UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIAFACULTAD DE ODONTOLOGÍA

NOTAS SOBRE ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS

MARTHA LUCIA MARIN BOTERO

Medellín 2002

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS

Desde hace millones de años ha evolucionado el sistema solar, y con el nuestro planeta donde un día comenzó la vida haciéndose cada vez más compleja hasta llegar al estado actual del ser humano, pero somos los únicos primates capaces de preguntarnos por nuestro propio origen, de investigar nuestras raíces, pensar en cuatro dimensiones y comprender el tiempo, que al mismo tiempo nos permite predecir el futuro y crear condiciones para definir el mundo queremos vivir. En este breve recuento de la evolución se considerarán los siguientes aspectos:

Teorías y estado actual del conocimiento sobre el origen y evolución de los seres vivos.

El papel de la evolución la genética como herramienta evolutiva

I. ORIGEN DEL UNIVERSO

Sobre el origen del universo y los seres vivos que lo habitamos, han surgido diferentes teorías para explicar su inicio y el progresivo proceso de alcanzar niveles de complejidad cada vez mayores, ya que no existió ningún testigo presencial que pudiera dar testimonio de ello. Cada teoría es sometida al rigor de las pruebas científicas que verifican o derrumban los fundamentos de la hipótesis y es por ello que han sobrevivido unas cuantas a la dura crítica de los maestros de la ciencia. Pero la ciencia se la juega en base a predicciones, y cuando éstas no concuerdan con la realidad, las auto corrige, es decir las verdades son temporales.Cada vez que se plantea una posible explicación a la solución de una incógnita, una teoría sufre un proceso similar al duelo que se hace por una pérdida: negación, rechazo, negociación, aceptación. Según Karl Ernst von Baer (embriólogo alemán) toda teoría exitosa atraviesa por tres fases: al principio es rechazada por falsa, luego se considera contraria a la religión y al final es aceptada como dogma, mientras los científicos afirman considerarla válida por mucho tiempo. La historia siempre se repite, es el caso de Darwin con su teoría sobre la evolución de las especies, Mendel sobre la transmisión de caracteres hereditarios y así sucesivamente, ha ocurrido que inicialmente sus teorías son rechazadas, luego retomadas y confrontadas con las pruebas y nuevos hallazgos científicos y finalmente aceptadas, hasta que surjan nuevas evidencias en su contra.El hombre se ha cuestionado siempre su origen con interrogantes tales como: ¿Qué es la vid? ¿Cómo surgió? Fue un fenómeno al azar?, Existe una fuerza superior que orquesta todo en el universo? Será la vida solo química organizada de cierta forma? Hay algo más que solamente materia, que hace parte de la esencia de la vida? Podrá el hombre algún día tener la fórmula para fabricar la vida? Es nuestro universo el único, o existe un universo de universos?

En la evolución hay 4 eventos cruciales explicados en base a hipótesis con algunos grados de aceptación y escepticismo, tales son:

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1. La aparición de la vida2. El paso de células anucleadas (Procariotes) a células nucleadas (eucariotes)3. El paso de organismos unicelulares a pluricelulares4. La aparición de la reproducción sexual.

1. NACIMIENTO Y EVOLUCIÓN FÍSICA DEL UNIVERSO

El modelo más aceptado por la física teórica moderna es el cosmológico, es la mejor propuesta, aunque no existe consenso entre los científicos sobre su validez.

1.1. EL BIG – BANG

El big bang (gran explosión) de una estrella hace aproximadamente de 10.000 a 20.000 millones de años, representó el comienzo del tiempo y el espacio. Dicha estrella era un punto matemático (al que el abad George E. Lemaître denominó huevo cósmico) con una temperatura en trillones de grados. El material explotado empezó a dilatarse en el espacio, separando los elementos contenidos en él. Se conjetura atrevidamente que en los instantes siguientes a la explosión (una cienmilésima de segundo) la temperatura bajó a 1 billón de grados kelvin y la materia estaba constituida por partículas elementales ensambladas a partir de quarks que se formaban y se anulaban unos con otros emitiendo radiación en forma cíclica, algo así como “ un yoyo: materia-radiación”. Después de una décima de segundo se formaron protones y neutrones más estables mientras que la temperatura descendió a 100.000 millones de grados. En ese momento el diámetro del universo en expansión era de apenas 4 años luz (unos 40 billones de kilómetros).Tres minutos después de la explosión la temperatura descendió a 1.000 millones de grados, punto donde la interacción de las fuerzas del cosmos permitieron que los protones y neutrones se asociaran para formar núcleos atómicos, tres cuartas partes de los cuales eran de Hidrógeno y el resto de Helio.Estos sucesos tan veloces, se fueron haciendo cada vez más lentos, pues se necesitaron 500.000 años para que la temperatura media descendiera a 5.000 grados. En ese entonces se inició la formación de la materia con la aparición de átomos y reducción de la radiación la cual permanecería constante, el universo se tornó neutro y se hizo transparente, es decir apareció la luz, aunque el universo se seguía expandiendo y enfriando. Hoy esa misma radiación de microondas llena homogéneamente todo el espacio. Con la temperatura actual se puede calcular la fecha de inicio de la expansión, conociendo el fenómeno físico de expansión y enfriamiento como ocurre con un gas al dilatarse.Se presume que el universo continuará expandiéndose por muchos miles de millones de años según su masa total por toda la eternidad (concepto de universo abierto) ó terminará la expansión después de 119.000 millones de años (calculado por su masa de contener al menos tres protones ó su equivalente en masa, por cada mil litros de volumen espacial - que es la densidad crítica), al cabo de los cuales comenzará un proceso de contracción que lo llevaría al punto inicial: una gran implosión ( o big crunch), ésta sería la idea de un universo cerrado. Y luego podría ocurrir otro big-bang. para repetir la historiaTranscurrido el primer millón de años se empiezan a enlazar los átomos para conformar moléculas, y en sitios de mayor acumulo de materia, las fuerzas gravitacionales la concentran, (la comprimieron) aumentando más y más la materia en torno a dicho punto

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(efecto de bola de nieve), formando allí galaxias con una estrella central y planetas y asteroides a su alrededor.La galaxia que habitamos: la Vía Láctea debe tener más de 6.000 millones de años y contiene por lo menos 400.000 millones de estrellas. Su tamaño es intermedio entre las familias de las galaxias, su diámetro mide 100.000 años luz, tiene forma de un disco espiral con los extremos adelgazados. Rota con una velocidad angular donde el sol y sus planetas tardan 250 millones de años en dar una vuelta completa al circuito cósmico. Nuestro sistema solar está situado externo en uno de los brazos espirales a 30.000 años luz de su centro. Nuestra galaxia no es ni la más grande ni la más pequeña, y nuestro sol no tiene un puesto destacado en la galaxia, como si la vida inteligente exigiera condiciones medianas o intermedias para poder aflorar.

LA VIA LÁCTEA: vista de perfil. Muestra la posición de nuestro sistema solar a dos tercios de su radioTomado de “Del big bang al Homo Sapiens (Antonio Vélez, 1998)

Todas las estrellas cumplen ciclos vitales de nacimiento y muerte. Dentro de unos 5.000 millones de años nuestro sol se habrá dilatado hasta duplicar su diámetro, y duplicará su luminosidad y calentamiento, que de existir hombres tendrán serios problema climático, los océanos se evaporarán y los metales se fundirán y la tierra será un desierto hirviente. En su proceso de expansión engullirá los 4 planetas más cercanos, para luego enfriarse y contraerse y será el final energético del sistema solar.

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2. EDAD DE LA TIERRA

Existen datos curiosos en el estudio de la edad de la tierra, como el del arzobispo James Ussher, quien después de estudiar la Biblia y algunos textos hebreos antiguos, en 1650 llegó a la conclusión de que Dios había creado los cielos y la tierra el domingo 23 de octubre a las 9 de la mañana del año 4004 a.de c. A partir de la descomposición del uranio en 1960 se concluyó que hace 4.600 millones de años la tierra estaba ya formada con los demás cuerpos del sistema solar, ya que se han encontrado meteoritos en las rocas y traídos de la luna con esa edad, aunque su temperatura exterior superaba los 1.000 grados kelvin.Básicamente estaría constituida de: óxidos de hiero, y de magnesio y silicatos, generados después de la explosión de la estrella. El hierro más pesado por gravedad, se fue al centro de la tierra mientras que los silicatos permanecieron en la superficie. El calor indujo la formación de elementos distintos al helio y al hidrógeno. Parte de este material fue expulsado del sol y se unió con polvo y gases que lo rodeaban formando los planetas. Los elementos más pesados, como níquel y hierro formaron el núcleo dela tierra, los de peso mediano formaron el manto y los ligeros quedaron cerca dela superficie. La primera atmósfera, compuesta por estos elementos ligeros (helio e hidrógeno) se perdió debido a que las fuerzas gravitacionales de la tierra no pudieron retenerla.En la actualidad se conjetura (con apoyo de pruebas indirectas) que el centro de la tierra está constituido por un núcleo sólido predominantemente constituido de hierro, de aproximadamente 1.000 kilómetros de radio y con una temperatura promedio de 5.800 ºk (igual que en la superficie del sol) y una presión de un millón de atmósferas. Dicho núcleo está rodeado por una capa de hierro fundido de aproximadamente 2.000 kilómetros de espesor; esta capa se mantiene en continuo flujo en espiral desde la parte más interna hasta la más externa, y se comportan como un magneto gigantesco.Encima del núcleo doble de hierro se encuentran dos grandes capas constituidas por silicatos: la interior se denomina Manto Denso o Mesosfera y es sólido, mientras que la exterior se llama Manto Ligero o Astenósfera que es semifundida y sobre ella flota la Corteza Terrestre o Litosfera que es la parte sólida externa y cuyo espesor varía entre 5 kilómetros debajo de los océanos, 35 debajo de los continentes y 80 debajo de las grandes cordilleras. La corteza se divide en dos: la continental, granítica rica en sílice y aluminio, de donde se deriva el nombre de Sial y la oceánica, basáltica y rica en sílice y magnesio de donde se deriva el nombre de Sima. Entre el manto y la corteza está la delgada capa de transición denominada discontinuidad de Mohorovicic, en honor a su descubridor. Cuando el material fundido del manto ligero encuentra alguna fisura en la corteza, origina los volcanes dado escape al exterior.Se piensa que al inicio la temperatura era baja, pero al continuar la compactación gravitacional se produjo calor, el cual aumentó en respuesta a la energía de desintegración radioactiva.

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3. PRIMERA ATMÓSFERA DE LA TIERRA

Según conjeturas de los geólogos, la segunda atmósfera terrestre la conformaban gases que escapaban de las erupciones volcánicas la cual era reducida con poco oxígeno libre o sin él. Los gases producidos incluían: hidrógeno ((H2), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono(CO) compuestos azufrados, como sulfuro de hidrógeno (H2S), nitrógeno (N2) y compuestos sencillos de nitrógeno como el amoníaco (NH3), metano (CH4) y vapor de agua (H2O), En este momento probablemente no existía el oxígeno. El agua no podía existir en estado líquido formando océanos, ya que por las altas temperaturas, se evaporaba y condensaba en la capa superior de la atmósfera, para precipitarse en forma de lluvia y volver a evaporarse (como una plancha hirviendo. Los océanos se formaron cuando descendió la temperatura, después de varios milenios. Con el enfriamiento gradual de la tierra el vapor de agua se condensó produciendo lluvias torrenciales que formaron los océanos y erosionaron la superficie de la tierra agregando minerales a los océanos haciéndolos salados. Entre las primeras formas de vida en la tierra estuvieron presentes las algas verdeazules fotosintéticas, empezaron a absorber dióxido de carbono y a generar oxígeno. Este primer oxígeno, oxidó todo el hierro disuelto en el agua del mar, quedando acumulado en el fondo en forma de hierro bandeado conocido como estromatolito rojo. Al terminar este proceso quedó el oxígeno libre en la superficie terrestre, oxidando también el hierro terrestre donde conformó la arcilla roja de la cual se extrae el hiero industrial. El oxígeno, después de oxidar todo el hiero terrestre y marino se esparció en la atmósfera y dibujó el color azul en el cielo, mientras que el mar se hacía verde.

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CAPAS DE LA TIERRA Y SU PROFUNDIDADTomado de “Del big bang al Homo sapiens)

Al principio, el oxígeno se fue acumulando muy lentamente en la atmósfera, pues debieron transcurrir 4.000 millones de años para que el contenido fuera de 1.5% en el aire. A partir de entonces aumentó rápidamente hasta estabilizarse en un 21%, la actual concentración. Probablemente este debe ser un nivel seguro; se conjetura que si llegase a superar el 25% sería imposible la vida en la tierra debido a que una chispa o descarga eléctrica podría ocasionar un incendio de proporciones planetarias.

4. DIVISIONES GEOLÓGICAS

Las rocas sedimentarias se conformaron por acumulación y solidificación de sedimentos en forma de capas superopuestas constituyendo un gran libro de historia, ya que allí queda la huella de todo el acontecer sobre el planeta (queda el “tiempo petrificado”): cambios climáticos, glaciaciones, catástrofes geológicas, elevación y hundimiento de montañas, auge y desaparición de océanos, impacto de meteoritos, alteraciones del campo magnético de la tierra, historia de los continentes, proceso evolutivo de la vida incluyendo origen y desaparición de especies animales y vegetales. Con métodos radioactivos determinan con relativa precisión la edad de cada estrato. Mientras más profundo, más antiguo.

La historia geológica de la tierra se divide así:

EONES E RAS PERÍODOS ÉPOCAS1. Arcaico ó

arqueozoico 2. Proterozoico ó

precámbrico3. Fanerozoico. A. Paleozoica. a. Cámbrico

b. Ordovícicoc. Silúricod. Devónico e. Carboníferof. Pérmico

B. Mesozoica a. Triásicob. Jurásicoc. Cretáceo

C. Cenozoica a. Terciario 1. Paleoceno2. Eoceno3. Oligoceno4. Mioceno5. Plioceno

b. Cuaternario 1- Pleistoceno2- Reciente

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EONES SIGNIFICADO DEL NOMBRE

FECHA EVENTOS OCURRIDOS

ARCAICO Antiguo Hasta hace 2.55 millones de años

Aparecen las primeras formas de vida hasta las bacterias

PROTEROZOICO Protero = primero, Zoico = animal

Hasta hace 560 millones de años

Aparecen los primeros organismos unicelulares complejos y se gestan los primeros animales multicelulares

FANEROZOICO

(se subdivide en 3 eras)

Paleozoica

Mesozoica

Cenozoica

Los nombres de las eras se inspiran en los sitios donde hallaron por primera vez los depósitos que las caracterizan

Desde hace 560 millones de años hasta hoyEs el más corto, 12 % del tiempo

Antiguo Entre 560 y 230 millones de años = 8% de la historia de la tierra

Origen y desaparición de los artrópodos denominados Trilobites

Meso = Intermedio Desde 230 hasta 65 millones de años

Aparición y desaparición de los Dinosaurios. Surgen las aves, mamíferos verdaderos y plantas con flores

Ceno = reciente Desde hace 65 millones de años hasta hoy

Aparecen los mamíferos, plantas e insectos modernos. También los primates y el hombre

HISTORIA EVOLUTIVA DEL UNIVERSO Y LA VIDA

ERA PERÍODO EPOCA DESDE EL BIG BANG HASTA

HOY EN MILLONES DE

AÑOS

CONDICIONES GEOLÓGICAS

PLANTAS Y MICROORGANISMOS

ANIMALES

Origen del Universo

15 a 20 millones de años

Origen de la Tierra

Hace 4.600 millones de años

Arqueozoica Hace 3.500 millones de años

Indicios de las primeras células procarióticas dominio de las bacterias

Proterozoica(Precámbrica)

1.500 Enfriamiento del planeta, aparecen la corteza terrestre y las montañas

Algas primitivas, protozoos marinos y hongos

Invertebrados marinos de cuerpo blando al final

Paleozoica(edad de la

vida primitiva)

1. Cámbrico 570 Clima templado, tierras bajas, depósitos antiguos con fósiles

Mundo acuático con abundantes algas

Predominan casi todos los tipos de invertebrados marinos

2. Ordovícico 505 El mar cubre los continentes. Clima cálido.

Predominio de algas marinas y surgen las plantas terrestres primitivas y los hongos

Predominio de invertebrados en especial artrópodos y moluscos y surgen los peces.

Continuación

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ERA PERÍODO EPOCA DESDE EL BIG BANG HASTA

HOY EN MILLONES DE

AÑOS

CONDICIONES GEOLÓGICAS

PLANTAS Y MICROORGANISMOS

ANIMALES

3. Silúrico 438 Continentes planos principalmente. Grandes inundaciones

Sigue predominio acuático de algas y surgen las plantas vasculares. Hay invasión de la tierra por las plantas

Evolucionan los peces y surgen los artrópodos terrestres. Hay invasión de la tierra por los artrópodos

4. Devónico 408 Hay glaciares. Aparecen mares internos

Hay plantas terrestres evolucionadas, conformando bosques. Surgen gimnospermas y briofitas

Predominan los peces, y aparecen los anfibios. Hay trilobites e insectos sin alas

5. Carbonífero 360 Tierras planas con grandes pantanos carboníferos. Clima cálido y húmedo que se va enfriando

Hay bosques pantanosos de helechos arbóreos, licopodios, esquisetos y gimnospermas.

Surgen los primeros reptiles, se dispersan los anfibios primitivos. Hay variedad de insectos y tiburones primitivos. Origen de los reptiles.

6. Pérmico 286 Aparece el supercontinente Pangea por fusión de los continentes. Hay glaciares. Aparecen los Apalaches y elevación de los continentes

Hay coníferas diversificadas y evolucionan las cícadas

Surgen los insectos modernos y reptiles semejantes a los mamíferos. Desaparecen invertebrados del Paleozoico. Hay extinciones marinas masivas incluyendo los últimos trilobites. Florecen los reptiles y declinan los anfibios.

Mesozoica(edad de los

reptiles)1 Triásico 248 Se forman

montañas y grandes desiertos. Comienza la deriva continental, ó separación de Pangea.

Predominan bosques de las gimnospermas y helechos arbóreos.

Aparecen los dinosaurios y mamíferos ovíparos.

Continuación

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2. Jurásico 213 Hay continentes bajos y mares internos. Se forman montañas, y hay clima templado. Continúa la deriva continental, los continentes se separan parcialmente.

Proliferan las gimnospermas y dominan las coníferas

Surgen y dominan los dinosaurios grandes especializados, marsupiales insectívoros y primeras aves dentadas

3. Cretácicos 144 Se separan los continentes modernos. Se forman las Rocallosas, otros continentes y pantanos

Surgen las angiospermas (plantas con flores) y declinan las gimnospermas

Dominio pleno de los dinosaurios y luego se extinguen, con las aves dentadas. Surgen primeras aves modernas y los mamíferos primitivos. Extinción masiva de la vida marina y parte de la vida terrestre.

Cenozoica(Edad de los Mamíferos)

Terciario Paleoceno 65 Clima va de templado a frío. Desaparecen mares y continentes y el deslizamiento lleva a los continentes a sus posiciones modernas

Evolución de los primates.

Eoceno 55 Clima más cálido Dominan gimnospermas y angiospermas

Evolucionan los mamíferos y las aves modernas.

Oligoceno 38 Surgen los Alpes y el Himalaya, las tierras descienden y hay actividad volcánica en las Rocallosas.

Grandes bosques con angiospermas y aparecen las monocotiledóneas

Evolución de los simios. Hay diversidad de mamíferos.

Mioceno 25 Clima frío y seco. Formación de montañas

Se siguen diversificándolas angiospermas

Evolución de variedades de mamíferos

Continuación

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Plioceno 5 Más formación de montañas volcanes. Clima más frío

Se forman praderas, disminuyen los bosques y las angiospermas

Surgen grandes carnívoros, mamíferos herbívoros y primeros primates de tipo humano

Cuaternario Pleistoceno 2 Hay 4 edades de hielo, glaciares en el hemisferio norte y elevación de cordilleras

Extinción de muchas especies

Extinción de mamíferos de gran tamaño.

Reciente 0.01 Fin de las últimas edades de hielo. Clima más cálido

Reducción de plantas leñosas y esplendor de las herbáceas

Edad del Homo Sapiens.

5. DERIVA CONTINENTAL

Teoría propuesta por el astrónomo geólogo Alfred Wegener en 1912, que hasta la fecha los continentes se consideraban inmóviles, él propuso que no era así, por el contrario se encontraban en constante deriva, como una balsa sobre el manto ligero de la tierra. También propuso que en un momento determinado en el pasado los continentes estuvieron unidos formando un supercontinente denominado Pangea (pan = todo; gea = tierra), (actualmente se considera que esto ocurrió hace 210 millones de años) y debió haber un único océano llamado Panthalasa (todos los mares. Esta teoría solo fue aceptada 40 años después. Actualmente se considera que los continentes están montados sobre gigantescas placas líticas que flotan sobre el manto ligero y el proceso se mantiene por la energía y el calor del núcleo de la tierra.En el fondo submarino presenta extensas fallas dorsales por donde brota material fundido del manto. El magma que sale de allí se riega a los lados y solidifica al entrar en contacto con el agua fría del mar para convertirse en nuevo lecho marino. Esto produce un ensanchamiento generando fuerzas opuestas desplazando las placas continentales situadas a cada lado de la correspondiente dorsal..África y América del sur se están separando en la actualidad a una velocidad de 2 centímetros por año y a esa velocidad está creciendo el océano Atlántico y se está reduciendo el Pacífico. Australia y la India estaban más al sur en contacto con la Antártida. Un caso espectacular fue la India que migró miles de kilómetros de posición inicial hacia el norte, en menos de 100 millones de años hasta chocar y unirse con Asia. Con el impacto se formó la cadena montañosa del Himalaya. Australia también migró hacia el norte quedando casi en el ecuador de la tierra.Hace 135 millones de años el calor del núcleo fue suficiente para iniciarla separación y desplazamiento de las placas continentales. Se considera que las direcciones y magnitudes de los movimientos se conservarán constantes durante 50 millones de años más. Las tres Américas se desplazarán hacia el oeste, llegando a desaparecer Panamá.

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II. EVOLUCIÓN QUÍMICA: DE LO INORGÁNICO A LO ORGÁNICO

El hombre se ha cuestionado varios aspectos sobre él origen de la vida como: ¿la vida surgió como un eventoafortunado del azar? ¿acaso el surgimiento de la vida es un fenómeno común fácil de repetir, por tanto ha ocurridoY seguirá dándose en muchísimas regiones del espacio?¿La materia viva es eterna y siempre ha existido en el Cosmos?

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Cántico Cósmico De

Ernesto Cardenal

De lo más simple a lo más complejo,De menor a mayor organización.La vida evolucionó de la no-vida.Alimentándose de las aguas primigenias, de energía de erupciones volcánicas y descargas eléctricas.Erupciones volcánicas venenosas y siniestros relámpagos.Las células comenzaron a comer luz, extrayendo azúcar del sol.

Como desafortunadamente no hay testigos del origen del universo más que los fósiles, la ciencia explica los fenómenos mediante predicciones y teorías que expliquen la realidad poniendo mucha imaginación, entonces las verdades de hoy, mañana serán modificadas, con el progreso de la ciencia.Se cree que hubo una evolución química, donde ocurrió la síntesis de pequeñas moléculas orgánicas a lo largo del tiempo, surgiendo posteriormente las macromoléculas grandes como proteínas y ácidos nucleicos. Estas moléculas interactuaron entre sí para formar una protocélula, que evolucionó por millones de años en condiciones ambientales muy diferentes a las de hoy. La evolución química cumple con cuatro requisitos:

1. La vida solo podía evolucionar en ausencia de oxígeno libre. El oxígeno libre habría formado óxidos con otros elementos y habría degradado las moléculas

2. Utilización de la energía de radiación ultravioleta de volcanes.3. Elementos químicos incluyendo agua, minerales inorgánicos y gases como materia

prima debían estar presentes en la atmósfera.4. tiempo para que las moléculas pudieran acumularse y reaccionar entre sí.

1. ORIGEN DE LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS

Las moléculas orgánicas son la materia prima que forma los seres vivos como azúcares, nucleótidos, aminoácidos, etc. En 1920 dos científicos trabajando independientemente, Oparín, bioquímico ruso y Haldane, genetista escocés, propusieron la generación espontánea de moléculas orgánicas simples (formación de coacervados. Oparín supuso que las moléculas orgánicas se acumulaban durante algún tiempo formando un “mar de sopa orgánica” donde moléculas pequeñas (monómeros) se pegarían para formar moléculas complejas (polímeros. Pero se ha visto que para formar enlaces se requiere una deshidratación y la ayuda de enzimas y es poco probable que una reacción que produce agua, ocurra en el agua. Es más probable que la polimerización (formación de polímeros a partir de monómeros) haya ocurrido en las rocas o en superficies de arcilla, ya que ésta, contiene iones de hierro y zinc que pueden actuar como catalizadores. Su hipótesis fue probada en 1950 por Urey y Miller (premio Nobel de Química de 1934 por el descubrimiento del deuterio) simulando las condiciones que supuestamente prevalecían en el inicio de la tierra. En una atmósfera rica en H 2, CH4, H2O, y NH3, generaron descargas eléctricas que simulaba la luz. Una semana después se encontraron aminoácidos y otros elementos. Actualmente se cree que la atmósfera inicial no contenía gran cantidad de metano ni de amoníaco; experimentos similares empleando diferentes combinaciones de gases produjeron varias moléculas orgánicas incluso las 5 bases de nucleótidos de RNA y DNA. Para comprobar la formación de polímeros Fox calentó una mezcla de aminoácidos secos y obtuvo un polipéptido de polimerización espontánea al que le dio el nombre de proteinoide

Los polímeros podrán ir formando estructuras más complejas? Los científicos han ensamblado en forma espontánea polímeros orgánicos y han logrado elaborar estructuras semejantes a seres vivos simples que han denominado: protobiontes. Esto ha permitido imaginar cómo las moléculas complejas no vivas dieron un brinco para convertirse en células vivas. Los protobiontes, crecen y se dividen en dos.

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Una variedad de protobiontes llamados microesferas se formaron por adición de agua y proteinoides, son esféricos y poseen propiedades osmóticas, algunos generan potencial eléctrico a través de la superficie, similar al potencial de membrana de las células, absorben materiales del ambiente y responden a cambios de concentración osmótica, como si estuvieran rodeados por membrana, aunque carecen de lípidos. Los liposomas son protobiontes hechos de lípidos. Los coacervados ó gotitas coloidales formados por Oparín son mezclas más o menos complejas de polipéptidos, ácidos nucleicos y polisacáridos. Cuando formó un coacervado con cadenas cortas de RNA y la enzima que hace la replicación de los ácidos nucleicos (polimerasa) y los colocó en un medio con nucleótidos de trifosfato, los coacervados “crecieron”, se replicaron y se dividieron.

2. ¿QUÉ ES LA VIDA?

No es fácil dar una definición precisa, solo se sabe que aquellos seres que la poseen, presentan ciertas características como su capacidad de auto-duplicación, auto-reparación, de metabolizar y asimilar los elementos tomados del medio y transformar materia inorgánica en materia orgánica, la irritabilidad o capacidad de responder a estímulos del ambiente.

Hasta nuestros días se acepta que los seres vivos tuvieron un origen basado en un diseño único, pues hay una codificación universal que cumple todo ser vivo; se señala aquí una serie de eventos de esta naturaleza como: utilización de proteínas como catalizadores (enzimas para controlar la célula), las membranas celulares están hechas de lípido y proteína (los mismos elementos aunque estén en diferente proporción), un código genético idéntico, elaborado con 5 tipos de bases nitrogenadas + fosfato + 2 tipos de azúcares que constituyen el ADN y ARN, las mismas vías metabólicas, el mismo mecanismo de síntesis de proteínas, con 20 aminoácidos levógiros, sabiendo que los dextrógiros son imágenes especulares de los anteriores (habrán seres vivos con aminoácidos dextrógiros en este u otros planetas?). Tanto animales como vegetales utilizan los ácidos nucleicos como mecanismo de trasmisión de la herencia. En los telómeros (telos = extremo y mero = parte) de muchas especies existe una secuencia de bases repetidas así: TTAGGG repetidas entre 800 y 2.500 veces que no codifican ninguna proteína y vigilan que los cromosomas se rompan o peguen unos con otros. También se han encontrado (en muchos organismos estudiados entre ellos el hombre) unos genes que activan o desactivan partes esenciales de todo el genoma, denominados Cajas o Genes Homeóticos, constituidos por 180 bases nitrogenadas repetidas en estos genes esenciales. Cualquier mutación en un gen homeótico produce una anomalía mayor. Todos estos hechos apuntan a un origen común de los seres vivos? Por lo menos la maquinaria desde las bacterias al hombre, funciona lo mismo.

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III. ORIGEN DE LOS SERES VIVOS.

1. PREAMBULO

¿Cómo ocurrió? Nadie lo sabe. Solo hay conjeturas. Acaso surgió como un milagro del azar mediante una combinación afortunada de elementos químicos? Un bioquímico de la Universidad de Nueva York (Robert Shapiro) en 1987 calculó que para formar la bacteria más simple se necesitaría ordenar y ensamblar perfectamente al menos 20.000 enzimas. La probabilidad de que eso ocurra por azar es de 1040.000. En el universo existen alrededor de 1080 partículas. Para que la primera bacteria se haya formado de un solo paso hay una probabilidad casi inverosímil. Queda la teoría bíblica por considerar a Dios como el creador del ser vivo. Se cree que el origen se dio por ordenación de lo ya existente, siguiendo una larga cadena natural de pasos intermedios, donde cada modificación apoyaba la siguiente y cada paso preparaba el medio bioquímico para otro más avanzado, haciendo cada vez los organismos más complejos y eficientes a manera de una escalera evolutiva.

2. TEORÍAS ACERCA DEL ORIGEN DEL SER VIVO

Fuera de la Generación Espontánea que no ha sido considerada entre la comunidad científica como válida, las teorías se pueden clasificarse en dos grupos:

Celestiales que son:a. El creacionismob. La Panspermiac. La biogénesis astral

Terrenales que son: d. La sopa prebióticae. El gen de ARNf. El gen proteínicog. El gen de arcilla

2.1. GENERACIÓN ESPONTÁNEA:

Hacia la edad media el origen de la vida era un problema trivial, la gente pensaba que nuevos seres aparecían por “generación espontánea”, de materia no viviente como materia orgánica en descomposición brotaban en forma espontánea moscas y ratones. En 1609 un botánico francés escribió que de un árbol escocés caían hojas al agua y poco a poco se iban convirtiendo en peces, mientras que las que caían a la tierra formaban aves. Había recetas inclusive para formar seres humanos. Se pensaba que los microorganismos surgían de manera espontánea de un caldo (de cultivo), de las larvas de la carne, de los ratones, de mezclas de camisas sudadas y del trigo. Poco a poco se fueron refutando dichas teorías y aunque echaron por tierra las recetas no resolvieron el problema de cómo se originó la vida en la tierra. En 1668, un físico italiano – Francesco Redi - refutó que las larvas surgían de la carne manteniendo las moscas (cuyos huevos se convertían en larvas) evitando la

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contaminación de la carne con moscas. En el siglo VIII el abate Lázzaro Spallanzani demostró que si hierve caldo de carne en un matraz y luego le pone un selle hermético en la entrada, no aparecen microorganismos. A mediados del siglo XIX. Louis Pasteur en Francia y John Tyndall en Inglaterra, también refutaron la idea de los microorganismos en el caldo de cultivo, hirviendo el caldo en un matraz con un cuello en forma de s, matando así los microorganismos que pudieran estar presentes. En el asa inferior del cuello del matraz se precipita el vapor de agua formando un charco que hace un selle eficaz de la boca del matraz. Si se rompe el cuello del matraz entra aire donde abundan microorganismos y aparece la contaminación.

2.2. TEORÍAS CELESTIALES:

2.2.1. El Creacionismo: la mayoría de las religiones tienen una explicación para el origen de la vida como producto de la creación de Dios. Para los católicos Dios hizo al hombre de barro y le infundió un soplo de vida que le dio alma. Eva fue hecha de una costilla de Adán. Los sumerios antes de escribirse la Biblia explicaban el origen del hombre por la conjunción de dos principios. El agua dulce encarna el macho y la salada la hembra. En los Vedas el libro sagrado de los hindúes la humanidad proviene de un para de hermanos mellizos: Yami y Yama. En el Popol Vuh el libro sagrado de los mayas se habla de que los animales o especies inferiores son intentos fallidos de los Dioses inexpertos para crear al hombre. Los micos fueron un intento más cercano, la carne se hizo de maíz amarillo y blanco, de masa de maíz se hicieron los miembros superiores e inferiores del hombre. Los indios Cherokees de Norteamérica suponen que los hombres fueron creados por los dioses a partir de un muñeco de barro puesto al fuego: la raza negra fue sobreexpuesta al calor, a la

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Refutación de la generación espontánea de los microorganismos en el caldo de cultivo: experimento de Louis Pasteur

blanca le faltó fuego y la dorada como la de los Cherokees tuvo la dosis justa. Para los Incas, Viracocha Pachayachachi creó el mundo de la nada, pero lo hizo oscuro sin sol, ni luna, ni estrellas. Después pintó o esculpió al hombre como un ser gigante y como no le gustó el tamaño, mejor pensó que sería hacerlos de su tamaño a su semejanza. Para grupos fundamentalistas Evangélicos de Estados Unidos el mundo lo creó un ser supremo repentinamente a partir de la nada y como es obra exclusiva de un Ser Supremo, el hombre no podrá repetir semejante hazaña, además niegan el proceso evolutivo y le atribuyen a la tierra una edad geológica inferior a la considerada por los científicos (4.600 millones de años) Inconsistencia de esta teoría: hubo una creación y estas criaturas evolucionaron? Cada paso evolutivo ha sido por la intervención del Creador como creaciones múltiples y escalonadas?

2.2.2.. La Panspermia: propuesta por Svante Arrhenius, químico sueco, premio Nobel de Química de 1903 quien propuso el origen de la vida en otras regiones del espacio, no explica cómo, pero dice que fue traída a la tierra por medio de esporas, arrastradas por la presión de la radiación de las estrellas. Inconsistencia: el frío intenso, el vacío absoluto y los rayos cósmicos de alta energía de radiación son capaces de penetrar hasta el interior de átomo y producir alteraciones en la estructura del núcleo, sería imposible conservar las esporas intactas en sus recorridos espaciales, aunque algunos biólogos alegan que una célula cubierta de hielo podría vagar por el espacio durante millones de años sin sufrir daño. Luego Francis Críck (el que descubrió que el DNA era una doble hélice) y su colega Leslie Orgel exploraron la idea de la inseminación espacial, como una Panspermia dirigida por inteligencias superiores habitantes de planetas situados fuera del sistema solar. Apoyan su hipótesis en la presencia de molibdeno en varias enzimas claves, debido a que este es un elemento muy escaso en el planeta tierra.

2.2.3. La biogénesis astral: fue enunciada por dos astrofísicos, Fred Hoyle de Inglaterra y Chandra Wickramasinghe de Sri Lanka (isla asiática, antes llamada Ceilán al sureste de la India en el océano Indico. Su capital se llama Colombo). Sostienen que el primer ser vivo fue traído del espacio (los astros. Ellos basan su teoría en la dificultad de formar espontáneamente proteínas y ácidos nucleicos en las condiciones primitivas de la tierra y en la existencia comprobada de compuestos químicos prebióticos en el espacio o nubes interestelares como: amoníaco, formaldehído, ácido fórmico, metanimina, hielo y varios compuestos más básicos para la vida. La presencia de estos elementos también se detectó en un meteorito (Murchison) que cayó en Australia en 1969. Después de ser estudiado minuciosamente por los químicos reveló la presencia de varios compuestos orgánicos simples precursores de la vida, incluyendo compuestos levógiros y dextrógiros en proporciones iguales aunque en la tierra solo funcionan los levógiros. Sin embargo, no se ha encontrado el más simple de los aminoácidos (la glicina). Ellos suponen que los meteoritos y cometas - viveros se han encargado de difundir la semilla de la vida por todas las regiones del espacio y en especial a planetas que presenten condiciones apropiadas, pero han llegado a exagerar en proponer que el polvo interestelar contiene bacterias liofilizadas (es decir congeladas y deshidratadas. Inconsistencia: es la dificultad de trasladar a la tierra una forma de vida adaptada a condiciones muy diferentes. Se sabe que por ejemplo una planta de tierra caliente difícilmente se adapta al clima frío y eso contando con un cambio dentro del mismo planeta. Para los animales ocurre la misma dificultad.

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2.3. TEORÍAS TERRENALES:

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2.3.1. La Sopa Prebiótica: teoría del inglés John B. S. Aldane y el ruso Alexander Oparín que aunque trabajaron independientemente coincidieron en su modelo para explicar el origen de la vida.. Su teoría se fundamente en 4 puntos básicos: 1) inicialmente la tierra estaba cubierta por una atmósfera sin oxígeno, rica en otros gases como metano, amoníaco, hidrógeno, bióxido de carbono y vapor de agua provenientes de la misma nebulosa que originó el sistema solar. 2) las fuentes energéticas fueron: descargas eléctricas, calor derivado del vulcanismo y radiaciones ultravioleta. 3) actividad química entre los elementos atmosféricos, catalizada por fuentes naturales energéticas, originaron compuestos orgánicos cada vez más complejos que se fueron acumulando en los mares hasta formar un concentrado caldo prebiótico de compuestos básicos para la vida. 4) con el tiempo suficiente (Muchísimos millones de años) esa sopa marinera evolucionó por selección natural hasta aparecer la primera protocélula o probionte. Inconsistencias: contra esta teoría se argumenta que la atmósfera primitiva tuvo una composición diferente a la de Urey Miller, originada en las entrañas de la tierra y no en la nebulosa, debió ser rica en nitrógeno, compuestos de azufre, bióxido de carbono, hidrógeno y vapor de agua, pero el amoníaco probablemente no tenía concentraciones apreciables, puesto que este compuesto al igual que el metano se descompone rápidamente por la luz ultravioleta. Otro aspecto en contra es que los compuestos orgánicos complejos indispensables para las primeras formas de vida se rompen a causa de la luz ultravioleta o se descomponen rápido en presencia de agua, no siendo posible contener durante un tiempo suficientemente largo para iniciar el proceso vital. Además era un caldo poco nutritivo, que ha llevado a otros autores a buscar el origen fuera del planeta. Esta teoría tampoco explica el paso de probionte a bacteria. Lo único bueno de la teoría es que demuestra la posibilidad de las transformaciones químicas naturales de mares, lagos, charcas y fuentes termales con enriquecimiento gradual en material biológico, premisa indispensable para explicar otras teorías de origen terrenal y la mágica transmutación de lo inorgánico a lo orgánico.

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2.3.2. El gen de ARN: defendida por Manfred Eigen, investigador del Instituto Max Planck, en Gottingen y premio Nobel de química define así la teoría del gen precoz de ARN: partiendo de una sopa prebiótica, (disponible en el mercado) que contienen proteínas pequeñas y grasa en cantidades suficientes para que se formen segmentos de membrana, además con nucleótidos naturales, llega un momento en que por azar se forma un segmento de ARN. Al principio no tiene función codificadora pero es capaz de producir copias de sí mismo y de servir de catalizador aunque débil para la síntesis de proteínas complejas. Este RNA catalítico se conoce como ribozima. Las pocas proteínas catalizadas por éste se organizan en sistemas más estables (conocidos como Hiperciclos) que comienzan a competir entre sí y evolucionar por selección natural y con el paso del tiempo se van haciendo más complejas. Luego Thomas Cech (profesor de la U. De Colorado y Sydney Altman de la u. De Yale), descubrieron en 1981 un tipo de ARN capaz de catalizar su propia duplicación (con este hallazgo fueron premios Nobel de Química en 1989. Es probable también que casi desde el principio, el ARN contara con una membrana protectora, formadas por pequeñas proteínas y ácidos grasos sintetizados al azar. Contando con proteínas más complejas se pudo formarla primera molécula de ADN, que asumiría desde ese momento la codificación de las proteínas necesarias para su propia duplicación, sería una aproximación a la construcción de la primera célula procariótica. La selección natural darwiniana haría el resto del milagro seleccionando los hiperciclos más competentes y eliminándolos menos adaptados. Aun se conservan propiedades catalíticas de ARN y en la actualidad se utiliza como auxiliar en reacciones biológicas para fabricar determinados productos como: RNAribosomal, RNAt y RNAm y también puede dirigir la síntesis de proteínas, en cambio el DNA no es catalítico.Aunque los virus y viroides no se consideran seres vivos, pueden ser precursores sugeridos por ciertas características como etapas intermedias en el paso de lo inorgánico a lo orgánico. Así el virus Qβ un bacteriófago ( virus que infectan bacterias) poseen como material hereditario un simple filamento de ARN de 4.500 nucleótidos, y tiene la capacidad de reproducirse solo (el ARN de este virus) en presencia de nucleótidos, algunas sales sencillas y la enzima replicasa, produciendo copias de sí mismo hasta agotar los nutrientes básicos. Si por error el ARN se parte, el más corto de los dos trozos se duplica más rápidamente que su compañero. Si hay tiempo y nutrientes suficientes se desencadena un proceso evolutivo entre los trozos de ARN de cuya competencia quedarán como triunfadores los segmentos más cortos. Lo raro es que en lugar de aumentar la complejidad ocurre lo contrario. En la evolución la duda es qué apareció primero: los ácidos nucleicos o las proteínas (enzimas)? Lynn Margulis (1991) apoya la teoría del gen de ARN fue primero basada en un experimento de Leslie Orgel donde se formó espontáneamente una cadena de 50 nucleótidos semejantes al DNA, pero esta teoría tiene muchos opositores por lo difícil de las probabilidades estadísticas que ocurra algo al azar, sin importar lo pequeño que sea.Christian de Duve (Horgan, 1991, profesor de la Universidad de Rockefeller y premio Nobel de Fisiología y Medicina 1974) apoya la idea del gen de ARN primero proponiendo un paso intermedio entre el mundo prebiótico y el mundo del ARN, es la formación de un precursor de nucleótido de ATP, como compuestos tioésteres capaces de almacenar alta dosis de energía en sus enlaces y capaces también de hacer el papel de catalizadores, gracias a protoenzimas ensambladas por su conducto. Estas protoenzimas facilitarían un protometabolismo que va evolucionando hasta formar los primeros nucleótidos que se

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ensamblarían para formar el ARN. Inconsistencia: no definen como se pasaría de la molécula ancestral de ARN hasta la formación de la primera célula.

2.3.3. El gen de proteína: un grupo de científicos entre los que se encuentra Robert Shapiro (1987) opinan que primero apareció la proteína que el ADN, en contra del dogma central de la Biología que dice que el DNA sintetiza RNA para luego fabricar la proteína. La teoría se resume en tres pasos: Primero: inicialmente se formaron proteínas que funcionaban como el sistema hereditario primitivo que se autoduplicaba con la ayuda de una enzima.Segundo: una enzima no muy especializada logró ensamblar RNA uniendo fosfatos y azúcares. La función inicial de este RNA era soportar estructuralmente las proteínas que se estaban copiando presentando el aminoácido (que debían haber pocos), a la enzima para que ésta lo identificara y lo insertara en el lugar correspondiente. El sistema se fue volviendo complejo al igual que las enzimas. El RNA evolucionó por selección natural hasta adquirirla función hereditaria y relevar las proteínas de este papel.Tercero: posteriormente el RNA evolucionó hasta aparecer el DNA que relevó al RNA del papel hereditario y le dejó el papel secundario, pero importante, como mensajero o intermediario en la traducción del código genético.Esta teoría está apoyada por la existencia de una rara enfermedad de cabras y ovejas consistente en prurito lumbar causado por un microorganismo de acción muy lenta, lesiona el cerebro y luego produce la muerte. Este microorganismo parece no tener DNA ni RNA aunque se reproduce con eficiencia, de verificarse esta características se vería un material hereditario que no son ácidos nucleicos.Otro argumento a favor es la lenta evolución de la tierra en los primeros 2.000 años lo que muestra un sistema hereditario ineficiente por carecer de ácidos nucleicos. Inconsistencia: hasta el momento no se han logrado formar aminoácidos naturales de alto peso molecular simulando condiciones naturales ni simulando condiciones prebióticas con experimentos aun refinados. Además no detallan los pasos evolutivos intermedios.

2.3.4. El gen de arcilla: defendida por Graham Cairns- Smith para quien no fue primero la proteína ni el ácido nucleico. Similar a la idea de la Biblia el origen del ser vivo fue la arcilla. Afirma que antes que las células debió haber lodo cristalizándose activamente en un conjunto de arcillas en una disolución. Acaso el origen de la vida es mineral? Se ha visto que los cristales de arcilla colocadas en una solución saturada, crecen similar a lo que ocurre con la duplicación del DNA. La estructura cristalina original se multiplica en todas sus copias conservando su forma original tenga o no defectos. La más común de las arcillas es el caolín (Kao- Ling = montaña de China fue el lugar del primer yacimiento encontrado) y es el producto básico de la fabricación de la porcelana. El caolín está formado por cristales de caolinita. Estos cristales crecen en forma de láminas delgadísimas que se apilan una sobre otra similar a las hojas de un libro. Si ocurre un defecto accidentalmente será copiado con fidelidad en todas las láminas sucesivas. Si disminuye la concentración de sales las láminas se parten y cada fragmento se reproduce independientemente y pueden adquirir múltiples formas: placas, tubos, bombas, diferentes tamaños y la posibilidad de incorporar diferentes elementos químicos extraños. Además de las propiedades de heredabilidad y reproducción la arcilla tiene poder catalítico por su capacidad de adherir bases nitrogenadas a fosfatos que encuentran en el medio. Todo esto permite suponer que pudieron existir como protogenes, estructuras con memoria que

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compiten por los recursos del medio, mediante los mecanismos de variabilidad y selección natural evolucionando en complejidad. Posteriormente pudo asociarse a elementos orgánicos apareciendo las enzimas aprovechando propiedades de la arcilla como el poder catalítico y la producción de una cubierta protectora. Los elementos orgánicos inicialmente pudieron modificar la consistencia de la arcilla y al aumentar su complejidad, ganaron papeles más importantes. Perdiendo importancia el elemento inorgánico por selección natural por ser un sistema menos eficiente. Primero debió aparecer el RNA sobre la arcilla siendo el DNA un producto final pero elaborado con su ayuda. Inconsistencia: es un modelo no repetible en el laboratorio pues exige excesivo lapso de tiempo.

Conclusión: no existe una teoría satisfactoria para develar el origen de la vida, y no se perfila una solución a este interrogante. La vida gira al rededor del átomo del carbono y del agua y muchos bioquímicos asumen que solo estos dos elementos son indispensables para generarla y para que se dé su evolución.

3. EVOLUCIÓN CELULAR

Es lógico pensar que los organismos modernos tuvieron un origen muy sencillo y las primeras células fueron definitivamente procarióticas anaerobias. Los primeros rastros de vida registrados en los fósiles, datan tres mil millones de años atrás. Los dos hechos más importantes en esta época fueron la utilización de la luz como nutriente y la conquista del oxígeno. En 1988 Lake hizo una comparación cuidadosa del RNA de diferentes organismos y concluyó que todos los seres vivos tienen un ancestro común que probablemente fue un procariote que metabolizó azufre y vivó en manantiales térmicos.

3.1. PRIMEROS PROCARIOTES

Una bacteria está formada por los elementos mínimos con los que se puede configurar un ser vivo con identidad y adecuadamente separada del medio externo. Hoy se clasifican dentro del reino Mónera. Hace aproximadamente 3.800 millones de años se encontraron registros fósiles en rocas sedimentarias de la India y Groenlandia que muestran restos de organismos microscópicos similares a las bacterias actuales llamadas procariótas (del griego Pro = anterior; y Kayron = nuez ó núcleo. Así mismo la proporción de isótopos C12

y C13 demuestran la presencia de organismos fotosintéticos (y en las rocas fósiles hay trazas de clorofila. Las bacterias son un experimento exitoso de la evolución y actualmente hay más de 3.000 especies diferentes y llevan 3.800 millones de años sobre la tierra sin mostrar ninguna debilidad esencial, pues han colonizado todos los rincones de la tierra, todas las temperaturas desde los 100º C hasta los hielos, pueden vivir dentro y fuera del suelo terrestre, con oxígeno o sin él, dentro de otros seres vivos, o en otros medios más hostiles como la materia orgánica en descomposición, se pueden alimentar de petróleo crudo, de salmuera o de cualquier desperdicio, y aun pueden vivir en medio de los venenos que el hombre le fabrica ( los antibióticos) y tienen una desmedida fertilidad.

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La atmósfera primitiva fue carente de oxígeno, no existiendo el escudo protector de ozono (O3) por lo tanto la radiación ultravioleta debió ser muy intensa y aún mortífera para cualquier ser vivo, ya que alteraría el frágil DNA. Sin embargo el agua es un filtro eficiente de luz ultravioleta, por tanto a pocos metros de profundidad su poder letal se reduce a cero. Pero las radiaciones luminosas de menor frecuencia pueden penetrar a mayor profundidad y permiten realizar la fotosíntesis dentro del agua, es decir en el agua se pierde el efecto tóxico pero no el benéfico. De esta característica se concluye que las primeras células vivieron en el agua y colonizaron zonas costeras, lagos poco profundos, charcas y ríos. El metabolismo de los nutrientes como la glucosa, debió aparecer evolutivamente paso a paso, y fueron surgiendo las enzimas que lo facilitaría por mutaciones genéticas sucesivas. Los biólogos creen que las primeras células fueron metanógenas: degradaron la glucosa en forma anaeróbica para obtener energía y liberaron como subproducto el metano, hoy conocido como fermentación, mecanismo con poco rendimiento energético.Algunas células pudieron haber sido heterótrofas, es decir se alimentan de nutrientes ya prefabricados, como azúcares, aminoácidos, nucleótidos, etc., obtenidos del medio. Probablemente también debieron haber autótrofos: es decir por fotosíntesis fabricaban nutrientes utilizando energía solar y algunas moléculas ricas en hidrógeno como hidróxido de azufre (H2S), liberando azufre elemental en el proceso. Como una evidencia de este paso evolutivo, todavía persisten las bacterias verde azufre y las bacterias morado azufre que utilizan H2S. otras bacterias: Las moradas no azufrosas utilizan otras moléculas orgánicas ó gas de hidrógeno como fuente de hidrógeno.La fotosíntesis debió aparecer temprano en la historia por una necesidad: escasez de alimento. Los primeros procariotes debieron consumir los nutrientes disueltos en el medio acuoso que ocupaban. Su reproducción simple por división binaria o bipartición (una célula se parte en dos) debió ser muy rápida y la población aumentó en progresión geométrica (por ejemplo un organismo se parte en dos, luego estos dos en cuatro, luego en ocho, luego en 16 y así sucesivamente. En solo 55 generaciones y con buenos nutrientes ocurrirían en un día y el número de individuos producios sería igual al número de segundos transcurridos desde el big bang hasta hoy.Quizás la primera forma de fotosíntesis se parecería a la que hoy realizan las bacterias púrpuras: a partir de dióxido de carbono, ácido sulfhídrico, energía luminosa y un pigmento fotosensible de color pardo rojizo producen hidratos de carbono y como residuos agua y azufre. El pigmento inicialmente pudo ser un escudo protector contra la radiación ultravioleta, y luego se sustituyó su función por algo más útil: la fotosíntesis, en otras palabras comenzó la domesticación de la luz.Las cianobacterias fueron los primeros autótrofos fotosintéticos que desdoblaron el agua para obtener hidrógeno. En el proceso del desdoblamiento del agua se libera oxígeno en forma de gas (O2) hacia la corteza terrestre. Con el tiempo se liberó más oxígeno del que podía ser utilizado y se acumuló en el océano y en la atmósfera y hace 2.000 millones de años las cianobacterias habían producido suficiente oxígeno como para iniciar un cambio importante en la atmósfera. Con la fotosíntesis se inicio la era del oxígeno que hace posible el fuego y el movimiento por el desarrollo del sistema nervioso.La importancia de la fotosíntesis la destacan Lynn Margulis y su hijo Dorion Sagan anotando que “ ésta, es una innovación evolutiva sin precedentes en el universo, utilizando

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fuente de energía, extrajeron el hidrógeno y el oxígeno de una de las fuentes más ricas del planeta: la misma agua”, sin lugar a dudas la vida no existiría sin ella.Con el cambio en el ambiente, las bacterias descubrieron un procedimiento más eficiente que el anterior: la combustión aeróbica o la respiración celular, pues la fermentación anaeróbica libera 52.000 calorías por mol de glucosa, mientras que la oxidación aeróbica libera 686.000 calorías, liberando como desperdicios CO2 y calor.Con el advenimiento del oxígeno se dio una hecatombe, la mayoría de los microorganismos (todos ellos anaeróbicos), desaparecieron o se refugiaron en hábitats estratégicos y limitados, siendo desplazados por los aeróbicos.Los procariotes evolucionaron en los 2.300 millones de años iniciales en forma lenta diversificando sus formas y dimensiones, perfeccionaron su metabolismo y la estructura de su membrana interior, el DNA adquirió estabilidad y mayor eficiencia en sus funciones. Algunas bacterias adquirieron apéndices: cilios o flagelos, elaborados a partir de una proteína especial: la flagelina que le permite desplazarse fácilmente en el agua.Un recurso biológico importante es el de formar agregados o colonias, y formaron colonias gigantescas en forma de promontorios llamados estromatolitos (de stroma = cama o sobrecama y lithos = piedra) empleando organismos muertos y sedimentos, mientras que los vivos se congregan encima gracias a una sustancia mucilaginosa que ellos mismos producen. Con el tiempo se formaron promontorios tan grandes con alturas superiores a 15 metros, son comunes ver la imagen de figuras como rocas aplanadas de estromatolitos en Bahía Tiburón en la costa este de Australia.

3.2. EVOLUCIÓN DE LOS EUCARIOTES

Las células eucarióticas deben su nombre a la presencia del núcleo, además poseen un esqueleto interno de tubulina y un sistema interno de organelas de alta complejidad. Entre los procariotes y los eucariotes hay un salto evolutivo; una eucariota parece ensamblada a partir de varias procariótas, las de menor tamaño hacen de organelas. Un hecho particular es la fase primera de la degradación de la glucosa en forma anaerobia como recapitulando la historia evolutiva.Sobre su evolución hay dos teorías: Teoría Endosimbióntica: Incorporación de partes simples como células menos

evolucionadas (que ahora son el cloroplasto, la mitocondria y quizás los centríolos y flagelos), que luego se convirtieron en organelas de otra ensamblada más compleja, semejante a la armazón de una molécula agregándole átomos. Este método cumple con un principio cooperativo de que la unión hace la fuerza trabajando por un fin común.

Una célula que organizó sus partes haciendo una división del trabajo, donde cada organela adquirió una función específica lo que le permite alcanzar niveles elevadísimos de eficiencia. Se cumple con el principio de que la eficiencia funcional se deriva de la división del trabajo.

Se calcula que la primera célula eucariótica apareció hace 2.100 millones de años. Pero la duda es cómo pudo pasar de organismos sin núcleo a organismos con núcleo y organelas sin pasar por etapas intermedias, como lo registran los fósiles? La respuesta no parece simple, como la de pensar que fueron mutaciones sucesivas del DNA. La primera teoría es del ruso Konstantin S. Mereschkovskii quien en 1910 propuso que los cloroplastos eran células independientes (talvez emparentadas con las cianobacterias) que

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fueron ingeridas por células de mayor tamaño y luego convertidas en huésped permanente que luego se dedicó a realizar fotosíntesis a cambio de protección, nutrientes y un vehículo trasportador. Esta idea está basada en el hecho de que el cloroplasto posee material genético propio (un DNA en forma circular como el de las bacterias) y se divide independiente a la célula anfitriona y también posee sus propios ribosomas (más parecidos a los de las células procarióticas que a los de las eucarióticas y hacen síntesis de proteínas. También, tanto la mitocondria como el cloroplasto se intoxican con antibióticos como las bacterias, lo que no le ocurre a la célula eucariótica. Otro detalle es que ambas organelas tiene una doble membrana como si la externa fuera la envoltura de la membrana huésped y la interna la propia del endosimbionte. También los cilios, flagelos, centríolos y microtúbulos pudieron haber evolucionado a partir de simbiosis de una bacteria tipo espirilo (como las espiroquetas, ya que en 1990 descubrieron que los centríolos poseían una pequeña cantidad de DNA que pudo ser el DNA remante que poseía originalmente la bacteria. Esta idea no fue aceptada inicialmente por la comunidad científica, sin embargo en 1920 Iván E. Wallen investigador de la Universidad de Colorado presentó una idea similar donde afirma que las mitocondrias se originaron por ingestión sin destrucción de células (bacterias) capaces de respirar oxígeno. Igual que el anterior caso, la comunidad científica miró con desdén la nueva propuesta hasta que Lynn Margulis y McMenamin en 1990, retomaron la idea de ambos, desarrollándola con detalle y aportando pruebas a favor. Proponen como cuerpo principal de la célula eucariótica con más opción una bacteria parecida a la llamada Thermoplasma (microorganismo adaptado a ambientes cálidos y ácidos), debido a que su DNA está cubierto por proteínas similares a las Histonas, que constituyen el esqueleto de los cromosomas modernos. Estas proteínas faltan en la mayoría de las bacterias. Es posible que por selección natural se haya los ajustes simbióticos entre la célula huésped y la anfitriona hasta consolidar la célula perfecta. Algunos ajustes debieron ocurrir, como el de que algunos genes de los huéspedes endosimbióticos pasaron al núcleo de la anfitriona, y la pérdida de la pared bacteriana y su reemplazo por una membrana flexible y llena de pliegues, propuesta por De Duve que debió ocurrir hace 3.500 millones de años. De Duve también propone que hace 2.000 millones de años unas células aprendieron a vivir a expensas de otra más débiles. Las pruebas a favor de esta teoría endosimbiótica aún son indirectas. Un caso que ayuda a sostener esta idea es el pramecium bursaria un protozoo unicelular ciliado suele alimentarse de algas del tipo chlorella fotosintética y en ocasiones no las digiere y las tolera en su interior compartiendo con ella productos de la fotosíntesis y algunas chlorellas son empleadas por el paramecio a manera de piloto para determinar la posición de la fuente de luz, o sea que el alga se transmuta en un ojo primitivo del paramecio, y como éste, hay muchos otros ejemplos.Inconsistencias: no explica la forma en que el material genético quedó envuelto por una membrana.

3.3. ORIGEN DEL NÚCELO

No existe una teoría satisfactoria para explicar su origen y al igual que las otras organelas hay suposiciones sobre su génesis. Una teoría dice que la membrana plasmática se invaginó rodeando al material genético, constituyendo la membrana nuclear, la cual pudo hacer pliegues que formaron el retículo endoplasmático (que es la continuación de la

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membrana nuclear. Otra hipótesis considera que el núcleo fue el resultado de una bacteria endosimbiótica que tomó el control de su hospedero.

3.4. MULTICELULARIDAD

Después de desarrollada la depredación, el aumento del tamaño corporal se convirtió en una ventaja, un organismo de mayor tamaño podía vencer fácilmente a una más pequeña, y una pequeña no la podía ingerir, se podía mover más rápidamente y huir. Sin embargo habían otros inconvenientes como mayor demanda de oxígeno para conservar la temperatura corporal (homeotermia = mantener la temperatura corporal constante) y un metabolismo más alto. Se supone que se originó un organismo multicelular cuando una célula se dividió, pero en lugar de separarse en dos células independientes permanecieron unidas y volvieron a repetir la división sin separarse y así sucesivamente ocurrió muchas veces aumentando el número de células unidas hasta adquirir un volumen apreciable quedando un organismo multicelular, una colonia simbiótica de células idénticas que habían descubierto la manera de actuar como uno solo.

Existen pocos registros fósiles sobre el paso evolutivo a la multicelularidad animal, seguramente la falta de esqueleto no permitió conservar huellas duraderas. Los primeros fósiles eucariotes unicelulares datan de 1.400 millones de años atrás y solo hace 400 millones de años hay huellas de agujeros fósiles en Buckinghan al norte de Australia que pudieron ser refugios de criaturas similares a los gusanos modernos, en los que posiblemente se guardaban de posibles predadores y el peligroso arrastre de las olas. Dentro de los siguientes 500 millones de años aparecen diversos tipos de animales multicelulares dejando huellas en las rocas de todo el mundo.

IV. EVOLUCIÓN HUMANA

Los humanos pertenecemos al reino de los metazoos (animales multicelulares) y al Phylum de los cordados (poseemos columna que aloja un cordón nervioso), somos mamíferos del orden de los primates, y la gran familia humana ostenta la especie sapiens. Casi todos los mamíferos son vivíparos, es decir sus crías nacen vivas, a diferencia de los que ponen huevos (ovíparos)los mamíferos se originaron de los reptiles hace unos 210 millones de años, en la época donde los reptiles dominaban la tierra. En la era Mesozoica hubo tres líneas importantes de mamíferos: 1) multituberculados que originaron los monotremas con pico de pato como el ornitorrinco; 2) marsupiales, ancestros el canguro y 3) mamíferos placentarios semejantes a la musaraña que comía insectos y vivía una existencia nocturna en los árboles ( de éstas hay fósiles desde hace 80 millones de años. Estos mamíferos dominaron la tierra por casi 150 millones de años.Hace 65 millones de años se extinguieron los dinosaurios y muchos reptiles, “desocupando el espacio” para que se desarrollaran los mamíferos y muchas plantas angiospermas, que al invadir la tierra modificaron las condiciones ambientales, proporcionaron alimento y protección contra depredadores, por ello los primeros primates evolucionaron de mamíferos arborícolas, semejante a la musaraña. Por sus ancestros, la mayoría de los primates posee adaptaciones para una existencia arborícola.

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1. FUNCIONES QUE EVOLUCIONARON PROPICIANDO LLEGAR AL HOMBRE

A partir del momento en que el organismo dispone de un sistema locomotor y algún tipo de sensor conectado al sistema nervioso se dan las primeras oportunidades para la aparición de un comportamiento inteligente. Con la evolución del cerebro, los órganos de los sentidos se transforman en unidades periféricas inteligentes para procesar la información, filtrarla y modificarla antes de enviarla al cerebro. En la última etapa aparece el lenguaje y la posibilidad de representación verbal del mundo y sus objetos y una rica y compleja vida social.

Enunciamos algunas funciones que fueron evolucionando hasta adquirir la perfección del Homo Sapiens: Desarrollo de manos prensiles, con cinco dígitos en manos y pies: 4 dígitos y un pulgar

oponible, que les permite agarrarse de objetos (árboles) y división del trabajo convirtiendo la mano en una herramienta de alta tecnología y tuvo una estrecha relación con la evolución de la inteligencia. Las uñas planas son cubiertas protectoras de la yemas de los dedos que son sensibles y diestras (la prensión de árboles era mucho más segura.

Desarrollo de extremidades que rotan a nivel de la cadera y los hombros para facilitar movilidad en los árboles para trepar y alcanzar alimentos. La falta de garras y colmillos prominentes, talla pequeña, y extremidades poco aptas par correr, hacen del primate un animal indefenso que tiene que sobrevivir de la agilidad y su inteligencia.

Hocico corto y Visión binocular, estereoscópica y tridimensional (esta última es ganancia solo desde los primates), esencial en la vida arborícola, pues un error en la percepción de la profundidad puede provocar una caída fatal. La visión cromática surgió en el paleozoico en la etapa de pez, permite reconocer a distancia frutos maduros y apreciar rápidamente varios detalles. Localización de los ojos al frente de la cara, esto es una pérdida porque se disminuyó el campo visual, ya que los ojos ubicados laterales permiten ver simultáneamente en casi todas las direcciones del espacio, casi 360º, para compensar esto, modificaron la articulación del cuello con la cabeza, aumentando el ángulo de giro

Desarrollo de una audición aguda, más no así el olfato. Cerebro grande y complejo. Les permitió evolucionar hasta formar sociedades, con un

comportamiento social complejo, de cuyas interacciones lograron el aprendizaje que pudo ser un factor importante en la evolución de la masa encefálica

Reducción en el número de crías por la dificultad en cargarlas por los árboles, ya que nace indefenso (un hijo por parto salvo el accidente de mellizos)

2. EVOLUCIÓN DE LOS PRIMATES

Orden De Los Primates: tiene 2 subórdenes:

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1. Prosimios : los que están antes de los simios como:

Lemures Lorises Tarseros

Los mamíferos evolucionaron de un tronco de reptiles primitivos semejantes a los mamíferos ("mammal-like reptiles") durante el período Triásico, algo así como 200-245 millones de años atrás. Los mamíferos primitivos, tenían el tamaño de un ratón. Se ramificaron en tres linajes principales:  Los monotremas (como el actual ornitorrinco) son ovíparos pero nutren con leche a la

progenie luego del nacimiento. Los marsupiales (como los actuales canguros) son vivíparos, pero sus crías nacen

diminutas y crecen en una bolsa  Los placentarios (la mayoría de los mamíferos actuales) llamados así por su conexión

nutritiva ( la placenta) entre el útero y el embrión.

Luego del final de la extinción Cretácica, hace 65 millones de años, época en la cual los dinosaurios fueron eliminados (eliminación repentina en la escala de tiempo geológico, hecho que aún nos intriga, existiendo varias teorías respecto a sus causas) los mamíferos, como uno de los grupos sobrevivientes, experimentaron una explosiva radiación adaptativa durante el periodo terciario.Entre los placentarios esta radiación originó: los carnívoros, los ungulados, los roedores (omnipresentes), y grupos tales como ballenas, delfines, murciélagos, los insectívoros (como las musarañas actuales) y los primates. Los mayores órdenes de los mamíferos se desarrollaron en este período, incluyendo a los Primates a los cuales pertenecemos los humanos. Nosotros somos mamíferos, placentarios y miembros del orden de los primates.La evolución de los primates comenzó cuando las primitivas musarañas se treparon a los árboles, las tendencias en la evolución de los primates parece relacionarse con adaptaciones a la vida arborícola.

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2. Antropoides: comprende: Monos Simios Seres humanos

Al iniciarse el Cenozoico, hace 65 millones de años los primates al igual que los demás mamíferos sufrieron una diversificación y desde hace 45 a 50 millones de años se separó la rama de los prosimios

Los primates se dividen generalmente en dos grupos: prosimios (lemures, loris, tarseros )  antropoides (monos, gorilas y humanos). 

Si bien tenemos diferencias significativas con los otros primates compartimos una historia evolutiva que incluye caracteres tales como: pulgar oponible, visión estereoscópica, grandes cerebros, y uñas que reemplazan las zarpas.Los primates pueden verse como mamíferos no especializados: no tienen alas, todavía tiene cuatro extremidades, no pueden correr muy rápido, tienen generalmente dientes frágiles, carecen de armaduras o un grueso cuero que los proteja. Sin embargo, la combinación de las adaptaciones de los primates que incluyen: grandes cerebros, uso de herramientas, estructura social, visión estereoscópica y de color, brazos y manos altamente desarrollados, dientes versátiles, y postura erecta los colocan entre los mamíferos mas avanzados (por lo menos juzgando desde una perspectiva antropocéntrica).Hace aproximadamente 20 millones de años el este y el centro de África estaban densamente forestados. Los cambios climáticos resultantes de los movimientos de las placas tectónicas y episodios de enfriamiento global causaron el reemplazo de esta floresta por una sabana adaptada a la baja humedad, mezclada con áreas forestadas. Durante el curso de la evolución de los homínidos, los periódicos cambios climáticos dispararon cambios que concluyeron en evolución o extinción. Los primates tienen modificaciones en el antebrazo, sus dos huesos largos son el radio (del mismo lado que el pulgar) y el cubito pueden moverse en tal forma que el radio rota por encima del cubito permitiendo a la mano describir un semicírculo sin necesidad de mover el codo ni el brazo. Muchos primates pueden también rotar libremente el brazo en la

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articulación del hombro. Estas dos adaptaciones ofrecen ventajas para la vida en los árboles.Los primates tienen cinco dígitos en sus extremidades. Están capacitados para asir objetos con sus dedos en lo que se conocer como movimiento prensil. Una segunda modificación produjo uno de los dígitos oponibles (el pulgar), permitiendo que las puntas de los dedos y el pulgar se toquen.La colocación de los ojos en el frente de la cabeza incrementó la percepción de la profundidad de campo, una adaptación ventajosa para los primates arborícolas. Los cambios en los conos y bastones en los ojos adaptaron a los primates para la visión en colores así como a la visión periférica en la penumbra. La mayoría de los primates tienen en la retina una zona llamada fóvea de conos concentrados que produce imágenes nítidas.La postura erguida permitió a los primates tanto la observación de sus alrededores como la utilización de las manos para otros propósitos. Los homínidos, el linaje que lleva a los humanos, cambió la forma y tamaño de la pelvis, fémur y rodillas lo que permitió el bipedalismo (caminar en dos piernas). El cambio de cuadrúpedo a bípedo procedió en estadíos, culminando el proceso en los humanos, que pueden caminar o correr en dos piernas.Muchas etapas de la evolución de los primates son evidentes en los dientes y mandíbulas.

Primero, el cambio en la geometría de la mandíbula redujo el hocico a una cara plana

Segundo, los cambios en número y distribución de los dientes incrementó la eficiencia de los mismos para aprovechar los alimentos.

Tercero hace un millón y medio de años la dieta cambió para incluir además de frutas y vegetales a la carne.

El registro fósil indican que los primates evolucionaron hace unos 30 millones de años atrás en África. Las  ramas evolucionadas de los primates  fueron :

los Monos (Monos del Nuevo Mundo, Platirrinos o de nariz ancha y Monos del Viejo Mundo, Catarrinos, o de nariz hacia abajo, separados como consecuencia de la ruptura de Gondwana), 

los Hominoides ("primos" del los monos del Viejo Mundo son Catarrinos y la línea de descendientes comunes a gorilas y el hombre).

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3. CARACTERÍSTICAS DE LOS PRIMATES

ORDEN PRIMATES CARACTERÍSTICAS

Su

bor

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Pro

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io(P

rim

ates

infe

rior

es)

Prosimio: Se originaron en la era Cenozoica

Los que evolucionaron en el eoceno fueron los primeros en evolucionar hace 50 millones de años

Localización: Norteamérica, Asia y Europa (Norteamérica estaba unida a Europa)

Evolucionaron poco y muchas especies desaparecieron

Infraorden LEMURIFORMES

1. Lemures Habitaban en la isla de Madagascar, en costas africanas. Desaparecieron por destrucción del hábitat

2. Indris 3. Aye-aye

InfraordenLORISIFORMES

Lorises (bebés del bosque)

Habitaban en la India, sudeste de Asia y África con cara larga y picuda similares a los insectívoros ancestrales

InfraordenTARSIIFORMESMES

Tarsieros Habitaban en el sudeste asiático (Indonesia y Filipinas). Animalitos de ojos muy grandes, pequeños del tamaño de una ardilla, habitantes nocturnos de los árboles, semejantes a los antropoides mas avanzados

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Árbol evolutivo de los primates

ORDEN PRIMATES CARACTERÍSTICASSu

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Ant

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Prim

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Antropoides: Origen: evolución de un grupo de prosimios en el Oligoceno hace cerca de 36 millones de años Surgieron en Asia o África Se ramificaron en dos grupos: _ Monos del Viejo Mundo _ Monos del Nuevo Mundo. Se desconoce cómo llegaron a Sudamérica porque ya se habían separado Sudamérica y África. Aunque tenían un ancestro común cada uno evolucionó por su parte Los Monos del Viejo Mundo: originaron simios y homínidos, donde evolucionó el hombre Afropithecus: mono africano. Sus fósiles se encontraron en el lago Victoria Monos: Monos y simios son de mayor tamaño que los prosimios Son diurnos a diferencia de los prosimios nocturnos Corteza cerebral más desarrollada que los prosimios

1. InfraordenPLATIRRINOS

(Primates superiores del Nuevo Mundo)

Monos de talla menuda y cola prensil

Monos del Nuevo Mundo

Ejemplares: Mono ardilla Mono araña Mono aullador

Son arborícolas por lo que poseen extremidades largas, delgadas y cola prensil

Algunos poseen pulgar pequeño y otros no Cara diferente a los del viejo Mundo: facciones

más aplanadas Son sociables y viven en grupos Se localizan en Centro y Sudamérica

Monos del Viejo Mundo1. Cercopitecoideos Papiones Mandriles Macacos Colobos

Algunos son arborícolas Algunos son moradores del suelo como: el

Mandril y el Macacus, son cuadrúpedos (caminan en 4 patas), la cola no es prensil y algunos carecen de ella.

Poseen pulgar completamente oponente Narinas grandes y estrechas Son más grandes que los del Nuevo Mundo Animales sociales distribuidos en Asia y África.

2. InfraordenCATARRINOS

(Primates superiores del Viejo Mundo)

Monos de mayor tamaño y desprovistos de cola

2. Hominoideos Son los simios y el hombre. Se llaman hominoides por compartir algunas

características. Los simios igual que el hombre no poseen cola Son de mayor tamaño que los monos a excepción del gibón Hay 4 géneros clasificados en 2 familias: - Inferiores y - Mayores2.1 Simios Inferiores

Siamang Gibón

- Son arborícolas acróbatas braquiadores (sostienen su peso en un solo brazo)

2.2. Simios Mayoresó Póngidos:

Orangutanes Gorilas Chimpancés

Orangután: arborícola Gorila y chimpancé viven en el suelo con brazos

largos pero son cuadrúpedos y caminan sobre los nudillos porque doblan los dedos al moverse. Su masa encefálica es de mayor volumen y forman sociedades complejas. Son los más cercanos al hombre evolutivamente.

La hemoglobina del chimpancé es idéntica a la humana. Por estudios de DNA es el pariente vivo más cercano al hombre

La hemoglobina del gorila y del mono rhesus difieren de la humana en 2 y 25 aminoácidos respectivamente

2.3 El hombre

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4. EVOLUCIÓN DE LA FAMILIA HUMANA

4.1. LOS HOMÍNIDOS: es el preámbulo de la aparición del hombre. Se separó de los simios hace 3 y medio o 4 millones de años. Hay pocos fósiles que registren los cambios exactos en cada paso, pero se han podido determinar ciertos cambios en la anatomía y fisiología hasta lograr el estado actual. Entre dichos cambios están: Postura bípeda ó erecta para caminar sobre 2 pies, posiblemente a causa del cambio de

hábitat de pasar de los árboles al suelo.. La columna vertebral aumentó la curvatura para mejorar el balance y distribuir el peso. Pelvis más corta y redonda que acondiciona los músculos para caminar sobre 2 pies. El foramen magnum (agujero de la médula espinal en la base del cráneo) se localiza

más vertical y media par adaptarse a la postura erecta. Mayor longitud de las piernas que de lo brazos. Primer dedo del pie móvil para estar en línea con los otros favoreció la adaptación de

los primeros homínidos al bipedismo. Aumento del volumen encefálico en relación con el tamaño del cuerpo. Cara aplanada y mandíbulas diferentes. El simio tiene arcos rectangulares mientras el

hombre los tiene ovalados ó en forma de U. Los dientes de los simios son más grandes y sus caninos más largos.

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Primates Representativos:(a) Traseros (b) lemures y (c) mono macaco cola de león. Todos tienen caras relativamente planas, con ojos al frente que le dan visión binocular y en color, todos tienen también mano que sostienen objetos como adaptaciones previas al uso de herramientas de los hombres primitivos.

(a) (b)

4.1.1. PRIMEROS HOMÍNIDOS

No se han encontrado fósiles en el período entre hace cinco y siete millones que ilustre los pasos que evolucionaron del antepasado común del hombre y el chimpancé hasta llegar a los primeros australopitecus que son la transición entre simio hominoideo y Homo. El único que es seguro es que este paso ocurrió por completo en África, ó sea que descendemos de monos africanos como lo pronosticó Darwin hace más de un siglo.En África se encontraron fósiles de hominoides en los estratos del Mioceno (época del período Terciario), el más conocido es el Procónsul, un arborícola . Su presencia es debida a un arreglo de las especies en respuesta a los cambio climáticos en su hábitat. Sin embargo la naturaleza de esos hábitats lleva a desvanecer el registro de la línea que lleva a los humanos (los homínidos).Hasta hace algunos años, se pensaba que los arborícolas dieron lugar a los homínidos. Hoy consideramos a los arborícolas como ancestros de los orangutanes. La línea de los homínidos parte de antecesor todavía desconocido. Faltante la evidencia fósil, la evidencia bioquímica y el ADN sugieren una separación de los homínidos de los hominoides algo así como 6 a 8 millones de años atrás

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Orangután

CHIMPANCÉ

Monos Europeos

1. Los primeros homínidos pertenecen al género Australopithecus ramidus (de austral = sur; pithecus= mono; ramid = raíz en la lengua de la localidad) sus fósiles fueron hallados entre diciembre de 1992 y diciembre de 1993 en Aramis, Etiopía por unos paleontólogos de la Universidad de California que encontró 50 fragmentos óseos pertenecientes a 17 prehomínidos, de 4.4 millones de años que debieron pertenecer a la línea de prehomínidos antepasados nuestros o muy emparentados. Estos prehomínidos eran de baja estatura, de aproximadamente 1,2 metros, dientes con esmalte muy delgado que hace resumir que eran vegetarianos, al parecer bípedos pero no caminaban con los nudillos. Por las características se concluyó que ya se habían separado de la línea evolutiva del chimpancé moderno.

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2. Australopithecus afarensis: ( de Afar, en Etiopía, sitio de hallazgo del primer ejemplar. Millón y medio más tarde surgió a partir del ramidus, descubierto en 1974. a este fósil se le llamó Lucy de una canción de los Beatles que casualmente estaba sonando en el campamento donde se encontró el fósil, y porque era un ejemplar femenino de unos veinte años de edad al morir de apenas 1 metro de estatura, y 30 kilos de peso. Se encontró casi todo el cuerpo y se verificó que era bípedo, por tener la anatomía completamente desarrollada para tal fin, un cerebro muy grande de cerca de 450 ml (relativamente pequeño, la actual del hombre es de 1.400 ml) similar al del chimpancé adulto, pero más robusto con una cara simiesca, arcos superciliares prominentes y nariz achatada, aunque conservaba algunas adaptaciones de la vida arborícola, pero con una mano muy desarrollada que le permitía asir objetos con precisión. Existía dimorfismo sexual marcado (una vez y media más pesados los machos que las hembras. No se descarta que había una lucha del macho por la posesión de las hembras, una fuerte dominación masculina, una organización social poligínica, algún sistema de comunicación entre ellos probablemente mejor que la del chimpancé. La dentadura tenía 32 dientes como nosotros, pero el arco dental estaba más cerca del mono que del hombre, tenía diastemas entre incisivos y caninos inferiores, donde se alojaban los caninos del otro maxilar. El esmalte dental era grueso y las inserciones maseteras fuertes, lo que indica que la dieta era de semillas y frutos duros. Su dentadura estaba en período de transición pero más cerca del hombre que del simio. En conclusión, rimero evolucionaron las manos, luego los pies y finalmente el cerebro en el camino de la hominización, aunque estamos bien dotados para caminar, pero mal para correr.

3. Australopithecus africanus, robustus y boisei: se desconoce el antepasado que evolucionó del Australopithecus afarensis, pero en épocas más recientes (2 millones de años aproximadamente) se encontraron fósiles de individuos bípedos, cercanos a afarensis, aunque con algunas diferencias y se agruparon en tres especies o subespecies diferentes que son: 1) Australopithecus africanus, individuos livianos, a diferencia de los otros dos que eran fuertes y voluminosos. 2) Australopithecus robustus se denominó al individuo de talla intermedia y 3) Australopithecus boisei se denominó al individuo más robusto.

Rápidamente luego de sus orígenes en África, Homo erectus parece haber migrado desde ella hacia Europa y Asia. Homo erectus difiere de las primeras especies de Homo por tener un cerebro de mayor tamaño, rostro plano, y arco superciliar prominenente. Homo erectus es similar a los humanos modernos en tamaño, pero tiene ciertas diferencias en la forma del cráneo, el mentón robusto, frente prominente, y diferencias en los dientes. Homo erectus fue el primer homínido en:

proveer evidencias acerca de aspectos culturales y sociales de la evolución humana

abandonó África (viviendo en África, Europa, y Asia) usó el fuego tenía una estructura social destinada a la recolección de alimentos utilizaba asentamientos permanentes un prolongado período de crecimiento y maduración de los hijos junto a los

progenitores luego del nacimiento

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4.2. CONSECUENCIAS DEL BIPEDISMO.

Los humanos todavía somos un producto evolutivo sin terminar ya que si trajo muchas ventajas evolutivas, también generó desventajas. La mano libre para caminar, se convirtió en una herramienta que permitió mas desarrollo cerebral, se modificó el complejo pélvico para facilitar el parto pero desmejoró el bipedismo comparado con el de nuestros antepasados que tenían un cuello del fémur más largo y mayor brazo de palanca para los músculos abductores que le daban una marcha descansada. En el hombre se acortó el cuello de fémur, generó una mala repartición de fuerzas y lo convirtió en un sitio vulnerable de fracturas, el foramen mágnum se desplazó hacia delante para sostener una cabeza cada vez más pesada, se curvó la columna vertebral en forma de S, el coxis se atrofió y se curvó hacia adentro para formar un fondo de vejiga pélvica, para sostener los intestinos y las vísceras, pero todas estas modificaciones anatómicas óseas y musculares crearon algunos problemas funcionales por hacernos vulnerables a hernias inguinales, várices, mala fijación de los riñones, debilidad en la pared abdominal, embarazo incómodo y parto difícil, caídas frecuentes (un cuadrúpedo nunca se cae), fracturas del cuello del fémur y problemas de columna

4.3. EL HOMBRE

1. Homo habilis: fue el primer homínido con características suficientes para considerarse en el mismo género que el hombre. El calificativo de habilis se le dio porque en los mismos depósitos encontrados había herramientas líticas ( de piedra), con pulimentos y desgastes de terminado tosco pero elaborado como hachas de mano, choperos, cuchillos y raspadores, que indican haber sido fabricados con algún propósito determinado. Para los antropólogos este hecho es la frontera divisoria entre animal y hombre, aunque no se sabe si los Australopithecus construyeron algún utensilio, pues los chimpancés que son mucho menos diestros con las manos toman ramas pequeñas le quitan las hojas y las introducen en los agujeros de ventilación de los termiteros para luego consumirse los termitas que salen adheridos a los tallos, otras veces empuñan hojas y las usan como esponjas para sacar agua. Hace 2.5 millones de años ocurrieron unas heladas que extendieron las capas de hielo de los polos y descendieron la temperatura y el nivel del mar y disminuyeron considerablemente las precipitaciones pluviales en África lo que probablemente condujo a un salto en la evolución: el incremento en la capacidad cerebral en casi 200 ml y la fabricación de herramientas; la capacidad cerebral del homo habilis era de 700 a 800 ml mientras que al Australopithecus tenía entre 550 y 600 ml, aunque el gorila tiene 550 ml y es el más cerebral de los grandes simios. Este primer humano apareció hace 1.8 millones de años y persistió por más de medio millón de años. Se han encontrado muchos fósiles en diversas zonas de África junto con las herramientas primitivas. Anatómicamente no poseía cresta sagital, pero los arcos superciliares sobresalían notablemente, rasgo que se conservó hasta la aparición del Homo sapiens. La arcada dental y los dientes eran modernos y por el desgaste dental se deduce que su dieta era variada como la del chimpancé, excepto con mayor consumo de proteínas de origen animal, exigencia creada por un mayor volumen cerebral y más que un cazador era carroñero que arrebataba las presas a los

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grandes predadores. También tenían dimorfismo sexual pronunciado: un metro y medio de estatura para los machos y poco más de un metro para las hembras, lo que sugiere una vida social con fuertes luchas masculinas por el acceso a las hembras. Con la aparición de homo habilis se instala el hombre sobre la tierra con un acelerado desarrollo de la capacidad cerebral hasta llegar a 1.600 ml alcanzados por los cro-magnones y neandertales para luego descender a 1450 ml del Homo sapiens.

2. Homo erectus: se ha encontrado un gran número de estos fósiles que evolucionaron en África pero que migraron a Europa y Asia, por lo que los fósiles más antiguos de casi 1.500 millones de años se encuentran en África y los más jóvenes en el Viejo Mundo. El primer fósil fue encontrado en Java en 1891 por el médico holandés Eugenio Duvois. En esa época se pensaba que el orangután era el antropomorfo más cercano al hombre. Pero Duvois, convencido de que tenía que encontrar un eslabón perdido y que debía estar en Java se hizo alistar en calidad de médico en el ejército holandés con base en Java y con una suerte nunca vista al poco tiempo de empezar a excavar a orillas del río solo, descubrió una calota (parte superior del cráneo) gruesa de un individuo extraño entre simio y hombre con un volumen cerebral de 950 ml, mientras que en 1963 se descubrió el ejemplar más voluminoso cuya capacidad cerebral era de 1.000 ml. El nombre de erectus se debió a que antes de conocer el habilis y los Australopithecus se creyó que estos antepasados habían sido los primeros en adoptar la postura bípeda o erecta. Algunos autores a la fase erecta le introducen una fase intermedia de: presapiens o sapiens arcaica en el cual el volumen craneal salta abruptamente a los 1.100 y 1.300 ml. Volumen que compite con el de muchos cerebros del hombre moderno. La fase erectus arranca en los 750 ml del habilis. En este período decrece el dimorfismo sexual y se estabiliza en un punto que se asemeja al chimpancé donde la hembra tiene aproximadamente el 80% del peso y la estatura del macho. Pero algunos rasgos del habilis permanecen constantes como la cara saliente y simiesca, arcos superciliares pronunciados, frente huidiza, falta de mentón y gran espesor de los huesos. El molde interno del cráneo revela asimetría entre los hemisferios cerebrales con predominio del área de Broca del hemisferio izquierdo donde está la elaboración de la parte fonética del lenguaje. Los desgastes dentales hacen presumir que el homo erectus era omnívoro con una proporción alta de proteínas de origen animal proporción que aumentaría con el desarrollo del cerebro. Se infiere que al menos al final llevó una vida de recolector cazador. Probablemente las hembras y los pequeños recolectaban vegetales mientras que los machos adultos se dedicaban a la caza, aunque se presume igual que el habilis era carroñero, arrebatándole las presas recién cazadas a los grandes predadores, pues la carne semidescompuesta difícilmente pudo hacer parte de su dieta, pues nosotros sus descendientes tendríamos la adaptación olfativa y digestiva para hacerlo. También se cree que cazaba poniendo trampas a las presas como dirigir las hacia un pantano y allí matar al animal indefenso. La disminución del dimorfismo sexual permite conjeturar un cambio en la vida social más cooperativa y con menos competencia entre los machos. En las temporadas de abundancia debió quedar tiempo de ocio creativo, para fabricación de herramientas, adiestramiento de jóvenes y enseñanza elementales a los pequeños. El fuego era conocido y utilizado por el erectus de

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Zhoukatian que probablemente lo utilizaban para iluminar las cuevas, calentarse y cocinar algunos alimentos, aunque seguramente no sabían cómo encenderlo y lo obtenían de fuentes naturales y lo conservaban indefinidamente. El hombre de Pekín y de Java son ejemplares tardíos del Homo erectus, más altos que el habilis y pesar del volumen del cerebro conservaban características faciales de simio. Su inteligencia les permitió sobrevivir en áreas de clima frío, utilizando ropa, fuego y cuevas o refugios

3. Homo sapiens: (sapiens significa inteligente) son hombres modernos con todas las características del actual y apareció hace unos 200.000 años. El cerebro siguió creciendo desde 850 ml hasta la actual de 1.400 ml. Uno de los primeros grupos sapiens fue el hombre de Neandertal descubierto en el Valle de Neander, en Alemania a pesar de se distribuyó por muchas partes. Era de complexión amplia y robusta y su cerebro un poco más grande que el hombre moderno, su cara

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ligeramente proyectad hacia delante, pero mejillas menos pronunciadas. Fabricaban

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Posible árbol evolutivo de los seres humanos

A. boisei

A. afarensis

A. africanus A. robustus

Homo habilis Homo erectus Homo sapiens

Este árbol genealógico hipotético muestra cráneos y reconstrucciones faciales de especimenes representativos. Aunque este es un árbol probable, muchos paleontólogos tienen otras alternativas sobre fósiles homínidos conocidos. El fósil del Australopithecus ramidis (el más antiguo) está demasiado fragmentado para la reconstrucción de un cráneo. En la fotografía se muestran dientes que revelan mucho sobre la relación del especímen con otros homínidos

herramientas más complejas como puntas de proyectil y cazaban animales grandes. Por los fósiles hallados se veía que cuidaban de viejos y enfermos en una sociedad de avanzada cooperación social. Probablemente tenían ritos religiosos que rendían culto al oso, y enterraban a sus muertos. En sus tumbas se encontraron alimentos, armas y flores lo que indica el concepto de una vida después de la muerte. Se desconoce la causa de la desaparición del hombre de Neandertal y entre las posibilidades están el que se hayan diluido sus características, o no hayan soportados los cambios climáticos del pleistoceno. Existen dos teorías sobre el origen de Homo sapiens: 1) que evolucionó en el África y se dispersó por todo el mundo, sustituyendo todos los homínidos, incluyendo al Homo erectus. 2) que hubo una evolución simultánea en varios puntos del planeta de las poblaciones que se habían dispersado del homo erectus, y las migraciones y cruces entre diferentes grupos, conservaron una sola especie que evolucionó para convertirse en el homo sapiens. El Homo sapiens con características modernas existió hace aproximadamente 40.000 años ó más, y se desconoce si derivó de una población aislada del hombre de Neandertal. En sus facciones se reduce el tamaño del arco superciliar y aparece el mentón distintivo. La cultura de Cro-Magnon de Francia y España son ejemplares de estos. Sus armas y herramientas eran más sofisticadas como navajas de piedra muy filosas y otras, para las que emplearon hueso, marfil y madera. En sus cavernas se encontraron gravados y esculturas elaboradas probablemente con fines rituales, lo que indica que poseían un lenguaje que comunicaban a sus generaciones jóvenes. Por estudios de DNA en mitocondrias de diferentes poblaciones humanas se ha determinado que el ser humano evolucionó de un grupo de África y que se distribuyo por toda la tierra, esto conduce a que el homo sapiens de Neandertal no estaba en la línea evolutiva del homo sapiens moderno y es un callejón sin salida de la evolución. Otros paleontólogos piensan que el hombre de Cromañón, evolucionó del hombre de Neandertal, aunque es posible que ambos hayan coexistido durante un tiempo en especial en Europa y que los europeos sean sus descendientes. El hombre de cromañón es el más refinado y dejó en sus cuevas en España (Altamira) y Francia (Lascaux) un magnífico arte que indica que sus mentes son tan humanas como las nuestras.

4. 4. LA TEORÍA DE LA EVA NEGRA: LA MÁS RECIENTE DE LAS HIPÓTESIS.

En fecha muy reciente un grupo de genetistas y bioquímicos, estudiando las huellas de mutaciones impresas en la cadena del ADN humano, llegaron a la conclusión que el hombre actual -homo sapiens sapiens- surgió como producto de la evolución solo hace unos 200.000 años atrás.El estudio lo realizaron a partir del análisis del ADN localizado en las mitocondrias de células de placenta de mujeres de diversas partes del mundo, ya que en ellas se encuentra un tipo de ADN materno solamente. Agregan que el lugar de origen del fenómeno humano habría sido África, razón por la que se le llamó La Eva Negra a la primera mujer que habría dado a luz a un homo sapiens sapiens, hace aproximadamente unos 200.000 años.Esta teoría no fue aceptada en sus comienzos por los antropólogos, porque contradecía las teorías antropológicas que habían visto al surgimiento o aparición del hombre como

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un lento proceso evolutivo que se origina unos 4 millones de años atrás con la aparición del primitivo Australopitecus, suponiéndose que el hombre actual habría llegado a ser el producto de una lenta evolución desde el Homo habilis hasta el Homo sapiens sapiens actual, pasando por un homo sapiens arcaico, un poco menos inteligente que el hombre actual. Sin embargo, los últimos encuentros de los paleo antropólogos han aceptado la teoría de la Eva Negra, suponiendo que hasta hace 200.000 años existió el Homo Sapiens Arcaico y aceptando que a partir de ese momento podríamos creer que surge y comienza a desarrollarse el Homo Sapiens Sapiens actual. Los estudios de ADN suelen enfatizar también que la diferencia en el código genético de ADN entre el hombre actual y el chimpancé es solo del 2 %, o lo que es lo mismo, que ambos seres se parecen en un 98% en el código genético del ADN.Finalmente hay que decir que fue Linneo quien en la décima edición de su libro SISTEMA DE LA NATURALEZA , publicado en 1758, llamó homo sapiens a la especie humana, destacando así la capacidad de saber acerca del mundo que lo rodea y de sí mismo, que usa para sobrevivir.

4.5. EVOLUCIÓN DE LA CONDUCTA HUMANA

Es muy especulativa, solo los entierros del hombre de Neandertal y las pinturas del hombre de Cromañón, no hay evidencias directas de la evolución de la conducta de los homínidos prehistóricos. Por los hallazgos fósiles los biólogos y antropólogos consideran que la evolución del tamaño y las funciones cerebrales ocurrió en los últimos dos millones de años. La selección natural permitió la permanencia del cerebro más grande porque producía mayor coordinación entre el ojo y la mano y facilitaba interacciones sociales complejas.Al descender de los árboles era posible cargar cosas con la mano mientras caminaban disponiéndose el pulgar en forma oponible al resto delos dedos y facilitando fuertes lanzamientos. El desarrollo del cerebro pudo estar asociado con la integración de la información visual y el control de movimientos de manos y brazos.Probablemente se convirtieron en seres sociales antes del Homo erectus y del Homo Habilis, sin embargo posteriormente apareció un tipo nuevo de actividad social: cooperación para la depredación y la cacearía.El homo erectus cazó animales muy grandes cuya cacería requieren de un equipo de trabajo y algunos paleontólogos suponen que la selección favoreció los cerebros más grandes para tener éxito en la cacería en conjunto.La postura erecta, la locomoción en dos pies, la piel desnuda y el cerebro más grande son los distintivos de la humanidad. ¿Por qué se desarrollaron estas características? Nadie lo sabe, pero el fisiólogo inglés Peter Wheeler tiene una hipótesis curiosa: supone que la posición erecta expone menos el cuerpo en la sabana a un sol ardiente, mientras que el cuadrúpedo se expone al 60% más de la radiación solar, además la posición bípeda se expone más el cuerpo a la brisa fresca al estar más alto del suelo, así podía pastar más y alimentarse mejor. También disminuyó la necesidad de tener el cuerpo cubierto de pelo y nuestros antepasados solo quedaron cubiertos los hombros y la cabeza. Wheeler también supone que el cerebro es uno de lo órganos con mayor actividad metabólica y podría dañarse con el recalentamiento excesivo. Concluye Wheeler que la postura erecta y la piel desnuda permitieron disipar el exceso de calor facilitando el desarrollo de un cerebro mayor..

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Durante los últimos milenios la evolución cultural supera la evolución biológica. Las conductas aprendidas se trasmitieron de generaciones anteriores. Cálculos del tamaño dela población han permitido concluir que ha habido tres oleadas de crecimiento demográfico, cada una iniciada por una revolución cultural-tecnológica, que aumentan los recursos disponibles par sostener la vida humana. La primera se debió al desarrollo de las herramientas, desde los primeros homínidos hasta hace 10.000 años cuando la población humana era de 5 millones aproximadamente. En los siguientes 8.000 años los seres humanos cultivaron y domesticaron animales y la población aumentó cien veces a 500 millones aproximadamente. Después de la revolución agrícola llevamos 300 años de revolución científico industrial y la población ha llegado a 5.600 millones.La evolución cultural humana y el aumento de la población ha afectado profundamente la continuación de la evolución biológica de otras formas de vida transformando una gran parte de los hábitats del planeta y por un glorioso accidente evolutivo llamado inteligencia nos hemos convertido en administradores de la continuidad de la vida en la tierra según palabras del biólogo evolucionista Stephen Jay Gould de la Universidad de Harbad.

V. MECANISMOS DE LA EVOLUCIÓN

¿Cuáles son los procesos que impulsan el cambio evolutivo?

Acaso es la selección natural la única causa de la evolución? Esta ocurre todo el tiempo en todas las poblaciones de organismos?Todos los organismos viven, se reproducen y mueren, sin embargo los individuos cambian al evolucionar las poblaciones, por lo tanto la herencia es la relación entre la vida de los organismos y la evolución de las poblaciones que son las que evolucionan, no los individuos solos.

A. MODELO EVOLUTIVO

El proceso evolutivo comprende 7 puntos:1. Se desarrolla al largo del tiempo y en forma continua. En algunos casos o especies

puede descomponerse en etapas o generaciones.2. existe un mecanismo productor de diversidad representado por “errores” de la

naturaleza al reproducir el material genético de algún ser vivo, que lo hace diferente(mutaciones) ó aparecer como un individuo nuevo por intercambio de material entre individuos diferentes.

3. Un mecanismo de Selección que permita que unos individuos sobrevivan y otros desaparezcan.

4. Un mecanismo que modifique lo existente para legar a un estado de mejor adaptación. El modelo inicial puede no ser el mejor, pero por el método ensayo error puede conducir al diseño óptimo, un ejemplo análogo nos sirve para comprender este punto es el uso de una pluma de ave para escribir ha conducido a la fabricación de una pluma de tinta moderna.

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5. El nicho influye para que la especie alcance la forma óptima por un mecanismo de convergencia, ejemplo según las condiciones del medio ola disponibilidad de alimentos y depredadores las aves tuvieron que llegar a formar el pico, las marsupiales la bolsa exterior, los mamíferos la placenta, las patas de los reptiles se convirtieron en alas de aves y murciélagos y en aletas en focas y ballenas.

6. La velocidad de evolución depende de la riqueza de la variedad de formas existentes y la intensidad de la fuerza selectiva y la distancia entre el modelo actual y el óptimo. Si el diseño está próximo al óptimo, el proceso evolutivo se hace más lento.

7. Aumento en complejidad. Se pasa del desorden hacia el orden, de lo simple a lo complejo. El proceso va marchando hacia la perfección de los individuos ajustándolos al medio exterior. Un ejemplo cultural nos sirve para comprenderlo mejor. Las culturas poco desarrollada tecnológicamente como las de indios y negros desaparecieron en forma bárbara siendo sustituidas por otras civilizaciones más avanzadas. Así desapareció el taparrabo y se sustituyó por la vestimenta europea.

B. HISTORIA DE LAS IDEAS EVOLUTIVAS.

Cronológicamente la humanidad ha pasado por varias creencias acerca de origen de los seres vivos en la tierra y su diversidad actual. Haremos un recuento de lo ocurrido.

La idea evolucionista más antigua corresponde a los griegos Empédocles y Anaximandro que pensaban que unos organismos se transformaban en otros eliminando los menos aptos.

Aristóteles(384-322 a.c.) visualizó los seres vivos como seres imperfectos en búsqueda de la perfección ( un concepto primitivo de evolución) y clasificó todos los organismos conocidos por él en una “escala de naturaleza”, pero no propuso mecanismos sobre el origen de las especies. Sus ideas influenciaron la edad media cuando surgió la creencia de que los productos en descomposición eran vivificados por la energía creadora del sol para producir animales vivos, por ejemplo de la carne podrida nacían moscas.

Hasta el siglo XVIII las culturas judeocristianas aceptaban la idea creacionista y fijista donde las especies fueron creadas y permanecen fijas, como figura en el Génesis.

En el siglo XVIII Buffón tenía una idea transformacionista pero por degradación donde partiendo de un prototipo ideal original se degradaron los organismos.

En el siglo XVIII Maupertuis también tenía una idea transformacionista. Pensaba que los negros y albinos se debían a alteraciones aleatorias producidas en el fluido seminal.

En el siglo XIX apareció la primera teoría completa del proceso evolutivo de las especies. Fue Jean-Baptiste Lamarck quien publicó su libro “Phillosophie Zoologique” en 1809 donde presenta una teoría de la evolución apoyada en dos principios básicos

- La vida tiene la propiedad inherente a ella misma de moverse siempre de lo simple a lo complejo

- Los organismos son capaces de cambiar sus características por medio del uso y el desuso como respuesta a los cambios ambientales, esta se denominó “la ley del uso y el desuso” que dice que: “órgano que no se usa se atrofia y órgano que se usa se desarrolla”. Los cambios operados por razones ambientales se transmiten a los descendientes, constituyendo la herencia de caracteres adquiridos. Como ejemplo de esta ley Lamarck propuso la idea de que las jirafas

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obtuvieron un cuello largo mediante múltiples intentos por alcanzar las hojas de los árboles que no estaba disponible para otros animales herbívoros después las jirafas transmitieron esta característica a su descendencia. A pesar de lo incorrecto de la teoría , fue el primero en proponer que los organismos evolucionaban por selección natural

El problema era que la teoría de Lamarck carecía de pruebas experimentales, razón por la cual muchos naturistas la rechazaron, entre ellos el joven Charles Darwin, quien ya se había inquietado por el tema y había empezado a acumular evidencias de la naturaleza misma en un viaje histórico a las islas Galápagos a bordo del barco Beagle (que se proponía hacer un crucero de 5 años para elaborar cartas de navegación para la marina británica), que le permitió armar su teoría lógica y coherente. El Beagle zarpó de Plymouth, Ionglaterra en 1831, y descendió hacia Sudamérica. Mientras los miembros de la tripulación elaboraban mapasa de costas y puertos Darwin estudiaba plantas, fósiles y formaciones geológicas de costas e islas. Recogió y catalogó miles de especies de plantas y animales. El Beagle estuvo algún tiempo en las islas Galápagos, 600 millas al este de Ecuador donde las plantas y animales que recogió las comparó con las de la porción continental de Sudamérica y le impresionó el gran parecido con las de Sudamérica que con las de África . con sus observaciones Darwin hizo una síntesis y reunió varios elementos y con una dosis de genialidad publicó “El Origen de las Especies” (“On The Origin Of Species By Means Of Natural Selection Or The Preservation Of Favored Races In The Struggle For Life”) en 1859 (sacaron 1.250 ejemplares que se agotaron es mismo día). Los elementos que tomó Darwin para se teoría son los siguientes: Las teorías de Thomas Malthus acerca del crecimiento de las poblaciones. Malthus era

clérigo y economista y percibió que las poblaciones aumentaban en tamaño en forma geométrica (2 4 8 16 32, etc. ) mientras que los alimentos se multiplican en proporción aritmética: 1 2 3 4 5, etc. Sin embargo las poblaciones naturales permanecen constantes. Al final el crecimiento de la población era frenado por factores ambientales como la escasez de comida, los depredadores, las enfermedades y el clima.

La selección artificial obtenida por criadores de animales en Inglaterra quienes inducían grandes variaciones en plantas y animales domésticos en tan solo unas cuantas generaciones. En ese entonces y desde el siglo XVIII se creía que los organismos no cambiaban en forma significativa con el tiempo, sino que se encontraban iguales a cuando fueron creados. También los descubrimientos fósiles y geológicos de la época

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Hipótesis de Lamarck para la evolución del cuello dela jirafa La jirafas de cuello corto arrancaban las hojas de las ramas inferiores de los árboles y se estiraban forzando para alcanzar las ramas más altas haciendo sus cuellos más largos en este proceso. Sus crías tendrían cuellos más altos y a su vez se estiraban más

comenzaban a contradecir las ideas aceptadas de que la tierra se encontraba como había sido creada, pero los hallazgos científicos a principios del siglo XIX de Charles Lyell demostraban que las montañas, valles y otras características físicas de la superficie terrestre no fueron creadas en la forma que se encontraban, sino que se formaron en períodos largos de tiempo, por procesos geológicos lentos, de vulcanismo, erosión, deslizamientos y glaciaciones. Estos procesos indicaban que la tierra era más vieja de lo que se creía, tiempo durante el cual pudieran haber surgido nuevas especies.

Efectos del ambiente en la diferenciación de poblaciones de pinzones en el archipiélago de los Galápagos

El aislamiento geográfico de las tortugas en el mismo lugar. En las Galápagos, Darwin encontró enormes tortugas (galápagos es sinónimo de “tortuga”). Las diversas islas eran el hogar de diferentes tipos de tortugas. En las islas sin tortuga, los cactus de tunas crecían con sus pencas y sus frutos jugosos por todo el terreno. En las islas en las que vivían tortugas, los cactus de tunas tenían troncos sustanciosos con pencas carnosas y frutos muy por arriba del alcance de las voraces tortugas de boca fuerte. Las tortugas tenían pequeñas diferencias de una isla a otra ¿Podrían haberse originado las diferencias entre unas y otras por habitar en islas separadas?

La herencia de caracteres adquiridos, un error de Lamarck.

Su obra tuvo tremendas repercusiones en la comunidad científica, reconocido como algo jamás escrito. Richard Dawkins se refirió así de Darwin “ los organismos vivos han

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Pinzones estudiados por Darwin en las islas Galápagos:

En estas islas Darwin encontró muchas especies de pinzones que son aves comedoras de semillas, tienen grandes picos adaptadas a quebrar semillas duras. Según las conclusiones de Darwin, hace miles de años, un pinzón o un pequeño grupo de ellos, se perdieron durante una migración o fueron sacados de la tierra continental por una tormenta llegando a las galápagos. Allí encontraron pocas aves, por tanto poca competencia por el consumo de semillas e insectos y se quedaron allí evolucionando adquiriendo adaptaciones para explotar diferentes fuentes de alimento. Para Darwin y los biólogos modernos, los pinzones de las galápagos evolucionaron de un ancestro común (a). Obsérvese la variedad de picos que demuestran la diversidad de especies formadas como el Certhidia olivacea que come insectos (b) y el Geospiza magnirostris (c)Los pinzones son muy similares al punto que los machos pueden equivocarse. Cuando un macho se acerca a una hembra de especie equivocada, en cuanto le ve el pico, reconoce su error y busca en otra parte a su compañera.

existido sobre la tierra sin nunca saber por qué durante más de 3.000 millones de años, antes que la verdad, al fin, fuese comprendida por uno de ellos”.

El mecanismo de selección natural de Darwin consistía en cuatro observaciones acerca del mundo natural: 1) sobreproducción: cada especie produce más individuos de los que sobrevivirán hasta la madurez. 2) Variación: hay variaciones en la descendencia ( de origen genético) 3) Competencia: las especies compiten entre sí, por la disponibilidad limitada de recursos (lucha por la supervivencia) 4) supervivencia para reproducir: los descendientes que poseen la combinación de características más favorables para supervivir se reproducen (supervivencia del más apto). La selección natural tiene como resultado un incremento en genes “favorables” y una disminución en los “desfavorables” en la población con el tiempo estos cambios serán suficientes para el surgimiento de nuevas especies.

Aunque a Darwin se le concede el mérito de haber elaborado una teoría coherente sobre la selección natural, no fue el primero que tuvo esta grandiosa idea. Su mérito consistió en darle la trascendencia que se merecía y en haber desglosada la idea con detalles. En 1813 William Ch. Wells, un medico de origen escocés presentó la misma idea que se publicó después de su muerte y tuvo poca resonancia. Patrick Matthew, cultivador de frutas publicó una forma de selección natural en un trabajo sobre arboricultura

C. FACTORES EVOLUTIVOS

La evolución esta relacionada con los siguientes factores:1. las mutaciones2. las migraciones3. la selección natural4. la extinción

1. Las mutaciones: son la fuente fundamental de la variabilidad genética. El estudio de la frecuencia y distribución de genes alelos en una población se denomina Genética de poblaciones y la evolución es el cambio en la frecuencia de los genes dentro de una población. Las mutaciones son la fuente de alelos nuevos. Las células tienen mecanismos eficientes que protegen sus genes, ya que hay enzimas que examinan constantemente al DNA y lo reparan si hay defectos causados por radiación,, sustancias químicas o errores en el copiado, sin embargo pueden ocurrir cambios en la secuencia de nucleótidos generando mutaciones que producen enorme impacto. Algunos cambios casi no tienen efectos en el organismo, pero la mayoría son dañinos y unos cuantos pueden ser benéficos o ayudar al organismos a enfrentar cambios nuevos en el ambiente. Aunque las mutaciones son raras, ocurren una vez cada 10.000 a 1.000.000 de genes por individuo en cada generación , por sí sola no tiene una fuerza evolutiva pero sobre ellas actúan otros procesos evolutivos, como la migración y la selección natural, quienes pueden favorecer la diseminación de la mutación o eliminarla. Sin mutación no habría diversidad entre las formas de vida y quizás tampoco vida. Las mutaciones producen cambio en la estructura o la función del organismo y ocurren de manera espontánea sin estar dirigidas a objetivos específicos.

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2. Las migraciones: producen flujo de genes entre las poblaciones. En biología la

palabra mutación tiene dos significados diferentes: a) movimiento de muchas especies al cambiar las estaciones climáticas buscando sitios donde esté el verano para reproducirse y encontrar refugio para escapar del invierno. b) en biología evolutiva se refiere al flujo de genes entre poblaciones, por ejemplo los mandriles viven agrupaciones sociales llamadas tropas. Dentro de cada tropa las hembras se aparean con varios machos dominantes , y por lo general los machos jóvenes abandonan su tropa natal para adherirse a otras y si tienen éxito se unen a ella y quizás se conviertan en machos dominantes. Así los descendientes de una tropa llevan genes a otra. La migración tiene dos efectos importantes :

El flujo de genes distribuye alelos provechosos a la especie. Se da la tendencia a ir mejorando la especie.

El flujo de genes ayuda a mantener organismos de la misma especie en una región extensa. Esto tiene un efecto positivo y otro negativo. Es positivo en el sentido de que si ocurre un cambio climático severo o adverso en un sitio, y provoca el exterminio de los individuos habitantes del área, no se acaba la especie que tiene individuos en otras regiones. Ejemplo la semilla de maple que cae en un estanque nunca germina; los venados y alces arrasados por la erupción del Monte Santa Elena no dejaron descendientes. El efecto negativo es que si una población lleva constantemente genes a otra nunca podrá desarrollar diferencias significativas en las frecuencias de alelos. En cambio el aislamiento de poblaciones sin flujo de genes entre las poblaciones distintas de la misma especie, es un factor clave en el origen de nuevas especies. Una variación o desviación genética es un cambio aleatorio en poblaciones pequeñas. Un ejemplo en humanos es el caso de una mujer de la religión Amish y su hijo sufren un conjunto de defectos genéticos conocidos como el síndrome de Ellis-van Creveld caracterizado por piernas y brazos cortos, dedos adicionales y a veces fallas cardíacas huyeron de la persecución religiosa de Suiza a Pensilvania junto con 200 miembros más de dicha religión. Esto ocurrió entre 1720 y 1770 y desde entonces todos los Amish de Pensilvania se trasladaron al condado de Lancaster y han permanecido reproductivamente aislados de los estadounidenses que no son Amish. En 1964 había una población de aproximadamente 8.000 Amish y en ese año el genetista Víctor McKusick descubrió que había una frecuencia de alelos para el síndrome muy elevada (aproximadamente 0.07 comparado con la frecuencia en la población general que es de 0.001)

3. La selección natural: se ha definido como la supervivencia del más apto, pero realmente tiene que ver más con la reproducción, ya que ningún organismo vive para siempre y la única manera de que sus genes continúen en el futuro es mediante la reproducción exitosa. La selección actúa en el fenotipo que es el reflejo del genotipo, sobre estructuras y conductas que muestran los organismos de una población, ejemplo muchas aves incluyendo el pavo real atraen a las hembras ostentando un lindo plumaje.La selección natural puede influir en las poblaciones de tres maneras básicas y puede ocurrir de varias formas:

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Selección direccional: favorece individuos con una característica extrema, ejemplo si favorece individuos pequeños, hay selección en contra de individuos medianos y grandes. Este tipo de selección no puede durar por siempre, pues una vez adaptada la especie al ambiente un cambio sería dañino

Selección estabilizadora: favorece individuos con un valor promedio y selecciona en contra de los valores extremos. Si tomamos el mismo ejemplo anterior favorecería a los tamaños medianos y desfavorecería a los grandes y pequeños.

Selección disociadora. Favorece los individuos extremos a costa de los individuos promedios. Puede ocurrir en poblaciones de variedad de recursos y especies, ejemplo una isla puede tener varias especies de plantas con semillas grandes y duras y otras con semillas suaves y pequeñas. Las semillas grandes proporcionan mayor alimento por semilla pero solo pueden comerlas las aves con pico grande y fuerte, y aunque estas aves también pueden comer semillas pequeñas desperdiciarían tiempo y energía buscándolas. Entonces las aves con pico grande se especializarían en comer semillas grandes en tanto que las aves de pico pequeño comerían semillas pequeñas. Las aves medianas tal vez no puedan romper las semillas grandes y las pequeñas no suministren suficiente energía, por tanto la selección actuará en contra de ellas.

La selección actúa en contra de organismos que no tienen características para sobrevivir y reproducirse en un ambiente. las características que ayudan a un individuo a sobrevivir y reproducirse en un ambiente específico se denominan adaptaciones y son el resultado final de la selección natural. Una de las principales fuerzas selectivas es la competencia con otros miembros de la misma especie cuando persiguen el mismo tipo de alimento en los mismos lugares y con los mismos peligros, en este caso sobrevive el más apto. Pero también ocurre que varias especies convivan en un mismo lugar y opten por no competir sino por realizar una simbiosis que puede ser de varias formas: una es el parasitismo donde una especie se beneficia de la otra obteniendo beneficio unilateral, el mutualismo donde ambas especies se benefician y el comensalismo donde una se beneficia y la otra no sufre daño.

3.1. SELECCIÓN NATURAL: EVOLUCIÓN GRADUAL, VERSUS EVOLUCIÓN "A SALTOS".

Hasta hace poco, la explicación más convincente y popular para la evolución del hombre se basaba en la idea de los cambios ecológicos ocurridos al unirse Eurasia y África, 16 millones de años atrás. La concepción usual de evolución pensaba que esta se producía en un proceso lento, pero gradual y continuo, por el que se habría desarrollado un ser que se adaptaba progresivamente a las sabanas y planicies luego de los cambios climáticos de la unión de los continentes. El nuevo ser había tenido que adaptarse progresivamente a la postura erguida con las consecuencias ya revisadas: postura erguida, liberación de las manos, ensanche del cerebro, mayor capacidad comunicativa, de retención mnemónica, etc. De ser así, los restos de hominideos leídos desde el pasado hasta el presente deberían mostrar esos cambios graduales y cada resto hallado debería ser como el eslabón de una

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cadena, la que podría ordenarse desde seres menor evolucionados hasta seres más modernos, hasta llegar al hombre actual. Sin embargo hoy todo ese proceso es visto de diferente manera: la evolución parece funcionar a saltos, según las nuevas hipótesis, produciendo varias especies distintas a la vez, de la que perdurará solo la mejor adaptada(3) a su medio ambiente. Una vez que una especie se adapta o "encaja" bien en un nicho ecológico, continúa desarrollándose, pero sin cambiar en su conformación biológica. La especie puede continuar desarrollándose indefinidamente, mientras su nicho ecológico no cambie. Cómo se explica esta evolución a saltos vía selección natural? Mientras existe, una especie produce -al asar y espaciado en el tiempo-- seres mutantes los que, como no se ajustan al ambiente de su especie, desaparecen sin dejar rastros. Sin embargo, algunos mutantes, en vez de nacer con alteraciones orgánicas que lo ponen en desventaja con su medioambiente, resulta que nacen con cambios que les dan una mejor adaptación al medio en que nacen, a tal grado que resulten mejor adaptados al medioambiente que sus predecesores y por lo tanto, con mayores probabilidades de sobrevivencia en los cambios ambientales que vive la especie, esto es lo que podríamos llamar "saltos" significativos y cualitativos., Esos nuevos seres, aunque solo sean una derivación de la anterior, se convierten en la siguiente especie en el escalonamiento evolutivo. De esta manera, lo que tenemos es una evolución a saltos, como se la ha llamado, y no una evolución de progresividad continua, como supusieron los darwinianos originales.   Esta hipótesis de la evolución incide directamente en la interpretación de los restos de humanos primitivos que se descubren. Según la anterior teoría de la progresión continua, la especie humana se habría desarrollado con transformaciones pequeñas y progresivas, de manera que los restos paleontológicos deberían mostrar a través de los restos encontrados, estos pequeños cambios que se sumarían en el tiempo y irían del australopitecus, dos millones de años atrás, hasta el homo sapiens sapiens actual, lo que no sucede (por eso se habla del "eslabón perdido" que nunca nadie puede hallar), en cambio con la teoría de evolución a saltos de hoy, queda en claro que no puede haber una estela de rastros antropológicos que indiquen transformaciones óseas en una secuencia continua, sino que se encuentran grandes diferencias cualitativas súbitas, ya que la evolución opera por cambios de grandes saltos cualitativos (debido a especimenes mutantes) que aparecen en un momento dado. Así se explica que falten especimenes, porque no se trata de cambios continuos.

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4. La extinción: una distribución muy localizada y una extrema especialización ponen en peligro la supervivencia de una especie si ocurren cambios ambientales extremos. La presencia de otros organismos nuevos en el área, pueden producir la desaparición de especies, sin embargo el cambio y la destrucción del hábitat son las principales causas de extinción. La selección natural no siempre produce organismos ágiles como el antílope y el halcón , todos los miembros de una especie pueden llegar a extinguirse como los dinosaurios y los tigres de diente de sable que se sabe de su existencia por los fósiles encontrados. Los paleontólogos calculan que el 99.9% de las especies que han existido, están ahora extintas, probablemente por cambios ambientales. Los tres cambios primordiales que originan la extinción de las especies son: la competencia entre especies, los depredadores o parásitos nuevos y la destrucción del hábitat.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Vélez M. Antonio. Del big bang al Homo Sapiens. Editorial Universidad de Antioquia. 2ª edición. Medellín 1998

Audesirk, Teresa. Y Col. Biología. La vida en la tierra. Editorial Pearson 4ª edición. México. 1996

Villee, Claude y Col. Biología. Editorial interamericana Mc Graw-Hill .2ª edición. México. 1992 .

INTERNET

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