T-2 EL ORIGEN DE LA VIDA Y EL ORIGEN DEL SER

HUMANO.

1.- La receta de la vida.

1.1.- Composición química.

Los que componen la materia orgánica pueden ser clasificados del siguiente modo:

1.- Bioelementos primarios, que aparecen en una proporción media del 96% en la

materia viva, y son carbono, oxigeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. C, H, O,

N, P, S.

Forman entre ellos enlaces covalentes muy estables, compartiendo pares de electrones.

El carbono, oxígeno y nitrógeno pueden formar enlaces dobles o triples.

•Facilitan la adaptación de los seres vivos al campo gravitatorio terrestre, ya que son los

elementos más ligeros de la naturaleza.

2.- Bioelementos secundarios, que aparecen en una proporción próxima al 3,3%. Son:

calcio, sodio, potasio, magnesio y cloro, desempeñando funciones de vital importancia

en fisiología celular.

3.- Oligoelementos, micro constituyentes, o elementos vestigiales, que aparecen en la

materia viva en proporción inferior al 0,1% siendo también esenciales para la vida:

hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, yodo, boro, silicio, vanadio, cobalto, selenio,

molibdeno y estaño. Aun participando en cantidades infinitesimales, no por ello son

menos importantes, pues su carencia puede acarrear graves trastornos para los

organismos.

Estos elementos se agrupan formando moléculas, que pueden ser:

Inorgánicas y sencillas, como el agua.

Orgánicas y muy complejas:

Glúcidos

Lípidos

Prótidos

Ácidos nucleicos

1.2.- Energía para la vida.

Todos los organismos necesitan energía para realizar sus funciones. Esta energía se

puede obtener de diversas formas.

1.- Los organismos autótrofos son capaces de tomar energía del medio y fabricar

moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas inorgánicas sencillas. Esto se

puede hacer de dos maneras.

Fotosíntesis. Los organismos fotosintéticos (bacterias, algas y vegetales) son capaces

de tomar energía del sol mediante el siguiente proceso:

CO2 + H2O + Energía → C6H12O6 (Glucosa)+ O2

Quimiosíntesis. Es un proceso mediante el que se obtiene energía a partir de sustancias

químicas del medio. Hay muchos tipos, y son procesos realizados por bacterias. La

ecuación global de la quimiosíntesis, usando como molécula oxidable el sulfuro de

hidrógeno es la siguiente:

CO2 + O2 + H2S → C6H12O6 (Glucosa) + S + H2O

2.- Los organismos heterótrofos se alimentan de los autótrofos, y transforman la

glucosa obtenida en el proceso anterior en energía mediante la respiración. Los

autótrofos también realizan la respiración, pero como han fabricado su propia glucosa

no deben comerse a nadie.

C6H12O6 (Glucosa)+ O2 → CO2+ H2O + Energía

2.- La definición de la vida.

Como vimos en clase, la vida se define mediante las funciones vitales, es decir mediante

sus capacidades, que son las siguientes:

Los seres vivos requieren energía. Es decir, se nutren.

Los seres vivos crecen y se desarrollan.

Los seres vivos responden a su medio ambiente.

Los seres vivos se reproducen por sí mismos, sin necesitar ayuda externa.

No obstante, esta definición no es del todo satisfactoria.

3.- El origen de la vida.

Este es el calendario cósmico, un concepto inventado por Carl Sagan. En él se

representa la historia del universo desde el Big Bang hasta la actualidad, condensando

todos los acontecimientos en un año. Así el Big Bang ocurre el 1 de enero, la Tierra se

forma en agosto, y el ser humano aparece en los últimos minutos del último día del año.

Ya sabemos que el Big Bang fue la explosión que creó el Universo. Poco a poco la

energía se convirtió en hidrógeno, y este hidrógeno dio lugar a las galaxias y a las

primeras estrellas. Estas estrellas explotaron dando lugar a nubes de gas en las que

existían elementos más pesados que el hidrógeno (indispensables para la vida). Una de

estas nubes condensó y dio lugar al Sol y a los planetas que gira a su alrededor, entre

ellos la Tierra.

Al principio la Tierra era una bola de magma que se fue enfriando y rodeándose de una

atmósfera primitiva que incluía gases como metano, amoniaco, dióxido de carbono,

monóxido de carbono, hidrógeno y agua entre otros. ¡Muy importante! La atmósfera

primitiva no contenía oxígeno.

Aunque la Tierra estaba todavía muy caliente, ya existía agua líquida en la superficie, y

fuentes de energía como la solar, la energía interna de la Tierra y los rayos.

Un científico ruso llamado Oparin sugirió que estos gases reaccionaron entre sí dando

lugar a moléculas orgánicas más complejas que se acumularon en los océanos

primitivos dando lugar a la llamada sopa primigenia. Aunque al principio, esta idea no

fue aceptada por la comunidad científica, en 1952 fue respaldada por el experimento de

Urey y Miller.

Estos científicos mezclaron los gases de la primitiva atmósfera de la Tierra y los

sometieron a descargas eléctricas para simular los rayos. Al cabo de unas horas, el

recipiente que contenía los gases quedaba recubierto de una sustancia marrón. Al

analizar esta sustancia se observó la formación de una serie de moléculas orgánicas,

entre la que destacan ácido acético, glucosa, y los aminoácidos glicina, alanina, ácido

glutámico y ácido aspártico. Otros investigadores –siguiendo este procedimiento y

variando el tipo y las cantidades de las sustancias que reaccionan- han producido

nucleótidos e incluso ATP.

Evidentemente, del recipiente de Miller no salió reptando ningún ser vivo con

tentáculos. Lo que se obtuvo fueron los ladrillos que forman las moléculas orgánicas.

Los aminoácidos se unen entre sí para dar lugar a proteínas.

Los nucleótidos se unen entre sí de la misma manera para formar ácidos

nucleicos (ADN y ARN) Estas moléculas tienen capacidad para autorreplicarse. Así,

por ejemplo, el ADN está formado por dos cadenas de nucleótidos complementarias la

una de la otra. Bajo ciertas condiciones, estas cadenas pueden separarse. En un medio

con abundancia de nucleótidos (como la sopa primigenia) cada una de estas cadenas

puede actuar como molde para regenerar su cadena complementaria.

Este proceso se puede repetir indefinidamente, produciendo numerosas copias, pero no

está exento de errores. De vez en cuando, un nucleótido de la cadena original es

sustituido por otro distinto. Es como si al copiar un texto, nos equivocáramos en una

letra de una palabra. La mayor parte de las veces, este error perjudica a la molécula

portadora, que acaba desapareciendo. Sin embargo, algunas veces el error le

proporciona una ventaja sobre las demás, por lo que se reproduce mejor y acaba siendo

la más numerosa. Este mecanismo está en la base de la evolución.

Las proteínas (también presentes en la sopa primigenia) son capaces de unirse a los

ácidos nucleicos, confiriéndoles nuevas ventajas (mayor capacidad de replicación, más

protección, etc)

Por otra parte, los lípidos son capaces de formar unas estructuras llamadas micelas. Esto

se debe a que los lípidos tienen una parte hidrofóbica (huye del agua) y otra hidrofílica

(se siente atraída por el agua)

Los ácidos nucleicos unidos a proteínas debieron sentirse muy bien dentro de estas

estructuras tan similares a una membrana plasmática. Ya tenemos la primera célula, Un

organismo capaz de nutrirse, relacionarse con el medio y reproducirse, que podemos

decir que es vida de acuerdo con nuestra imperfecta definición. Podemos dejar de hablar

de evolución abiótica (todo lo anterior) y empezar a hablar de evolución biótica.

Esta célula era quimiosintética, es decir, extraía la energía que necesitaba de sustancias

presentes en el medio.

Teoría endosimbiótica.

La teoría endosimbiótica de Lynn Margulis insiste en que las células primitivas

absorbieron e incorporaron a otras células con diferentes capacidades. Así, algunas

serían capaces de realizar la respiración y darían lugar a las mitocondrias. Otras habrían

aprendido a realizar la fotosíntesis y darían lugar a los cloroplastos.

La aparición de bacterias fotosintéticas produjo un cambio enorme en la atmósfera

primitiva. Poco a poco la cantidad de oxígeno producido por estas bacterias fue

aumentando y matando a las antiguas bacterias quimiosintéticas, que solo fueron

capaces de sobrevivir en determinados ambientes. Además, parte del oxígeno liberado a

la atmósfera se transformó en ozono, formando una capa que protegía la Tierra de las

perjudiciales radiaciones ultravioletas.

Panspermia.

La panspermia es una hipótesis que insiste en que la vida pudo originarse de la manera

descrita hasta el momento en cualquier otro planeta, y llegar a la Tierra a bordo de

meteoritos o cometas. Es posible que bacterias muy resistentes a las condiciones del

espacio (organismos extremófilos) hayan sido capaces de realizar este viaje. Una

confirmación de esta hipótesis sería el hallazgo de vida basada en ácidos nucleicos en

algún otro lugar del sistema solar.

4.- La evolución y sus pruebas.

Nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución. La evolución no es una

hipótesis; es una teoría. Está absolutamente demostrada, pese a que desconozcamos

todavía algunos detalles. Quien la niegue, o no tiene ni idea, o miente descaradamente.

La evolución es un cambio paulatino a lo largo de millones de años de unas especies a

otras, que a partir de un antepasado común ha dado lugar a todas las especies conocidas

en la actualidad.

Definición de especie: Conjunto de organismos capaces de reproducirse entre sí y que

tienen descendencia fértil.

4.1.- Pruebas biológicas.

Están basadas en organismos actuales.

a.- Disposición y estructura de huesos. Como podemos ver en la ilustración, los huesos

de las extremidades de diversos vertebrados son diferentes. No obstante, la estructura

general de los huesos es la misma.

b.- Existencia de órganos vestigiales. Se trata de órganos existentes en organismos

actuales que no utilizan, heredados de sus ancestros, que sí los utilizaban.

Como ejemplo tenemos el fémur de la ballena, que no utiliza en la actualidad ya que no

tiene extremidades posteriores. Sin embargo esto demuestra que la ballena evolucionó a

partir de un organismo con extremidades posteriores.

Otro ejemplo sería el coxis en el ser humano, que sería el inicio de la cola de un

primate.

4.2- Pruebas paleontológicas.

Están basadas en organismos que ya no existen, es decir, en el registro fósil.

La siguiente imagen presenta el registro fósil del caballo, donde podemos observar el

proceso de evolución de esta especie.

Mediante los fósiles podemos remontarnos hacia atrás en la evolución, viendo que unos

organismos provienen de otros más antiguos hasta llegar al antecesor común de todos

ellos, nuestra primera célula, también llamada LUCA (last universal common ancestor)

Así, podemos dibujar el llamado árbol filogenético de la vida:

4.3- Pruebas moleculares.

Están basadas en el estudio de las moléculas orgánicas, principalmente proteínas y

ácidos nucleicos.

Como decíamos al principio, a medida que el ADN se replica aparecen errores que a

partir de ahora llamaremos mutaciones. La mayoría de las mutaciones son letales para

los organismos portadores. No obstante, algunas de ellas confieren a los organismos una

pequeña ventaja, o como mínimo los hacen ligeramente diferentes a sus progenitores.

Actualmente somos capaces de leer nucleótido a nucleótido el ADN de cualquier

organismo. De este modo podemos remontarnos hacia atrás en el tiempo e ir

observando los pequeños cambios que se han producido en el ADN de las especies a lo

largo del árbol filogenético. Cuanto más parecidos son dos ADN’s de dos especies,

tanto más emparentadas estarán.

5.- Cómo explicamos la evolución.

5.2.- Selección artificial.

El ser humano viene haciéndola desde la antigüedad. Consiste en elegir los animales y

las plantas con las características más favorables y hacer que se reproduzcan entre sí.

Este proceso se repite indefinidamente hasta conseguir verdaderos campeones.

5.1.- Selección natural.

A.- Lamarckismo. Teoría de los caracteres adquiridos.

La teoría de la evolución de Lamarck se basa en los siguientes postulados:

1.- Los órganos que más se necesitan se refuerzan con el uso, y los que no se utilizan se

van atrofiando o desaparecen. (La función crea el órgano)

2.- Estos cambios se transmiten a la descendencia.

Así, con el paso del tiempo, las especies cambian gradualmente de unas a otras.

B.- Darwinismo.

La teoría de la evolución de Darwin y de Wallace se basa en los siguientes postulados:

1.- Variabilidad. Dentro de una especie hay mucha variabilidad entre individuos.

Ligeras diferencias dentro de una misma especie.

2.- Lucha por la supervivencia. El medio es hostil a los individuos. A veces no hay

suficiente comida; a veces un depredador viene y se te come.

3.- Supervivencia de los mejor dotados. (ojo, no de los más fuertes, sino de los más

adaptados) Estos individuos transmiten sus caracteres a la descendencia.

C.- Darwinismo y genética.

De acuerdo, el darwinismo es la teoría correcta para explicar la evolución. Pero ¿en qué

está basada la variabilidad en una especie, y como se transmiten los caracteres de unos

individuos a otros?

La respuesta a esta pregunta es la genética, cosa de la que Darwin no podía tener ni

idea.

Dentro de una especie, los genes no son exactamente iguales. Hay variaciones

individuales. Algunas de estas variaciones confieren a sus portadores una pequeña

ventaja, si son las adecuadas para el medio en el que viven. Se trata de los individuos

más adaptados. Estos son los que se reproducirán mejor y transmitirán estos caracteres a

su descendencia. Traducción:

Hay muchas jirafas; unas con el cuello más largo que otras. Estas son las que mejor se

alimentan. Sobreviven y pasan el carácter “cuello largo” a su descendencia. Las jirafas

cuellicortas no se alimentan bien y acaban desapareciendo, por lo que no pasan el

carácter “cuello corto” a su descendencia.

Esta es la teoría sintética de la evolución. Además, esta teoría no tiene en cuenta a un

solo individuo, sino a toda una población. No evoluciona el individuo sino la población.

Ritmo de la evolución. ¿A qué velocidad se crean nuevas especies a partir de las

existentes? Tenemos dos opciones:

Deriva genética. Poco a poco, por acumulación de pequeñas mutaciones. Cuesta un

millón de años.

Equilibrio puntuado. Macromutaciones, que cambian muchos caracteres a la vez.

ACT – 6, 7

Radiación Evolutiva. Dos ejemplos:

Madagascar

Panamá

Página 40 del libro.

6.- Extinciones masivas.

A lo largo de la historia de la Tierra han sucedido una serie de extinciones de especies

en masa debido a distintos motivos. Estas extinciones han borrado del mapa a una gran

cantidad de especies, pero han posibilitado la aparición de otros nuevos grupos de seres

vivos.

1.- Final del periodo ordovícico. La vida se desarrollaba mayoritariamente en el mar. La

hipótesis más plausible explica esta extinción como la consecuencia de una gran

glaciación que hizo descender el nivel del mar.

2.- Final del Devónico. Las causas de esta gran extinción se atribuyen a unos impactos

de meteoritos, a la disminución de la temperatura global, reducción del dióxido de

carbono y a la ausencia de oxígeno. De las setenta familias de peces que había, solo

diecisiete sobrevivieron.

3.- La gran extinción de finales del pérmico. Se piensa que fue debida a una etapa de

intenso vulcanismo que envió gases de efecto invernadero a la atmósfera. Los mares se

calentaron y disminuyó la cantidad de oxígeno. Además se acidificaron.

4.- Final del triásico. Durante éste periodo, el clima se hizo más seco, por lo que las

plantas también evolucionaron para adaptarse al medio. Las causas de esta extinción se

desconocen, ya que hay muchas hipótesis, pero ninguna termina de “encajar” con todo

lo que ocurrió. Gracias a esta cuarta extinción masiva, animales como los dinosaurios y

los reptiles que dieron lugar a los mamíferos pudieron extenderse en la Tierra.

5.- La extinción del cretácico eliminó a todos los grandes dinosaurios. A partir de este

momento, los mamíferos y aves aumentaron en número y se diversificaron. Se cree que

la causa de esta extinción masiva se debió a la caída de un gran asteroide, cuyas cenizas

subieron a la atmósfera y bloquearon la luz del sol durante varios años. En el libro

(páginas 42 y 43) está muy bien explicado.

7.- El origen del ser humano.

Se piensa que los primates que vivían en el actual valle del Rift hace 8 millones de años

son los que evolucionaron para dar lugar a los humanos. Estos primates vivían muy

felices una vida fácil en los árboles de la selva. Cuando África empezó a separarse, la

zona se secó, los árboles y la comida a la que estaban acostumbrados desaparecieron, y

la vida dejó de ser fácil. Hubo que espabilarse, evolucionar y adaptarse al nuevo medio,

que ahora era una sabana seca. Se vieron obligados a introducir carne en su

alimentación. Esto es bueno, ya que aporta más energía que la fruta, y esta energía extra

ayudó en el desarrollo del cerebro. Más importante aún, las hierbas son altas y hay que

levantarse para ver lo que hay más allá. Tuvieron que acostumbrarse a andar a dos patas

y no a cuatro. Esto deja libre las manos para manipular instrumentos, y esto también

influye en el desarrollo del cerebro. Si hay algo común a todos los pasos de la evolución

humana, eso es el aumento del tamaño del cráneo para albergar cada vez un cerebro más

eficiente.

La evolución siguió actuando sobre estos primates, y las especies fueron cambiando. El

árbol filogenético humano no está del todo claro. Sin embargo, podemos decir que los

primates iniciales evolucionaron para dar lugar al género austrolopithecus, y alguna de

estas especies dio lugar al género homo.

Especies destacadas:

Homo habilis. Pequeño homínido que aprendió a fabricar instrumentos rudimentarios

de piedra, y refugios con ramas de árboles.

Homo ergaster. Parece que la especie tuvo tanto éxito que algunos individuos tuvieron

que emigrar. Se sabe que al menos llegaron hasta Asia. Pienso yo que de aquí nos viene

la típica característica humana que nos obliga a viajar, a ver qué hay más allá. Por ahora

hemos colonizado todo el planeta. Si nos paramos y no vamos más allá, renunciamos a

una de las características más importantes de nuestra especie.

Homo erectus. También es un gran viajero, pero parece que es muy buen cazador. Es el

primer homínido que utiliza el fuego. El descubrimiento se hizo a la vez en diversas

partes del mundo.

Homo antecesor / homo heidelbergensis. Otras dos especies. Ya tenemos al género

homo repartido por Europa, África y Asia. Sin embargo, las poblaciones viven muy

separadas, por lo que cada una evoluciona en un sentido diferente. Aparecen dos

especies de homínidos que sabemos a ciencia cierta que convivieron.

Por una parte tenemos al homo neanderthalensis en Asia y Europa. Tiene mayor

capacidad craneal que nosotros, y una complexión muy robusta. Sus huesos son más

resistentes que los nuestros, son rubios y sus ojos son azules.

Por otra parte, en África aparece el homo sapiens. Son morenos y menos robustos que

sus primos del norte. Ambas especies están separadas por el desierto del Sahara y el mar

Mediterráneo. Sin embargo, nosotros conseguimos salir de África y empezamos a

colonizar el resto del mundo. Posiblemente esto se debió a una glaciación que congeló

el norte de Europa y convirtió el Sahara en un vergel. El hombre de neandertal se llevó

lo peor de esta glaciación. Cuando llegamos a encontrarlos ya quedaban pocos, y como

por lo que parece nos podíamos cruzar, los absorbimos. Sus rasgos quedaron en nuestra

especie (pelo rubio, ojos azules, mayor altura) Esto ha sido confirmado por la genética.

En un estudio reciente se ha confirmado que los humanos actuales tenemos más genes

de neandertal cuanto más al norte hemos nacido, mientras que algunas poblaciones de

África no tienen ningún gen.