Organismos Pluricelulares –

Animales, Plantas, Hongos

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Anexo tema 1 de Biología

Curso 2017-2018 1

IES JOAQUÍN TURINA

Organismos Pluricelulares introducción: requisitos de los organismos pluricelulares

dónde estamos en el curso de la evolución?

aparición de organismos pluricelulares Precámbrico y Explosión Cámbrica planes corporales de los animales

qué causó la explosión cámbrica?

evolución de las plantas

bibliografía

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Requisitos de los Organismos Pluricelulares células no son independientes: aprender a vivir juntas

nuevas “normas” de conducta en beneficio del organismo

o no se desplazan independientemente

– cáncer

o especialización de funciones – tejidos diferentes tienen el mismo genoma, pero en cada tejido

“funcionan” genes diferentes

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Requisitos de los Organismos Pluricelulares células aprendiendo a vivir juntas

mecanismos de comunicación

oentre las células de cada tejido oentre las células del mismo tejido

reproducción sexual: consecuencia de la pluricelularidad

o línea germinal: inmortal - reproducción o línea somática (el cuerpo): mortal o la muerte es consecuencia del carácter pluricelular

– 15% de la biodiversidad actual 4

biodiversidad actual hasta 580 millones de especies (muchísimas

desconocidas) o animales: 6%

– 90% insectos

o plantas y hongos pluricelulares: 9%

o microorganismos: 85% – bacterias y arqueas – eucariotas unicelulares

5

6

HACE 4500 m.a. - se formó la tierra 4100 – 3800 ma - meteoritos 3800 ma – primeros indicios de vida en algunas rocas antiguas 3500 ma – se acepta la presencia de bacterias 3000 ma - LUCA

Formación Tierra

8 min: -Formación de la Luna

Gran bombardeo tardío

LUCA: último antepasado común universal

HACE 2800 ma – fotosíntesis 2500 ma – el oxígeno aparece en la atmósfera 1000 ma – aparecen las primeras algas 530 ma – trilobites 400 ma – insectos

Algunas bacterias producen oxígeno

Aparecen las primeras algas

Primeros insectos

Primer trilobites

peces

Plantas terrestres

Primeros dinosaurios

Primeros mamíferos

desaparición de los dinosaurios Género homo

Homo sapiens

El oxígeno empieza a acumularse en la atmósfera

Historia de la Vida en la Tierra

https://es.pinterest.com/pin/266556871670458081/

células complejas

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Eón Era Período Hace M

años Eventos Principales

Proterozoico

Neoproterozoico Ediacárico 635 Formación de Pannotia. Fósiles de metazoarios

850 Tierra bola de nieve

Mesoproterozoico 1400 Posibles fósiles de algas rojas

Paleoproterozoico

1800 Posible primer eucariota 2050 Atmósfera oxigénica 2300 Glaciación Huroniana 2500 Gran Oxidación

Arcaico

Neoarcaico 2800 Fotosíntesis oxigénica.

Mesoarcaico 3200 Primera glaciación

Paleoarcaico 3600 Comienzo de la fotosíntesis anoxigénica y primeros posibles fósiles y estromatolitos

Eoarcaico 4000 Primeras células.

Hádico ~ 4600 **

Formación de la Tierra

Hasta el Precámbrico

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Eón Era Período Época M. años

atrás Eventos principales

Fanerozoico

Cenozoico

Cuaternario Holoceno 0,011784 Final de la Edad de Hielo y surgimiento de la civilización actual

Pleistoceno

2,588 Ciclos de glaciaciones. Evolución de los humanos. Extinción de la megafauna

Neógeno Plioceno 5,332 Capa de hielo en el Ártico y Groenlandia. Clima similar al actual. Australopitecos

Mioceno 23 Desecación del Mediterráneo. Reglaciación de la Antártida

Paleógeno

Oligoceno 33 Orogenia Alpina. Congelación de la Antártida. Familias modernas de animales y plantas

Eoceno 55 India colisiona con Asia. Disminución del dióxido de carbono. Extinción de final del Eoceno

Paleoceno 65 Continentes de aspecto actual. Clima uniforme, cálido y húmedo. Florecimiento animal y vegetal

Mesozoico

Cretácico

145 Máximo de los dinosaurios. Primitivos mamíferos placentarios. Extinción masiva del Cretácico-Terciario

Jurásico 199 Mamíferos marsupiales, primeras aves, primeras plantas con flores

Triásico 251 Extinción masiva del Triásico-Jurásico. Primeros dinosaurios

Paleozoico

Pérmico 299 Formación de Pangea. Extinción masiva del Pérmico-Triásico, 95% de las especies desaparecen

Carbonífero 318 Abundantes insectos, primeros reptiles, bosques de helechos 359 Árboles grandes primitivos

Devónico

416 Aparecen los primeros anfibios, Lycopsida y Progymnospermophyta Silúrico 443 Primeras plantas terrestres fósiles

Ordovícico 488 Dominan los invertebrados. Extinciones masivas del Ordovícico-Silúrico

Cámbrico 542 Explosión cámbrica. Primeros peces. Extinciones masivas del Cámbrico-Ordovícico

Aparición de los organismos pluricelulares evolucionaron en el agua (mar o agua dulce) no había ozono en la atmósfera (O3)

hasta hace unos 635 M años muy pocos fósiles de posibles organismos pluricelulares

de interpretación dudosa

entre 635 y 541 M años – época Ediacara aparición repentina de fósiles de organismos diversos

o sin partes duras o algunos con apariencia animal similar a animales

actuales, otros sin relación aparente a ninguno actual o en diversas partes del mundo

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Aparición de Organismos Pluricelulares

Cunningham et al., BioEssays, 2016,DOI 10.1002/bies.201600120 10

Animales con esqueleto biomineralizado

Animales sin partes duras

Posibles embriones - Doushantuo (China)

Posibles (macro) algas

Huellas fósiles

Con conchas (?)

Barras grises: rango de incertidumbre en las fechas

Organismos de Ediacara http://news.yale.edu/2016/10/06/cementing-theory-about-sea-creatures-ediacara-biota

• gran variedad de formas: • largo periodo de evolución antes de aparecer • en el registro fósil.

hace entre 635 y 545 millones de años

final del Precámbrico

http://www.bbc.co.uk/nature/history_of_the_earth/Ediacaran

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Organismos de Ediacara

12 Cunningham et al., BioEssays, 2016,DOI

10.1002/bies.201600120

Organismos de Doushantuo y Lantian Posible embrión animales o algas? huellas posible animal tubular

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Organismos de Ediacara (Australia) varias formas extrañas y muy diferentes de las actuales

organismos fijos al suelo, o que se arrastran

o marinos sin partes duras: fosilización difícil

o no parece que había depredadores

simetría radial (la mayoría)

algunos ya tienen simetría bilateral

desaparecieron del registro fósil hace unos 544 Ma tan abruptamente como aparecieron

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Explosión Cámbrica hace entre 540 y 530 millones de años (10 Ma) rápida evolución de todos los grandes grupos (phyla, o

filos) de animales actuales o esponjas, medusas, corales, gusanos, moluscos,

insectos, cordados

radiación adaptativa los linajes se diversifican rápidamente los nuevos linajes desarrollan adaptaciones distintas

según los nichos que vayan ocupando (especiación: próximo tema) o oportunidades: (ej) isla sin ningún insecto

– ambiente fragmentado: más oportunidades 15

Explosión Cámbrica gran abundancia de fósiles

algunos ejemplos Anomalocaris (gamba extraña; predador) Trilobites (artrópodo) partes duras Pikaia (cordado)

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Explosión Cámbrica

J Sampedro. Deconstruyendo a Darwin. Crítica, 2002 17

vertebrados

Explosión Cámbrica estructuras anatómicas (formas corporales) actuales simetría

o radial: – anémonas, medusas, estrellas de mar, esponjas,….

o bilateral: 99% de los animales o polaridad dorso-ventral y antero-posterior

segmentación o cuerpo dividido en segmentos repetitivos

– anélidos: gusanos – artrópodos: ciempiés – cordados: vertebrados

disposición de las extremidades desarrollo embrionario

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Estructura Organismos Pluricelulares animales simetría bilateral

(99%) 2 polaridades

o dorso-ventral y antero-posterior

F Hallé, Elogio de la Planta, Libros del Jata, 2016

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Estructura Organismos Pluricelulares plantas simetría radial y polaridad vertical

F Hallé, Elogio de la Planta, Libros del Jata, 2016 20 raíz

tallo

Filos animales que aparecieron en el Cámbrico https://bioweb.uwlax.edu/bio203/s2014/conway_emma/classification.htm

simetría radial simetría bilateral

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esponjas

anémonas Gusanos planos

Gusanos redondos

Almejas, calamares

lombriz de tierra

artrópodos

Erizos y estrellas de mar

vertebrados

Cuándo aparecieron los filos animales? los antepasados

tuvieron que evolucionar mucho antes de que aparecieran en el registro fósil

según el reloj molecular

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Qué causó la Explosión Cámbrica? aumento de los niveles de O2 en la atmósfera

https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Oxygenation_Event

aumento de la tasa metabólica, aumento de tamaño y complejidad de las formas corporales 23

hace 2.500 millones de años

Gran evento de oxidación Cámbrico

Qué causó la Explosión Cambrica? cambios en la composición de los océanos desarrollo de partes duras de CaCO3

o exoesqueletos

disponibilidad de nichos ecológicos después de la extinción al final del precámbrico

(Ediacara) cambios en los continentes

o rotura del supercontinente Pannotia

factores genéticos evolución de los genes homeóticos hox caja de herramientas genética

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Qué causó la Explosión Cámbrica?

genes hox que controlan la formación y organización del organismo

presentes en animales, plantas y hongos

o ciertas diferencias entre ellos o en el antepasado común (hace más de 1000 Ma)

“interruptores” que a su vez controlan la actividad de

otra serie de genes o activan/desactivan de manera coordinada o cambian las propiedades de esa célula y las del tejido

en el que se encuentra 25

Qué causó la Explosión Cámbrica? funcionamiento de los genes hox

http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/hoxgenes_01_sp

gen hox responsable de la formación de ojos de ratón: en ratón → ojos de ratón

igualmente en mosca ¿gen hox responsable de ojos de ratón insertado en

mosca? ¿qué ojos produce? 26

Qué causó la Explosión Cámbrica? funcionamiento de los genes hox

si el gen hox responsable de producir ojos (en una mosca,

por ej) se activa en la pata de la mosca: o¿dónde aparece el ojo de la mosca?

el corazón de la mosca y el de la ballena están controlados por el mismo gen hox

algunas malformaciones congénitas: mutaciones en los

genes hox o en mosca de la fruta: sin ojos o en ratón: ojos pequeños mismo gen o en humanos: aniridia (ausencia de iris)

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Evolución de las Plantas ventajas de la vida en tierra abundante luz del sol (recordemos la fotosíntesis) abundante CO2 en la atmósfera (síntesis de azúcares) menos predadores (al inicio, al menos)

o nuevos nichos ecológicos para explorar

flores y frutos

semillas

Tejido vascular Cutícula

http://ohioplants.org/bryophytes-introduction/ 28

Evolución de las Plantas primeras plantas terrestres (unos 475 M a) vasculares (405 Ma)

Raven et al., Biology of Plants (6ª ed), Freeman, 1999, pg. 426 29

Evolución de las Plantas adaptaciones a la vida en tierra evitar secarse: cutícula y estomas al principio: cerca del agua

o reproducción sexual: espermatozoides nadan hacia el óvulo

absorber agua por las raíces: tejidos vasculares (408 Ma) o xilema: lleva agua a las hojas (hacia

arriba) – la fotosíntesis rompe la molécula

de agua los electrones se utilizan para

producir energía el O2 se desecha.

o floema: lleva azúcares a las raíces (hacia abajo)

– tejidos no fotosintéticos

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Evolución de las Plantas adaptaciones a la vida en tierra (cont.)

rigidez del tronco (aprox. 408 M a)

o lignina para reforzar las paredes celulares de celulosa reproducción sexual sin necesidad de agua

o esperma (polen) próximo al óvulo semillas (aprox. hace 365 M a)

o alimento para el embrión o todavía no protegidas por el fruto

flores y frutos (aprox. 130 M a) o semilla protegida por el fruto

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Bibliografía C Briones, A Fz Soto y JM Bermúdez de Castro. Orígenes – el universo, la vida,

los humanos. Crítica, 2016. Premio a la Divulgación Científica.

http://sci.waikato.ac.nz/evolution/AnimalEvolution.shtml

DNA learning center: https://www.dnalc.org/

PH Raven y cols. Biology of Plants (6ª ed), Freeman, 1999

J Sampedro. Deconstruyendo a Darwin. Crítica, 2002

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