martes, 27 de marzo de 2012

Hipótesis y teorías sobre el origen de la vida en la Tierra

LICEO DE CORONADO


Biología Undécimo Nivel, 2012.


 


HIPÓTESIS Y TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA




CREACIÓN DIVINA

GENERACIÓN ESPONTÁNEA
EXPERIMENTACIÓN
COSMOZOICA O PANSPERMIA
ORIGEN
QUIMIOSINTÉTICO

Se sustenta en la existencia de una fuerza vital, soplo divino,  espíritu superior, alma,  capaz de dar vida a la materia inerte.

Tiene varias representaciones históricas, entre ellas la creación de Adán y Eva, que son creados a partir del soplo divino sobre el barro con el que fueron creados los primeros seres humanos


Esta teoría sostenía que la vida podía aparecer por sí sola en cualquier lugar a partir de materia no viva con un principio activo que la originaba.

Planteaba que la vida podía surgir del lodo,  de la materia putrefacta, de la basura, pues se observaba que en estos materiales se generaban moscas,  gusanos, diversos insectos y roedores.

Estas ideas prevalecieron durante siglos pero los cambios sociales que llevaron a la transición del feudalismo al capitalismo tuvieron sus efectos en el pensamiento científico.

En los siglos XVII,  XVIII y XIX en relación al origen de la vida fueron fundamentales los experimentos de Redi, Spallanzani y Pasteur para desechar la generación espontánea y concluir que los seres vivos se originan de sí mismos,  o sea a partir de materia viva.

Hoy en día,  uno de los postulados de la teoría celular nos dice que todo ser vivo procede de otro ser vivo  (postulado de la Teoría celular que propone a la célula como unidad de origen o reproductora).


Esta teoría propone que la vida en la Tierra se originó a partir de esporas o bacterias provenientes del espacio exterior,  utilizando como medios de transporte,  meteoritos, polvo espacial, cometas,  planetoides o asteroides.

Esta teoría no aclara entonces el origen de la vida como tal sino que intenta explicar desde donde llego la vida a la Tierra.

Hoy sabemos  que los organismos mencionados no existen el los meteoritos ni otros cuerpos celestes y que las radiaciones solares son letales pare este tipo de organismos.

Según esta teoría, la vida se originó por medio de procesos químicos a partir de materia no viviente hace alrededor de unos tres mil millones de años, dos mil millones de años después de que la Tierra empezó a formarse.

Fue postulada por Oparín y Haldane (1924-1928) y puede resumirse así:

·         Formación de moléculas orgánicas simples a partir de sustancias presentes en la atmósfera y en las aguas del océano que fueron irradiadas por descargas eléctricas y radiaciones ultravioleta.

·         Estas moléculas simples (monómeros) se unieron para formar moléculas complejas (polímeros) como las cadenas de ADN y ARN.

·         Ocurre la formación  de conglomerados prebióticos o protomoléculas llamados coacervados que a su vez fueron los componentes iniciales de las primeras membranas biológicas o protobiontes.

·         Surgen las células a partir de los conglomerados prebióticos o protocélulas para que se formaran las células fue necesaria la formación de una membrana de proteínas y lípidos y a su vez un código genético.

En 1951, Stanley Miller y Harold Urey, realizaron un experimento, para poner a prueba la teoría de Oparín y Haldane, bajo la premisa de que en la tierra primitiva no existían grandes cantidades, pero sí de CH4, NH3, N2, hidrógeno y vapor de agua. Al cabo de pocos días obtuvieron moléculas orgánicas…




Teorías sobre el origen de las especies

LICEO DE CORONADO


Biología, Undécimo Nivel, 2012.

 


TEORIAS SOBRE EL ORIGEN DE LAS ESPECIES




TEORÍA EVOLUCIONISTA DE LAMARK
TEORÍA
DE LA SELECCIÓN NATURAL
DE DARWIN
TEORÍA MUTACIONISTA
TEORÍA SINTÉTICA
TEORÍA
DEL EQUILIBRIO
PUNTUADO

Propuesta por Lamark y conocida también como teoría del uso y desuso de los órganos, postula que el origen de las especies es un proceso muy lento e imperceptible, y que éstas surgen por la respuesta que deben dar a cambios ocurridos en el medio, mediante la implementación de cambios físicos que les permita adaptarse a estos cambios del ambiente.

Sus principales postulados son:

·         El medio introduce una necesidad.
·         El ser vivo trata de resolverla
·         Por causa del esfuerzo, la estructura del ser vivo se modifica
·         El cambio de la estructura es transmitido por el ser vivo a su descendencia

Hoy la genética nos aclara que estos cambios físicos no son heredables, pero la teoría posee valor histórico al introducir el papel que juega el medio en la formación de nuevas especies


Darwin fundamentó su teoría en cuatro principios básicos:

·         Los seres de una misma especie no son idénticos entre sí; es decir,  presentan ciertas variaciones (concepto de variación continua).

·         La falta de espacio vital y la competencia originan la lucha por la existencia en la que los organismos más aptos logran sobrevivir (concepto de supervivencia del más apto).

·         Los caracteres que hacen que estos organismos triunfen, son hereditarios.

·         Los individuos que logran sobrevivir son capaces de reproducirse y transmitir esas características a su descendencia (concepto de selección sexual)

Darwin publicó sus descubrimientos en su libro llamado “El origen de las especies” (1859) y su mérito consistió en haber descubierto las fuerzas motrices de la evolución y explicó el origen de las especies como el producto de leyes naturales.

Alfred R Wallace también llegó por separado a la misma conclusión

Postulada por los mutacionistas Hugo de Vries,  W Bateson y T.H. Morgan, (1900); sostiene que las mutaciones aportan la materia prima para la evolución y las formas alternativas de los genes, sin los cuales no habría material sobre el que pudiera actuar la selección natural.

Sus principios básicos son:

·         Dentro de una especie pueden aparecer, repentinamente, mutaciones que hacen más apto a un organismo para sobrevivir.
·         Estas mutaciones pueden ser heredadas a la descendencia o nueva generación de individuos

Esta teoría cuestiona la teoría darwiniana en cuanto que afirma que la evolución no sólo puede ser gradual, continua y poco intensa sino que también,  debido a estas mutaciones, puede ser rápida, brusca y discontinua



Postulada por T.Dobzhansky, (1900-1975) se le conoce también como teoría de la síntesis evolutiva ya que es una síntesis entre la teoría lamarkiana, la darwiniana y los descubrimientos de varias disciplinas científicas.

Sus principios básicos son:

·         Las especies se originan mediante la acumulación de diferentes genes en poblaciones reproductivamente aisladas de alguna especie parental.
·         Estas poblaciones llegan a ser tan diferentes que no pueden entrecruzarse entre ellas.
·         Al no poder entrecruzarse entre ellas, se consolidan como especies diferentes.

Su importancia radica en el hecho de plantear una reconciliación y síntesis entre las diversas teorías y los aportes de diferentes disciplinas científicas.

Postulada por Stephen Jay Gould y Niles Eldredge y conocida también como teoría del Equilibrio Intermitente o Evolución Saltatoria. Fue propuesta por estos científicos al observar que en los registros fósiles había marcadas diferencias entre una misma especie en periodos muy cortos de tiempo  (hasta unos miles de años puede ser considerado un periodo corto si se tiene presente que una especie puede durar millones de años).

Su principios básicos son:

·         Una especie puede mantenerse invariable durante largos periodos de tiempo (millones de años).

·         Este periodo puede verse interrumpido por periodos breves en los que aparecen cambios bruscos en una especie, quizá motivados por cambios en el ambiente.

·         Más tarde cuando se reinicia la evolución se forman nuevas especies y muchas antiguas son superadas y se extinguen

La importancia de esta teoría radica en el hecho de que puede explicar la abrupta aparición de nuevas especies en el registro paleontológico con escaso o nulo registro de formas intermedias



Especiación

Liceo de Coronado.

Biología XI Nivel, 2012

ESPECIACIÓN



Es el proceso mediante el cual una población de una determinada especie da lugar a otra u otras poblaciones, aisladas reproductivamente de la población anterior y entre sí, que con el tiempo irán acumulando otras diferencias genéticas. El proceso de especiación, a lo largo de 3 800 millones de años, ha dado origen a una enorme diversidad de organismos.



Tipos de especiación.



ALOPÁTRICA
SIMPÁTRICA
PARAPÁTRICA
El modo más simple de especiación es la especiación alopátrida o geográfica que es la que se produce cuando las poblaciones quedan aisladas físicamente debido a barreras geográficas (ríos, montañas, mares) que interrumpen el flujo genético entre ellas.

Las poblaciones aisladas irán divergiendo genéticamente por efecto de la aparición de nuevos genes mutantes y reorganizaciones cromosómicas, los cambios en frecuencias alélicas debido a la selección natural y la deriva genética y, con el paso del tiempo llegarán a producir razas distintas que se convertirán en especies distintas.

Cuando desaparezcan las barreras y éstas poblaciones vuelvan a encontrarse, si las diferencias acumuladas no son suficientemente importantes, podrían hibridar y fusionarse en una única población que contendría todo el acervo genético acumulado. No obstante, los acervos genéticos de las poblaciones pueden haber divergido hasta tal punto que hayan aparecido mecanismos físicos o etológicos de aislamiento reproductivo.

Los mecanismos de aislamiento reproductivo son auténticas barreras genéticas que impiden el flujo de genes entre poblaciones y se clasifican en dos tipos según cuál sea el momento en el que actúen:
·           Mecanismos de aislamiento precigóticos que tienen lugar antes de la fecundación o en el momento en que ésta se produce e impiden la formación de cigotos.
·           Mecanismos de aislamiento postcigóticos que tienen lugar después de la fecundación, como abortos por incompatibilidad gamética, debilidad de las crías o infertilidad híbrida.
Consiste en que distintas poblaciones de una misma especia, que ocupan un mismo territorio, se diversifican debido a la aparición de mecanismos de aislamiento que cumplen la misma función que las barreras geográficas. Estos mecanismos son:
·       Aislamiento ecológico: Cuando distintas poblaciones se adaptan a vivir en distintos hábitats, caracterizados por diferencias de iluminación, temperatura, humedad relativa y otras variantes ecológicas, dentro un mismo ecosistema.
·       Aislamiento etológico: Cuando se crean o modifican señales de atracción, apaciguamiento, cortejo sexual, etc. que provocan atracción, huida o ataque.
·       Aislamiento sexual: Cuando se producen variantes en los órganos reproductores o en la morfología de los gametos que dificultan o impiden la cópula.
·       Aislamiento genético: Habitualmente derivado de la aparición de cambios cromosómicos que producen esterilidad o falta de viabilidad de los híbridos.



Ocurre cuando dos o más poblaciones divergen en territorios adyacentes.

Este tipo de especiación es un tanto conflictiva. Por ejemplo, las mismas pudieron haber divergido en localidades diferentes (alopatría) y posteriormente haber expandido sus poblaciones hasta adoptar una distribución simpátrica o parapátrica. Un buen y claro ejemplo de especiación parapátrica es el que se da en Anthoxanthum odoratum (especie de hierba); grandes poblaciones de esta especie aledañas a centros mineros han desarrollado resistencia a metales pesados, este hecho las llevó a divergir de otras poblaciones de gramíneas aledañas que se distribuyen en suelos no contaminados y que no son resistentes a la presencia de dichos metales pesados. Pero la divergencia en este caso no sólo se relaciona con la tolerancia a suelos contaminados, sino también con época de floración al margen de tener una frecuencia de autopolinización mayor. Ambas características, le proporcionan un considerable aislamiento reproductivo respecto a otras poblaciones aledañas y no tolerantes.



REDIACIÓN ADAPTATIVA, DIVERGENCIA EVOLUTIVA Y CONVERGENCIA ADAPTATIVA



Radiación adaptativa
Convergencia adaptativa
Divergencia adaptativa
Es la evolución de distintas especies a partir  de una o pocas especies ancestrales, durante un periodo de tiempo, por lo general de pocos millones de años. Por ejemplo, el caballo, la cebra y el burro son especies que se originaron de un antepasado común.

Existe evidencia fósil de que hace unos 505-600 millones de años, en el periodo Cámbrico de la era Paleozoica, empezó una gran radiación adaptativa, llamada explosión cámbrica, donde hubo un aumento considerable en las formas de vida, especialmente algas marinas primitivas, invertebrados marinos y aparecieron los primeros peces.

Algunos tipos básicos de radiación adaptativa son:
Ø  Adaptación general, como el vuelo de las aves.
Ø  Cambio ambiental, como la rápida expansión y desarrollo de los mamíferos luego de la extinción de los dinosaurios.
Ø  Radiación en archipiélagos, que ocurre en ecosistemas aislados como islas; ejemplo, los pinzones de Darwin en las Islas Galápagos.

Criterios generales para que ocurra la radiación adaptativa:
·         Ancestro común.
·         Correlación fenotipo-ambiente.
·         Utilidad de los caracteres.
·         Especiación rápida.

Se presenta en organismos no emparentados que muestran órganos análogos, ya que diferentes órganos o estructuras pueden realizar funciones similares como resultado de una adaptación a un medio concreto.

En la convergencia adaptativa los seres vivos repiten fórmulas y diseños que han tenido éxito. Por ejemplo:
·         La forma aerodinámica que presentan mamíferos acuáticos, tiburones y peces óseos.
·         Las especies de mamíferos mirmecófagos que han evolucionado independientemente para alimentarse de hormigas.
·         Las aves y los insectos que han desarrollado estructuras par el vuelo.

Ocurre como resultado del desarrollo de órganos según su modo de vida o el ambiente en el que habitan. Cada grupo se adaptará a su ambiente, de manera que se producirá una divergencia de formas que acabará formando tantas especies como grupos se hayan separado.

El proceso de divergencia evolutiva o adaptativa entre grupos lleva al desarrollo de estructuras homólogas, que poseen valor filogenético, porque presentan divergencia adaptativa a partir de un antepasado común.

Ejemplo de divergencia adaptativa:
Ø  La aleta de un delfín, el brazo de un ser humano y el ala de un murciélago tienen el mismo origen y estructura anatómica.




Evolución

Liceo de Coronado.


Biología Undécimo Nivel, 2012

TEMA    EVOLUCIÓN


CONTENIDOS

OBJETIVOS

·         Evolución :  concepto
·         Adaptación:  concepto e importancia
·         Fuerzas elementales de la evolución: mutación, desplazamiento genético al azar, migración genética.
·         Especiación: concepto de especie.
·         Patrones evolutivos que determinan la especiación: variedad dentro de la especie,  aislamiento de una subpoblación,  competencia
·         Evidencias del proceso evolutivo:  paleontológicas (fósiles), anatómicas,  embriológicas, bioquímicas
·         Sobre el origen de la vida: hipótesis de la experimentación (panspermia - cosmozoica). Hipótesis de la generación espontánea, hipótesis del origen quimiosintético
·         Sobre el origen de las especies: uso y desuso de los órganos (Lamark). Selección Natural (Darwin y Wallace). Mutacionismo (H. De Vries, Bateson y Morgan) teoría Sintética (T. Dobzhnsky), teoría del equilibrio puntuado

1-    analizar las fuerzas elementales de la evolución

2-    analizar los patrones evolutivos que determinan la especiación

3-    diferenciar las evidencias del proceso evolutivo

4-    determinar los principales postulados acerca de la vida y el origen de las especies



Objetivo 1:

Fuerzas elementales de la evolución

Evolución: cambios o conjunto de transformaciones que sufren los organismos a lo largo del tiempo.

MUTACIÓN
DERIVA GENÉTICA
MIGRACIÓN GENÉTICA
Es un cambio en el material genético que es heredable y no siempre se manifiesta en el fenotipo

Es la principal causa  de alelos nuevos y combinaciones génicas  (variación)

Pueden ser de tipo natural o provocadas por el hombre y su efecto más significativo es aumentar la variabilidad genética y aportar materia prima para la evolución
Es un cambio en la frecuencia génica que ocurre por azar.

Es causante de las diferencias entre especies afines  (variabilidad),  especialmente las que se encuentran separadas por factores geográficos

Aumenta la probabilidad de sobrevivencia de los individuos ante factores que afecte la comunidad.

Ocurre dentro de una misma población.

Sinónimos del término:
·         Deriva genética
·         Desplazamiento genético al azar
·         Deriva.
Se manifiesta mayormente en el efecto cuello de botella y en el efecto fundador.
Consiste en la transferencia de genes por medio de la migración y el entrecruzamiento de dos poblaciones

No cambia las frecuencias génicas del total de la especie pero puede cambiarlas localmente si las diferentes poblaciones tienen distintas frecuencias alelicas

Ocurre entre individuos de dos poblaciones distintas.

Sinónimos del término:

·         Migración genética
·         Flujo genético



Objetivo 2:

Patrones evolutivos que determinan la especiación

SELECCIÓN

VARIABILIDAD
AISLAMIENTO
COMPETENCIA
En las especies,  algunos cambios en su material genético contribuye o no a la sobrevivencia de ésta como tal.

Este proceso de selección natural puede darse por:
·         Presión de selección positiva:
Cuando la aparición de un cambio en el material genético puede ser ventajoso para la sobrevivencia

·         Presión de selección negativa:
Cuando el cambio en el material genético desfavorece la especie y esta sucumbe debido a este cambio

La selección se divide en:
Selección normalizadora o estabilizadora.  Favorece los fenotipos intermedios

Selección direccional:
Puede deberse a la aparición de un nuevo alelo favorable a una nueva combinación genética. Solo es posible si hay variación genética

Selección diversificadora o disruptiva:
Origina poblaciones genéticamente diferencia-das dentro de distancias cortas
La existencia de variabilidad  genética es una condición necesaria para que ocurra la evolución.

Puede demostrarse que cuanto más variabilidad hay en una población,  mayor es su oportunidad de evolucionar
Cuando en un momento determinado ocurre un cambio que favorece a una especie o población se requiere un cierto tipo de aislamiento para que este cambio se consolide

Tipos de aislamiento:
·         Geográfico:
Se da cuando una población se divide debido a barreras físicas.  Este tipo de aislamiento no es permanente y si los individuos se pone en contacto nuevamente, pueden volver a entrecruzarse  a menos que se haya producido un aislamiento genético

·         Reproductor:
Se produce cuando debido al aislamiento geográfico dos poblaciones no pueden entrecruzarse debido a los diferencias genéticas entre ellos.  Esto da origen a las razas o subespecies

·         Ecológico:
Se da cuando dos especies que viven en una misma área geográfica ocupan diferentes hábitats

El hecho de procrear en diferentes fechas del año ya es un aislamiento ecológico

La interacción entre individuos de una misma especie o de diferentes especies está marcada por la competencia por lograr las mejores condiciones de sobrevivencia.

Esta competencia favorece a las poblaciones  más adaptables y puede propiciar la desaparición de otras

Tipos de competencia:
·         Interespecífica:
Ocurre entre individuos de especies diferentes

·         Intraespecífica::
Ocurre entre individuos de una misma especie







Objetivo 3.

Evidencias del proceso evolutivo

PALEONTOLÓGICAS

EMBRIOLOGICAS
BIOQUÍMICAS
ANATÓMICAS
Están basadas en el estudio de los fósiles.

Un fósil es cualquier muestra de vida perteneciente a una época pasada

Pueden ser fósiles:

·         Huesos
·         Conchas
·         Dientes
·         Tejidos vegetales o animales
·         Toda huella o señal dejada por un organismo que vivió en otro tiempo

Compara embriones de diferentes especies  (peces,  anfibios,  reptiles,  aves y mamíferos

Detectan similitudes que delaten un ancestro común
Estudia las semejanzas y diferencias en la estructura molecular de los seres vivos

Todos los seres vivos poseen los mismos mecanismos bioquímicos fundamentales:

·         Todos poseen ADN
·         La mayoría utiliza el ciclo del Ácido cítrico  (Ciclo de Krebs)  o la Bomba de Citocromos para obtener energía.
·         La secuencia de aminoácidos es muy parecida en los seres vivos genéticamente emparentados

Se refieren al estudio de:

Órganos vestigiales:
Son órganos que han perdido su importancia y están en proceso de desaparición,  como por ejemplo:

El coxis, el hueso sacro,  parte del vello del cuerpo,  el apéndice, el tercer párpado del ojo, el pabellón de la oreja,  las muelas cordales y los músculos que mueven las orejas y los ojos.

Formas intermedias:
Estructuras que reúnen los caracteres de organismos primitivos y evolucionados. Como ejemplos: El ornitorrinco y la equidna

Órganos homólogos:
Son estructuras seme-jantes que tienen diferente función. Como ejemplos: El brazo humano, la aleta de la ballena,  el ala de los murciélagos

Solamente las semejanzas basadas en los órganos homólogos son válidas para atribuir relaciones evolutiva