PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO Tercera etapa: La célula eucariota inicial, que ya poseía núcleo, fagocitó una bacteria fotosintética, dando origen a los cloroplastos. Todas estas fagocitosis/simbiosis se complementaban con modificaciones a nivel genético y estructural, generando toda una gama de organismos que tenían sistemas de endomembranas con funciones asignadas. Las células eucariotas ya se hacían presente en el planeta Tierra. ▪ Eras geológicas Finalmente, habiendo introducido todos los conceptos para comprender la generación de la vida, avanzaremos un poco en el tiempo para llegar al desarrollo de organismos pluricelulares y su evolución. Para comprender una serie de procesos de la historia natural de La Tierra es necesario introducir el concepto de Era Geológica. Los 4.600 millones de años que posee nuestro planeta están divididos en las siguientes eras y sus subdivisiones: Manuel Mallol Simmonds 13 PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO 14 14 En cuanto a fenómenos poblacionales destacables cabe señalar la gran extinción del Pérmico-Triásico, considerada la mayor extinción en la existencia de La Tierra. Como puede apreciarse en la imagen superior, los primeros seres vivos pluricelulares fueron animales invertebrados (generados en la llamada explosión cámbrica) que dan la apariencia de organismos acuáticos. Eso sirve de introducción para realizar la siguiente pregunta: ¿Dónde se originaron las primeras formas de vida? O bien, ¿Qué se necesitaba para poder poblar el suelo seco? La vida, desde LUCA, se originó en el agua. Es por eso que el desarrollo de todos los organismos que poseen gestación (en cualquiera de sus modalidades) replican un medio acuático (la ontogenia replica la filogenia). Manuel Mallol Simmonds PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO Cronológicamente, en el agua aparecieron las primeras arqueas, luego bacterias, cianobacterias, eucariotas primitivos, plantas acuáticas, animales invertebrados acuáticos y animales vertebrados acuáticos, paralelamente al desarrollo de plantas terrestres. Con respecto a la otra pregunta, para poder vivir en suelo seco se requieren una serie de características: Respiración: El organismo debe ser capaz de obtener oxígeno desde el aire Movilización: En el caso de los vertebrados con extremidades, deben existir adaptaciones especiales, por ejemplo, la articulación coxofemoral (cadera) Protección: Piel y anexos cutáneos para evitar la deshidratación. Cuando los organismos acuáticos comenzaron a adquirir dichas características de manera parcial surgieron los anfibios, y finalmente divergieron los organismos que están adaptados al ambiente extra-acuáticos. Con esto damos por concluida la sección de los orígenes de la vida y las características particulares que posee. A continuación finalizaremos esta guía con el análisis de uno de los temas más importantes en la biología actual: La evolución de las especies. Evolución de las especies Sin lugar a dudas, hoy en día el concepto de evolución es el prisma de todos los fenómenos biológicos conocidos. La evolución se define como una serie de transformaciones o cambios a través del tiempo que originan la diversidad de formas vivientes que existen en la Tierra a partir de un antepasado común, siendo este un proceso continuo y dinámico. En esta sección analizaremos los aspectos más importantes de este tema, orientados no solo a la rendición de la PSU, sino a una mejor comprensión de la biología en la actualidad y de sus etapas para ser como tal. ▪ Pruebas que apoyan la evolución Para poder afirmar que un proceso como la evolución ocurrió, deben existir una serie de pruebas que permitan comprobar, estudiar y profundizar en los diferentes puntos que componen dicha teoría. - Órganos homólogos y análogos Si se comparan diferentes especies, pertenecientes a un mismo dominio, es posible darse cuenta que existen estructuras que cumplen las mismas funciones, aunque son estructuralmente diferentes, y otras que tienen la misma estructura pero cumplen funciones diferentes. La definición anterior hace alusión a los órganos homólogos y análogos, respectivamente: Un órgano homólogo es aquel que posee la misma estructura y origen embrionario, pero diferente función. Un órgano análogo es aquel que posee diferente estructura y origen embrionario, pero la misma función. Manuel Mallol Simmonds 15 PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO 16 Ejemplos de órganos homólogos: El brazo humano tiene como función principal fabricar y tomar cosas. La pata de un gato tiene una función principal de apoyo. La aleta de una ballena tiene como función principal nadar y el ala de un murciélago volar. Todas son funciones diferentes, pero tienen la misma estructura (adaptada a la función) Un buen ejemplo de un órgano análogo son las alas de una mariposa y las alas de un ave. Todas tienen como función volar, pero tienen diferentes estructuras. - Embriología comparada En esta prueba se analiza la morfología que tienen los embriones de especies diferentes (mamíferos, reptiles, peces, etc). Al ser sumamente parecidas, apoya la teoría de que todos los organismos provienen de un ancestro común. Manuel Mallol Simmonds 16 PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO 17 - El código genético Una de las pruebas más fidedignas que todos los organismos provienen de un antecesor único es el uso de un mismo código genético por todas las especies que pueblan la Tierra, con muy pequeñas variaciones. Manuel Mallol Simmonds PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO 18 - Registro fósil 18 La palabra fósil viene de la palabra en latín <Fossile>, que significa elemento escavado. Se definen actualmente como restos o señales de actividad de organismos pretéritos. Generalmente estas pruebas poseen intensas transformaciones en su composición (diagénesis) o deformaciones (metamorfismo dinámico) Hay que tener en consideración que la mayoría pertenecen del cámbrico en adelante. ¿Para qué son útiles los fósiles en la evolución? Permiten conocer la morfología de organismos antiguos Permiten saber la edad geológica a la que pertenecieron A través de mediciones de isótopos (como el carbono) es posible determinar su edad. Existen diferentes tipos de fósiles, a saber: 1. 2. 3. 4. Icnofósiles: Impresión de la morfología Microfósiles: Fósiles de microorganismos Resina fósil: Generalmente un organismo pequeño atrapado en ámbar. Pseudofósil: Asemejan seres vivos, pero son formas cristaloides de elementos inorgánicos. Resina fósil de ámbar con un insecto dentro de ella. - Suelos Es importante comprender los diferentes estratos del suelo terrestre (estudiado en química) y su relación con la evolución. Manuel Mallol Simmonds PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO 19 Por sedimentación, los estratos más bajos del suelo (es decir, B y C) albergarán restos de organismos más antiguos que los encontrados en los estratos más superficiales (0, A y E). ▪ Teorías evolutivas (Darwinismo, neodarwinismo, TSM, ampliación de la TSM) Si bien es cierto, para nosotros la evolución es un proceso ampliamente aceptado y poco cuestionado, en los tiempos donde esta teoría comenzó a formarse no lo fue tanto. Es por ello que las teorías evolutivas sufrieron cambios con el pasar de los años, en conjunto con el avance de diferentes ciencias, como la biología molecular, genética y celular. - Lamarckismo Se le denomina Lamarckismo a una teoría evolucionista propuesta por Lamarck en 1809. Esta teoría fue la primera teoría evolucionista, donde proponía que los organismos no eran estáticos, sino que la vida evolucionaba por “tanteos”. De esto se deduce que los hábitos del animal determinarán la adaptación que en él se dará lugar. Manuel Mallol Simmonds PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO 20 20 En la clásica demostración de la evolución Lamarckista se muestran dos jirafas de cuello corto (1). A medida que estas jirafas requerían alcanzar hojas más altas, estiraban más sus cuellos, lo cual determinaba que su descendencia tuviera cuellos más largos (2 y 3). - Charles Darwin y la selección natural clásica Charles Darwin es considerado el padre de la evolución. Durante su viaje a bordo del Beagle realizó un exhaustivo estudio de las diferencias morfológicas de las especies y de su teoría de la adaptación y selección natural, publicadas en su obra The origin of species. En esta obra haba de la teoría de la selección natural, planteada paralelamente por Alfred Wallace. Esta teoría clásica establece que las variaciones en el ambiente generarán cambios en la descendencia de los organismos vivientes, apareciendo adaptaciones que pueden ser positivas o negativas. Los que posean adaptaciones positivas serán “seleccionados” por la naturaleza, logrando el éxito reproductivo. ▪ Teoría Sintética de la evolución En los tiempos actuales se utiliza la Teoría Sintética moderna de la evolución, la cual considera aspectos tanto Darwinianos como genéticos y migratorios de las poblaciones biológicas. Esta teoría (abreviada como TSE) está compuesta por tres ejes: Variabilidad evolutiva, Mecanismos evolutivos y Consecuencias evolutivas. Manuel Mallol Simmonds PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO 21 1. Variabilidad evolutiva Existen muchos procesos que pueden generar variabilidad dentro de una especie, entre las que se destacan: Mutaciones: Alteración y modificación del proteoma, con lo cual se modifica el fenotipo de una especie. Recombinación: Intraespecie (Meiosis u otros mecanismos) o interespecie. Genética de poblaciones: Transferencia horizontal de genes (por ejemplo, bacterias) Flujo genético: Migraciones de individuos 2. Mecanismos evolutivos Este punto considera la forma a través de la cual los organismos evolucionan. Actualmente se proponen dos: a. Selección natural: Actualmente la selección natural se define como la reproducción diferencial de los genotipos en el seno de una población biológica. Existen tres tipos principales: Selección Natural Estabilizadora: La descendencia (progenie) tendrá un predominio de alelos que se encuentran con más frecuencia, y los menos frecuentes tienden a desaparecer Selección Natural Disruptiva: La descendencia tendrá un predominio de alelos que se encuentran con menos frecuencia (colas de la curva), y los con mayor frecuencia tenderán a desaparecer Manuel Mallol Simmonds PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO 22 22 Selección Natural Direccional: La descendencia (progenie) tendrá la misma distribución (forma de curva) pero desplazada hacia otro tipo de alelos. b. Deriva génica: Este mecanismo se define como la pérdida al azar de la expresión de ciertos genes (generalmente los menos frecuentes), disminuyendo la diversidad genética de una población. 3. Consecuencias evolutivas Este punto incluye muchos fenómenos que son parte de las consecuencias de la evolución de una determinada especie: Adaptación: Proceso en el cual una población de adecúa morfofisiológicamente mejor a su ambiente. Coevolución: Si existe una relación interespecífica entre dos organismos, ambos pueden adquirir adaptaciones dirigidas a dicha relación. Extinción: Desaparición total de una especie. Especialización (cladogénesis): Una especie puede divergir en dos especies diferentes, especializadas en roles ecológicos diferentes. Con respecto a la adaptación, es importante señalar dos puntos importantes: a. Dos especies no podrán ocupar un mismo nicho ecológico por mucho tiempo, por lo que ambas se adaptarán a diferentes nichos para reducir al máximo la competencia entre ellas (Principio de exclusión competitiva) b. Durante la adaptación pueden aparecer nuevas características (p ej. Cuello de jirafas) o desaparecer antiguas (p ej. Molares terciarios en Homo sapiens) Finalmente, recuerda que el propósito de evolucionar es lograr el éxito reproductivo, en el cual la ontogenia (desarrollo del individuo) replicará la filogenia (desarrollo de su especie). Manuel Mallol Simmonds PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO DATO PUNTAJE ¿Sabías que el esqueleto más antiguo de un Australopithecus (género que dio origen al Homo) fue llamado Lucy, en honor a la canción Lucy in the sky with diamonds? Ejemplo de ejercicio PSU: Extraído de facsímil oficial PSU Ciencias - Biología DEMRE 2012 La respuesta correcta en este caso es la alternativa A). Manuel Mallol Simmonds 23 PUNTAJE NACIONAL PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA MODULO ELECTIVO 24 En la imagen es posible apreciar tres estratos de suelo oceánico. Como se mencionó en la guía, los estratos más profundos (Capa Q en la imagen) albergarán organismos más antiguos y menos complejos que los estratos más superficiales (Capa P), en los cuales se encontrarán organismos más contemporáneos y complejos. En base a eso la alternativa correcta es la A). Tip PSU Este tema es muy importante de comprender y asimilar para la PSU, puesto que muchas preguntas tratarán de este tema. Es en base a eso que te recomiendo estudiar y aprender estos temas, puesto que te facilitarán la comprensión del por qué somos lo que somos, y la aplicación de conocimientos al momento de ser preguntados en la prueba. Manuel Mallol Simmonds 24
