6. Historia de La Vida

7/16/2019 6. Historia de La Vida

http://slidepdf.com/reader/full/6-historia-de-la-vida 1/7

1

6. Historia de la vidaBiología. Grupo 2Curso 2014-2015

• Condiciones prim itivas en la Tierra

Producción abiótica de biomoléculas. El aguacondensada contiene aminoácidos y otroscompuestos a partir de los materiales primitivos(experimento de Miller).

(Campbell, 7ª ed, Figs. 26.2)

El origen de la vida

(Curtis, 7ª ed, Fig. 1.5)

La edad de la Tierra es de unos 4.600millones de años, y los vestigios de vidamás antiguos que se conocen datan dehace más 3.500 millones de años.

•Oparin y Haldane postularon que laaparición de la vida fue precedida por unperíodo de evolución química. Laatmósfera primitiva de la Tierraaparentemente incluiría dióxido decarbono, vapor de agua, monóxido decarbono, hidrógeno y nitrógeno. Esposible que haya habido también algo de

amoniaco, sulfuro de hidrógeno ymetano.Deben haberse cumplido cuatrorequisitos para la evolución química dela vida: ausencia total o casi total deoxígeno libre, una fuente de energía, ladisponibilidad de compuestos químicossimples y tiempo.

Comienzo de laacumulación rápidade O2

TIEMPO (MILMILLONESDE AÑOS)

NIVELES DEOXÍGENO EN LA

ATMÓSFERA (%)

La vida en la Tierra evolucionó durante miles de millones de años.

(Alberts y col, 3ª ed, Fig. 14.42)

4,6

Figure 14-42 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)



2


El RNA puede haber precedido al DNA y a lasproteínas en la evolución.


Aparición de la materia orgánica: la teoría sobrela evolución química de la materia orgánica más

aceptada propone que el primer ser vivo sedebió formar a partir de sustancias orgánicassencillas, favorecidas por un cúmulo de factoresfísicos y ambientales.

Protobiontes: agregados de moléculasproducidos de forma abiótica rodeados por unamembrana o una estructura similar a ésta. Apartir de ellos surgen las células.

Los protobiontes tendrían algunas de laspropiedades asociadas con la vida, como lareproducción simple y el metabolismo, al igual queel mantenimiento de un ambiente químico internodiferente del de sus alrededores

De acuerdo con el modelo del mundo de RNA, elRNA fue la primera molécula informativa queapareció en la evolución. La selección natural anivel molecular dio por resultado la secuencia deinformación DNA→RNA→ proteína.

• A medida que los procariontes evolucionaron, explotaron y modi ficaron la

Tierra primi tiva

Los primeros protobiontes debieron utilizar, para su crecimiento y replicación,moléculas que ya estaban presentes en el caldo primordial.

Las primeras células eran procariontes heterótrofos que obtenían moléculasorgánicas del ambiente. Casi con toda seguridad eran anaerobias. Más tardesurgieron los autótrofos, que producían sus propias moléculas orgánicas porfotosíntesis.

Las primeras células vivas de la Tierra consumían sobre todo moléculas orgánicas

producidas de modo geoquímico y generaban ATP por fermentación. Losmecanismos de acoplamiento quimiosmótico en los que un grupo de proteínasunidas a la membrana cede electrones a aceptores reducibles con la generaciónde ATP a partir del ADP se originó en organismos que vivieron antes del últimoancestro común de toda la vida, puesto que está presente en los tres dominios:Bacteria, Archaea y Eukarya.

Los primeros organismos fotosintéticos realizaban una fotosíntesis anoxigénica. Laaparición de la fotosíntesis oxigénica cambió de manera definitiva la vida primitiva.La acumulación de oxígeno molecular en la atmósfera, permitió el surgimiento delos aerobios.



3


(Alberts y col, 3ª ed, Figs. 1.19 y 1.21)

Evolución de los eucariotas medianteendosimbiosis.

• Las células eucariontes surgieron a partir de las procariontes

Las células eucariotas se originaron a partir de la simbiosis y el intercambio

genético entre los procariotas

Las primeras células eucariotas de quese tiene registro fósil datan de haceunos 1.400 millones de años, aunque suaparición evolutiva podría haber tenidolugar hace unos 2.500 millones de años,tras más de 1.000 millones de años deevolución de los procariotas.

Según la teoría de la endosimbiosis,algunos orgánulos especialmente lasmitocondrias y los cloroplastos, fueron

en tiempos pasados bacterias quefueron fagocitados o invadieron elinterior de otras células.Se supone que las mitocondriasevolucionaron antes que los plastos.

Figures 1-29 and 1-31 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)

Las células eucariotas pueden haberse originado como predadoras

Las células eucariotas no adquirieron todos los rasgos distintivos al mismo tiempo,en el proceso evolutivo inicial, debió adquirir una gran importancia la transferenciahorizontal: algunos microorganismos podían adquirir propiedades de otros,mediante la incorporación a su genoma de genes o regiones del genoma de otros.

Los diseños celulares que irían surgiendo serían más producto del intercambio yacopio de invenciones por la transferencia horizontal comunal, entre diversos tiposde seres, que de la evolución vertical propia de cada linaje.

La Biología admite que todos los organismos existentes descienden de un sencilloorganismo ancestral común (Luca, último pasado común universal), que surgió

hace más de 3.500 millones de años mediante la acumulación lenta y progresiva demodificaciones.

• La expansión de los eucariotas

Procariotas y eucariotas compartirían los distintos hábitats, al tiempo que se ibandiversificando y adquiriendo nuevas capacidades de adaptación (se perfeccionabansus sistemas de replicación y reparación del ADN, división celular, metabolismo yaprovechamiento energético, como consecuencia de fenómenos de duplicación ydiversificación de genes y ampliación del genoma).

Todos los microorganismos influyeron en el ambiente hasta el punto de modificarla composición molecular de los océanos y la atmósfera.



4


Desde la aparición delos microorganismosfotosintéticosoxigénicos, fueaumentando laconcentración deoxígeno en el agua delmar y de éste pasaría ala atmósfera.

La mayor complejidad de lacélula eucarionte la dotó deun número de ventajas que

finalmente posibilitaron laevolución de organismospluricelulares omulticelulares.

(Solomon, 8ª ed, Cuadro 25.1)



5


La evolución

La evolución es la acumulación de cambios heredables en una población a lo

largo del tiempo. Es el concepto unificador de la biología.Darwin y Wallace propusieron de manera independiente la teoría de la evolución

por selección natural, que se basa en cuatro factores:

Variación: en las poblaciones hay individuos concaracterísticas morfológicas, fisiológicas y de comportamientodiferentes, es decir, con variaciones que se heredan y pasana sus descendientes.Elevada tasa de natalidad: todas las especies tienen un altopotencial reproductor.Lucha por la existencia: la población produce másdescendientes de los que el ambiente puede soportar con susrecursos por lo no todos los individuos de la poblaciónalcanzan la edad adulta y, por tanto, no llegan a reproducirse.

Éxito reproductivo diferencial: los individuos que poseen lacombinación de características más favorable (aquellas quelos hacen mejor adaptados a su ambiente) tienen mayorprobabilidad de sobrevivir y reproducirse, transmitiendo estoscaracteres a la siguiente generación.

Curtis

Las jirafas y las acacias

El éxito reproductivo es la clave de la selección natural: los individuos mejoradaptados producen mayor descendencia, mientras que los menos aptos muerenprematuramente o producen menos descendencia.


La selección natural da por resultado adaptaciones, modificaciones evolutivas queincrementan las posibilidades de supervivencia y éxito reproductivo en un ambientedeterminado. Con el tiempo, es posible que se acumulen cambios suficientes enpoblaciones geográficamente separadas para producir nuevas especies.

Sin embargo, Darwin y Wallace no pudieron explicar el origen de la variabilidad,(labase sobre la cual actúa la selección natural), ni tampoco como esas variaciones seheredaban y transmitían de generación en generación.

La síntesis moderna o teoría sintética de la evolución, combina la teoría darwinianade la evolución por selección natural con la genética moderna para explicar por qué

los individuos de una población varían y el modo en que las especies se adaptan asu ambiente. Se centra en la población no en el individuo. Así la mutación aporta lavariabilidad genética sobre la cual actúa la selección natural durante la evolución.

Teoría sintética de la evolución: el concepto moderno indica que si un carácter esheredable, muestra variabilidad entre los individuos de una población y, además, lasdistintas variantes difieren en su eficacia biológica, definida como el número dedescendientes que son capaces de producir a lo largo de toda su vida y, por tanto,habrá un efecto generacional predecible: los individuos con la variante más eficazdejarán mayor número de descendientes y su frecuencia aumentará en la siguientegeneración.

Una población, grupo localizado de organismos que pertenecen a la misma especie,está unificada por su acervo génico: el conjunto de todos los alelos de la población.



6


Debido a que los organismos diploides poseenun máximo de dos alelos distintos por cada locus

genético, un solo individuo suele tener apenasuna pequeña fracción de los alelos presentes enel acervo génico de una población.

Aparece una nueva definición de evolución: uncambio en la frecuencia de las característicasgenéticas de una población a lo largo del tiempo.

Se dice que una población cuyas frecuenciasalélicas y genotípicas no cambian de unageneración a la siguiente está en equilibriogenético no evolucionará con respecto a loslocus en estudio. Sin embargo, si la frecuenciaalélica cambia en las sucesivas generaciones,ocurrirá evolución.

Teorema de Hardy-Weinberg o l ey delequilibrio genético: sostiene que lasfrecuencias de los alelos y los genotipos en unapoblación permanecerán constantes si lasegregación mendeliana y el apareamientoaleatorio son los únicos procesos que afectan alacervo génico.

Generation

3 25% CRCR

Generation

4

50% CRCW 25% CWCW

50% CW

gametes

50% CR

come together at random

25% CRCR 50% CRCW 25% CWCW

Allel es seg regat e, and s ubs equen t

generations also have three types

of flowers in the same proportions

gametes

Generation

2

Generation

1

CRCR CWCW

genotypegenotypePlants mate

All CRCW

(all pink flowers)

50% CR 50% CW

gametes gametes

come together at random

X

(Campbell, 7ª ed, Fig. 23.4)

La herencia mendeliana preserva la variacióngenética de una generación a la siguiente.

1. Deriva genética: se debe a variaciones, alazar, en las frecuencias de alelos entre unageneración y la siguiente causadas por unadisminución en el tamaño de la población, por loque el número es insuficiente para que todoslos genotipos posibles estén representados enla población.

Efecto cuello de botella, tiene lugarcuando una sequía, una erupción volcánica, una

inundación u otro desastre reduce de maneraradical y no selectiva el tamaño de unapoblación. Si la frecuencia de alelos de lapoblación más pequeña no iguala a la de lapoblación original, ha habido evolución.

Efecto fundador, tiene lugar cuando unnúmero pequeño de individuos pertenecientes auna gran población coloniza una nueva región,como una isla. Si la población en la nuevaregión posee una frecuencia de alelos distinta ala de la población parental, la población de lanueva región ha evolucionado.

Situaciones que dan lugar a laderiva genética.

Procesos que actúan como mecanismos básicos de la evolución



7


2. Se producen mutaciones: en la mayoría de las circunstancias, la tasa demutación es bastante baja. Si un nuevo alelo que surge por mutación otorga a un

individuo una ventaja selectiva en un medio determinado, la frecuencia de dicho alelopuede aumentar rápidamente debido a la selección natural. Por ejemplo, una plantacon una mutación que le confiere tolerancia a un metal tóxico puede contar con unaventaja selectiva en áreas donde el suelo presenta una concentración elevada dedicho metal.

Las mutaciones no están «disponibles» porque resulten útiles para una población enparticular. Por el contrario, las mutaciones tienen lugar de manera aleatoria en todaslas poblaciones, y la selección natural puede aumentar la frecuencia de los alelosresultantes de dichas mutaciones.

La polilla inglesa, Biston betularia: En esta polillaexisten dos formas de color: claras y oscuras. Laspolillas oscuras constituían menos del 2% de la

población anterior a 1848. La frecuencia de laforma oscura se incrementó en los añossiguientes. Para 1898, el 95 % de las poli llas enManchester y otras zonas altamenteindustrializadas eran de la forma oscura. Sufrecuencia fue menor en las áreas rurales. Elcambio en la frecuencia de polillas oscurasrepresentó un cambio en el acervo genético.

3. Se producen migraciones: la migración de individuos (o gametos) haciadentro fuera de una población puede cambiar la frecuencia de alelos de dichapoblación. En las plantas, la migración suele tener lugar cuando el polen, lassemillas o los frutos de una población son transportados a otras poblaciones porel viento o los animales. El movimiento de los alelos de una población a otra seconoce como flujo génico.

4. El apareamiento no es aleatorio: los individuos se aparean con otrosindividuos que poseen un genotipo determinado, mientras que los individuos congenotipos diferentes pueden ser excluidos del apareamiento.

5. La selección natural: cambia la frecuencia de alelos de una población,porque los individuos con ciertos genotipos producen más descendencia que losindividuos con otros genotipos. De los diversos mecanismos que pueden hacerque una población evolucione sólo la selección natural puede adaptar unapoblación a su entorno.

El resultado de la selección natural es la adaptación.

Las adaptaciones son las características que les permiten a los individuosajustarse al ambiente. Sólo las características adaptativas que tienen basegenética se establecen a nivel poblacional, en el curso de la evolución comoresultado de la selección natural.

Frente a un desafío ambiental, no hay una única solución adaptativa perfecta,sino un conjunto de adaptaciones de complejidad y efectividad variadas.

Documents

6. Historia de La Vida