1. LA RECETA DE LA VIDA (C, H, O, N)
1.1. ¿De qué está hecha la materia viva?
- Hidrógeno
- Oxígeno
o Se unen dando lugar a Agua (98%)
- Carbono
- Otros elementos (2%)
El agua
En los seres vivos se producen reacciones químicas continuamente. Para que estas reacciones se lleven a cabo hace falta un disolvente: el agua.
El carbono
Tiene la ventaja de que este átomo puede formar cuatro enlaces y dar lugar a muchas y muy distintas moléculas diferentes de cadena muy larga que formarán millones de compuestos con interesantes propiedades químicas. Destacan para la vida: los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. El nitrógeno también es un elemento fundamental en los seres vivos ya que con él se construyen las proteínas.
Otros elementos
Aunque se encuentren en una proporción muy pequeña no podríamos vivir sin ellos. Por ejemplo: hierro (con él se fabrica la hemoglobina de nuestra sangre), selenio (útil para que nuestro hígado funcione), azufre (principal componente del pelo y las uñas) y potasio (esencial para los impulsos nerviosos).
1.2. Energía para la vida
La vida necesita energía, se obtiene de las reacciones químicas donde interviene materia orgánica, procedente de la fotosíntesis de vegetales, algas y bacterias.
Para que la materia orgánica sintetizada en la fotosíntesis (glúcidos) produzca energía se realiza la respiración celular (proceso utilizado por las células para obtener energía mediante la degradación de biomoléculas).
En el proceso de respiración celular dependiendo de donde se obtiene la materia orgánica, los organismos se clasifican en:
- Organismos autótrofos: son aquellos que producen sus alimentos. Fabrican materia orgánica a partir de materia inorgánica (sales minerales, agua y otras sustancias) y energía solar.
2. Organismos heterótrofos: son todos aquellos que no pueden fabricar sus propios alimentos. Se nutren de materia orgánica previamente elaborada por los organismos autótrofos.
Existen otros organismos que no utilizan el oxígeno en la obtención de energía, los quimiosintéticos que son bacterias que obtienen energía de reacciones con otros elementos y compuestos, como el hidrógeno o los sulfuros que emiten los volcanes.
Hace 4.000 millones de años la Tierra era una gran bola incandescente debido al choque de un gigantesco asteroide que eliminó toda gota de agua presente en la superficie.
Hace 2.200 millones de años el hielo cubrió toda la superficie de nuestro planeta borrando todo rastro de vida.
Luego volvió a aparecer el fuego hace 250 millones de años, procedente del interior de la Tierra.
La vida de la Tierra ha estado frecuentemente amenazada con extinción. Pero todas las catástrofes a las que se ha sometido han sido determinantes en la evolución de la vida hacia nosotros.
Al principio la Tierra era muy distinta: tenía una atmósfera más densa que la actual, estaba cubierta únicamente por océano y su tamaño era tan solo una decima parte de su volumen actual. Su situación también era distinta, ya que giraba alrededor del Sol en compañía de una veintena de planetas de tamaño parecido, hoy esa parte del espacio la ocupan solo 4 planetas.
Cuando el efecto de las fuerzas gravitatorias de los protoplanetas comenzó a perturbar sus orbitas se provocaron colisiones. El volumen de un planeta dependía de la suma de los protoplanetas que lo formaban:
Mercurio à 1 o 2
Venus à 8
Marte à 1
La Tierra à una decena de colisiones, pero la última fue la más espectacular. La gran fuerza de la colisión expulsó al espacio gran cantidad de rocas en fusión, pero con el paso del tiempo, la mayoría de esas rocas se acumularon en la superficie de la Tierra; las otras quedaron formando un pequeño cinturón alrededor del planeta, pero más adelante se volvieron a unir dando lugar a la Luna.
La vida apareció hace 4.300 millones de años desde que se formaron los océanos.
En Groenlandia se descubrió la formación rocosa más antigua del planeta, en la que estaban los rastros de vida más antiguos conocidos hasta el momento (se sabe que eran restos de seres vivos porque había restos de carbono), se parecían a las bacterias de hoy. Estos seres se desarrollaron en los océanos y obtenían del agua del mar los nutrientes necesarios para su subsistencia.
Una de las amenazas a las que se sometió la Tierra venía del espacio, los meteoritos, que eran atraídos por la fuerza gravitatoria del planeta y chocaban con él produciendo una gran energía en ese impacto.
Se cree que en la Tierra han chocado unos 6 meteoritos de unos 500 km. de diámetro. Uno de ellos cayó en el océano Pacifico, entre Japón y Australia. Al producirse el choque la corteza terrestre se despegó del manto hasta que progresivamente todos los continentes desaparecieron y se generó un gran calor que provocó la evaporación de los océanos. En el impacto se produjo una nube de vapor de roca que cubrió el globo terráqueo durante 1 año.
Cuando se produjo el impacto debió erradicarse toda forma de vida y sin embargo nosotros estamos aquí, siempre se ha creído que cada episodio de evaporación total había provocado la extinción de la vida y que esta había vuelto a desarrollarse desde el principio, pero hoy se piensa que las formas de vida consiguieron adaptarse y sobrevivir.
Un descubrimiento en nuevo Méjico apoya esto: en depósitos subterráneos se colocaron desechos radiactivos y a su alrededor cristales de sal procedentes del mar cuando se secó, como los cristales de sal tienden a dilatarse, los desechos quedaron aprisionados en un bloque de sal. Si la sal aisló los desechos nucleares podía ser que antiguos microorganismos se encontraran aprisionados dentro de ella, por eso se comenzaron a estudiar los cristales de este experimento. En ellos se descubrió microorganismos perfectamente formados en un proceso de suspensión que no necesitaba ningún nutriente y que podía permanecer en ese estado todo el tiempo que quisiera hasta que encontrara las condiciones necesarias para volver a vivir.
El mundo subterráneo ha sido la gran reserva de la vida. Ésta apareció en los océanos y se expandió alcanzando incluso las profundidades de la Tierra. Tras la evaporación total, la vida de los océanos desapareció, pero los organismos que se refugiaron bajo Tierra sobrevivieron.
Cuando la temperatura comenzó a disminuir y el agua evaporada de los océanos volvió a condensarse cayendo en forma de precipitaciones hasta formarse los océanos de nuevo, algunas formas de vida de las profundidades pudieron subir a la superficie. Éstas se expandieron, y, con la evolución surgieron todas las formas de vida que actualmente conocemos, entre ellas nosotros.
LA EVOLUCIÓN Y SUS PRUEBAS
La evolución es el conjunto de transformaciones a través del tiempo que ha originado diversidad de formas de vida en la Tierra a partir de un antepasado común.
Las pruebas que apoyan la evolución son las siguientes:
PRUEBAS BIOLÓGICAS
Se basan en organismos actuales.
Como la disposición y estructura de los huesos y los órganos vestigiales.
Al comparar los huesos de las extremidades del murciélago, de la ballena y del ser humano observamos que su disposición y estructura son similares, por lo que llegamos a la conclusión de que se trata de adaptaciones de una única anatomía, la del antepasado común, a usos diferentes.
Otra prueba es la existencia de órganos vestigiales: partes del cuerpo sin ninguna utilidad en la especie actual.
Pero la prueba definitiva de la evolución es que todos los organismos poseen ADN y comparten las mismas proteínas y reacciones químicas.
Todo esto hace pensar que todas las formas de vida están emparentadas.
PRUEBAS PALEONTOLÓGICAS
Se apoyan en los fósiles.
Estos constituyen las pruebas paleontológicas que nos ayudan a hacernos una idea de las especies que poblaron la Tierra en el pasado.
Hasta hoy se han clasificado unos 300.000 fósiles pero algunos paleontólogos estiman que hay unos 2000 millones, lo que nos indica que conocemos sólo una pequeña muestra. Sin embargo, esta muestra es suficiente para plantear un árbol de la evolución de la biosfera, en el que toda la vida está interrelacionada, es decir, todos los organismos proceden del mismo sitio.
PRUEBAS MOLECULARES
Cuya base es la genética.
Contando las diferencias entre los genes de varias especies podemos averiguar su parentesco y su momento de separación. Por ejemplo: de los 30.000 genes del ratón unos 29.700 están en el ser humano, esto es una prueba de que somos ramas de un mismo árbol.
CÓMO EXPLICAMOS LA EVOLUCIÓN
Los seres vivos se agrupan en especies. Una especie es el conjunto de organismos capaces de reproducirse entre sí y con descendencia fértil.
DARWIN Y LA SELECCIÓN NATURAL
Charles Darwin fue un naturalista británico que expuso la selección natural para explicar la evolución de las especies.
Esta teoría está basada en la supervivencia de los más “fuertes”. Por ejemplo en una camada de tigres no todos habrán nacido igual de resistentes, según esta teoría los más débiles morirán jóvenes y por tanto sin descendencia y los más fuertes resistirán y tendrán descendencia. Esto quiere decir que generación tras generación, los caracteres más resistentes se mantendrán y los más débiles acabarán perdiéndose. Después de un largo tiempo, todos estos cambios harán que llegue una generación que sea tan diferente de la primera que formará otra especie.
Pero esta teoría no fue la primera en intentar explicar la evolución, por ejemplo, la teoría de Lamarck decía que las especies variaban al adquirir nuevos órganos para solucionar nuevas necesidades o adaptarse al medio. Una clave del lamarckismo es que los caracteres adquiridos son heredables, lo cual sabemos que es falso.
DARWINISMO Y GENÉTICA
Darwin no comprendía por qué había cachorros más resistentes que otros. Pero más tarde se descubrió el mecanismo de la herencia de los caracteres paternos y maternos, y cómo estos se mezclan. Hoy en día, llamamos genes a esta serie de factores determinantes de la herencia.
Por tanto, la variabilidad es la materia prima sobre la que actúa la selección natural. El darwinismo y la genética (ciencia que estudia los genes) constituyen la teoría actual llamada neodarwinismo.
EL RITMO DE LA EVOLUCIÓN
Actualmente se discute sobre el ritmo de la evolución. Para que una especie se origine hacen falta muchos años, la forma más rápida de que esto suceda es aislar a una pequeña población.
En ese caso, las mutaciones beneficiosas se propagarán eficazmente debido al pequeño número de individuos, a esto se le conoce como deriva genética.
En el darwinismo clásico se hablaba de micromutaciones (pequeños cambios), pero el estudio de los fósiles ha permitido la aparición de macromutaciones (cambian muchos rasgos a la vez).
SELECCIÓN ARTIFICIAL
Consiste en que el ser humano seleccione a los animales y plantas con características consideradas favorables, haciendo así que sólo se reproduzcan ejemplares con características deseadas.
Un claro ejemplo de esta selección es la de las gallinas: los antecesores de nuestras gallinas actuales, cuando fueron domesticados, ponían unos 15 huevos anuales. Hoy en día la media supera los 250 y una gallina bien alimentada y cuidada puede poner 320 huevos cada año, es decir, casi un huevo al día.
Un claro ejemplo de esta selección es la de las gallinas: los antecesores de nuestras gallinas actuales, cuando fueron domesticados, ponían unos 15 huevos anuales. Hoy en día la media supera los 250 y una gallina bien alimentada y cuidada puede poner 320 huevos cada año, es decir, casi un huevo al día.
RADIACIONES EVOLUTIVAS
Hay periodos en la evolución del planeta en el que hay una intensa aparición o extinción de especies.
Esto tiene que ver con la teoría de la deriva continental, ya que por ejemplo si los continentes están unidos, las especies tienden a eliminarse por competencia y la vida se empobrece. Por el contrario, si hay varios continentes, surgen nuevos ambientes y el número de especies aumenta. A esto se le conoce como radiación evolutiva.
Esto tiene que ver con la teoría de la deriva continental, ya que por ejemplo si los continentes están unidos, las especies tienden a eliminarse por competencia y la vida se empobrece. Por el contrario, si hay varios continentes, surgen nuevos ambientes y el número de especies aumenta. A esto se le conoce como radiación evolutiva.
EXTINCIONES
LA GRAN EXTINCIÓN
Ha habido cinco extinciones masivas. Pero la gran extinción que afectó a un mayor número de especies fue hace 252 millones de años. Se cree que la causa de ella fue la anoxia (falta de oxígeno en el agua marina) provocada por el calentamiento de la atmósfera tras una etapa larga de vulcanismo.
El efecto dominó que tuvo lugar para la desaparición masiva fue el siguiente:
Vulcanismo à Calentamiento à Anoxia à Extinción masiva
LA EXTINCIÓN DE LOS DINOSAURIOS
La extinción más famosa fue cuando desaparecieron, entre otras muchas especies, los dinosaurios hace 65 millones de años. Se dice que se produjo porque un asteroide cayó en el sur de México y generó una catástrofe ambiental: tsunamis gigantes, incendios en toda la Tierra, grandes cambios de temperatura, etc. que exterminaron a las especies que necesitaban más alimentos y una temperatura más estable.
EL ENIGMA DE LA SUPERVIVENCIA
La gran pregunta que se han hecho los científicos es porque las plantas con semilla, los insectos, las aves, los pequeños reptiles y los mamíferos sobrevivieron a las extinciones masivas y en cambio los dinosaurios no.
Esto es así porque al principio los dinosaurios herbívoros comían vegetales y los carnívoros se alimentaban de los herbívoros; los pequeños mamíferos y aves ocupan una posición de muy poca importancia.
Cuando cayó el asteroide, la fotosíntesis te interrumpió provocando la desaparición de la vegetación, por tanto la cadena trófica se rompió y solo pudieron sobrevivir los animales que se alimentaban de semillas y los insectos.
Tiempo más adelante, cuando apareció la luz, las semillas pudieron germinar dando lugar al crecimiento de las plantas y por tanto la cadena trófica pudo reestructurarse de nuestro con las especies supervivientes. Entre ellas no estaban los dinosaurios.
TEORÍAS SOBRE LA DESAPARICIÓN DE LOS DINOSAURIOS
Se han dado docenas de explicaciones sobre la extinción de los dinosaurios, la mayoría fantásticas o al margen de la constatación con pruebas. Hasta hace poco tiempo se pensaba que los dinosaurios habían desaparecido gradualmente a lo largo del período cretácico superior. Los recientes descubrimientos que indican el impacto de un gran asteroide o cometa en el límite entre el periodo cretácico y la era terciaria, hace unos 65 millones de años, fomentó la hipótesis de que tal impacto podía haber desencadenado cambios climáticos que acabaran con el reino de los dinosaurios. Aunque tales hechos, comunes en la historia geológica de la Tierra, podrían haber tenido consecuencias en el medio ambiente, la gran mayoría de los dinosaurios ya se habían extinguido por ese tiempo. Además, otros organismos como tortugas, cocodrilos, peces, aves y anfibios, que también tendrían que haber sufrido el cataclismo, sobrevivieron con pérdidas de menor importancia. Se sabe que a lo largo del cretácico superior el clima se fue volviendo más inestable y estacional, y que tanto la vida terrestre como la marina se vieron afectadas por olas de desaparición. Aunque no pueden descartarse los efectos de un impacto extraterrestre, éstos no explican los datos que se tienen de extinción y supervivencia al final del periodo cretácico.
Existen tres teorías aceptadas:
- Cambios climáticos: pudieron llevar a la muerte a los dinosaurios. Esto se puede apoyar en el dato que indica que en el Cretácico hubo cataclismos, maremotos, terremotos, descenso en las temperaturas, etc.
- Erupciones volcánicas: ríos de lava, nubes de dióxido de carbono, y contaminación general por diversos ácidos quizás envenenaron la atmósfera, por consiguiente mató a los dinosaurios y otra fauna terrestre existente.
- Meteorito: el descubrimiento en 1979 de un depósito de iridio (elemento poco común en la Tierra, pero presente en los meteoritos) y un cráter en Chicxulub en Máxico dan pie a esta teoría. Tal vez un asteroide chocó contra la Tierra y levantó polvo, provocó maremotos y terremotos, fuertes vientos, lo que llevó a la extinción de muchas especies animales.
EL ORIGEN DEL SER HUMANO
Hace 8 millones de años las corrientes convectivas del manto comenzaron a romper África. Este cambio en el relieve modificó el clima y convirtió la selva en sabana.
En la selva vivían grupos de primates, los antecesores de la familia homínidos (a los que pertenecemos los humanos). Con el cambio climático estos animales tuvieron que modificar sus hábitos: para recoger el alimento en un paisaje abierto, como en la sabana, la postura bípeda tiene ventajas sobre la cuadrúpeda. Hace 4 millones de años aparecieron los primeros seres bípedos: los Australopithecus. Posteriormente pequeñas poblaciones de estos homínidos se extendieron rápidamente por toda Africa.
A continuación un esquema con la evolución de los homínidos.
