jueves, 22 de octubre de 2009

EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS



TEMA 
   2  Diversas explicaciones del mundo vivo

subtemas:

2.2. Reconocimiento de la evolución: las aportaciones de Darwin
2.3. Relación entre adaptación y selección natural




Hay grandeza en esta concepción de la vida,... que mientras este planeta ha ido girando según la constante ley de la gravitación, se han desarrollado y se están desarrollando, a partir de un comienzo tan sencillo, infinidad de formas cada vez más bellas y maravillosas
Charles Darwin



Conceptos de evolución:


La EVOLUCIÓN COMO CIENCIA: es una rama de la biología que estudia las transformaciones que han dado como consecuencia la gran diversidad de formas vivientes en nuestro planeta, desde el origen de la vida hasta la actualidad.

La EVOLUCIÓN BIOLÓGICA:  el término evolución proviene de la raíz etimológica evolutĭo que significa evolucionar ( desarrollarse, cambiar, pasar de una forma a otra) lo cual significa que la evolución biológica es el proceso por medio del cual los diversos organismos vivos se han ido desarrollando, cambiando sus formas físicas o características fisiológicas de un punto a otro, dicho proceso  se manifiesta de una forma lenta y gradual pero que se mantiene constante, esto se lleva a cabo en todas las especies  las cuales se van desarrollando genéticamente con la finalidad de lograr adaptarse al medio en que se desarrollan y así lograr la supervivencia, por medio de la evolución no solo los seres cambian, sino que además surgen nuevas formas de vida

“La evolución biológica es el proceso histórico de transformación de unas especies en otras especies descendientes, e incluye la extinción de la gran mayoría de las especies que han existido. Una de las ideas más románticas contenidas en la evolución de la vida es que dos organismos vivos cualesquiera, por diferentes que sean, comparten un antecesor común en algún momento del pasado. Nosotros y cualquier chimpancé actual compartimos un antepasado hace algo así como 5 millones años. También tenemos un antecesor común con cualquiera de las bacterias hoy existentes, aunque el tiempo a este antecesor se remonte en este caso a más de 3000 millones de años.” (1)


Debido a las pruebas (restos fósiles) que se han encontrado en diversas partes del planeta es fácil llegar a la conclusión de que todos los seres vivos que habitamos el planeta, somos producto de una serie de transformaciones y cambios de formas biológicas simples que fueron evolucionando.

La evolución es considerada una teoría y no una hipótesis, debido a que ambos términos son diferentes, cuando hablamos de una hipótesis, nos podemos referir a una suposición que no está experimentada y mucho menos confirmada, a diferencia de las teorías que son hechos que se han comprobado y como ejemplo tenemos las observaciones científicas que se han realizado al proceso de evolución de las sociedades modernas aunado a la evidencia fósil que se ha encontrado en todas partes del planeta.


La evidencia de la evolución
Para estudiar los procesos evolutivos se puede hacer desde dos perspectivas diferentes:
Microevolución: 


Se refiere a  la serie de cambios que se llevan en una especie o grupo de individuos afines, en un lapso de unas cuantas generaciones, su estudio es reducido por el número de individuos a analizar


Macroevolución: 


Se refiere al estudio de todos los cambios evolutivos en grandes magnitudes, el estudio se realiza en periodos de tiempo muy grandes, grupos biológicos complejos y sobre todo grandes pasos de transformación, un ejemplo demasiado complejo sería el estudio de la evolución de la vida en lo general.
En la actualidad es facíl demostrar que las especies pueden cambiar genéticamente por medio de un proceso llamado selección artificial, que consiste en la intervención del hombre para generar nuevas especies o variedades de organismos, un ejemplo claro se da con los perros.




EL ORIGEN DE LA VIDA

Aproximadamente hace 4000 millones de años, nuestro planeta era como una esfera incandescente, cuya corteza continuamente era modificada por una constante lluvia de meteoritos, esta situación no permitía el desarrollo de formas vivientes.


Imagínate aquel momento con la tierra cubierta por gasas tóxicos, erupciones volcánicas constantes, los rayos cósmicos eran infernales, los geiseres aumentaban también la temperatura, en la atmósfera abundaban los gases como bióxido de carbono, helio e hidrógeno, al no existir una atmósfera como la que tenemos hoy en día, durante cerca de 500 millones de años, durante el día las temperaturas calcinaban la corteza terrestre y durante la noche se congelaba, los meteoritos abrían más cráteres y fisuras provocando apariciones de nuevos volcanes, haciendo de esto una atmósfera que no permitía ninguna forma de vida.

Sin embargo esto no era malo, al contrario, los gases que se fueron produciendo formaron una atmósfera “formada por nitrógeno (N2), dióxido de carbono, vapor de agua (H2Ovapor) que producía lluvia ácida al combinarse con el dióxido de azufre (SO2) y oxigeno (O2) que se combinaba con los minerales de la superficie terrestre originando los óxidos. La atmosfera tenía gases tóxicos que impidieron la vida.


El vapor de agua ascendía en la atmosfera y se enfriaba produciendo lluvia que al llegar a la superficie del planeta volvía a evaporarse para originar nuevas nubes y nuevas lluvias. El ciclo enfrió lentamente la superficie de la Tierra originando una corteza sólida y gruesa. Al mismo tiempo al agotarse los materiales de la corteza, no se producían tantos óxidos y el oxigeno comenzó a acumularse en la atmosfera.



Hace 2000 millones de anos, la radiación ultravioleta del sol unió los átomos de oxigeno y formo ozono que se dispuso como una capa continua u ozonosfera . Esta capa impide la penetración de los rayos ultravioletas al interior del planeta y permite el desarrollo de la vida tanto en el mar como en el continente” (2)


Al llegar a esta etapa nuestro planeta  fue apto para comenzar un proceso de transformación, pues se comenzaron a formar en un caldo de cultivo las moléculas necesarias para la vida, las moléculas se fueron replicando unas a otras, no todas las formaciones eran exitosas, había situaciones en que la replicación no salía del todo bien, sin embargo, esto ayudaba a las demás moléculas a obtener el materia necesario para seguirse reproduciendo, este proceso se fue realizando a gran escala a tal magnitud que se pudo dar origen a moléculas orgánicas muy rudimentarias conocidas como coacervados (protobiontes), nombre que le asignó ALEXANDER OPARIN  a estas formas moléculas,.

NOTA: Un protobionte es un agregado de moléculas orgánicas producidas abióticamente, rodeadas por una estructura membranosa. Los protobiontes exhiben algunas de las propiedades que se asocian con la vida, como la reproducción simple, el metabolismo y la excitabilidad, así como el mantenimiento de un medio químico interno diferente del exterior.


Cuando estas moléculas se integran entre sí dieron origen a unas células primitivas llamadas procariontes que son células sin un núcleo celular diferenciado y cuyo contenido genético (ADN) se encuentra disperso en toda la célula.

En aquella época había millones de hábitats posibles, algunas células eran más capaces de sobrevivir en unos que en otros lo cual llevó a la primera especialización de la vida, distintos hábitats y distintas células pintando los colores del primer cuadro de la vida en la Tierra.

Había células capaces de tomar determinados compuestos y convertirlos en aminoácidos. Otras podían usar la energía del sol para fabricar azúcares. Otras células, en fin, podían ensamblar los aminoácidos para fabricar proteínas.
La actividad de cada célula era inconsciente y caótica, pero lo que hacía cada una era dirigirse a los lugares donde podía sobrevivir mejor. Los desechos de unas podían servir de alimento a las otras, era inevitable que al cabo de poco tiempo surgieran agrupaciones de dos o más células procariotas para formar una colonia con mayores posibilidades de supervivencia que las que tenían cada una por separado.




Se calcula que hace aproximadamente unos 1500 millones de años las células procariontes evolucionaron y se convirtieron en células eucariotas , es decir, células que ya tienen un núcleo bien definido el ADN se encuentra en una estructura membranosa y no dispersa en el citoplasma

Con esta transformación se afirma comienza la vida en nuestro planeta.

TEORÍA FISICOQUÍMICA.  En el siglo pasado en la década de 1920 ALEXADER I. OPARIN D de origen soviético y J. B. S. HALDANE de origen británico presentaron una hipótesis en forma separada sobre el origen de la vida por medio de las primeras sustancias que se formaron en el laneta, a esta teoría se le conoce como TEORÍA FISICOQUIMICA DEL ORIGNE DE LA VIDA  o TEORIA BIOGÉNICA

Teoría fisicoquímica de Oparin-Haldane



En el año de 1924, el bioquímico ruso Alexander I. Oparin publicó un libro titulado El origen de la vida, en el que expuso, de manera detallada, una teoría según la cual, los compuestos orgánicos necesarios para la vida se habrían originado abióticamente, es decir, sin participación de seres vivos a partir de compuestos orgánicos presentes en el medio. Según Oparin, para el origen de la vida fueron determinantes las características de la atmósfera primitiva. En su teoría menciona, que cuando se formó la Tierra, la atmósfera carecía de oxígeno (O2), y contenía compuestos como el metano (CH4) y el amoniaco (NH3). También apuntó que las condiciones atmosféricas o factores físicos del ambiente, como las altas temperaturas ocasionadas por la actividad volcánica, la insolación y la intensa actividad eléctrica, habrían provocado las reacciones químicas entre las moléculas para producir las primeras moléculas orgánicas complejas.
De una manera independiente, el bioquímico escocés John B. S. Haldane propuso, cuatro años después que Oparin, otra teoría que coincide en varios aspectos con la del investigador ruso, por lo que se le conoce como Teoría de Oparin-Haldane.
Tanto Oparin como Haldane hicieron una reseña de las condiciones que debieron prevalecer en la Tierra primitiva. Esta teoría se conoce también como fisicoquímica, porque ambos consideraron que los factores físicos de la Tierra primitiva provocaron que las moléculas interactuaran entre si, dando lugar a las reacciones químicas que propiciaron la formación de compuestos más complejos. Su teoría se considera materialista, ya que proponen que la evolución química fue el mecanismo que permitió la formación de moléculas orgánicas, constituyentes de los primeros seres vivos.
Oparin también propuso que la formación de estructuras llamadas coacervados, dieron origen a las formas precelulares que antecedieron a los seres vivos.

Descripción de la teoría: Plantea que el origen de la vida es fisicoquímico. Al combinarse condiciones de la atmósfera (carencia de oxígeno, presencia de metano y amoniaco) con factores físicos como las altas temperaturas del ambiente se produjeron reacciones químicas entre moléculas que produjeron las primeras moléculas orgánicas complejas, constituyentes de los primeros seres vivos.

Inventor :Oparin, en 1924 y cuatro años después Haldane. Se le conoce por eso teoría de Oparin-Haldane.


La teoría arriba mencionada es una de las teorías mas aceptadas en la actualidad, debido a que se han desarrollado experimentos en laboratorio para tratar de demostrar la producción de biomoléculas recreando las características de una atmosfera primitiva a pequeña escala, para esto puedo mencionar el experimento de MILLER Y UREY el cual puede afirmarse ser una demostración de que se pueden producir sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas

EXPERIMENTO DE MILLER Y UREY


Para comprobar la teoría físico química  se construyo un modelo de vidrio  que tenía como base un matraz de bola en el cual se agregaron gases que se sugiere eran los que existían en la atmósfera primitiva, por medio de tubos de vidrio unidos a otro matraz similar  en donde conecto un tubo a la parte inferior y uno a la parte superior del mismo y le vertieron agua, misma que se mantenía en ebullición por medio de un mechero, este dispositivo contaba con una abertura por medio de una llave para poder sacar muestras de la misma , con este aparato y ya en el primer matraz cargado con el amoniaco, agua, metano e hidrógeno, se le aplicaron descargas eléctricas  para hacer una simulación de lo que fue la atmósfera de ese tiempo, cuando se analizó la mezcla formada por los vapores que posteriormente se condensaron, descubrieron que en ese líquido se encontraban sustancias orgánicas como  el  ACIDO ACÉTICO, ACIDO GLUTÁMICO, ÁCIDO ASPÁRTICO, ADENOSINA DIFOSFOGLUCOSA  Y ALGUNOS AMINOÁCIDOS COMO  GLICINA Y ALANINA, todos estos elementos fundamentales que utilizan las células como fuente principal para la síntesis de proteínas. 


Con este descubrimiento se hace más certera la teoría fisicoquímica.

LA EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS OCURRE POR LA CONFLUENCIA DE TRES COMPONENTES INTERDEPENDIENTES DETERMINANTES:


SELECCIÓN NATURAL- Pude decirse que es la base fundamental de todo proceso evolutivo, esta idea fue propuesta por CHARLES DARWIN, este proceso se da por diversas formas, una de ellas es la supervivencia del más fuerte, en donde los organismos mejor adaptados al medio sobreviven  dejando su herencia biológica a sus futuras generaciones, esto a su vez provoca que en muchos casos los organismos mejor adaptados subsistan y los menos adaptados tiendan a desaparecer, así se da la extinción de algunas especies o la formación de nuevas formas de vida
En el libro el origen de las especies escrito por DARWIN se puede apreciar la siguiente ley:

Existen organismos que se reproducen y la progenie hereda características de sus progenitores, existen variaciones de características si el medio ambiente no admite a todos los miembros de una población en crecimiento. Entonces aquellos miembros de la población con características menos adaptadas (según lo determine su medio ambiente) morirán con mayor probabilidad. Entonces aquellos miembros con características mejor adaptadas sobrevivirán más probablemente.

NEUTRALIDAD- “La teoría neutral no afirma que los genes no estén realizando algo útil, más bien sugiere que formas diferentes del mismo gen son indistinguibles en cuanto a sus efectos. Por ello, una mutación de una forma de un gen a otra es neutral en cuanto a que la modificación no afecta al fenotipo. El ejemplo más obvio es sinónimo de mutación. Cuando el código genético está degenerado (esto es, más de un codón puede conducir al mismo aminoácido), una mutación de un gen a su sinónimo exacto no tiene el efecto que la selección natural predice, aunque en el ámbito de la genética molecular se considera una mutación verdadera. Incluso donde las mutaciones no tienen el mismo significado en el ADN, las proteínas que estas codifican pueden sufrir una acción enzimática idéntica (ya que la mutación puede no afectar a la estructura tridimensional de la proteína). La expresión fenotípica final de las dos formas del gen puede ser idéntica, por tanto, y la mutación de una forma por otra es neutral. Kimura y sus colaboradores apuntaron la evidencia de que la mayoría de las sustituciones de los genes en la naturaleza era neutral. Es decir, desde su punto de vista, es la principal causa de variación genética en las poblaciones.
La teoría neutral se describe algunas veces como antidarwiniana, aunque ello es un gran error. Las mutaciones neutrales son equivalentes a los cambios experimentados por la tipografía desde la época de los romanos a los días de Baskerville: el significado de las frases escritas es invariable. La selección darwiniana juzga a los genes por su expresión fenotípica, es decir, por el significado de sus frases. Si una mutación carece de efectos sobre el fenotipo, significa que es puramente un cambio de tipografía y la selección natural será indiferente a ésta. La teoría neutral no se pronuncia, de una forma o de otra, acerca de la importancia de la selección darwiniana al nivel de los fenotipos.”(3)


ESTRUCTURACIÓN- “aún cuando  no se produzca una presión selectiva sobre los individuos, ocurren en ellos algunos cambios estructurales que propician una ventaja funcional sobre aquellos individuos que carecen de esas modificaciones. De esta manera, los cambios estructurales que conducen a una variación en la función, transfiere al individuo hacia otra línea evolutiva, incrementando también su habilidad para ocupar otros nichos ecológicos, o para ser movidos entre varios nichos de acuerdo con sus requisitos para sobrevivir. Un ejemplo de Estructuración es la posición erecta y locomoción bípeda de los seres humanos. Los humanos no se enderezaron por necesidad, pues el cambio estructural ocurrió como un acontecimiento al azar, y no en función de un acontecimiento selectivo en el entorno. Cuando se modificó la postura de los humanos, los individuos se encontraron ante la disyuntiva de abandonar su nicho ecológico previo o de permanecer en él sometidos a una desventaja peligrosa para la supervivencia de la especie; la nueva postura los calificó para habitar en áreas más abiertas y menos limitadas en recursos. No impidió que los individuos pudieran seguir habitando en su nichos ecológicos previos, así se amplió el mundo del Homo sapiens.

Algunas partes del Genoma son más capaces de tomar la sucesión de nucleótidos, y la manera de llevarse a cabo reside en la recombinación del material genético, basado sobre la historia de éxito de los antepasados. Así, las biomoléculas tienen la capacidad de "ver" y "escoger" los cambios más apropiados para producir una función nueva, o la menos viable que podría suspender algo esencial. Los genomas codifican esta estrategia, y los organismos han intercambiado información genética por la transferencia horizontal de genes. Sucedió en el pasado, sucede ahora, y estará sucediendo en el futuro. La Biodiversidad es una fuente de información genética, y los intercambios de información ocurren entre organismos variados, así que ésta llega a ser una buena razón para comenzar con la prioridad en la conservación de la Biodiversidad.

Hay un factor determinante que favorece y dirige los cambios evolutivos: la Selección Natural. La selección natural es el conjunto de presiones externas e internas que provocan una tensión dentro de una comunidad específica afectando a cada individuo. Los óptimos genes propicios sobrevivirán a esas presiones, y los menos adecuados desaparecerán. Pero ésto no siempre es así, pues en muchas ocasiones los genes para la conducta de cooperación en grupo favorecen la supervivencia de los "débiles". Si un individuo posee una combinación propicia de alelos, entonces esos alelos serán transmitidos a su progenie, de tal manera que los alelos favorables aparecerán en una proporción mayor en las generaciones siguientes


CAUSAS DE EVOLUCIÓN EN LOS SERES VIVIENTES

Hasta ahora, los científicos hemos identificado las siguientes estrategias evolutivas moleculares:

1. Cambios simultáneos múltiples en un solo genoma.

2. Transferencia Horizontal. Implica mecanismos que adaptan a un ADN funcional preexistente para nuevos propósitos.

3. Cuando los límites entre Intrones/Exones concurren en sitios en los cuales la variación en las estructuras de las proteínas pueden acomodarse.

4. Duplicación de genes. Permite que un genoma explore la variación en un contexto funcional sin perder la funcionalidad de la copia original.

5. Módulos de Translocación y transposición de secuencias de ADN, en vez de mutaciones puntuales.

6. Transposones, o ADN invasivo, por ejemplo, los plásmidos bacterianos.

En suma, la evolución no se debe tan solo a las mutaciones puntuales. Podría decirse que las mutaciones al azar y puntuales son poco incidentes en la evolución.

No todos los cambios son evolución. Evolución es un proceso que implica variación, reproducción, herencia y selección.

Variación se refiere a cambios en el genotipo individual que podría o no expresarse en el fenotipo de ese individuo. La evolución no es posible sin variación.

Reproducción es una función de los sistemas vivientes que permite la producción de entidades nuevas que podrían o no compartir los cambios genotípicos de sus antepasados. Evidentemente, la evolución es imposible sin reproducción.

Herencia es la aptitud de transferir la información genética de entidades preexistentes a sus descendientes. La evolución biológica es irrealizable sin herencia.


Selección es el sistema de variaciones en el medio externo o interno que proporciona situaciones de tensión para los individuos, las poblaciones, las comunidades, la biota, etc. La evolución puede ocurrir sin selección a través de radiación estocástica. .” (4)  


1) http://bioinformatica.uab.es/divulgacio/evol.html 
2) http://www.educa.madrid.org/web/ies.barrioloranca.fuenlabrada/bio/atmosfera.pdf 
3) http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_761554675_2/Evoluci%C3%B3n.html 
4) http://biocab.org/Evolucion.html