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Unidad 3: La vida en evolución. Resumen 3.1 Concepto de ser vivo 3.2 Del fijismo al evolucionismo. 3.3 Pruebas de la evolución. 3.4 Teorías evolucionistas. 3.5 El origen de la vida y la evolución celular. 3.6 La especiación. 3.7 La clasificación de los seres vivos. 3.8 Los seres acelulares. Bibliografía. 3.1 Concepto de ser vivo. Posee gran complejidad y un alto grado de organización. Sus estructuras tienen una función específica. Extraen y transforman energía, utilizándola para edificar y mantener sus estructuras. Producen réplicas más o menos exactas. Estas características no sirven para determinar si los virus son seres vivos. No pueden extraer y transformar energía ni reproducirse por si mismos pero pueden adoptar una estructura cristalina indefinidamente. 1234- 3.2 Del fijismo al evolucionismo. El creacionismo propone que todos los seres vivos fueron creados tal y como son por un ser superior. No se considera una propuesta científica porque no argumenta los conceptos. Los naturalistas hasta comienzos del siglo XIX no solo aceptaron el creacionismo, sino que defendieron que las especies no habían cambiado desde se creación. Es lo que se conoce como fijismo. El evolucionismo afirma, por el contrario, que todos los seres vivos tienen un origen común y que proceden unos de los otros por sucesivas transformaciones acumulativas. 3.3 Pruebas de la evolución. Anatomicas. Estudiando el cuerpo de los organismos actuales se pueden ver órganos homólogos que con la misma estructura y un mismo origen embriológico, han cambiado para desempeñar funciones distintas. Por ejemplo, las extremidades superiores de los mamíferos con una anatomía similar, se han ido adaptando a desempeñar funciones natatorias (cetáceos), prensiles (monos), voladoras (murciélagos), etc, debido a un proceso de evolución llamado radiación o divergencia adaptativa. Otro caso claro son los órganos análogos que partiendo de otras estructuras y distintos orígenes embriológicos, desempeñan funciones iguales. Así, las alas de los insectos son membranas, en los murciélagos son repliegues de la piel sustentados por cuatro dedos alargados, en el reptil fósil pterodáctilo son repliegues de la piel sustentados por el alargamiento de un sólo dedo y en las aves son las plumas unidas a las extremidades modificadas las que permiten el vuelo. .Al proceso mediante el cual dos o más grupos de seres vivos dan lugar en su evolución a soluciones parecidas se le llama convergencia evolutiva. Por último, otra prueba es la presencia de órganos vestigiales (órganos superfluos y residuales) que tuvieron importancia en organismos precedentes. En la especie humana se pueden citar más de un centenar de casos (muelas del juicio, apéndice, músculos del pabellón auditivo, músculos horripiladores que pone la “carne de gallina", etc). Paleontológicas. El hecho de que el registro fósil sea incompleto hace que solo en grupos muy concretos, se puede deducir la existencia de una evolución. Una de las series fósiles mejor estudiadas es la de los équidos. Se originaron y evolucionaron en América del Norte a partir de animales del tamaño de un perro, con 3 dedos en las patas anteriores, 4 dedos en las posteriores y muelas que denotan que se alimentaba de frutas y hojas tiernas) hace 60 millones de años. De ellos se desarrollaron formas (entre las cuales se encuentran el caballo actual) de mayor tamaño corporal, con reducción del número de dedos como adaptación a una carrera más veloz y un cambio de la dentición como respuesta a su mayor desgaste por alimentarse a base de gramíneas. Además, otras pruebas son: Taxonómicas. Embriológicas. Genéticas. Secuencias de proteínas y de ADN. 3.4 Teorías evolucionistas. Las primeras ideas sobre la evolución de los organismos se atribuyen a los pensadores clásicos griegos. Filósofos posteriores, o incluso teólogos, también mencionaron la idea. En el siglo XVIII y principios del XIX, varios naturalistas sostuvieron el concepto de evolución para explicar los estrechos parecidos entre muchos grupos de seres vivos. Las semejanzas se podían interpretar como debidas a la existencia de un antepasado común. Charles Darwin (1809-1882). Con A.R. Wallace presenta a una teoría evolucionista basada en la selección natural como fuerza impulsora de la evolución. Por ello esta teoría evolucionista basada en la selección natural debería ser llamada de Darwin-Wallace. Teorías de la evolución en el siglo XX. Darwin desconocía el origen de la variabilidad y el modo de transmitirse las características hereditarias. Incluso también aceptaba, al igual que Lamarck, la herencia de los caracteres adquiridos. La genética explica como se originan y heredan los caracteres biológicos. No obstante hasta los años 30 del siglo XX, la herencia parecía estar en desacuerdo con los cambios graduales que implicaba el proceso evolutivo darwiniano, pero gracias numerosos trabajos (los americanos Fischer y Wright, el inglés Haldane y el soviético Chetverickov), se logró la concordancia en lo que se denominó neodarwinismo o teoría sintética. Esta teoría se podría resumir de la siguiente forma: En cualquier población de seres vivos los individuos presentan muchas diferencias, es decir, existe una gran variabilidad. La existencia de variabilidad genética se debe a las mutaciones y a la recombinación genética que tiene lugar en cada individuo (ambas en el ADN) durante la formación de las células reproductoras. Los seres vivos tienen un gran poder de reproducción pero como los recursos son limitados se establece una competencia por ellos dentro de la misma especie, es decir, la selección natural. Asimismo, están en competencia con otras especies. El resultado de la competencia es la selección natural, de forma que los individuos de una población peor dotados morirán o se reproducirán menos y quedarán los más adaptados que se reproducirán más. La actuación de la selección natural tiende a eliminar aquellos organismos que en su conjunto tengan sus genes con bajo poder adaptativo y permite la existencia de aquellos con conjuntos mejor adaptados. Aquellas características heredables que den a un individuo ventaja sobre los demás tenderán, por lo tanto, a aumentar en la población mientras las que den desventaja tenderán a disminuir. En una población habrá aumento de la frecuencia de los genes que dan ventaja y disminución de aquellos que dan desventaja. La acumulación gradual de los caracteres ventajosos puede dar lugar, después de mucho tiempo, a la aparición de distintas especies. En resumen, según el neodarwinismo, la evolución sería un proceso gradual, por el cual, algunos pequeños cambios genéticos (en el ADN) debidos al azar son preservados por la selección natural. Por eso a este tipo de evolución donde se daban una sucesión de pequeñas transformaciones que por acumulación, muy a la larga, originarían a otras más grandes se le denominó microevolución. Posteriomente el estudio de la variabilidad, no a nivel de individuos sino de las moléculas, condujo a la aparición de nuevas teorías como la neutralista que proponía que parte de la variabilidad observada a nivel molecular (variación de los aminoácidos que componen las proteínas) no está sometida a la selección natural, por lo tanto que en este sentido los cambios son neutros. Actualmente este punto de vista explica una parte de la evolución, pero la mayor parte se sigue explicando por la selección natural. A partir de 1980 la teoría sintética fue sometida a duras críticas por los paleontólogos. Como hemos visto, dicha teoría habla de la evolución en términos de microevolución, pero era incapaz de explicar la macroevolución (aparición de especies y géneros nuevos) y la megaevolución (aparición de familias y grupos mayores) en cortos lapsos de tiempo. Para explicar las observaciones paleontológicas de la aparición brusca de especies en las series de fósiles, se ha desarrollado la teoría de los equilibrios intermitentes o puntuados, por la que después de persistir las especies sin cambios apreciables, aparecerían cambios evolutivos a gran escala que en este momento no se pueden explicar. En conclusión: aunque la evolución biológica es aceptada hoy por la inmensa mayoría de la comunidad científica, sigue siendo una teoría viva y en proceso de “evolución”, porque de ella conocemos muchos aspectos pero quedando otros muchos e importantes sin aclarar. De todas las formas aunque se discuta en la menor o mayor intervención de la selección natural todo el mundo está de acuerdo en su importancia para explicar la evolución. 3.5 El origen de la vida y la evolución celular. El origen de la vida. Teoría de Oparin sg. XX. Establecida la evolución como teoría científica que explica la aparición de nuevas especies a partir de otras preexistentes, la conclusión obvia es que si se echa marcha atrás llegamos a la aparición del primer ser vivo sobre la Tierra. Volvemos a recuperar la generación espontánea, aunque de forma diferente a como fue emitida por Aristóteles. En 1938 el científico soviético A. I. Oparin formuló su hipótesis sobre el origen de la vida. Para él, la atmósfera primitiva estaría formada principalmente por una mezcla de amoniaco, metano, hidrógeno y vapor de agua; era por lo tanto reductora al carecer de oxígeno. Las reacciones químicas que podían producirse en la atmósfera se favorecían por: luz ultravioleta, descargas eléctricas atmosféricas, alternancia de días cálidos y fríos, radiactividad de algunos minerales y calor procedente del interior de la Tierra. Los primeros compuestos orgánicos simples como el cianhídrico (HCN) y el formaldehído (HCHO), pueden formar aminoácidos, bases nitrogenadas y glúcidos. Estos compuestos se diluían en los océanos primitivos, que se iban enriqueciendo en materia orgánica y formaron una sopa o caldo nutritivo. En 1953 S. Miller realizó un experimento que corroboraba la teoría de Oparin. Colocó una mezcla de metano, amoniaco, hidrógeno y vapor de agua en un circuito en el que durante una semana provocó descargas de 60.000 voltios. Los productos obtenidos eran arrastrados por el vapor de agua y, tras enfriarse se depositaban en un recipiente. Al analizar el contenido de éste, comprobó la formación de compuestos orgánicos sencillos. Posteriormente se realizaron muchos otros experimentos donde se utilizaron otras fuentes de energía y otras mezclas de gases obteniéndose diversos compuestos. Estas experiencias y el descubrimiento de materia orgánica en los meteoritos, nos llevan a la conclusión de que existen muchos caminos que han contribuido a la síntesis prebiótica. 3.6 La especiación. Es el proceso de formación de nuevas especies. En cualquier caso, implica la aparición de barreras reproductivas entre los individuos de una misma especie que permiten establecer poblaciones que se reproducen independientemente. 3.7 La clasificación de los seres vivos. Desde los tiempos de Aristóteles hasta mediados del siglo XX, la mayoría de biólogos se limitaban a dividir el mundo vivo en dos reinos: vegetales y animales. La opinión científica empezó a cambiar en los años sesenta del siglo XX, principalmente a causa del conocimiento adquirido con las nuevas técnicas bioquímicas y microscópicas, que revelaron afinidades fundamentales y diferencias a nivel subcelular. Se han propuesto tres Divisiones: Eubacterias, Archaea y Eukarhya. D. Eubacterias. Todos procariotas. Son las denominadas bacterias Aunque morfológicamente son muy simples son muy diferentes en su metabolismo y, de hecho, muchas solo se pueden identificar por las reacciones que realizan. Aunque han sido estudiadas fundamentalmente por ser causantes de numerosas enfermedades, su función en el medio ambiente, aunque poco estudiada, se reconoce como muy importante. Las bacterias son la base de las redes tróficas y transforman las sustancias inorgánicas en sustancias orgánicas complejas. Las encontramos desde las profundidades oceánicas a las capas altas de la atmósfera. En todos los ecosistemas se encuentran sin excepción. D. Archaea. Son bacterias y, por lo tanto, procariontes pero las diferencias a nivel molecular con Eubacterias son tan fundamentales que se les clasifica en grupos distintos. De hecho a Archaea se las considera más próximas a Eukarhya que a Eubacterias. Inicialmente fueron descubiertas en ambientes extremos, pero desde entonces se las ha hallado e todo tipo de hábitats. D. Eukarhya: R. Hongos, R. Animales, R. Plantas y R. Protoctistas. R. Hongos. Eucariotas heterótrofos que forman esporas y que carecen de undulipodios en todo su ciclo vital. Las esporas al germinar dan unos finos tubos llamados hifas divididos en células. El conjunto de hifas es el micelio y en el caso de las setas a partir de él, se forman estructuras reproductivas en forma de paraguas. Casi todos son aerobios y todos heterótrofos. El alimento lo absorben no lo ingieren, porque la digestión se realiza en el exterior gracias a potentes enzimas segregados. Muchos causan enfermedades, pero la mayoría forman asociaciones beneficiosas, sobre todo con las plantas (la asociación de plantas y hongos fue necesaria para la colonización de los hábitats terrestres). R. Animales. Eucariotas multicelulares (mayoritariamente formando tejidos) heterótrofos. Se conocen 32 grupos de animales. Morfológicamente, es el reino más diverso. Los más pequeños son menores que muchos protoctistas y el mayor de todos los seres vivos que han existido es la ballena azul. Solo representantes de los animales son capaces de desarrollar todo el ciclo vital en la atmósfera, e incluso pueden volar. Proceden de los Protozoos (Protoctistas). R. Plantas. Eucariotas multicelulares (mayoritariamente formando tejidos) autótrofos fotosintéticos. Proceden de las algas verdes (Potoctistas). R. Protoctistas. Es un grupo artificial de eucariotas que se define por exclusión: no son animales, ni plantas, ni hongos. A él pertenecen los protozoos (heterótrofos, generalmente unicelulares) y las algas (fototrofas uni y multicelulares que no forman tejidos) El término Protista designa a todos los seres unicelulares, procariotas y eucariotas. 3.8 Los seres acelulares. Todas las formas acelulares son mucho menores que las células y dependen de ellas. Los virus poseen un ácido nucléico rodeado de una envoltura protéica más o menos compleja. Algunos virus poseen además, una envoltura membranosa derivada de la célula parasitada. Los viroides, solo de las plantas, son fragmentos de ARN ubicados en el núcleo de la célula parasitada. Los priones son proteínas causantes de enfermedades letales en los mamíferos. Por ejemplo, los causantes de la enfermedad de las vacas locas.