ORIXE DA VIDA E EVOLUCIÓN

Profesores: Adán Gonçalves, Maria del Carmen Cerviño e Marcos Perille

¿Que compartimos todos

os seres vivos?

DE QUE ESTÁ FEITA A VIDA?

DE QUE ESTÁ FEITA A VIDA?

A materia viva, igual que a inerte, está costituída por elementos químicos.

O que varía é a porcentaxe de cada elemento e como se combinan entre sí.

Os elementos que forman parte da materia viva chámaselles bioelementos.

Se fixéramos unha análise química dos elementos que compoñen a materia

viva observaríamos que forman parte dela uns 70 elementos, aínda que

somente uns 23 teñen certa abundancia e cumpren unha función relevante.

De feito, a materia viva non está formada polos elementos máis

abundantes na codia terrestre.

Os máis importantes, denominados bioelementos primarios son C, H, O, N,

P e S.

A auga (formada por H e O) e o carbono ( C ) constitúen máis do 90% da

materia viva;

Por que?

DE QUE ESTÁ FEITA A VIDA?

A auga é un bo disolvente , esto permítelle desempeñar tres funcións vitais:

- Ser o lugar onde suceden as reaccións químicas.

- Ser o medio de transporte (sangue, hemolinfa...)

- Disolver multitude de substancias.

A estrutura do carbono, que posibilita que estableza catro enlaces moi

estables con outros átomos permite unha grande variedade de moléculas.

As moléculas que forman a materia viva denomínanse biomoléculas. Poden ser

inorgánicas ( auga e sales minerais) se non son exclusivas dos seres vivos, ou

orgánicas (glícidos, lípidos, proteínas e ácidos nucleicos) se so aparecen na

materia viva. No caso das proteínas o N é un elemento primordial.

DE QUE ESTÁ FEITA A VIDA?

Ademais de materia, para que haxa vida precísase enerxía. Esta enerxía obténse

de reaccións químicas nas que intervén materia orgánica. Por exemplo a

respiración celular.

A materia orgánica fabrícase fundamentalmente a través dun proceso denominado

fotosíntese que levan a cabo as plantas, as algas e algunhas bacterias.

Dependendo de onde obteñen os organismos a materia orgánica podemos falar de:

Organismo autótrofos: fabrican materia orgánica a partir de inorgánica (sales

minerais e auga básicamente). Son por exemplo todos os organismos

fotosintéticos (plantas, algas e bacterias fotosintéticas).

Organismos heterótrofos: teñen que alimentarse doutros seres vivos para

obter materia orgánica. Por exemplo todos os animais.

QUE É A VIDA?

Nun principio parece ésta unha pregunta sinxela de respostar, pero o certo é

que non temos unha definición de consenso entre a comunidade científica.

Vexamos algúns exemplos:

“ A vida é desequilibrio” De Duve (Bioquímico)

“ A vida é unha rexión onde se incrementa a orde en ciclos movidos por un

fluxo de enerxía” Carl Sagan (Astrofísico)

“A vida é información e ADN replicable (mediante proteínas) ao abrigo dunha

membrana” Chris McKay (Astrobiólogo)

“A vida é unha equivocación” Ken Olsen (Astrobiólogo)

“Polo complicada que é, case un milagre” Francis Crick (Bioquímico)

QUE É A VIDA?

Visto o complicado que é definir a vida; o que normalmente facemos é definir

que caracteriza a vida.

Os seres vivos realizan tres funcións vitais: nutrición, relación e reprodución.

Estas tres funcións permítennos diferenciar o vivo do inerte.

Aínda así, as veces preséntanse problemas.

Por exemplo, un virus é un ser vivo?

Certamente non, non se nutre, non se relaciona e únicamente pode

reproducirse; pero a ninguén se lle escapa que non ten as mesmas

características que unha rocha ou unha mesa.

Por este motivo, considéranse a fronteira da vida; son partículas infecciosas

como os prións, ou os viroides.

En definitiva, para que haxa vida...

QUE É A VIDA?

… deben realizarse as tres funcións vitais.

A unidade básica da vida que pode desempeñar esas funcións denominámola

célula.

Polo tanto, para que haxa vida debe haber células.

A ORIXE DA VIDA- CIENCIA E RELIXIÓN

Neste apartado convén deixar claro que:

Os textos relixiosos (Biblia, Corán...) non explican a orixe da materia orgánica

e limítanse a expoñer unha crenza propia sobre a Creación. Por exemplo a

Xénese expón que o Universo creouse en 6 días.

Non corresponde a Ciencia negar ou reafirmar unha crenza.

A Ciencia correspóndelle propoñer explicacións baseadas na metodoloxía

científica.

A ORIXE DA VIDA- A XERACIÓN ESPONTÁNEA

A Xeración Espontánea foi unha idea que persistíu dende a

Grecia Clásica ata o século XIX e que deu orixe a múltiples

hipóteses sobre a orixe da vida.

A grandes rasgos poderíamos resumila dicindo que era

posible que xurdira de xeito espontáneo materia viva a

partir de materia inerte.

Tivo como defensores destacados o científico Van

Helmont (s. XVII) e o sacerdote-científico John

Needham (s. XVIII). Van Helmont chegou a propoñer

unha receita para obter ratos en 21 días a partir de roupa

sucia.

J. Needham

Van Helmont

A ORIXE DA VIDA- A XERACIÓN ESPONTÁNEA

O EXPERIMENTO DE NEEDHAM

En 1745 ferveu trozos de carne para descontaminalos. A pesar desto

desenvolvéronse colonias de microorganismos sobre a carne, polo que chegou a

conclusión de que éstes orixinábanse espontáneamente.

A razón debíase a que Needham non selou correctamente os recipientes para

evitar a contaminación por parte dos microorganismos do aire.

En todo caso, Needham pensaba que o aire era indispensable para a vida,

incluso no proceso da xeración espontánea, xa que posuía o que chamou a

“forza vital”.

A ORIXE DA VIDA- A XERACIÓN ESPONTÁNEA

Entre os principais opositores destacan F. Redi (XVI), Spallanzani (XVIII)

e Louis Pasteur (XIX) que foi quen elegantemente refutou de xeito

definitivo a idea.

O EXPERIMENTO DE SPALLANZANI

Spallanzani contemporáneo de Needham refutou os

resultados deste a través de experimentos similares

aos de Needham, pero prolongando o quecemento e

selando con máis coidado.

En todo caso Needham nunca aceptou estes

resultados por considerar que o selado impedía a

entrada do aire e polo tanto, eliminaba a “forza

vital”.

A ORIXE DA VIDA- A XERACIÓN ESPONTÁNEA

O EXPERIMENTO DE REDI

Redi non estaba convencido como se decía na súa época que os vermes

xurdiran espontáneamente da carne podrida. Para comprobalo fixo o

seguinte experimento:

1. Observou que se a carne non está cuberta as moscas pósanse nela

constantemente e pasado un tempo aparecen vermes.

2. Co tempo os vermes transfórmanse en estruturas inmóbiles e

ovaladas.

A partir destas observacións diseñou un experimento de xeito que

deixou carne empodrecer, pero unha parte a tapou cunha teliña e outra

non.

Pasado un tempo só a carne descuberta desenvolveu vermes.

Concluíu que os vermes proceden da posta das moscas, pero se a carne

está cuberta as moscas non poñen os ovos nela e non se orixinan vermes.

A ORIXE DA VIDA- A XERACIÓN ESPONTÁNEA

PASTEUR: O EXPERIMENTO DEFINITIVO

Como a maioría dos defensores da xeración espontánea escudábanse para refutar os

experimentos dos detractores en que o selado ou a disposición de telas podía interferir

na entrada da “forza vital”; Pasteur deseñou un intelixente experimento que botou por

terra calquera posibilidade de refutación:

Deseñou uns matraces con colo curvo (“colo de cisne”) que permitían evitar a

contaminación polo aire, pero que non suporían impedimento ningún a suposta “forza

vital”.

Queceu un caldo de cultivo en matraces deste tipo e observou que non desenvolvían

microorganismos.

Tamén observou que se se inclinaban en pouco tempo aparecían microorganismos, polo

que quedaba demostrado que era o aire contaminado con eles o que provocaba a súa

aparición e non constituían unha xeración espontánea.

PASTEUR: O EXPERIMENTO DEFINITIVO

A ORIXE DA VIDA- A XERACIÓN ESPONTÁNEA

Vídeo: Xeración espontánea

Pero se non existe a xeración espontánea,

Como xurdiu a vida no noso

planeta?

O rastro máis antigo de actividade biolóxica atopouse en rochas de hai uns

3.800 m.a.

A Terra primitiva, onde se orixinou a vida, tiña características diferentes ás

actuais:

• A atmosfera era moi diferente á actual. (Abundancia de CO2, metano e

vapor de auga e ausencia de osíxeno (atmosfera redutora).

• As radiacións ultravioleta chegaban á superficie terrestre, ao non haber

ozono.

• Atopábase sometida ao impacto de meteoritos, polo que o ambiente era

pouco estable.

Hai varias hipóteses sobre a orixe da vida na Terra:

• A síntese prebiótica.

• As chemineas hidrotermais submarinas.

• A panspermia.

A ORIXE DA VIDA- O PUNTO DE PARTIDA

Foi proposta por Oparin e Haldane. Sostiña que a vida puido orixinarse na Terra

como consecuencia dun proceso que tería lugar en varias fases:

1.Formación de moléculas orgánicas sinxelas. Estas formaríanse a partir dos

gases que compoñían a atmosfera primitiva (hidróxeno, metano, amoníaco e vapor de

auga), ao estar expostos á radiación ultravioleta e ás descargas eléctricas

producidas nas tormentas. Como a atmosfera era reductora (non tiña osíxeno) non

se oxidaban e degradaban estas moléculas orgánicas.

2.Formación de moléculas orgánicas complexas, orixinadas a partir da combinación

das anteriores, que se acumularían nos océanos formando a sopa ou caldo primitivo

(sopa prebiótica).

3.Formación de coacervados. Algúns dos compostos organizados uniríanse

formando esferas ocas, chamadas coacervados. No seu interior quedarían pechadas

moléculas capaces de facer copias de si mesmas.

Teoría da síntese prebiótica (Oparín e Haldane)

Teoría da síntese prebiótica (Demostración de Miller)

O experimento realizado por Stanley

Miller demostrou que nas condicións

propostas por Oparin e Haldane era

posible a síntese de moléculas orgánicas.

Aminoácidos

e outros

compostos

orgánicoss

Obxecións á teoría da síntese prebiótica

Estudos recentes demostran que a atmosfera primitiva non era tan redutora como

pensaban Oparin e Haldane.

A sopa prebiótica probablemente estaba máis diluída do establecido no

experimento de Miller o que dificulta a síntese de compostos orgánicos complexos.

Para superar estas obxecións propuxéronse outras hipóteses sobre a orixe da vida na

Terra.

As chemineas hidrotermais submariñas

Nas fumarolas volcánicas ou chemineas

hidrotermais submariñas atópanse os

organismos máis primitivos coñecidos

(bacterias resistentes ás altas temperaturas)

que posúen características que as fan

axeitadas para ser o lugar onde se orixinou a

vida:

As emanacións volcánicas poderían aportar as

combinacións de gases necesarias para a

síntese de moléculas orgánicas.

Presentan cavidades onde podería formarse

unha sopa primitiva máis concentrada.

Propician un ambiente máis redutor.

Obxecións á teoría das fumarolas volcánicas

As fumarolas volcánicas son fenómenos temporais, algúns científicos consideran que

o tempo de permanencia das chemineas submariñas é insuficiente para a evolución

prebiótica que permitiu formar as primeiras moléculas orgánicas.

A Panspermia

A hipótese da panspermia sostén que os primeiros organismos vivos, ou os seus

precursores, se orixinaron fóra da Terra, e viaxarían ata aquí nun asteroide

ou cometa.

O feito de que se atoparan moléculas orgánicas nun meteorito e supostos

vestixios de microorganismos fósiles semellantes ás bacterias noutro fai que

se considere unha alternativa posible.

En todo caso, a panspermia explicaría como chegou a vida á Terra, non a súa

orixe.

Obxecións á teoría da panspermia

A química do carbono, que é a química da vida tal e como a coñecemos neste

planeta precisa unhas determinadas condicións (densidade, temperatura...) que

parece complicado que se den na superficie dun asteroide.

Sabemos que o espazo é un ambiente moi hostil para a vida entre outras cousas

polas radiacións interestelares que teñen carácter mutaxénico.

Aínda que os microorganismos sobreviviran a este perigoso viaxe é improbable

que poideran resistir a entrada do asteroide na atmosfera.

Nunca observamos ningún tipo de organismo no espazo exterior.

ABC, 20 de setembro de 2013

AS PRIMEIRAS CÉLULAS: A EVOLUCIÓN CELULAR

Unha vez que os compostos orgánicos quedaron pechados en membranas constituíndo un

sistema organizado fronte o desorden exterior, e adquiriron capacidade para

autoperpetuarse e catalítica podemos falar das primeiras células.

Como estas primeiras células atopábanse nun mar de moléculas orgánicas posiblemente

eran bacterias fermentadoras anaerobias que obtiñan materia e enerxía directamente do

ambiente ao seu arredor. Nun principio deberon reproducirse fácilmente, pero o consumo

dos recursos levaría consigo a aparición de relacións competitivas entre elas e a posible

extinción da vida nos seus inicios, pero a vida atopou unha vía de escape...

Temos indicios de que hai uns 3500 m.a. apareceu un xeito de fabricar materia orgánica a

partir de inorgánica, a fotosíntese osixénica, que producía entre outros produtos osíxeno

que pasou en último termo a atmosfera e consumía dióxido de carbono.

Este gas era tóxico para os anaerobios, moitos morreron, pero outros conseguiron

adaptarse.

AS PRIMEIRAS CÉLULAS: A EVOLUCIÓN CELULAR

Ata este momento os microorganismos estaban confinados aos mares; a capa de auga

os protexía das radiacións solares nocivas, pero a presenza de osíxeno na atmosfera

permitíu a formación da capa de ozono e a colonización dos medios terrestres por

parte dos seres vivos.

A existencia de osíxeno posibilitou tamén a aparición dun novo xeito de obter enerxía

moito máis eficaz que a fermentación, a respiración celular (que produce dióxido de

carbono e consome osíxeno) xurdiron os primeiros aerobios.

Ata este intre todos os organismos eran procariotas (células sen “verdadeiro núcleo”=

bacterias ou similares), pero hai 1400 m.a. algúns procariotas dos que conseguiron

adaptarse a esta nova atmosfera deberon ser absorbidospor outros de maior tamaño

sen ser dixeridos. Ambolos dous organismos segundo propón a teoría endosimbiótica

de Lynn Margulis comezaron a funcionar de xeito coordinado e deron lugar a unha

célula de maior complexidade: a célula eucariota.

A Teoría endosimbiótica

L. Margulis

AS PRIMEIRAS CÉLULAS: A EVOLUCIÓN CELULAR

Hai aproximadamente uns 700 millóns de

anos xurdiron os primeiros pluricelulares

(todos os pluricelulares son eucariotas).

A partir dese momento, os fósiles

encontrados son cada vez máis diversos e

aparecen en maior cantidade, polo que

se pode afirmar que unha verdadeira

revolución acelerou a evolución dos

organismos eucariotas pluricelulares cara

ás formas coñecidas hoxe en día.

Fungos, plantas e animais colonizaron os

distintos ecosistemas da Terra e

diversificáronse en millóns de especies

distintas.

A EVOLUCIÓN

Actualmente, ninguén (ou case) discute o proceso evolutivo, xa que temos probas

irrefutables, pero non sempre foi así...

A cabalo entre os séculos XVIII e XIX dous xeitos de ver o mundo natural

enfrontáronse. Estas dúas correntes de pensamento son o fixismo e o evolucionismo.

Fixismo: As teorías fixistas

O fixismo afirma que as especies son inmutables, é dicir que non sufriron cambios dende

que foron creadas. Ao longo da historia houbo e todavía hai, distintas teorías fixistas

baseadas nesta idea: Creacionismo (Linneo), Catastrofismo (Cuvier) e o Deseño intelixente.

As características das teorías fixistas son:

Visión antropocéntrica do mundo.

Idea dunha Terra duns 6000 anos de antigüedade.

Falsas evidencias de “sentido común” p.e.: a escala humana as especies non cambian.

Fixismo: Creacionismo

No século XVIII o botánico sueco, Carl Von

Linné (Linneo), consideraba que as especies

foran creadas dunha maneira independente,

permanecendo invariables ao longo do tempo.

Sostiña que “existen tantas especies diferentes

como formas creou o Supremo Creador”. Sobre esta

idea construiu o gran Sistema Natural de

clasificación de plantas e animais, que aínda se usa

hoxe en día.

Fixismo: Catastrofismo

En 1798, outro naturalista, o francés Cuvier,

propuso unha modificación da teoría anterior

aproveitando o descubrimento dos fósiles. O

catastrofismo de Cuvier explicaba a

existencia de fósiles como mostra dos seres

vivos que se extinguiran debido a grandes

catástrofes, como a do diluvio universal da

Biblia.

Despois de cada cataclismo, Deus creaba

novas especies animais e vexetais.

Fixismo: O Deseño Intelixente

O deseño intelixente parte da idea de que non é posible explicar a complexidade da vida

e das distintas especies que habitan o planeta por simple azar.

Establece polo tanto que hai un máximo facedor (Deus: o deseñador da vida) que é o

responsable da biodiversidade.

Vídeos: “A Herdanza do vento”

Evolucionismo: As teorías da evolución

Xa no século XVIII hai

naturalistas e científicos que

defenden unha idea

evolucionista, entre eles

destacan Buffon (fala dos

cambios para adaptarse) e

Erasmus Darwin (o avó de

Charles Darwin, que fala da

transmutación das especies).

Buffon

Erasmus Darwin

Evolucionismo: Lamarckismo

Ata principios do século XIX non se expuxo unha teoría sobre a

evolución. O seu autor foi Lamarck.

As súas ideas básicas son:

•Os organismos cambian necesariamente, tendendo a unha maior

complexidade e perfección.

•Os cambios nas condicións ambientais fan que as especies

modifiquen os seus hábitos. Os hábitos dos seres vivos

determinan os cambios que se producen neles: se un órgano se

emprega moito, desenvólvese, mentres que un que non se usa

atrofiarase. (Lei do uso e o desuso). A necesidade pode incluso

crear un órgano novo. (A función crea ao órgano).

•Os cambios adquiridos desta maneira, transmitiríanse á

descendencia. (Herdanza dos caracteres adquiridos)

Da acumulación progresiva destes cambios xurdiría unha nova

especie.

A evolución do colo das xirafas segundo Lamarck

Os antepasados das xirafas tiñan o colo pequeno, e alimentábanse de follas de arbustos e ramas baixas das

árbores. Cando comezaron a escasear, un impulso interno levounas a estirar cada vez máis o colo, para así poder

chegar ás ramas situadas a máis altura. Estes alongamentos, herdados xeración tras xeración, durante millóns de

anos, conduciron a aparición da especie actual.

Evolucionismo: Lamarckismo

O lamarckismo chamouse tamén teoría dos caracteres adquiridos, resaltando con iso un dos seus principais

erros, xa que as modificacións corporais adquiridas por un individuo non son transmisibles á descendencia. Só

poden transmitirse as modificacións xenéticas que afectan aos seus gametos.

Cada persoa fórmase a partir da célula ovo ou zigoto que se orixina na

fecundación, por unión dun óvulo e un espermatozoide. A información

xenética que transmiten os pais aos fillos é aportada soamente por esas

células, polo que calquera modificación que non lles afecte non poderá

ser transmitida aos descendentes.

A información xenética está contida no ADN, unha molécula con forma de

dobre hélice que se atopa fundamentalmente no núcleo de todas as

células e tamén nos gametos.

• A información contida no ADN para as distintas características dos seres vivos chámase xenotipo. O xenotipo é o conxunto de

instrucións que dirixen o desenvolvemento do organismo.

• As características que amosen os diferentes seres vivos dependen do seu xenotipo, pero tamén están determinadas polos

factores ambientais. Para referirnos ás características que amosa un individuo (resultado da interacción do xenotipo co medio

no que se atopa) utilizamos o termo fenotipo.

Evolucionismo: Os erros do Lamarckismo

Evolucionismo: Darwinismo

O naturalista británico Charles Darwin (1809-

1882), cando só tiña 22 anos, formou parte da

expedición científica que a bordo do Beagle deu a

volta ao mundo en 5 anos. Durante esta viaxe tivo

ocasión de recoller moitos datos a partir dos cales

deduciu unha nova teoría da evolución, que publicou

en 1859, estimulado pola competencia de Alfred R.

Wallace, que chegara ás mesmas conclusións ca el.

Na súa obra A orixe das especies, Darwin explica

que o proceso evolutivo baséase en dous factores:

a variabilidade da descendencia e a selección

natural.

Charles Darwin

Russel Wallace

Evolucionismo: Darwinismo

As ideas desta teoría son:

Nacen máis individuos de calquera especie que os que poden sobrevivir (os recursos

son limitados).

Entre os individuos existen diferenzas herdables.

Prodúcese unha selección natural, de maneira que os organismos que posúen unha

característica vantaxosa sobre os demais sobrevivirán e reproduciranse máis cós

outros.

A poboación vai cambiando gradualmente, xa que cada vez haberá máis individuos coa

variación vantaxosa.

Na poboación inicial todas as xirafas teñen

o colo curto

Na poboación inicial hai xirafas con colo de

diferentes tamaños

A necesidade de chegar ás ramas altas fai que o

colo vaia aumentando de tamaño

A capacidade de chegar ás ramas altas

proporciona unha vantaxe ás xirafas de colo longo, que sobrevivirán e se reproducirán máis cás

outras.

Co paso do tempo, as xirafas terán colos

longos Co paso do tempo, as

xirafas terán colos longos

Contraposición: Lamarckismo-Darwinismo

Os problemas e apoios do Darwinismo na súa época

Problemas:

Darwin non foi quen de explicar a orixe da variabilidade entre os individuos.

As ideas de Darwin chocaron frontalmente coas ideas predominantes na súa época.

Apoios:

Houbo unha amplia aceptación na comunidade científica.

A coincidencia nas conclusións cos estudos de Wallace no arquipélago malaio.

«Se son o avó de Darwin dedúcese, non o ves?, que o que é bo para o home e a besta é dobremente bo para min.»

“Es el mejor, la ciencia lo dijo y yo

no miento.”

Actividades

A imaxe amosa unha poboación de escaravellos marróns que

se alimentan de follas verdes.

Nun determinado momento aparece un escaravello que posúe

unha cor verde similar á das follas.

Describe os procesos que acontecen en cada imaxe.

Asocia cada idea de Darwin á imaxe que mellor a represente.

Cal sería a evolución desta poboación se se alimentara de

follas secas do solo?

Se unha poboación de escaravellos prefire as follas verdes e

outra as secas, como evolucionaría a súa cor?

Cabe a posibilidade de que unha variación resulte vantaxosa

nun ambiente e prexudicial noutro? Xustifica a resposta.

Actividades

Nun xornal aparece a seguinte noticia:

“Un 15% dos escolares sofre ataques de piollos en outono e inverno. Non se coñecen

con exactitude as causas das recentes epidemias, xa que a hixiene mellorou, pero

todo parece indicar que o DDT e outros insecticidas xa non lles fan efecto aos

piollos.”

Como explicaría este rebrote epidémico de piollos un lamarckista e como o faría un

darwinista?

Aínda que Mendel foi contemporáneo de

Darwin, este non coñeceu o seus

descubrimentos sobre as leis da herdanza.

O descoñecemento da xenética foi unha das

principais limitacións da teoría de Darwin, que

non explicaba como se orixinaba a variabilidade

entre os individuos dunha poboación nin como

se transmitían as variacións vantaxosas.

Os estudos de Mendel (dos que falaremos no

seguinte tema) foron redescubertos a

principios do século XX e permitían dar unha

explicación a variabilidade.

A Evolución depois de Darwin

A teoría sintética da evolución, formulada a mediados do século XX (Dobzhanski e

outros), reformulou a teoría da evolución por selección natural, aportando os

coñecementos da Xenética.

Esta teoría baséase nos seguintes puntos:

Non evolucionan os individuos, senón as poboacións (a selección natural actúa

sobre o conxunto de xenes da poboación).

A orixe da variabilidade está nas mutacións (cambios na secuencia de ADN dos

individuos).

Estas mutacións, ao ser ao azar, poden resultar neutras, prexudiciais ou

beneficiosas. Neste útimo caso, os individuos que as posúan serán favorecidos pola

selección natural.

Ao ser cambios no material xenético, as mutacións son herdables.

O cambio evolutivo é gradual e lento, debido á acción da selección natural sobre unha

poboación ao longo das xeracións. Debido a esta idea, a esta teoría chamóuselle

tamén gradualismo.

A Evolución depois de Darwin: A Teoría Sintética da evolución

Se a gran diversidade de organismos existentes procede dun antecesor

común, a evolución debe explicar, ademais dos cambios que levan a unha

especie a orixinar outra, como a partir dunha especie poden orixinarse

dúas ou máis.

O proceso polo que a partir dunha especie se forman dúas ou máis

chámase especiación.

O proceso de especiación comeza coa separación de dúas poboacións

(conxunto de individuos da mesma especie que viven xuntos nun

determinado momento e lugar) a partir dunha orixinal.

A separación pode ser xeográfica (especiación alopátrida) ou debida a

outros motivos (illamento reprodutivo, illamento comportamental...;

fálase de especiación simpátrida). Cada unha das dúas poboacións

comeza a evolucionar de maneira diferente, acumulando mutacións e

adaptándose ás novas condicións.

O proceso de especiación finaliza cando as os membros das dúas

poboacións orixinais xa non poden cruzarse e ter descendencia fértil.

Nese momento, hai dúas especies diferentes.

Poboación de escaravellos orixinal

A aparición dun río separa á poboación en dúas, que perden o contacto e a capacidade

de cruzarse entre elas

Despois de moitas xeracións, cada unha das poboacións presenta características xenéticas

diferentes

Aínda que o río seque, as dúas poboacións xa pertencen a especies diferentes e non

poden cruzarse

A Especiación

O Equilibrio Puntuado

En 1972, N. Eldredge e S. Jay Gould expuseron a teoría do equilibrio puntuado.

Esta teoría baséase esencialmente en datos obtidos do estudo do rexistro fósil:

No rexistro fósil é pouco frecuente atopar formas intermedias.

Tamén se observan longos períodos sen cambios ou con pequenos cambios (equilibrio).

Noutros puntos atopamos períodos curtos con grandes cambios.

En conclusión, para os defensores desta teoría: o proceso evolutivo non é sempre

gradual.

Esta idea de evolución non gradual, xa fora proposta polo xenetista alemán R.

Goldschmidt (1940) na súa teoría dos “Monstruos con esperanza”: determinadas

mutacións producen organismos totalmente diferentes que son o xerme da novidade

evolutiva. Polo tanto, a orixe das novas especies fundaméntase na aparición destas

macromutacións e o proceso sucede a saltos “SALTACIONISMO”.

Os autores desta teoría do equilibrio puntuado, non negan a existencia dunha evolución

gradual, pero indican que ésta so podería xerar a variación dentro dunha especie ou

entre especies moi próximas (microevolución) e que as diferenzas entre os grandes

grupos taxonómicos deberíanse a cambios máis rápidos e puntuais (macroevolución).

En definitiva, a evolución sucede basicamente de forma irregular, con paradas bruscas e

aceleróns.

O proceso podería ocurrir por mutacións en xenes reguladores doutros xenes (EVO-

DEVO) que provocarían auténticas macromutacións e, en consecuencia, un cambio rápido

das especies (aparición de aves e mamíferos a partir de réptiles, cormófitas a partir de

talófitas...).

O Equilibrio Puntuado

O Equilibrio Puntuado

Cambios graduales

Sen cambios éstase

Cambios bruscos

Cladoxénese

Este modelo supón: O proceso de formación de

especies está entre 5.000 e 50.000 anos .

Os fósiles mostran que unha

especie non cambia substancialmente na súa existencia (éstase)

O mecanismo evolutivo é

rápido e por ramificación (cladoxénese)

A Evolución: Un feito ou unha teoría?

En ocasións dise que a evolución é un feito contrastado, pero tamén se fala de

"teorías" evolutivas. Significa isto que hai discrepancias entre os científicos á hora de

valorar a evolución e a súa consistencia?

En ciencia, un feito é algo que está confirmado. Por exemplo, que a Terra xira arredor do Sol.

Os feitos deben ser explicados por teorías; éstas poden facelo mellor ou peor, pero

non poden negalos. En calquera caso, que unha teoría non consiga explicar ben un feito, non

anula nin permite cuestionar ese feito. Así, os científicos poderán explicar ben ou mal porque

xira a Terra arredor do Sol, pero a Terra non deixará de xirar se a explicación é incorrecta.

Os datos e argumentos que se achegaron a favor da evolución son tantos e tan

concluíntes que a evolución considerase un feito histórico. Ningún científico actual nega a

evolución, non existe debate ningún na comunidade científica. O que se debate é como

se produciu a evolución, é dicir, a explicación teórica deste feito.

AS PROBAS DA EVOLUCIÓN

Probas Paleontolóxicas

Os fósiles máis

antigos

correspóndense cos

organismos máis

sinxelos.

Actualidade

Hai 540 millóns de anos

Probas Paleontolóxicas

En certos casos existen multitude de fósiles que fan posible reconstruír

con detalle o proceso evolutivo seguido por certas especies, como por

exemplo os restos fósiles do cabalo.

Noutros casos, os restos fósiles permítennos mostrar os estadíos de

transición dun grupo de seres vivos a outro. Por exemplo, o fósil

Archaeopterix ten características intermedias entre aves e réptiles, o

que pon de manifiesto que as aves actuais derivan dos réptiles

primitivos.

Evolución extremidades nos cabalos

Archaeopterhix, tiña plumas e peteiro como as aves e cola e dentes como os réptiles

As similitudes estruturais das extremidades

anteriores de diferentes mamíferos só poden

explicarse se se asume que descenden dun

antecesor común. Son órganos homólogos e fálase

de diverxencia adaptativa.

Os órganos análogos demostran

como estruturas de especies non

emparentadas evolucionaron de

maneira semellante porque

desempeñan funcións similares.

Falamos neste caso de converxencia

adaptativa.

Os órganos vestixiais non teñen función

na actualidade, pero son “restos” de

órganos funcionais dos antepasados das

especies que os presentan.

Probas Anatómicas (Anatomía comparada)

Os vertebrados en estadíos

temperáns de desenvolvemento

presentan moitas semellanzas

(branquias e cola), que evidencian a

súa orixe común.

Probas Embriolóxicas (Ontoxenia-Filoxenia)

Todos os seres vivos están formados

polos mesmos elementos químicos.

Todos fabrican as súas proteínas a

partir dos mesmos 20 aminoácidos,

seguindo as instrucións

proporcionadas pola mesma molécula:

o ADN.

A comparación entre secuencias de

ADN e proteínas de diferentes

especies permite calcular a súa

relación evolutiva (a máis semellanza,

maior grao de parentesco evolutivo).

Árbore filoxenética dos mamíferos. As árbores filoxenéticas representan as relacións

evolutivas entre diferentes especies.

O parentesco é maior canto máis próximo é o último antepasado común.

Probas Moleculares

Os organismos de dúas rexións son máis semellantes canto máis cercanas están.

Esas especies próximas proveñen dunha única especie que orixinou as demais, ao irse

diferenciando os grupos de individuos por adaptación ás condicións de cada lugar concreto.

Un exemplo característico son os pinzóns das illas Galápagos estudados por Darwin, con

diferenzas debidas á adaptación a diferentes tipos de alimentos ou as grandes aves non

voadoras distribuídas polo hemisferio sur: ñandú sudamericano, avestruces africanas e o

emú australiano.

Probas Bioxeográficas

COMO ACTÚA A EVOLUCIÓN: MECANISMOS

Para que haxa evolución precísase variedade.

Os mecanismos que permiten que haxa variabilidade son a mutación e a

recombinación xenética (nos organismos con reprodución sexual).

Ambolos dous mecanismos supoñen cambios no ADN, e polo tanto transmisión aos

descendentes.

Estos cambios poden supoñer unha vantaxe adaptativa, unha desvantaxe ou ser

neutros dende o punto de vista adaptativo.

Mutación

O caso da avelaíña do bidueiro. Revolución Industrial (Manchester, 1850)

A RESERVA DE VARIABILIDADE XENÉTICA é o que

permite aos individuos irse acomodando e adaptando aos

cambios ambientais…

Unha población

suficientemente diversa

ten máis probabilidade

de sobrevivir e de que

algún dos seus indiviuos

esté adaptado as novas

condicións

Cor branca e vive sobre troncos de bidueiras, que

soen estar cubertos de liques brancos. Así, pasa

inadvertida ante os depredadores: os paxaros.

As que teñen unha mutación que failles ser

escuras, son presas fáciles. Éstas son

minoritarias.

O caso da avelaíña do bidueiro. Revolución Industrial (Manchester, 1850)

Cara 1850, en plena Revolución Industrial, a contaminación atmosférica matou a moitos liques os troncos de bidueiras xa non

tiñan liques e amosaban cor escura…

As avelaíñas blancas

convertéronse na presa

doada dos paxaros…

As mutantes escuras pasaban

inadvertidas no novo ambiente

e se reproducían…

En 50 anos, o 99% da

poboación era escura…

… Un século máis tarde, a calidade ambiental

mellorou e la contaminación desapareceu da

zona…

Os líquenes voltaron a aparecer sobre as

bidueiras… e a situación voltou a cambiar…

… As avelaíñas blancas volven a ser outra vez

maioría!!

Unha vez se extinguiron os dinosaurios, producíuse unha grande diversificación dos mamíferos,

entre os que apareceron os primates. Os primates son mamíferos que se caracterizan por ter os

ollos en posición frontal e as extremidades rematadas en cinco dedos.

Os homínidos son un grupo de primates que inclúe aos simios antropomorfos (con forma de home) :

orangután, gorila e chimpancés e aos homininos, representados por unha soa especie actual: o Homo

sapiens e os restos fósiles que, ao evolucionar, orixinaron aos representantes do xénero Homo.

As linaxes do chimpancé e o home separáronse hai 11 m.a., aínda que houbo cruzamentos

esporádicos entre eles ata hai uns 6,5 m.a.

Ao formular a pregunta de se o home procede do mono, con frecuencia se pensa nos simios actuais. Esa é unha interpretación incorrecta do proceso evolutivo. O home non procede do chimpancé actual, aínda que sexa o seu parente evolutivo máis próximo. É dicir, ten antepasados comúns con el relativamente próximos. Cos gorilas e os orangutáns tamén compartimos antepasados, aínda que máis lonxanos. En realidade, se retrocedéramos no tempo achariamos antepasados comúns con todas as especies de seres vivos.

FILLOS DE ÁFRICA

A Nosa Orixe: “East Side Story”

A formación do Rift-Valley e as

altas montañas asociadas pemitiu o

illamento e evolución separada dos

homínidos (ao Este) e dos

chimpances e gorilas (ao Oeste).

A dereita do Rift –Valley (Este):

Clima máis seco. Distintos seres

vivos (homínidos entre eles).

A esquerda do Rift –Valley (Oeste):

Clima máis húmido (pluvisilvas). Nesta

zona evolucionan os chimpancés e

gorilas actuais.

A única especie de homínido actual é o Homo sapiens.

A datación dos fósiles achados demostra que a evolución dos homínidos non foi lineal, senón que

constitúe unha árbore con moitas ramas laterais (que ás veces coinciden no tempo), das que só

algunhas especies son antepasados dos humanos modernos.

Esto non

está nada

claro

As especies máis relacionadas cos humanos actuais son:

Homo habilis. A esta especie corresponden os primeiros restos achados que poden atribuírse ao

xénero Homo. Vivían en África e eran capaces de fabricar ferramentas. Viviu entre hai 2,5 ata hai

1,5 m.a.

Homo ergaster. A partir del orixináronse as especies que se desprazaron fóra de África: o Homo

erectus e o Homo antecessor. Viviu entre hai 1,8 e 1,2 m.a.

Homo erectus. Saiu de África e ocupou Asia e Europa. Viviu entre hai 1,7 m.a. e 50.000 anos.

Homo antecessor. Os seus restos foron atopados en Atapuerca. Para os investigadores de

Atapuerca, o H. antecessor sería o antepasado común do H. neanderthalensis e o H. sapiens (deste

último xorden dúbidas). Unha poboación de H. antecessor sairía de África e colonizaría Europa,

orixinando o H. neanderthalensis (posiblemente antes H. heidelbergensis). Ao mesmo tempo, as

especies de H. antecessor que permaneceron en África evolucionarían (H. rhodensiensis) para

orixinar o H. sapiens. Viviu entre hai 1,2 m.a. e 300.000 anos.

H. neanderthalensis. Tiña unha grande fortaleza física e unha capacidade craneana superior á do

H. sapiens. Coñecían o lume, enterraban aos mortos e coidaban aos anciáns. Viviu entre hai 300.000

e 28.000 anos.

Durante os últimos 7 millóns de anos, a través do proceso de hominización, os homínidos evolucionaron desde

formas semellantes ao chimpancé ata as características do humano moderno. Os restos máis antigos do H.

sapiens moderno acháronse en África e teñen uns 160.000 anos de antigüidade.

Estes cambios afectaron a diferentes aspectos anatómicos e funcionais: a bipedestación, a adquisición dunha

linguaxe articulada e o incremento do volume cerebral.

A bipedestación é o primeiro criterio empregado para diferenciar os

homínidos dos simios antropomorfos.

Proporcionou unha mellor regulación da temperatura corporal, un

menor gasto enerxético ao percorrer grandes distancias e deixou as

mans libres para o transporte (de obxectos e crías) e manipulación.

Camiñar erguido require determinadas modificacións corporais:

Posición do foramen magnum, lugar de inserción da columna

vertebral no cranio. Nos homínidos oriéntase cara abaixo e nos simios

cara atrás.

Disposición da cadeira. Os fémures dispóñense verticais nos simios,

e oblicuos nos homínidos (converxendo nos xeonllos).

Cambios no pé. O polgar dos simios acúrtase e disponse no mesmo

plano có resto dos dedos, deixando de ser opoñible.

Cambios que nos fixeron humanos

Aumento do volume cerebral

O volume cerebral humano é máis de tres veces maior có do

chimpancé.

Este aumento do volume cerebral deu lugar a algúns problemas.

O parto dificúltase porque ao aumento do volume cranial únese

o estreitamento da pelve consecuencia do bipedismo.

O aumento do tamaño cerebral tivo un custe: ter unhas crías

prematuras, máis dependentes da nai durante máis tempo.

Adquisición dunha linguaxe articulada

Para falar é necesario ter capacidade mental e un aparello fonador. Non está claro cando

apareceu esta capacidade nos homínidos. Parece que H. habilis e H. ergaster xa tiñan a

capacidade mental para facelo, aínda que non se sabe se o seu aparello fonador reunía as

características necesarias para falar.

GRAZAS POR ATENDERME

WEBGRAFÍA

asanethester.blogspot.com

http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/CMC_presentaciones1b.h

tm

http://slideplayer.es/slide/134807/

www.xatakaciencia.com