TEORIAS ORIGEN DEL UNIVERSO Y LA VIDA ANDREA DEL PILAR ZUBIRIA GUTIERRÈZ ([email protected]) TALLER # 1 ROSARIO ANAYA ZABALA ([email protected]) UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA INGENIERIA AMBIENTAL RIOHACHA – LA GUAJIRA 2022 INTRODUCCIÓN La idea principal de este trabajo es dar en puntos específicos del material con el que se elaboró estas preguntas y respuestas, distinguir a profundidad acerca de algunos conceptos que abarca el gran tema de la teoría del origen y de la vida. Veremos temas desde las teorías del origen del universo hasta la aparición de los primeros organismos y algunos experimento que se dieron durante esta investigación, se darán esos pequeñas definiciones que se necesitaran para entender acerca de todo lo que se verá. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Fundamentar a mayor profundidad los conceptos y teorías que fueron leídas en el material de guía. OBJETIVOS ESPECIFICOS Establecer diferencias o similitudes con algunos conceptos Interpretar teorías y experimentos Organizar los conceptos estableciendo un orden TEORIAS ORIGEN DEL UNIVERSO Y LA VIDA 1. ¿En qué se diferencia la materia atómica de la materia oscura? La materia atómica está formada por átomos, que son partículas indivisibles e indestructibles. Y la materia oscura está compuesta por partículas que no absorben, reflejan, o emiten luz, no puede ser vista directamente, y desconocemos su composición. 2. ¿Qué es la energía oscura? La energía oscura es, en palabras simples, la fuerza energética que actúa como motor de la expansión del universo, formando una fuerza gravitacional repulsiva en el acto. La energía oscura es responsable de la expansión acelerada del Universo pero no de manera constante y provoca que las galaxias se separen cada vez más y de forma acelerada, se le dio el nombre de oscura porque es una incógnita. 3. ¿Cuáles son las teorías principales sobre el origen y evolución del universo? Teoría de la relatividad como inicio de la cosmología moderna Teoría de la gran explosión (Big Bang) Teoría del estado estacionario o de la creación continúa Teoría del universo pulsante Teoría de la tectónica global o tectónica de placas 4. ¿Cuáles son las cuatro fuerzas del universo que estaban unidas en el momento inicial de la gran explosión? Estas cuatro fuerzas son: La gravedad (la fuerza que ejerce la Tierra sobre todos los cuerpos, atrayéndolos hacia su centro) La interacción nuclear fuerte (fuerza que une las partículas del núcleo atómico), La fuerza electromagnética (interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica) La interacción nuclear débil (fuerza responsable de la radiactividad natural, como la de la desintegración de los neutrones). 5. ¿Qué es la radiación de fondo? Averigua en Internet cómo de descubrió. La radiación de fondo es un tipo de radiación electromagnética que llena todo el Universo y que es un conjunto de ondas que son el eco más antiguo del Big Bang. En 1965, los radio astrónomos A. Penzias y R. Wilson captaron una radiación muy débil, de 7,35 cm longitud de onda, que era idéntica en cualquier dirección del universo y a la que se denominó radiación de fondo. Tal y como afirma la hipótesis del Big Bang, esta radiación sería el eco de la gran explosión. 6. Explica los efectos que se originan por el desplazamiento de las placas litosféricas. El desplazamiento de las placas provoca que colisionen entre ellas y el hundimiento de unas bajo otras, para acabar fundiéndose en el interior del manto. Básicamente el movimiento de las placas tectónicas genera terremotos y estos terremotos cuando suceden cercanos a las costas o dentro de las placas oceánicas pueden generar tsunamis destructivos 7. ¿Cuáles son las características fundamentales de los seres vivos? Actúan espontáneamente y con una cierta intencionalidad. Son seres muy complejos. Están constituidos por una o más células. La información biológica sobre su estructura corporal (anatomía) y su funcionamiento (fisiología) se halla en los ácidos nucleicos. Los seres vivos mantienen relativamente constante su medio interno. 8. Indica las diferencias entre materia orgánica y materia inorgánica, y entre célula procariota y célula eucariota. La materia orgánica es generada por los seres vivos, mientras que la inorgánica se forma por reacciones naturales en las que no interviene la vida. La materia orgánica está compuesta químicamente por átomos de carbono, como su elemento fundamental. La inorgánica, en cambio, presenta diversos elementos químicos. Las células eucariotas tienen un núcleo y pueden medir entre 10 y 100 micrones. El núcleo es donde las células almacenan su ADN, que es su material genético. El núcleo está rodeado por una membrana. Las células procariotas no tienen un núcleo y pueden medir entre 1 y 10 micrones. 9. Describe el experimento de Pasteur. Para su experimento, empleó un nuevo tipo de matraz, calentó el cuello del matraz hasta curvarlo en forma de cuello de cisne o S, dejando su extremo abierto. En él vertió infusión de levadura, que luego hirvió para esterilizar. El hervor produjo vapor de agua, que, al condensarse, se acumuló en la curva inferior del cuello de cisne. Esta agua atrapada impedía la entrada de microorganismos presentes en el aire. El líquido permanecía incorrupto y aislado del aire contaminante, hasta que Pasteur rompió el cuello de cisne. Solo entonces se estableció una comunicación con el medio exterior, lo que permitió que los contaminantes entraran en el matraz y aparecieran colonias de microorganismos. 10. ¿Qué es la atmósfera primitiva? Desde el inicio de la formación de nuestro planeta la atmósfera primitiva ha ido modificando su composición a lo largo del tiempo en función de las características del planeta y de las condiciones ambientales. Sabemos que la atmósfera no es más que la capa de gases que rodea un cuerpo celeste y que son atraídos hacia este por la fuerza de la gravedad. Nos ayudan a protegernos de la radiación solar ultravioleta, controla la temperatura y evita en el ingreso de meteoritos en nuestro planeta. Tantas emanaciones volcánicas formaron la atmósfera primitiva, que a su mayoría estaba compuesta por vapor de agua, dióxido de carbono, azufre y el nitrógeno. En este punto, el oxígeno era apenas presente y aún no existían los océanos. 11. ¿Qué es un coacervado? Algunas de estas moléculas pequeñas (monómeros) debieron de combinarse y formar moléculas de elevado peso molecular (polímeros), las cuales, a su vez, se unirían espontáneamente para constituir microscópicas estructuras cerradas, llamadas coacervados, formadas por una envoltura de polímeros y un medio interno que podría presentar enzimas. Los coacervados tendrían un metabolismo muy sencillo que les permitiría crecer y dividirse. Oparin logró obtener coacervados en el laboratorio que crecieran y que se dividieran. En 1924 llegó a la conclusión de que los coacervados eran los precursores de los seres vivos. Sin embargo, la hipótesis de Oparin no explica el origen de las enzimas internas de los coacervados y tampoco el cómo podía evolucionar al carecer de información genética. 12. Según la hipótesis de la endosimbiosis, ¿Cómo habrían aparecido los organismos eucariotas? Según ella, la célula eucariota procede de una célula ancestral anaerobia que habría englobado varias células procariotas entre las que se habría establecido una relación de simbiosis. Cada una de estas se habría transformado en un orgánulo celular. Así, las cianobacterias originarían los cloroplastos; las bacterias aeróbicas, las mitocondrias; las bacterias espiroquetas, los cilios y los flagelos; etc. 13. ¿Qué es el universo observable? El universo o cosmos es el conjunto de toda la materia y energía existente y el espacio en el que se encuentran. Incluso con la tecnología más avanzada, sólo alcanzamos a ver una pequeña parte del Universo. Se llama Universo observable, y es la parte del Cosmos cuya luz ha tenido tiempo de llegar hasta nosotros. El Universo observable tiene forma de esfera, con la Tierra en su centro. Así que podemos ver la misma distancia en todas las direcciones. 14. ¿Qué es una galaxia? Las galaxias son cúmulos de estrellas y de polvo cósmico que se mueven juntas por el espacio. La galaxia se mantiene unida gracias a la fuerza de gravedad. Es decir, que la galaxia es un conjunto de estrellas y sistemas planetarios que orbitan en torno a un centro o eje definido. 15. Indica las principales consecuencias referentes la concepción del universo derivadas de la teoría de la relatividad de Einstein Las principales consecuencias de esta teoría son: El tiempo absoluto no existe, ya que la duración de un suceso depende de la velocidad del sistema en el que se realiza. El espacio y el tiempo constituyen una misma realidad, denominada espaciotiempo. Si la transmisión de la luz fuese instantánea, podríamos observar la realidad del momento, pero como tarda en llegar lo que percibimos no es lo que sucede ahora, sino lo que sucedió en el pasado. De esto se deduce un universo de cuatro dimensiones, siendo la cuarta el tiempo. La masa y la energía son dos aspectos de una misma realidad física y una se puede convertir en la otra según la fórmula: E = m · c2: Siendo E la energía, m la masa y c la velocidad de la luz (300 000 km/s). La masa de un cuerpo aumenta al aumentar su velocidad. A la velocidad de la luz, la masa de un cuerpo sería infinita. La luz está constituida por quanta de energía luminosa o fotones que no tienen apenas masa cuando están en reposo y que se propagan siguiendo un movimiento ondulatorio. Como estos aumentan su masa al desplazarse, los campos gravitatorios hacen que la luz no siga una trayectoria rectilínea, sino que se desvíe. 16. ¿Qué es el huevo cósmico? En 1927, el astrónomo G. E. Lamaître expuso la teoría de que las galaxias provienen de la explosión de un núcleo inicial, llamado huevo cósmico o átomo primitivo. El huevo cósmico estaba constituido por neutrones, que al descomponerse generaron protones y electrones, los cuales se aglutinaron y formaron átomos de hidrógeno y de helio, a partir los cuales se crearon los demás elementos. 17. Explica qué se quiere decir cuando se afirma que el universo está en expansión. En 1929, el astrónomo E. Hubble, al analizar el espectro de la luz que nos llega de las galaxias, dedujo que todas ellas se alejan de nuestro planeta, es decir, que el universo está en expansión. La expansión del universo no afecta a sistemas ligados gravitatoriamente, es decir, el proceso no altera las distancias entre los átomos de nuestros cuerpos, entre la Tierra y el Sol o incluso entre las estrellas de la Galaxia o entre galaxias pertenecientes a un mismo cúmulo. Las observaciones indican que la expansión del universo se está acelerando cada vez más, por motivos que aún no están claros. 18. Explica brevemente la teoría de la gran explosión o Big Bang. Explica el origen del universo (entendido como espacio-tiempo) desde un principio en el que toda la energía estaba concentrada en un punto diminuto de un tamaño más pequeño que un átomo. En un momento dado, esta singularidad colapsó, liberando toda la energía contenida y dando origen al universo, que se habría estado expandiendo desde aquel momento hasta nuestros días, y continuará haciéndolo a menos que la fuerza de gravedad sea lo suficientemente poderosa como para frenarlo. 19. ¿Por qué se ha descartado la teoría del universo pulsante? En los años 1960, Stephen Hawking, Roger Penrose y George Ellis mostraron que las singularidades son una característica universal de las cosmologías que incluyen el big bang sin que puedan ser evitadas con ninguno de los elementos de la relatividad general. Teóricamente, el universo oscilante no se compagina con la segunda ley de la termodinámica: la entropía aumentaría en cada oscilación de manera que no se regresaría a las condiciones anteriores. Otras medidas sugieren también que el universo no es cerrado. Estos argumentos hicieron que los cosmólogos abandonaran el modelo de universo oscilante. 20. Define los conceptos de ser vivo y de vida. Los seres vivos u organismos vivos son aquellos que poseen una estructura material muy compleja y que son capaces de nutrirse, relacionarse y reproducirse, es decir, de realizar las tres funciones vitales. La vida se puede definir como el conjunto de esas tres cualidades o funciones. 21. Indica tres características comunes a los seres vivos y a los seres inanimados. Los seres vivos: ✓ Están formados por células y realizan las 3 funciones vitales de alimentación y respiración, relación y reproducción. ✓ Siguen un ciclo de vida por el cual nacen, se alimentan, crecen, se relacionan, se reproducen y finalmente mueren. ✓ Se clasifican en 5 reinos: Animal, Vegetal, Hongo, Protista y Monera. Los seres inertes engloban todos aquellos objetos que carecen de vida y no cumplen las características de los seres vivos. ✓ No están formados por células ni tienen vida propia. ✓ No realizan las funciones vitales de los seres vivos ni de sus ciclos de vida: no nacen, se alimentan, crecen, se relacionan, se reproducen o mueren. ✓ Pueden clasificarse en naturales, presentes en la naturaleza como rocas, agua, aire, ríos, montañas, etc., y artificiales, creados por el hombre (papel, bolígrafos, mesas, sillas, coches…). También pueden clasificarse en orgánicos, si están compuestos predominantemente por carbono e inorgánicos, compuestos por minerales. 22. Diferencia los conceptos de fisiología y anatomía en los seres vivos. La anatomía es el estudio de la estructura y la identidad de las partes del cuerpo, mientras que la fisiología es el estudio de cómo estas partes funcionan y se relacionan entre sí. La anatomía puede analizarse tanto en seres muertos como en seres vivos. La fisiología se analiza solo en el ser vivo. 23. Define que son las funciones de nutrición, relación y reproducción. La nutrición es la función de captar materia y energía del exterior, con el fin de mantener su estructura, crecer, desarrollarse y realizar las funciones vitales. La relación es la función de captar estímulos del exterior y elaborar respuestas adecuadas a los mismos. Sin ella, los seres vivos serían incapaces de nutrirse y de reproducirse. La reproducción es la función de originar nuevos individuos, iguales o parecidos a los progenitores. 24. Describe el concepto de homeostasis. Los seres vivos mantienen relativamente constante su medio interno. Su objetivo es intentar que no les afecten las variaciones del medio ambiente. Esta propiedad se llama homeostasis. La Homeostasis es un complejo mecanismo presente en los organismos vivos el cual consiste en la absorción, rendimiento y correcto proceso de asimilación de los alimentos y proteínas que ingresan al cuerpo. Esta acción biológica presente en todos los seres con vida, representa al correcto funcionamiento del metabolismo, una función estructurada y calibrada entre un sistema de hormonas y glándulas cerebrales, las cuales organizan este trabajo para poder garantizar un rendimiento corporal efectivo. 25. ¿Cuáles son los principales pasos que debieron de ocurrir en la evolución química hasta la formación de la primera célula? El primer conjunto de hipótesis contrastables acerca del origen de la vida fue propuesto por A. I. Oparin y J. B. Haldane, quienes postularon que la aparición de la vida fue precedida por un período de evolución química. Probablemente no había o había muy poco oxígeno libre y los elementos mayoritarios que forman parte de todos los seres vivos (hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno) estaban disponibles en al aire o en el agua. La energía abundaba en forma de calor, rayos, radiactividad y radiación solar. En estas condiciones, en microambientes relativamente protegidos de las severas condiciones ambientales, se habrían formado moléculas de complejidad creciente. La evolución química habría sido seguida por la evolución prebiológica de los sistemas plurimoleculares. La complejidad siguió aumentando y condujo a la aparición de un metabolismo sencillo. 26. Explica que era el caldo primitivo y cuáles eran sus principales componentes. Según Oparin, la atmósfera terrestre primitiva estaba constituida por hidrógeno (H2), agua (H2O), amoníaco (NH3), algunos hidrocarburos como el metano (CH4), etc.; no consideró que presentase dióxido de carbono. A partir de estos elementos, al enfriarse la Tierra, se originó una gran cantidad de moléculas orgánicas (de C, H, O y N) que se acumularon en la hidrosfera y constituyeron el caldo primitivo (denominado así por J. B. Haldane). 27. Explica las diferencias entre los coacervados y las microesferas. ¿En qué se parecen? Los diferencia clave entre coacervados y microesferas es que el Los coacervados tienen una sola membrana mientras que las microesferas tienen membranas dobles. Además, los coacervados son agregados de lípidos mientras que las microesferas son agregados de proteinoides. Y se parecen en que los coacervados y las microesferas son estructuras de tipo celular, ambas estructuras no están vivas. 28. Según la hipótesis de la endosimbiosis, ¿cómo se habrían originado las mitocondrias? ¿Y los flagelos? La teoría endosimbiótica 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. En la actualidad, se acepta que las mitocondrias y los cloroplastos de los eucariontes procedan de la endosimbiosis. Pero la idea de que una espiroqueta endosimbiótica se convirtiera en los flagelos y cilios de los eucariontes no ha recibido mucha aceptación, debido a que estos no muestran semejanzas ultra estructurales con los flagelos de los procariontes y carecen de ADN. 29. ¿Cómo se habrían originado los orgánulos citoplasmáticos de las células eucariotas según la teoría autógena? Al compartimentarse una gran célula procariota mediante membranas se formaron algunos orgánulos de la célula eucariota (núcleo, retículo endoplasmático, aparato de Golgi y vacuolas). La teoría autógena postula que en el proceso del origen de la célula eucariota, los orgánulos rodeados por membrana pudieron surgir a partir de invaginaciones de la membrana plasmática que tomaron funciones independientes. 30. Explica cómo se formarían los primeros seres vivos pluricelulares. Se considera que se formaron a partir de organismos eucariotas unicelulares, que formaban colonias temporales, en el momento que perdieron la capacidad de separarse. Las células que integraban estas colonias se especializaron en funciones distintas, dando lugar a los tejidos. Así se formaron los organismos pluricelulares tanto vegetales como animales. 31. ¿Qué característica importante debieron adquirir las células que constituyeron los primeros seres vivos pluricelulares? Según se ha deducido, los primeros organismos eran procariotas heterótrofos fermentadores. La fermentación, al no precisar de oxígeno, es el proceso metabólico óptimo para obtener energía de las moléculas orgánicas, que constituían el caldo primitivo, en una atmósfera sin oxígeno, como era la primitiva. Cuando estas moléculas empezaron a agotarse, resultaron más aptos aquellos organismos, surgidos antes de que esto sucediera, que tenían la capacidad de utilizar la luz como fuente de energía, es decir, los que eran capaces de realizar la fotosíntesis. Hace unos 3 000 millones de años aparecieron las cianobacterias, microorganismos que ya podían realizar una fotosíntesis más eficaz y que desprendía oxígeno. 32. Explica cuáles fueron las fuentes de energía en la etapa de formación de los primeros organismos. Para el desarrollo de la vida en la tierra fueron necesarias condiciones ambientales para que se pudieran desarrollar. Estas condiciones son principalmente: luz, temperatura, agua y alimento. Para conocer un poco más de las condiciones ambientales se tienen: La luz, es la fuente primaria de energía, la cual incorpora a los vegetales en el ecosistema. La energía la utilizan los organismos para sus funciones vitales y esta procede directamente de la luz solar. La luz también la necesitan los animales como fuente de calor, la requieren para desarrollar la pigmentación en la piel. La temperatura, es otro de los factores importantes en el desarrollo de la vida. Los seres vivos viven dentro de ciertos límites de temperatura que se denomina óptimo de vida. El agua, es tan importante para mantener la vida que todas las teorías que se han propuesto coinciden que el desarrollo de la vida tuvo su origen en el agua. Los seres vivos están compuestos mayormente de agua. El agua desempeña un papel fundamental el proceso de fotosíntesis, puesto que el oxígeno liberado procede de la molécula de agua. El agua regula la temperatura de los seres vivos y ayuda a regular las condiciones climáticas de la tierra. Los alimentos, los seres vivos requieren alimentos para su reponer las pérdidas de energía que ocasionan las funciones vitales. 33. Ordena la siguiente relación de grupos seres vivos según su aparición y desarrollo, desde los más antiguos a los más modernos. – – – – – – Eucariotas unicelulares Eucariotas Procariotas Plantas Eucariotas pluricelulares Animales 1. 2. 3. 4. 5. 6. Procariotas Eucariotas Eucariotas unicelulares Eucariotas pluricelulares Animales Plantas 34. Indica que tipos de seres vivos vivían en la Tierra Hasta que apareció la primera célula eucariota, la Tierra estuvo habitada únicamente por organismos procariotas (bacterias). Las rocas más antiguas que se han hallado son el gneis de Acasta (Canadá), de hace 4 030 millones de años. Estas rocas muestran que en esa época la superficie terrestre ya se había enfriado y era sólida. Por otra parte, se han encontrado indicios de vida en las rocas sedimentarias de Isua (Groenlandia) y fósiles de bacterias de hace 3 500 millones de años en Apex (Australia). Estos datos llevan a pensar que la evolución protobiológica, la cual originó la primera célula, fue un proceso muy rápido que duró entre 200 y 500 millones de años, aproximadamente. CONCLUSIÓN Se logró responder con éxitos las preguntas anteriores abarcando todo el material de guía sobre las teorías del origen y de la vida, también con ayuda de información sacada de internet profundizar algunos conceptos.
