síntesis de biología 9

Colegio Gimnasio Campestre San Sebastin

PARCELADOR

PROFESORA: VIVIANA MARCELA PINZN DAZ

BIOLOGIA


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EL ORIGEN DE LA VIDA

Hasta el momento actual la ciencia no ha sido capaz de dar una explicacin sobre

lo que es la vida, aparte de estudiar sus caractersticas y sus manifestaciones.

Adems de explicar lo que es la vida, ha habido otro problema que ha preocupado

al hombre desde siempre, y es el origen de la vida, de dnde viene?, cmo se ha

formado?. Para explicar esto han existido dos grandes corrientes de pensamiento,

la generacin espontnea, idea que perdur hasta finales del siglo XIX, cuando L.

Pasteur la rebati, y, modernamente, la teora del origen qumico de la vida y la

teora del origen extraterrestre.

1. La generacin espontnea

Los primeros que se ocuparon de este tema fueron los pensadores de la antigua

Grecia, entre los que destaca Aristteles, que sostena la idea de la GENERACIN

ESPONTNEA, segn la cual los seres vivos provenan directamente del barro, del

estircol y de otras materias inertes sin sufrir ningn tipo de proceso previo,

simplemente aparecan. Aunque esta idea pueda parecer muy infantil se mantuvo

durante muchos siglos hasta el final de la Edad Media, poca en la que se alternaba

la creencia en la generacin espontnea con la idea del origen divino de la vida,

llegndose incluso a tachar de herejes a aquellos que intentaban estudiar la

cuestin. As podemos destacar los trabajos de algunos pensadores que apoyaban

la generacin espontnea, como Van Helmont (1577-1644), que realiz muchos

experimentos sobre aspectos tales como el origen de los seres vivos, la

alimentacin de las plantas, etc.


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Fue a finales del s. XVII cuando comenz a cuestionarse la idea de la generacin

espontnea, especialmente a partir de

los trabajos de Francesco Redi (1626-

1698), que ide un experimento sencillo

y concluyente que consisti en meter

trozos de carne en frascos cerrados, y

otros en frascos abiertos, viendo que la

carne de los frascos cerrados no

desarrollaba gusanos (ver dibujo).

Con este experimento Redi demostr

que los gusanos no aparecan por

generacin espontnea, y que su

presencia estaba relacionada con la posibilidad que tenan las moscas de llegar a

la carne y los pescados.

La fabricacin del primer microscopio por Anton van Leeuwenhoek (1632-1723)

permiti descubrir los "animculos" o seres microscpicos, que fueron al final los

que ayudaron a rechazar la idea de la generacin espontnea, gracias a los

experimentos de Louis Pasteur (1822-1895), quien, entre otras cosas, demostr,

por un lado, que los microorganismos se encontraban por todas partes y provocaban

la descomposicin de los alimentos y muchas enfermedades humanas, y por otro

lado demostr que la generacin espontnea no exista; para ello realiz el siguiente

experimento:

Pasteur prepar una serie de matraces para que ningn tipo de ser vivo pudiera

entrar en su interior "...Yo pongo en un frasco de vidrio uno de los siguientes

lquidos, todos ellos muy alterables en contacto con el aire ordinario: agua de

levadura de cerveza a la que se ha aadido azcar, orina, jugo de remolacha, agua

de pimiento. A continuacin doblo el cuello del frasco, de forma que quede curvado

en varias partes. Luego pongo a hervir el lquido durante varios minutos hasta que

empieza a salir vapor por el extremo abierto; luego dejo enfriar el lquido. He de


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sealar que an a pesar de sorprender a todos los que se ocupan de los delicados

experimentos relacionados con la llamada generacin espontnea, el lquido del

frasco permanece inalterado definitivamente..."

2. Un origen extraterrestre

A pesar de que esta teora an tiene muchos defensores, para muchos cientficos

es inaceptable el hecho de que un ser vivo haya llegado a la Tierra y haya dado

origen a todos los seres vivos, dado que un organismo difcilmente habra podido

sobrevivir a las intensas radiaciones y al fro extremo del espacio exterior. Adems,

eso no explicara cmo surgi la vida en donde se gener fuera de la Tierra. Sin

embargo, ms adelante veremos que los meteoritos y el polvo estelar pudieron

haber contribuido al origen de la vida en nuestro planeta.

3. La teora de la evolucin prebitica

El bioqumico ruso Alexander Oparin propuso por primera vez la teora de la

evolucin prebitica. Segn su teora, los elementos primordiales de la Tierra eran

inicialmente simples e inorgnicos, como el agua (H20), el metano (CH4), el

amonaco (NR3) y el hidrgeno (H3); los cuales provenan de las numerosas

INVESTIGA EL EXPERIMENTO

QUE REALIZ PASTEUR

PARA TUMBAR LA TEORA

DE LA GEGERACIN

ESPONTNEA


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erupciones volcnicas.

La radiacin ultravioleta solar, las descargas elctricas de las constantes tormentas

y, posiblemente, los impactos de meteoritos, aportaron una gran cantidad de

energa que provoc que estas molculas inorgnicas sencillas se asociaran en

molculas orgnicas simples, como los aminocidos, los azcares y los cidos

grasos.

Segn Oparin, estas molculas orgnicas simples se acumularon en los ocanos o

en las charcas aisladas, protegidas de la excesiva radiacin ultravioleta,

conformando as lo que se llam el caldo primordial. All, interactuaron entre ellas

para diversificarse y evolucionar en forma de protenas, cidos nucleicos y lpidos.

A su vez, los cidos nuclecos, las protenas y los lpidos interactuaron para originar

clulas vivas. La vida sera pues, el resultado de la evolucin de la materia desde


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inorgnica, a orgnica simple; luego, a orgnica ms compleja y, finalmente a un

ser vivo, que sera el estado Una membrana que lo asle del medio exterior.

Material gentico con un cdigo para la informacin de las protenas que requiere.

Mecanismos qumicos que le permitan obtener energa para realizar sus funciones

celulares.

Un sistema de reproduccin que le permita duplicar todas las capacidades

anteriores en la formacin de un nuevo organismo -

A continuacin veremos cmo explica la teora de la evolucin prebitica la

formacin de dos condiciones fundamentales de la vida: las membranas y el

material gentico de los seres vivos. Tambin veremos las posibles contribuciones

a la formacin de la vida en nuestro planeta provenientes del espacio.

Membranas: En las formas de vida que conocemos, la existencia de una

membrana es esencial para seleccionar las sustancias que entran y salen del

organismo. La clula, unidad vital, est siempre separada del medio exterior por una

membrana capaz de controlar el paso de las molculas a travs suyo. Si se agita

un recipiente con protenas y lpidos en agua, se forman espontneamente unas

cpsulas huecas llamadas microesferas, que se parecen mucho en forma y

composicin a una membrana celular, y que pudieron haber sido sus precursoras.

La primera molcula de la herencia: Como recordars, los cidos nucleicos

se replican con la ayuda de protenas, pero las protenas se sintetizan a partir de los

cidos nucleicos. Si los cidos nucleicos fueron primero, entonces cul surgi

primero el ADN o el ARN? En los aos ochenta se dio una posible solucin a este

enigma, cuando cientficos estadounidenses descubrieron un tipo de ARN, que

actuaba de la misma forma que una enzima proteica, al que llamaron ribosima. Este

ARN poda desempear varias funciones enzimticas, pero la ms sorprendente

era la de replicarse por s mismo sin necesidad de protenas. De esta forma, es muy


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probable que la molcula inicial portadora de la informacin hereditaria hubiera sido

el ARN, que habra podido sintetizar protenas y autorreplicarse sin necesidad de

ellas. Posteriormente, el ADN podra haber tomado la funcin del cdigo gentico,

por ser una molcula ms compleja y estable, y su replicacin y sntesis se habran

facilitado por las enzimas y ribosimas ya existentes.

1. Ayudas extraterrestres: A pesar de que se piensa que es poco probable

que una clula viviente hubiera soportado las condiciones extremas del

espacio exterior, se cree que aportes extraterrestres pueden haber sido

fundamentales en la evolucin prebitica. Existen elementos, como el

molibdeno, que son esenciales para el funcionamiento de sistemas

enzimticos fundamentales y, sin embargo, su presencia es muy escasa en

la Tierra. En 1969 cay un meteorito en Australia que contena compuestos

orgnicos, similares a los que pudieron haber sido primordiales durante la

evolucin prebitica. Algunos lugares del espacio exterior, como las

nebulosas interestelares, presentan condiciones especiales que podran

favorecer la formacin de molculas orgnicas que no se podan originar en

el medio terrestre. Estas molculas pudieron llegar posteriormente a la Tierra

en los meteoritos o en las lluvias de polvo estelar y ser aportadas al caldo

primigenio. Otros compuestos, pudieron servir como precursores de los

compuestos terrestres. Por ejemplo, en los meteoritos se han encontrado

unas sustancias llamadas quinonas, que tienen un funcionamiento y

estructura similar a la clorofila terrestre, por lo que se cree que pudieron

haber sido sus precursoras. Otros cientficos piensan que el agua, el

compuesto fundamental de la vida, se origin igualmente en el espacio

exterior, posiblemente en las nebulosas interestelares, y luego fue trada a la

Tierra en el hielo de los cometas y en los meteoritos.


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CAMBIOS ADAPTACIONES Y CLASIFICACIN DE LOS SERES

VIVOS

TEORIAS Y ESTUDIOS ACERCA DEL ORIGEN DE LA VIDA

Investiga a que hacen referencias las teoras del: CREACIONISMO y LA

GENERACION ESPONTANEA

BIODIVERSIDAD

EVOLUCIN CREACIONISMO

LAMARCK

EVIDENCIA FSIL

ADAPTACION CHARLES DARWIN Y

ALFRED RUSSELL WALLACE

VARIABILIDAD GENICA

VARIACION DE

FRECUENCIAS GNICAS

SELECCIN NATURAL

Se explica mediante teorias como:

Implica procesos de: Se apoya en:

Propuesta inicialmente por:

Sustentada por:


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TEORAS EVOLUCIONISTAS

CORRIENTES Y AUTORES IDEAS Y ACONTECIMIENTOS

CREACIONISMO Y FIJISMO

Aristteles (siglo IV a.C.) divide los seres vivos en dos reinos (animales y vegetales) Enseanza de la Biblia

Las especies, inmutables, seran producto de la creacin divina.

PRIMERAS IDEAS TRANSFORMACIONISTAS

pocas de la Tierra (1779) e Historia natural (1749-1789), Georges Bufn

Buffon establece una escala de tiempos geolgicos. Desarrolla la idea de la transformacin progresiva de los seres vivos.

Lamarckismo

Filosofa zoolgica (1809) e Historia de los animales invertebrados (1815-1822), Jean-Baptiste de Lamarck

Lamarck es autor de una de las primeras teoras de la evolucin. Considera que las formas de vida complejas proceden de formas simples; las especies, bajo la influencia del medio, se transforman en nuevas especies.

Darwinismo

El origen de las especies por medio de la seleccin natural (1859), Charles Darwin

Darwin explica el fenmeno de la evolucin por un mecanismo de mutaciones aleatorias sucesivas. Los individuos sufren a continuacin la seleccin natural: los mejor adaptados sobreviven y se reproducen y los otros desaparecen.

MUTACIONISMO

1900

Hugo de Vries, Carl Correns y Eirch Tschermack redescubren las leyes de Mendel. De Vries se opone al carcter lento y gradual de la evolucin y postula que la modificacin de las especies puede ser drstica.

NEODARWINISMO

1920-1950: nace la principal corriente de los conceptos evolucionistas actuales, la teora sinttica de la evolucin o neodarwinismo

El desarrollo de la gentica (en particular de la gentica de poblaciones con J. Haldane, E. Mayr, R. Fisher, S. Wright y T. Dobzhansky), la biogeografa y la paleontologa aportan base experimental a la teora de Darwin. La


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gentica de poblaciones demuestra que la evolucin es consecuencia de la modificacin de las frecuencias genticas en el seno de una poblacin.

CORRIENTES MINORITARIAS

Las teoras de Hugo de Vries estn en el origen del modelo de los equilibrios puntuales y, en parte, del modelo neutralista

Dcada de 1970: neutralismo

Segn Kimura, ciertas mutaciones no aportan a la especie ventajas ni inconvenientes, de manera que la mayor parte de los cambios genticos seran neutros.

Dcada de 1970: modelo de los equilibrios puntuales o saltacionismo

S. J. Gould y N. Eldredge proponen el modelo de los equilibrios puntuales (puntualismo o saltacionismo), segn el cual la evolucin no sera gradual y progresiva, sino producto de perturbaciones bruscas que puntan prolongados periodos de equilibrio.

SURGIMIENTO DE LA VIDA EN LA TIERRA

Reconstruir Detalladamente los caminos que ha seguido la vida desde su origen

hasta el presente es una tarea que implica un inmenso esfuerzo cientfico. El estado

actual de la investigacin sobre estos temas permite plantear un modelo sujeto a

discusin y a permanentes revisiones. Haremos una breve sntesis de los que se

cree pudo haber sido la evolucin de los seres vivos hasta el presente.

MOLECULAS PRECURSORAS DE LA VIDA

Surgieron posiblemente hace ms de 3500 millones de aos. Quizs fueron

secuencias de ARN capaces de autorreplicarse. Tales molculas pudieron surgir

en el ocano primitivo del planta, el cual tena el aspecto de un caldo de cultivo, rico

en molculas orgnicas. En un siguiente estadio del proceso tales molculas

quedaron incluidas en una membrana. Estas primeras formas celulares,

denominadas procariotes, son similares a las actuales bacterias hetertrofas. Estos


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organismos obtienen energa para la sntesis de sus molculas del consumo de

materia orgnica, proceso conocido como QUIMIOSNTESIS. Existe evidencia fsil

de organismos procariticos en roca de 3500 millones de aos de edad.

ORGANISMOS FOTOSINTETICOS

El siguiente gran hito en la historia de la vida pudo haber ocurrido hace 3400

millones de aos. Se cree que algunas de las clulas primitivas adquirieron la

capacidad de emplear la energa solar para elaborar glucosa, a partir de molculas

de dixido de carbono CO2 y cido sulfhdrico H2S. Este proceso, conocido como

fotosntesis tipo I, se observa actualmente en las arqueobacterias o bacterias verdes

y prpuras. Quizs, 1000 millones de aos despus, el proceso de fotosntesis

perfeccion su mecanismo. Esta nueva forma de fotosntesis, de tipo II produjo

agua y oxigeno (O2), como subproductos de la sntesis de glucosa a partir de CO2.

Las cianobacteria actuales posiblemente descienden de estos organismos.

Probablemente, la actividad de las bacterias productores de oxgeno durante 2000

millones de aos elev los niveles de este elemento en el agua y en la atmsfera.

El oxgeno entonces result letal para los procariotes quimiosintetizadores, la

mayora de los cuales muri en los que se considera una catstrofe de extincin

masiva de organismos. Los sobrevivientes vieron reducido su hbitat quedando

confinados a ambientes ausentes de oxgeno o anaerobios. Otros posiblemente

encontraron refugio como simbiontes habitando dentro de clulas de organismo

fotosintetizadores. Esta forma de simbiosis se conoce como endosimbiosis.


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SURGIMIENTO DE ORGANISMOS EUCARITICOS

Los fsiles ms antiguos de organismo eucariticos o eucariotes se hallan en

sedimentos de 1500 millones de aos. Las formas precursoras de los organismo

eucariticos fotosintetizadotes, posiblemente surgieron como resultado de

endosimbiosis entre fotosintetizadotes que albergaron en su interior organismo

quimiosintetizadores. En esta relacin el fotosintetizador recibe energa del

quimiosintetizador a cambio del alimento y albergue que le proporciona. Se

especula que la mitocondrias posiblemente surgi de la endosimbiosis de bacterias

fotosintticas dentro de formas primitivas de eucariticas.

Otros linajes celulares eucariticos, no fotosintetizadotes, desarrollaron rutas

metablicas que les permitieron respira oxgeno, preservando as su estilo de vida


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hetertrofo. Probablemente en este momento de la historia de la evolucin existan

los tipos celulares bsicos precursores de todas las formas vivas presentes.

SURGIMIENTO DE LOS ORGANISMOS PLURICELULARES

Las primeras formad de vida animal surgieron a finales del

Precmbrico, a partir de linajes unicelulares hetertrofos,

hace 600 millones de aos. Estos animales tenan el

aspecto de medusas y anmonas, otos se asemejan a

lombrices de tierra. Se calcula que el Cambriano se

caracteriz por una compleja diversidad de forma de vida

animal. Hacia el Ordoviciano, la radiacin adaptativa de

la vida animal se increment hasta el punto de surgir las

primeras formas de vertebrados: Los ostracodermos,

peces sin mandbula inferior. Hacia el Silrico, aparecieron los peces con

mandbula inferior y surgieron artrpodos similares a araas y ciempis. En los

estratos silricos tambin se han hallado evidencia de plantas vasculares primitivas.

Hacia el Devnico, los principales grupos de plantas estaban diferenciados. Al final

del Devnico ya existan los primero bosques de helechos, colas de caballo y

plantas que se reproduccin por semillas. En este perodo aparecieron los primero

anfibios, vertebrados de cuatro patas (tetrpodos), pioneros en la colonizacin del

hbitat terrestre.

Durante el Carbonfero, se formaron extensos bosques de diversos helechos

arborescentes. Los vertebrados desarrollaron el huevo con cscara protectora, lo

que permiti la reproduccin lejos de los cuerpos de agua. De estos precursores

ovparos probablemente descienden los reptiles, las aves y los mamferos. En el

Prmico, se presentaron las glaciaciones y hubo perodos ridos que conllevaron a


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la extincin de los bosques y de muchas especies animales como los trilobites. A

esta extincin del Carbonfero sigui el surgimiento de plantas como los Pinos y las

cicadceas.

EL PRIMER RBOL DE LA VIDA

Los resultados de la filogenia molecular aportaron nuevas luces. Por un lado, se

confirmaba en buena medida la teora de la endosimbiosis, como la forma en la cual

los eucariotas adquirieron sus organelos: los genes presentes en las mitocondrias

y los cloroplastos eran muy similares a los de las bacterias aerobias y las

cianobacterias, respectivamente.

Por otro lado, los estudios indicaban que el dominio procariota no era homogneo,

ya que inclua a unos organismos procariotas que estn tan alejados de las

bacterias como las bacterias distan de los eucariotas. Estos organismos, llamados

arqueobacterias, fueron incluidos en un nuevo dominio: Archaea.

Entre las muchas diferencias con as bacterias verdaderas, las arqueas utilizaban

protenas diferentes para las mismas funciones celulares bsicas, como la

trascripcin y la traduccin.

En cambio, estas protenas arqueanas presentaban muchas similitudes con las de

los eucariotas, por ejemplo, la protena que copia el ADN en ARN durante la

transcripcin, y las protenas que conforman los ribosomas. De esta manera, se

sugiri un rbol de la vida que goz de bastante credibilidad: las bacterias y las

arqueas compartian un ancestro comn; las arqueas, a su vez, eran los ancestros

de los eucariotas. Los eucariotas haban adquirido ciertos genes bacterianos

cuando asimilaron en su interior a las bacterias aerobias y a as cianobacterias y las

convirtieron en mitocondrias y cloroplastos.


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EL ANTIGUO RBOL SE TAMBALEA

En las ltimas dcadas se ha recopilado una enorme cantidad de genomas

completos pertenecientes a los tres grandes dominios, y el antiguo rbol de la vida

parece tambalearse desde su raz:

Primero, se han encontrado muchos genes bacterianos en el ADN de los

eucariotas que no tienen nada que ver con la respiracin o la fotosntesis y,

sin embargo, cumplen funciones vitales.

Segundo, muchas arqueas tambin poseen varios genes vitales que son

de origen bacteriano.

Tercero, muchos genes de los eucariotas no tienen antecedentes en

arqueas o bacterias.

Todo esto nos indica que el antiguo rbol peca por ser demasiado simple. Una

posible solucin al enigma se encuentra en la capacidad que tienen algunas


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bacterias de transferir fragmentos de ADN de unas especies a otras. Por ejemplo,

se ha observado que algunas bacterias pueden heredar entre especies su

capacidad para resistir a algunos antibiticos. Este proceso, llamado transferencia

lateral, es muy particular porque implica un tipo de evolucin no-darwiniana, que

no ocurre en los eucariotas.

LA NUEVA PROPUESTA DE RBOL DE LA VIDA

El nuevo rbol, propuesto en los ltimos aos por Ford Doolittle, no habla de un nico

ancestro comn, sino de una comunidad ancestral comn de clulas que fueron

evolucionando paralelamente. Estas clulas originales iban transfiriendo las caractersticas

que adquiran unas a otras, mediante evolucin lateral. Posteriormente, las ramas se fueron

independizando para establecer los dominios Archaca, Bacteria y Eukarya, y posiblemente

otros ya extintos. Luego, los cucariotas disearon mecanismos para evitar la transferencia

latcral de genes, por lo que su evolucin hacia la copa del rbol presenta ramificaciones

darwinianas.

Aunque este rbol es apenas un modelo de lo que pudo haber ocurrido realmente, carece

de la simplicidad del primer modelo y tal vez es ms acorde con la complejidad de la

naturaleza. La informacin futura nos confirmar esta nueva propuesta o probablemente

nos

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