El origen del universo, la vida y la evolución: teorías y evidencias

Teorías sobre el origen del Universo

Teoría Geocéntrica

Es una teoría planteada por Claudio Ptolomeo que coloca a la Tierra en el centro del Universo y los astros, incluido el Sol, giraban alrededor de ella.

Teoría Heliocéntrica

Es la teoría planteada por Nicolás Copérnico en la cual sostiene que la Tierra y los demás planetas giran alrededor del Sol, rechazando absolutamente la teoría geocéntrica de Ptolomeo.

Teoría del Big Bang

Es la teoría más aceptada desde el punto de vista científico hoy en día, planteada por Georges Lemaître a partir de las observaciones de Hubble. Propone que el Universo se originó a partir de un pequeño núcleo atómico que explotó, generando una nebulosa que comenzó a enfriarse para luego formar las galaxias. El espacio se ha expandido desde entonces, por lo que los objetos astrofísicos se han alejado unos respecto a otros.

Leyes de Kepler

Son 3 leyes planteadas por Johannes Kepler que describen matemáticamente el movimiento de los planetas en sus órbitas alrededor del Sol.

Primera Ley

Todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, estando el Sol situado en uno de los focos.

Segunda Ley

Los cuerpos celestes describen trayectorias en las que se cumple que: las áreas barridas por el radio vector en tiempos iguales son iguales. El radio vector va desde el foco de la elipse a la posición del planeta en cada instante. La ley de las áreas es equivalente a la constancia del momento angular, es decir, cuando el planeta está más alejado del Sol (afelio) su velocidad es menor que cuando está más cercano al Sol (perihelio).

Tercera Ley

Los cuadrados de los periodos de revolución son proporcionales a los cubos de la distancia promedio al Sol. Es decir, el cuadrado del periodo del planeta es proporcional al cubo de la distancia promedio de la órbita del planeta. A partir de la tercera ley, puede calcularse la distancia de un planeta al Sol una vez que se conoce su período.

T² / a³ = K = constante

Evidencias sobre el origen del Universo

Paradoja de Olbers

Es una afirmación paradójica formulada por Heinrich Wilhelm Olbers en la que planteó que si el Universo tuviera una extensión infinita y estuviese ocupado de manera uniforme por estrellas, el cielo nocturno debería resplandecer con una luminosidad semejante a la del Sol. Pero como el universo está en expansión, implica que la luz de las galaxias va debilitándose a medida que se alejan de nosotros.

Ley de Hubble

Es una ley basada en el Efecto Doppler de cosmología física formulada por Edwin Hubble, que establece que el corrimiento al rojo de una galaxia es proporcional a la distancia a la que ésta se encuentra. Es considerada como la primera evidencia observacional del paradigma de la expansión del universo y actualmente sirve como una de las piezas más citadas como prueba de soporte del Big Bang. Según la Ley de Hubble, una medida de la inercia de la expansión del universo viene dada por la Constante de Hubble.

Efecto Doppler

Propone que la luz procedente de otras galaxias que se recibe en observatorios astronómicos llega con una frecuencia menor (longitud de onda mayor) que la de emisión (se dice que está desplazada hacia el rojo). Hubble se dio cuenta de que esto debía deberse al efecto Doppler y lo interpretó como una evidencia de que dichas galaxias se están alejando de nosotros. Aplicando la ley del efecto Doppler comprobó que la velocidad de alejamiento de las galaxias es mayor cuanto más distantes estén de nosotros, lo que resulta coherente con la concepción de un Universo en expansión. Todo ello llevó a Hubble a plantear que el Universo debía haberse iniciado con una gran explosión (Big Bang) y suponer que desde entonces permanece en expansión.

Teorías sobre el origen de la vida

Creacionismo (Fijismo)

Es una creencia que sostiene que las especies actualmente existentes han permanecido básicamente invariables desde la Creación. Las especies serían, por tanto, inmutables, tal y como fueron creadas. Los fósiles serían restos de los animales que perecieron en los diluvios bíblicos o bien caprichos de la naturaleza.

Cosmozoica (Panspermia)

Teoría propuesta por Arrhenius, que habla sobre el origen de los seres vivos a partir de la llegada de un meteorito que provino desde el espacio e inoculó formas de vida similares a las bacterias que posteriormente fueron evolucionando hasta las formas actuales. Muchos científicos han objetado esta idea, argumentando que los organismos unicelulares no soportan la radiación solar extrema ni las bajas temperaturas existentes en el espacio exterior.

Mecanicismo

Es una doctrina filosófica que afirma que la única forma de causalidad es la influencia física entre las entidades que conforman el mundo material, cuyos límites coincidirían con el mundo real; en metafísica, esto supone la negación de la existencia de entidades espirituales (por lo tanto, la creencia en el materialismo), para explicar la realidad en términos de materia, movimiento local, leyes naturales estrictas y determinismo.

Generación Espontánea

Es una antigua teoría biológica de abiogénesis descrita por Aristóteles que sostenía que podía surgir vida compleja, animal y vegetal, de forma espontánea a partir de la materia inerte. Esta teoría fue rechazada por Francesco Redi después de su experimento de las larvas y la carne.

Abiogénesis

Es un estudio realizado por Alexander Oparin de cómo la vida en la Tierra pudo generarse de materia inerte, pero no de un proceso espontáneo, sino como consecuencia de una larga cadena de transformaciones de la materia. Esta hipótesis fue demostrada más tarde por un experimento hecho por Stanley Miller y Harold Urey sobre el origen de la vida. El experimento consistió, básicamente, en someter una mezcla de metano, amoníaco, hidrógeno y agua a descargas eléctricas de 60.000 voltios. Este experimento dio como resultado la formación de una serie de moléculas orgánicas, entre las que destacan ácido acético, ADP-Glucosa, y los aminoácidos glicina, alanina, ácido glutámico y ácido aspártico, usados por las células como los pilares básicos para sintetizar sus proteínas.

Endosimbiosis Seriada (SET)

Es una teoría planteada por Lynn Margulis que describe el origen de las células eucariotas como consecuencia de sucesivas incorporaciones simbiogenéticas de diferentes células procariotas. Margulis considera que esta teoría, en la que define ese proceso con una serie de interacciones simbióticas, es su mejor trabajo.

Teorías sobre la evolución orgánica

Teoría de Lamarck

Es una teoría propuesta por Jean-Baptiste Lamarck que plantea que la evolución de las especies constituye una progresión, en la que los organismos van originando formas de vida cada vez más complejas y “perfectas”. Al elaborarla usó básicamente dos suposiciones: el “uso y desuso” (válido) y la “herencia de los caracteres adquiridos” (inválido). El ejemplo más conocido proporcionado por Lamarck es el caso de la jirafa, explicando que actualmente tiene el cuello largo gracias a una modificación en el ambiente (pérdida de pastos en las praderas) que se impuso a sus antecesores, jirafas de cuello corto, obligándolas a alimentarse del follaje verde de los árboles, viéndose continuamente forzadas a estirar sus cuellos hacia arriba. Este hábito, mantenido por extensos periodos de tiempo, dio como resultado que el cuello se alargara hasta alcanzar las dimensiones que hoy se conocen.

Postulados de la Teoría de Lamarck

• Todos los organismos tienden a la perfección, debido a una fuerza interna o impulso vital.
• Los organismos son capaces de modificar sus características (caracteres) como respuesta a los cambios del medio ambiente.
• Las necesidades hacen que los organismos se vean obligados a utilizar o dejar de usar ciertos órganos, los cuales se desarrollan o atrofian por su uso o desuso, respectivamente.
• Tales modificaciones adquiridas son heredadas (Principio de herencia de caracteres adquiridos).
• Existe tendencia progresiva con los organismos a ser más y más complejos (Postulado de progresión).

El principio del “uso y desuso” es aparentemente válido, mientras que la “herencia de los caracteres adquiridos”, los experimentos destinados a verificarla han dado siempre resultados absolutamente negativos. En la teoría de la continuidad del germen plasmático planteada por August Weismann explica que en un experimento cortó la cola a un gran número de ratas y, en seguida, les permitió cruzarse entre sí. Los descendientes nacieron con colas y fueron sometidos a la misma operación. Repitió este procedimiento por 10 generaciones y encontró que las ratas de la última generación poseían colas tan largas como las de la primera generación, demostrando así la improbabilidad de la “herencia de los caracteres adquiridos”. Según su teoría, los organismos multicelulares están constituidos por células que producen gametos o germen plasmático y por células que forman el resto del cuerpo o soma. Mientras el germen plasmático tiene la capacidad de originar células somáticas, el soma es incapaz de generar células reproductoras. Entonces, hay continuidad del germen plasmático a lo largo de las generaciones sucesivas, en tanto que el soma desaparece con la muerte del organismo individual.

Selección Natural

Teoría propuesta por Charles Darwin luego de realizar un viaje de cinco años a bordo de una embarcación llamada Beagle, en la que propone que a través del tiempo, en un proceso generalmente lento y gradual, las formas de vida van evolucionando, y que si en una población nacen más individuos que recursos alimenticios, se genera entre ellos una lucha por la supervivencia y se intensificará la competencia.

Darwin, influenciado por Thomas Malthus, observó que al producirse una crisis de este tipo, existen individuos ligeramente distintos unos de otros, siendo los más adaptados, a través de un proceso llamado “selección natural”, los que consiguen sobrevivir y reproducirse. Al paso de las generaciones, los rasgos de los individuos que mejor se adaptaron a las condiciones naturales se vuelven más comunes y la población evoluciona.

Postulados de la Selección Natural

• Una población de organismos tiene la tendencia y el potencial para incrementarse en proporción geométrica (1º principio de Malthus).
• Durante periodos geológicamente cortos, el número de individuos en una población permanece relativamente constante, ya que las condiciones para la vida son limitadas (2º principio de Malthus).
• Los ambientes de muchos organismos han estado cambiando a través del tiempo.
• Solo una parte de los nacidos vive y se reproduce.
• Los individuos de una población no son iguales, algunos presentan variaciones heredables.
• Las actividades vitales (lucha por la existencia) determinan qué rasgos son favorables, por medio del éxito de los individuos que los presentan (postulado de supervivencia del más apto).
• Los individuos que presentan rasgos favorables producirán más descendencia en promedio que los que presentan menos favorables.

Postulados de Malthus:

• Una población de organismos tiene la tendencia y el potencial para incrementarse en proporción geométrica.
• Durante periodos geológicamente cortos, el número de individuos en una población permanece relativamente constante, ya que las condiciones para la vida son limitadas.
• La población humana crece en una razón geométrica (1, 2, 4, 8, 16…), mientras que los recursos alimentarios solo aumentaban en una razón aritmética (1, 2, 3, 4, 5…). Crecimiento tan desigual podría conducir, según Malthus, a generalizar el hambre en la comunidad humana.

Síntesis de la Evolución (Neodarwinismo)

También conocida como Neodarwiniana, es una teoría formulada en tres disciplinas distintas (genética, sistemática y paleontología) que nació de la síntesis de los conocimientos sobre los mecanismos de la evolución adquiridos. Intenta fusionar el darwinismo clásico con la genética moderna, rechazando la idea lamarckista. Aunque son numerosos los biólogos que han contribuido a estructurarla, destacan especialmente 3 investigadores: Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr y Georges Simpson.

Mutaciones

Es una teoría propuesta por Hugo de Vries que sostiene que las nuevas especies se originaban por mutación (la mutación genética es el resultado de un pequeño cambio en la estructura química de los segmentos de la molécula de ADN que son los genes). El mutacionismo considera que las mutaciones son el agente verdaderamente creativo del cambio orgánico (frente a la selección natural), dando lugar a una evolución discontinua (frente al gradualismo postulado por Darwin). Vries observó que al sembrar semillas de “dondiego de la noche”, una planta silvestre de su país, aparecían ocasionalmente varios ejemplares que diferían bastante de la generación parental. Por ejemplo, entre miles de plantas cultivadas por él, descubrió ciertas formas “gigantes” y otras “enanas”, y algunos individuos que duplicaban el número de pétalos de la especie original. Basándose en sus descubrimientos, Vries objetó la suposición darwiniana de que cada nueva especie es el resultado de la acumulación gradual de pequeñas variaciones heredadas a lo largo de muchas generaciones. En su concepto, una nueva especie de planta o animal puede surgir repentinamente como consecuencia de una mutación, o sea, cuando en una población aparecen súbitamente individuos con rasgos muy distintos a los de sus congéneres, rasgos que se conservan a través de varias generaciones. La selección natural, agregaba Vries, determina qué mutantes son eliminados y cuáles sobreviven para generar una nueva especie.