El Origen de la Vida

Teorías

La Generación Espontánea

Se creía que los seres vivos se podían formar a partir de materia no viviente. La idea de la generación espontánea nació en la antigua Grecia, al observar que la carne en descomposición parecía criar gusanos y larvas. Los experimentos de Redi demostraron que si las moscas no podían poner sus huevos en la carne, entonces no aparecían larvas en ella. Spallanzani demostró que en un frasco herméticamente cerrado que contenía caldo de carne no aparecían microorganismos mientras que sí aparecían en los frascos mal cerrados. Louis Pasteur, en 1860, demostró de forma concluyente, mediante experimentos, que la carne no se descompone si no tienen acceso a ella los microbios existentes en el aire. Con ello descartó la generación espontánea, estableciendo la teoría de que: TODO SER VIVO PROCEDE DE OTRO SER VIVO.

Hipótesis de la Panspermia

Según esta hipótesis, la vida se generó en otros lugares del Universo y llegó a la Tierra viajando posiblemente por medio de los cometas y meteoritos. Fue sugerida por vez primera por el filósofo griego Anaxágoras. Esta idea fue muy popularizada y defendida en los primeros años del siglo XX por el químico sueco Arrhenius. El astrónomo Fred Hoyle también se muestra partidario del origen extraterrestre de la vida. Se han hallado sustancias orgánicas en cometas y meteoritos, y posibles microorganismos en el meteorito ALH84001 y otros.

COMENTARIO: Sea o no cierta esta hipótesis, no soluciona el problema de cómo pudo surgir la vida.

Hipótesis de la Síntesis Prebiótica

Las hipótesis más aceptadas afirman que la vida se generó hace millones de años, de forma espontánea gracias a las particulares condiciones que hubo en las primeras etapas de la Tierra. La materia orgánica surgió a partir de la inorgánica, y de ahí se formarían las primeras células vivas. El ruso Oparin y el inglés Haldane, hacia 1923 propusieron que la vida se originó en la Tierra como resultado de la asociación de moléculas inorgánicas sencillas. La primitiva atmósfera terrestre no tenía oxígeno, sino probablemente metano, amoníaco, hidrógeno y vapor de agua. El vapor de agua, al condensarse, dio lugar a los océanos. Algunos compuestos de la atmósfera, con la energía solar y descargas eléctricas, pudieron dar lugar a compuestos orgánicos, que formarían una SOPA PRIMITIVA en los mares. En 1953, Stanley Miller y Urey comprobaron experimentalmente que esto era posible, llegando a obtener aminoácidos.

Las Primeras Células

Según la teoría de Oparin, las primeras sustancias orgánicas pudieron reaccionar entre sí, formando moléculas más complejas. Con el tiempo podrían formarse unas pequeñas burbujas que contendrían un medio interno con enzimas y ácidos nucleicos, a las que se denomina COACERVADOS. Estos serían los precursores de las células primitivas. Algunos piensan que este proceso tendría lugar en un medio arcilloso más que acuático. Todavía no sabemos cómo se formaron las primeras células. Se piensa que los protobiontes (primeros organismos vivos) eran procariotas parecidos a algunas cianobacterias actuales. Se ha llamado LUCA al protobionte ancestral común a todas las células. Mucho más tarde, la unión simbiótica de varias células procariotas diferentes pudo dar origen a las células eucariotas, según la TEORÍA ENDOSIMBIONTE de Margulis. A partir de seres unicelulares eucariotas, se formarían los primeros seres pluricelulares, probablemente gracias a la unión de células formando colonias.

La Evolución Biológica

¿Cómo pudieron formarse la gran cantidad y variedad de especies que existen en la actualidad? El fenómeno por el cual unas especies de seres vivos se han ido convirtiendo en otras se denomina EVOLUCIÓN. Sin embargo, la idea de la evolución es bastante reciente en la historia de la ciencia. Hasta el siglo XIX se pensaba que las especies permanecían invariables a lo largo del tiempo (FIJISMO). El fijismo se basaba en la interpretación literal de la Biblia, según la cual, las especies fueron creadas por Dios tal como son en la actualidad (CREACIONISMO). Carl von Linné (Linneo) fue un gran defensor del fijismo. El descubrimiento de los fósiles (restos de seres vivos del pasado que ya están extinguidos) planteó serias dudas sobre el fijismo. Georges Cuvier propuso la idea del CATASTROFISMO. Las especies se extinguen en épocas de grandes catástrofes, seguidas de nuevas creaciones de otras especies.

Lamarckismo (transformismo) 1809

Jean Baptiste de Lamarck fue el que propuso la primera teoría de la evolución biológica, basada en los siguientes puntos:

• Los organismos tienden a evolucionar desde las formas más sencillas a las más complejas.
• El uso repetido de los órganos favorece su desarrollo, y el desuso favorece su degeneración.
• Los órganos aparecen en la evolución cuando son necesarios (La función crea el órgano).
• Los caracteres que presentan los organismos al nacer, debido al uso y desuso, sufren modificaciones (caracteres adquiridos).
• Los caracteres adquiridos durante la vida de los organismos se heredan y son transmitidos a los descendientes, lo que conduce a los cambios en las especies (evolución).

El último de estos puntos (la herencia de los caracteres adquiridos) no se acepta en la actualidad, porque solamente pueden heredarse aquellos caracteres que se encuentran codificados en los genes, en forma de ADN.

Darwinismo 1859

Se llama así a la teoría propuesta por Charles Darwin y Alfred Russel Wallace, ampliamente aceptada en la actualidad. Esta teoría fue publicada por Darwin en el célebre libro “El origen de las especies”, donde plantea la nueva idea de SELECCIÓN NATURAL, basada en:

• El hecho conocido de la selección artificial realizada desde hacía siglos por agricultores y ganaderos en las especies domésticas.
• El trabajo del economista Thomas Malthus sobre la limitación del crecimiento de una población debido a la escasez de recursos.
• Las ideas del geólogo Charles Lyell, acerca de que los procesos geológicos actúan a lo largo de inmensos períodos de tiempo.
• La propia experiencia de Darwin, adquirida principalmente en el viaje de cinco años alrededor del mundo en el buque Beagle.

Darwinismo 1859

Los puntos principales de la teoría de Darwin y Wallace son:

• Las especies tienen la tendencia a reproducirse de forma ilimitada, pero en la naturaleza los recursos como el alimento y el espacio disponible son limitados, existiendo además competidores y depredadores.
• Los individuos de una población tienen una cierta variabilidad en sus caracteres: tamaño, color, velocidad…
• El medio ambiente selecciona a los que estén mejor adaptados (LUCHA POR LA SUPERVIVENCIA), de forma que vivirán más, se reproducirán más y dejarán más descendientes semejantes a ellos.
• Con el tiempo, las poblaciones van cambiando progresivamente, y darán lugar a nuevas especies. Los individuos menos adaptados, a la larga, se extinguirán.

Según el darwinismo, la evolución de los seres vivos es un proceso gradual y continuo.

Origen de la Variabilidad

Sin variabilidad, no podría existir la selección natural. La evolución solo tiene lugar si las variaciones son heredables. Las principales fuentes de variabilidad son:

• MUTACIONES: Son cambios producidos en el ADN. Solamente tienen interés evolutivo las que afectan a las células sexuales. La mayoría de ellas son perjudiciales y tienden a ser eliminadas. Pero hay algunas favorables, que tienden a transmitirse a las siguientes generaciones. También las hay neutras, pero si se produce un cambio en el ambiente pueden hacerse beneficiosas o perjudiciales.
• REPRODUCCIÓN SEXUAL: Durante la meiosis, se produce la recombinación de genes, y la segregación al azar de las cromátidas, que hace que los gametos tengan gran variabilidad. La mezcla de gametos masculinos y femeninos multiplica esta variabilidad casi hasta el infinito, con nuevas combinaciones génicas.

Presión de Selección

El medio ambiente influye enormemente en los seres vivos, y la supervivencia de estos nunca es fácil en la naturaleza. El conjunto de factores ambientales que afectan negativamente a la supervivencia a los individuos de una especie se llama PRESIÓN DE SELECCIÓN. Es un concepto equivalente a la RESISTENCIA AMBIENTAL, que se aplica a las poblaciones.

Adaptación

La variabilidad de las especies permite que algunas características individuales soporten mejor esa presión de selección. A este fenómeno se le llama ADAPTACIÓN. Por ejemplo, las patas más largas para escapar de los depredadores. La variabilidad y la presión de selección favorecen el proceso de adaptación, y por tanto la evolución de las especies.

Variabilidad + Presión de selección Adaptación Evolución

Pruebas Anatómicas

Se basan en el estudio comparado de los órganos de seres vivos:

• Órganos HOMÓLOGOS: Tienen la misma estructura interna, aunque exteriormente su forma y función pueden ser diferentes. . Indican la existencia de antecesores comunes y permiten establecer taxones como los MAMÍFEROS. Ej: brazo de una persona, pata de un perro, ala de un murciélago y aleta de una ballena.
• Órganos ANÁLOGOS: Desempeñan la misma función, pero tienen una estructura interna y un origen distinto. Son órganos parecidos porque realizan funciones parecidas, pero no indican parentesco, sino CONVERGENCIA EVOLUTIVA. Ej: alas de aves y alas de insectos.
• Órganos VESTIGIALES: Han perdido funcionalidad a lo largo de la evolución, pero no han desaparecido totalmente o han adquirido una función diferente. Ej: muelas del juicio humanas, hueso del cóccix.

Pruebas Biogeográficas

Los organismos que viven juntos en un territorio y se reproducen entre sí, tienden a evolucionar de forma similar. Cuando una población queda aislada, tiende a evolucionar de forma diferente al resto de las poblaciones de la especie. Por eso, los mamíferos australianos son bastante diferentes a los del continente eurasiático o del resto del mundo, ya que Australia se separó muy pronto del resto de los continentes. Por la misma razón, en las diferentes islas del archipiélago de las Galápagos existen distintas especies de pinzones (pájaros), y se han hecho tan diferentes que sus picos y su alimentación no se parecen en nada a los de las demás especies del mismo género. Este hecho fue descrito por Charles Darwin y le ayudó a comprender el fenómeno de la evolución.

Pruebas Paleontológicas

Los fósiles son restos de seres vivos del pasado que se encuentran formando parte de las rocas. Estudiándolos, podemos descubrir su similitud con muchas especies actuales, lo que indica una relación de parentesco evolutivo. A veces se han encontrado series de fósiles bastante completas que muestran los pasos intermedios a lo largo del proceso evolutivo, por ejemplo, la del caballo. Otras veces se han encontrado seres con características intermedias entre dos grupos actuales, que puede representar “eslabones perdidos”, como el Archaeopteryx, que tiene características intermedias entre las aves y los reptiles. Las pruebas paleontológicas son muy potentes para demostrar la evolución, pero hay que tener en cuenta que muy pocos organismos llegan a fosilizar y menos aún a ser encontrados por los científicos, por lo que en el registro fósil existen numerosas lagunas y es imposible tener fósiles pertenecientes a todas las especies que han existido.

Pruebas Embriológicas

Al estudiar el desarrollo embrionario de muchos animales, se observan semejanzas en algunas etapas, que reflejan el parentesco evolutivo entre especies. Suele decirse que la ONTOGENIA (desarrollo embrionario de un organismo) es un reflejo de la FILOGENIA (desarrollo evolutivo de una especie).

Pruebas Bioquímicas

Se observa el gran parecido químico que existe entre las especies más próximamente emparentadas, sobre todo a nivel de ADN y proteínas. Gracias a esto, se han podido establecer con más precisión las relaciones de parentesco entre las especies (árboles filogenéticos).

La Especiación

Es el proceso que conduce a la formación de una nueva especie a partir de otra preexistente. La especie está formada por seres vivos capaces de reproducirse entre sí y dejar descendientes fértiles. Para que tenga lugar la especiación, es necesario que se llegue al AISLAMIENTO REPRODUCTIVO, y así las dos poblaciones dejan de intercambiarse genes y se convierten en especies distintas. Si este aislamiento se produce compartiendo la misma área geográfica, se denomina especiación simpátrida o simpátrica. Pero el proceso es más sencillo si se produce un AISLAMIENTO GEOGRÁFICO de dos poblaciones en lugares distintos. Con el tiempo, las dos poblaciones irán cambiando, y más tarde, aunque se encuentren, ya no serían capaces de reproducirse entre sí, o si lo hacen, sus descendientes (híbridos) ya no serán fértiles. Se habrán convertido en especies diferentes (especiación alopátrida). Además del geográfico, existen muchos tipos de aislamiento reproductivo que pueden llevar a la especiación: anatómico sexual, fisiológico, cromosómico, etológico …

Neodarwinismo (Teoría sintética)

Los avances científicos del siglo XX han permitido formular de una forma más correcta las teorías darwinistas sobre la evolución. El NEODARWINISMO o teoría sintética de la evolución incorpora conocimientos que proceden de otros campos, como la Genética, la Paleontología, la Ecología, la Bioquímica, etc.

• No se acepta la herencia de los caracteres adquiridos
• La variabilidad se origina por mutación y recombinación
• Sobre la variabilidad actúa el mecanismo de la selección natural.
• A nivel genético, los alelos que representan ventajas tienden a transmitirse a los descendientes.
• Lo que evoluciona no son los individuos, sino las poblaciones.
• El conjunto de genes con sus alelos presentes en una población se denomina “acervo genético” o “pool de genes”.
• La evolución es un proceso lento y gradual y las especies necesitan mucho tiempo para evolucionar (gradualismo)

Otras teorías evolutivas

Teoría Neutralista (Motoo Kimura)

La evolución se basa en mutaciones neutrales, sobre las que no actúa tanto la selección natural como otros factores, como el aislamiento geográfico. La deriva genética al azar actúa más que la selección natural.

Teoría Puntualista (saltacionista o equilibrio puntuado)

El gradualismo no es suficiente para explicar todos los cambios. La evolución se produce a saltos gracias a macromutaciones en genes que regulan a otros genes (Macroevolución) (Jay Gould y Eldredge). Hay épocas en que aparecen de repente muchas especies (períodos de especiación) y otras épocas con muy pocos cambios (períodos de estasis).

Teoría Simbiogenética (endosimbionte) (Lynn Margulis)

La reproducción es una transferencia vertical de genes (de padres a hijos), pero también se pueden transmitir genes de forma horizontal (de unas especies a otras), lo que explicaría la aparición de cambios fuertes y repentinos. Así se originaron las células eucariotas.

Evolución de la Especie Humana

Nuestra especie (Homo sapiens) ha evolucionado a partir de otras especies. En esto no nos distinguimos de los demás seres vivos y nos clasificamos en grupos o taxones igual que ellos.

Clasificación taxonómica:

• Reino: ANIMAL
• Filum: CORDADOS
• Subfilum: VERTEBRADOS
• Clase: MAMÍFEROS
• Orden: PRIMATES
• Familia: HOMÍNIDOS
• Género: Homo
• Especie: Homo sapiens

Nuestra especie es la única que vive actualmente perteneciente al género Homo y a la familia Homínidos. Sin embargo, se conservan muchos restos fósiles pertenecientes a esta familia y este género. En el orden Primates hay otra familia muy importante, los Póngidos, considerados como nuestros parientes actuales más cercanos.

Características de los primates:

• Pulgar prensil (opuesto a los demás dedos)
• Visión binocular en colores (ojos frontales)
• Adaptación de la vida a los árboles
• Uñas planas
• Comportamiento social complejo
• Alto desarrollo cerebral

De modo sencillo, pueden clasificarse en:

• Prosimios (primates inferiores): lémures, loris …
• Antropoides (primates superiores): monos, antropomorfos y homínidos. Entre los antropomorfos se encuentran los gibones, orangutanes, chimpancés y gorilas. Estos tres últimos pertenecen a la familia Póngidos.

Los Primates aparecieron hace unos 60 millones de años

Características de los Homínidos

• BIPEDISMO: caminar erguidos, sobre dos pies. Este rasgo ha requerido varias adaptaciones:
  • Alargamiento de las extremidades inferiores
  • Acortamiento de la pelvis
  • Verticalidad de la columna vertebral
  • Orificio en la base del cráneo, no detrás (foramen magnum)
  • El dedo pulgar del pie es paralelo a los otros (no oponible)

Ventajas del bipedismo:

• Mejora de la visión (presas, depredadores)
• Liberación de las manos para otras muchas actividades. Se han convertido en herramientas multiuso.
• Menor absorción de calor solar en climas cálidos

• DESARROLLO DEL CRÁNEO Y CEREBRO, especialmente la corteza cerebral, lo que ha permitido la inteligencia, la tecnología, la creación artística, comportamiento social complejo, etc.
• CAPACIDAD DEL HABLA

Los primeros Homínidos

Los primeros homínidos aparecieron en el Este de África, hace aproximadamente 6-7 millones de años. Algunos son más bien prehomínidos (bípedos, pero no erguidos del todo).

• Orrorin tugenensis, llamado “hombre del milenio”
• Sahelanthropus tchadiensis, llamado “Tumai”
• Ardipithecus ramidus, de hace 4 millones de años.

Los Australopithecus ya son sin duda homínidos. Aparecieron hace unos 4,2 millones de años. Tenían pequeña estatura y frente huidiza. Habitantes de las sabanas africanas. Se extinguieron hace 1 ó 2 millones de años. Había diversas especies, y no sabemos cuál de ellas dio origen a los humanos.

• Australopithecus anamensis (posible ancestro)
• Australopithecus afarensis (Lucy)
• Australopithecus africanus (Pless)
• Paranthropus, con especies como P. robustus y P. boisei. También vivían en las sabanas hace 2 millones de años.

Características del género Homo (humanos)

• Como homínidos que son, su locomoción es bípeda, con pies no prensiles y pulgar alineado con los demás dedos del pie.
• Incremento del tamaño del cráneo y del cerebro, más que los demás homínidos (hipercefalización)
• Capacidad de manejar instrumentos, gracias a las manos y al cerebro. Pero no solo manejarlos, sino crearlos y conservarlos.

El lento proceso de evolución que condujo desde los primeros homínidos al ser humano actual se llama HOMINIZACIÓN. Los primeros humanos aparecieron hace 2,5 millones de años. A excepción del Homo sapiens, todas las demás especies están extinguidas. El H. neanderthalensis hace 30.000 años y el H. floresiensis hace 12.000 años, son los más recientes. Todas las interpretaciones son provisionales, y se basan en los restos fósiles encontrados y estudiados hasta el momento.

Homo habilis (hombre habilidoso) (2,5 a 1,5 m. a.)

• 650 cm³ y 800 cm³ de capacidad craneal.
• Vivió en África (valle del Rift) a comienzos del Pleistoceno.
• Es el primero que fabrica y utiliza herramientas.
• Dedos curvos de pies y manos, lo que indica que aún utilizaban los árboles.

Homo ergaster (trabajador, en griego) (Entre hace 1,8 y 1,3 m. de a.)

• Acortamiento del esqueleto de la cara y nariz destacada.
• Gran estatura, unos 1,80 metros
• Aumento importante del tamaño del cráneo (800 a 900 cc.)
• Probablemente utilizaba el fuego
• Gran caminante y explorador, se desplazó fuera de África
• Se duda sobre su capacidad para el lenguaje articulado.

Homo erectus

Vivió entre hace 1,8 m.a. y 300.000 a.

• Salió de África y vivió en Europa, China e Indonesia, dominando cada vez más la naturaleza.
• Volumen craneal entre 800 y 1200 cc (fue aumentando a lo largo del tiempo).
• Gran predador, que cazaba para comer, probablemente en grupo.
• Conocía y utilizaba el fuego, y herramientas variadas.
• Talla elevada y muy robusto.

Homo antecessor (1 m.a. – 800.000 a.)

• El homínido más antiguo de Europa (Atapuerca).
• Altos y fuertes.
• Cara de rasgos modernos, por lo que es probablemente ancestro de los heidelbergenses, neandertales y quizá del propio Homo sapiens.
• Cráneo de más de 1000 cc.
• Proporciones corporales parecidas al H. sapiens pero algo más robustos.
• Practicaban el canibalismo.

Homo heidelbergensis (600.000-250.000 años)

Se considera Pre-Neanderthal

• Estatura y proporciones corporales: alto y robusto, con mayor masa muscular y esquelética, y el tronco más ancho que el hombre actual.
• Capacidad craneal: promedio de unos 1.300 cc.
• Cazador y carroñero.
• Control del fuego (restos de fogatas en cuevas)
• Herramientas: bifaces, lanzas.
• Ritos funerarios: Acumulación de cuerpos y un bifaz (excalibur)

Se han encontrado en Heidelberg (Alemania) y en Atapuerca.

Homo rhodesiensis (800.000 – 160.000)

Características parecidas a los heidelbergenses, pero hallados en África, por lo que algunos les consideran antepasados del Homo sapiens.

Homo neanderthalensis (Entre hace 200.000 y 30.000 años)

• Vivió en Europa y Asia occidental
• Robusto y de baja estatura, con huesos y mandíbulas potentes, dominó durante miles de años.
• Adaptado a climas fríos (glaciaciones)
• Gran capacidad craneana (1.550 cc).
• Tallaba piedras como herramientas.
• Utilizaba el fuego.
• Utilizaba adornos y enterraba a los muertos.

En algunos casos, convivió con el Homo sapiens. Según algunos científicos, podría pertenecer a nuestra misma especie: Homo sapiens neanderthalensis.

Homo floresiensis (Entre hace 75.000 y 12.000 años)

• Se han encontrado restos en la isla de Flores (Indonesia)
• Eran hombres de un metro de estatura (adaptación a la insularidad), pero de brazos bastante largos. (hobbit)
• El cerebro también era muy pequeño.
• Utilizaban utensilios de piedra.
• Utilizaban el fuego y probablemente capaces de navegar.

Es el representante de menor tamaño y el más recientemente extinguido de la familia humana. Probablemente desapareció hace 12.000 años a causa de una gran erupción volcánica en la isla.

Homo sapiens sapiens fósil

• Se extendió por todos los continentes del mundo. Los fósiles más antiguos de Homo sapiens tienen una antigüedad de casi 200.000 años y se han hallado en Etiopía. Tras la extinción de los neanderthales hace 30.000 años, y del hombre de Flores hace 12.000, es la única especie que sobrevivió de la familia de los homínidos. Conocido como “hombre de Cro-Magnon” por los restos encontrados en una cueva de Francia.
• Se extendió por todos los continentes del mundo.
• Esqueleto ligero y grácil, más altos que los neanderthales.
• Cráneo redondeado y mandíbula con mentón (barbilla)
• Volumen craneal medio de 1.450 cc, con un elevado desarrollo cerebral.
• Seres sociales, conscientes de sí mismos, con gran habilidad para la comunicación (lenguaje), la tecnología, la creación artística y pensamiento simbólico.