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ORIGEN DE LA VIDA,
TEORIAS. EVOLUCION
DE LA CELULA.
EVOLUCION BIOLOGICA
¿QUÉ ES LA VIDA?
Vivo
Cualquier sistema químico capaz, como mínimo,
de transferir su información genética y
perpetuarse (capaz de reproducirse)
ORIGEN DE LA VIDA
•
El hombre desde siempre se ha preocupado por el origen
de la vida. ¿de dónde viene?, ¿ Cómo se ha formado?....
•
Hipótesis:
– Origen divino
– Los seres vivos se han formado en la Tierra (pero en
unas condiciones diferentes a las actuales)
– La vida proviene de otros planetas (Panspermia)
•
Para explicar esto han existido grandes corrientes de
pensamiento:
– Creacionismo
– La generación espontánea
– Teoría del origen químico de la vida
– Panspermia
Los seres vivos se han formado en la Tierra
Sabemos:
Edad de la Tierra: 4500 millones de años
¿Qué pasó en estos
1000 millones de años?
Fósiles más antiguos: 3500 millones de años
EL CREACIONISMO
• Sostiene que la vida en la Tierra habría sido creada por
una fuerza sobrenatural, después de un acto creativo
único o bien a intervalos sucesivos.
• Además, esta teoría sostiene que cada una de las
distintas especies se habría originado separadamente de
las otras y que no había experimentado modificación
alguna en el transcurso de las generaciones sucesivas
(inmovilismo de las especies).
• Dado que no pueden someterse a una verificación
experimental, los fundamentos del creacionismo están
excluidos del campo de aplicación de la ciencia y
actualmente son ignorados por la mayor parte de la
comunidad científica.
GENERACION ESPONTÁNEA
• Es una antigua teoría biológica que sostenía que
podía surgir vida animal y vegetal de forma
espontánea, a partir de la materia inerte (barro,
estiércol, etc.) sin sufrir ningún tipo de proceso
previo, simplemente aparecían.
• Surge en la antigua Grecia, se mantuvo durante
muchos siglos hasta finales de la Edad Media.
• Esta teoría fue apoyada por Aristóteles, Van
Helmont (1577-1644), entre otros.
Diversos experimentos realizados entre
los siglos XVII y XVIII refutaron esta
teoría
• En 1668 el médico italiano Francesco Redi refutó
la hipótesis de los gusanos a partir de la carne.
• Demostró que las larvas de mosca se originaban en
la carne tan sólo si las moscas vivas habían puesto
previamente sus huevos allí: por consiguiente,
sostenía que ninguna forma de vida había podido
nacer de la materia inanimada.
EXPERIMENTO DE REDI
• A mediados del siglo XIX,
Louis Pasteur en Francia y
John Tyndall en Inglaterra
refutaron la idea del caldo
que se transforma en
microorganismos.
• Demostró así que ninguna
forma de vida puede
originarse
espontáneamente de la
materia inorgánica, sino
únicamente de la vida
preexistente, éste es el
denominado proceso de la
biogénesis.
Así, gracias a Pasteur, la idea de la
generación espontánea fue desterrada
del pensamiento científico y a partir de
entonces se aceptó de forma general el
principio que decía que todo ser vivo
procede de otro ser vivo.
EXPERIMENTO DE PASTEUR
PANSPERMIA
Esta idea fue introducida en el siglo XIX por Svant August Arrhenius.
Dicha teoría defiende que la vida en la Tierra se habría propagado de un
sistema solar a otro por medio de esporas de microorganismos que viajaban en
meteoritos
A favor tiene el hecho que:
Algunos cometas y meteoritos
se han encontrado moléculas
orgánicas (agua, aminoácidos...)
Algunos meteoritos llegados a
la Tierra tienen fósiles de lo que
parecen bacterias
En contra:
 No se puede probar ni rebatir
EL ORIGEN QUÍMICO DE LA
VIDA
• Es la teoría mas aceptada para explicar el origen de
la vida, se basa en la hipótesis química expuesta por
el ruso A. Oparin y el inglés Haldane en 1923.
• Alexander Oparin fue el primero en proponer la idea
que la vida se había formado en la Tierra primitiva,
en unas condiciones que no encontramos en la
actualidad.
De la atmósfera primitiva se sabe:
 Era pobre en O2: la materia orgánica
puede acumularse.
 No había O3 : la radiación ultravioleta
solar llegaba hasta la superficie de la
Tierra (energía para la síntesis de
materia orgánica)
 Era rica en CH4, NH3, H2 , H2Ov ,N2
Además,
 La temperatura
elevada.
de la Tierra era
 Gran actividad volcánica.
 “Inestable” (impactos de meteoritos)
Proponía que en estas condiciones era
posible la síntesis de las biomoléculas
necesarias para la vida (aminoácidos, bases
nitrogenadas, glúcidos, …)
En la década de los 50, diferentes investigadores, reprodujeron
en el laboratorio las condiciones atmosféricas primitivas,
sintetizaron aa, bases nitrogenadas, ácidos carboxílicos, ...
Entre los investigadores destacan: 1953: S. Miller y Urey
sintetizan aminoácidos y otros compuestos orgánicos; 1960: Joan
Oró sintetiza adenina a partir de ác. cianhídrico
Stanley Miller
atmósfera
Urey
océano
Joan Oró
Experimento de Urey y Miller
Todas estas moléculas formadas en los mares primitivos se fueron
acumulando y aumentando en complejidad (polimerización) creando la
“sopa primitiva”
• El siguiente paso fue la formación de coacervados,
pequeñas gotitas formadas por diferentes polímeros
en soluciones acuosas. Estos polímeros estarían
formados por combinaciones de proteínas, lípidos y
ácidos nucleicos,…
• Posteriormente, dichos coacervados se separarían
del medio a través de una membrana y podrían
estabilizarse con un metabolismo primitivo. Pudiendo
crecer hasta un tamaño límite (aprox. 500 micras) a
partir del cual se rompen espontáneamente en dos
El último requisito para tener una “célula” es la existencia de
un material genético asociado a los coacervados sobre el
cual la selección natural pueda actuar y escoger aquellas
combinaciones más idóneas. Esta evolución originaría los
primeros protobiontes y después las primeras células.
Resumen:
Combinación de
macromoléculas
Millones
de años
Coacervados con
nutrición y
reproducción
Se rodea de
membrana
Protocélulas
PROTOCELULA
• Si una microesfera hubiera encerrado ribozimas, se
habría formado algo parecido a una célula viva, a la que
se llamaría protocélula.
• Dentro se habrían producido proteínas, y por difusión
habrían entrado nucleótidos y aminoácidos necesarios
para sintetizar nuevos ARN y proteínas.
• Cuando la microesfera creció lo suficiente, pudo haberse
dividido, dando casi fin al camino hacia la evolución de las
primeras células.
EVOLUCION DE LA
CELULA
4.5
4
3.5
3
2.5
Formación de
Fotosíntesis
los océanos
Formación de
Primeras Cianobacterias
la Tierra
células
2
1.5
1
0.5
0
Eucariotas
Vertebrados
Respiración
aeróbica
Seres
pluricelulares
La evolución celular es la siguiente:
PROTOBIONTES 3700 millones de años
PROCARIOTAS (heterótrofas anaeróbicas) 3500 millones de años
PROCARIOTAS (autótrofas anaeróbicas) 2500 millones de años
Formación atmósfera oxidante 2300 millones de años
PROCARIOTAS (aeróbicas) 2200 millones de años
EUCARIOTAS 1800 millones de años
Atmósfera oxidante actual 750 millones de años
CELULA
PROCARIOTA:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Pequeño tamaño.
ADN desnudo, cromosoma
único: células haploides.
Ausencia de núcleo.
Ausencia de orgánulos
membranosos.
Pared celular rodeando a la
membrana.
División por bipartición.
mesosomas
cromosoma
flagelo
cilios
pared celular
ribosomas
inclusiones
membrana plasmática
TEORIA ENDOSIMBIOTICA
Postula que algunos orgánulos propios de las células
eucariotas, especialmente plastos y mitocondrias, habrían
tenido su origen en organismos procariotas que después de
ser englobados por otro microorganismo habrían
establecido una relación endosimbiótica con éste. Se
especula con que las mitocondrias provendrían de
protebacterias y los plastos de cianobacterias.
TEORIA
ENDOSIMBIOTICA
PROCARIOTAS
EUCARIOTAS
ARQUEAS
E. coli
N. equitans
Spyrogyra
Mitocondria
Cloroplasto
CELULA EUCARIOTA:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Mayor tamaño.
Núcleo verdadero con membrana.
Empaquetamiento del ADN con histonas.
Orgánulos membranosos.
Presencia del citoesqueleto.
División por mitosis.
Sexo y Meiosis.
•
1.
Actualmente la idea más aceptada es que:
El núcleo se formó por invaginación de la membrana
plasmática y de ahí se originaron también los orgánulos
membranosos del sistema de endomembranas.
Mitocondrias y Cloroplastos se originaron por
endosimbiosis.
2.
CELULA
VEGETAL
Tonoplasto
Vacuola
Envuelta
Microtúbulos
Núcleo Cromatina
Mitocondria
Ribosomas
Microfilamentos
Nucleolo
REr
REl
Cloroplasto
Peroxisoma
Plasmodesmo
Aparato de Golgi
Pared celular
Membrana plasmática
CELULA ANIMAL
Microfilamentos
Peroxisoma
Flagelo
Mitocondria
Envuelta
Cromatina Núcleo
Centriololos
Nucleolo
Ribosomas
REr
Microtúbulos
REl
Lisosoma
Cilios
Membrana plasmática
Aparato de Golgi
EVOLUCION
BIOLOGICA
• Una vez que la vida surge sobre la
Tierra, se nos plantea un nuevo
interrogante:
¿cómo a partir de una sola célula han
podido aparecer todas las especies
tan diferentes que existen hoy día?
¿Qué es
evolución?
Es un proceso de cambio sobre una
POBLACIÓN reproductiva que
contiene variedades de
INDIVIDUOS con algunas
características hereditables y
en donde algunas variedades
difieren en su APTITUD ( éxito
reproductivo)
TEORIAS DE LA EVOLUCION
• TEORIAS PREEVOLUTIVAS:
• FIJISMO
• CATASTROFISMO
• TEORIAS EVOLUTIVAS:
•
•
•
•
•
LAMARCKISMO
DARWINISMO
NEODARWINISMO PRIMITIVO
NEODARWINISMO MODERNO O TEORIA SINTETICA
TEORÍA SALTACIONISTA O DEL EQUILIBRIO PUNTUADO
TEORIAS PREEVOLUTIVAS
• Hasta el s. XIX se pensó que los seres vivos eran
inmutables y que habían existido siempre de la misma
manera, sin sufrir cambios, fijos, lo cual originó una
corriente de ideas agrupadas bajo el término FIJISMO o
CREACIONISMO.
•
G. Cuvier (1769-1832), estudiando una gran cantidad de
fósiles dedujo que había especies que desaparecían, se
extinguían, lo cual implicaba cambios que contradecían al
fijismo; pensó que las especies aparecían sobre la Tierra y
se mantenían durante mucho tiempo sin sufrir ningún
cambio hasta que se producía una gran catástrofe que las
hacía desaparecer, tras lo cual aparecían nuevas especies
que volvían a desaparecer en otra catástrofe y así
sucesivamente, surgiendo una variante de las ideas fijistas
que constituyó el CATASTROFISMO.
TEORIAS EVOLUTIVAS (1)
• J.B. DE LAMARCK (1744-1829) las especies
actuales provenían de especies primitivas, hoy
extinguidas, que habrían sufrido modificaciones
sucesivas; esta nueva idea recibió el nombre de
EVOLUCIONISMO.
• Para Lamarck estas transformaciones se debían a
que cuando cambiaban las condiciones
ambientales, los seres vivos desarrollaban
caracteres que les ayudaban a vivir mejor
(ADAPTACIÓN AL MEDIO) y luego esos
caracteres se transmitían a sus descendientes,
apareciendo especies nuevas; es lo que llamaba la
HERENCIA DE LOS CARACTERES
ADQUIRIDOS.
El lamarkismo aceptaba que el medio es cambiante y que la Tierra
tiene una gran antigüedad (solamente así es posible la gran variedad
de organismos existentes).
El lamarkismo consiste en el transformismo, a lo largo del tiempo, de
unas especies en otras. Este cambio se debe a 3 causas:
1. Existencia de una tendencia hacia la complejidad (perfección): la
evolución se produce, de las especies más sencillas, originadas por
generación espontánea, hacia las más complejas. El motor de esta
tendencia es un “deseo interno” de cambio
2. Aparición de adaptaciones al medio a causa del uso o desuso de los
órganos: las variaciones ambientales producen cambios en las
costumbres y por el uso o el desuso se produce un desarrollo o una
atrofia de los órganos. Se producen las adaptaciones (“la función
crea el órgano”)
3. La herencia de los caracteres adquiridos: los cambios que
experimentan los órganos durante la vida para adaptarse al medio
se transmiten a la descendencia
El ejemplo más explicado por el lamarkismo es el origen del cuello en
las jirafas. Según esta hipótesis, el cuello de estos animales se debe
al esfuerzo continuo de unos antílopes originales para llegar a las
hojas más altas de los árboles. Estos esfuerzos harían que los
cuellos se alargaran unos centímetros y pasarían a la descendencia.
Después de muchas generaciones, el cuello iría creciendo hasta las
dimensiones actuales.
La EVOLUCIÓN BIOLÓGICA es el proceso continuo de
transformación de las especies a través de cambios producidos
en sucesivas generaciones, y que se ve reflejado en el cambio de
las frecuencias alélicas de una población.
Charles Darwin
(creador de la teoría de la evolución)
En el contexto de las Ciencias de la vida, la evolución es un cambio
en el perfil genético de una población de individuos dentro de una
misma especie. Desde los años 1940, cuando emergió la nueva
ciencia de la genética, la evolución ha sido definida más
específicamente como un cambio en la frecuencia de alelos entre
una generación y la siguiente.
EVOLUCIONISTAS DARWINISTAS
• C. Darwin y A. Wallace proponen:
• El origen de las especies: las especies evolucionan acorde al
medio, para adaptarse a éste.
• El universo pasaba de ser una creación de Dios estática y
perfecta
conjunto de individuos en constante
competición y evolución para poder perpetuar su especie en
el tiempo.
• Ambos naturalistas estuvieron influenciados por el
economista Thomas Malthus.
• Según Malthus, la población tiende a crecer más
rápidamente que la oferta de alimentos disponible para sus
necesidades, el crecimiento se frena debido a las
hambrunas, las enfermedades y las guerras.
El darwinismo se basa en los siguientes principios básicos:
 El mundo no es estático, sino que cambia. Las especies cambian continuamente,
aparecen unas y se extinguen otras. Además, viendo el registro fósil nos damos
cuenta que cuanto más antiguo es el fósil, más diferente se presenta respecto a
los seres actuales
 La evolución es un proceso gradual, continuo. Existe una gran variabilidad entre
las especies, pero de manera continua. Ej: pinzones de las Galápagos
Pinzones de las Galápagos
Se cree que las catorce especies de
pinzones de las islas Galápagos
evolucionaron a partir de una sola,
similar al Volatinia jacarina,
abundante en América Latina, en
especial en la costa sudamericana
del Pacífico. El pinzón ancestral, con
su pico corto y robusto
especializado para aplastar semillas,
migró, con toda probabilidad, desde
el continente hacia las islas. Sus
descendientes, libres para explotar
recursos que en condiciones
normales habrían tenido que
compartir con sílvidos, pájaros
carpinteros y otras aves, se
adaptaron a todos los hábitats
(árboles, cactus o suelo) y
alimentos (semillas, cactus, frutos o
insectos) disponibles. La forma y el
tamaño de sus picos son un ejemplo
de adaptación.
El mecanismo de la evolución es la Selección Natural.
El motor de la evolución no era el impulso interno de cambio
sino que era la naturaleza la que hacía la selección.
1. La selección consta de 2 fases:
1. Producción de variabilidad: Darwin no sabía el origen
(Mendel publicada su obra en 1865) pero se daba cuenta
que en cada generación se produce una gran
descendencia, con pequeñas diferencias entre ellos
(variabilidad).
2. La selección, a través de la lucha por la supervivencia,
de esa variabilidad
SELECCIÓN NATURAL
Consiste en la eliminación de los individuos menos aptos, de los
individuos con menos eficacia biológica.
Aunque la Selección natural actúa durante toda la vida del individuo,
existen dos grandes momentos donde se eliminan genes de la población:
1. Primeras fases de la vida: se eliminan muchos gametos,
zigotos, larvas, individuos jóvenes,…
2. En la época de la reproducción. No todos los individuos que
llegan al estado adulto pueden reproducirse.
Con esta eliminación de combinaciones de genes en la población, ésta
se ADAPTA al medio, aumentando las posibilidades de supervivencia
del grupo.
La frecuencia relativa de los individuos mejor adaptados de una
población a las condiciones ambientales se incrementará a lo largo del
tiempo.
A finales del siglo XVIII,
antes de la Revolución
Industrial, la forma
dominante de Biston
betularia era la de color
claro, y se mimetizaba
mejor sobre la corteza de
los árboles cubiertos de
líquenes. Pero la
contaminación industrial
destruyó los líquenes y dejó
a la vista la corteza oscura;
las formas claras eran
presa fácil de las aves,
mientras que las oscuras,
mucho mejor camufladas,
se convirtieron pronto en
las más abundantes. Ahora
que ha vuelto a disminuir LA
SITUACIÓN SE HA
INVERTIDO
NEODARWINISMO O TEORÍA
SINTÉTICA DE LA EVOLUCION
•
Surge durante el siglo XX, desde 1930 a 1950, a partir de la fusión
de tres disciplinas diferentes: la genética, la sistemática y la
paleontología.
Esta teoría puede resumirse de la siguiente manera:
•
El proceso evolutivo se basa en los principios de la variabilidad de
la descendencia y de la selección natural
•
El origen de la variabilidad son las mutaciones (crean nuevos alelos)
y las recombinaciones genéticas (crean nuevas combinaciones de
genes)
•
Lo que evoluciona son las poblaciones, no los individuos. Las
poblaciones perduran y cambian a medida que cambian las
frecuencias génicas de las poblaciones, mientras que los individuos
mueren con el mismo genotipo con el que nacieron
•
Los factores que hacen variar las frecuencias génicas de una
población son la SELECCIÓN NATURAL, LAS MUTACIONES, LAS
MIGRACIONES y la DERIVA GENÉTICA
•
Para que una población llegue a generar una especie diferente ha
de estar aislada de las otras poblaciones
TEORÍA DEL EQUILIBRIO PUNTUADO
(PUNTUALISMO O SALTACIONISMO)
El registro fósil en muchas ocasiones indica claramente
transformaciones graduales en las especies (ej.: caballo).
Este tipo de evolución se interpreta como gradualismo filético,
caracterizado por:
1. Todas las especies sucesivas forman una sola línea
evolutiva a partir de la especie ancestral
2. La transformación es lenta y gradual
3. La transformación se produce en toda la población
En 1972 N. S. Gould y N. Eldredge (paleontólogos) partiendo del hecho
de que se encuentran muy pocas formas de transición en el registro
fósil, proponen la teoría del equilibrio puntuado.
A diferencia de la teoría gradualista, la teoría del equilibrio puntuado
mantiene que la evolución de una especie consiste en una serie de
cambios rápidos en poblaciones pequeñas y relativamente aisladas,
seguidos de largos periodos de estabilidad. Posteriormente, esta especie
se vuelve dominante en la zona.
Esta teoría se diferencia del gradualismo filético en:
1. Las especies sucesivas no se forman siguiendo una sola línea
evolutiva a partir de la especies ancestral, sino siguiendo 2 o
más líneas
2. En la transformación se alternan etapas muy lentas sin cambios
(ESTASIS) con etapas de transformación muy rápidas
(ESPECIACIÓN)
3. La transformación hasta la nueva especie no se produce en toda
el área inicial, sino en una zona reducida donde ha quedado
aislada una población pequeña
PRUEBAS DE LA EVOLUCION
Las pruebas en las que se basa la evolución
son las siguientes:
–
–
–
–
–
Pruebas biogeográficas
Pruebas paleontológicas
Pruebas anatómicas
Pruebas embriológicas
Pruebas bioquímicas
PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS
Basadas en los fósiles. Los más antiguos tienen unos 3500 millones de
años y corresponden a los estromatolitos
ESTROMATOLITO
PRUEBAS MORFOLÓGICAS Y ANATOMICAS
PRUEBAS BIOGEOGRÁFICAS
PRUEBAS EMBRIOLÓGICAS
PRUEBAS BIOQUÍMICAS
PREGUNTAS???