Download Innovaciones biológicas, para 3ºs diferenciados, agosto 2015.

Liceo N° 1 Javiera Carrera
Depto. BIOLOGIA
Documento de apoyo para 3° Diferenciado
¿Cómo eran los primeros organismos?
La tierra cuando se formó estaba muy caliente (más o menos 4.500 millones de años),
meteoritos chocaron contra la Tierra que estaba en formación y estas rocas liberaron energía
cinética que se convirtió en calor por impacto y se liberó más calor aun por el decaimiento e los
átomos radioactivos. Esto provocó que la roca que estructuraba la tierra se fundiera, y los
elementos más pesados como el Níquel y el Fierro se hundieran hacia el centro del planeta (donde
permanecen fundidos hasta la actualidad).
De acuerdo a lo anterior se supone que debió transcurrir mucho tiempo para que la Tierra se
enfriara lo suficiente para permitir la existencia de agua (en estado líquido). Sin embargo se cree
que la vida surgió poco después de que había agua disponible; esto se basa en el descubrimiento
de:
a) Fósiles incrustados en rocas de más o menos 3.500 millones de años.
b) Rastros químicos en rocas, sugieren que la vida es más antigua más o menos 3.900
millones de años.
La era Precámbrica se considera la era en la que se inicia la vida.
I ANAEROBIOS

La primera célula nació en el océano, es PROCARIONTE
está contenido en un núcleo.

La obtención de alimento y energía se realiza por ABSORCIÓN de moléculas orgánicas de
su ambiente.

No había oxígeno en la atmósfera, por lo que las células metabolizaron las moléculas
orgánicas de forma anaerobia
por lo tanto producen poca energía.

A medida que se fueron multiplicando estas bacterias procariontes anaeróbicas primitivas,
se acabaron las moléculas orgánicas producidas por reacciones químicas prebióticas. Es
así que moléculas sencillas como el CO2, H2O y energía en forma de luz solar
abundaban, por lo que se deduce que lo que faltaba eran moléculas energéticas, es
decir moléculas que almacenaran en sus enlaces químicos energía.
su material genético no
II FOTOSÍNTESIS

Con el tiempo algunas células adquirieron la capacidad de utilizar la luz solar, para
impulsar la síntesis de: moléculas complejas a partir de moléculas sencillas

Las primeras bacterias fotosintéticas (primitiva) usaron SULFURO DE HIDRÓGENO
disuelto en agua (en la actualidad esto lo hacen las bacterias púrpura), como fuente de
hidrógeno.

El sulfuro de hidrógeno era abundante debido a la gran actividad de los volcanes, pero
debido a la utilización por parte de las bacterias y a la disminución paulatina de la actividad
volcánica el sulfuro de hidrógeno comenzó a dismunuir, esta situación preparó el escenario
para que evolucionaran las bacterias fotosintéticas primitivas a CIANOBACTERIAS las
que fueron capaces de utilizar la fuente de H2 más abundante del planeta: H2O (agua).

Las cianobacterias incorporaron los fotosistemas I y II y de esta forma pudieron realizar la
fotolisis del agua para obtener el hidrógeno necesario para reducir el CO 2 y formar materia
orgánica liberando O2 al medio.
III
CONSECUENCIAS DE LA FOTOSÍNTESIS

Este proceso (fotosíntesis) permitió que la atmósfera adquiriera grandes cantidades de
oxígeno.

Al principio el oxígeno liberado se consumió rápidamente al reaccionar quimicamente con
otras moléculas de la atmósfera y de la corteza terrestre. Uno de los átomos que
reaccionaron fue el hierrro:
HIERRO
+ OXÍGENO
ÓXIDO DE HIERRO
HERRUMBE
 Luego que todo el hierro disponible se transformó en herrumbre; aumentó la
concentración de O2 en la atmósfera.
 Analizando químicamente a las rocas, se supone que el aumento de O2 apareció
en la atmósfera hace aproximadamente 2200 millones de años.
 El aumento de la concentración de oxígeno fue paulatino y se logró la estabilidad
más o menos hace 1500 millones de años.
 Desde ese tiempo la proporción de oxígeno en la atmósfera ha sido casi
constante, ya que la cantidad de oxígeno liberado por la fotosíntesis en todo el mundo
se compensa exactamente con la cantidad que se consume en la respiración
aeróbica.
IV
METABOLISMO AÉROBICO

A pesar de lo que nosotras suponemos el oxígeno es potencialmente peligroso
para los seres vivos porque reacciona con las moléculas orgánicas y las destruye.

En la actualidad bacterias anaeróbicas mueren cuando se les expone al oxígeno
mortal.

Se supone que la acumulación de oxígeno en la atmósfera primitiva
EXTERMINÓ a muchos organismos y por ende fomentó la EVOLUCIÓN de los
mecanismos celulares, que contrarrestan la Toxicidad del Oxígeno.

Lo tóxico del oxígeno provocó presión ambiental para los microorganismos esto
determinó la capacidad para usar oxígeno en su metabolismo, lo que permitió:
Canalizar el Poder Destructor del O2 a través de la respiración AERÓBICA
generando la producción de energía útil para la célula. La energía útil para la
célula aumenta, entonces las células aeróbicas tienen una importante ventaja
selectiva.
V ORIGEN DE LAS CÉLULAS EUCARIONTES

Las bacterias tal y como estaban eran fuente rica de alimento para los seres vivos
que fuesen capaces de comerlas.
 No hay fósiles de las primeras células depredadoras, los paleobiólogos especulan
que esta presencia de bacterias Presas permitió la evolución de Bacterias
Depredadoras.
 La hipótesis de mayor aceptación es la que señala que:
a) “los organismos procariotas (depredadores primitivos) evolucionaron hasta
llegar a ser más grandes que las bacterias comunes”.
b) “perdieron la pared rígida celular, que rodea a la mayoría de las células
bacterianas, por lo tanto su membrana plasmática flexible toma contacto con el
medio ambiente”.
c) de esta manera “las células procariotas depredadoras: eran capaces de
envolver a las bacterias más pequeñas en una bolsa de Membrana Plegable, por
lo tanto se puede tragar a toda bacteria presa”.


Las bacterias depredadoras tal vez no podían realizar fotosíntesis, ni el
metabolismo aeróbico, lo que sí podían hacer, era captar moléculas de
alimento grande (bacterias “presas”), pero las metabolizaban en forma
poco eficiente.
Aproximadamente hace 1.700 millones de años un depredador originó a la
Primera célula Eucariota.
VI ORIGEN DE LAS MEMBRANAS INTERNAS:
 Las células eucariontes difieren de las procariontes por su sistema complicado de
membranas internas.
 Las membranas surgieron originalmente del plegado hacia adentro (invaginación)
de la membrana celular de un depredador unicelular.
 Si como sucede con la mayoría de las bacterias actuales, el ADN de los ancestros
de los eucariotas estaba adherido al interior de la membrana celular, un pliegue
de la membrana cerca de ese sitio se estranguló y se convirtió en el precursor del
núcleo celular.
 Existen otras estructuras que tienen membranas de mucha importancia como son
las mitocondrias y los cloroplastos.
HIPÓTESIS ENDOSIMBIÓTICA :
Propone que las células eucarióticas primitivas, adquirieron los precursores de
mitocondrias y cloroplastos al fagocitar ciertos tipos de bacterias. Las células y bacterias
atrapadas entraron gradualmente en una relación simbiótica.
1. Célula procariótica anaeróbica y depredadora fagocita una bacteria aerobia:
Una célula depredadora anaerobia atrapó a una bacteria aerobia para alimentarse,
como lo hace a menudo; pero por alguna razón no la pudo digerir .La bacteria
aerobia permaneció viva y en buen estado.
El citoplasma de la depredadora estaba lleno de moléculas nutritivas a medio
digerir, que corresponden a residuos del metabolismo anaeróbico.
La bacteria aerobia absorbe estas moléculas y usó el oxígeno para metabolizarlas,
por lo que obtuvo mucha energía.
Fueron muchos los recursos nutritivos del organismo aerobio y mucha la
producción de Energía que esto provocó la fuga de energía, como ATP o
moléculas similares hacia el citoplasma de su huésped.
La célula depredadora anaerobia, junto con la bacteria simbiótica puede
metabolizar alimento en forma aerobia por lo tanto adquiere una gran ventaja
evolutiva sobre otras células anaeróbicas, y puedo reproducirse con mayor
frecuencia.
Con el paso del tiempo las bacterias endosimbióticas pierden su capacidad para
vivir de manera independiente de su huésped y nace la MITOCONDRIA.
2. La célula que contiene a la mitocondria fagocita una bacteria fotosintética.
Una de estas células exitosa (con mitocondrias) atrapó a una cianobacteria
fotosintética, sin digerirlas. La cianobacteria se asentó en su huésped y evolucionó
gradualmente hacia el primer CLOROPLASTO.
Otros organelos que se piensa que se originaron por este medio (endosimbiósis)
son : cilios; flagelos; centriolos y microtúbulos, los que se originaron por la
simbiosis entre una bacteria del tipo Espirilo y una célula eucariótica primitiva.
EVIDENCIAS QUE APOYAN LA HIPÓTESIS ENDOSIMBIÓTICA:
1. Precisas y específicas son las características bioquímicas distintivas que
comparten organelos eucarióticos y las bacterias vivas.
2. Las mitocondrias, cloroplastos y centriolos contienen cada uno su propia
dotación(pequeña) de ADN que muchas investigadoras consideran como un
residuo de ADN que contenían originalmente la bacteria fagocitada.
3. Intermediarios vivientes: corresponden a organismos que están vivos
actualmente y que son muy parecidos a los ancestros hipotéticos y que ayudan
a demostrar que es factible una vía evolutiva propuesta.
Ejemplos:
a) Pelomyxa palustris: no tiene mitocondrias, aloja una serie de bacterias
aerobias.
b) Corales: tiene microalgas:zooxantelas, por eso necesitan aguas claras para
que éstas puedan hacer fotosíntesis.
zooxantelas
c) Paramecium, Almejas, Corales y algunos caracoles albergan algas
fotosintéticas.
VII ORIGEN DE LOS ORGANISMOS PLURICELULARES:
 Una vez que evolucionó la DEPREDACIÓN, el hecho de tener mayor tamaño se
convirtió en una ventaja.
 Las células más grandes podían facilmente fagocitar a una pequeña y era difícil
que las otras las ingirieran.
 Los organismos más grandes se mueven más rápido por lo tanto tiene más éxito
en huida y en la depredación.
 El problema de las células grandes es que el oxígeno, nutrientes y desechos
metabólicos difunden por la membrana plasmática. Si la célula es más grande hay
menos disponibilidad de la membrana superficial por unidad de volumen de
citoplasma.
 Para sobrevivir las células mayores de 1mm de diámetro tienen dos posibilidades:
a) pueden tener un metabolismo bajo, de manera que requieran poco oxígeno y
produzcan poco CO2. Ejemplos: algas unicelulares grandes.
b) El organismo puede ser multicelular, ya que muchas células pequeñas
confinadas y empaquetadas en un solo cuerpo, brinda ventajas.
Estas algas tuvieron las siguientes ventajas:
 Los depredadores unicelulares tuvieron dificultad para fagocitarlas.
 La especialización celular les dio posibilidad de establecerse en un solo lugar, a
través de estructuras similares a raíces (en rocas o arena) y estructuras de
hojas que flotan y hacen fotosíntesis. Ejemplo: algas pardas o cafés de más de
66 metros de longitud.
ANIMALES


Los fósiles completos aparecen en rocas del Precámbrico( hace 610 y 544
millones de años).
Los animales son sin espina dorsal: invertebrados, son muy diferentes a otros
fósiles y por lo tanto se piensa que no tuvieron descendientes.



Existen otros fósiles de estas capas rocosas, los que pueden ser los ancestros de
los animales actuales.
Esponjas, medusas ,seguida por ancestros de
gusanos, moluscos y artrópodos.
Los fósiles del Cámbrico revelan radiación adaptativa ( diversidad )
La diversificación de los animales puede haber estado estimulada por la aparición
de estilos de vida de los depredadores como la COEVOLUCIÓN de PRESA y
DEPREDADOR.
 En el período Silúrico(440 a 410 millones de años) los trilobites eran presa de amonites y
nautilo septado (siguen en las profundidades del océano pacífico)
ammonite
Trilobite
Nautilo septado

La evolución en la era Paleozoica se tradujo en que los animales se mueven más
que los anteriores:
a) Depredadores: se desplazan en espacios amplios, les permite buscar la presa
adecuada.
b) Presa: capacidad de huir con rapidez
La evolución de la Locomoción eficiente
Relacionada con
Mayor capacidad sensitiva
Y
Sistemas Nerviosos más complejos
(Los sentidos: tacto y quimiorreceptores se desarrollaron más y
esto se relaciona con la conducta)

Los peces( hace más o menos 530 millones de años) desarrollaron:
UN ESQUELETO INTERIOR
Les permitió ser: a) más veloces
b) con sentidos más agudos
c) cerebros más grandes
que los invertebrados