UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR CURSO DE REFUERZO PARA ASPIRANTES A NUEVO INGRESO. CURSO DE BIOLOGÍA SEMANA 1. TEMA I: LA EVOLUCIÓN DE LA VIDA (PARTE 1). i ESCUELA DE BIOLOGIA Respetables estudiantes de Bachillerato que aspiran a ingresar a la Universidad de El Salvador en el próximo año lectivo, por este medio la Escuela de Biología de la Facultad de Ciencias Naturales y Matemática de la Universidad de El Salvador, les damos la más cordial bienvenida al CURSO DE REFUERZO NUEVO INGRESO, esperando tengan éxitos en sus aspiraciones académicas. El desarrollo del curso de Biología será distribuido a lo largo de 22 semanas, las cuales serán estudiadas detalladamente una a una y con sus correspondientes evaluaciones al finalizar cada semana. Esperamos que usted lleve a cabo el proceso de la mejor forma posible para sacar verdaderos resultados de esta herramienta que se ha puesto a su disposición. ii Contenido SEMANA 1. ...................................................................................................................................... 1 TEMA I: LA EVOLUCIÓN DE LA VIDA (PARTE 1). ............................................................ 1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 1 DESDE EL PUNTO DE VISTA RELIGIOSO ...................................................................... 1 DESDE EL PUNTO DE VISTA CIENTÍFICO: ................................................................... 3 TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA. .................................................................... 4 TEORÍA CREACIONISTA. .................................................................................................. 4 TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA. .......................................................... 5 TEORÍA DE LA PANSPERMIA (TEORÍA CÓSMICA). .............................................. 10 iii SEMANA 1. TEMA I: LA EVOLUCIÓN DE LA VIDA (PARTE 1). Objetivo: Al finalizar el tema el estudiante tendrá la capacidad de explicar las diversas teorías que sustentan el origen de la vida y los mecanismos de la evolución INTRODUCCIÓN A través de los siglos el tema del origen de la vida ha ocupado la mente del hombre, quien se ha preguntado ¿Cuándo y cómo?, surgieron los seres vivos sobre la faz de la Tierra. El tema ha generado en las Ciencias Naturales un campo de estudio especializado cuyo objetivo es dilucidar cómo y cuándo los seres vivos surgieron sobre la faz de la tierra. En la actualidad existen diversas teorías que tratan de responder la incógnita sobre el origen de los seres vivos, entre ellas: la teoría creacionista, la teoría de la generación espontánea, la teoría de la panspermia y la teoría de Oparin y Haldane o teoría bioquímica. Antes de exponer los principios de cada una de las teorías, hagámonos las siguientes preguntas: · · ¿Qué es vida? ¿Qué es un ser vivo? Con relación a la pregunta ¿qué es vida? Existen diversas respuestas que tratan de definir la vida. Veamos algunos ejemplos: DESDE EL PUNTO DE VISTA RELIGIOSO Vida: Es el soplo o aliento de Dios dado al hombre. (Figura 1) Vida: La vida humana es un paso que conduce al alma de la inexistencia a la plenitud eterna en un período de tiempo. Vida: La dádiva de Dios es vida eterna en Cristo Jesús Señor nuestro. 1 Figura 1. Representación del ser divino Dios que desde el punto de vista religioso es creador de la vida El Papa y la evolución: El papa Juan Pablo II hablando ante la Academia Pontificia de ciencias, en un mensaje titulado "La verdad no puede contradecir la verdad" el 23 de octubre 1996; dijo: "la teoría de la evolución es más que una hipótesis"; y también que: "si se busca el origen del cuerpo humano en una materia viva y preexistente, el alma espiritual es creada directamente por Dios". En otras palabras reconoció que si bien la teoría de la evolución da respuesta al origen material del hombre, el alma es un producto de Dios. Es importante destacar que ya el papa Pío XII abordó la cuestión de los orígenes de la vida y la evolución, en la Encíclica "Humani generis" en 1950 y la Constitución conciliar "Gaudium et spes". Después de casi medio siglo de la Encíclica "Humani generis", el papa Juan Pablo II, señala: "Esa Encíclica consideró la doctrina del evolucionismo como una hipótesis seria, digna de una investigación y de una reflexión profunda, al igual que la hipótesis opuesta (...). Hoy, casi medio siglo después de la aparición de la Encíclica, nuevos conocimientos llevan a reconocer en la teoría de la evolución más que una hipótesis (...). La convergencia, no buscada ni inducida, de los resultados de los trabajos realizados independientemente unos de otros, constituye en sí misma un argumento significativo en favor de esta teoría". 2 DESDE EL PUNTO DE VISTA CIENTÍFICO: Vida: La vida es todo sistema capaz de evolucionar por Selección Natural (genético). Vida: Hace referencia a la duración de las cosas o a su proceso de evolución. Vida: La vida es una manifestación especial del movimiento de la materia. Con relación a la pregunta ¿Qué es un ser vivo?, también existen diversas respuestas. Veamos algunos ejemplos: Ser vivo: tradicionalmente se define por la capacidad de: nacer, crecer, reproducirse y morir, y a lo largo de sucesivas generaciones, evolucionar. Ser vivo: Un ser vivo se define como el conjunto de átomos y moléculas que forman una estructura material muy organizada y compleja, en la que intervienen sistemas de comunicación molecular, que se relaciona con el medio ambiente con un intercambio de materia y energía de una forma ordenada y que tiene la capacidad de desempeñar las funciones básicas de la vida: Organización, Irritabilidad, Adaptación, Metabolismo, Reproducción y Homeostasis la de tal manera que los seres vivos actúan y funcionan por sí mismos sin perder su nivel estructural hasta su muerte. Los seres están constituidos por los mismos componentes químicos y físicos que las cosas sin vida, y obedecen a las mismas leyes físicas y químicas. Seis elementos (C, H, O, N, P y S), constituyen el 99% de toda la materia viva, ya que forman moléculas complejas que caracterizan a los sistemas vivos. A continuación veamos qué sustentan cada una de las teorías sobre el origen de la vida: 3 TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA. TEORÍA CREACIONISTA. El creacionismo es un sistema de creencias que postula que el universo, la Tierra y la vida en la Tierra, fueron deliberadamente creados por una deidad todopoderosa (Figura 2). Esta posición tiene un fundamento profundo en las escrituras, en las que se basan los pensamientos acerca de la historia del mundo. Figura 2. Según la teoría Creacionista una deidad todopoderosa crea el universo y la vida en la Tierra De acuerdo con las ideas religiosas, no cabe duda de que todos los seres vivos habrían sido creados originariamente por Dios. Esta acción creadora del ser divino habría hecho aparecer en la Tierra, de golpe y en forma acabada, los primeros ascendientes de todos los animales y de todas las plantas que existen actualmente en nuestro planeta. Un hecho creador especial habría originado el nacimiento del primer hombre, del que descenderían seguidamente todos los seres humanos de la Tierra. Así, según la Biblia, el libro sagrado de los judíos y de los cristianos, Dios habría creado el mundo en seis días, con la particularidad de que al tercer día dio forma a las plantas, al quinto creó los peces y las aves, y al sexto las fieras y finalmente los seres humanos, en primer lugar al hombre y después a la mujer. El primer hombre, o sea Adán, habría sido creado por Dios de un material inanimado, es decir, de barro y después lo habría dotado de un alma, convirtiéndolo así en un ser vivo (Figura 3). 4 Figura 3. Ilustración del tiempo que tardó Dios en crear la vida en la Tierra, según lo específica la biblia TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA. La teoría de la generación espontánea fue planteada por Aristóteles, quien afirmaba que era una verdad patente que los pulgones tenían su origen a partir del rocío que cae de las plantas; las pulgas, de la materia en putrefacción; los ratones, del heno sucio; los cocodrilos, de los troncos en descomposición en el fondo de los cuerpos de agua, y así sucesivamente. El término generación espontánea fue propuesto en 1870 por el biólogo Inglés Thomas Huxley en su obra Biogénesis y abiogénesis. Aristóteles le dio una explicación teórica a la generación espontánea de los seres vivos al establecer que estos se originan por conjugación de dos principios: · · Principio activo (la fuerza vital). Principio pasivo (la materia). La Fuerza Vital, explica Aristóteles, es el alma que le da forma y movimiento a la materia. La autoridad que se le reconoció a Aristóteles hizo que esta opinión prevaleciera durante siglos y fuera admitida por pensadores como Descartes, Bacon y Newton. 5 En conclusión: Los seres vivos nacen en forma espontánea y repentina a partir de la materia inanimada, la cual toma forma y movimiento, por la acción de una fuerza vital presente en la materia. En el siglo XVI, el químico y naturalista belga Jan Baptiste Van Helmont, padre de la bioquímica y uno de los defensores de la teoría de la generación espontánea, en su obra Ortusmedicinae, publicada en el año de 1648 afirma (Figura 4): “Los piojos, garrapatas, pulgas y gusanos surgen de nuestras vísceras y excrementos. Si juntamos con trigo la ropa que usamos bajo nuestro atuendo cargada de sudor en un recipiente de boca ancha, al cabo de 21 días cambian los efluvios penetrando a través de los salvados del trigo, y transmutando éstos por ratones los cuales se pueden ver de ambos sexos y cruzar con otros que hayan surgido del modo habitual”. Aristóteles Van Helmont Figura 4. A la izquierda, el científico Aristóteles quien planteó la teoría de la generación espontánea. A la derecha, Jan Baptiste Van Helmont, químico físico defensor de la generación espontánea. En 1668, el italiano Francesco Redi, el primero en dudar sobre el origen de los seres vivos por generación espontánea, sostenía que los seres vivos se originan a partir otros seres vivos. Para probar su hipótesis la sometió a la experimentación. El experimento de Redi consistió en colocar trozos de carne en tres recipientes: El primero lo cerró herméticamente, el segundo lo cubrió con una gasa y el tercero lo dejo descubierto. 6 Transcurrido cierto tiempo observó que en el frasco tapado no habían gusanos, aunque la carne estaba podrida y mal oliente; en el segundo, pudo observar que sobre la tela habían huevecillos de las moscas que no pudieron atravesarla. La carne del tercer frasco tenía gran cantidad de larvas y moscas. Con bases a los resultados Redi concluyó que las larvas resultaban de la eclosión de los huevos que las moscas depositaban sobre los trozos de carne (Figura 5). Figura 5. Representación del experimento de Redi para determinar que los seres vivos se originaban a partir de otros seres vivos A finales del siglo XVII, Antón Van Leeuwenhoek, gracias al perfeccionamiento del microscopio óptico, logró descubrir un mundo hasta entonces ignorado: el mundo microscópico. Con este instrumento observó en gotas de agua sucia gran cantidad de microorganismos que parecían surgir súbitamente con gran facilidad. Este descubrimiento fortaleció los ánimos de los seguidores de la "generación espontánea“, quienes aceptaron de que el origen de la vida de macro organismos, como moscas y ratones, no es por generación espontánea, pero sí, el origen de los microorganismos. El sacerdote inglés John Turberville Needham, otro defensor de la generación espontánea realiza una serie de experimentos para explicar el origen de microorganismos por generación espontánea. Needham sostenía que una fuerza vital es la que originaba la vida. Su teoría se fundamenta en los resultados obtenidos en sus experimentos. Sus experimentos consistían en hervir caldo de res en frascos que tapaba con tapones de corcho. Dejaba reposar la solución por varios días y al observar al microscopio muestras de la sustancia, encontraba la presencia de seres vivos. 7 Con bases a los resultados obtenidos, él afirmaba que el calor por el que había hecho pasar el caldo era suficiente para matar a cualquier organismo y que la presencia de seres vivos en el caldo era debido a una fuerza, a la que él le llamó fuerza vital (Figura 6). Con esto Needham demostró que los seres vivos se originan a partir de la materia no viviente, de la materia inerte. Figura 6. Representación del experimento de Needham y Spallanzani En 1769, el sacerdote Italiano Lazzaro Pudding Spallanzani rechaza la teoría de la generación espontánea de microorganismos y diseñó experimentos para refutar los realizados por el inglés John Turberville Needham (Figura 7). Calentó caldos hasta ebullición. Dejó reposar la solución por varios días y al observar al microscopio muestras de la sustancia, no encontró la presencia de seres vivos. Figura 7. Representación del experimento de Spallanzani 8 Spallanzani concluye que los caldos no generan microorganismos mientras los recipientes estuvieran sellados. Y afirmaba que los resultados obtenidos por Needham, se debió a que él no utilizó la temperatura suficiente para eliminar los seres vivos, aún presentes en las paredes de los frascos. Needham refuta a Spallanzani y afirma: la temperatura que utilizó Spallanzani destruyó el principio activo, la fuerza vital. Spallanzani no pudo demostrar científicamente lo planteado por Needham, con respecto a la destrucción de la fuerza vital y se establece una disputa entre ellos, la cual tiene una duración de 100 años, periodo conocido como “La guerra científica de los 100 años”. Debido al predominio de las creencias de la época, finalmente la teoría de los seres vivos por generación espontánea, siguió siendo aceptada como tal. En 1862, Louis Pasteur, médico francés, realizó una serie de experimentos encaminados a resolver el problema de la generación espontánea. Pasteur sustentaba la hipótesis de que los causantes de la putrefacción de la materia orgánica eran los microorganismos que se encontraban en el aire. Para demostrar su hipótesis realizó una serie de experimentos. Para ellos diseñó unos matraces con cuello de cisne. En ellos colocó líquidos nutritivos que después hirvió hasta ebullición. Posteriormente, observó que en el cuello de los matraces quedaban detenidos los microorganismos del aire y aunque este entraba en contacto directo con la sustancia nutritiva, no había putrefacción de la misma. Para verificar sus observaciones, rompió el cuello de cisne de un matraz y al entrar en contacto directo el líquido con el aire, los microorganismos presentes en el aire generaban una descomposición de los seres vivos (Figura 8). 9 Figura 8. Representación del experimento de Pasteur con matraces de cuello de cisne Con esta demostración experimental quedó comprobada, por el célebre científico, la falsedad de la teoría de la generación espontánea de seres vivos. TEORÍA DE LA PANSPERMIA (TEORÍA CÓSMICA). Panspermia, que en griego significa “mezcla de todas las semillas”, da nombre a una antigua teoría que defiende la vida humana como proveniente del espacio exterior. Pudo llegar a nuestro planeta en alguno de los cuerpos que chocaron contra este en su primera fase de formación (Figura 9). Esta teoría se atribuye al pensador griego Anaxágoras (siglo VI a.C.) que fue el primero que propuso un origen cósmico para la vida, pero fue a partir del siglo XIX cuando esta hipótesis cobró auge, debido a los análisis realizados a los meteoritos, que demostraban la existencia de materia orgánica, como hidrocarburos, ácidos grasos, aminoácidos y ácidos nucleicos. 10 La hipótesis de la panspermia postula que la vida es llevada al azar de planeta a planeta y de un sistema planetario a otro. Figura 9. Según la teoría de la panspermia propone que la vida puede tener su inicio en cualquier parte del universo y no proceder directa o exclusivamente de la Tierra Su máximo defensor fue el químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927), que afirmaba que la vida provenía del espacio exterior en forma de esporas bacterianas que viajan por todo el espacio impulsadas por la radiación de las estrellas (Figura 10). 11 Dicha teoría se apoya en el hecho de que las moléculas químicas como aminoácidos base de la composición de las formas de vida que conocemos, se pueden encontrar en muchos lugares del universo. Figura 10. Bacterianas en meteorito. El astrofísico Fred Hoyle también apoyó la idea de la panspermia por la comprobación de que ciertos organismos terrestres, llamados extremófilos, son tremendamente resistentes a condiciones adversas y que eventualmente pueden viajar por el espacio y colonizar otros planetas. A la teoría de la Panspermia también se la conoce con el nombre de “teoría de la Exogénesis”, aunque para la comunidad científica ambas teorías no sean exactamente iguales. Los extremófilos son “amantes de las condiciones extremas”. Viven en lugares que se creían inhabitables y soportan condiciones intolerables: oscuridad total, temperaturas superiores a los 80ºC, presiones muy elevadas, altas concentraciones de sal, ambientes ácidos, o con extremos niveles de radiación (Figura 11). Este hallazgo, sumado a los descubrimientos de misiones enviadas por la NASA lleva a los científicos a replantear ideas previas acerca de las condiciones necesarias para la vida en la Tierra, y refuerza la hipótesis acerca de la vida fuera de la Tierra. 12 Figura 11. Organismo denominado Tárdigrado con la capacidad de supervivencia en estado de máxima deshidratación. 13
