La hipótesis de la panspermia sostiene que formas de vida microscópica llegaron a la Tierra transportadas por meteoritos o cometas que impactaron en su superficie.
Las hipótesis abiogénicas defienden que el origen de las primeras células estaría en el ensamblaje de moléculas orgánicas obtenidas por síntesis química. Se basan en la evidencia de que la mayoría de los aminoácidos (los componentes básicos de la vida) pueden formarse a partir de reacciones químicas no vinculadas a la vida.
Las primeras hipótesis, propuestas por Oparin y Haldane, apuntaban a la formación de aminoácidos a partir de los constituyentes de la atmósfera, gracias a la energía aportada por tormentas eléctricas. Estos aminoácidos habrían sido posteriormente arrastrados al océano por las precipitaciones y habrían formado una “sopa prebiótica”.
Sin embargo, hoy se piensa que la vida surgíó en el fondo de un océano primitivo, en las proximidades de fumarolas hidrotermales, a partir de los compuestos reductores emanados de ellas, que habrían permitido la quimiosíntesis de los primeros compuestos orgánicos precursores de la vida. Es lo que se conoce como síntesis prebiótica.
Aparición de las primeras células:
Mundo ARN
Por ensamblaje de otras moléculas aparecieron polímeros de ARN capaces de autorreplicarse que, posteriormente, quedaron envueltos en una capa lipídica, originando así una célula procariota.
– Mundo hierro-sulfuro
Primero se formaron burbujas lipídicas capaces de llevar a cabo reacciones químicas en las que utilizaban como sustrato los compuestos de hierro y sulfuro de las fuentes hidrotermales y, posteriormente, surgíó la capacidad autorreplicante.Las primeras células serían procariotas y heterótrofas. Probablemente la competencia por los nutrientes determinó la aparición de las primeras bacterias fotosintéticas (cianobacterias), y con ellas el oxígeno atmosférico y los organismos aerobios. Hoy en día la aparición de las células eucariotas se explica por la teoría endosimbiótica propuesta por Lynn Margulis, que describe el paso de células procariotas a células eucariotas mediante incorporaciones simbiogenéticas de bacterias.
Principales eventos en la evolución de la vida en la Tierra:
-4500 Ma Consolidación del planeta Tierra.
-3800 Ma Rocas de Isua (Groenlandia), con indicios químicos de actividad biológica. Estos primeros seres vivos eran bacterias heterótrofas anaerobias, capaces de obtener alimento en un medio con poco oxígeno donde abundaban sustancias como el ácido sulfhídrico o el metano, procedentes de la actividad volcánica.
-3500 Ma Primeros indicios de seres vivos. Los fósiles más antiguos de seres vivos que se conocen se han encontrado en rocas procedentes de las formaciones de Warrawoona (Australia) y Fig tree (Sudáfrica), con unos 3200-3500 Ma. En estas rocas se han encontrado restos de estromatolitos, formados a partir de colonias de microorganismos procariotas.
-2400 Ma Incremento de los niveles de oxígeno en la atmósfera. Se alcanzaron los niveles actuales.
-2000-1500 Ma Cambios en las células. El primer paso fue la pérdida de la pared celular. Luego, la célula aumentó de tamaño y su membrana se replegó para aumentar la superficie de absorción, desarrollando su capacidad fagocítica. Se forman vesículas internas y el ADN queda dentro de una de ellas, formando el precursor del núcleo. Se sintetizaron fibras y microtúbulos, formando el citoesqueleto. Luego se produjo la incorporación del flagelo.
-635 Ma Primeros organismos pluricelulares de cuerpo blando (fauna de Edicara).
– 542 Ma Gran explosión cámbrica. Aparecen prácticamente todos los grupos de invertebrados (trilobites, crinoideos, braquiópodos y cefalópodos). Surgen los primeros vertebrados con aspecto de peces (sin mandíbula).
-390 Ma Colonización de tierra firme por parte de los vertebrados (anfibios).
-360 Ma Evolución de las plantas terrestres que crean nuevos hábitats.
-290 Ma Evolución de los reptiles a partir de los anfibios. Primeras plantas con semillas y grandes bosques.
Hecho basado en numerosas evidencias, resultado de la observación, experimentación y predicción:
-Registro fósil
Muestra especies que ya no existen, formas intermedias entre distintos grupos de organismos o series evolutivas completas de algunas especies, lo que evidencia que la vida ha cambiado a lo largo del tiempo.-Anatomía comparada
Los organismos que comparten un antecesor común presentan estructuras anatómicas semejantes, llamadas órganos homólogos, aunque su forma externa haya variado debido a la adaptación de las especies a distintos hábitats (evolución divergente). Por el contrario, especies muy alejadas entre sí en la escala evolutiva pueden presentar estructuras anatómicas diferentes que han adoptado formas externas semejantes, llamadas órganos análogos, como resultado de su adaptación a hábitats parecidos (evolución convergente).
-Órganos vestigiales
Aquellos presentes en algunas especies que están reducidos o no tienen función aparente y que derivan de órganos funcionales de una especie antecesora, como ocurre con las muelas del juicio en la especie humana.– Embriología
El estudio comparado del desarrollo embrionario de diferentes especies ha revelado que las primeras etapas del desarrollo muestran carácterísticas comunes, lo que sugiere la existencia de un patrón común proveniente de un mismo antecesor.-Biogeografía
La distribución de las especies en el planeta no es aleatoria, sino que el estudio de las áreas de distribución de especies muestra que cuanto más alejadas estén dos regiones, más diferentes serán las especies que las ocupan.-Biología molecular
Las similitudes bioquímicas de los organismos revelan su parentesco evolutivo. Por ejemplo, la secuencia de aminoácidos de la hemoglobina humana es muy parecida a la del chimpancé (se diferencia por 12 aminoácidos) pero no tanto a la de otros primates, lo que indica su relación evolutiva.-Genética molecular
Es posible datar el momento de la divergencia de las especies a través del análisis de las mutaciones. Por ejemplo, la comparación entre las secuencias del ADN del humano y del chimpancé ha confirmado su estrecha similitud y ha arrojado luz acerca del momento de divergencia de ambas especies.Teorías explicativas de la evolución
Los mecanismos concretos que han originado la diversidad biológica a lo largo de la historia de la Tierra han dado lugar a diversas teorías a medida que progresa el conocimiento sobre las complejas relaciones entre el genoma, los organismos y el ambiente.
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Lamarckismo (herencia de los caracteres adquiridos). Se basa en tres principios:
– Tendencia a la complejidad de los seres vivos debido a la existencia de un impulso vital.
– La necesidad provoca la aparición de nuevos órganos y el desuso provoca la atrofia y desaparición de otros.
– Los caracteres adquiridos durante la vida de un individuo se conservan y se transmiten a la descendencia.
·Darwinisno (selección natural). 1858, El origen de las especies. El darwinismo defiende la aparición de nuevas especies por adaptación al ambiente. Para ello se basa en la elevada capacidad reproductora de los seres vivos, la variabilidad de la descendencia y la influencia de los mecanismos de selección natural, según los cuales ante una determinada presión ambiental solo sobrevivirán los individuos mejor adaptados, que conseguirán reproducirse y transmitir sus carácterísticas a la descendencia.
·Neodarwinismo (teoría sintética). Supuso una actualización del darwinismo a la luz de los nuevos descubrimientos en genética. La variabilidad de las poblaciones se explica por medio de la variabilidad genética, que tiene su origen en las mutaciones y la reproducción sexual.
·Neutralismo
El neutralismo afirma que la selección natural actúa por puro azar de modo neutro sobre las variaciones genéticas, ya que los sucesivos mutantes no ofrecen ventajas adaptativas. Se basa en la existencia de una tasa constante de mutación en las diferentes especies conocida como reloj molecular.·Equilibrio puntuado
Se opone al gradualismo propugnado por las teorías darwinista, neodarwinista y neutralista.. Así, si el gradualismo propone que los cambios evolutivos ocurren de forma lenta o mediante pasos graduales, el equilibrio puntuado afirma que la evolución se produce a saltos, es decir, que hay largos períodos de estabilidad durante los que las especies están en equilibrio y no sufren cambios, y períodos durante los que aparecen numerosas especies en un plazo de tiempo relativamente corto en términos evolutivos.
·Evo-devo (Evolutionary Development Biology). La teoría evo-devo o Biología Evolutiva del Desarrollo se basa en el descubrimiento de un grupo de genes, conocidos como genes Hox, que regulan la expresión de otros grupos de genes y la organización de las diferentes regiones del cuerpo durante el desarrollo embrionario.
·Eco-evo-devo (Ecological Evolutionary Development). Esta teoría supone una ampliación de la teoría evo-devo, puesto que incorpora los factores ambientales a los factores causantes del cambio evolutivo.
Se sabe que los factores ambientales, como la temperatura, el fotoperíodo o la dieta, pueden producir fenotipos específicos, presumiblemente mediante la alteración de la expresión génica en un proceso que se conoce como epigenética.
·Mecanismos evolutivos
-Microevolución
Se produce en el seno de una población y en solo unas pocas generaciones. Las causas de la microevolución serían la mutación, la reproducción sexual, la deriva genética o cambio aleatorio en la frecuencia génica de los alelos y el flujo genético por migración.
– Macroevolución
Se produce a gran escala y abarca largos espacios de tiempo y grandes procesos de transformación. Estos procesos ocurrirían por cambios epigenéticos en la regulación génica y por remodelación de los genes Hox durante el desarrollo de los organismos, y no tanto por mutaciones puntuales de los genes.ADAPTACIONES AL MEDIO DE LOS SERES VIVOS
Una adaptación es una carácterística o conjunto de carácterísticas que confieren al organismo una ventaja para vivir en un determinado medio y poder reproducirse y tener descendencia.
Adaptaciones de los animales
-Anatómicas
Son modificaciones que afectan a la forma y apariencia del cuerpo del animal. La forma del pico de las aves está adaptada al tipo de alimentación y la forma en la que consiguen el alimento. Las extremidades de los animales están adaptadas a su hábitat y a su forma de desplazamiento.-Fisiológicas
Afectan al funcionamiento del organismo y están relacionadas con el metabolismo; algunas lo están con los sentidos. Los peces antárticos están adaptados al frío intenso.-De comportamiento
Mejoran la supervivencia del animal y están relacionadas con las respuestas a determinados estímulos. Los bancos de peces y las bandadas de aves mejoran la defensa contra los depredadores. La asociación familiar aumenta la eficacia en el cuidado de las crías y su probabilidad de llegar a adultas.
Adaptaciones de las plantas
-Anatómicas
Están condicionadas por factores ambientales como la falta de agua, la temperatura, la escasez de horas de luz, et. En zonas secas, las plantas xerófitas presentan hojas pequeñas y raíces largas y poco profundas para captar mejor el agua. Las plantas hidrófilas, que viven en zonas con abundante agua, tienen hojas grandes y delgadas para facilitar la transpiración y raíces poco desarrolladas.-Fisiológicas
Pueden guardar relación con la estación desfavorable en la que la planta no puede crecer que, según la especie, puede ser la cálida o la fría, o también con mecanismos bioquímicos para soportar condiciones extremas. Las plantas adaptadas a climas fríos suelen ser de pequeño tamaño y pasan las épocas más frías en forma de semilla o de bulbos, como el narciso o el tulipán. Las plantas adaptadas a climas muy cálidos suelen tener muy pocos estomas, que cierran durante el día para evitar pérdidas por evapotranspiración.
4. SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS
Las primeras clasificaciones que se conocen se hicieron agrupando los diferentes seres vivos en categorías artificiales, según criterios más o menos arbitrarios (comestibles, peligrosos, etc.) establecidos por los naturalistas de la época:
Aristóteles (384-322 a.C., animales (animales sin sangre y animales con sangre) y plantas), Teofrasto (372-287 a.C., dividíó los vegetales en cuatro grandes grupos: árboles, arbustos, subarbustos y hierbas).
El comienzo de las clasificaciones modernas se debe al naturalista sueco Carl von Linneo (1707- 1778), quien a mediados del Siglo XVIII establecíó las bases de la actual taxonomía y el sistema binomial de nomenclatura.
La Sistemática es un área de la ciencia cuya finalidad es establecer sistemas de clasificación que expresen los diferentes grados de semejanza entre los seres vivos y reflejen las relaciones evolutivas existentes entre ellos. La sistemática utiliza la taxonomía y la nomenclatura.
La taxonomía se ocupa de la ordenación de los seres vivos en categorías taxonómicas, proporcionando los principios, reglas y procedimientos para realizar su clasificación. Los principales taxones actuales son, en orden decreciente:
Dominio, Reino, Filo o División, Clase, Orden, Familia, Género y Especie
La nomenclatura se encarga de proporcionar un nombre científico a los diferentes organismos vivientes.
En 1753, Linneo establecíó el sistema de nomenclatura binomial, que considera a la especie como unidad básica de clasificación y le asigna un nombre único compuesto por dos palabras (de raíz griega o latina): el nombre genérico seguido del epíteto específico.
Cronología de las clasificaciones
-Hasta finales del Siglo XX las clasificaciones se basaban en la comparación de carácterísticas anatómicas y fisiológicas. En 1866, el biólogo Ernst Haeckel sugirió el establecimiento del reino
Protistas para agrupar en él a los seres unicelulares que no se ajustaban ni a las plantas ni a los animales, donde incluyó los organismos procariotas.
-En 1969, el naturalista Robert H. Whittaker propuso una clasificación en cinco reinos:
Animalia, Plantae, Fungí, Protista y Monera.
El reino Fungí incluía a los hongos, separándolos de las plantas; dentro del reino Protista incluyó los organismos unicelulares eucariotas; mantuvo a las algas en el reino Plantae; y en el reino Monera reuníó a todos los organismos procariotas.
-En 1985, las biólogas Lynn Margulis y Karlen V. Schwartz, mantuvieron el sistema de cinco reinos pero con algunas modificaciones. Por ejemplo, en el reino Protista, al que denominaron Protoctista, incluyeron organismos eucariotas pluricelulares como las algas.
-En 1990, Carl Woese, comparó las diferencias en las secuencias de ARN ribosómico de la subunidad menor de los ribosomas (que ha cambiado muy poco a lo largo de la evolución). Tras el descubrimiento de nuevas diferencias, se propuso la clasificación de los seres vivos en tres grandes grupos o dominios:
Bacteria, Archaea y Eukarya, incluyendo en este último los cuatro reinos eucariotas.
En 2004, Thomas Cavalier-Smith propuso dos imperios o suprarreinos:
Prokaryota y Eukaryota (incluye los reinos Protozoa, Chromista, Fungí, Plantae y Animalia)
. Los reinos Chromista y Protozoa incluyen algunos organismos anteriormente englobados en el reino Protoctista; por ejemplo, los hongos y las algas se introducen en el reino Chromista