Material Novenos
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D esde tiempos remotos, las personas han sentido curiosidad por los enormes huesos fósiles que
han sido descubiertos por casualidad o luego de investigaciones científicas. En la actualidad sabemos
que estos huesos pertenecieron a los dinosaurios, animales extintos hace más de 60 millones de años.
Para poder clonar animales como ellos se necesitaría obtener una secuencia completa de su ADN, lo que
ya se ha logrado con otros animales y que nos acerca a la idea fantástica de revivirlos.
Se ha encontrado ADN de insectos muy antiguos en el ámbar, un tipo de resina de árbol, que ha
preservado extraordinariamente los fósiles, a tal punto que, si los insectos se alimentaban de sangre de
animales de mayor tamaño, ha sido posible encontrar rastros de esta sangre y obtener de ella el ADN de
esas especies, denominado paleo-ADN.
Para extraer el ADN de los fósiles del ámbar basta con introducir una aguja que atraviese la resina y el
tórax del insecto hasta lograr extraer una muestra.
En un estudio hecho a un insecto fosilizado en ámbar se hallaron células sanguíneas que pudieron
observarse en el microscopio y que resultaron ser de un dinosaurio. De este modo se logró estudiar el
ADN de los dinosaurios y se descubrió que estaban relacionados con las grandes aves. También se
encontró que, en realidad, el ADN de dinosaurios es algo más fácil de extraer con este proceso que el
ADN de un mamífero. La razón es que los glóbulos rojos de un mamífero no tienen núcleo y, por eso,
esas células carecen de ADN. Para hacer la clonación de un mamífero hay que encontrar un glóbulo
blanco, que es mucho más raro de hallar que los rojos. Pero los dinosaurios tenían glóbulos rojos con
núcleo, al igual que las aves modernas. Este es otro de los muchos indicios que tenemos de que los
dinosaurios realmente no eran reptiles, sino grandes aves coriáceas.
Actividades
Interpreta
1. ¿Por qué sería más fácil clonar un ave que un mamífero?
Argumenta
2. Explica cómo puede ser posible obtener paleo-ADN.
Propón
3. Elabora un relato en la cual expongas el origen de las aves a partir de los dinosaurios.
Debe proporcionar argumentos sólidos a esta posible relación.
La evolución
Explora
Las mariposas luna azul (Hypolimnas bolina) de las islas de Samoa estaban siendo
atacadas por un parásito que destruía los embriones machos. Esto condujo a un
desequilibrio entre los sexos: los machos constituían solo el 1 % de la población. Sin
embargo, se encontró que a lo largo de diez generaciones (~ 1 año) la población de
machos se había repuesto y constituía ya un 40 % de la población. El parásito no
desapareció, sino que ya no mataba a los embriones, debido a una mutación en el ADN
de los machos y les dio la capacidad de sobrevivir frente a este peligro.
¿Qué es la evolución?
La evolución es un proceso de cambio a partir del cual se forman nuevas especies
basadas en las preexistentes. Gracias a la evolución podemos entender el desarrollo
de nuevas formas de vida que ha dado lugar a tan amplia diversidad; la razón por la que
existen semejanzas y diferencias entre los seres que viven actualmente y los que ya
desaparecieron, y las relaciones que presentan los organismos.
La vida en la Tierra se remonta a hace 3 500 millones de años y durante todo este
tiempo ha experimentado cambios continuos. La teoría de la evolución sostiene que los
organismos sufren cambios biológicos a través de las generaciones.
La evolución está sostenida por diferentes pruebas que se conocen como las evidencias
de evolución, que se van a analizar a continuación.
Evidencias de la evolución
Evidencias paleontológicas: los fósiles
Los fósiles son restos de organismos que vivieron años atrás y evidencias de la actividad
de organismos del pasado. El registro fósil permite establecer y contrastar el orden
cronológico de origen y extinción de los seres vivos. Es una de las mejores pruebas
físicas que se tiene para establecer el tiempo en el que vivieron y las condiciones del
ambiente que habitaron. Los paleontólogos han permitido abrir una ventana al pasado con
la recreación de estos ambientes o paleoambientes.
Los fósiles se encuentran en rocas sedimentarias. Para su formación se han requerido
condiciones muy especiales: normalmente, tienen mayor probabilidad de fosilizarse
aquellos seres vivos con partes duras que aquellos con partes blandas, pues los restos de
los organismos deben enterrarse y quedar aislados de las condiciones
naturales que descomponen la materia orgánica, de la humedad y de la temperatura.
Existen evidencias fósiles muy importantes como la Fauna de Ediacara, un registro del
Precámbrico que muestra la existencia de vida pluricelular, y la Fauna de
Burguess Shale, un registro del Cámbrico en el que se observan casi todas las formas
de vida invertebradas de la actualidad.
Tipos de fósiles
De acuerdo con el tamaño de los fósiles, estos se clasifican en microfósiles, macrofósiles
e icnofósiles.
• Microfósiles: son visibles al microscopio óptico; por ejemplo, los restos o señales de la
actividad de microorganismos como bacterias y protozoos.
• Macrofósiles o megafósiles: aquellos que se ven a simple vista como dientes de
animales, huesos, impresiones de plantas en rocas, insectos conservados en ámbar,
entre otros.
• Icnofósiles: son evidencias de la actividad de algún ser vivo, por ejemplo, restos
de materia fecal o coprolitos, huellas, huevos, nidos y cualquier otro rastro de su
presencia.
Evidencias anatómicas: las homologías y analogías
Cuando comparamos el esqueleto de un caballo, de un delfín y de un ser humano,
encontramos que son muy similares. Esta similitud se hace evidente al cotejar sus
extremidades y comprobar que están constituidas por las mismas piezas. La razón
de esta semejanza es que todos ellos proceden de un ancestro común.
Son estructuras homólogas aquellas que tienen un mismo origen pero diferente
función. Así, las patas del caballo sirven para trotar, las aletas del pez para nadar y las
alas del pájaro para volar: aunque tienen el mismo patrón arquitectónico, su función
es diferente. También hay estructuras que cumplen una misma función pero que
provienen de ancestros diferentes; es el caso de las estructuras análogas: las alas de
un ave y de un insecto tienen orígenes diferentes, pero por presiones similares de
selección desempeñan una misma función, lo cual indica adaptaciones al lugar en
el que viven.
Los órganos vestigiales también son pruebas anatómicas, pues son estructuras que
permanecen en algunos organismos pero que no cumplen ninguna función. En el
caso de los humanos, el apéndice es un segmento del intestino delgado sin ninguna
función, pero es evidencia de nuestros antepasados herbívoros porque allí se
realizaba la fermentación de la celulosa, componente de las células vegetales. En las
siguientes imágenes puedes observar las diferencias entre homologías y analogías.
Son estructuras homólogas aquellas que cumplen diferente función pero comparten el mismo origen.
Indaga
Comparación de embriones
Entre más parecidos son los embriones de distintos animales, más es su parentesco evolutivo.
Evidencias moleculares:
la comparación de segmentos de ADN
La biología molecular es una disciplina reciente que se desarrolló a partir de la
mitad del siglo XX, tras la propuesta del modelo de doble hélice del ADN. Esta
disciplina aporta las pruebas más concluyentes a favor de la evolución biológica.
Comparar secuencias de ADN de dos especies o secuencias de aminoácidos de
las proteínas resulta un buen método para determinar su parentesco. Cuantas
más diferencias se detecten, más lejos en el tiempo se encontrará su ancestro común.
Esta evidencia molecular es de gran importancia en la actualidad para formular
diagramas de clasificación de las especies: las comparaciones de segmentos
de ADN permiten construir filogenias basadas en la clasificación natural de las
especies, es decir, que atienden al parentesco evolutivo que hay entre ellas. La
genómica es la rama que se encarga de comparar segmentos de ADN entre especies
para establecer el porcentaje de similitud y, con ello, relaciones de parentesco
entre las especies; esto permite reconstruir la historia evolutiva de los grupos de
organismos. En la imagen se comparan segmentos de ADN de seres humanos y
orangutanes. Los colores muestran segmentos que coinciden en las dos especies.
Comparación entre segmentos de ADN
Alineamiento de secuencias
A partir de la comparación de secuencias de ADN se ha emprendido un camino en el
campo de la proteómica, que es el estudio de la estructura y función de las proteínas.
Las proteínas son componentes funcionales de los organismos vivos, por lo que resultan
de gran importancia para estudiar la organización y estructura de un ser vivo;
de ahí que ahora se comparen segmentos de proteínas para buscar parecidos entre
especies. Cuando dos o más organismos tienen una misma proteína significa que
tienen algún grado de parentesco; por ejemplo, todos los organismos que tienen el
factor de aglutinación comparten un ancestro común cercano.
La información que se obtiene a partir de las homologías, la comparación de los
desarrollos embrionarios y la biología molecular facilita la reconstrucción de
acontecimientos
evolutivos de las especies hasta ahora desconocidos, y permite conformar
y precisar otros ya conocidos. Esta es la materia prima para elaborar y revisar
las clasificaciones existentes y la organización de la diversidad biológica. Los avances
en este campo han permitido reorganizar los sistemas de clasificación atendiendo
al parentesco entre especies.
Frotis sanguíneo en el que se ve la
aglutinación de los glóbulos rojos.
La fauna de América y de África se parece debido a que estos continentes alguna vez estuvieron
comunicados.
5. ¿Qué criterio se tiene en cuenta para determinar si un grupo de órganos son análogos
u homólogos?
6. Consulta qué organismos fueron Anomalocaris y Hallucigenia, dónde se encontraron
sus fósiles y haz un dibujo en tu cuaderno que explique a cuáles seres actuales se
parecen y por qué.
Usa el conocimiento
7. Completa el siguiente crucigrama sobre las evidencias de la evolución.
Horizontales
1. Restos de seres vivos que vivieron en
el pasado.
5. Estudio comparativo de la estructura
de las proteínas y su función en los
organismos.
7. Distribución geográfica de las especies
animales y vegetales.
8. Historia de un individuo.
10. Órganos con una misma función
pero con diferente origen.
Verticales
2. Tipo de fósil que es evidencia de la
actividad de algún ser vivo.
3. Reconstrucción de un ambiente del
pasado.
4. Historia de una especie.
6. Órganos con un mismo origen pero
diferente función.
9. Estadio de desarrollo temprano en
los vertebrados.
Teorías de la evolución
Explora
Charles Darwin no fue el primer científico en referirse a la teoría de la evolución. A finales
del siglo XVIII e inicios del XIX, Lamark y el abuelo de Darwin explicaron la diversidad de
la vida a partir de ideas que se basaban en la evolución; sin embargo, las explicaciones y
los argumentos científicos no fueron suficientes para conseguir la credibilidad de la
comunidad científica.
Darwin logró recoger información y evidencias durante cinco años que viajó alrededor del
mundo, realizó varias exploraciones en América
del Sur y se quedó cinco semanas en las islas Galápagos. La cantidad de datos obtenidos
con gran rigor y su interpretación hicieron que su teoría sobre la selección natural fuera
aceptada.
Ideatic
https://www.youtube.com/watch?v=QEDQfqB8_lE
https://www.youtube.com/watch?v=fCZP1iIlYKc
Presenta una síntesis sobre la teoría de la evolución de las especies de Charles Darwin.
Mecanismos de la evolución
Los criaderos de perros utilizan estrategias artificiales para la producción de cachorros.
Esto quiere decir, que el criador selecciona las características deseables
en los perros y cruza a aquellos que las tienen para obtener descendientes con
dichas cualidades. Los perros de raza son más costosos y lo que los diferencia
de los perros ‘criollos’ es que a partir de la reproducción controlada se ha permitido
que ciertas características deseables se expresen en ellos.
En esta una versión extrema de un rasgo es seleccionada; se llama direccional porque se favorece
un extremo de una característica. Por ejemplo, en una población de pinzones de las islas
Galápagos existían aves con picos gruesos y más grandes que los de otros individuos, y
explotaban semillas gruesas que normalmente no consumían, pero que eran abundantes
durante el invierno. Con el tiempo, estas aves abundaron y la población de pinzones con picos
menos fuertes disminuyó.
Selección natural Estabilizadora
Cuando una característica tiene varias formas se favorece la característica intermedia. Por
ejemplo, en el caso del tamaño de los picos de los pinzones, si se presentan, picos grandes, picos
medianos y picos pequeños, la tendencia será al favorecimiento de las aves con picos medianos
porque son más adaptativos y les permiten explotar más semillas que a las de picos grandes
o pequeños. La selección natural estabilizadora favorece el promedio o la característica intermedia.
No se favorece un solo fenotipo sino que los extremos de una característica resultan ventajosos;
por esta razón se denomina diversificadora. Puede darse que las aves con picos grandes y
pequeños exploten más eficientemente las semillas disponibles y en cambio las de picos medianos
estén en desventaja porque el pico no es eficiente con las semillas pequeñas o grandes; en este
ejemplo, la característica intermedia tiende a desaparecer y los extremos de la característica se
ven favorecen.
La adaptación: resultado de la selección natural
Cualquier característica que permite a un individuo sobrevivir en un ambiente
y superar las presiones de selección se considera una adaptación. Es cualquier
característica morfológica, fisiológica o etológica que permite a un organismo
explotar de manera más eficiente su entorno.
Las adaptaciones morfológicas
La aparición o modificación de estructuras o partes de un organismo que permiten
explotar de manera más eficaz el ambiente y lograr una ventaja reproductora
se consideran adaptaciones morfológicas. Por ejemplo, la temperatura es un factor
físico que actúa como presión de selección en la mayoría de los seres vivos.
Los osos polares habitan en lugares muy fríos y como estrategia para sobrevivir en
este ambiente tienen capas de grasa muy gruesas que funcionan como aislantes
térmicos que les ayudan a conservar el calor corporal. La capa de grasa o tejido
adiposo es una estructura que ha resultado óptima en este ambiente.
Son ejemplos de adaptaciones morfológicas el mimetismo y el camuflaje.
• Mimetismo: consiste en parecerse a otro organismo, generalmente peligroso o
potencialmente nocivo. La ventaja en este caso es que el organismo mimético
confunde a los depredadores y logra disminuir la presión de depredación sobre él.
• Camuflaje: en algunos animales se ha desarrollado como estrategia parecerse al
entorno en el que viven; de esta manera se confunden y se hacen casi invisibles
para los depredadores, y como consecuencia disminuye la presión de depredación
sobre ellos.
La gruesa capa de grasa de la piel de los osos polares es una adaptación morfológica.
Las adaptaciones fisiológicas
La aparición de mecanismos de funcionamiento como rutas metabólicas y el desarrollo
de moléculas más eficaces para realizar algún proceso son adaptaciones
fisiológicas. La aparición de la respiración anaerobia es un ejemplo de adaptación
fisiológica. Algunas especies de bacterias poseen mecanismos celulares que les
permiten obtener energía sin utilizar como recurso el oxígeno; esto es posible
gracias a la existencia de rutas metabólicas como la fermentación.
Otro ejemplo es el desarrollo de moléculas de hemoglobina más eficientes en
el transporte de oxígeno en ambientes con poca disponibilidad de este gas. La
hibernación es también una adaptación que permite a los organismos sobreponerse
a periodos desfavorables al disminuir la tasa de su metabolismo; así, el organismo
gasta un mínimo de energía y mantiene las funciones vitales mientras las
condiciones desfavorables pasan y es posible encontrar de nuevo circunstancias
propicias para su desarrollo.
Las bacterias metanógenas pueden procesar el metano, una actividad que muy pocos organismos
pueden realizar.
11. Consulta por qué el tamaño de un bebé al nacer es promedio; revisa cuál es la medida
promedio y qué sucede cuando nacen más grandes o más pequeños. ¿Podría ser esta
una característica moldeada por la selección natural? Si es así, ¿qué tipo de selección
habría operado?
Mecanismos de la evolución
Adaptaciones etológicas
Los comportamientos que se desarrollan en un organismo y que le permiten explotar
mejor el ambiente en el que vive y de esta manera obtener una ventaja
reproductiva son adaptaciones etológicas o comportamentales. Por ejemplo, los
animales ectotermos mantienen la temperatura de su cuerpo de acuerdo con la
temperatura del ambiente; carecen de mecanismos para regular su temperatura
y mantenerla constante y, como estrategia, muchos de ellos buscan lugares en los
cuales la temperatura favorezca la activación de su metabolismo. Es común ver a
las iguanas en días soleados sobre piedras y el suelo recibiendo los rayos del Sol de
forma directa; este comportamiento les permite alcanzar una temperatura óptima
para desarrollar sus procesos vitales.
Las iguanas buscan rocas y lugares oscuros que absorben la radiación solar.
La selección sexual
Explica
13 La mariposa monarca se alimenta de asclepias, una planta que contiene sustancias
químicas de sabor amargo. Las aves que comen a las mariposas monarca se enfermarán
por la presencia de las sustancias de la asclepias y, en un futuro, evitarán comer a las
mariposas. Las mariposas viceroy son muy similares en aspecto a las mariposas
monarca.
2.
3.
Según Darwin
En una población ancestral había jirafas con diferentes longitudes de cuello. En la lucha por la supervivencia,
aquellas jirafas con el cuello un poco más largo alcanzaban las ramas más altas. Las jirafas con el cuello corto
dejaban menor descendencia ya que obtenían poco alimento, y con el tiempo morían.
Las jirafas con el cuello más largo lograban dejar más descendencia y con esto la característica se hizo más
frecuente en la población. La naturaleza favoreció aquellas características que en los organismos
representaban una ventaja en la supervivencia. Después de un tiempo, la característica sería frecuente en
toda la población.
13. El DDT fue un insecticida muy utilizado a lo largo de los años. Conforme pasó el
tiempo perdió su efectividad sobre los insectos.
a. Sugiere a qué pudo deberse este fenómeno.
b. ¿De qué manera esta situación puede ser favorable y desfavorable al mismo tiempo?
A medida que la Tierra se enfriaba, el vapor de agua proveniente de las erupciones volcánicas se
condensaba y precipitaba en forma de lluvias torrenciales y constantes, que al caer “lavaban” las partes
altas de la geografía, disolviendo y arrastrando consigo muchas sales minerales y otros compuestos.
El agua se acumuló en las partes profundas hasta dar forma a los cálidos mares primitivos, a los que
Oparin dio el nombre de “sopa primigenia” o “caldo nutritivo”. Estos mares concentraban una
creciente cantidad de compuestos, debido a las constantes evaporaciones y precipitaciones que sufrían.
De acuerdo con esta teoría, las fuentes de energía que existían en esa época permitieron la combinación
de los primeros compuestos de la atmósfera reductora primitiva con aquellos de los primeros mares.
Tales fuentes de energía fueron: descargas eléctricas (provenientes de las tormentas), radiaciones solares
(sobre todo ultravioleta), erupciones volcánicas y radioactividad. El resultado de esto fue la formación
de moléculas mayores, que evolucionaron a partir de los compuestos mencionados, hasta formar
compuestos polimoleculares de complejidad creciente conocidos como compuestos prebióticos.
La presencia de fuentes de energía como descargas eléctricas, radiaciones solares y erupciones volcánicas
fueron esenciales para el surgimiento de la vida, según la teoría de la síntesis abiótica.
Dichos compuestos prebióticos formaron pequeños sistemas precelulares cada vez más complejos,
delimitados del ambiente con el que iniciaron una interacción como sistemas abiertos, a los que Oparin
les dio el nombre de protobiontes.
En algún momento fortuito de la evolución, a partir de los protobiontes más complejos surgieron otros a
los que Oparin llamó eubiontes, los cuales eran capaces de transmitir a sus descendientes la información
de sus características, gracias a la existencia de compuestos polimerizados que Oparin consideró como
los precursores de los ácidos nucleicos actuales. Se calcula que esta evolución química en la Tierra duró
entre 1,500 y 1,700 millones de años.
En 1953, los estadounidenses Stanley L. Miller (1930-2007) y Harold C. Urey (1893-1981) realizaron
en el laboratorio una serie de experimentos sencillos cuyo objetivo era comprobar la formación de
algunos de los compuestos propuestos por Oparin y Haldane. Los resultados fueron espectaculares.
Mediante un aparato simple, simularon el mundo primitivo en miniatura con todas las condiciones
atmosféricas. Utilizaron una mezcla de hidrógeno, metano,
amoniaco y adicionaron constantemente vapor de agua, con lo cual lograron que se produjeran varios
compuestos orgánicos, como aminoácidos, ácidos grasos, urea y ácidos fórmico, acético y propiónico.
Animados por los resultados obtenidos, otros investigadores, como el srilanqués
El experimento de Stanley Miller y Harold Urey simuló las condiciones de la Tierra primitiva, con las que
obtuvieron algunos compuestos orgánicos.
Con el tiempo continuaron realizándose experimentos cada vez más complicados sobre
esta teoría, en los que se obtuvieron siempre numerosos compuestos prebióticos, como azúcares, ácidos
grasos, bases nitrogenadas, moléculas de ATP. Incluso se ha logrado obtener 14 de los 20 aminoácidos
naturales.
Evolución química abiótica o prebiológica
La formación de los compuestos prebiológicos requirió de una evolución química que duró de 1,500 a
1,700 millones de años (aproximadamente la tercera parte de la edad de Tierra). Los resultados de las
experiencias realizadas por Miller, Urey, Ponnamperuma y otros demostraron que, en las condiciones de
la Tierra primitiva
propuestas por Oparin, es posible formar compuestos orgánicos de cierta complejidad, como los
obtenidos a partir del metano (azúcares, glicerina, ácidos grasos, etcétera); incluso, además del metano,
se han utilizado otros compuestos que seguramente existían en la Tierra primitiva, como el ácido
cianhídrico (HCN), ácido sulfhídrico (H2S) y formaldehído (H2CO), hasta lograr una variedad de
compuestos fundamentales para la vida, como aminoácidos, purinas, pirimidas y ATP. Sin embargo,
un ser vivo es mucho más que estos compuestos.
Polimerización prebiológica
La teoría Oparin-Haldane explica la posible formación de moléculas pequeñas en los mares primitivos,
pero no la de las grandes moléculas. Químicamente sabemos moléculas pequeñas, se requieren
reacciones de condensación por deshidratación, es decir, reacciones que implican la formación de
moléculas de agua, como se muestra a continuación:
R — OH + H — O — R R — O — R + H2O
Sin embargo, es difícil pensar que este tipo de reacción pueda ocurrir en la sopa primigenia propuesta
por Oparin, ya que la condensación por deshidratación en un medio acuoso tiende a la hidrólisis; es
decir, los compuestos formados se descomponen en presencia de agua, como se muestra a continuación:
R — O — R + H2O R — OH + H — O — R
Siendo así, los científicos se preguntan cómo pudieron formarse macromoléculas o polímeros en los
mares primitivos. La respuesta yace en la posibilidad de polimerización mediante la concentración de los
sustratos, tal vez sobre la superficie de algunos minerales y la rehidratación del medio de reacción.
Quizá también el proceso de polimerización se acopló a alguna reacción que liberaba energía, lo que
propició una polimerización completa.
La teoría de Harada y Fox propone que la polimerización pudo llevarse a cabo por medio de la concentración
de sustratos, que debió ocurrir en pequeños depósitos de agua donde se presentará una rápida concentración
y evaporación.
Kaoru Harada (1927-2010) y Sidney W. Fox (1912-1998) obtuvieron en 1964 un polipéptido formado
por 12 aminoácidos, al calentar a 1000 ºC una mezcla de metano, amoniaco y agua. Es probable que este
tipo de procesos hayan ocurrido en algunas oquedades, en pequeños charcos de las playas primitivas o
en cualquier pequeño depósito de agua del caldo nutritivo donde se presentará una rápida concentración
y evaporación. Recientemente Louis Lerma, un investigador del Lawrence Berkeley Laboratory
de Estados Unidos que se ha dedicado al estudio de este problema, también apoyó esta teoría explicando
que es muy probable que los procesos de polimerización se hayan dado en las burbujas que
constantemente se formaban en la superficie de los mares primitivos. Lerma considera que éstas
pudieron realizar una función semejante a la esfera que utilizó Miller durante su experimento, es decir,
de forma similar a un “reactor biológico”.
De acuerdo con esta propuesta, en las burbujas que flotaban en el océano primitivo quedaban atrapadas
moléculas ricas en carbono, además de granos de arcilla y algunos metales que eran esparcidos en el aire
por volcanes y cometas que chocaban con la Tierra.
Lerma considera que cuando esas burbujas estallaban, lanzaban a su alrededor minúsculas gotas que al
evaporarse contenían concentrados de materia orgánica, en los que los rayos solares y los relámpagos
favorecían la síntesis de moléculas complejas como aminoácidos, ácidos grasos e incluso fragmentos de
ARN y de ADN. Todo parece indicar que, aun en las condiciones que tenía la Tierra primitiva, fue
posible la formación abiótica de los compuestos precursores de la vida.
Panspermia
En 1908, el sueco Svante Arrhenius (1859-1927), Premio Nobel en 1903, popularizó la teoría de
panspermia en el libro titulado La creación de los mundos, según la cual la vida llegó a la Tierra
proveniente del espacio exterior, a través de esporas resistentes a temperaturas extremas, el vacío y las
radiaciones.
Durante mucho tiempo esta teoría tuvo verdaderas objeciones, porque se consideraba que ninguna forma
de vida terrestre conocida hasta entonces podía resistir, por un lado, las radiaciones cósmicas del espacio
y, por el otro, las altas temperaturas que se generan al entrar los meteoritos en la atmósfera terrestre.
Sin embargo, recientes e importantes descubrimientos han llevado a reconsiderar algunos aspectos sobre
esta teoría. Actualmente se sabe de la existencia de grupos de microorganismos capaces de resistir muy
altas temperaturas; esto, sumado al hecho de que en el interior de los meteoritos la materia viva podría
estar protegida de las radiaciones cósmicas y encontrarse a una temperatura menor, lo cual hace posible
pensar que algunos microorganismos extraterrestres lograron llegar a nuestro planeta por medio de un
asteroide o cometa.
Por otra parte, también existe la posibilidad de que la Tierra haya sido golpeada por algún cuerpo
celeste, con lo que habrían salido disparados al espacio pedazos de rocas terrestres con
microorganismos, de modo que éstos hubiesen logrado llegar a otro planeta o cuerpo del espacio, en el
que quizá existieran condiciones propicias para la vida.
El estudio de algunos meteoritos caídos en la Tierra ha aportado datos que permiten pensar que no es
imposible que la vida se haya desplazado a través del sistema solar. Un ejemplo digno de mencionar es
el meteorito encontrado en 1997, proveniente de Marte, en el que se hallaron formas parecidas a
microorganismos fosilizados.
Además, existen evidencias que refuerzan lo anterior. Por ejemplo, en los cometas, asteroides y otros
cuerpos del espacio existen muchos compuestos importantes para la vida, lo que se pudo comprobar a
partir de 1986, año en que los científicos, valiéndose de la sonda Giotto, detectaron compuestos como
ácido cianhídrico, formol y polímeros de éstos en el núcleo del cometa Halley.
Algo parecido sucedió con el asteroide que cayó el 28 de septiembre de 1969 en Murchison, Australia,
en el que se descubrió grafito (carbono elemental cristalizado), carburo de silicio, muchos aminoácidos y
cientos de hidrocarburos; pero algo todavía más asombroso fue que además se encontró las cinco bases
nitrogenadas que forman cadenas del ADN y ARN es decir, adenina, guanina, citosina, timina
y uracilo.
Aunque algún tiempo la teoría de la panspermia perdió relevancia, los recientes descubrimientos de
organismos extremófilos han logrado que algunos científicos la reconsideren.
Las diferentes teorías del origen de la vida en la Tierra están relacionadas con la astronomía, una de las
ramas de la física. Sin los avances en ese campo de la ciencia, habría sido difícil imaginar las posibilidades
de las condiciones de la Tierra primitiva para que se pudieran originar las protocélulas.
También la geología ha contribuido, mediante el análisis de la evolución de los organismos y los cambios
que ha tenido la Tierra a lo largo de su historia.
Hipótesis hidrotérmica
Descubrimientos recientes han llevado a varios científicos a sugerir otras concepciones sobre el origen
de la vida en la Tierra, como la teoría o hipótesis hidrotérmica. Hace pocos años los científicos
quedaron sumamente sorprendidos al encontrar vida en el fondo del océano en zonas cercanas a
chimeneas volcánicas, como las que se encuentran en el océano Pacífico, cuyas temperaturas pueden
alcanzar alrededor de 250 ºC y más de 300 atm de presión (una atmósfera, símbolo atm, es la presión
que ejerce el aire al nivel del mar).
La base de la vida en este medio depende de la actividad de microorganismos procariotas conocidos
como arqueobacterias, los cuales viven y se desarrollan en condiciones increíblemente hostiles,
parecidas a las que seguramente existieron en la Tierra primitiva, es decir, con poco oxígeno y
altas temperaturas.
Las arqueobacterias de ese medio obtienen su energía de un modo muy particular. Las chimeneas
volcánicas calientes expulsan continuamente metano (CH4)y sulfuro de hidrógeno (H2S), gases que los
procariotas combinan con sustancias químicas disponibles en las rocas para liberar energía, ya que son
capaces de oxidar el metano y producir dióxido de carbono. Otros grupos de arqueobacterias que
también viven en ese tipo de medio, pueden oxidar hierro, azufre o manganeso, entre otros. A este
proceso se le conoce como quimiosíntesis.
Las cianobacterias que habitan en los manantiales hirvientes del parque de Yellowstone causan la coloración
de sus paredes. Cada color corresponde a un rango de temperatura y una especie de microorganismo.
De igual forma, sobre la superficie terrestre también se ha encontrado ciertas arqueobacterias que, en
forma parecida a las anteriores, habitan en ambientes con condiciones extremas, en medios sumamente
ácidos o muy alcalinos, e incluso enmedios salados y en lugares en los que el agua alcanza temperaturas
prácticamente de ebullición, como sucede en algunos manantiales del Parque Nacional de Yellowstone
en Estados Unidos.
Según la teoría de la endosimbiosis, los cloroplastos y membranas fueron alguna vez células procariotas
independientes que fueron fagocitadas por otras células, que eventualmente evolucionaron en células
eucariotas.
Actividades
La biodiversidad generada por las células eucariotas es fácil de comprender cuando se observa a
seres vivos como hongos, plantas o animales. Sin embargo, la enorme variedad en las formas de
vida también está nutrida por los organismos procariotas. Aunque podría parecer que existe poca
diversidad en este grupo, por el hecho de ser todos ellos unicelulares y contar con pocos
organelos, si se analiza su metabolismo, se encontrará que las diferencias son mucho más
profundas de las que pudieran establecerse entre las células animales y las pertenecientes a
hongos.
Para que comprendas mejor qué impacto ha tenido el surgimiento de células procariotas
y eucariotas en la existencia de la biodiversidad, realiza la siguiente actividad.
17. Organícense en parejas para realizar lo siguiente:
a) Definir qué son las células procariota y eucariota.
b) Describir las características principales de cada tipo de célula, incluyendo su tamaño.
c) Dibujar un diagrama que esquematice la estructura de cada tipo de célula, señalando
claramente sus principales estructuras.
d) Investigar qué tipo de organismos están asociados a cada tipo de célula y reunir
fotografías que lo ilustren.
e) Identificar qué organismos presentan mayor diversidad biológica y qué tipo de células tienen.