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www.aulados.net Botánica 2008
¿Qué organismos estudia la Botánica?
Origen y diversificación de los
seres vivos
Cordados
Plantas
Moluscos
Crustáceos
Protozoos
Insectos
Algas
Arácnidos
Nematodos
Hongos
Virus
Bacterias
Otros
Sólo una pequeña
y aún así...
Volver aparte,
texto
Acontecimientos importantes en la historia de las plantas y
hongos
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Evolución y diversificación de las primeras formas de vida:
PROCARIOTAS
Origen y desarrollo de las células fotosintéticas: PROCARIOTAS
FOTOSINTÉTICOS
Primeras células con orgánulos: EUCARIOTAS
Primeros organismos multicelulares en los vegetales: ALGAS Y
HONGOS PLURICELULARES
Conquista del medio terrestre por las plantas: EMBRIOFITOS
Desarrollo de tejidos conductores: PLANTAS VASCULARES
Comienzo de las plantas con semillas: GIMNOSPERMAS
Desarrollo y evolución de las plantas con flores: ANGIOSPERMAS
Escala de tiempo geológica
Plantas
terrestres
Eucariotas
pluricelulares
Eucariotas
unicelulares
Procariotas
Primeros
indicios de
seres vivos
http://www.geo.ucalgary.ca/~macrae/timescale/timescale.html
BIOGENESIS
Condiciones fisicoquímicas
de la Tierra:
• Fuentes de energía:
descargas eléctricas,
erupciones volcánicas,
radiación UV
• Composición de la
atmósfera: N2, CO2, gases
nobles, H2 y CO Î sin O2
• Impacto de meteoritos
Etapas en la evolución de
los primeros organismos
vivos
• Acumulación de pequeñas
moléculas orgánicas
(monómeros) sintetizadas
abióticamente
(experimentos Miller &
Urey, 1953, 1959, y otros)
Î Gly y otros aminoácidos,
azúcares, lípidos, bases
púricas y pirimidínicas,
ATP.
http://www.ucsd.tv/miller-urey
Paloma Cubas
1
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Etapas en la evolución de los primeros organismos
vivos
• Unión abiótica de estos monómeros (aminoácidos,
nucleótidos,...) para dar polímeros como proteínas,
lípidos y ácidos nucleicos (experimentos de Sidney
Fox), en superficies como arcillas, etc.
• Origen de las moléculas de la herencia (RNA y
DNA)
• Agregación de las moléculas sintetizadas
abióticamente en “gotas” rodeadas de membrana ≈
células (protobiontes), con un medio químico interno
diferenciado del medio químico externo
FECHAS
• 4 600-4 500 Ma: Formación del planeta Tierra a partir de la
nube original que dió lugar al Sistema Solar
• 3 800 Ma: Rocas más antiguas datadas (Isua, Groenlandia).
Primeros indicios bioquímicos de vida
• 3600 Ma: indicios más antiguos de células (fósiles semejantes
a cianobacterias actuales)
¿Qué carácterísticas presenta un organismo vivo?
PRECAMBRICO
Proterozoico
Fósiles de animales pluricelulares
Fósiles de algas pluricelulares
•
•
•
•
Capacidad de crecer
Metabolismo
Auto-replicarse
Heredar rasgos de sus antepasados
Mutar
Primeros fósiles de eucariotas
Transición a una atmósfera oxigenada
Arqueozoico
Procariotas anaerobios y aerobios
Fósiles más antiguos conocidos
Rocas mas antiguas conocidas
Millones de años
MODOS DE NUTRICION DE LOS SERES VIVOS
FUENTE DE ENERGIA
FOTO(luz)
FUENTE DE C
AUTO(CO 2 )
Q UIMIO(comp. orgánicos)
HETERO(CH 2 O) n
AUTO(CO 2 )
HETERO(CH 2 O) n
DONANTE DE e - o H + ORGANISMOS
H 2 S, S
H 2O
H 2O
H 2O
(a)
(b)
(b)
(b)
comp. orgánicos
H 2 , CH 4 + ,
(c)
Bacterias
Cianófitos
Algas
Plantas
terrrestres
Bacterias
Diversificación:
• Quimiótrofos vs. fotótrofos
• Heterótrofos vs. autótrofos
NO 2 - , NH 3 Bacterias
S, Mn ++ , Fe ++
Bacterias
Protozoos
Hongos
M etazoos
* Algas con heterotrofia facultativa, Plantas terrestres
aclorofílicas
M argulis L. et al. 1990. Handbook of Protoctista
(sim plificado)
(a)
CO 2 + 2 H 2 S ¿ (CH 2 O) + H 2 O + 2 S
(b)
CO 2 + H 2 O ¿ (CH 2 O) + O 2
Paloma Cubas
Diversificación de los organismos unicelulares
(procariotas): primeras células fotosintéticas
Organismos fotosintéticos (fotoautótrofos)
• con bacterioclorofilas
• con clorofila a Î producción y comienzo de la
acumulación de O2 libre en la atmósfera (2 800
Ma, 1-2% PAL) Î Aerobios y anaerobios
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Desde el principio, los seres vivos modificaron profundamente la atmósfera
PRECAMBRICO
Proterozoico
Fósiles de animales pluricelulares
Fósiles de algas pluricelulares
Primeros fósiles de eucariotas
Transición a una atmósfera oxigenada
Arqueozoico
El oxígeno comienza a aparecer en la atmósfera
Comienzan las bacterias productoras de oxígeno
Fósiles más antiguos conocidos
Rocas mas antiguas conocidas
Bacterias metanógenas comienzan a emitir a la atmósfera
Los primeros seres vivos microcópicos comienzan a consumir CO2
Niveles elevados de CO2 compensan la poca energía que llega del Sol
Edades mínimas de las principales ramas del árbol de la vida,
basadas en datos biogeoquímicos y paleontológicos (Brooks,
2003).
Primeras células con orgánulos:
Eucariotas unicelulares
Separación de las tres grandes
ramas del árbol de la vida:
BACTERIA
ARCHAEA
EUKARYA
1 800 Ma:
Primeros fósiles de células con:
• orgánulos: núcleo,
mitocondrias, cloroplastos,
etc.
• División celular: mitosis
• Reproducción sexual: meiosis
BACTERIA
Millones de años
ARCHAEA
EUKARYA
C. Woese (1977)
Primeras células con orgánulos:
Eucariotas unicelulares (cont.)
Metabolismo y modo de vida: Todos aerobios,
• Fotoautótrofos (clorofila a, H2O, ↑ O2)
• Quimioheterótrofos con:
- absorción de compuestos orgánicos o
- capturan partículas
• Mixótrofos: pueden funcionar de ambos modos
Grupos: algas unicelulares, protozoos, hongos
unicelulares
Origen: teoría de la endosimbiosis en serie (Margulis,
1970)
PRECAMBRICO
Proterozoico
Fósiles de animales pluricelulares
Fósiles de algas pluricelulares
Primeros fósiles de eucariotas
Transición a una atmósfera oxigenada
Arqueozoico
Fósiles más antiguos conocidos
Rocas mas antiguas conocidas
Millones de años
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Organismos pluricelulares
Eucariotas pluricelulares
Fechas:
1 300 - 1 400 Ma: primeros fósiles de algas pluricelulares
1 000 - 800 Ma: primeros fósiles animales pluricelulares
Rasgos básicos:
• Las células vecinas están en contacto
(plasmodesmos) e interactúan
fisiológicamente Î
Quitina
• Paredes celulares rígidas (celulosa y
otros compuestos en los fotoautótrofos;
quitina en heterótrofos)
Celulosa
Diversificación de los organismos pluricelulares
• Fotoautótrofos, ± sedentarios (Algas pluricelulares)
• Quimioheterótrofos con absorción, ± sedentarios
(algunos Hongos)
• Quimioheterótrofos que ingieren partículas sólidas, móviles,
con sistemas sensoriales y nerviosos bien desarrollados
(Animales)
VENTAJAS DE LOS PLURICELULARES
- Continúan viviendo después de reproducirse.
El nº de individuos aumenta a mayor ritmo que en unicelulares
- Pueden especializar células, tejidos y órganos
- Presentan mayor volumen y área total de membranas
celulares: mayor capacidad de intercambio
- “Esqueleto” formado por las paredes rígidas
Hongos
- Partes (de la planta) pueden aislarse si son atacadas
Algas
Animales
- Tienen ventajas competitivas en ocupación de espacios,
adquisición de nutrientes y luz, más estructuras reproductoras,
etc.
- Presentan mayor homeostasis
La conquista de la tierra firme por los vegetales (y los
animales)
440 -350 Ma: Silúrico-Devónico Superior
Grupos: briófitos y primeras plantas vasculares
Charofíceas Plantas terrestres actuales
Plantas terrestres
Pl. vasculares
Pl. con semillas
Primeras plantas
adaptadas al medio
terrestre: capaces de
soportar condiciones
‘secas´
Devonico
Silurico
Cooksonia pertoni
Tamaño 2.5 cm
Silúrico Superior
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Derivadas de algas
verdes acuáticas,
semejantes a las
actuales Charoficeas
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Las plantas terrestres se diversificaron por dos vias diferentes
dando lugar a los Briófitos y Plantas vasculares. Dos grupos con
distinto grado de adaptación a este medio.
Briófitos
Plantas vasculares primitivas
Las plantas vasculares presentan:
•
Verdaderos tallos, raíces y hojas,
•
Sistema vascular bien desarrollado, con xilema y
floema
•
Adaptación completa a la vida terrestre, son
homeohidros.
Son plantas vasculares los Pteridófitos y las Plantas
con semillas
Origen de las
plantas terrestres
La conquista de la tierra firme por los vegetales: primeras
plantas con semillas
Pteridófitos
417 a 354 Millones
Primeras plantas con semillas
417 a 354 Millones
Plantas vasculares primitivas
Archaeosperma arnoldii
Origen de las
plantas terrestres
En las Plantas con semillas, las estructuras reproductoras
mas delicadas están unidas a la planta madre y
protegidas (en el óvulo)
Gimospermas
Radiación de
las plantas con
flores:
Angiospermas
Primeras plantas con semillas
Plantas vasculares primitivas
El embrión que se forma tras la fecundación, también
queda protegido por estructuras de la planta madre
(semilla)
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Origen de las plantas
terrestres
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La conquista de la tierra firme por los vegetales:
comienzo y diversificación de plantas con flores (y de los
animales)
Los fósiles más antiguos de
plantas con flores se
encontraron en China.
Tienen 140 a 125 millones
de años
hoja
Extinción de dinosaurios
ammonites, etc.
Primeras plantas con flores
Primeros mamíferos placentados
Primeros pájaros
Primeros mamíferos
Ruptura de Pangea
Primeros dinosaurios
Las plantas con flores (Angiospermas), tienen mayor protección de
las estructuras reproductoras que las Gimnospermas. El óvulo está
dentro del ovario (carpelos)
Archaefructus liaoningensis Sun, Dilcher, Zheng
et Zhou (Sun et al., 1998).
Carpelos con semillas
Una vez formado el embrión, el óvulo se transforma en semilla.
Continúa protegida dentro del ovario, que se transforma en
fruto.
Estigma
Semilla
Ovulo
Pericarpo
Pared del
ovario
Acontecimientos importantes en la historia de las plantas y
hongos: principales grupos
1.
2.
3.
4.
5.
6.
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8.
A lo largo de los tiempos geológicos los seres vivos se han diversificado:
Evolución y diversificación de las primeras formas de vida:
PROCARIOTAS
Origen y desarrollo de las células fotosintéticas: PROCARIOTAS
FOTOSINTÉTICOS
Primeras células con orgánulos: EUCARIOTAS
Primeros organismos multicelulares en los vegetales: ALGAS Y
HONGOS PLURICELULARES
Conquista del medio terrestre por las plantas: EMBRIOFITOS
Desarrollo de tejidos conductores: PLANTAS VASCULARES
Comienzo de las plantas con semillas: GIMNOSPERMAS
Desarrollo y evolución de las plantas con flores: ANGIOSPERMAS
A lo largo de la historia los seres humanos hemos clasificado los seres vivos
Paloma Cubas
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Otra clasificación alternativa
A lo largo de los tiempos geológicos los seres vivos se han diversificado:
Plantas
(fotosíntesis)
Hongos
(absorción)
Animales
(ingestión)
Protistas (unicelulares
eucariotas, acuáticos)
Monera (procariotas´)
A lo largo de la historia los seres humanos hemos clasificado los seres vivos
A lo largo de la historia los seres humanos hemos clasificado los seres vivos
Las clasificaciones mas recientes dividen los eucariotas en cinco
grandes supergrupos. Los organismos que vamos a estudiar
pertenecen a tres de estos supergrupos
‘Cromalveolados’
Dinoflagelados
‘Plantas’
Diatomeas
•Algas rojas
Algas pardas
•Algas verdes
•Plantas terrestres
(=briofitos y
plantas vasculares)
‘Unicontos’
Hongos
Keeling, P.K. 2004. Diversity and evolutionary history of plastids and their hosts. Am. J. Bot. 91: 1481–1493.
Paloma Cubas
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