EL ORIGEN DE LA VIDA

Generación Espontánea

La generación espontánea es una creencia de la Antigüedad, que decía que los seres vivos habían sido formados a partir de materia inerte, como consecuencia de una fuerza vital de origen sobrenatural. Ejemplos de esa teoría eran los ‘gusanos’ que aparecían en la carne en descomposición.

En 1688, Francesco Redi intentó demostrar que los seres vivos no provenían de la generación espontánea, pero fracasó. (Los ‘gusanos’ que aparecieron en la carne en descomposición eran realmente las larvas que salieron de los huevos de las moscas atraídas por la carne).

En el siglo XIX, el químico francés Louis Pasteur logró demostrar que ningún ser vivo surge por generación espontánea, sino que todos los seres vivos proceden de otro ser vivo anterior.

Teorías Modernas sobre el Origen de la Vida

Los restos químicos más antiguos (3800 millones de años) han sido encontrados en Groenlandia, por eso se dice que la Tierra se formó hace unos 4500 millones de años.

Hay dos modelos teóricos para explicar la presencia de vida en la Tierra:

1. Panspermia

Esta teoría defiende que la vida se originó en el espacio y que pudo llegar hasta la Tierra transportada por meteoritos. Esta teoría está justificada por la presencia de materia orgánica (carbono) en algunos meteoritos y cometas. Pero, por el momento, no hay ninguna prueba que confirme que hay vida fuera de la Tierra.

2. Abiogénesis o Síntesis Prebiótica

Este modelo es el más aceptado y reúne un conjunto de teorías sobre el origen de la vida:

• Formación de moléculas orgánicas sencillas a partir de inorgánicas.
• Desarrollo de moléculas complejas.
• Aparición de las primeras células - evolución química.

Teorías de la Abiogénesis:

Teoría de la Sopa o Caldo Primordial

En 1920, Alexander Oparin y John Haldane crearon una atmósfera primitiva sin oxígeno y observaron que, con la radiación ultravioleta (sol) y la energía eléctrica (tormentas), era una fuente de energía para que se crearan moléculas sencillas. Depositaron estas moléculas en aguas poco profundas del mar y observaron que estas sencillas moléculas se convirtieron en estructuras más complejas.

Teoría de las Fuentes Hidrotermales

Esta teoría (la más aceptada) defiende que la vida se originó en fuentes hidrotermales (aguas), situadas en los fondos marinos, junto a las dorsales oceánicas (porque hay actividad volcánica que libera gases CO2 y nitrógeno). Esta primera vida no estaría expuesta directamente a la radiación solar y estaría protegida de fuertes vientos.

Los primeros seres vivos son las bacterias creadas en esos fondos submarinos y son la base de la cadena alimenticia del ecosistema marino.

EL ORIGEN DE LA BIODIVERSIDAD

Desde el siglo XIX, había dos ideologías entre los naturalistas para explicar la gran diversidad de los seres vivos:

• Creacionismo
• Fijismo

Creacionismo

Era una ideología que defendía que todos los seres vivos eran creaciones de Dios y se mantuvieron invariables a lo largo del tiempo.

Fijismo

George Cuvier (1769-1832) era un gran defensor del fijismo, tras analizar muchos fósiles propuso la teoría del catastrofismo = los seres vivos habían cambiado a lo largo del tiempo porque habían sido expuestos a grandes catástrofes (el diluvio universal llevó a la extinción de especies encontradas en fósiles).

Anaximandro = filósofo de Mileto en el siglo V a. C. que defendió la idea de la evolución de unas especies a partir de otras más sencillas.

George Louis Leclerc (1707-1778) = naturalista francés que propuso que las especies pudieran sufrir cambios según las condiciones del medio.

Erasmus Darwin (1731-1802) = médico inglés, abuelo de Charles Darwin, defendió el transformismo de las especies según las necesidades impuestas por el medio.

LAMARCK Y LA HERENCIA DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS

La primera teoría evolucionista fue propuesta en 1809 por Jean Baptiste de Monet, Caballero de Lamarck.

Lamarck fue un científico que:

• Acuñó el término biología.
• Estableció la diferencia entre vertebrados e invertebrados.
• Propuso el origen de la vida como un proceso natural basado en leyes fisicoquímicas.

Lamarck llegó a la conclusión de que las especies actuales son más complejas que las extintas, y por eso propuso la teoría basada en un aumento progresivo en complejidad a lo largo del tiempo.

Los aspectos de esta teoría transformista son:

• La importancia del ambiente: la modificación de las condiciones del medio es el motor para el cambio en los organismos.
• Ley del uso y desuso: según las necesidades del medio, los organismos pueden crecer y desarrollarse, hasta modificarse.
• Herencia de los caracteres adquiridos: los cambios ventajosos producidos en vida son transmitidos a la descendencia.

DARWIN Y WALLACE: LA SELECCIÓN NATURAL

Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Wallace (1823-1913) fueron naturalistas que estudiaron la fauna y la flora en diferentes zonas del mundo y llegaron de forma independiente a la misma conclusión sobre el origen de la diversidad de especies:

• Antepasado común: Todas las especies, incluidos los humanos, descienden de otras diferentes y están relacionadas entre sí.
• Gradualismo: las especies cambian a lo largo del tiempo o evolucionan, siendo un proceso lento, continuo y gradual.
• Selección natural: un proceso relacionado con los cambios en las condiciones del medio ambiente y la capacidad de adaptación de los seres vivos en sus entornos.

¿Cómo Actúa la Selección Natural?

El concepto de Darwin y Wallace se basa en tres principios:

Existencia de variabilidad heredable: las características específicas de una especie se transmiten a la descendencia.

1. Descendencia con modificaciones: Los descendientes no son réplicas exactas de sus progenitores, sino que durante la reproducción el descendiente recibe las características de ambos progenitores, y se obtiene un nuevo individuo diferente.
2. Reproducción diferencial: los seres vivos hacen todo lo posible para sobrevivir y tener descendencia, y por eso transmiten las características más ventajosas a la descendencia.

Selección Sexual y Coevolución

Para explicar la diversidad, Darwin se concentró en la selección sexual y la coevolución:

• Selección sexual: las formas, colores y conductas de las diferentes especies son importantes para llamar la atención de una pareja o en la lucha entre machos por conseguir copular (las plumas del pavo real, la lucha de los machos de focas para conseguir una hembra).
• Coevolución: muchas especies llegan a interactuar de forma estrecha y evolucionan de forma conjunta (la flor de la orquídea necesita un insecto con la trompa larga para sacar el néctar y así poder polinizar la planta).

BASES GENÉTICAS DE LA VARIABILIDAD

Pero las teorías de Darwin y Wallace no explicaban cuáles eran las causas que producían la variabilidad en las poblaciones ni cómo se transmiten las características a la descendencia, porque no conocían que eran los genes los responsables de la información genética.

Las Mutaciones como Fuente de Variedad Heredable

Las mutaciones son alteraciones del material genético. Son el origen de la formación de las variantes de un gen: los alelos.

Tipos de Mutaciones:

• Favorables: aportan algún tipo de beneficio al portador.
• Perjudiciales: reducen el éxito reproductivo hasta que no hay posibilidad alguna.
• Neutras: no tienen consecuencias en la reproducción.

La Reproducción Sexual como Fuente de la Descendencia con Modificación

Mediante la reproducción sexual se obtienen nuevos individuos, diferentes entre sí y también respecto a sus progenitores, porque las nuevas variantes genéticas producen nuevas combinaciones de genes = genotipos.

Tres Procesos Clave en la Generación de Variabilidad de Especies:

• Entrecruzamiento: tiene lugar en la profase I, donde hay intercambio de fragmentos de las secuencias de nucleótidos entre los cromosomas.
• Separación de cromosomas: durante la anafase I, con una distribución al azar y una mezcla de cromosomas de cada progenitor.
• Fecundación: el cigoto resultante es portador de una combinación de genes distinta a la de los progenitores.

MECANISMOS EVOLUTIVOS MÁS COMUNES

Los cambios evolutivos tienen lugar cuando se producen variaciones en el conjunto de genes de una población, debido a:

• Aumento o reducción de la proporción de alelos.
• Adquisición de nuevos alelos (por mutación existente o por nueva aportación).

Selección Natural

Actúa aumentando la proporción de los caracteres que aportan una ventaja a los individuos portadores. Si una especie encuentra ventaja sobre otra, al final esta última desaparece.

Deriva Genética

Ocurre cuando un pequeño grupo de individuos se separa de la población y funda una nueva población (efecto fundador) o cuando solamente unas pocas individuos sobreviven a un evento de gran mortalidad (efecto cuello de botella).

Flujo Génico

Las migraciones de individuos de una población a otra población pueden alterar las proporciones génicas tanto de las poblaciones de origen como de las nuevas.

PRUEBAS A FAVOR DE LA EVOLUCIÓN

La evolución biológica es admitida como un hecho por las pruebas anatómicas, biogeográficas, paleontológicas y bioquímicas.

Pruebas Anatómicas

Se basan en el estudio comparado de diferentes órganos del cuerpo de distintas especies, tanto en estructura como en función.

Hay tres tipos:

1. Órganos vestigiales: son órganos que están presentes, pero no se usan, su presencia indica que provienen de un antecesor que sí los utilizaba (ojos del murciélago).
2. Órganos homólogos: son órganos que tienen la misma estructura, pero con forma y función diferentes (alas del murciélago vs. brazo humano).
3. Órganos análogos: son órganos que tienen una estructura distinta, aunque su forma y función sean similares (ala del murciélago y ala de mosca).

Pruebas Biogeográficas

Son el estudio de la distribución geográfica de las especies. Darwin y Wallace llegaron a las siguientes conclusiones:

• En los archipiélagos existen especies próximas con grandes diferencias entre sí, aunque provenían de un mismo antecesor.
• Algunas características (órganos, conductas, formas) se repetían en especies distintas que vivían en lugares muy alejados entre sí, pero con condiciones ambientales similares.

Pruebas Paleontológicas

El registro de fósiles es complicado, porque no siempre están completos. Cuando se consigue construir una serie completa se llama filogenia.

Fósiles transicionales: son fósiles intermedios entre dos grandes grupos de seres vivos y tienen rasgos de ambos grupos.

Pruebas Bioquímicas

Se realizan a partir del estudio de las diferencias existentes a nivel molecular entre especies. Para ello se utilizan proteínas y ácidos nucleicos, sobre todo ADN.

ADAPTACIÓN Y ESPECIACIÓN

Adaptación = toda aquella característica que proporcione a su portador una ventaja que le permita aumentar sus posibilidades de llegar a reproducirse.

Especiación = es el proceso evolutivo de formación de especies por el que una especie antecesora se diversifica en dos o más especies diferentes.

La principal causa de especiación es el aislamiento reproductivo (la incapacidad de un grupo de individuos para reproducirse con otros de la misma especie).

Al quedarse aisladas dos poblaciones de la misma especie, expuestas a condiciones ambientales distintas, siguen una evolución distinta.

Aislamiento Reproductivo

Las barreras que pueden limitar la reproducción entre individuos dependen de varios factores:

• Evitan el apareamiento
  • Aislamiento estacional: cuando dos poblaciones en un mismo lugar tienen periodos de reproducción diferentes.
  • Aislamiento ecológico: cuando dos poblaciones en un mismo lugar son de dos nichos ecológicos diferentes.
  • Aislamiento conductual: cuando dos poblaciones tienen rituales de cortejo diferentes.
  • Aislamiento mecánico: cuando hay diferencias morfológicas que hacen el apareamiento imposible.
• Impiden la fecundación: cuando se desarrollan incompatibilidades entre los gametos que impiden la formación del cigoto - aislamiento gamético.
• Reducen la viabilidad de los híbridos: cuando los híbridos tienen poca o ninguna probabilidad de tener descendencia.

Fenómenos de Extinción y Radiación Adaptativa

La extinción de especies deja nichos ecológicos vacíos en los ecosistemas. Las especies que tienen la capacidad de adaptarse rápidamente llenan este vacío - radiación adaptativa.

MODELOS EVOLUCIONISTAS ACTUALES

Teoría Sintética o Neodarwinismo

La síntesis moderna de la evolución se fundamenta en los siguientes principios:

• Rechaza la herencia de los caracteres adquiridos propuesta por Lamarck.
• Reconoce que la selección natural es el principal mecanismo de cambio evolutivo en las poblaciones.
• Defiende que las variaciones existentes entre los individuos de una población se deben a las mutaciones.
• Mantiene que la evolución biológica es un proceso gradualista de acumulación de pequeñas variaciones en los genes de los individuos de una población.

Teoría Neutralista

Fue propuesta por el japonés Motoo Kimura (1968) como un ajuste de la teoría sintética incluyendo los nuevos conocimientos en biología molecular.

Los neutralistas defienden la importancia de los fenómenos aleatorios, como la deriva genética.

Teoría del Equilibrio Puntuado

Esta teoría no defiende que las especies permanezcan invariables durante un largo periodo de tiempo, tal como se observa en los fósiles.

Simbiogénesis

No existe ninguna teoría unificada, pero la simbiogénesis reúne un conjunto de las teorías propuestas con las ideas básicas:

• Rechaza que las mutaciones sean el principal mecanismo de obtención de nuevos genes en la población.
• Defiende procesos rápidos de formación de especies mediante el establecimiento de relaciones simbióticas extremas entre ellas.

HOMINIZACIÓN

Hominización = es un largo proceso de evolución que han tenido los seres humanos. Las adaptaciones más importantes han sido:

• El bipedismo.
• Aumento de la capacidad craneal y la modificación de esta.
• Desarrollo del cerebro y las habilidades cognitivas.
• El desarrollo de la mano para sujetar y manipular objetos.
• Transformación de la dentición (36 a 32).
• La formación de pies flexibles.

Bipedismo

Es la capacidad para caminar sobre dos pies sin apoyar las palmas de las manos ni los nudillos, adoptando una postura erguida.

Ventajas y Desventajas del Bipedismo

Ventajas:

• Menos radiación solar y más aire fresco.
• Permite visualizar el horizonte por encima de la vegetación.
• Deja libres las manos para transportar objetos.
• Marcha más lenta, pero con menos energía, para así recorrer grandes distancias.

Desventajas:

• Genera tensiones en la estructura esquelética, columna vertebral - dolor de espalda.
• El cambio en la pelvis tras el parto humano es doloroso y complejo.

EVOLUCIÓN HUMANA

La familia Hominidae reúne a todos los grandes simios actuales (humanos, gorilas, orangutanes, chimpancés). El origen de los homínidos bípedos tuvo lugar en África hace 5,5-7 millones de años. Fuera de África: Homo georgicus (en el Cáucaso), Homo erectus (en Asia), Homo neanderthalensis (en Eurasia), Homo sapiens (desde hace 100.000 años por todo el planeta).

Las Especies Humanas de la Península Ibérica

El más antiguo encontrado en península data de 1,4 millones años, en la sierra de Atapuerca (Burgos):

• 1997: nueva especia – Homo antecesor (restos faciales de un adolescente. el chico de la Gran Dolina (hace 850.000 años)
• 2004: descrubrimiento de restos esqueléticos de unos 28 individuos – Homo heidelbergensis (antigüedad 400.000 años) en Sima de los Huesos
• 2007: hallazgo de una mandíbula de 1,2 millones años en Sima del Elefante

Se ha confirmado la presencia de Homo neaderthalensis en la península (hace 170.000-30.000 años) & Homa sapiens (hace 40.000-453.000 años)

Los humanos actuales tenemos genes neadertales, los que significa que el homo