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Ecología a través de la Metodología Ecología a través de la Metodología IndagatoriaIndagatoria

Origen y diversificación de los seres vivos.Origen y diversificación de los seres vivos. Del Big Bang al Del Big Bang al Homo sapiensHomo sapiens..

Prof. Pablo Céspedes CarreñoProf. Pablo Céspedes Carreño

Licenciado en Educación en Biología, UMCE.Licenciado en Educación en Biología, UMCE.Magíster (c) en Ciencias Biológicas mención en Ecología y Magíster (c) en Ciencias Biológicas mención en Ecología y

Biología Evolutiva, Universidad de Chile.Biología Evolutiva, Universidad de Chile.

ObjetivoComprender el origen y diversificación de la vida a partir de sus formas más

simples a través del proceso evolutivo, desde una simple bacteria hasta la formación de la especie humana. Profundizando en los mecanismos subyacentes y las fuerzas evolutivas que moldearon la vida en la Tierra.

Origen del UniversoOrigen del Universo

• El suceso más antiguo que puede datarse en el universo El suceso más antiguo que puede datarse en el universo que conocemos se remonta a unos 14.000 millones de años. que conocemos se remonta a unos 14.000 millones de años. En este primer instante, toda la energía (y todo el espacio) En este primer instante, toda la energía (y todo el espacio) del universo se encontraba concentrada en un punto, origen del universo se encontraba concentrada en un punto, origen de una gran explosión (el Big Bang).de una gran explosión (el Big Bang).

¿Cómo se origina la vida en ¿Cómo se origina la vida en nuestro planeta?nuestro planeta?

Teoría CreacionistaTeoría Creacionista

• Corresponde a un conjunto de creencias basadas en Dogmas que Corresponde a un conjunto de creencias basadas en Dogmas que afirman que la tierra así como la vida que albergan son producto de una afirman que la tierra así como la vida que albergan son producto de una intervención divina, un ser todopoderoso y omnipresente capaz de dar intervención divina, un ser todopoderoso y omnipresente capaz de dar y quitar la vida a su antojo.y quitar la vida a su antojo.

• Al no basarse en evidencia científica Al no basarse en evidencia científica falsablefalsable y y comprobablecomprobable, ninguna , ninguna forma de creacionismo está implementada prácticamente en el sistema forma de creacionismo está implementada prácticamente en el sistema educativo de ningún país del mundo, con excepciones tales como las educativo de ningún país del mundo, con excepciones tales como las que sucedieron hasta fines del que sucedieron hasta fines del 20052005 en algunos estados de en algunos estados de Estados UnidosEstados Unidos. .

Teoría AbiogenéticaTeoría Abiogenética“Generación espontánea”“Generación espontánea”

• La vida puede originarse a partir de la materia no viva, La vida puede originarse a partir de la materia no viva,

mediante un proceso que ha sido llamado de mediante un proceso que ha sido llamado de

Generación espontánea.Generación espontánea.

El maestro y filósofo griego Aristóteles (384-322 AC) creía en la generación

espontánea.

Hasta la mitad del siglo 17, la mayor parte de la gente aceptó dicha hipótesis.

•Los cuatro elementos (Tierra, agua, fuego y viento) serían capaces en Los cuatro elementos (Tierra, agua, fuego y viento) serían capaces en

conjunto de dar origen a seres vivos o bien mediante la materia en conjunto de dar origen a seres vivos o bien mediante la materia en

descomposición.descomposición.

Experimento de Francesco RediExperimento de Francesco RediFue un naturalista y fisiólogo italiano (1626-1697).

Diseño experimental.

Dos frascos de vidrio con materia en descomposición, uno tapado con una gasa y el otro descubierto.

Hipótesis (deductiva).

Si los seres vivos se originan por generación espontánea, entonces en ambos frascos debieran aparecer gusanos o moscas.

Ciclo BiológicoCiclo Biológico mosca del vinagre (mosca del vinagre (Drosophila melanogasterDrosophila melanogaster))

Experimento Louis PasteurExperimento Louis PasteurQuímico francés (1822-1895)

Levaduras

Diseño experimental.

Calentar un caldo nutritivo a 100º C en matraz cuello de cisne. Uno con el cuello doblado y obstruido y otro con el cuello quebrado.

Hipótesis.

Si los seres vivos provienen de otro preexistente, entonces sólo en el frasco roto aparecerán microorganismos.

Microscopio de Microscopio de LeeuwenhoekLeeuwenhoek

• Anton van LeeuwenhoekAnton van Leeuwenhoek ( 1632-1723) fue un comerciante ( 1632-1723) fue un comerciante y científico holandés.y científico holandés.

• mejoró los microscopios y logró mejoró los microscopios y logró observar por primera vez observar por primera vez protozoos y glóbulos rojos.protozoos y glóbulos rojos.

• Fue un gran apoyo a los Fue un gran apoyo a los científicos que ayudaron a científicos que ayudaron a derribar la teoría de la derribar la teoría de la Generación espontánea.Generación espontánea.

Teoría de PanspermiaTeoría de Panspermia

Formación en el meteorito marciano ALH84001 que se algunos sospechan contiene bacterias fosilizadas.

Panspermia (del griego παν- (pan, todo) y σπερμα (sperma, semilla) es la hipótesis que sugiere que las semillas o la esencia de la vida prevalecen diseminadas por todo el universo y que la vida comenzó en la Tierra gracias a la llegada de tales semillas a nuestro planeta.

Ideas iniciadas por filósofo griego Anaxágoras. El término fue acuñado por el biólogo alemán Hermann Ritcher en 1865. En 1908 el químico sueco Svante August Arrhenius usó la palabra panspermia para explicar el comienzo de la vida en la Tierra.

ORIGEN Y EVOLUCIÓN CELULAR

•Dos cuestiones¿Como aparece el primer ser vivo?

¿Cómo evoluciona hasta originar al resto de las formas de vida?

•Aparición de la Vida Un suceso/ acontecimiento más en la evolución del universo

•Desde que se formó la materia, ha pasado desde formas muy simples hasta otras muy complejas. La materia viva (los S.V.) serían las formas más complejas conocidas.

Teoría de Oparín-HaldaneTeoría de Oparín-Haldane“Caldo primitivo”“Caldo primitivo”

Oparin imaginó que la alta temperatura del planeta, la actuación de los rayos ultravioletas y las descargas eléctricas en la atmósfera (relámpagos) podrían haber provocado reacciones químicas entre los elementos anteriormente citados, esas reacciones darían origen a aminoácidos.

Aleksandr Ivánovich Oparin, en ruso (1894-1980) fue un biólogo y bioquímico soviético.

AMBIENTE TERRESTRE PRIMITIVO

•Formación tierra: -4500 MA•Bola de lava incandescente que emite mucho calor•± 3500 MA Formación CT (enfriamiento).

Experimento Miller-UreyExperimento Miller-Urey

En 1953 Stanley L. Miller (1930-2007), un estudiante de doctorado de la Universidad de Chicago propuso a su director Harold Urey, realizar un experimento para contrastar la hipótesis de Aleksandr Oparin y J. B. S. Haldane.

El experimento realizado por Miller y Urey reproduce las condiciones de la Tierra primitiva e indicó que la síntesis de compuestos orgánicos, como los aminoácidos, fue fácil en la Tierra primitiva. Obtiene moléculas orgánicas sencillas a partir de inorgánicas.

amoniaco

agua

metano

Dióxido de carbono

nitrógeno

Formaldehído

Ácido cianhídrico

aminoácidos

monosacáridos

glicerol

•SE DISTINGUEN DOS ETÁPASSE DISTINGUEN DOS ETÁPAS

1) Prebiológica, Abiótica, Química (4600 –3800 MA)2) Biológica, Biótica o Celular (> 3800 MA)

ETAPA PREBIOLÓGICA

• Etapas o sucesos

A) Síntesis de precursores (moléculas orgánicas sencillas)

Moléculasinorgánicas

Ácido cianhídricoFormaldehído

Monosacáridos A.gAminoácidos B.N.Glicerina, Otros

La vida (1ª célula) aparece en la sopa o caldo primitivo a partir de materia inorgánica.

B) Síntesis de polímerosB) Síntesis de polímeros

• Moléculas orgánicas sencillasDisacáridosOligopéptidosOligonucleótidos

• Arcillas Papel fundamental en la polimerizaciónSustrato o lugar donde ocurrió.

•Aparición de la PRIMERA CÉLULA

ETAPA BIÓTICA

Moléculas del caldo primordial

Ser Vivo. (Un S.V NO es sólo un conjunto de moléculas orgánicas agrupadas)

•Debieron cumplirse estos requisitos:

a) Existencia de material genético

Dirige síntesis de proteínasAlmacenaTransmite

b) Membrana, que Separa el contenido interno del exterior.Regula el paso de sustancias.

c) Enzimas, que controlan

d) Aparición del CÓDIGO GENÉTICO

Síntesis de proteínasDuplicación material genético

La molécula de la vidaLa molécula de la vida

a) MATERIAL GENÉTICOa) MATERIAL GENÉTICO

• Aparecen muchas moléculas de ARN, se piensa que tuvieron MUTACIONES -> Alta diversidad de ARNs

• Algunos ARNs fueron capaces de: Dirigir síntesis de proteínas Dirigir su propia síntesis.

• Fue sustituido por ADN (Molécula + Estable)

b) FORMACIÓN MEMBRANA

• Acontecimiento crucial ya que aíslan al ARN y Proteínas (enzimas) del Resto de componentes de la sopa.

• Hipótesis: Aparecieron vesículas esféricas al asociarse Lípidos + Proteínas

• Tenían metabolismo muy primitivo y se dividían.

Membrana celularMembrana celular

•SISTEMAS FISICO-QUÍMICOSISTEMAS FISICO-QUÍMICO(Asociación de moléculas)(Asociación de moléculas)

•SISTEMAS BIOLÓGICO(CÉLULAS)

•PROTOBIONTE ≅ 3.800 M.a

PROGENOTA

ARQUEBACTERIAS URCARIOTAAntecesor

EUBACTERIAS

EUCARIONTES CIANOBACTERIAS

EUBACTERIASEUC.ANIMAL EUC. VEGETAL

3 líneas evolutivas

•1ªs CÉLULAS Heterótrofos fermentadores anaerobiosNutriente: M.O. Disuelta en sopa primitivaEnorme proliferación

•OTRAS CÉLULASAutótrofos QuimiosintéticosNutrientes, M.I. Del caldo primitivoPermite independencia

EstromatolitosEstromatolitos

Fósiles de algas verde-azules hace 3.800 millones de años en las actuales Groenlandia y 3.500 M.A. en Sur de África y Australia.

La distribución de los continentes era diferente en esas Eras.