UD 2. El origen de la vida y del ser humano

Índice1. La receta de la vida.

1. Bioelementos y biomoléculas.2. Energía para la vida.

2. Definiendo la vida.

3. El origen de la vida.1. Principales teorías.2. Experimento de Miller.

4. La evolución biológica.1. Pruebas de la evolución.2. Principales teorías sobre la evolución.3. Selección natural y artificial.

5. Extinciones.

6. El origen del ser humano.

1. La receta de la vida• Todos los seres vivos del planeta presentan unas características comunes:

• Están constituidos por los mismos elementos y moléculas (bioelementos y biomoléculas).• Su unidad básica de vida es la célula.

• Las células de los organismos vivos realizan las funciones de nutrición (obtener energía), relación y reproducción.

1.1. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS

• De todos los elementos químicos que se encuentran en la naturaleza, solo unos 25 forman parte de los seres vivos, éstos son los llamados bioelementos.

• Sin embargo, no todos ellos se encuentran en la misma proporción:• Bioelementos primarios: Suponen un 96 – 97% de la materia viva (C,H,O,N,P y S).• Bioelementos secundarios: Suponen un 2,5 – 3 % de la materia viva (Na, Cl,K, Mg,Ca...)

• Oligoelementos: Suponen una mínima cantidad pero son imprescindibles (Fe, Cu, I, Si, Li…)

Bioelementos comunes a todos los seres vivos

• La vida en la Tierra está basada en el Carbono.• A pesar de no ser el elemento más abundante sí que es esencial para

formar los compuestos de los que estamos formados los seres vivos.• Esto se debe a que el átomo de carbono puede formar cuatro enlaces

covalentes con otros átomos dando lugar a muchas y muy distintas moléculas.

• BIOMOLÉCULAS• Las biomoléculas son los compuestos que forman parte de los seres

vivos. Es el resultado de la combinación de los bioelementos. (Son los “ladrillos” con los que se construyen).

• Se clasifican en dos grupos:• Biomoléculas inorgánicas:

• Son las que aparecen tanto en seres vivos como en el resto de la naturaleza.

• Su estructura no está basada en el carbono.• Agua y sales minerales

• Biomoléculas orgánicas:• Son exclusivas de seres vivos.• Su estructura está basada en el carbono.• Glúcidos, lípidos. Proteínas y ácidos nucleicos

1.2. Energía para la vida

NUTRICIÓN AUTÓTROFA NUTRICIÓN HETERÓTROFA

2. Definiendo la vida

Estas son algunas definiciones de vida de científicos importantes, ¿cuál es la tuya?

3.EL ORIGEN DE LA VIDA

2.1. Origen sobrenatural. El creacionismo– Desde la antigüedad han existido explicaciones que suponen que un dios varios dioses dieron origen a

todo lo existente.

– Para los creyentes el creacionismo es la aceptación literal de lo descrito en la Biblia, aceptándose como cierto el relato de la creación del mundo y del ser humano establecido en el Génesis. El creacionismo aún es importante en muchas partes del mundo y ha dado lugar a una versión actualizada denominada el Diseño Inteligente.

2.2. La generación espontánea: – Desde la antigua Grecia se pensaba que los seres vivos podían surgir a partir del lodo, del agua, de la

carne en descomposición y de otros elementos, sin la existencia previa de otros organismos.

– Pero a partir del siglo XVII, se demostró la imposibilidad de la generación espontánea ya que siempre debían existir organismos precursores para la formación de descendientes.

– Experimentos que justifican la falsedad de la generación espontánea:

• Experimento de Redi: (S XVII) Es uno de los primeros experimentos en poner en duda la generación espontánea.

• Experimento de Pasteur (S XIX):Descarta definitivamente la teoría de la generación espontánea

Experimento de Redi

Experimento de Pasteur

2. 3. Teoría de la panspermia:

• Esporas o formas de resistencia de microorganismos que llegaron a la Tierra en el interior de meteoritos

• No explica el origen de la vida, lo traslada a otro sitio

• La panspermia tiene dos versiones.• Para la panspermia dirigida, la vida se propaga por el universo mediante bacterias muy resistentes que

viajan a bordo de cometas.

• La panspermia molecular cree que lo que viaja por el espacio no son bacterias sino moléculas orgánicas complejas. Al aterrizar en la Tierra se combinaron con el caldo primordial de aminoácidos e iniciaron las reacciones químicas que dieron lugar a la vida. La hipótesis de la panspermia es posible, aunque no necesaria para explicar el origen de la vida sobre la Tierra.

• Esta teoría se apoya en la existencia de moléculas orgánicas encontradas en meteoritos y cometas. También se han encontrado meteoritos con bacterias fosilizadas, aunque no podemos saber con certeza si ya estaban allí cuando impactó contra la Tierra o son formas terrestres que contaminaron al meteorito.

2. 4. La evolución química y celular. LA HIPÓTESIS DE OPARIN

• Hipótesis de la Síntesis Prebiótica. Oparin y Haldane (1923). La vida proviene de moléculas orgánicas que surgieron en el planeta a partir de materia inorgánica.

• La vida surge por procesos físico-químicos ocurridos en la atmósfera primitiva terrestre y en los océanos en varias etapas.

• Algunas de estas etapas han sido comprobadas experimentalmente: Experimento de Miller.

• Video sobre el origen de la vida en la Tierra.

Síntesis Prebiótica

Síntesis Prebiótica

Síntesis Prebiótica

Síntesis Prebiótica

Síntesis Prebiótica

Experimento de Miller

2. 5. Hipótesis actuales

• Teoría de Oparin: Es la más aceptada, con algunas modificaciones• La unión de las partículas sencillas para formar las grandes moléculas orgánicas no ocurrió en

el agua, sino en zonas arcillosas. Los minerales de la arcilla permitieron estas uniones al actuar como catalizadores para la formación de moléculas grandes.

• El primer acido nucleico en aparecer fue el ARN (más sencillo e inestable). A partir de él se formaría el ADN

• Se ha comprobado experimentalmente las primeras etapas. Sin embargo el paso más complicado de explicar es el de los coacervados al primer organismo vivo.

• También se postula que la vida pudo surgir en las chimeneas hidrotermales volcánicas de las dorsales oceánicas.

4. La evolución biológica • Se calcula que en la Tierra pueden existir alrededor de 30 o

50 millones de especies diferentes, aunque hasta ahora se han catalogado y descrito unos 2 millones.

• Todas estas especies proceden de antepasados cuyos restos han quedado como fósiles en rocas.

• El proceso responsable del cambio de unas especies a otras es la evolución.

• Existen pruebas que no dejan lugar a dudas del hecho de la evolución, estas pruebas son:

• Pruebas biológicas: se basan en las similitudes morfológicas y fisiológicas entre seres vivos actuales.

• Pruebas paleontológicas: Se basan en el estudio de los fósiles.

• Pruebas moleculares: Se basan en la comparación de biomoléculas, principalmente en secuencias de aminoácidos de proteínas y de nucleótidos de ácidos nucleicos (ARN y ADN).

4.1. PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN.

• Pruebas biológicas:• Pruebas anatómicas y morfológicas: Se basan en el estudio de anatomía comparada.

• Órganos homólogos: Presentan diferentes funciones, pero un mismo patrón estructural. Prueba de evolución divergente. Indica parentesco evolutivo. Ejemplo: Extremidades de mamíferos.

• Órganos análogos: órganos con la misma función, pero con una estructura interna diferente. Prueba de evolución convergente. Ejemplo: Alas de insecto y aves. No Indica parentesco evolutivo.

• Órganos vestigiales: Órganos que ya no cumplen una función en los organismos que los presentan. Prueba la evolución a partir de un antecesor, en los que estos órganos sí eran útiles. Ejemplo: Apéndice vermiforme, muelas del juicio o el coxis. Indica parentesco evolutivo

• Pruebas bioquímicas: Todos los seres vivos poseen el mismo sistema de transmisión de la información, comparten las mismas proteínas y las mismas reacciones químicas.

• Pruebas paleontológicas• Se basan en el estudio de los fósiles. Hasta ahora se han clasificado 1,5 millones de especies

fósiles diferentes, aunque hay paleontólogos que estiman que pueden existir hasta 991 millones, lo que supondría que solo hemos encontrado fósiles de una de cada 660 especies.

• Gracias a los fósiles se ha podido confeccionar el “árbol de la vida”

• Son especialmente útiles

• Pruebas moleculares.• La evolución molecular es el proceso de cómo cambian los genes de una determinada población de

organismos a lo largo del tiempo. Las modernas técnicas para explorar los genes (ADN y ARN), y los aminoácidos de proteínas, permite a los científicos comparar las moléculas de diferentes especies, y determinar las relaciones evolutivas.

• Las especies que tienen una formación genética similar tienen una relación evolutiva más cercana.

4.2. Principales teorías sobre la evolución.

• LAMARCKISMO• Propuesta por el naturalista Jean Baptiste de Monet, caballero de Lamarck (1808).

• Primera teoría evolucionista razonada , lo que le supuso un enfrentamiento con los fijistas. (Cuvier).

• Estableció que los seres vivos tienen un impulso interno hacia la perfección y la complejidad, con un principio creativo heredable a los descendientes.

• Propuso la Teoría de los caracteres adquiridos:• Los primeros organismos se originarían por generación espontánea y los demás, a partir

de ellos, por evolución basada en las siguientes premisas:• La ley del uso y desuso: el uso continuado de un órgano lo fortalece y desarrolla mientras que

su desuso lo debilita y degenera.

• La necesidad crea al órgano: los cambios ambientales pueden originar necesidades completamente nuevas y como respuesta pueden surgir órganos nuevos.

• La herencia de los caracteres adquiridos: para que estas nuevas características se perpetúen en las posteriores generaciones habrán de ser hereditarias.

• Esta teoría no explica los mecanismos de la evolución

En la actualidad esta teoría no esta aceptada por:

Los caracteres adquiridos no se transmiten a la

descendencia.

Los seres vivos no poseen una necesidad interna de

perfeccionamiento

• DARWINISMO

• Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Russel Wallace ((1823-1913)) establecieron la teoría de la evolución por la selección natural.

• Se basa en tres puntos:

• La elevada capacidad reproductora de los organismos ya que las especies tienden a producir una elevada cantidad de descendientes.

• La variabilidad de la descendencia ya que los descendientes no son todos iguales sino que presentan diferencias entre si.

• La selección natural en la descendencia ya que cuando los recursos son escasos se produce una lucha por la supervivencia que permite que los descendientes mejor adaptados sobrevivan y se puedan reproducir.

• Como consecuencia las especies cambian con el tiempo por la selección natural de los organismos mejor adaptados.

• “Supervivencia del más apto”: Los individuos con características más ventajosas sobreviven, dejan másdescendientes. Los individuos con características menos ventajosas resultan perjudicados y dejan menosdescendientes. Al cabo de varías generaciones se producen cambios importantes respecto a la poblaciónoriginal

• NEODARWINISMO• Cuando Darwin plantea su teoría sobre el origen de las

especies por selección natural no se conocen ni las Leyes de la Herencia ni las mutaciones. Debido a esto el darwinismo tenía una importante contradicción en sí mismo, pues si el mecanismo de la evolución era la selección natural, este mismo proceso con el tiempo eliminaba la variabilidad, con lo que tarde o temprano la evolución se detendría.

• A principios del siglo XX se formula una nueva teoría: El Neodarwinismo o Teoría Sintética de la Evolución que integra el darwinismo con las leyes de Mendel y el fenómeno de las mutaciones. Esta teoría es la que está en la actualidad vigente.

Funcionamiento de la evolución

• La teoría del neodarwinismo se puede resumir en los siguientes puntos:• La variabilidad de los individuos de una población se debe a:

• La reproducción sexual.• Recombinación genética producida en la meiosis.• Las mutaciones, las cuales se producen al azar

• Sobre la población actúa la selección natural. Los mejor adaptados sobreviven, dejan más descendientes y sus caracteres se extienden dentro de la población. Los peor adaptados dejan menos descendientes y sus genes van desapareciendo.

• Estos cambios progresivos se acumulan en el tiempo produciendo cambios graduales que originarán nuevas variedades, razas y especies.

• Para saber más: http://evolutionibus.eresmas.net/neodarwinismo.html

• TEORÍA DEL EQUILIBRIO PUNTEADO• Es una teoría alternativa al gradualismo propuesto por la teoría sintética: Propone que en muchos

casos la aparición de nuevas especies se produce de forma rápida

• Se basa en estudios paleontológicos: “El registro fósil no habla de cambios graduales a lo largo de muchas generaciones, sino de cambios mucho más rápidos, en muy pocas generaciones, que convierten a unas especies en otras como respuesta a los cambios en el medio”

• Periodos de estabilidad o ESTASIS. Las especies apenas sufren modificaciones

• Periodos de Especiación. Se producen cambios rápidos y aparecen nuevas especies a partir de las ya existentes

5. Evolución del ser humano

AUSTRALOPITHECUS. Es un género extinto de

primates homínidos.

Vivió en zonas tropicales de África hace 4 millones de años.

Se desplazaban de manera bípeda.

El tamaño de su cerebro era similar al de los grandes simios actuales.

Se alimentaban de frutas y hojas.

Dieron origen al Género Homo.

GÉNERO HOMO Es un género de

primates homínidos de la

tribu Hominini.

Son bípedos.

Fabrican herramientas

Los supervivientes más

recientes han sido Homo

neanderthalensis en

Europa y el Homo

floresiensis en Indonesia.

...y el homos sapiens

ESPECIES Homo habilis

Homo gautengensis

Homo rudolfensis

Homo ergaster

Homo georgicus

Homo erectus

Homo antecessor

Homo cepranensis

Homo floresiensis

Homo heidelbergensis

Homo neanderthalensis

Homo rhodesiensis

Homo helmei

Homo sapiens

HOMO HABILIS, HOMBRE HABILIDOSO(2,5 a 1,5 m.a)

Es el primer Homo que fabrica

y utiliza herramientas.

No salió de Africa.

Dedos curvos de pies y manos:

lo que indicaba que aún

utilizaban los árboles.

Mayor capacidad craneal 650

cm³

Cráneo más redondeado.

Incisivos y molares mas

grandes que los

australopithecus

HOMO ERECTUS.(1,8m.a y 300.000años)

Salió de África y vivió en

Europa China e indonesia.

Era muy robusto y tenía una

talla elevada, hasta 1,80 m

de medida.

El volumen craneal era muy

variable, entre 800 y 1200

cm3.

Poseía una fuerte mandíbula

sin mentón, pero de dientes

relativamente pequeños

Probablemente conocía el

uso del fuego

HOMO ANTECESSOR( 1m.a a 800.000 años)

Es considerada la especie homínida más antigua de Europa: Atapuerca (Burgos)

Eran individuos altos, fuertes y con rostro de rasgos modernos.

Su cerebro era más pequeño que el del hombre actual.

Aparato dental muy primitivo.

Practicaban el canibalismo.

HOMO NEANDERTHALENSIS(300.000 a 20.000 años)

Convivió con el hombre Homo

Sapiens

Esqueleto robusto

Gran capacidad craneal 1.500

cm³.

Tallaban piedras.

Utilizaban el fuego

Enterraban a los muertos

Vivían en grupos organizados,

formados por alrededor de unos

treinta miembros.

HOMO SAPIENS, PRIMITIVO

EL HOMBRE DE CRO-MAGNON

Apareció hace 130.000 años.

Huesos más finos y de mayor estatura que los neandertales

Cráneo redondeado y mandíbula con mentón.

Realizaban pinturas rupestres.