Unidad_II_Evolucion - Gimnasio Virtual San Francisco Javier

GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”
UNIDAD II
EVOLUCIÓN
COMPETENCIAS
E INDICADORES
DE DESEMPEÑO
• Diferencia los conceptos que generaron las teorías del origen de
la vida.
• Comprende el proceso de evolución de la vida en la tierra.
• Conoce las etapas establecidas durante la formación de la tierra y
reconoce los diferentes periodos en cada era.
• Argumenta acerca de la variabilidad de las especies, los factores
que influyen en su diferenciación y su importancia dentro del
proceso evolutivo.
HISTORIA DE LA VIDA EN LA TIERRA
La Tierra se formó hace 4.600 millones de años. Cerca de 1000 millones de años más tarde ya albergaba
seres vivos . Los restos fósiles más antiguos conocidos se remontan a hace 3.800 millones de años y
demuestran la presencia de bacterias, organismos rudimentarios procariotas y unicelulares.
Las condiciones de vida en esa época eran muy diferentes de las actuales. La actividad volcánica era intensa
y los gases liberados por las erupciones eran la fuente de la atmósfera primitiva, compuesta sobre todo de
vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno, amoníaco, sulfuro de hidrógeno y metano y carente de
oxígeno. Ninguno de los organismos que actualmente vive en nuestra atmósfera hubiera podido sobrevivir en
esas circunstancias. El enfriamiento paulatino determinó la condensación del vapor y la formación de un
océano primitivo que recubría gran parte del planeta.
Aparición de Las Moléculas Biológicas
Biología
Unidad 2
La primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en 1924 el bioquímico ruso
Alexander Oparín. Se basaba en el conocimiento de las condiciones físico-químicas que reinaban en la Tierra
hace de 3.000 a 4.000 millones de años. Oparin postuló que, gracias a la energía aportada primordialmente
por la radiación ultravioleta procedente del sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las
pequeñas moléculas de los gases atmosféricos (oxígeno,metano,amoníaco), dieron lugar a unas moléculas,
cada vez más complejas, eran aminoácidos (elementos constituyentes de las proteínas) y ácidos nucleícos.
Según Oparín, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de aguas poco profundas
formadas en el litoral del océano primitivo. Al concentrarse, continuaron evolucionando y diversificándose.
Octavo 1
GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”
Primeras Células
Todos los seres vivientes están formados por células cada una de ellas encerradas en una membrana rica en
lípidos especiales que la aísla del medio externo. Estas células contienes los ácidos nucleícos ADN y ARN,
que contienen la información genética y controlan la síntesis de proteínas.
Pueden formarse membranas lipídicas en ausencia de vida. Esto ya lo demostró Oparin, quien, en efecto,
obtuvo en el curso de sus experimentos medio ricos en
moléculas biológicas separadas del medio acuoso por una
membrana rudimentaria. Estas "gotitas", a las que llamó
coacervados, recuerdan a células rudimentarias. Otros
investigadores han obtenido también estructuras similares. La
teoría de Oparin se vio reforzada por los descubrimientos de
un paleontólogo francés que identificó estructuras de este tipo
con una antigüedad de 3.000 millones de años; se llaman
cocoides, y se consideran antepasados de las bacterias.
Así, la primera forma de vida terrestre probablemente fue una célula simple que en FUENTES
HIDROTERMALES Y ORÍGEN DE LA VIDA.
Biología
Unidad 2
En el océano Pacífico a muchos miles de metros de profundidad, se han descubierto fuentes hidrotermales de
agua que brota de una temperatura de 350 º C y está cargada de numerosas sustancias, entre ellas sulfuro
de hidrógeno y otros compuestos de azufre. Al rededor de estas fuentes abunda la vida y proliferan unas
bacterias quimiosintéticas que extraen su energía de los compuestos azufrados del agua y que, de este
modo, reemplazan a los organismos fotosintéticos, que toman la energía de la luz solar (además, estas
bacterias no pueden vivir en medios con oxígeno). Las condiciones de vida que reinan en la proximidad de
estas fuentes recuerdan bastante a las comunes hace 3.500 millones de años. Por eso algunos
investigadores defienden la idea de que la vida apareció en el fondo oceánico, cerca de estas fuentes
hidrotermales, y no en la superficie, en las charcas litorales expuestas a luz solar intensa.
Octavo 2
GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”
Evolución de La Atmósfera y Diversificación de Los Seres Vivos
Fuese cual fuese el lugar en que surgió la vida, es seguro que los primeros seres vivos eran bacterias
anaerobias, es decir, capaces de vivir en ausencia de oxígeno, pues este gas todavía no se encontraba en la
atmósfera primitiva. De inmediato comenzó la evolución y la aparición de bacterias distintas, capaces de
realizar la fotosíntesis. Esta nueva función permitía a tales bacterias fijar el dióxido de carbono abundante en
la atmósfera y liberar oxígeno. Pero éste no se
quedaba en la atmósfera, pues era absorbido por
las rocas ricas en hierro. Hace 2.000 millones de
años, cuando se oxidó todo el hierro de las rocas,
el oxígeno pudo empezar a acumularse en la
atmósfera.
Su concentración fue aumentando y el presente en
las capas altas de la atmósfera se transformó en
ozono, el cual tiene la capacidad de filtrar los rayos
ultravioletas nocivos para los seres vivos. A partir
de este momento se asiste a una verdadera
explosión de vida. Los primeros organismos
eucariotas aparecieron hace unos 1.500 millones
de años y los primeros pluricelulares hace unos 670 millones. Cuando la capa de ozono alcanzó un espesor
suficiente, los animales y vegetales pudieron abandonar la protección que proporcionaba el medio acuático y
colonizar la tierra firme.
Arcaico
Este período, que abarca los 2500 millones de años iniciales de la historia de la tierra, (siendo el más
antiguo), es también el menos conocido, debido a los escasos materiales y a las transformaciones que
presentan las rocas encontradas. De hecho las más antiguas se datan en unos 3800 M.a. En este intervalo se
forma la corteza primitiva, formada por gneis y lavas, y la atmósfera es diferente a la actual, sin oxígeno.
Génesis del planeta. Al igual que sucede con otros cuerpos del sistema solar, la tierra debió formarse
por la colisión de pequeños y grandes cuerpos rocosos. Éstos choques provocarían la fundición de la
mayor parte del planeta, durante esto, el hierro y el níquel, al ser más densos, caerían por la
gravedad y formarían el núcleo. Se piensa que en la superficie terrestre existía un océano de lava.
En estos primeros momentos, la colisión de asteroides sería intensa. A partir de éstos materiales
comenzaría a solidificarse la corteza.
El intenso vulcanismo contribuiría a evaporar el planeta; los gases emitidos originaron la atmósfera
primitiva y, por la condensación del vapor de agua, se crearon los océanos poco tiempo después de
su génesis.
Biología
Unidad 2

Octavo 3
GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”


Evolución geológica. En el arcaico sólo existirían pequeñas masas de tierra que al chocar crearon
orógenos.
La vida. La aparición de la vida en la tierra se produjo en una época muy temprana, pero debido a las
escasas rocas, apenas quedan vestigios del proceso. Las primeras formas de vida reconocibles
corresponden a bacterias carentes de núcleo (organismos procariotas).
El Proterozoico
Evolución geológica. Al finalizar el periodo arcaico, en el inicio de éste período aumenta la superficie
de la corteza continental, por efecto de la emisión de grandes cantidades de granitos y rocas. Este
hecho determina la formación de los núcleos de los continentes actuales y el principio de una
tectónica de placas semejante a la actual. Finalizando éste período parece demostrada la formación
de una pangea aunque se piensa que no fue la primera.

La vida. Del principio del proterozoico quedan abundantes restos de bacterias, en especial de
cianobacterias que dieron lugar estromatolitos. Por medio de la fotosíntesis, estos organismos
contribuyeron a cambiar la composición de la atmósfera primitiva, rica en dióxido de carbono, por
otra parecida a la actual, rica en oxígeno.
Hace aproximadamente 1400 m.a aparecen las
primeras células eucariotas, con núcleo. Con
ellas nace la reproducción sexual y a partir de
este momento se acelerará el ritmo de la
evolución biológica. Hacia el final de éste período
aparecen los primeros organismos pluricelulares.
Los restos fósiles encontrados, pertenecen la
mayoría a celentéreos, impresiones de gusanos
y otros organismos sin esqueleto, que se
extinguieron al terminar éste período.
Biología
Unidad 2

Octavo 4
GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”

El clima. Coincidiendo con la Génesis de la pangea 1, tiene lugar, hacia el final del proterozoico (se
le conoce como el período más frío de la tierra) en todos los continentes se pueden reconocer
grandes glaciares de ésta edad.
La Era Primaria
Llamada también paleozoico, comienza el eón más conocido de la tierra por la abundancia de fósiles, lo que
ha permitido asimilar la serie de todos los continentes.
El paleozoico se divide en 6 períodos; Cámbrico, Ordovícico, Silúrico, Devónico, Carbonífero y pérmico.

Evolución geológica. Se caracteriza por la fragmentación de Pangea I, y su posterior reunificación, la
pangea II. Ésta va a desmembrarse en pequeños continentes que chocarán primero entre sí
reuniéndose en un gran continente denominado Gondwana, y a continuación se unirá a Laurasia.
Armórica, una pequeña masa continental, experimentará profundas deformaciones de las que nacerá
el núcleo básico de la península Ibérica: la Meseta.
Como consecuencia, tienen lugar varias orogénias. La primera marca el paso del Cámbrico al Ordovícido y se
produce por el choque entre fragmentos separados. La segunda y más importante se produce en el
Carbonífero entre éste supercontinente y el norte de Gondwana. Por último otros fragmentos colisionan con la
zona este de Laurasia, dando lugar a los Urales, Verjoiansk, y las montañas de Mongolia.
La vida. Al inicio de ésta era, la mejora de las condiciones ambientales favoreció una rápida
diversificación de las formas de vida animal, seguida por la extinción masiva de especies animales y
vegetales, como consecuencia de cambios climáticos.
Biología
Unidad 2

Octavo 5
GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”
La Era Secundaria
Desde finales de la era Primaria, y a lo largo de la secundaria se originan los continentes y océanos.
La era Secundaria, también llamada MESOZOICO, se divide en tres períodos:
 Triásico
 Jurásico
 Cretácico

Evolución geológica. Durante la era secundaria se produce la ruptura de PangeaII, formada al final
de la Primaria. El supercontinente Gondwana empieza a separarse en lo que hoy constituyen
Sudamérica, África, Madagascar, la India, la Antártida y Australia. Laurasia se escinde en dos
grandes bloques: Norteamérica y Eurásia, en medio de los cuales se abre al actual Océano
Atlántico. Fruto de este intenso proceso de rifting continental, enormes acumulaciones de basaltos
inundan amplias zonas en todos los continentes.
La creación de numerosas dorsales en los fondos oceánicos y el ingente volumen que representan
parecen ser los responsables de la subida experimentada en el nivel de los océanos.
La vida. Tras la gran extinción de finales del Pérmico, se produce un relevo importante en la fauna y
la flora de los continentes y mares. En tierra firme, la aerificación del medio actuará como
mecanismo de selección de los organismos mejor adaptados. Los anfibios y helechos, que
precisaban de la humedad o agua en abundancia para su reproducción, sucumben en gran media y
son sustituidos por los reptiles y las gimnospermas, cuyo éxito reside en haberse independizado del
agua.
Los reptiles y en concreto, los dinosaurios dominan el medio terrestre, aunque ya durante esta era
surgen los organismos que los remplazarán en la siguiente: las aves y los primeros mamíferos.
Biología
Unidad 2

Octavo 6
GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”
MECANISMOS DE LA EVOLUCIÓN
Mutación
La maquinaria celular que copia el ADN algunas veces comete
errores. Estos errores alteran la secuencia de un gen, y
reciben el nombre de mutación. Hay muchos tipos de
mutación. Una mutación puntual es una mutación en la cual
una "letra" del código genético es cambiada por otra.
Secciones de ADN pueden también ser borradas o insertadas
en un gen; estas también son mutaciones. Finalmente, los
genes o parte de ellos pueden llegar a invertirse o duplicarse.
Las tasas de mutación típicas están entre 10-10 y 10-12
mutaciones por pares de bases en una generación de ADN.
Solo una pequeña porción del genoma de los eucariotas contiene segmentos codificadores. Aunque
algunas regiones no codificadoras de ADN están involucradas en la regulación de los genes o en otras
funciones celulares, es probable que la mayoría de los cambios en las bases pudieran no tener
consecuencias en la aptitud.
La mayoría de las mutaciones que tienen algún efecto fenotípico son deletéreas. Las mutaciones que
resultan en substituciones de aminoácidos pueden cambiar la forma de la proteína, cambiando o
eliminando potencialmente su función. Esto puede conducir a un inadecuado funcionamiento de las
rutas bioquímicas o a la interferencia con los procesos de desarrollo. Los organismos están lo
suficientemente integrados que la mayoría de los cambios aleatorios no producirán beneficios en el
éxito reproductivo. Solamente una pequeña proporción de las mutaciones son benéficas. La tasa de
mutaciones benéficas, neutrales o deletéreas es desconocida y probablemente varia con respecto al
locus en cuestión y al ambiente.
Las mutaciones limita la tasa de evolución. La tasa de la evolución puede ser expresada en términos de
sustitución de nucleótidos en un linaje por generación. La substitución es el reemplazo de un alelo por
otro en la población. Este es un proceso en dos pasos: Primero la mutación ocurre en un individuo,
creando un nuevo alelo. Después, la frecuencia de este alelo se incrementa hasta fijarse en la
población. La tasa de evolución es k = 2Nvu (en diploides) donde k es el número de substituciones de
nucleótidos, N es el tamaño efectivo de población, v es la tasa de mutación y u es la proporción de
mutantes que eventualmente se fijan en la población.
Todo cromosoma de nuestro esperma o células huevo es una mezcla de genes de nuestra madre y de
nuestro padre. La recombinación puede verse como la acción de barajar los genes. La mayoría de los
Biología
Unidad 2
Recombinación
Octavo 7
GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”
organismos tienen cromosomas lineales y sus genes se sitúan en una posición específica (locus) a lo
largo de estos. Las bacterias tienen cromosomas circulares. En la mayoría de los organismos con
reproducción sexual, hay dos cromosomas por cada tipo de cromosoma en todas las células. Por
ejemplo, en los humanos, cada cromosoma está duplicado, siendo uno de ellos heredado de la madre y
el otro del padre. Cuando un organismo produce gametos, los gametos obtienen sólo una copia de cada
cromosoma por célula. Se producen gametos haploides a partir de células diploides, en un proceso
llamado meiosis.
En la meiosis, los cromosomas homólogos se alinean. El ADN del cromosoma se rompe en ambos
cromosomas por varios sitios, y se reenlaza con la otra cadena. Luego, los dos cromosomas homólogos
se reparten en dos células separadas que se dividen y forman gametos. Sin embargo, debido a la
recombinación, los dos cromosomas son una mezcla de alelos de la madre y del padre.
Flujo genético
En una población pueden entrar por migración nuevos organismos desde otra población. Si se aparean
en la población, pueden traer alelos nuevos al acervo genético local. Esto se llama flujo genético. En
algunas especies muy emparentadas, pueden aparecer híbridos fértiles de apareamientos
interespecíficos. Estos híbridos pueden servir de vectores para transportar genes de una especie a otra.
El flujo genético entre especies más alejadas ocurre con poca frecuencia. A esto se le llama
transferencia horizontal. Un caso interesante de esto está relacionado con los elementos genéticos
llamados elementos P. Margaret Kidwell descubrió que se transferían elementos P desde alguna
especie del grupo Drosophila willistoni a la Drosophila melanogaster.
EVIDENCIAS DE LA EVOLUCIÓN
La microevolución puede estudiarse directamente, la macroevolución no. La macroevolución se estudia
examinando los patrones en las poblaciones biológicas y en grupos de organismos relacionados e
infiriendo procesos desde un patrón. Dadas las observaciones de la microevolución conociendo que la
Tierra tiene miles de millones de años de antigüedad - puede postularse la macroevolución-, pero esta
extrapolación, por si misma no provee una explicación exigente de los patrones de la diversidad
biológica que hoy vemos. La evidencia de la macroevolución o del ancestro común y la descendencia
con modificación proviene de diferentes campos de estudio. Estos incluyen: estudios comparativos de
genética y bioquímica, estudios comparativos de desarrollo biológico, patrones de biogeografía,
morfología y anatomía comparada y el registro fósil.
Todos los organismos usan ADN como su material genético, aunque algunos virus usan ARN. El ADN
está compuesto por una serie de nucleótidos. Hay cuatro tipos de nucleótidos: adenina (A), guanina (G),
Biología
Unidad 2
Las especies estrechamente relacionadas (determinadas por los morfólogos) tienen secuencias
similares de genes. Sin embargo, toda la similitud en las secuencias no es toda la historia. Los patrones
de diferencias que vemos en los genomas estrechamente relacionados están completamente
examinados.
Octavo 8
GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”
citosina (C) y timina (T). Los genes son secuencias de nucleótidos que codifican para proteínas. Dentro
de cada gen, cada bloque de tres nucleótidos se denomina codón. Cada codón designa un aminoácido
(las subunidades de las proteínas).
Las tres letras del codón son las mismas para todos los organismos (con unas pocas excepciones). Hay
64 codones, pero solo hay 20 aminoácidos para codificar; por tal motivo la mayoría de los aminoácidos
son codificados por varios codones. En muchos casos los primeros dos nucleótidos en el codón
designan el aminoácido. La tercera posición puede tener uno de los cuatro nucleótidos y no afectan la
forma como el código es traducido.
Un gen, cuando está en uso, se transcribe a ARN - un ácido nucleíco similar al ADN (El ARN, como el
ADN está hecho de nucleótidos sin embargo el nucleótido uracilo (U) se usa en reemplazo de la timina
(T).) El ARN trascrito desde el gen se llama ARN mensajero. El ARN mensajero es traducido en una
maquinaria celular llamada ribosomas en una cadena de aminoácidos -una proteína. Algunas proteínas
funcionan como enzimas, catalíticos que aceleran las reacciones químicas en las células. Otras
proteínas son estructurales o están involucradas regulando el desarrollo.
EL ORIGEN DE LAS ESPECIES
El científico evolucionista más importante del siglo XIX fue Charles
Darwin (1809-1882). Estudiante de las universidades de Edimburgo y
Cambridge en Inglaterra, terminó sus estudios de teología a la edad de
22 años. Preparado para ser ministro protestante de la Iglesia, sin
embargo, el mayor interés de Darwin estaba en el mundo natural.
Biología
Unidad 2
En 1831 se integró, como naturalista, a la tripulación del barco de la
marina inglesa "HMS Beagle", que realizaría una expedición de mapeo
alrededor del mundo durante 5 años. Este viaje fue esencial en el
pensamiento de Charles Darwin. En las islas Galápagos, en el Océano
Pacífico frente a Sudamérica, quedó muy impresionado por las especies
de animales que vio y, sobre todo, por las sutiles diferencias entre los
pájaros de las islas del archipiélago. A partir de estas observaciones,
Darwin se dio cuenta que estas diferencias podían estar conectadas con
el hecho de que cada especie vivía en un medio natural distinto, con
distinta alimentación. En ese momento comenzó Darwin a delinear sus ideas acerca de la evolución.
Octavo 9
GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”
Darwin entendió que toda población consiste de individuos ligeramente distintos unos de otros. Las
variaciones que existen entre los individuos hace que cada uno tenga distintas capacidades para adaptarse al
medio natural, reproducirse exitosamente y transmitir sus rasgos a su descendencia. Al paso de las
generaciones, los rasgos de los individuos que mejor se adaptaron a las condiciones naturales se vuelven
más comunes y la población evoluciona. Darwin llamó a este proceso "descendencia con modificación".
Del mismo modo, la naturaleza selecciona las especies mejor adaptadas para sobrevivir y reproducirse. Este
proceso se conoce como "selección natural".
El pensamiento de Darwin también estuvo muy influenciado por las ideas de Thomas Malthus, que escribió
que la población humana tendía a crecer exponencialmente y con ello a acabarse los recursos alimenticios
disponibles. Esto provoca crisis que lleva a los individuos a competir entre ellos por la supervivencia. Darwin
creía que las variaciones en los rasgos hereditarios de los individuos los hacía más o menos capaces de
enfrentarse a la competencia por los recursos.
Más de 20 años después de que comenzó a elaborar sus ideas acerca de la evolución, Darwin publicó su
teoría en el libro El origen de las especies (1859). Su publicación provocó grandes controversias y se
opusieron a él los pensadores religiosos porque echaba por tierra la teoría creacionista y movía al ser humano
del centro de la Creación. Este libro convenció a los científicos y al público educado de que los seres vivos
cambian con el tiempo.
El origen de las especies (1859)
La teoría de la evolución que postuló Darwin tuvo un enorme impacto en el pensamiento europeo de la
segunda mitad del siglo XIX. Los principales argumentos de El origen de las especies, que se publicó en 1859
son:
1. Los tipos biológicos o especies no tienen una existencia fija ni estática sino que se encuentran en cambio
constante.
2. La vida se manifiesta como una lucha constante por la existencia y la supervivencia.
4. La selección natural, el desarrollo y la evolución requieren de un enorme período de tiempo, tan largo que
en una vida humana no se pueden apreciar estos fenómenos.
Biología
Unidad 2
3. La lucha por la supervivencia provoca que los organismos que menos se adaptan a un medio natural
específico desaparezcan y permite que los mejores adaptados se reproduzcan, a este proceso se le llama
"selección natural".
Octavo 10
GIMNASIO VIRTUAL SAN FRANCISCO JAVIER
“Valores y Tecnología para la Formación Integral del Ser Humano”
5. Las variaciones genéticas que producen el incremento de probabilidades de supervivencia son azarosas y
no son provocadas ni por Dios (como pensaban los religiosos) ni por la tendencia de los organismos a buscar
la perfección (como proponía Lamarck).
Además de este libro, Darwin escribió dos más: Variaciones en plantas y animales domesticados (1868) y La
descendencia del hombre y la selección en relación al sexo (1871).
Biología
Unidad 2
La obra de Charles Darwin sentó las bases de la biología evolutiva moderna. Y aunque actualmente se sabe
que las especies han evolucionado a lo largo del tiempo, aún no está muy claro cómo ha sucedido esto
Octavo 11