Un ser vivo presenta un conjunto de propiedades y carácterísticas que definimos como vida. La ciencia que estudia los seres vivos se denomina biología.
En esta unidad se abordan las respuestas actuales de la biología a tres preguntas fundamentales: qué es la vida y cómo se inició y cómo se originan los seres vivos a través del proceso de la evolución.
1.1Características de los seres vivos: Todo ser vivo realiza las llamadas funciones vitales. Los seres vivos son capaces de: – Intercambiar materia o energía con su entorno, para mantener la actividad vital, es necesaria esta función de nutrición. – Formar réplicas o copias de sí mismos. Es la función de reproducción, esta función requiere la duplicación (o replicación) previa de la llamada información genética. – Recibir y responder a la información del medio, definida como función de relación.//Además, los seres vivos están compuestos por moléculas, que se organizan en células. -Estas moléculas son las biomoléculas orgánicas y algunas biomoléculas inorgánicas. -Como afirma la teoría celular, todos los seres vivos están compuestos por células. La célula es la unidad anatómica, fisiológica, genética y patológica de los seres vivos. 1.2La evolución química: Alexander Oparin propuso, por primera vez, una teoría del origen de la vida desde según él, hace unos 3500 millones de años, en las condiciones de una atmósfera de carácter reductor, compuesta por gases como hidrógeno, amoniaco, dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano y vapor de agua., con temperaturas altas debido a las descargas eléctricas y a la radiación ultravioleta; y en un medio acuoso pudieron formarse agregados de moléculas orgánicas, a modo de sopa o caldo primitivo. Las moléculas pueden unirse formando complejos multimoleculares (los llamados coacervados) con capacidad de absorber sustancias disueltas en el agua, que podían dividirse sin perder sus carácterísticas, esto es, los que adquirieron la capacidad de reproducirse. Fueron los precursores de las primeras células, que fueron el origen de la evolución biológica. Para que esta hipótesis tuviera validez, era necesario comprobar experimentalmente que en aquellas condicione abiogénicas eran posibles las síntesis de moléculas orgánicas a partir de inorgánicas. Este hecho lograron demostrarlo S.Miller y H.Urey. En la actualidad se busca explicar el inicio de la vida en relación con la aparición de los ácidos nucleicos (genes). El ARN la primera molécula capaz de formar copias de sí misma. El ARN es capaz de almacenar información genética y además actuar como catalizador. Es la llamada hipótesis del mundo del ARN. Los científicos opinan que en esta etapa de la evolución no existían proteínas sino solo moléculas de ARN capaces de autoduplicarse y catalizar algunas reacciones simples. Posteriormente aparecerían las proteínas, finalmente se originaría el ADN, el material genético de todos los organismos a excepción de las formas acelulares, como los virus ARN. 1.3La evolución biológica: Para que un cuerpo físico esté dotado de vida, es necesario que presente: – Un comportamiento cerrado pero no aislado del entorno, que permita y regule la entrada y la salida de sustancias (como hace la membrana celular). – Moléculas capaces de procesar las sustancias y que realicen las transformaciones para obtener la energía, o sea, moléculas del tipo de las proteínas (enzimas). – Moléculas que contengan la información necesaria para reproducir el sistema, del tipo de los ácidos nucleicos.//Las microvesículas (coacervados) que alcanzaron estas propiedades pudieron ser protocélulas, que, dieron lugar a las primeras células. Estas fueron semejantes a bacterias primitivas, es decir, a células procariotas: sin núcleo ni orgánulos diferenciados. De acuerdo con la teoría de la endosimbiosis las células eucarióticas se originaron a partir de algunas pequeñas procariotas que fueron >
por otras de mayor tamaño. Una posterior asociación de células en colonias posibilitó la especialización dentro del conjunto. De esta manera, se inició el camino evolutivo que condujo a los organismos pluricelulares. Experimentos de Miller y Urey: – En un matraz con agua hirviendo, imitaron el océano primitivo. – En un compartimento, conectado con el anterior, introdujeron una mezcla de los gases citados en el texto y la sometieron a descargas eléctricas. – Tras una semana, obtuvieron un > en el que se detectaron ácidos orgánicos y hasta 10 aminoácidos.//Así se pudo demostrar la formación abiótica de moléculas orgánicas, indispensables para construir la vida, en condiciones abiogénicas. Origen y evolución celular: La teoría de la endosimbiosis: En la actualidad se acepta que el antepasado común de todas las células fue una forma primitiva, el progenote. Estructura muy simple, que tendría unos procesos de transcripción y traducción aún rudimentarios. Entre hace más de 2000 millones y 700 millones de años, aparecieron los eucariotas. Según la teoría de la endosimbiosis de Lynn Marguus, se supone que fueron grandes urcariotas las primitivas células que engulleron y no digirieron a otros procariotas, que estableciendo una relación endosimbionte con ellas dieron origen a las células eucariotas. Estos procariotas se convertirían en los futuros orgánulos: mitocondrias, plastos y peroxisomas. Un tercer tipo de simbiontes formaría las células eucariotas ciliadas y flageladas. El núcleo se habría formado por invaginación de la membrana plasmática, rodeando al material genético (ADN). Primeras teorías sobre el origen de la vida: – El origen sobrenatural: Muchas teorías sobre el origen de la vida tenían contenidos mágicos o se basaban en ideas como la posesión de un > o > de naturaleza desconocida o no natural.
– La generación espontánea: Se entiende por generación espontánea la formación de un ser vivo a partir de materia no viva, es decir, por la transformación química de determinadas sustancias en ciertas condiciones ambientales.//Louis Pasteur justificó la inexistencia de la generación espontánea al mostrar que incluso los más pequeños microorganismos solo podían originarse a partir de otros por reproducción. 2.1Evolución: Se define evolución biológica como la existencia de un cambio, con el tiempo de las formas individuales de vida en especies nuevas y diferentes. – El hecho de la evolución: La evolución como cambio gradual en las carácterísticas de las especies a lo largo del tiempo es un hecho observable. – La teoría de la evolución: Considerar que los cambios observados son la explicación del origen de todas y cada una de las especies que pueblan el planeta constituye una teoría científica. 2.2Teorías preevolucionistas: Fijismo y creacionismo: El fijismo sostiene que las especies no cambian ya que han sido creadas como son; y el transformismo o evolucionismo, que defiende que las especies derivan unas de otras por transformación o evolución. Linneo sosténía que >. Cuvier y el catastrofismo: Cuvier justificaba la presencia de restos fósiles por cataciclismos geológicos, que producían la extinción de los seres vivos en ciertas zonas: era su teoría de las catástrofes o catastrofismo. Se le considera el fundador de la anatomía comparada, ya que fue el primero en detectar en los animales la existencia de una correlación, tanto entre órganos como entre la estructura de estos y su función.3.1La teoría de Lamarck: La teoría de Lamarck se puede esquematizar en los siguientes puntos: – En todos los organismos existe un impulso interno espontáneo que les lleva instintivamente hacia una mayor complejidad. – Esta tendencia natural es influida por las circunstancias. – Por ello, los organismos se ven obligados a utilizar más ciertos órganos o dejar de hacerlo. Por este uso o desuso, se produce la formación, desarrollo, debilitación o atrofia y desaparición, de dichos órganos. – Estas alteraciones o cambios, adquisiciones o pérdidas, se mantienen en el organismo y soníritu>
transmitidas y conservadas por los descendientes y en su caso, las incrementan, con lo que a través de las sucesivas generaciones se habrá producida un cambio evolutivo. La herencia de los caracteres adquiridos: Básicamente, por el último punto es conocida –y desprestigiada- la teoría lamarkiana de la evolución. – No existe ningún dato que demuestre en los seres vivos una tendencia natural y espontánea hacia la complejidad. – La hipótesis de la herencia de los caracteres adquiridos no ha podido ser probada. Su imposibilidad ya fue demostrada mediante el experimento de mutilar la cola, tras su nacimiento, a la descendencia de una familia de ratones durante veintidós generaciones y… comprobar que todas las crías nacían siempre con cola. 3.2La evolución según Darwin y Wallace: La teoría de la Evolución fue concebida independientemente y al tiempo por Charles Darwin y Alfred Russel Wallace. Argumentos de Darwin: Los cuatro argumentos sobre los que se sustenta su teoría pueden resumirse así: – El mundo siempre está en continuo cambio. Las especies cambian continuamente, apareciendo nuevas y extinguíéndose otras con el tiempo. – El proceso de cambio es gradual y continuo. – Los organismos que presentan semejanzas están emparentados y descienden de un antepasado común. – El cambio evolutivo es el resultado del proceso de la selección natural. Este proceso consta de dos fases: La primera es la producción de variabilidad en cada generación de organismos; la segunda es la selección a través de la supervivencia por medio de la lucha por la existencia. Conclusiones de Darwin: En resumen, Darwin afirmó que todos los organismos que habitan en el planeta eran el resultado de un proceso de descendencia con modificaciones sucesivas –evolución-, a partir de un antepasado común. El mecanismo que explica cómo se llevan a cabo los cambios evolutivos lo denominó selección natural. – ¿Cómo actúa la selección natural? La selección natural puede actuar favoreciendo a los mejor dotados, bajo distintas circunstancias que pueden ser: Competencia entre los miembros de una misma especie. Competencia entre especies diferentes. Atracción sexual. Capacidad fisiológica para parir y criar el mayor número de descendientes. Capacidad de resistencia y suceptibilidad al ataque de parásitos internos o externos.4.LA TEORÍA SINTÉTICA DE LA EVOLUCIÓN: La teoría sintética de la evolución, también conocida como neodarwinismo es resultado de la convergencia de tres disciplinas: la genética de poblaciones, la sistemática y la paleontología. Este enfoque consiste en considerar la herencia de los seres vivos, no en los individuos aislados, sino como miembros de las poblaciones. 4.1Los aportes de la genética de poblaciones: La genética de poblaciones tiene como finalidad estudiar las consecuencias del mecanismo mendeliano en los conjuntos de individuos de la misma especie que se conocen como poblaciones. Las poblaciones naturales no son genéticamente uniformes. Cuando estos genes se expresan, los individuos que los portan se situán en una posición desventajosa y son eliminados por la selección natural (caso de las falenas de abedul negras en zonas no industriales). Pero si la población se ve sometida a nuevas condiciones de vida, ciertas mutaciones, que hasta ese momento habían sido desfavorables, pueden convertirse en favorables (caso de las falenas de abedul negras en zonas industriales). 4.2Los aportes de la sistemática: La sistemática es la ciencia de la clasificación e identificación de las especies. – La especiación simpátrida: La adaptación de los organismos a nuevos ambientes forzara la diferenciación en nuevas especies. – La especiación alopátrida: El concepto biológico de especie, esta representa un conjunto de poblaciones naturales que constituyen una comunidad reproductiva única y aislada de otras parecidas. La variación geográfica de la especie, que se refiere a la distribución de las poblaciones. Es posible que alguna población quede accidentalmente aislada del área principal de distribución de la especie por una barrera geográfica. Puede llegar un momento en que las
divergencias acumuladas impidan que esta población aislada pueda cruzarse, y dar descendientes fértiles, con el resto de poblaciones, aún si esto volviera a ser posible. Es entonces cuando se considera que habrá aparecido una nueva especie. 4.3Los aportes de la paleontología: A partir del estudio de los fósiles llegó a la conclusión que la evolución consiste en una acumulación progresiva de pequeñas variaciones en el seno de las poblaciones. Uno de los modelos que utilizó la filogenia de los antepasados del caballo. Comprobó que las tendencias evolutivas no se debían a una progresión innata hacia la perfección, sino al mantenimiento de la selección natural en una misma dirección. 5.CRÍTICAS A LA TEORÍA SINTÉTICA// 5.1Críticas antidarwinistas –>Neolamarckismo: Hay un cierto número de naturalistas que aceptan que las mutaciones se producen como consecuencia de la presión ambiental. Esto se opone a la consideración preadaptativa de las mutaciones de los neodarwinistas. Para ellos estas se producen independientemente de su valor adaptativo, presente o futuro. Este esquema ha sido denominado neolamarckismo. Teoría neutralista: Mooto Kimura postuló la llamada teoría neutralista, que niega a la selección natural el papel de motor de la evolución. La mayoría de las mutaciones tienen poco valor selectivo, ya que son neutras y no se manifiestan en el fenotipo. No se traducen en ventajas o desventajas en la > para los individuos de las poblaciones. 5.2Críticas desde el darwinismo.Los equilibrios interrumpidos: La evolución cuántica. – La teoría puntualista: se basa en la aparición brusca de las especies en las series fósiles y la comprobación de la estabilidad de su morfología durante largos periodos de tiempo. Es el fenómeno de estasis o ausencia de evolución, cuyo mantenimiento originaría las especies que hoy se conocen como fósiles vivientes. La evolución morfológica se produce a saltos bruscos ligada al proceso de especiación. – El modelo de los equilibrios interrumpidos rechaza la idea neodarwinista como la formación de los grandes grupos taxonómicos o líneas evolutivas –macroevolución-, se realice por medio de las modificaciones mínimas –sustitución de unos genes por otros- que afectan gradualmente a las poblaciones y que conducen ocasionalmente a la formación de nuevas especies –microevolución-. Por tanto, no sería un proceso gradual y se realizaría a saltos (por lo que también se ha llamado a esta teoría saltacionismo). 6.PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN: Darwin presentó numerosos hechos para fundamentar su teoría de la evolución. Si a ellos se les añaden las nuevas evidencias aportadas posteriormente, constituyen en conjunto las llamadas pruebas de la evolución. Prueba de la sistemática: Al aplicarse técnicas bioquímicas y microscópicas, se han encontrado relaciones evolutivas antes desconocidas. Con todos los conocimientos actuales Marguus y Schwartz elaboraron una filogenia de la vida en la Tierra, relacionando los grandes filos y agrupándolos en cinco reinos: móneras, protoctistas, hongos, animales y plantas. Prueba paleontológica: La paleontología se ocupa del estudio de los fósiles. Aunque no es un hecho general, se han encontrado numerosas formas puente o eslabones, entre dos tipos o grupos de seres. A partir de los fósiles, se han podido reconstruir numerosas historias evolutivas como las de: caballos, proboscídeos, camellos, reptiles –dinosaurios-; o invertebrados como gasterópodos, cefalópodos o equinoideos. Prueba de la anatomía comparada: Analizando la anatomía de los animales, se comprueba que en distintas especie aparecen partes de su organismo constituidas bajo un mismo plan o esquema estructural. Esto apoya la homología, entre órganos que deben haber tenido un mismo origen. Serían un ejemplo de evolución divergente. Un ejemplo clásico de órganos homólogos son las extremidades anteriores de los humanos, aves, ballenas, murciélagos y vacas, que aunque utilizadas para fines diferentes, tienen la misma estructura básica, relación con otros órganos y tipo de desarrollo
embrionario. No hay que confundirlos con los órganos análogos, que son el resultado de una convergencia adaptativa. Son aquellos que aunque teniendo semejanzas, por desempeñar una misma función, presentan un origen totalmente diferente (alas de insectos y aves, o las patas delanteras cavadoras del topo y el alacrán cebollero, que serían ejemplos de evolución convergente). Hay órganos homólogos que no realizan ninguna función y que, sin embargo, están presentes generación tras generación en los individuos: son los llamados órganos vestigiales. En los seres humanos, son órganos vestigiales el coxis, el apéndice, las muelas del juicio, los músculos del pabellón auditivo y la membrana nictitante. Prueba de la bioquímica comparada: También se han encontrado homologías bioquímicas. Se ha comprobado que la hemoglobina de los eritrocitos presenta la misma estructura básica en todos los vertebrados. En cuanto a las hormonas, se encuentran ejemplos de similitudes debidas al parentesco. La insulina del cerdo, que desempeña la misma función que la del buey y sigue siendo funcional en los humanos. Los ácidos nucleicos, desde los moneras a los mamíferos, presentan la misma estructura. Prueba embriológica: A lo largo del desarrollo embrionario de los vertebrados, se presentan grandes similitudes entre los distintos grupos. Prácticamente en todas las especies se encuentran caracteres ancestrales que desaparecen durante el proceso embrionario. Los embriones humanos de un mes presentan una serie de fosas y bolsas branquiales en la regíón del cuello, poseen temporalmente cola y su corazón presenta solo dos cámaras. Prueba de la distribución geográfica: Al estudiar la distribución de las especies vivientes del planeta –biogeografía-, se comprueba que en general no tienen una presencia uniforme en todos los continentes. Ello puede explicarse en función de la existencia de barreras geográficas o de la mayor o menor eficacia de los mecanismos de dispersión o locomoción de los organismos. Las islas oceánicas presentan unas floras y faunas carácterísticas, al no haber estado nunca unidas a los continentes. Prueba de la adaptación: Una prueba muy llamativa de la acción de la selección natural y la variabilidad en el proceso evolutivo es el llamado melanismo industrial, producido en la falena del abedul. La polilla moteada o falena del abedul es una mariposa nocturna de color blanco sucio, con motas oscuras tanto en el cuerpo como en las alas. Se descubríó un mutante de color negro que poco a poco se convirtió en la forma más abundante. Ello fue debido al ennegrecimiento de los troncos y la desaparición de los líquenes por la contaminación de hollín del humo de las fábricas. En los troncos de los abedules, en donde pasaban el día posadas con las alas extendidas, su color claro las hacia fácilmente visibles a las aves que las depredaban. En cambio, la forma oscura quedaba camuflada por su color, aumentando sus posibilidades de supervivencia. Es lo que se conoce como melanismo industrial. Los abundantes casos de mimetismo que se presentan en la naturaleza tienen su origen en un proceso similar. Prueba de la domesticación: La propia actividad agrícola o ganadera de los seres humanos, a lo largo de miles de años es una prueba más de la variabilidad de las formas de los organismos. Las distintas razas de perros son un claro ejemplo de las modificaciones logradas mediante la selección artificial por medio de cruces. Otro caso es el de la agricultura y horticultura, campos en los que ha conseguido producir artificialmente diversas especies, tanto de plantas de jardín como de las utilizadas en la alimentación.