Origen de la vida y teorías de la evolución
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LA EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS Autora: María Chernichero Gómez 1. Ordena cronológicamente, como tú creas, la sucesión de acontecimientos en la historia de la Tierra representadas por estas imágenes y establece la razón o el nexo de conexión entre cada imagen y la siguiente. A. C. E. B. D. F. G. H. I. J. K. L. 2. Lee atentamente el siguiente texto, subrayando y extrayendo por escrito mediante un esquema, las ideas principales a cerca de la cronología de los acontecimientos en la historia de la Tierra y la razón o nexo entre un suceso y el posterior. Tras la formación del Sistema Solar (Teoría planetesimal); la Tierra era una bola homogénea de elevada temperatura que progresivamente fue enfriándose (conservando actualmente el núcleo esta energía residual de origen). En ella lentamente los materiales más pesados fueron al centro y los más ligeros subieron a la superficie; los más pesados formaron la geosfera, el resto, en la superficie constituyeron la atmósfera y la hidrosfera. La actividad sísmica y volcánica constante existente en nuestro planeta primigenio, tuvo un papel determinante en la composición de la primera atmósfera, rica en metano, amoniaco e hidrógeno y prácticamente carente de oxígeno. Era una atmósfera reductora. Alexander Oparin y John Haldane, propusieron simultáneamente y por separado, que en una atmósfera de estas características (reductora), podían aparecer espontáneamente moléculas orgánicas a partir de inorgánicas en los océanos iniciales, gracias a la energía de las tormentas eléctricas y la radiación solar que soportaba nuestro primitivo planeta. (Teoría del caldo primordial). La primera demostración de esta Teoría fue gracias a los experimentos de Miller y Urey. La complejidad de estas moléculas orgánicas fue aumentando hasta dar lugar a una con capacidad de duplicación o autorreplicación (hacer copias de sí misma), como el ARN y más tarde, el ADN. Estas moléculas autorreplicativas, en algún momento se envolvieron de una capa lipoproteica, y formaron las primeras células. Las células procariotas (cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma celular). Las primeras células procariotas se nutrían de las moléculas orgánicas presentes en los océanos y de otros procariotas; es decir tenían nutrición heterótrofa. Con el paso de millones de años, las moléculas orgánicas presentes en estos océanos iniciales empezaron a escasear, con lo que por evolución se vieron favorecidos aquellos organismos capaces de sintetizar sus propias moléculas orgánicas a partir de inorgánicas utilizando como fuente de energía, la luz solar. Apareció así la fotosíntesis Fotosíntesis CO2 + H2O + sales minerales Sustancias orgánicas sencillas + O2 Estos organismos tuvieron un éxito tan rotundo que se reprodujeron de forma espectacular trayendo consigo las siguientes consecuencias: - La disminución del CO2 y el aumento progresivo de O2 atmosférico, elemento altamente tóxico para la mayoría de los organismos presentes. Esto provocó una extinción masiva o eliminación de gran parte de los seres vivos, razón por la cual se le conoce como la catástrofe del oxígeno. La atmósfera pasó de reductora a oxidante y los organismos se tuvieron que adaptar a ella para sobrevivir. - Formación progresiva de la capa de O3 (ozono) que se dispuso en una capa superior de la atmósfera y empezó a absorber la radiaciones ultravioleta procedente del Sol, letal para los organismos presentes, lo que contribuyó a que fuese posible el inicio de vida en el medio terrestre. La presión evolutiva provocó que la vida fuese ganando complejidad, estableciéndose relaciones cada vez más complicadas entre las primeras procariotas, hasta que surgió la célula eucariota. La teoría que describe estas relaciones fue postulada por Lynn Margullis y se denomina Teoría endosimbionte. Una de las principales innovaciones que aparecieron con la célula eucariota fue el núcleo, donde se mantenía el ADN. Pero una célula con núcleo ya no podía dividirse por bipartición como lo hacían los procariotas, pues se tenía que romper el núcleo, separar los cromosomas, dirigirlos hasta las nuevas células hijas y volver a formar el núcleo. Este nuevo proceso se fue seleccionando mientras se iba formando la célula eucariota, y es esencial para todos los seres vivos eucariotas. Estamos hablando de la mitosis. La mitosis, da lugar técnicamente a clones. Es decir todas las células hijas son idénticas entre sí y a su progenitora. Por lo tanto los organismos que se dividen mediante ella, tienen poca o ninguna variabilidad genética y esta, es imprescindible para la evolución. Por esta razón los organismos eucariotas fueron evolucionando hasta que, en algún momento, surgió la reproducción sexual que aumenta extraordinariamente la variabilidad genética de la descendencia en comparación con la reproducción por mitosis. Esta reproducción sexual se basa en la meiosis. La reproducción sexual permitió la aparición de una inmensa cantidad de especies nuevas que, por evolución, se fueron adaptando al ambiente y a su relación con el resto de los seres vivos, lo que dio lugar a todas las especies que conocemos en la actualidad, y a las que se han ido extinguiendo. Este largo camino ha sido recorrido gracias a la acción de un mecanismo: La evolución 3. Revisa y rehaz (si fuese preciso) la cronología descriptiva previa a la lectura del texto. 4. Busca información comprensible a cerca de las diferentes teorías e hipótesis mencionadas en el texto, y realiza una explicación de las mismas relacionando las siguientes imágenes con la teoría correspondiente y el/la científico/a que la enunció o contribuyó a su desarrollo. Busca sus nombres. NO OLVIDES INDICAR LAS FUENTES DE INFORMACIÓN UTILIZADAS EN CADA CASO TEORÍAS DE LA EVOLUCIÓN Durante siglos el ser humano ha pretendido dar respuesta a cuál es su propio origen y el origen de los demás seres vivos. Hasta bien entrado el siglo XVIII la teoría más aceptada fue el fijismo o creacionismo, que atribuían la existencia del mundo y de todos los seres vivos, incluidos los seres humanos, a un acto de creación divina, que duró siete días. De ahí que prevaleciera la idea de que los seres vivos habían permanecido fijos e inmutables, desde la creación. Así por ejemplo para los fijistas, los fósiles, no representaban restos petrificados de organismos que vivieron en épocas geológicas anteriores sino caprichosas formas que en ocasiones tomaban las rocas. Actualmente hay una corriente impulsada en EEUU que se denomina creacionismo científico (basa en la fe religiosa) cuya pretensión, usando argumentos científicos, es que las Escrituras pueden explicar aspectos del mundo natural. Dicha corriente es rechazada por la comunidad científica pues consideran que es imposible debatir y confrontar hechos científicos con creencias religiosas. Siguiendo con el hilo del avance de la ciencia, algunos científicos de la época (siglo XVIII), pensaron que los fósiles parecían indicar que las especies se transformaban. Esta nueva teoría se denominó transformismo, teoría que con el tiempo impulsó el pensamiento científico, ya que surgía entonces una nueva pregunta: si las especies se transforman. ¿Por qué se transforman? ¿Cuál es el “motor” que impulsa a una especie a cambiar? En 1809 Jean Baptiste Monet, caballero de Lamarck propone, por primera vez de forma razonada, en su obra “Filosofía zoológica”, que las especies se transforman por evolución. Esta teoría se conoció como lamarkismo, y se basaba en dos principios fundamentales - Uso y desuso del órgano: cuando los seres vivos se ven obligados por las circunstancias ambientales a usar de forma continua un órgano, este se desarrolla y fortifica. En cambio, cuando un órgano deja de ser útil, se debilita y deteriora. - Herencia de los caracteres adquiridos: el desarrollo o el deterioro de un determinado órgano, es decir, el carácter adquirido por una generación de individuos, se conserva y es trasmitido a las nuevas generaciones. Describe que propuestas de la teoría de Lamarck son acertadas, así como, aplicando los conocimientos ya adquiridos sobre genética, razona en que se equivocó. Busca en qué consistió el experimento ideado por Weismann a finales del siglo XIX, que demostró que la teoría de Lamarck era falsa. ¿Cuál fue la aportación más importante de este científico a la Teoría de la evolución? Para entender como evolucionaban las especies se tuvo que esperar hasta 1859, año en el que Charles Darwin publicó el origen de las especies, libro en el que presenta su idea de la evolución con una gran cantidad de datos recopilados durante de muchos años, concretamente desde que embarcó como naturalista en el barco Beagle, en1831. Ese viaje le cambió la forma de ver la naturaleza y le permitió desarrollar la teoría que cambiaría la biología. La teoría de la evolución darwinista se puede resumir en dos puntos importantísimos: - La variabilidad genética: Cada individuo de una población, es un modelo único, pues a pesar de que tiene características comunes a todos los de su especie, también posee rasgos que lo hacen diferenciable del resto. - La selección natural: Se basa en la limitación de los recursos, es decir: en un ecosistema suele haber menos alimentos del que necesitan todos los seres vivos que lo habitan. Por tanto, solo sobrevivirán aquellos que estén mejor adaptados al ecosistema. Los “más aptos” serán los que se alimentarán mejor y tendrán energía para buscar pareja y dejar descendencia. Es decir la selección natural trabaja sobre la variabilidad de las especies: aquellos que por genética presenten características que, en determinadas situaciones puedan ser más ventajosas, dejarán más descendencia, De las especies que también tendrá esa característica (por supuesto con su variabilidad) Darwin no podía saber por qué los caracteres que un individuo poseía desde su nacimiento pasaban a su descendencia, por qué no conocía los experimentos de Mendel. A principios del siglo XX , Huxley, Mayr y Dobzhansky llevaron a cabo una profunda revisión de la teoría de la evolución de la que surgió la teoría sintética de la evolución, denominada también neodarwinismo. La nueva teoría incorporaba a la teoría propuesta por Darwin los modernos conocimientos aportados por la genética y la biología molecular. Los principios fundamentales de esta teoría son: - La variación en los rasgos entre los individuos de una población se deben por una parte, a la recombinación genética que tiene lugar en la meiosis necesaria para la reproducción sexual y, por otra parte, no menos importante a la existencia de mutaciones. - Las mutaciones son producto del azar y la mayor parte de ellas son perjudiciales e incluso letales, por lo que normalmente desaparecen. Sin embargo, en ocasiones, algunas mutaciones pueden resultar favorables para los individuos, especialmente cuando las condiciones ambientales cambian. Mayr Dobzhansky Huxley - La naturaleza selecciona las mutaciones favorables, denominadas, mutaciones adaptativas, de forma que, con el paso del tiempo, las poblaciones están perfectamente adaptadas a su entorno. 8. Lee atentamente como explicarían la adquisición del cuello largo de las jirafas: LamarK y Darwin . Describe la diferencia principal entre ambas teorías Teoría de Lamark Teoría de Darwinsintética a.Los antepasados de las jirafas tenian un cuello a. Entre los antepasados de las jirafas no todos los individuos corto y se alimentaban de pasto. eran idénticos. Algunos tenían el cuello más largo que los demás. b. Cuando el pasto se hizo escaso las jirafas tuvieron que estirar el cuello para alcanzar las hojas de los árboles. b. Cuando el pasto se hizo escaso las jirafas con el cuello más largo tuvieron más posibilidades de sobrevivir y reproducirse y, por tanto, su frecuencia aumentó. c.Al cabo de muchas generaciones estirando el cuello, las jirafas nacieron con el cuello más largo. c. Al cabo de muchas generaciones, y tras actuar la selección natural, todas las jirafas tuvieron el cuello más largo. 9. Busca información del ejemplo clásico de selección natural de las mutaciones adaptativas que sufrió la mariposa nocturna Biston betularia, hacia finales del siglo XIX en algunas zonas industriales de Inglaterra y razona a que se debió el aumento de la frecuencia de la forma oscura de esta mariposa. ¿Qué crees que ocurrió con Biston betularia cuando las industrias dejaron de emitir gases contaminantes? 10. Explica razonadamente a que teoría de la evolución crees que se refieren las siguientes afirmaciones a. El dedo pulgar de la mano derecha de los adolescentes se está desarrollando más y haciéndose más fuerte y ágil que el de sus padres debido al uso intensivo que hacen de él al escribir mensajes sms con los teléfonos móviles. Como consecuencia, a medida que las generaciones pasen, si sus hijos y los hijos de sus hijos siguen enviando tantos sms como ellos, al final, los humanos tendremos un dedo pulgar de la mano derecha superdesarrollado. b. Juan tiene una granja de cerdos en Lleida y, cuando va a venderlos, la empresa cárnica le compra los cerdos a peso. Esto significa que, para aumentar los beneficios, le interesa tener cerdos muy cebados (más dinero de venta) pero que coman poco (menos gasto en alimentación). Por este motivo, Juan ha decidido que sólo dejará que se reproduzcan aquellos cerdos que se engorden más con menos comida, y espera que al cabo de unas cuantas generaciones sean mucho más gordos que ahora sin que él deba gastar más en comida. c. Lorenzo tiene una granja al lado de la de Juan y, cuando ve sus experimentos con los cerdos, se ríe de él. Es evidente que no funcionará, ya que Dios creó los cerdos tal como son, y nada de lo que haga Juan los hará cambiar. d. En un rincón del Amazonas ha nacido un pequeño pájaro que tiene una mutación que hace que las plumas de su cola, normalmente negras, sean rojas. Cuando se hace mayor, las hembras lo encuentran más interesante que al resto de los machos y, por lo tanto, al final de su vida ha tenido muchos más hijos que otros pájaros. Como sus hijos también tienen las plumas rojas, éstos resultan igualmente muy atractivos a los ojos de las hembras. Al cabo de un siglo, casi todos los pájaros de esta especie que viven en este rincón del Amazonas han cambiado el color de sus plumas de la cola de negro a rojo. 11. Los experimentos de Miller Lee el cómic de la siguiente página web: http://www.portaleureka.com/content/view/92/lang,es; y el texto correspondiente a la página: http://www.antesdelfin.com/evolucionimprobabilidades.html y responde a las siguientes cuestiones: Compara los experimentos de Miller y Pasteur. ¿Son compatibles los resultados? Razona la respuesta. En la última viñeta del cómic, el niño dice “eso no da nada de miedo”, y la madre le responde “a los creacionistas sí que les dio miedo”. Después de leer el texto que te propone esta actividad, y sabiendo que los creacionistas son un tipo de fijistas, ¿Por qué crees que les dieron miedo las teorías de Miller? Luis Pasteur Stanley Miller MECANISMOS DE LA EVOLUCIÓN La teoría de la evolución además de dar una explicación al modo que los seres vivos se adaptan al ambiente describe la forma en que se producen nuevas especies y, por tanto permite entender la enorme diversidad de seres vivos existentes en nuestro planeta. a. ¿Qué es la especiación? La especiación es el proceso por el cual una especie evoluciona y se modifica originando nuevas especies. Si todas las poblaciones de una especie concreta permanecen relacionadas, evolucionan juntas. Pero si las poblaciones de dicha especie se separan deberán adaptarse a ambientes distintos, por lo que tras un largo periodo de separación darán lugar a especies distintas. En la formación de una especie nueva a partir de otra pueden distinguirse tres etapas: - Aislamiento de las poblaciones: debido a que una población de la misma especie migre o a que se produzca una barrera geográfica que separe las poblaciones como la aparición de grietas o fallas en el terreno, la desviación del cauce de un río, etc. Al estar separadas, el cruzamiento entre los individuos de las distintas poblaciones y, por tanto, el intercambio genético entre ellas, resulta imposible. - Evolución en ambientes distintos: La selección natural actuará de forma independiente sobre cada población, es decir, favorecerá mutaciones distintas, por lo que los cambios evolutivos que experimentará cada población también serán diferentes. - Aparición de barreras reproductivas: si transcurre un período suficientemente largo pueden haberse producido tal cantidad de cambios que la reproducción entren los individuos de una y otra población, sea imposible. Cuando esto ocurre, se puede afirmar que las poblaciones inicialmente pertenecientes a una misma especie, han dado lugar a especies distintas 12. Observa atentamente estas dos especies de zorros y trata, aplicando lo leído con anterioridad, de explicar que determinó que surgieran estas dos especies diferentes que ya, por tanto no son capaces de reproducirse entre sí. Vulpes zerda Vulpes vulpes b. ¿Gradualismo o puntualismo? ¿Puede explicar el modelo de especiación en la historia de la vida, la aparición de los grandes grupos taxonómicos? Es decir el modelo de especiación, por ejemplo ¿puede explicar cómo se originaron los reptiles a partir de los anfibios o las aves a partir de los reptiles? Para los defensores del gradualismo (neodarwinismo clásico), la respuesta es afirmativa. Sin embargo para los defensores del puntualismo o equilibrio punteado, no es así, si bien aceptan el gradualismo para lo que ellos llaman microevolución, es decir para la adaptación de los organismos al medio, proponen un mecanismo distinto para la formación de nuevas especies o lo que es lo mismo macroevolución, afirman que las especies no se forman de manera gradual sino que surgen de forma rápida, prácticamente repentina, y su aparición provoca una lucha por la supervivencia con la especie de la que proceden. La selección natural no actúa sobre los individuos sino sobre las especies, favoreciendo a la mejor adaptada. El modelo de especiación puntualista se basa, entre otros argumentos, en el hecho de que en el registro fósil no se observa un cambio gradual de las especies. Por el contrario en el registro fósil las especies pasan por largos periodos de estabilidad (millones de años) donde apenas cambian hasta que, de forma brusca (en unos pocos miles de años), desaparecen y son sustituidas por otras de características distintas. Los gradualistas contra este argumento puntualista esgrimen que el registro fósiles es incompleto, es decir sino se observa un cambio gradual de las especies es, en parte, porque muchos fósiles todavía no han sido hallados y, en parte, porque la mayoría de los seres vivos que han existido no han fosilizado jamás. En la actualidad existen otras corrientes científicas, no solo el puntualismo que proponen nuevos enfoques para el proceso evolutivo. Lynn Margullis, mantiene una postura abiertamente enfrentada con los neodarwinistas, porque entiende que la evolución no siempre produce como una consecuencia de la lucha por la vida, sino como el resultado de la unión y cooperación de organismos distintos, que, de esta forma, ven incrementadas sus posibilidades de supervivencia, es decir para Margullis, los grandes cambios evolutivos surgieron y todavía surgen directamente de la simbiosis. 13. ESPECIES EN PELIGRO DE EXTINCIÓN Como ya sabes ha habido seis momentos a lo largo de la historia de la vida en la Tierra en el que la mayor parte de las especies han desaparecido en un periodo corto de tiempo, son las denominadas extinciones masivas. La más importante tuvo lugar hace 251 m. a (Pérmico - Triásico), y desaparecieron el 96% de las especies marinas, y el 70% de las especies terrestres. Pero la más famosa, pasó hace 65,5 m.a. (Cretácico – Terciario), y fue la responsable de la extinción de los dinosaurios. Hoy en día la actividad de los seres humanos está alterando muchos ecosistemas de forma muy brusca. Como consecuencia, hay un gran número de especies que ya se han extinguido o que corren peligro de desaparecer para siempre. Se calcula que hay unas 16.000 especies en peligro de extinción y que cada día desaparecen entre 1 y 20 especies. Forma grupos de tres o cuatro con tus compañeros y escoge un animal en peligro de extinción de la página: http://www.animalesenpeligro.info/ , o si lo deseas puedes utilizar esta página en inglés: http://www.worldwildlife.org/species/index.html Para determinar las causas de esta extinción: http://www.jmarcano.com/biodiverso/endanger/basic.html Entre todos responded a las siguientes cuestiones: ¿Cuáles son las características principales del animal que habéis elegido? ¿Cuál es su hábitat natural? ¿De qué se alimenta? ¿Qué relación tiene con los otros seres vivos de su entorno? ¿Qué actividad humana lo pone en peligro y por qué? ¿Cómo evitar su extinción?
