Origen de la vida, teorias. evolucion 2015
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BIOLOGIA MOLECULAR Y CELULAR ORIGEN DE LA VIDA, TEORIAS, EVOLUCIÓN CELULA Blga. YSABEL MURRUGARRA BRINGAS
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BIOLOGIA MOLECULAR Y CELULAR
ORIGEN DE LA VIDA, TEORIAS, EVOLUCIÓN
CELULA
Blga. YSABEL MURRUGARRA BRINGAS
¿Qué es la vida?¿Qué es un ser vivo?
¿QUÉ ES VIDA? Desde el punto de vista biológico
Se relaciona a las capacidades que tiene un ser vivo de nacer, crecer, reproducirse y morir, a lo largo de sucesivas generaciones e incluso puede evolucionar.
SER VIVOCualquier sistema químico capaz, como mínimo, de transferir su información molecular a través de la auto-reproducción y de
evolucionar.
VIDA
CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS
HOMEOSTASIS
Los seres vivos se han formado en la Tierra
Sabemos: Edad de la Tierra: 4500
millones de años
Fósiles más antiguos: 3500 millones de años
¿Qué pasó en estos 1000 millones de
años?
TEORIAS DEL ORIGEN DE LA VIDA
Para explicar esto han existido grandes corrientes de pensamiento:CreacionismoLa generación espontáneaTeoría del origen químico de la vidaPanspermia
EL CREACIONISMO
Sostiene que la vida en la Tierra habría sido creada por una fuerza sobrenatural.
Inmovilismo de las especies.-Sostiene que cada una de las distintas especies se habría originado separadamente de las otras y que no había experimentado modificación alguna en el transcurso de las generaciones sucesivas.
Actualmente los fundamentos del creacionismo son ignorados por la mayor parte de la comunidad científica porque no pueden ser sometidos a una verificación experimental.
PANSPERMIA (semillas en todas partes)
Esta idea fue introducida en el siglo XIX por Svant August Arrhenius.
Dicha teoría defiende que la vida en la Tierra se habría propagado de un sistema solar a otro por medio de esporas de microorganismos que viajaban en meteoritos.
A favor:
• Algunos cometas y meteoritos se han encontrado moléculas orgánicas (agua, aminoácidos...)
• Algunos meteoritos llegados a la Tierra tienen fósiles de lo que serian bacterias
El interés en la panspermia fue renovado por la identificación de hidrocarburos policíclicos aromáticos (HPAs) en el meteorito Allende (México - Chihuahua, 1969).
Los HPAs se forman durante la combustión incompleta del carbón, aceites, gases, madera, residuos domésticos, y en general substancias de origen orgánico. Se encuentran de forma natural en el petróleo, el carbón, depósitos de alquitrán y como productos de la utilización de combustibles, ya sean fósiles o biomasa.
La NASA en 1996, anuncia la presencia de hipotéticas bacterias fósiles, más pequeñas que las terrestres, en el meteorito Allan Hills, caído hace 13,000 años en la Antártida. Los investigadores a cargo basan su aseveración en la conjunción de cuatro evidencias:
1. Compuestos orgánicos: (HPAs) 2. Asociación mineral en
desequilibrio, que pudieran ser microfósiles de bacterias primitivas.
3. Magnetita, semejante a las producidas por bacterias terrestres.
4. Presencia de estructuras en forma de bacteria llamada “Gusano Marciano” tomada el 2004 por la sonda robótica Opportunity de la NASA.
GENERACION ESPONTANEA Esta teoría fue apoyada por Aristóteles , Van Helmont, entre
otros. (1577-1644) Es una antigua teoría biológica que sostenía que podía surgir
vida animal y vegetal de forma espontánea, a partir de la materia inerte (barro, estiércol, ropa sucia, etc.) sin sufrir ningún tipo de proceso previo, simplemente aparecían.
En 1668 el médico italiano Francesco Redi (1626 – 1697) refutó la hipótesis de los gusanos a partir de la carne. Colocó pedazos de carne en frascos, unos abiertos y otros herméticamente cerrados. A los pocos días encontró gusanos en los frascos abiertos, pero no en los cerrados.
JOHN NEEDHAM (1713 – 1781) VS. LÁZARO SPALLANZANI (1729 – 1799): Sostuvieron una disputa acerca del origen de los microorganismos en caldos de
cultivo. Needham atribuía la presencia de microorganismos en los caldos de cultivo
a una “fuerza vital”; demostró su experimento colocando caldo de cordero recién retirado del fuego en un tubo de ensayo y cerrado herméticamente; después de algunos días el caldo estaba lleno de microorganismos.
Spallanzani adujo que el caldo no había sido esterilizado adecuadamente, en 1768, realizo una nueva serie de experimentos en los que hirvió entre 30 y 45 min. frascos que contenían un caldo nutritivo (frascos sellados y otros no), y observo que en los frascos sellados no se observo microorganismos y demostró así que la generación espontánea no se producía.
A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur en Francia y John Tyndall en Inglaterra refutaron la idea del caldo que se transforma en microorganismos.
Se demostró que ninguna forma de vida puede originarse espontáneamente de la materia inorgánica, sino únicamente de la vida preexistente, éste es el denominado proceso de la BIOGÉNESIS (QUE TODO SER VIVO PROCEDE DE OTRO SER VIVO).
TEORIA HIDROTERMAL Fue propuesta por John B. Corliss, (1977) Se fundamenta en la energía geotérmica presente en los
manantiales termales submarinos, la cual sería la fuente de energía para el origen de la vida.
Corliss mantuvo la noción de Oparin, de que los primeros organismos abrían sido heterótrofos .
Günter Wächtershäuser (1988), planteó la hipótesis de que los primeros organismos serían de tipo termofílico y, a diferencia de lo expuesto por Oparin y Corliss, serian quimioautótrofos (metabolismo de partículas sólidas de sulfuros de metales de transición, principalmente sulfuros de hierro).
Los iones metálicos en los sulfuros desempeñarían el papel de catalizadores, ya que en condiciones prebióticas no existían enzimas.
EL ORIGEN QUÍMICO DE LA VIDA
Es la teoría mas aceptada para explicar el origen de la vida, se basa en la hipótesis química expuesta por el ruso A. Oparin y el inglés Haldane en 1923.
Alexander Oparin fue el primero en proponer la idea que la vida se había formado en la Tierra primitiva, en unas condiciones que no encontramos en la actualidad.
De la atmósfera primitiva reducida se sabe:
Era pobre en O2: la materia orgánica puede acumularse.
La radiación ultravioleta solar llegaba hasta la superficie de la Tierra (energía para la síntesis de materia orgánica)
Era rica en CH4, NH3, H2 , H2Ov
Además,
La temperatura de la Tierra era elevada.
Gran actividad volcánica.
“Inestable” (impactos de meteoritos)
Proponía que en estas condiciones era posible la síntesis de las biomoléculas necesarias para la vida (aminoácidos, bases nitrogenadas, glúcidos, lípidos)
EXPERIMENTO DE UREY Y MILLER
En la década del 50, dicha hipótesis ha podido, en parte, ser confirmada por el químico Miller, que bajo la dirección de Urey, simuló en un balón de vidrio la atmósfera primitiva con la mezcla de gases y la sometió a descargas eléctricas, con lo que comprobó presencia de compuestos orgánicos.
UTILIZARON: agua (H2O)metano (CH4)amonio (NH3) ehidrógeno (H2)…
pero no OXIGENO
EXPERIMENTO DE UREY Y MILLER
Todas estas moléculas formadas en los mares primitivos se fueron acumulando y aumentando en complejidad (polimerización) creando la “sopa primitiva” que permitió la formación de COACERVADOS (pequeñas gotitas formadas por diferentes polímeros en soluciones acuosas, combinaciones de proteínas, azucares, lípidos y ácidos nucleicos).
El último requisito para tener una “célula” es la existencia de un material genético asociado a los coacervados sobre el cual la selección natural pueda actuar y escoger aquellas combinaciones más idóneas.
Pueden haberse formado por calor o por la ayuda de catalizadores (polifosfatos inorgánicos)
Una vez que se ha formado un polímero, éste puede influir en la formación de uno nuevo, ya que puede actuar como “molde” en una nueva reacción de polimerización.
Los mecanismos de duplicación requieren de la presencia de un catalizador.
En los tiempos primitivos, iones metálicos y minerales como la arcilla podrían haber cumplido la función de catalítica. Pero, lo que es más importante, el propio ARN pudo haber actuado como catalizador.
EVIDENCIA J. Ferris y coll, del Instituto Politécnico Rensselaer, Nueva
York, (1993), establecieron que se forman pequeños polímeros de nucleótidos (oligonucleótidos) por medio de catálisis no biológica. El experimento consistió en una disolución acuosa de nucleótidos, agitada en presencia de montmorillonita.
La montmorillonita es una arcilla natural ácida, que se utiliza en química orgánica como catalizador, a la cual se fijan los nucleótidos antes de reaccionar para formar pequeños polímeros. Es interesante señalar que, en los ácidos nucleicos que se forman, la mayor parte de los nucleótidos se une por medio de enlaces idénticos a los que se encuentran en los RNA y DNA biológicos.
Por lo tanto, la molécula de RNA tiene dos propiedades fundamentales:
Lleva información codificada en una secuencia de nucleótidos, orden que puede transferir mediante copia.
Tiene una estructura tridimensional única que determina cómo interaccionar con otras moléculas y cómo responder a las condiciones del ambiente.
Estas dos propiedades informativa y funcional son fundamentales en la evolución. La información codificada del ARN es igual al
genotipo (información hereditaria), en tanto que la forma expresada es igual al fenotipo expresión de la información genética.
INVESTIGACIONES CIENTIFICAS QUE SIRVEN DE EVIDENCIA (1)
En la década de 1980, Thomas Cech de la Universidad de Colorado y Sidney Altman de la Universidad de Yale, Premios noble de Bioquímica 1989, descubrieron que ciertas moléculas pequeñas de ARN, llamadas RIBOZIMAS, actúan como enzimas que catalizan reacciones celulares, entre ellas, la síntesis de más moléculas de ARN y además almacenar los códigos genéticos.
Las ribozimas han sido definidas como falsas enzimas ya que después de la reacción no recuperan su estructura molecular (poseen un solo ciclo de reacción).
PROTOBIONTE Fueron los precursores
evolutivos de las primeras células procariotas.
Se originaron por la convergencia y conjugación de microesferas de proteínas, carbohidratos, lípidos y otras substancias orgánicas encerradas por membranas lipídicas.
Según Oparin & Haldane, los Eubiontes dieron origen a los primeros seres vivos.
LA EVOLUCION CELULAR
PROTOBIONTES 3700 millones de años
PROCARIOTAS (heterótrofas anaeróbicas) 3500 millones de años
PROCARIOTAS (autótrofas anaeróbicas) 2500 millones de años
PROCARIOTAS (aeróbicas) 2200 millones de años
EUCARIOTAS 1800 millones de años
Formación atmósfera oxidante 2300 millones de años
Atmósfera oxidante actual 750 millones de años
TEORIA ENDOSIMBIOTICA
Lynn Margulis.- Describe las incorporaciones simbiogenéticas que se dieron para formar a las células eucariotas a partir de las células procariotas
Según la estimación más aceptada, hace 2.000 millones de años, la vida la componían multitud de bacterias:
Adaptadas a los diferentes medios (cambiantes e inestables).
Con diferentes metabolismos usados por las bacterias frente al único usado por los pluricelulares: el aeróbico (que usan el oxígeno como fuente de energía; las plantas utilizan dos: aeróbico y fotosíntesis).
Arqueafermentadora
Espiroqueta
Medio anaeróbico
Bacteria respiradora de oxigeno de vida libre(proteobacterias ). Darían origen a las Mitocondrias y peroxisomas
Bacterias fotosintéticas (cianobacterias) incorporando plastos
Medio aeróbico
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 en día?
TEORIAS DE LA EVOLUCION
TEORIAS PREEVOLUTIVAS: CREACIONISMO FIJISMO CATASTROFISMO
TEORIAS EVOLUTIVAS: LAMARCKISMO DARWINISMO NEODARWINISMO PRIMITIVO NEODARWINISMO MODERNO O TEORIA
SINTETICA TEORÍA SALTACIONISTA O DEL
EQUILIBRIO PUNTUADO GRADUALISMO FILETICO
TEORIAS PREEVOLUTIVAS
Teoría creacionista, el origen de cada una de las especies se debía a un acto creador específico. De manera complementaria a esta idea, la teoría fijista sostenía que las especies se mantienen invariables a lo largo del tiempo.
Carl von Linné (1707-1778), sintetizaba así estas teorías: “Hay tantas especies diferentes como formas diversas fueron creadas en un principio por el ser infinito”.
Georges Cuvier (1769-1832) también era partidario de la inmutabilidad de las especies. Consideraba que los fósiles eran restos de seres vivos que habían existido en tiempos pasados, pero no de especies antecesoras de los organismos actuales. Para explicar la desaparición de las especies fósiles aplicó la teoría geológica del catastrofismo. Según ésta, durante el transcurso de la historia de la Tierra, habían sucedido varias catástrofes o cataclismos que provocaron la extinción total de ciertas especies.
TEORIAS EVOLUTIVAS
J.B. DE LAMARCK (1744-1829) publicó en 1809 la obra Filosofía zoológica, en la que expone su hipótesis sobre la transformación gradual de las especies a lo largo del tiempo, para Lamarck, las especies actuales provenían de especies primitivas, hoy extinguidas, que habrían sufrido modificaciones sucesivas; esta nueva idea recibió el nombre de EVOLUCIONISMO.
Según Lamarck estas transformaciones se debían a que cuando cambiaban las condiciones ambientales, los seres vivos desarrollaban caracteres que les ayudaban a vivir mejor (ADAPTACIÓN AL MEDIO) y luego esos caracteres se transmitían a sus descendientes, apareciendo especies nuevas; es lo que llamaba la HERENCIA DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS.
El ejemplo más explicado por el lamarkismo es el origen del cuello en las jirafas. Según esta hipótesis, el cuello de estos animales se debe al ESFUERZO continuo de unos antílopes originales para llegar a las hojas más altas de los árboles. Estos esfuerzos harían que los cuellos se alargaran unos centímetros y pasarían a la descendencia. Después de muchas generaciones, el cuello iría creciendo hasta las dimensiones actuales.
La CHARLES DARWIN
TEORÍA DE LA EVOLUCIÓNEVOLUCIÓN BIOLÓGICA.- Es el proceso continuo de transformación de las especies a través de cambios producidos en sucesivas generaciones, y que se ve reflejado en el cambio de las frecuencias alélicas de una población.Para la biología, la evolución es un
cambio en el perfil genético de una población de individuos dentro de una misma especie.
Desde los años 1940, cuando emergió la nueva ciencia de la genética, la evolución ha sido definida más específicamente como un cambio en la frecuencia de alelos entre una generación y la siguiente.
El darwinismo se basa en los siguientes principios básicos:
Las especies cambian continuamente, aparecen unas y se extinguen otras. Además, viendo el registro fósil nos damos cuenta que cuanto más antiguo es el fósil, más diferente se presenta respecto a los seres actuales.
La evolución es un proceso gradual, continuo. Existe una gran variabilidad entre las especies. Ejemplo: Sinsontes (pinzones) de las Galápagos. Pinzones de las Galápagos:
Se cree que las catorce especies de pinzones de las islas Galápagos evolucionaron a partir de una sola. Migraron con toda probabilidad, desde el continente hacia las islas. Sus descendientes, libres para explotar recursos que en condiciones normales habrían tenido que compartir con otras aves, se adaptaron a todos los hábitats (árboles, cactus o suelo) y alimentos (semillas, cactus, frutos o insectos) disponibles. La forma y el tamaño de sus picos son un ejemplo de adaptación.
LA EXPLICACION DE DARWIN :
PRUEBAS DE LA EVOLUCION
Las pruebas en las que se basa la evolución son las siguientes:
Pruebas biogeográficas
Pruebas paleontológicas
Pruebas anatómicas Pruebas
embriológicas Pruebas bioquímicas
PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS
Basadas en los fósiles. Los más antiguos tienen unos 3500 millones de años y corresponden a los estromatolitos.
ESTROMATOLITO
ÓRGANOS HOMÓLOGOS Son los que tienen el
mismo origen embriológico y, como consecuencia, la misma estructura interna, aunque su forma y función sean diferentes.
Por ejemplo, las extremidades anteriores de los vertebrados. Al adaptarse a diversas funciones (volar, nadar, galopar, excavar, etc) se produce una evolución divergente de las especies que proceden de un antepasado común. Así pues, los órganos homólogos indican un parentesco evolutivo con antepasados comunes.
PRUEBAS MORFOLÓGICAS Y ANATOMICAS
ÓRGANOS ANÁLOGOS
Son los que realizan la misma función, aunque tengan una estructura interna distinta y un origen embriológico diferente.
Por ejemplo, son órganos análogos las alas de un insecto y las de un ave. Se considera que su similitud se debe a la adaptación a una misma función (volar) mediante una evolución convergente. Estos órganos no constituyen una prueba de parentesco, pero sí de la teoría de la evolución.
PRUEBAS BIOGEOGRÁFICAS
PRUEBAS EMBRIOLÓGICAS
PRUEBAS BIOQUÍMICAS
Se basan en el estudio comparado de las moléculas de los organismos de distintas especies. Se observa que cuanto más similares son las características morfológicas entre dos individuos, más parecidas son las moléculas que los constituyen. Esta relación no se daría con carácter general si cada especie se hubiera creado independientemente. Sin embargo, si una especie procede de otra por transformación, se explica que sus moléculas se parezcan más a las de las especies más próximas.
Al comparar moléculas de distintos organismos, sobre todo de ácidos nucleicos (ADN y ARN), se han observado diferentes grados de parentesco entre ellos y, como consecuencia, se han podido establecer relaciones de procedencia (líneas filogenéticas) entre diversas especies. Además, la presencia de determinadas sustancias (como el ADN, ATP, NADH+, etc.) en todos los organismos se propone como una prueba del origen común de todos los seres vivos.
PR
OC
ES
O D
E
HO
MIN
IZA
CIO
NEVOLUCION DEL SER HUMANO
PUBLICACIONES ELECTRONICAS:
http://boletinsgm.igeolcu.unam.mx/bsgm/vols/epoca03/5601/2003-56Gomez.pdf
http://www.sedin.org/PDFS/Gish-OL-CC-05.pdf http://biologiadelacelula.files.wordpress.com/20
08/03/capitulo_muestra1.pdf
