor (ADAPTACIÓN AL MEDIO)

• Luego esos caracteres se transmiten a sus descendientes, apareciendo especies nuevas; es lo que llama la HERENCIA DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS

2. TEORÍAS EVOLUTIVAS2.2 EL DARWINISMO

• Darwin y Wallace:segunda mitad del s.XIX

• Se establecen los fundamentos básicos de los conceptos evolutivos actuales.

PUNTOS:1. En las poblaciones de los seres

vivos hay mucha variedad y las diferencias pueden ser anatómicas, fisiológicas o de comportamiento.

2. Nacen más individuos de los que logran sobrevivir.

3. Es decir, existe entre los individuos de una misma especie una competencia por el espacio y el alimento, “lucha por la supervivencia”

4. Los individuos cuyas variaciones les permiten sobrevivir mejor se ven favorecidos, “ selección natural “

5. Los supervivientes, al reproducirse dan origen a las siguiente generación, las variaciones más favorables se transmiten a los descendientes.

EJEMPLO• Imaginemos que existe una especie de oso que tiene el pelo corto

porque vive en un lugar cálido; entre los individuos de pelo corto también los hay que tienen el pelo largo y por lo tanto en ese medio cálido van a pasar mucho calor y van a estar en desventaja con respecto a los de pelo corto. Ahora bien, imaginemos que se produce un cambio climático, la temperatura se hace mucho más fría en cuestión de pocos años; este cambio ambiental va a provocar la desaparición de los osos de pelo corto, que morirán de frío, mientras que los de pelo largo que antes vivían mal se van a encontrar ahora con un ambiente al cual están mejor adaptados; al desaparecer los de pelo corto y quedar los de pelo largo lo que ha sucedido ha sido que los mejor adaptados a las nuevas condiciones han sido "seleccionados" por la naturaleza para seguir viviendo y reproducirse. Este proceso que permite prosperar a los mejor adaptados al tiempo que elimina a los inadaptados se llama SELECCIÓN NATURAL.

• http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/evolucion/image/osos2.swf

2.3. TEORÍAS EVOLUTIVAS ACTUALES: NEODAWINISMO

• Posterior a los descubrimientos de Mendel.• La evolución se produce por:

– Variabilidad genética: • existencia de una gran abundancia de genotipos diferentes dentro de

una población.• Aparecen nuevos caracteres que son hereditarios

– Obtenidas aleatoriamente por mutaciones

– Por recombinación genética en la reproducción sexual.

– Selección natural:• Elimina las combinaciones génicas menos adaptadas• Favorece las más adaptadas.• Los factores ambientales también cambian por lo que los individuos

mejor adaptados también cambiarán.

CRÍTICAS

• Algunos biólogos como Stephen Jay Gould, y, sobre todo, los paleontólogos suelen discrepar de las ideas neodarwinistas en el aspecto de la velocidad a la que se producen los cambios en las poblaciones que terminan dando lugar a especies nuevas; ellos, al estudiar los fósiles, lo que observan es que esos cambios parecen producirse mucho más deprisa de lo que indica el neodarwinismo y el evolucionismo en general: el registro fósil no nos habla de cambios graduales a lo largo de muchas generaciones, sino de cambios mucho más rápidos, en muy pocas generaciones, que convierten a unas especies en otras como respuesta a los cambios en el medio, es como si la evolución avanzara a saltos: es la denominada Teoría saltacionista, o teoría del equilibrio puntuado.

EJERCICIOS

• La evolución

• http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/evolucion/evolucion_teoria.wmv

• Teorías Fijistas y Evolucionistas

PRUEBAS MORFOLÓGICAS

• Las distintas especies de cada grupo de seres vivos mantienen una organización básica semejante que pone de manifiesto su origen común.

• Por ejemplo los animales vertebrados comparten modelos de organización:– Poseen columna vertebral formada por vértebras

separadas, desde peces a mamíferos.– Extremidades.

• Es básico diferenciar entre órganos homólogos, órganos análogos y órganos vestigiales.

Órganos homólogos

• Teniendo el mismo origen se usan para distintas funciones.

• Estos órganos constituyen una prueba de la evolución divergente o radiación adaptativa, que se da cuando se producen distintas especies a partir de un antecesor común , adaptadas a distintos modos de vida.

Tienen los mismos huesos pero distinta función: nadar y volar

Divergencia evolutiva: fenómeno por el cual los seres vivos modelan sus órganos según su modo de vida, el ambiente en el que están…

Órganos análogos

• Teniendo un origen distinto, se utilizan para cometidos semejantes, por lo que muestran grandes similitudes.

• Constituyen prueba de la evolución convergente, en la que seres vivos no emparentados adoptan una solución morfológica parecida.

Alas de insectos y aves empleadas para el vuelo

Convergencia adaptativa: fenómeno por el cual los seres vivos repiten diseños y fórmulas que han tenido éxito

Órganos vestigiales

• Aquellos que han perdido su función inicial y sólo aparecen a modo de reliquia.

• En ocasiones tienen funciones diferentes.– Alas traseras de las moscas les sirven de

equilibrio.– Alas del avestruz.– Apéndice, reliquia de antepasados herbívoros

que debían aprovechar al máximo el escaso valor nutritivo de los vegetales.

4.2. PRUEBAS EMBRIOLÓGICAS

• Todos los animales cuyos embriones son similares están emparentados y descienden de un antepasado común, del que han heredado la forma del estado embrionario que repiten en su propio desarrollo.

4.3. PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS

• El reconocimiento de que existieron organismos ya desaparecidos, diferentes a los actuales, constituye una prueba fundamental del hecho evolutivo.– Serie filogenética del caballo: en su tendencia evolutiva se

observa un incremento del tamaño, una reducción del número de dedos y un aumento progresivo del la superficie de masticación de los molares.

– Serie filogenética del craneo de los homínidos.– Seres que no han evolucionado poco o nada ofrecen una

información extraordinaria sobre las condiciones de vida de sus antepasados: celacanto, araucaria y tuétara.

– Fósiles que muestran características de dos grupos actuales diferentes. Ejemplo: Archaeopteryx lithographica, prueba de la relación entre aves y reptiles.

4.4 PRUEBAS BIOGEOGRÁFICAS

• Las barreras geográficas logran un aislamiento de las poblaciones que permite la evolución, por separado, de cada una.

• El resultado final es la formación de especies distintas. Avestruz, ñandú, emú

• La existencia de especies terrestres semejantes aunque no idénticas unidos en el pasado y hoy separados se explican suponiendo una evolución divergente en cada continente a partir de un antecesor común. Ejemplo: marsupiales.

4.7 PRUEBAS BIOQUÍMICAS

• Por último, las pruebas más recientes y las que mayores posibilidades presentan, consisten en comparar ciertas moléculas que aparecen en todos los seres vivos de tal manera que esas moléculas son tanto más parecidas cuanto menores diferencias evolutivas hay entre sus poseedores, y al revés; esto se ha hecho sobre todo con proteínas (por ejemplo proteínas de la sangre) y con ADN.

• EJEMPLO: comparación de la proteína insulina en distintos animales, la secuencia de aminoácidos.

EJERCICIOS:

• Untitled Document

• El desarrollo embrionario

• Proyecto Biosfera

• tras las huellas de los origenes

• vista dela tierra

CONCEPTOS PREVIOS

• LOS CINCO REINOS

• Proyecto Biosfera

• Clasificación de los seres vivos

6. EL ORIGEN Y EVOLUCIÓN DEL SER HUMANO

• 200 millones de años:– Surgen los primeros mamíferos de un grupo

de reptiles, los terápsidos .

• 70 millones de años:– Expansión de los primates.

PRIMATES

PRIMATES

PROSIMIOS SIMIOS

LEMURES LORIS MONOSMONOS

ANTROPOMORFOSSER HUMANO

CHIMPANCÉ

GORILA

ORANGUTÁN

LEMURLémures

LORISLoris

MONOSMonos

MONOS ANTROPOMORFOS

• CHIMPANCÉ

• Chimpancé

MONOS ANTROPOMORFOS

• GORILA• Gorila

MONOS ANTROPOMORFOS

• ORANGUTÁN

• Orangután

DIFERENCIAS RESPECTO A OTROS MAMÍFEROS

• Órgano de vista muy perfeccionado: visión estereoscópica.

• Extremidades con 5 dedos prensiles y uñas en lugar de garras.

EVOLUCIÓN DE LOS PRIMATES

• Aumento del tamaño corporal.

• Progreso de la inteligencia

• Complejidad creciente del comportamiento social.

Características de la evolución humana

1. Bipedismo

2. Aumento progresivo del tamaño

cerebral

3. Reducción

progresiva del aparato masticador

4. Utilización de instrumentos de piedra

5. Dominio del fuego

6. Lenguaje

1. Bipedismo

• ES LA CAPACIDAD DE ANDAR ERGUIDO SOBRE LOS DOS PIES

• SE DESARROLLÓ HACE 4 MILLONES DE AÑOS

• SE ASOCIA A CAMBIOS AMBIENTALES Y CLIMÁTICOS

• ESTA NUEVA FORMA DE LOCOMOCIÓN PERMITE:

– Muchos movimientos distintos (correr, trepar,

colgarse, etc)

– Una visión más alta

– Menor gasto energético que cuadrúpedos

– Liberación de las manos

– Mejor refrigeración corporal

2. Aumento progresivo del tamaño cerebral

3. Reducción progresiva del aparato masticador

• DIETA MÁS BLANDA (CARNE, COCCIÓN)

• INSTRUMENTOS DE PIEDRA SUSTITUYEN A UNA POTENTE DENTADURA Y MANDÍBULA

H. sapiensH. erectusH. habilisA. afarensis

4. Utilización de instrumentos de piedra

• PIEDRAS SIRVEN PARA FABRICAR OTROS INSTRUMENTOS COMO HACHAS, MARTILLOS, PUNTAS DE FLECHA, TALADROS, RASPADORES, CUCHILLOS, ETC.

• PIEDRAS SE UTILIZAN PARA CAZAR, DESCUARTIZAR Y TROCEAR ANIMALES, OBTENER PIELES Y TENDONES, MACHACAR HUESOS, SEMILLAS, NUECES, ETC.

5. Dominio del fuego

• SE CREE QUE APARECE EN EL PLEISTOCENO MEDIO (hace 700.000 años)

• EL FUEGO SIRVE PARA:

• COCINAR (ABLANDAR, ELIMINAR TOXINAS, DAR SABOR)

• CALENTARSE

• AHUYENTAR A LOS DEPREDADORES

• CONSERVAR ALIMENTO (SECAR, AHUMAR) PARA

ÉPOCAS DE ESCASEZ

• DIRIGIR LA CAZA HACIA UN PUNTO CONCRETO

• APORTAR NUTRIENTES AL SUELO CON CENIZAS

CARACTERÍSTICA DEL GÉNERO HOMO

• Capacidad para manejar útiles e instrumentos.– Necesario mano con pulgar oponible que

permita movimientos precisos de los dedos.– Cerebro desarrollado que envía las órdenes

específicas a músculos implicados.

A partir de la especie se construyen las demás categorías taxonómicas de la siguiente forma:

CATEGORÍA TAXONÓMICA EJEMPLOS (Especie animal)

EJEMPLOS (Especie vegetal)

ESPECIE

Homo sapiens

                                

        

Olea europaea

                                

                

GENERO: Conjunto se especies con caracteres comunes.

Homo Olea

FAMILIA: Conjunto de géneros con caracteres comunes.

Homínidos Oleaceas

ORDEN: Conjunto de familias con caracteres comunes.

Primates Oleales

CLASE: Conjunto de ordenes con caracteres comunes.

Mamíferos Dicotiledóneas

FILUM (animales) o DIVISIÓN (vegetales):

Conjunto de clases con caracteres comunes.

Cordados Espermatófitas

REINO: Conjunto de fila o divisiones con caracteres comunes.

Metazoos (animal) Metafitas (vegetal)

.

HOMO ANTECESSORHOMO ANTECESSOR

• RESTOS EN ATAPUERCA (BURGOS)

• UNOS 800.000 AÑOS DE ANTIGÜEDAD

• ALTO Y ROBUSTO

• CRÁNEO PRIMITIVO

Enlace

LA GRAN DOLIMALA GRAN DOLIMA

Fósiles del Oligoceno de El Fayum (30 m.a.)

Aegyptopithecus

Proconsul, Dryopithecus

(Mioceno, 18 m.a.)

• 15-50 kg

• sexualmente dimórficos

• frugívoros

• cuadrúpedo sin cola

• ojos mirando al frente

• morro más corto

• articulación del codo

• cerebros mayores

Oreopithecus(9 m.a., Italia)

Dryopithecus laietanus (9,5 m.a.,

Cataluña)

Pisadas de Laetoli, Tanzania (3,7 m.a.)

“Lucy” ,Australopithecus afarensis Hadar, Etiopía (3,6 m.a.)

PRIMEROS INDICIOS DE BIPEDISMO

Australopitecinos Homo

Homínidos fósiles

en Africa

Homínidos del Plio-Pleistoceno (5-1,5 m.a.)

A. africanus

Homo habilis

A. boiseiA. robustus

A. afarensis

MUY ROBUSTO ROBUSTO ¿GRÁCIL? GRÁCIL

A. aethiopicus, WT 17000, Turkana (2,5 m.a.)

MUY ROBUSTO (como boisei)

Homo habilis Homo erectus

• Sólo Africa (2,5-1,5 m.a.)

• Instrumentos de piedra

• Cráneo 640 cc.

• Africa y Asia (1,5-0,3 m.a.)

• Altura 1,50-1,70 m.

• Instrumentos + elaborados (piedra y hueso)

• Capacidad craneal 1000 cc

• Usaba fuego, cocinaba

• Vivía en cuevas

Homo erectus

Homo sapiens arcaicos

Homo sapiens modernos

?

?

• Arbol hominidos

• http://aula.elmundo.es/aula/laminas/lamina953234142.pdf

• EVOLUCIÓN - NIVEL I

• EVOLUCIÓN - NIVEL I I

CRÉDITOS

• http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/4a_ESO/Enlaces_4eso.htm

• http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/videos/videos_actividades.htm