El origen de la vida y del ser humano

EL ORIGEN DE LA VIDA. EL ORIGEN DEL SER
HUMANO
¿DE QUÉ ESTÁ HECHA LA MATERIA VIVA? ¿QUÉ NECESITA?
De los 90 elementos químicos que se encuentran en la naturaleza, sólo unos veinte
forman parte de los seres vivos. Además, los elementos más abundantes en los seres
vivos, no coinciden con los más abundantes en la corteza terrestre. En esta última los
elementos mayoritarios son: oxígeno, silicio, aluminio, hierro. En los seres vivos son:
hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno. Si tuviéramos que elegir un elemento
químico representativo de nuestra forma de vida sería el carbono. ¿Por qué? Porque este
átomo puede formar cuatro enlaces con átomos distintos dando lugar a muchas
moléculas diferentes de cadenas muy largas, además de poder formar enlaces con otros
átomos de carbono formando cadenas de carbonos que constituyen los “esqueletos” de
las biomoléculas que forman parte de todos los seres vivos: glúcidos, lípidos, proteínas,
ácidos nucleícos.
Así mismo, el agua, que constituye más del 60% de nuestro organismo es fundamental:
es un disolvente extraordinario en el que se producen las reacciones químicas que
continuamente tienen lugar en las células.
Otros elementos químicos, aparte de los cuatro ya nombrados, se encuentran en mucha
menor cantidad pero, no por ello, son menos importantes: por ejemplo, el hierro forma
parte de la hemoglobina, proteína que transporta el oxígeno en los glóbulos rojos de la
sangre, el sodio y el potasio, imprescindibles para la transmisión del impulso nervioso,
el calcio, necesario para la contracción muscular, etc.
Además de materia, la vida necesita energía que se obtiene a partir de reacciones
químicas en las que se degrada materia orgánica. Esa materia orgánica se puede obtener
de dos formas:
- Los autótrofos (plantas, algas, algunas bacterias) la obtienen por fotosíntesis
(utilizando la energía solar) o por quimiosíntesis (oxidando compuestos
inorgánicos sencillos como amoniaco, sulfuro de hidrógeno, etc)
- Los heterótrofos (animales, hongos, mayoría de bacterias) toman esa materia
orgánica ya elaborada por los organismos autótrofos.
Sea cual sea la forma de obtener la materia orgánica, de ella obtenemos energía por un
proceso denominado respiración celular que, en la mayoría de los seres vivos necesita
oxígeno y desprende dióxido de carbono y que tiene lugar en las células.
ACTIVIDAD 1
Busca en Internet y haz un breve resumen de las principales funciones que cumplen en
los seres vivos los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleícos. Procura entender lo
que copias.
ACTIVIDAD 2
Busca en la red y recuerda los siguientes conceptos, indicando en qué consiste cada
proceso y qué organismos lo llevan a cabo: fotosíntesis, quimiosíntesis, respiración
celular.
¿QUÉ ES LA VIDA?
Es difícil definir la vida, pues para la ciencia no existe una única definición. Depende de
la disciplina científica de que se trate se hará hincapié en un aspecto u otro de la misma.
Habrá una definición de vida desde la perspectiva de un físico, de un químico, de un
biólogo o, incluso, desde otros puntos de vista: filosófico, religioso, etc.
ACTIVIDAD 3
Busca algunas de estas definiciones, cópialas e intenta hacer una síntesis de todas ellas
elaborando tu propia definición de qué es la vida.
EL ORIGEN DE LA VIDA
El carbono es un elemento básico para la vida. La nebulosa a partir de la cual se
formaron todos lo cuerpos del Sistema Solar, incluyendo la Tierra, no era especialmente
rica en carbono. De hecho, el Sol contiene, en proporción, treinta veces menos carbono
que la biosfera. ¿De dónde ha salido todo el carbono terrestre? Del interior de la
Tierra donde se acumuló cuando se formó nuestro planeta. Las emisiones volcánicas
emiten gases a la atmósfera, entre ellos CO2, que los seres vivos asimilan.
El escenario en el que surgió la vida, tenía dos características fundamentales:
- Un interior muy caliente. Eso significa un vulcanismo muy intenso sobre todo
submarino. De hecho, muchos organismos primitivos (algunas bacterias por
ejemplo) viven en aguas muy cálidas ricas en minerales disueltos y sin
necesidad de energía solar.
- Una atmósfera densa sin oxígeno en un planeta oceánico. En la atmósfera
primitiva no había oxígeno ni, por lo tanto, ozono que protegiese la superficie
del planeta de la radiación ultravioleta, muy perjudiciales para la vida. La vida
no hubiera podido prosperar de no estar protegida por un gran espesor de agua.
Una vez conocido el escenario ¿cómo se transformó la materia inerte en materia
viva?
En 1922, un bioquímico ruso, Oparin, basándose en los conocimientos que se tenían en
la época acerca de las condiciones ambientales que reinaban cuando se formó la Tierra,
planteó la hipótesis de que, debido a las energías dominantes en aquel momento, las
sustancias inorgánicas presentes (hidrógeno, metano, amoniaco, vapor de agua)
pudieron acabar generando moléculas orgánicas, que se concentraron en los océanos, lo
que denominó “sopa nutricia”. Estas moléclas se combinarían después entre sí
formando estructuras cada vez más complejas que terminarían aislándose del medio y
dando origen a los primeros organismos.
Esta teoría (de Oparin-Haldane) fue confirmada en 1953 por el científico
norteamericano Stanley Miller que sintetizó aminoácidos (las unidades que forman las
proteínas) a partir de amoniaco, vapor de agua y metano, que se suponía eran los gases
de la atmósfera primitiva y, utilizando como fuente de energía descargas eléctricas de
60 000 voltios para simular los relámpagos de las tormentas. Miller supuso que un
proceso similar podría haber tenido lugar en la Tierra primitiva lo que habría sido un
primer paso para la aparición de la vida.
Actualmente hay dos hipótesis predominantes acerca del origen de los seres vivos:
-
-
Hipótesis metabólica. Pequeñas moléculas sencillas se aislaron del medio con
una membrana, iniciando una serie de procesos químicos complejos, hasta que la
unidad fue capaz de reproducirse.
Hipótesis del ARN. Actualmente algunos bioquímicos proponen que moléculas
de ARN surgidas al azar, capaces de replicarse mediante mutaciones,
comenzaron la cadena de la evolución.
Las huellas de la existencia de vida más antiguas que se conocen se encuentran en unas
rocas de Groenlandia. Esas capas de rocas de hace 3850 millones de años se depositaron
en forma de fango en el fondo de un mar poco profundo. Así que se calcula que la vida
apareció en la Tierra hace 4000 millones de años.
ACTIVIDAD 4
Busca información sobre el experimento que llevó a cabo Stanley Miller y explica qué
demostró con él.
LA EVOLUCIÓN BIOLÓGICA Y SUS PRUEBAS
No se sabe la cantidad de especies diferentes que pueblan la Tierra. Algunos científicos
opinan que podrían llegar hasta 50 millones; pero, aunque ello fuera exagerado lo que es
cierto es que, de ellas, hay catalogadas 1750 millones.
Todas estas especies que pueblan el planeta proceden de antepasados comunes cuyos
restos, fósiles, han llegado hasta nosotros. ¿Cómo es posible pasar de unas primeras
formas de vida muy primitivas hasta la variedad actual? El concepto clave es la
evolución. Hay varios tipos de pruebas que apoyan la evolución. Entre ellas:
- PRUEBAS BIOLÓGICAS. Se basan en los organismos actuales. Hay numerosas
pruebas biológicas, como la disposición y estructura de los huesos y los órganos
vestigiales. Por ejemplo, los huesos de las extremidades de animales tan diferentes
como el murciélago, la ballena y el ser humano presentan una disposición y estructura
semejantes que hace pensar en adaptaciones de una única anatomía, la de un
antepasado común, a diferentes usos.
Otra prueba la proporcionan los órganos vestigiales: partes del cuerpo sin ninguna
utilidad en la especie actual. Esto indica antepasados de formas de vida muy diferentes.
ACTIVIDAD 5
Escribe una relación de órganos vestigiales en el ser humano (hay más de 100
estructuras vestigiales) indicando qué sentido tienen las mismas.
- PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS. Son los fósiles. Hasta el momento se han
clasificado unos 300.000. Esta pequeña muestra es suficiente para plantear un gran árbol
de cómo ha evolucionado la vida. En él las formas de vida quedan interrelacionadas y se
remontan hasta el origen.
- PRUEBAS MOLECULARES. Se basan en la suposición de que las mutaciones
(cambios en los genes) suceden a un ritmo constante. Contando las diferencias entre los
genes de dos especies podemos averiguar su parentesco y el momento de su separación.
Por ejemplo, de los aproximadamente 30 000 genes del ratón, 29 700 están también en
el ser humano. Este 99% común es una prueba de que somos ramas de un mismo árbol.
La prueba más importante, no obstante, es el hecho de que todos los organismos vivos
poseen el mismo sistema de transmisión de la información, el ADN, y compartan las
mismas proteínas y reacciones químicas.
CÓMO SE EXPLICA LA EVOLUCIÓN
Una especie se define como el conjunto de organismos capaces de reproducirse
entre sí y que tienen una descendencia fértil.
Pero, ¿cómo puede una especie evolucionar a otra?
El primero en intentar explicarlo fue Jean Baptiste de Lamarck (1744 – 1829).
Propuso que las especies variaban al adquirir nuevos órganos para solucionar nuevas
necesidades o para poderse adaptar. El creía que los caracteres adquiridos en vida son
heredables, lo que hoy sabemos que es falso. Por ejemplos, creía que las serpientes
habían evolucionado a partir de lagartos que “preferían” reptar a caminar: al cabo del
tiempo, sus patas habrían desaparecido. (Teoría de la herencia de los caracteres
adquiridos)
SELECCIÓN NATURAL
El naturalista británico Charles Darwin (1809 – 1882) propuso como mecanismo para
explicar la evolución la selección natural basada en la supervivencia de los más aptos.
Por ejemplo, en una camada de leones no todos nacerán igual de resistentes y es
probable que los más débiles mueran jóvenes, sin descendencia. Por lo tanto, generación
tras generación, los caracteres que imprimen más resistencia a la especie se mantendrán,
perdiéndose los otros. Los individuos más resistentes son los que más se reproducen y
transmiten sus caracteres a la descendencia. Después de muchas generaciones, la suma
de cambios hará que la última generación se tan distinta a la primera que formará otra
especie.
TEORÍAS EVOLUTIVAS POSTERIORES A DARWIN
Lo que Darwin no comprendía era por qué, en la misma camada, había cachorros más
resistentes y menos. Posteriormente la genética aclaró el mecanismo de la herencia
mediante la combinación de los genes maternos y paternos durante la reproducción
sexual.
Por tanto la selección natural actúa sobre una variabilidad genética previa (no hay dos
individuos iguales, excepto los gemelos univitelinos). El darwinismo unido a los
conocimientos actuales sobre genética se denomina neodarwinismo o teoría sintética
de la evolución, desarrollada por Dobzhansky, Mayr y Simpson.
Los principios de la teoría sintética son los siguientes:
- Existen dos fuentes de variación en los organismos. Por un lado, las mutaciones
(cambios en los genes que pueden ser espontáneos) y, por otro, la capacidad
casi ilimitada de combinación que tienen los genes en la reproducción sexual
(cada óvulo y cada espermatozoide poseen diferentes combinaciones de genes y
la unión de un determinado óvulo con un determinado espermatozoide es al
azar)
-
-
La selección natural actúa sobre esas diferentes combinaciones de genes de
forma que las mejor adaptadas a un ambiente concreto pasarán a la siguientes
generación, siendo eliminadas las demás.
La selección natural actúa sobre las poblaciones, no sobre los individuos. La
acumulación de pequeñas variaciones en las frecuencias génicas (proporción de
individuos de una población que presentan un gen determinado) modifica de un
modo casi imperceptible las poblaciones, de tal manera que, con el paso del
tiempol las variaciones serán tan grandes que podremos hablar de una nueva
especie.
ACTIVIDAD 6
Indica, según la teoría de Lamarck y la de Darwin, cómo se explicaría que las personas
que viven en los trópicos tengan la piel más oscura, con más pigmentación.
ACTIVIDAD 7
En la siguiente página (la web de la evolución) encontrarás información acerca de los
precursores del evolucionismo. Haz una breve reseña de la idea o logro principal de
cada uno de ellos.
http://www.evolutionibus.info
SELECCIÓN ARTIFICIAL
El hombre, durante generaciones, ha seleccionado en los animales y plantas domésticos
aquellas características que consideraban favorables, permitiendo que sólo los
ejemplares con las características deseadas se reprodujesen. A eso se le denomina
selección artificial.
RADIACIONES EVOLUTIVAS
Aunque continuamente surgen y desaparecen especies, hay periodos en la historia de
nuestro planeta en que ritmo de renovación se incrementa y aparecen y desaparecen más
especies.
Como sabes, los continentes existentes hace 250 millones de años estaban agrupados
formando un único supercontinente llamado Pangea. A lo largo de la historia de la
Tierra ha habido diferentes pangeas (supercontinentes). Cuando ha habido una pangea el
número de especies es menor, la vida es menos diversa, y cuando los continentes están
separados existe más diversidad de especies. Esto se explica porque si los continentes
están unidos, las especies tienden a eliminarse por competencia y la vida se empobrece.
En cambio, cuando se separan surgirán nuevos ambientes y el número de especies
aumentará. Esto se denomina radiación evolutiva.
ACTIVIDAD 8
Busca y baja una ilustración de las siguientes aves:
Ñandú en Sudamérica, Avestruz en África, Aepyornis (extinguido) en Madagasca,
Dinornis (extinguido) en Nueva Zelanda, Casuario en Nueva Guinea y Emú en
Australia y Tasmania.
Responde: ¿qué te sugiere esta distribución de aves que no son nadadoras ni voladoras?
EXTINCIONES
Constantemente se están extinguiendo especies; pero durante la historia de la vida ha
habido además al menos cinco momentos de desaparición de muchas especies:
extinciones masivas.
La gran extinción. La que afectó al mayor número de especies tuvo lugar hace 252
millones de años. Según algunos autores, desparecieron la mitad de todas las especies
que poblaban la Tierra. La hipótesis más reciente achaca esta gran extinción a una
catástrofe por anoxia (falta de oxígeno en el agua marina) provocada, a su vez, por el
calentamiento de la atmósfera tras una larga etapa de intenso vulcanismo.
Vulcanismo
Calentamiento
Anoxia
Extinción masiva
La extinción de los dinosaurios. Ocurrió hace 65 millones de años. Desparecieron
también otras muchas formas de vida. Un asteroide del tamaño de una montaña cayó
sobre el sur de Méjico y generó una catástrofe ambiental: tsunamis gigantes, incendios
en toda la Tierra, grandes cambios de temperatura que exterminaron a las especies que
necesitaban más alimentos y una temperatura más estable, entre ellos los dinosaurios.
ACTIVIDAD 9
En la siguiente dirección encontrarás las 45 hipótesis diferentes que se han propuesto a
lo largo de la historia acerca de la extinción de los dinosaurios. Realiza un breve
comentario de tres de estas hipótesis que te parezcan rigurosas y tres que te parezcan
inverosímiles, razonando la respuesta.
http://www.monografias.com/trabajos5/exdin/exdin.shtml
EL ORIGEN DEL SER HUMANO
Australopithecus: los primeros bípedos.
Los Australopithecus representan los homínidos fósiles más antiguos bien conocidos
(poblaron Africa desde 4,2 a 1 millón de años). Los primeros Australopithecus apenas
superaban el metro de estatura y tenían largos brazos de aspecto simiesco, pero eran
bípedos. Este es el primer rasgo distintivo de la especie humana que presentan
nuestros antecesores. El bipedismo deja brazos y manos libres que se pueden emplear en
otras acciones, reduce la insolación recibida lo que facilita la termorregulación y amplía
el campo visual en zonas abiertasl.
Los primeros Homo: el cerebro crece
La desaparición de los Australopithecus se produjo hace un millón de años, pero
llevaban a 1,5 millones de años compartiendo África con unos nuevos seres, de dientes
más pequeños pero cerebros mayores. Eran los primeros representantes del género
Homo.
Los primero utensilios líticos, tallados toscamente, aparecen asociados a yacimientos de
Homo habilis que era un carroñero que se alimentaba preferentemente del tuétano
contenido en los huesos que otros depredadores abandonaban. Así ideó y creó las
herramientas necesarias para romperlos y acceder a ese alimento.
Homo erectus: el control del fuego
También en África, hace 1,8 millones de años apareció el Homo erectus, cuyas últimas
poblaciones llegarían a convivir con nuestra especie, dado que desapareció quizá hace
menos de 100 000 años. Fabricaba útiles de piedra más elaborados, tallados en ambas
caras, como hachas de mano, hendedores y picos.
Controló un elemento vital, el fuego.
El Homo erectus sería el primer homínidos en salir de África. Se han encontrado restos
en África, Asia, la isla de Java y Europa.
Cazaba animales de gran tamaño, tenía un comportamiento social complejo y
probablemente algún tipo de comunicación (aunque probablemente no un lenguaje
propiamente dicho)
A partir de Homo erectus surgirían dos líneas:
- Homo heidelbergensis que, adaptándose a las duras condiciones climáticas europeas
de los periodos glaciares, daría lugar al Homo neanderthalensis (hombre de
Neandertal).
- Homo sapiens. De nuevo en el continente africano, es ya nuestra especie. Pero, a
partir de este punto, quedan muchos huecos por cubrir.
Homo antecesor: el hallazgo de Atapuerca
En el yacimiento de Atapuerca (Burgos) se encontraron fósiles de una antigüedad
próxima a los 800 000 que corresponderían, según los investigadores, a una nueva
especie de homínido, el Homo antecessor, que derivaría del Homo erectus y sería el
antecesor tanto de los neandertales como de los humanos actuales.
ACTIVIDAD 10
Busca alguna imagen en la que aparezcan herramientas o la reconstrucción de técnicas
que desarrollaron los Australopithecus. Investiga a qué especie se asocia esa técnica,
dónde se asentó y en qué época vivió. Explica brevemente en qué consistió o cómo se
realizaba el artefacto o la técnica utilizada y para qué servía.
ACTIVIDAD 11
Busca en la Red información sobre las características, formas de vida y comportamiento
que diferenciaban el estilo de vida de los neandertales y Homo sapiens y que algunos
científicos, apuntan como una de las causas de la extinción de los primeros.
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/evolucion/index.htm