Unidad 4:EVOLUCIÓN Y ORIGEN DE LA

VIDA

BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 4º ESOMarta Gómez Vera

ÍNDICE

1. Fijismo frente a evolucionismo

2. El origen de la vida

1. Origen sobrenatural. El creacionismo

2. La Generación espontánea

3. Teorías modernas sobre el origen de la vida

3. Pruebas de la evolución

1. Pruebas anatómicas y morfológicas.

2. Pruebas biogeográficas.

3. Pruebas paleontológicas.

4. Pruebas bioquímicas

4. Teorías clásicas de la evolución

1. Lamarckismo.

2. Darwinismo.

5. Mecanismos evolutivos.

6. La aparición de nuevas especies: especiación.

7. Modelos evolucionistas actuales.

8. Evolución humana.

1. Fijismo frente a evolucionismo

• Teorías fijistas: – Se trata de un conjunto de teorías que afirman que los seres vivos han

permanecido inmutables a lo largo del tiempo.

– Algunos ejemplos son:

• Creacionismo: Todas las especies de seres vivos son creaciones de Dios, aparecen al mismo tiempo y permanecen invariables a lo largo del tiempo. En casi todas las culturas y religiones hay teorías creacionistas para explicar el origen del mundo, de los seres vivos y del ser humano.

• Catastrofismo: Teoría propuesta por Cuvier (paleontólogo y fijista) en el S.XIX al descubrirse los fósiles y comienza a cuestionarse el creacionismo. Esta teoría afirma que las especies han estado sometidas a grandes catástrofes periódicas que eliminan algunos de los seres vivos creados. Los fósiles serían sus restos. Una de las catástrofes que propone es el diluvio universal.

• Teorías evolucionistas– Afirman que las especies pueden cambiar y generar otras

especies. Es un hecho comprobado.

– Algunos evolucionistas previos a Darwin son:

• Anaximandro: SV a.C: Propone que los animales terrestres proceden de los peces.

• Lecrerc: S.XVIII: Propone que las especies pueden sufrir variaciones dando lugar a híbridos.

• Erasmus Darwin S.XVIII: Las especies se transforman con el tiempo dando lugar a otras según las condiciones impuestas por el medio

• Lamarck S.XIX: Propone la primera teoría evolucionista

– Darwin S.XIX: Teoría de la evolución “EL Origen de las Especies” propone una explicación prácticamente irrefutable por la comunidad científica.

– Actualmente casi nadie niega la teoría de la evolución pues hay datos científicos abrumadores para aceptarla. Sin embargo existen cierto sreductos y comunidades sociales que sí se oponen.

2.EL ORIGEN DE LA VIDA

2.1. Origen sobrenatural. El creacionismo

– Desde la antigüedad han existido explicaciones que suponen que un dios varios dioses dieron origen a todo lo existente.

– Para los creyentes católicos el creacionismo es la aceptación literal de lo descrito en la Biblia, aceptándose como cierto el relato de la creación del mundo y del ser humano establecido en el Génesis. El creacionismo aún es importante en muchas partes del mundo y ha dado lugar a una versión actualizada denominada el

Diseño Inteligente.

2.2. La generación espontánea:

– Desde la antigua Grecia se pensaba que los seres vivos podían surgir a partir del lodo, del agua, de la carne en descomposición y de otros elementos, sin la existencia previa de otros organismos.

– Pero a partir del siglo XVII, se demostró la imposibilidad de la generación espontánea ya que siempre debían existir organismos precursores para la formación de descendientes.

– Experimentos que justifican la falsedad de la generación espontánea:

• Experimento de Redi: (S XVII) Es uno de los primeros experimentos en poner en duda la generación espontánea.

• Experimento de Pasteur (S XIX):Descarta definitivamente la teoría de la generación espontánea

Experimento de Redi Experimento de Pasteur

2. 3. Teorías modernas sobre el origen de la vida:• Los indicios de vida en la Tierra más antiguos fueron encontrados en Groenlandia (ir a la noticia) y datan

de unos 3700 m.a. Se trata estromatolitos: formaciones calcáreas originadas por bacterias fotosintéticas (cianobacterias) que evidencia la existencia de vida bacteriana.

• Los dos modelos para explicar el origen de la vida son: la panspermia y las abiogénesis

• Teoría de la panspermia:

– Defiende que la vida se originó fuera de la Tierra y llegó a nuestro planeta en meteoritos.

– Esta teoría se apoya en la existencia de moléculas orgánicas encontradas en meteoritos y cometas.

– No hay ninguna prueba confirmada de vida extraterrestre.

– No explica el origen de la vida, lo traslada a otro sitio.

• Abiogénesis o síntesis prebiótica:

– Conjunto de teorías sobre el origen de la vida.

– Todas tienen en común los siguientes supuestos:

• Formación de moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas

• Desarrollo de moléculas orgánicas complejas.

• Aparición de las primeras células por asociación de esas moléculas complejas. (Evolución química)

– Las más destacadas son:

• Teoría de la sopa primordial de Oparin y Haldane

• Teoría de las fuentes hidrotermales

Síntesis Prebiótica: Teoría de la sopa o caldo primirdial de Oparin

y Haldane

Experimento de Miller

• Teoría de las fuentes hidrotermales:– La vida no se originó en la superficie sino en

las fuentes hidrotermales de las dorsales oceánicas de fondos marinas.

– Son zonas protegidas de la radiación solar, del viento y de corrientes marinas.

– Son lugares ricos en metano, acido sulfhídrico y hierro donde proliferan gran cantidad de microorganismos que se alimentan de estos compuestos y resisten altas temperaturas.

– Estas bacterias son los microorganismos más antiguos.

LUCA es la primera forma de vida que

se postula que dio origen a todas las

formas de vida que han existido.

3. Pruebas de la evolución

• Pruebas anatómicas y morfológicas: Se basan en el estudio de comparado de diferentes órganos y estructuras del cuerpo de distintas especies. Según su interpretación evolutiva se distinguen tres tipos de órganos:

– Órganos homólogos: Son órganos con un mismo origen y estructuras semejantes pero diferentes por realizar funciones distintas, por ejemplo: el ala de un murciélago, la pata de un caballo, la aleta de una ballena o la extremidad prensil de un primate. La homología se debe a un proceso de evolución divergente o adaptación de un mismo órgano a finalidades y medios distintos: volar, carrera, nadar, trepar.

– Órganos análogos: Son órganos con diferente origen pero que presentan un aspecto semejante por tener una finalidad similar. Por ejemplo el ala de un insecto y el ala de un ave. La analogía indica una evolución convergente por adaptación de estructuras diferentes a un mismo medio o finalidad: volar.

– Órganos vestigiales: Órganos que ya no cumplen una función en los organismos que los presentan. Prueba la evolución a partir de un antecesor, en los que estos órganos sí eran útiles. Ejemplo: Apéndice vermiforme, muelas del juicio o el coxis.

Órganos homólogos Órganos análogosÓrgano vestigial

Series filogenéticas: Existen conjuntos de fósiles similares en los que se aprecian cambios lentos pero progresivos. Ej. Serie del caballo

Formas intermedias: Fósiles de organismos que tenían características que hoy poseen grupos distintos. Ej. Archaeopteris (pico, alas dientes y cola)

• Pruebas paleontológicas: Se basan en el estudio de los fósiles. En muchos casos el registro fósil es

incompleto pues no todos los organismos fosilizan o no se conservan bien. Sin embargo, hay casos en

que nos proporcionan bastante información, como son: Las series filogenéticas y los fósiles

transicionales o formas intermedias

• Pruebas biogeográficas: Con el tiempo suficiente, los grupos de organismos aislados evolucionan de

forma distinta y originan nuevas especies. La distribución geográfica de ciertas especies solo puede explicarse según las teorías de la tectónica de placas y la evolución.

• En archipiélagos (Galapagos)

existen especies próximas con

diferencias entre sí. Se explica si se

acepta que provienen de un

antepasado común y evolucionaron

según las condiciones de cada isla

(evolución divergente).

• En zonas muy separadas con

condiciones ambientales

semejantes las especies

evolucionan de forma similar para

adaptarse a esas condiciones

ambientales, como el erizo

(mamífero placentario) y el equidna

(marsupial). (Evolución

convergente)

• Pruebas bioquímicas.– La evolución molecular es el proceso de cómo cambian los genes de una determinada población de

organismos a lo largo del tiempo. Las modernas técnicas para explorar los genes (ADN y ARN), y los aminoácidos de proteínas, permite a los científicos comparar las moléculas de diferentes especies, y determinar las relaciones evolutivas.

– Cuanto mayor es el parecido molecular entre dos grupos de organismos mayor es su parentesco. La secuenciación de ácidos nucleicos y proteínas son muy útiles y las más usadas en los últimos años.

4. Teorías de la evolución4.1. LAMARCKISMO• Propuesta por el naturalista Jean Baptiste de Monet, caballero de Lamarck, publicada en su libro “Filosofía

zoológica” (1809).

• Primera teoría evolucionista razonada , lo que le supuso un enfrentamiento con los fijistas.

• De sus estudios con invertebrados, incluidos fósiles, llegó a la conclusión que los organismos actuales eran mas complejas que las extintas.

• Las premisas más importantes de la teoría evolucionista propuesta por Lamarck son:

– Importancia del ambiente: Las condiciones cambiantes del medio es el motor que impulsa el cambio en los organismos.

– La necesidad crea al órgano: los cambios ambientales pueden originar necesidades completamente nuevas y como respuesta pueden surgir órganos nuevos.

– Ley del uso y desuso: el uso continuado de un órgano lo fortalece y desarrolla mientras que su desuso lo debilita y degenera. “La función hace la forma”

– La herencia de los caracteres adquiridos: para que estas nuevas características se perpetúen en las posteriores generaciones habrán de ser hereditarias.

• En la actualidad esta teoría no esta aceptada por:

Los caracteres adquiridos no se transmiten a la descendencia (comprobado con el desarrollo de la genética)

Los seres vivos no poseen una necesidad interna de perfeccionamiento

4. 2. DARWINISMO

• Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Russel Wallace ((1823-1913)) establecieron la teoría de la evolución por la selección natural.

• Se basa en tres puntos:

– Todas las especies descienden de otras diferentes y están relacionadas entre sí porque todas tienen un antepasado común.

– Las especies cambian a lo largo del tiempo de forma continua, lento y gradual (GRADUALISMO)

– El mecanismo principal para explicar los cambios en las especies es la SELECCIÓN NATURAL

• Como consecuencia las especies cambian con el tiempo por la selección natural de los organismos mejor adaptados.

• SELECCIÓN NATURAL: Según Darwin y Wallace Este concepto se basa en tres principios:

– Existencia de variabilidad heredable: Los individuos de una población presentan diferentescaracterísticas entre ellos que serán transmitidas a la descendencia. Sobre esta variedad es sobrelo que actúa la selección natural.

– Descendencia con modificación: La recombinación genética en individuos con reproducción sexualpermite que los descendientes no son idénticos a los progenitores obteniéndose individuosdiferentes.

– Reproducción diferencial: Los individuos con características más ventajosas para sobrevivir en eseambiente se reproducen más y dejan mas descendientes que heredan esos caracteres ventajosos.

• Selección sexual: El acceso a la reproducción no solo depende de la capacidad de supervivencia de unorganismo sino que intervienen otros mecanismos como la capacidad de atraer la atención de la parejao la lucha entre los machos por conseguir copular.

• Coevolución: Proceso por el que dos especies dependientes una de otra llegan a evolucionar de formaconjunta. Ej: Guepardo – gacela; orquídea – insecto polinizador.

Los mecanismos para explicar la evolución según esta teoría son:

“Supervivencia del más apto”: Los individuos con características más

ventajosas sobreviven, dejan más descendientes. Los individuos con

características menos ventajosas resultan perjudicados y dejan menos

descendientes. Al cabo de varías generaciones se producen cambios

importantes respecto a la población original

5. Mecanismos de la evolución• El origen de la variabilidad de las poblaciones: Darwin ni Wallace conocían las causas que producen la

variabilidad de los organismos de una población, ya que hasta el siglo XX no se formularon las leyes de la herencia ni las bases genéticas de la evolución.

– MUTACIONES:

• Alteraciones del material genético que originan las diferentes variantes de un gen (alelos).

• Cuando estas mutaciones tienen lugar en los gametos pueden ser transmitidas a la descendencia.

• Generalmente, se producen al azar aunque hay agentes mutagénicos (químicos, físicos y biológicos) que pueden incrementar la tasa de mutación.

• Las mutaciones pueden ser perjudiciales, favorables o neutras.

• La acumulación de estos cambios en el ADN es un proceso lento y gradual.

– REPRODUCCIÓN SEXUAL: No proporciona nuevas características pero sí nuevas combinaciones de estas, es decir proporciona variabilidad en la población. Esta variabilidad se genera por:

• Entrecruzamiento: Intercambio de ADN entre cromosomas homólogos, dando lugar a nuevos genotipos.

• Separación de cromosomas homólogos al azar.

• Fecundación: Origina un cigoto y nuevo individuo diferente a sus progenitores.

• Mecanismos de evolución más comunes.– Selección natural:

– Flujo génico Deriva genética

Los cambios evolutivos tienen lugar cuando se

producen variaciones en el conjunto de genes de

una población. Pueden ser debidos a:

• Aumento o reducción de la proporción de

alelos

• Adquisición de nuevos alelos por mutaciones o

porque son aportados por individuos de otras

poblaciones

6. LA APARICIÓN DE NUEVAS ESPECIES: ESPECIACIÓN

• Adaptación: Característica que proporciona a su portador una ventaja que le permite aumentar su probabilidad de sobrevivir y reproducirse (comportamiento, cambio anatómico, cambio fisiológico)

• Especie: grupo de organismos que comparten un conjunto de genes y pueden reproducirse entre sí originando una descendencia fértil.

• La especiación: Es el proceso por el cual en un grupo de organismos, algunos se diferencian por causas adaptativas y se separan, dando lugar a otro grupo parecido pero con adaptaciones diferentes que con el paso del tiempo, dejan de reproducirse con los del grupo inicial, dando lugar a una especie nueva.

• La causa principal para la especiación es el aislamiento reproductivo: incapacidad de reproducirse con otros individuos interrumpiendo el intercambio de genes.

• Proceso de especiación (Formación de nuevas especies)1. Producción de cambios evolutivos (variabilidad) en las poblaciones.

2. Aislamiento genético de la población (Aislamiento reproductivo)

• Evitan el apareamiento:– Aislamiento estacional: Los periodos reproductivos no coinciden en el tiempo.

– Aislamiento conductual: Rituales de cortejo o conductas de apareamiento diferentes.

– Aislamiento ecológico: Nichos ecológicos diferentes.

– Aislamiento mecánico: Diferencias morfológicas que hacen imposible el apareamiento.

• Impiden la fecundación: Incompatibilidades en los gametos que impiden la formación del cigoto.

• Reducen la viabilidad de los híbridos (no tienen o tienen pocas posibilidades de tener descendencia fértil)

3. Diferenciación gradual:

4. Especiación: Aunque desaparezcan las barreras es imposible la reproducción.

• Especiación alopátrida: Se produce cuando una población queda aislada físicamente debido a una barrera geográfica.

• Especiación simpátrida: Se produce cuando en una población se generan barreras reproductivas que impiden el flujo genético entre determinados individuos

7. Modelos evolutivos actuales

7.1. Teoría sintética o neodarwinismo:• Aparece principios del S. XX e integra los conocimientos de genética y

los mecanismos de la herencia a la teoría de Darwin.

• Se fundamenta en los siguientes principios:

– Rechaza la herencia de los caracteres adquiridos.

– La selección natural es el principal mecanismo evolutivo en las especies: Los mejor adaptados sobreviven, dejan más descendientes y sus caracteres se extienden dentro de la población. Los peor adaptados dejan menos descendientes y sus genes van desapareciendo.

– La variabilidad de los individuos de una población se debe a:

• La reproducción sexual y recombinación genética producida

en la meiosis.

• Las mutaciones, las cuales se producen al azar, siendo éstas la

principal fuente de variación.

– La evolución es un proceso gradual, en el que se van acumulando

pequeñas variaciones a lo largo del tiempo hasta formar nuevas

especies.

http://evolutionibus.eresmas.net/neodarwinismo.html

Esta teoría es la más aceptada debido a sus modelos

matemáticos (genética de poblaciones). Sin embargo, hay cada

día más críticas sobre su validez para explicar los grandes

fenómenos de diversificación de especies, como por ejemplo la

explosión de vida del cámbrico o la rápida evolución de algunas

especies.

7.2. Teoría neutralista• Propuesta por el japonés Motoo Kimura

(1968).

• No se opone a la teoría neodarwistacompletamente.

• Asegura que la mayoría de las mutaciones genéticas tienen un efecto neutro, por lo que la selección natural no influye sobre ellas. A escala molecular la selección natural no es el factor más importante para el cambio evolutivo sino que es el azar, la deriva genética el único fenómeno que supondría una fuerza de cambio a nivel molecular.

• Esta teoría únicamente postula este fenómeno a nivel molecular, es decir, no lo amplía a nivel macroscópico (por ejemplo en variación morfológica), donde sigue asumiendo que la selección natural es el principal motor evolutivo.

7.3. TEORÍA DEL EQUILIBRIO PUNTEADO

• Propuesta por los paleontólogos Stephen Jay Gould y Niels Eldrege.

• Se basa en estudios paleontológicos: “El registro fósil no habla de cambios graduales a lo largo de muchas generaciones, sino de cambios mucho más rápidos, en muy pocas generaciones, que convierten a unas especies en otras como respuesta a los cambios en el medio”.

• Es una teoría alternativa al gradualismo propuesto por la teoría sintética: Propone que en muchos casos la aparición de nuevas especies se produce de forma rápida.

• Según esta teoría a lo largo de la historia de la vida en la Tierra diferenciamos:

– Periodos de estabilidad o ESTASIS: Largos periodos de tiempo en el que las especies apenas sufren modificaciones importantes.

– Periodos de Especiación: Periodos relativamente cortos de tiempo en el que las especies sufren grandes cambios como respuesta a variaciones en las condiciones del medio.

Propone una explicación para aquellos

fenómenos que son difíciles de explicar

con un modelo de especiación lento y

gradual, como el que tuvo lugar durante

el Cambrico (periodo geológico en el que

aparecieron muchísimas especies

animales)

7.4. SIMBIOGÉNESIS• No se trata de una teoría como tal , sino de una serie de propuestas que han refutado algunos de los

planteamientos de la teoría neodarwinista.

• Las ideas principales son:

– Las mutaciones no son el único y principal mecanismo para la obtención de nuevos genes en una población. Propone la transferencia de genes o genomas completos entre diferentes especies. Este fenómeno se ha demostreado que es muy común entre microorganismos.

– Defiende procesos de formación de especies rápidos mediante relaciones simbióticas extremas, como los líquenes (hongo – alga).

• La primera de estas teorías fue propuesta por Lynn Margulis para explicar el origen de la célula eucariota mediante procesos de simbiosis entre diferentes tipos de procariotas (teoría de la endosismbiosisseriada). Actualmente se han confirmado varios de los aspectos de esta teoría

8. APARICIÓN DEL SER HUMANO

RECURSOS

• Ejemplos:– Funcionamiento de la evolución

– Aparición de variedades: Biston betularia

– La evolución según Homer

– Video explicación de la evolución

– Redes (Evolución Mark Pagel)

– Idiocracia: comedia sobre el futuro de la humanidad