CURSO BASICO DE NIVELACION DE BIOLOGÍA GENERAL 2023 – I

ORIGEN DEL UNIVERSO: TEORÍA DEL BIG BANG

Desde tiempos inmemoriales hemos tratado de conocer cómo se formó el universo. La

respuesta más común se basa en la teoría del Big Bang, pero no es la única.

La teoría más conocida sobre el origen del universo se centra en un cataclismo cósmico
sin igual en la historia: el Big Bang. Esta teoría surgió de la observación del alejamiento a
gran velocidad de otras galaxias respecto a la nuestra en todas direcciones, como si
hubieran sido repelidas por una antigua fuerza explosiva.
Los defensores del Big Bang sugieren que hace unos 10 000 o 20 000 millones de años,
una onda expansiva masiva permitió que toda la energía y materia conocidas del universo
(incluso el espacio y el tiempo) surgieran a partir de algún tipo de energía desconocido.
La teoría mantiene que, en un instante (una trillonésima parte de un segundo) tras el Big
Bang, el universo se expandió con una velocidad incomprensible desde su origen del
tamaño de un guijarro a un alcance astronómico. La expansión aparentemente ha
continuado, pero mucho más despacio, durante los siguientes miles de millones de años.
Los científicos no pueden saber con exactitud el modo en que el universo evolucionó tras
el Big Bang. Muchos creen que, a medida que transcurría el tiempo y la materia se
enfriaba, comenzaron a formarse tipos de átomos más diversos, y que estos finalmente se
condensaron en las estrellas y galaxias de nuestro universo presente.
La teoría del Big Bang deja muchas preguntas importantes sin respuesta. Una es la causa
original del mismo Big Bang. Se han propuesto muchas respuestas para abordar esta
pregunta fundamental, pero ninguna ha sido probada, es más, una prueba adecuada de
ellas supondría un reto formidable.
En 2014, un equipo internacional de científicos detectaron ondas gravitacionales,
deformaciones espacio-tiempo provocadas por el Big Bang, que sugieren que vivimos en
realidad en un multiuniverso, es decir, un universo con muchos universos. Estas ondas
confirman, efectivamente, las teorías sobre la inflación cósmica, la expansión exponencial
que se produjo una fracción de segundo después del de la gran explosión hace 13.800
millones de años.
¿Qué hay más allá de los límites del universo observable? ¿Es posible que nuestro
universo sea sólo uno de los muchos de un multiverso mucho mayor? Son preguntas que
no parece que estemos cerca de poder responder, pero que sin lugar a dudas la
humanidad intentará despejar.
¿Cómo se formó el Sistema Solar?

Es difícil precisar el origen del Sistema Solar. Los científicos creen que puede situarse
hace unos 4.650 millones de años.

Según la versión propuesta por Kant y Laplace, una inmensa nube de gas y polvo se
contrajo a causa de la fuerza de la gravedad, probablemente, debido a la explosión de
una supernova cercana. A causa de la contracción comenzó a girar a gran velocidad y se
fue aplanando; por eso, el Sistema Solar resultante se parece más a un disco que a una
esfera.

¿Cómo se formó el Sol?

La mayor parte de la materia se acumuló en el centro. La presión era tan elevada que se
inició una reacción nuclear, liberando energía y formando una estrella. Al mismo tiempo
se iban definiendo algunos remolinos que, al crecer, aumentaban su gravedad y recogían
más materiales en cada vuelta.
También había muchas colisiones entre partículas y cuerpos en formación. Millones de objetos se
acercaban y se unían o chocaban con violencia y se partían en trozos. Los encuentros
constructivos predominaron y, en sólo 100 millones de años, adquirió un aspecto semejante al
actual. Después cada cuerpo continuó su propia evolución.

Formación de los planetas y satélites

Los planetas y la mayoría de sus satélites se formaron por acreción de materia que se

acumulaba alrededor de los trozos más grandes de la proto-nebulosa. Tras una sucesión
caótica de colisiones, fusiones y procesos de reconstrucción, adquirieron un tamaño
parecido al actual y se fueron desplazando hasta situarse en las posiciones que
conocemos.

La zona más cercana al Sol era demasiado cálida para retener materiales ligeros. Por eso
los planetas interiores son pequeños y rocosos, mientras que los exteriores son grandes y
gaseosos. La evolución del Sistema Solar no se ha detenido, pero, tras el caos inicial, la
mayor parte de los materiales forman parte ahora de cuerpos situados en órbitas más o
menos estables.

Teorías sobre el origen del Sistema Solar

Hay otras cinco teorías o variaciones consideradas razonables:

La teoría de Acreción asume que el Sol pasó a través de una densa nube interestelar, y
emergió rodeado de un envoltorio de polvo y gas.

La teoría de los Proto-planetas dice que inicialmente hubo una densa nube interestelar
que formó un cúmulo. Las estrellas resultantes, por ser grandes, tenían bajas velocidades
de rotación, en cambio los planetas, formados en la misma nube, tenían velocidades
mayores cuando fueron capturados por las estrellas, incluido el Sol
La teoría de Captura explica que el Sol interactuó con una proto-estrella cercana,
sacando materia de esta. La baja velocidad de rotación del Sol se atribuye a que se formó
antes que los planetas.

La teoría Laplaciana Moderna asume que la condensación del Sol contenía granos de

polvo sólido que, a causa del roce en el centro, frenaron la rotación solar. Después la
temperatura del Sol aumentó y el polvo se evaporó.

La teoría de la Nebulosa Moderna se basa en la observación de estrellas jóvenes,

rodeadas de densos discos de polvo que se van frenando. Al concentrarse la mayor parte
de la masa en el centro, los trozos exteriores, ya separados, reciben más energía y se
frenan menos, con lo que aumenta la diferencia de velocidades.

ORIGEN DE LA TIERRA:
La Tierra es el mayor de los planetas interiores y se creó como todos los planetas
restantes del Sistema Solar, hace aproximadamente 4.6 miles de millones de años. La
Tierra primigenia se formó por la colisión y fusión de fragmentos de rocas más pequeños,
de los denominados planetesimales.
 La Tierra es el tercer planeta del Sistema Solar. Está situado entre Venus y Marte y gira
en torno a una gran estrella, el Sol. El Sistema Solar se encuentra en una galaxia llamada
Vía Láctea. Además, sabemos que es el único planeta que tiene agua líquida y vida. Para
entender la importancia que tiene la Tierra es necesario entender qué ha hecho posible
eso.
Características de la Tierra
La Tierra tiene una masa de aproximadamente mil trillones de toneladas. Tiene un radio
de alrededor de 6370 km. Cuenta con un satélite, la Luna, que gira en torno a ella. Es un
geoide, es decir, la forma de la Tierra es concretamente una esfera aplanada en los polos
norte y sur. La Tierra está compuesta por varias capas externas e internas.
Las capas externas de la Tierra son:
 Atmósfera: Es la capa gaseosa y se extiende desde la superficie terrestre hasta el
espacio. Contiene el oxígeno que necesitan los seres vivos para vivir y otros gases
(nitrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua, etc.). También contiene la capa de ozono,
que nos protege de los rayos ultravioleta del Sol (muy peligrosos para los seres vivos).
 Hidrosfera: Incluye todas las masas de agua líquida o sólida que hay en el planeta.
Océanos, mares, ríos, lagos, aguas subterráneas, glaciares y nieve.
 Litosfera: Compuesta por las rocas y minerales que forman la superficie terrestre.
 Biosfera: Formada por todos los seres vivos que viven en el planeta.
Las capas internas de la Tierra, que conforman la geosfera, son:
 Corteza: Es la capa más fina y superficial y en ella y sobre ella se sitúan la litosfera, la
hidrosfera, la biosfera y la atmósfera. Por debajo se encuentra el manto.
 Manto: Capa inmediatamente situada debajo de la corteza. Está formada por el magma,
rocas en estado líquido debido a las altas temperatura. El magma sale a la superficie
terrestre por medio de los volcanes, y entonces se llama lava. Está dividido en manto
externo (próximo a la corteza terrestre) y en manto interno (próximo al núcleo).
 Núcleo: Es la capa más interna y está rodeada por el manto. Está formada por metales,
especialmente hierro y níquel. También se divide en núcleo externo (estado líquido) y
núcleo interno (estado sólido).
La Tierra es el único planeta conocido donde existe la vida. Esta rareza se debe
sobre todo a tres razones principales: la presencia de oxígeno, la existencia de agua y la
capa de ozono.

Cómo se formó la Tierra: explicación sencilla

Para explicar cómo se formó la Tierra a los niños podemos centrarnos en explicarles
los siguientes datos de forma sencilla.
La Tierra tiene una edad de 4.500 millones de años. Se formó al mismo tiempo que el
Sol y el resto de los planetas del Sistema Solar. Al principio el Sistema Solar era una
nube de gases y polvo. Según se formaba el Sol, las partículas se empezaron a acercar
por el efecto de la gravedad, es decir, por el efecto de la masa de una gran estrella que se
estaba formando. El planeta Tierra apareció tras la colisión de otros planetas más
pequeños. Debido al intenso choque entre ambos se creo una gran masa de roca
ardiente. Ambos planetas tenían un núcleo de metal y un manto de rocas, lo que explica
que el interior de nuestro planeta tenga las mismas características.
El planeta Tierra que se formó en estos tiempos tan primitivos no tiene nada que ver con
la actual apariencia que tiene hoy en día. Este primer planeta no podía albergar vida pues
era una masa de roca indiferenciada a muy altas temperaturas. Poco a poco se fue
enfriando la corteza, pero debido a la actividad interna de las rocas calientes aparecieron
una serie de fracturas que dieron lugar a las placas tectónicas.
Las placas tectónicas son como las fichas del puzzle de la Tierra y están formadas por
continentes y los suelos oceánicos. Estas fichas pueden moverse, crearse y desaparecer,
es lo que se conoce como Tectónica de placas. En los océanos se fractura el suelo y el
magma del interior sale a la superficie, al entrar en contacto con el agua se enfría y forma
nueva corteza. La creación de la nueva corteza empuja la que había antes y desaparece
hacia el interior de la Tierra por debajo de los continentes.
Una vez que se formó el planeta aparecieron distintos elementos y procesos que han
producido el planeta que hoy tenemos. A continuación, vamos a explicar cómo se
formaron los océanos, la atmósfera, los continentes y cómo apareció la vida.
 Cómo se formaron los océanos
Los océanos aparecieron hace 4.400 millones de años. La superficie terrestre se había
vuelto una corteza de roca dura por el enfriamiento del interior del planeta, aunque aun
así la actividad volcánica era intensa. El origen del agua en la Tierra tiene lugar en los
meteoritos y cometas. Estas masas de roca contenían hielo y al chocar con la superficie
caliente de la Tierra se derritió y se formó agua líquida. El vapor de agua se mezcló con
otro gas que ya había en la Tierra, el dióxido de carbono. Esta mezcla hizo que el planeta
se llenara de nubes y por tanto no podía recibir luz y calor del sol y comenzó a enfriarse,
el vapor se condensó y originó la lluvia. Llovió y llovió durante miles de años y el planeta
comenzó a llenarse de agua, dando lugar a los océanos.
Como se originó la vida en la tierra
Los estudios de los fósiles de rocas antiguas nos revelan que la vida probablemente
comenzó hace unos 4 billones de años, cuando la Tierra era muy joven. Nadie sabe cómo
comenzó la vida en nuestro planeta. La mayoría de los científicos piensa que se originó
en el agua líquida.

La vida probablemente comenzó hace unos 3.800 millones de años, sólo 700 millones de
años después de la formación de nuestro planeta

La pregunta del cómo empezó la vida en la Tierra es una de las más difíciles (e
interesantes) que se pueden plantear. De hecho, el origen de los seres vivos encierra varias
cuestiones clave: ¿cuándo ocurrió?, ¿pudo producirse más de una vez?, ¿cómo fue la
transición entre la química y la biología?, ¿tuvo lugar en la Tierra o fuera de ella? Y, a
medio camino entre la ciencia y la filosofía: ¿fue fruto del azar o de la necesidad?

La investigación experimental sobre el origen de la vida comenzó en la década de 1950,

con el trabajo de dos científicos pioneros en una disciplina llamada química prebiótica:
Stanley L. Miller y Joan Oró. Las pruebas acumuladas desde entonces nos indican que la
vida probablemente comenzó hace unos 3.800 millones de años, sólo 700 millones de años
después de la formación de nuestro planeta. En el gran laboratorio de química que era la
Tierra primitiva se sintetizaron las primeras moléculas orgánicas, que fueron organizándose
progresivamente para formar otras más largas y complejas.

A partir de ellas se originaron sistemas que combinaban tres características fundamentales:

un compartimento (delimitado por una membrana), un metabolismo básico (que permitía
intercambiar materia y energía con el entorno) y una molécula con información genética
(probablemente el ARN, que luego daría lugar a las proteínas y al ADN). Consideramos que
esas células primitivas fueron los primeros seres vivos, pues ya tenían capacidad para
automantenerse y autorreproducirse. A partir de ellas, la evolución por selección natural dio
lugar a una especie unicelular más compleja (a la que llamamos LUCA, iniciales en inglés
de Último Ancestro Común Universal), que fue el antepasado del que deriva toda la
biodiversidad actual. Probablemente nunca sabremos cómo empezó la vida. Pero cada vez
vamos poniendo más piezas en el puzle de esta fascinante cuestión.

Antecedentes
Tras el Big Bang el universo no reunía las condiciones para que se formara la vida, para
ello fue necesario que pasara cierto tiempo y sucedieran ciertos fenómenos. En los
primeros momentos del universo los únicos elementos existentes eran hidrógeno y helio,
pero la vida requiere una gran diversidad de elementos. Estos primeros elementos se
acumularon formando estrellas, las cuales tras su colapso como supernova dieron lugar al
resto de elementos necesarios para que se formen las biomoléculas. Creados estos
elementos, la vida seguía sin ser posible hasta que se formaran planetas por acreción que
contuvieran dicha diversidad de elementos. El tiempo mínimo para que sucedan estos
fenómenos -es decir para que acabe el ciclo de una generación de estrellas y tras ello se
formen planetas con los restos de la supernova- es no menos de 4000 millones de años. 3
Los organismos dominantes de la vida en el Arcaico temprano fueron bacterias y arqueas,
que coexistieron formando alfombras microbianas (también conocidas como «tapetes» o
«esteras microbianas») y estromatolitos. Muchos de los sucesos más importantes en la
evolución temprana, se cree, han tenido lugar dentro de ellos. 4 La evolución de
la fotosíntesis oxigénica, alrededor de hace 3500 millones de años, condujo a
la oxigenación de la atmósfera, que comenzó hace alrededor de 2400 millones de años. 5
La evidencia más temprana de eucariotas (células complejas con organelos), data de
hace 2200 millones de años,6 y si bien pudieron haber estado presente antes, su
diversificación acelerada comenzó cuando empezaron a utilizar el oxígeno en
su metabolismo. Más tarde, alrededor de hace 1700 millones de años, los
organismos multicelulares comenzaron a aparecer, con la diferenciación celular cada
célula del organismo comenzó realizar funciones especializadas. 7
Las primeras plantas terrestres datan de alrededor de 450 millones de años, 8 aunque la
evidencia sugiere que la espuma de algas se formó en la tierra tan pronto como hace
1200 millones de años. Las plantas terrestres tuvieron tanto éxito que se cree que han
contribuido a la extinción del Devónico tardío.9 Los animales invertebrados aparecen
durante el período Ediacárico,10 mientras que los vertebrados se originaron hace
alrededor de 525 millones de años durante la explosión cámbrica.11
Durante el período Pérmico, los sinápsidos, entre los que se encontraban los ancestros de
los mamíferos, dominaron la tierra12 pero el evento de extinción del Pérmico-Triásico hace
251 millones de años estuvo a punto de aniquilar toda la vida compleja. 13 Durante la
recuperación de esta catástrofe, los arcosaurios se convirtieron en los vertebrados
terrestres más abundantes, desplazando a los terápsidos a mediados del Triásico.14 Un
grupo de arcosaurios, los dinosaurios, dominaron los períodos Jurásico y Cretácico,15 con
los antepasados de los mamíferos sobreviviendo sólo como pequeños insectívoros.16
Después de la extinción masiva del Cretácico-Terciario hace 65 millones de años que
acabó con los dinosaurios no aviarios 17 los mamíferos aumentaron rápidamente en
tamaño y diversidad.18 Estas extinciones masivas pudieron haber acelerado la evolución,
proporcionando oportunidades para que nuevos grupos de organismos se diversifiquen. 19
La evidencia fósil y la paleobiología indican que las plantas con flores aparecieron y se
diversificaron rápidamente en el Cretácico temprano, entre hace 130 millones de años y
90 millones de años, probablemente ayudado por coevolución con los
insectos polinizadores. Las plantas con flores y el fitoplancton marino siguen siendo
los principales productores de materia orgánica. Los insectos sociales aparecieron
alrededor del mismo tiempo que las plantas con flores. A pesar de que ocupan sólo una
pequeña parte del "árbol genealógico" de insectos, ahora forman más de la mitad de la
masa total de los insectos. Los seres humanos evolucionaron de un linaje de los
primeros hominoideos erguidos cuyos fósiles datan de más de 6 millones de años. A
pesar de que los primeros miembros de este linaje tenían cerebros del tamaño
de chimpancés, hay signos de un aumento constante en el tamaño del cerebro después
de unos 3 millones de años.
Los fragmentos más antiguos de meteoritos encontrados en la Tierra tienen
aproximadamente 4540 millones de años; esto, asociado principalmente con la datación
de antiguos yacimientos de plomo, ha hecho que la edad estimada de la Tierra sea
próxima a este periodo de tiempo. 20 La Luna tiene la misma composición que la corteza
terrestre pero no contiene un núcleo rico en hierro, como el de la Tierra. Muchos
científicos creen que unos 40 millones de años más tarde, un planetoide chocó contra la
Tierra, poniendo en órbita material de la corteza terrestre, el cual formó la Luna. Otra
hipótesis dice que la Tierra y la Luna comenzaron a juntarse al mismo tiempo, pero la
Tierra, con la gravedad mucho más fuertes, atrajo a casi todas las partículas de hierro del
área.21
Hasta hace poco las rocas más antiguas encontradas en la Tierra eran de hace 3800
millones de años,20 lo cual hace que lo científicos se inclinen a creer que durante décadas
la superficie de la Tierra había sido fundida hasta entonces. En consecuencia, llamaron a
esta parte de la historia de la Tierra en el eón Hádico, cuyo nombre significa "infierno".22
Sin embargo el análisis de circones formados entre 4400 a 4000 millones de años indica
que la corteza terrestre se solidificó 100 millones de años después de la formación del
planeta y que el planeta rápidamente adquirió los océanos y la atmósfera, que pudieron
haber sido capaces de soportar la vida.23
La evidencia en la Luna indica que entre hace 4000 a 3800 millones de años atrás sufrió
un bombardeo intenso tardío de los escombros que quedaron de la formación del Sistema
Solar, y la Tierra debió haber experimentado un bombardeo más intenso debido a
su gravedad más fuerte.2224 Si bien no hay evidencia directa de las condiciones en la
Tierra de entre hace 4000 a 3800 millones de años atrás, no hay ninguna razón para
pensar que la Tierra no se vio afectada por este bombardeo intenso tardío. 25 Este evento
podría haber despojado a cualquier atmósfera y océanos que existiesen en ese momento;
en este caso los gases y el agua de los impactos de cometas pudieron haber contribuido
a su reemplazo, aunque también pudo haber contribuido al menos en la mitad la  emisión
de gases volcánicos en la Tierra.
Los primeros organismos fueron identificados en un corto periodo de tiempo y
relativamente sin rasgos, sus fósiles parecen pequeñas varillas, que son muy difíciles de
distinguir de las estructuras que surgen a través de procesos físicos abióticos. La más
antigua evidencia indiscutible de vida en la Tierra, interpretadas
como bacterias fosilizadas, datan de hace 3770 millones de años-4280 millones de
años.27 con evidencia geoquímica también parece demostrar la presencia de la vida hace
3800 millones de años. 28 Sin embargo, estos análisis fueron examinados de cerca, y no se
encontraron procesos no-biológicos que pudieran producir todos los "signos de vida" de
los que se han informado.2930 Mientras que esto no pruebe que las estructuras
encontradas tengan un origen no biológico, no puede ser tomado como una clara
evidencia de la presencia de vida. Marcas geoquímicas en las rocas depositadas hace
3400 millones de años han sido interpretados como evidencia de vida, 3132 aunque estas
declaraciones no han sido completamente examinado por críticos.
La razón biológica por la que todos los organismos vivos en la Tierra deben compartir el
único último antepasado común universal, es porque sería prácticamente imposible que
dos o más linajes separados pudieran haber desarrollado de manera independiente los
muchos complejos mecanismos bioquímicos comunes a todos los organismos vivos. 3435
Se ha mencionado anteriormente que las bacterias son los primeros organismos en los
que la evidencia fósil está disponible, las células son demasiado complejas para haber
surgido directamente de los materiales no vivos. 36 La falta de evidencia geoquímica o fósil
de organismos anteriores, o pruebas contundentes de su aparición a partir
de protobiontes, ha dejado un amplio campo libre para las hipótesis, que se dividen en
dos ideas principales: 1) Que la vida surgió espontáneamente en la Tierra. 2) Que esta
fue "sembrada" de otras partes del universo.
Hipótesis de la vida "sembrada" desde otros lugares[editar]
Artículos principales: Panspermia, Vida en Marte, Paradoja de Fermi e Hipótesis de la
Tierra especial.
La idea de que la vida en la Tierra fue "sembrada" de otras partes del universo se remonta
al menos al siglo V a. C.37 Esto fue propuesto en el siglo XX por el Fisicoquímico Svante
Arrhenius,38 por los astrónomos Fred Hoyle y Chandra Wickramasinghe,39 y por el biólogo
molecular Francis Crick y el químico Leslie Orgel.40 Hay tres versiones principales de la
hipótesis "semilla de otros lugares": 1) En otras partes de nuestro sistema solar a través
de choques de fragmentos en el espacio por el impacto de un gran meteorito, en cuyo
caso la única fuente creíble es Marte; 41 2) Por visitantes extraterrestres, posiblemente
como resultado de una contaminación interplanetaria accidental por microorganismos que
trajeron con ellos,40 3) Fuera del sistema solar, pero por medios naturales. 3841 Los
experimentos sugieren que algunos microorganismos pueden sobrevivir al shock de ser
catapultados dentro del espacio y también que algunos pueden sobrevivir a la exposición
a la radiación durante varios días, pero no hay ninguna prueba de que puedan sobrevivir
en el espacio por períodos mucho más largos. 41 Los científicos creen principalmente en
dos ideas; sobre la probabilidad de que la vida surgiera de forma independiente en
Marte,42 o en otros planetas en nuestra galaxia.41
Hipótesis de la aparición independiente de la vida en la Tierra[editar]
Artículo principal: Abiogénesis
La vida en la Tierra está basada en el carbono y el agua. El carbono proporciona un
sistema estable para las sustancias químicas complejas y pueden ser fácilmente extraídos
del medio ambiente, sobre todo del dióxido de carbono. El único elemento diferente con
propiedades químicas similares, es el silicio, este forma estructuras mucho menos
estables y, ya que la mayoría de sus compuestos son sólidos, sería más difícil de extraer
para los organismos. El agua es un excelente solvente y tiene otras dos propiedades
útiles: el hecho de que el hielo flota le permite a los organismos acuáticos sobrevivir
debajo del hielo en invierno, y sus moléculas son eléctricamente positivas y negativas, lo
que le permite formar una gama más amplia de compuestos de lo que otros solventes
pueden tener. Otros buenos solventes, como el amoniaco, sólo son líquidos a
temperaturas tan bajas que las reacciones químicas pueden ser demasiado lentas para
sustentar la vida y carecen de otras ventajas que posee el agua. 43 Organismos basados
en la bioquímica alternativa puede ser de cualquier manera posible en otros planetas. 44
La investigación sobre cómo la vida pudo haber surgido sin la ayuda de químicos no vivos
(protobionte) se centra en tres puntos de partida posibles: autorreplicación, la capacidad
de un organismo para producir crías que son muy similares a sí misma; el metabolismo,
capacidad para alimentarse y repararse a sí mismo; y membranas plasmáticas, lo que
permite que los alimentos entren y que salgan los desechos, pero excluye las sustancias
no deseadas.45 La investigación sobre la abiogénesis todavía tiene un largo camino por
recorrer, ya que los enfoques teóricos y empíricos están empezando a entrar en contacto
unos con otros.4647
Primer replicación: Mundo del ARN[editar]
Artículos principales: Último antepasado común universal e Hipótesis del mundo de ARN.

El replicador de prácticamente toda la vida conocida es el ácido desoxirribonucleico. La

estructura del ADN y la replicación de los sistemas son mucho más complejas que las del
replicador original.36
Incluso los miembros más sencillos de los tres dominios modernos de la vida utilizan
el ADN para grabar sus "recetas" junto con un complejo conjunto de moléculas
de ARN y proteínas para "leer" las instrucciones y usarlos para el crecimiento de auto-
replicación y mantenimiento. Este sistema es demasiado complejo como para haber
surgido directamente de los materiales no vivos. 36 El descubrimiento de que algunas
moléculas de ARN pueden catalizar su propia replicación y la construcción de proteínas,
lleva a la hipótesis de que las primeras formas de vida se basaban enteramente en el
ARN.48 Estas ribozimas pudieron haber formado un mundo de ARN en los que había
individuos, pero no especies, como las mutaciones y la transferencia horizontal de
genes que han hecho que los descendientes de cada generación sean bastante
propensos a tener genomas diferentes de los que sus progenitores empezaron. 49 El ARN
más tarde fue sustituido por el ADN, que es más estable y por lo tanto puede construir
más genomas, ampliando la gama de capacidades que un solo organismo puede tener. 4950
51
Los ribozimas siendo uno de los principales componentes de ribosomas, de las células
modernas son "fábricas de proteínas". 52
Aunque pequeñas moléculas auto-replicantes de ARN se han producido artificialmente en
laboratorios,53 se han planteado dudas acerca de dónde la síntesis biológica de ARN es
posible naturalmente.54 Los primeros "ribozimas" pudieron haber sido formados por
simples ácidos nucleicos como el ANP, TNA o GNA, que han sido sustituidos más tarde
por el ARN.5556
En el 2003 se propuso que el sulfuro de metal poroso precipitado pudo haber ayudado a
la síntesis del ARN a unos 100 grados Celsius (212 °F) y a una presión del fondo
oceánico cerca de fuentes hidrotermales. En esta hipótesis, las membranas lipídicas
serían los últimos componentes importantes de las células en aparecer y hasta entonces
las proto-células serían confinadas a los poros. 57
Primer metabolismo: Mundo de hierro-sulfuro[editar]
Artículo principal: Teoría del mundo de hierro-sulfuro
Una serie de experimentos a partir de 1997 mostró que las primeras etapas en la
formación de proteínas a partir de materiales inorgánicos como el monóxido de
carbono y sulfuro de hidrógeno pueden lograrse mediante el uso de sulfuro de
hierro y sulfuro de níquel como catalizadores. La mayoría de los pasos requieren
temperaturas de 100 grados Celsius (212 °F) y presiones moderadas, aunque requiere
una etapa de 250 grados Celsius (482 °F) y una presión equivalente de la que se
encuentra en el interior de la litosfera, al menos a 7 kilómetros (4,35 mi) de profundidad.
Por lo tanto, se sugirió que la síntesis de proteínas auto-sostenible pudo haber ocurrido
cerca de las fuentes hidrotermales.58

Sección transversal de un liposoma.

Se ha sugerido que la doble pared de "burbujas" de los lípidos, como los que forman las
membranas externas de las células pudo haber sido un primer paso esencial. 59 Los
experimentos que simulan las condiciones de la Tierra primitiva han reportado la
formación de lípidos, y que estos pueden ser formados espontáneamente de liposomas,
de doble pared de "burbujas", para luego reproducirse a sí mismas. A pesar de que no
son intrínsecamente portadores de información de ácidos nucleicos, estarían sujetos a
la selección natural para la longevidad y la reproducción. Los ácidos nucleicos como el
ARN pudieron haberse formado con más facilidad dentro de los liposomas de lo que les
hubiera tomado fuera de estos.60
Teoría de la arcilla[editar]
El ARN es complejo y existen dudas sobre si se puede producir de una manera no
biológica en la naturaleza.54 Algunas arcillas, sobre todo la montmorillonita, tienen
propiedades que las hacen plausibles aceleradoras del surgimiento de un mundo de ARN:
estas crecen por medio de la auto-replicación de su patrón cristalino, están sujetos a una
selección natural análoga, como las «especies» de la arcilla que crecen más rápido en un
ambiente particular que rápidamente se convierte en dominante; y estas
pueden catalizar la formación de moléculas de ARN. 61 Aunque esta idea no ha tenido en
un consenso científico, todavía tiene partidarios activos. 62

Medio ambiente e impacto de la evolución de las alfombras microbianas[editar]

Artículos principales: Alfombras microbianas y Gran Oxidación.
Estromatolitos modernos en la Bahía Shark, Australia Occidental.

Las «alfombras» microbianas son múltiples capas, multi-especies de colonias de bacterias y otros
organismos que generalmente sólo tienen unos pocos milímetros de grosor, pero todavía contienen
una amplia gama de entornos químicos, cada uno de ellos a favor de un conjunto diferente de
microorganismos.63 Hasta cierto punto, cada alfombra forma su propia cadena alimenticia, pues los
subproductos de cada grupo de microorganismos generalmente sirven de "alimento" para los grupos
adyacentes.64
Los estromatolitos son pilares rechonchos construidos como alfombras microbianas que migran
lentamente hacia arriba para evitar ser sofocados por los sedimentos depositados en ellos por el
agua.63 Ha habido un intenso debate acerca de la validez de fósiles que supuestamente tienen más de
3000 millones de años,65 con los críticos argumentando que los llamados estromatolitos podrían
haberse formado por procesos no biológicos.29 Se han reportado estromatolitos en rocas de hace 3500
millones de años en Australia66 y recientemente microfósiles en Canadá con una antigüedad de entre
3770 millones de años-4280 millones de años.27
En las modernas alfombras bajo el agua, la capa superior consiste a menudo
de cianobacterias fotosintéticas que crean un ambiente rico en oxígeno, mientras que la capa inferior
es libre de oxígeno y, a menudo dominado por el sulfuro de hidrógeno emitido por los organismos que
viven allí.64 Se estima que la aparición de la fotosíntesis oxigénica por las bacterias en las alfombras,
aumentó la productividad biológica por un factor de entre 100 y 1000. El agente reductor utilizada por
la fotosíntesis oxigénica, es el agua, pues es mucho más abundante que los agentes geológicos
producidos por la reducción requerida de la anterior fotosíntesis no oxigénica. 67 A partir de este punto
en adelante, la «vida» misma produce mucho más los recursos que necesita que los procesos
geoquímicos.68 El oxígeno, en ciertos organismos, puede ser tóxico, pues éstos no están adaptados a
él, así mismo, en otros organismos que sí lo están, aumenta considerablemente su
eficiencia metabólica.6970 El oxígeno se convirtió en un componente importante de la atmósfera de la
Tierra alrededor de hace 2400 millones de años.71 A pesar de que los eucariotas pueden haber estado
presente mucho antes,7273 la oxigenación de la atmósfera es un requisito previo para la evolución de las
células eucariotas más complejas, de la cual todos los organismos multicelulares están construidos.74
El límite entre las capas ricas en oxígeno y el oxígeno libre en alfombras microbianas se eleva cuando
la fotosíntesis no actúa durante la noche, y luego desciende, al día siguiente. Esto ha creado una
presión de selección para los organismos en esta zona intermedia para adquirir la capacidad de tolerar
y utilizar el oxígeno, posiblemente a través de la endosimbiosis, donde un organismo vive dentro de
otro y ambos se benefician de su asociación.4
Las cianobacterias tienen la mayor "caja de herramientas" bioquímica completa de todos los
organismos que forman la alfombra. Por lo tanto estos son los organismos más autosuficientes de este
sistema, y se adaptan bien al borrar por su cuenta, tanto como alfombras flotantes como el
primer fitoplancton, proporcionando la base de la mayoría de las cadenas tróficas marinas.4

Diversificación de eucariotas[editar]
Artículo principal: Eucariogénesis
Eukaryot Diphoda    Diaphoretickes  SAR     
a  Stramenopiles
           
   
Alveolata
 
 
Rhizaria
 
  
Metamonada
 
 Opimoda   
Ancyromonadida
   
 
Malawimonadea
 
Podiata  
CRuMs
   
 Amorphea   
Posible árbol genealógico de los eucariotas.Amoebozoa
7576

Artículo principal: Eukaryota

Las eucariotas pudieron haber estado presente mucho antes de la oxigenación atmosférica, 72 pero las
más modernas eucariotas requieren oxígeno, el cual las mitocondrias usan como combustible para la
producción de ATP, el suministro de energía interna de todas las células conocidas. 74 En los 1970s se
propuso y, después de muchos debates, fue ampliamente aceptado que los eucariotas surgieron como
resultado de una secuencia de endosimbiosis entre procariotas. Según el modelo y los análisis
moleculares una alfaproteobacteria parásita intracelular invadió una asgardarquea, pero el ataque fue
neutralizado, y el atacante se volvió residente y evolucionó en la mitocondria, una de las quimeras,
un protozoo tardío más tarde trató de engullir una cianobacteria fotosintética, pero la víctima sobrevivió
en el interior del atacante y la nueva combinación se convirtió en el ancestro de las algas y
posteriormente las plantas. Después de que cada endosimbiosis comenzara, los socios ya habrían
eliminado la duplicación improductiva de las funciones genéticas de reorganización de su genoma, un
proceso que a veces implicaba la transferencia de genes entre ellos. 777879 Otra hipótesis propone que
las mitocondrias eran originalmente endosimbiontes que metabolizaban hidrógeno o azufre, y más
tarde se convirtieron en consumidores de oxígeno. 80 Por otra parte las mitocondrias podrían haber sido
parte del equipo original de los eucariotas.81

Aparición de los plástidos[editar]

Véase también: Historia evolutiva de las plantas

Se cree que los plástidos se formaron a partir de cianobacterias endosimbióticas. La simbiosis se

desarrolló alrededor de hace 2100-1900 millones de años y ha permitido que los eucariotas lleven a
cabo la fotosíntesis oxigénica82 Tres linajes evolutivos han surgido desde que los plástidos se nombran
de manera diferente: los cloroplastos en algas verdes y plantas, rodoplastos en algas
rojas y cianelas en glaucofitas.

Organismos multicelulares y reproducción sexual[editar]

Evolución de la reproducción sexual[editar]
Artículos principales: Evolución de la reproducción sexual y Reproducción sexual.
Lo que define la reproducción sexual en eucariotas es la meiosis y la fecundación. En este
tipo de reproducción se da mucha recombinación genética, la descendencia recibe el 50%
de los genes de cada padre, 83 en contraste con la reproducción asexual, en la que no hay
recombinación. Las bacterias también intercambian ADN por conjugación bacteriana, un
proceso cuyos beneficios incluyen la resistencia a antibióticos y a otras toxinas, así como
la capacidad de utilizar nuevos metabolitos.84 Sin embargo, la conjugación no es un medio
de reproducción, y no se limita a los miembros de la misma especies; hay casos donde
las bacterias transfieren ADN a plantas y a animales. 85
Por otra parte, la transformación bacteriana es claramente una adaptación para la
transferencia de ADN entre bacterias de la misma especie. La transformación bacteriana
es un proceso complejo que implica los productos de numerosos genes bacterianos y
puede considerarse como una forma bacteriana de sexo. 8687 Este proceso se produce de
forma natural en al menos 67 especies procarióticas (en siete filums diferentes).88 La
reproducción sexual en eucariotas puede haber evolucionado a partir de la transformación
bacteriana.89
Las desventajas de la reproducción sexual son bien conocidas: la reorganización genética
durante la recombinación puede alterar combinaciones favorables de genes; y mientras
los machos no aumentan directamente el número de crías en su siguiente generación,
una población asexual puede rebasar y desplazar a 50 generaciones de una población
sexual que es igual en todos los demás aspectos. 83 Sin embargo, la gran mayoría de
animales, plantas, hongos y protistas se reproducen sexualmente. Hay fuertes indicios de
que la reproducción sexual evolución temprano en la historia de los eucariotas y que los
genes que lo controlan han cambiado muy poco desde entonces. 90 ¿Cómo evolucionó y
sobrevivió la reproducción sexual es un rompecabezas sin resolver. 91
La Hipótesis de la Reina Roja sugiere que la reproducción sexual proporciona protección
contra los parásitos, porque es más fácil para los parásitos desarrollarse y superar las
defensas de clones genéticamente idénticos que en aquellas especies sexuales que
presentan defensas dinámicas, y hay una cierta evidencia experimental sobre esto. Por
otra parte, contrariamente a las expectativas de la hipótesis de la Reina Roja, Kathryn A.
Hanley et al. encontró que la prevalencia, la abundancia y la intensidad de los ácaros fue
significativamente mayor en los geckos sexuales que en los asexuales que comparten el
mismo hábitat.92 Además, el biólogo Matthew Parker, después de revisar numerosos
estudios genéticos sobre la resistencia a enfermedades de las plantas, no pudo encontrar
un solo ejemplo coherente de que los patógenos son el agente selectivo primario
responsable de la reproducción sexual en el huésped. 93
La «hipótesis de la mutación determinista» (HMD) de Alexey Kondrashov asume que cada
organismo tiene más de una mutación perjudicial y los efectos combinados de estas
mutaciones son más dañinos que la suma de los daños de cada mutación individual. Si es
así, la recombinación sexual de genes reducirá el daño que las mutaciones "malas" hacen
a la descendencia y al mismo tiempo eliminar algunas de estas mutaciones del acervo
genético mediante el aislamiento en las personas que se pierden rápidamente pues tienen
un número de mutaciones malas superior a la media. Sin embargo, la evidencia sugiere
que los supuestos de la HMD son inestables, debido a que muchas especies tienen en
promedio menos de una mutación dañina por individuo y ninguna especie que ha sido
investigada muestra evidencia de sinergia entre las mutaciones dañinas. 83

Horodyskia pudo haber sido un metazoo primitivo,94 o una colonia de foraminíferos.95

Aparentemente se rearregló a sí misma a un tamaño menor pero mayor en número
mientras el sedimento crecía más profundo alrededor de su base. 94
La naturaleza aleatoria de la recombinación provoca la abundancia relativa de rasgos
alternativos que varían de una generación a otra. Esta deriva genética no es suficiente por
sí sola para hacer ventajosa a la reproducción sexual, pero una combinación de la deriva
genética y la selección natural puede ser suficiente. Cuando una oportunidad produce
combinaciones de buenos rasgos, la selección natural le da una gran ventaja a los linajes
en que estos rasgos se vincularon genéticamente. Por otro lado, los beneficios de buenos
rasgos son neutralizados si aparecen junto con rasgos negativos. La recombinación
sexual de buenos rasgos le da oportunidades para vincularse con otros buenos rasgos, y
modelos matemáticos sugieren que esto puede ser más que suficiente para compensar
las desventajas de la reproducción sexual.91
La función adaptativa del sexo hoy sigue siendo unn gran problema pendiente por
resolver de la biología. Los modelos de la competencia para explicar la función de
adaptación de las relaciones sexuales fueron revisados por John A. Birdsell y Christopher
Wills.96 Las hipótesis discutidas, sobre todo, dependen de los posibles efectos
beneficiosos de la variación genética aleatoria producida por la recombinación genética.
Una visión alternativa es que el sexo surgió, y se mantiene, como un proceso para la
reparación de daños en el ADN, y que la variación genética producida es un subproducto
de vez en cuando beneficioso.8997
Pluricelularidad[editar]
Artículo principal: Pluricelular
Las definiciones más simples de pluricelular, como por ejemplo "con múltiples células",
pueden incluir a colonias de cianobacterias como Nostoc. Incluso la definición estándar de
"tener el mismo genoma, pero diferentes tipos de células" incluye algunos géneros de
algas verdes tales como Volvox, que tiene células que se especializan en la
reproducción.98 La pluricelularidad evolucionó independientemente en organismos tan
diversos como las esponjas y otros animales, hongos, plantas, algas pardas,
cianobacterias, moho mucilaginoso y mixobacterias.9499 En resumen, existe una variedad
de organismos que muestran la mayor especialización celular y la variedad de tipos de
células, aunque esta aproximación a la evolución de la complejidad biológica podría
considerarse como "más antropocéntrica".100

Un moho mucilaginoso resuelve un laberinto. El moho (amarillo) explora y completa el

laberinto (izquierda). Cuando los investigadores colocan azúcar (rojo) en dos puntos
diferentes, el moho concentra la mayor parte de su masa ahí y deja solamente la conexión
más eficaz entre los dos puntos (derecha).101
Las ventajas iniciales de la pluricelularidad incluirían: compartir más eficientemente los
nutrientes que son digeridos fuera de la célula, 102 mayor resistencia frente a
depredadores, capacidad de resistir corrientes adhiriéndose a una superficie fija,
capacidad de trepar para obtener luz para la fotosíntesis, 103 capacidad de crear un
ambiente interior protegido del exterior, 100 e incluso dar la oportunidad a un grupo de
células de comportarse "inteligentemente" compartiendo información. 101 Estas
 características podrían haber dado la oportunidad a otros organismos de diversificarse
creando entornos más variados que aquellos creados por redes microbianas. 103
La pluricelularidad con células diferenciadas es beneficiosa para el organismo en su
totalidad pero perjudicial desde el punto de vista de las células individuales, ya que la
mayoría de ellas pierde la oportunidad de reproducirse. En un organismo pluricelular
asexual, aquellas células que retengan la capacidad de reproducción pueden tomar el
control y reducir el organismo a una masa de células indiferenciadas. La reproducción
sexual elimina dichas células de futuras generaciones y por lo tanto tiende a ser un
prerrequisito para una pluricelularidad compleja 103.
Los indicios disponibles indican que los eucariotas evolucionan mucho antes pero
permanecen desapercibidos hasta una rápida diversificación hace alrededor de 1000
millones de años. La capacidad de tomar diversas formas es el único aspecto en el que
los eucariotas superan a las bacterias y arqueas, y la reproducción sexual permitió a los
eucariotas explotar dicha ventaja, produciendo organismos con múltiples células que
difieren en forma y función 103.
Indicios fósiles[editar]
Los fósiles de la biota francevillense, datados en 2100 millones de años, corresponden
probablemente a los organismos pluricelulares más antiguos. 104 Podrían haber tenido
células diferenciadas.105 Otro de los primeros fósiles pluricelulares, Qingshania,nota 1 datado
en 1700 millones de años, consistiría en células virtualmente idénticas. Las algas rojas
conocidas como Bangiomorpha, datadas en 1200 millones de años, son los primeros
organismos conocidos que poseen con certeza células differenciadas y especializadas, y
son también los organismos conocidos más antiguos que se reproducen sexualmente. 103

Evolución de los animales[editar]

Artículos principales: Animal, Explosion cámbrica, y Biota del periodo Ediacárico.
Los animales son organismos pluricelulares y se distinguen de las algas, plantas y hongos
por su falta de pared celular. Todos los animales tienen motilidad, aunque sea solo en
algunas etapas de su vida. Todos los animales, con la excepción de las esponjas,
presentan cuerpos diferenciados con separación entre diferentes tejidos, incluyendo
los músculos, que mueven partes del animal al contraerse, y los tejidos nerviosos, que
transmiten y procesan señales.

Véase también[editar]

 Origen de la vida
 Evolución
 Cronología de la historia evolutiva de la vida
 Gran Historia
 Historia Natural

INSTRUMENTOS OPTICOS USADOS EN EL LABORATORIO DE BIOLOGIA

PARTES DE UN MICROSCOPIO COMPUESTO
El microscopio cuenta con tres partes estructurales: cabeza, base y brazo.
 Cabeza: Esto también se conoce como el cuerpo. ...
 Base: Actúa como soporte de microscopios. ...
 Brazos: Esta es la parte que conecta la base y la cabeza y el tubo del ocular a la base
del microscopio.
6 nov 2022
 Partes ópticas de un microscopio y sus funciones.
Las partes ópticas del microscopio se utilizan para ver, ampliar y producir una imagen de
una muestra colocada en un portaobjetos. Estas partes incluyen:
1. Ocular: esta es la parte que se usa para mirar a través del microscopio. Se encuentra en
la parte superior del microscopio. Su aumento estándar es de 10X con un ocular opcional
que tiene aumentos de 5X a 30X.
2. Tubo del ocular: es el soporte del ocular. Lleva el ocular justo encima de la lente del
objetivo. En algunos microscopios, como los binoculares, el tubo del ocular es flexible y
se puede girar para una visualización máxima, para la variación de la distancia. Para
microscopios monoculares, no son flexibles.
3. Lentes objetivas: estas son las principales lentes utilizadas para la visualización de
muestras. Tienen un poder de aumento de 40X-100X. Hay alrededor de 1 a 4 lentes de
objetivo colocadas en un microscopio, en el sentido de que algunas están orientadas
raramente y otras miran hacia adelante. Cada lente tiene su propio poder de aumento.
4. Pieza de la nariz: también conocida como torreta giratoria. Sostiene las lentes del
objetivo. Es móvil, por lo tanto, puede girar las lentes del objetivo según el poder de
aumento de la lente.
5. Las perillas de ajuste: son perillas que se utilizan para enfocar el microscopio. Hay dos
tipos de perillas de ajuste, es decir, perillas de ajuste fino y perillas de ajuste grueso.
6. Escenario: esta es la sección en la que se coloca el espécimen para su visualización.
Tienen clips de escenario que sujetan los portaobjetos de muestras en su lugar. El
 escenario más común es el escenario mecánico, que permite el control de las diapositivas
moviéndolas usando las perillas mecánicas en el escenario en lugar de moverlas
manualmente.
7. Apertura: este es un orificio en la platina del microscopio, a través del cual la luz
transmitida desde la fuente llega a la platina.
8. Iluminador microscópico: esta es la fuente de luz del microscopio, ubicada en la base.
Se utiliza en lugar de un espejo. Capta la luz de una fuente externa de bajo voltaje de
unos 100V.
9. Condensador: son lentes que se utilizan para recolectar y enfocar la luz del iluminador en
la muestra. Se encuentran debajo de la platina junto al diafragma del microscopio.
Desempeñan un papel importante para garantizar que se produzcan imágenes claras y
nítidas con un gran aumento de 400X y superior. Cuanto mayor sea el aumento del
condensador, mayor será la claridad de la imagen. Los microscopios más sofisticados
vienen con un condensador Abbe que tiene un gran aumento de alrededor de 1000X.
10. Diafragma: se encuentra sobre el reflector de la luz y debajo de la platina. Mediante esta
parte es posible regular la intensidad de la luz, abriendo o cerrando el diafragma, al igual
que el iris humano lo hace ante la luz proveniente del exterior. El punto óptimo del
diafragma variará en función de la muestra que se tenga en la platina y el grado de
iluminación del lugar en el que se encuentre el microscopio.
11. Perilla de enfoque del condensador: esta es una perilla que mueve el condensador
hacia arriba o hacia abajo, controlando así el enfoque de la luz en la muestra.
12. Condensador Abbe: este es un condensador especialmente diseñado para microscopios
de alta calidad, lo que hace que el condensador sea móvil y permite un aumento muy alto
de más de 400X. Los microscopios de alta calidad normalmente tienen una apertura
numérica más alta que las lentes objetivo.
13. Tope del bastidor: controla qué tan lejos deben ir las etapas para evitar que la lente del
objetivo se acerque demasiado al portaobjetos de la muestra, lo que puede dañar la
muestra. Es responsable de evitar que el portaobjetos de la muestra suba

PARTES DE UN MICROSCOPIO ESTEREOSCOPICO

El microscopio estereoscópico también conocido como binocular o simplemente
estereoscopio o imagen tridimensional tiene la ventaja de que los expertos en medicina
pueden utilizar los dos ojos para ver desde una distancia estipulada lo que se muestra a
través de este aparato.

El estereoscópico ayuda a definir las técnicas de grabación de la información visual

tridimensional, así como también a la creación de la ilusión de profundidad en una
fotografía, imagen o película.

Es utilizado en la producción de estereogramas y en la fotogrametría. Su estructura

permite que los ojos puedan de tal manera enfocarse en una o varias imágenes a la vez,
aunque en determinado momento se debe enfocar en uno solo.

Las imágenes se colocan en al lado de la otra y dan la percepción que están una encima
de la otra, esto es lo que provoca el efecto tridimensional o estereoscópico.

MICROSCOPIO ELECTRÓNICO
Un microscopio electrónico usa electrones en lugar
de fotones o luz visible para formar imágenes de objetos
diminutos. Los microscopios electrónicos permiten alcanzar
amplificaciones mayores antes que los mejores microscopios
ópticos, debido a que la longitud de onda de los electrones es
bastante menor que la de los fotones.
El primer microscopio electrónico fue diseñado por Ernst
Ruska y Max Knoll entre 1925 y 1932, quienes se basaron en los
estudios de Louis-Victor de Broglie acerca de las propiedades
ondulatorias de los electrones.
Un microscopio electrónico de transmisión de barrido ha logrado
una resolución superior a 50 pm en el modo imágenes anulares
de campo oscuro1 y ampliación de hasta aproximadamente 10
000 000× mientras que la mayoría de los microscopios
ópticos están limitados por difracción a una resolución de
aproximadamente 200 nm y ampliaciones útiles por debajo de
2000×. Los microscopios electrónicos utilizan campos
magnéticos moldeados para formar sistemas de lentes ópticas
electrónicas que son análogas a las lentes de vidrio de un
microscopio de luz óptica.
Los microscopios electrónicos se utilizan para investigar
la ultraestructura de una amplia gama de especímenes
biológicos e inorgánicos,
incluidos microorganismos, células, moléculas grandes,
muestras de biopsia, metales y cristalinos. Industrialmente, los
microscopios electrónicos se utilizan a menudo para el control
de calidad y el análisis de fallas. Los microscopios electrónicos
modernos producen micrografías de electrones utilizando
cámaras digitales especializadas y capturadores de
fotogramas para capturar las imágenes.
Tipos de microscopios electrónicos[editar]
(1) carcasa, (2) emisor de electrones, (3) electrones, (4) cátodo, (5) ánodo, (6) Lente
condensador, (7) muestra analizada, (8) Lente objetivo, (9) Lente proyector, (10)
Detector (sensor o película fotográfica).

Existen dos tipos principales de microscopios electrónicos: el microscopio

electrónico de transmisión y el microscopio electrónico de barrido.

Microscopio electrónico de transmisión (TEM)[editar]

Artículo principal: Microscopio electrónico de transmisión

El microscopio electrónico de transmisión (TEM en inglés) emite un haz

de electrones dirigido hacia el objeto cuya imagen se desea aumentar. Una
parte de los electrones rebotan contra la muestra, formando así una imagen
aumentada. Para utilizar un microscopio electrónico de transmisión debe
cortarse la muestra en capas finas, no mayores de unos 2000 ángstroms. Los
microscopios electrónicos de transmisión pueden aumentar la imagen de un
objeto hasta un millón de veces.

Microscopio electrónico de barrido (SEM)[editar]

Imagen de una hormiga tomada con un MEB (microscopio electrónico de barrido).

Artículo principal: Microscopio electrónico de barrido

En el microscopio electrónico de barrido (SEM en inglés) la

muestra es recubierta con una capa de metal delgado, y es
barrida con electrones enviados desde un cañón. Un
detector mide la cantidad de electrones enviados que
arroja la intensidad de la zona de muestra, siendo capaz
de mostrar figuras en tres dimensiones, proyectados en
una imagen de TV. Su resolución está entre 3 y 20 nm,
dependiendo del microscopio. Permite obtener imágenes
de gran resolución en materiales pétreos, metálicos y
orgánicos. La luz se sustituye por un haz de electrones, las
lentes por electroimanes y las muestras se hacen
conductoras metalizando la superficie. Apoyándose en los
trabajos de Max Knoll de los años 1930 fue Manfred von
Ardenne quien logró inventar el MEB en 1937 que
consistía en un haz de electrones que barría la superficie
de la muestra a analizar, que, en respuesta, reemitía
algunas partículas. Estas partículas son analizadas por los
diferentes sensores que hacen que sea posible la
reconstrucción de una imagen tridimensional de la superficie.

Otros tipos de microscopios electrónicos[editar]

 Microscopio electrónico de reflexión (REM) 6
 Microscopio de efecto túnel (STM)
 Microscopio de sonda de barrido (SPM)
 Microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM)
 Focussed Ion Beam (FIB-SEM).
IMÁGENES DE UN MICROSCOPIO ELECTRONICO

AUTOEVALUACIÓN PARA EL CAPÍTULO 5: EL MICROSCOPIO ELECTRÓNICO

1 ¿Cuáles hallazgos científicos de la década de 1920-1930 fueron trascendentales para el
desarrollo de la microscopía electrónica?
El descubrimiento de las propiedades de los electrones libres en 1924
El hallazgo de la analogía entre el efecto de una resistencia magnética sobre un haz de
electrones libres y el efecto de las lentes convergentes sobre un rayo de luz en 1926
2 ¿Qué es un microscopio electrónico y cuál es su fundamento? = es un instrumento que
se usa
 electrones para iluminar un objeto que se quiere observar y después lo refleja en una
pantalla fluorescente dando como resultado imágenes más amplificadas que si se
utilizara un microscopio convencional
3. ¿Cuáles son las propiedades físicas del electrón que le permiten ser empleado para la
obtención de imágenes microscópicas? = El haz tiende a ensancharse debido a que
los electrones se repelen por su carga eléctrica cuanto sea más elevada la
intensidad del haz y por lo tanto el número de electrones mayor será la sección
transversal del mismo y su diámetro
4. ¿En qué consiste la técnica de microscopía electrónica de transmisión? = se observa a
través del espécimen, el espécimen se corta en laminillas ultra finas que se colocan
en una rejilla de cobre la cual es bombardeada con un haz de electrones enfocado
una silueta del espécimen se proyecta en una pantalla fluorescente o placa fotográfica
situada por debajo del mismo
5. ¿En qué consiste la técnica de microscopía electrónica de barrido? = Se observa la
superficie de un espécimen sólido ahí producen imágenes en 3D gracias la mayor
profundidad de campo se escanea la superficie del espécimen con un haz de
electrones y los electrones que rebotan son recogidos por un detector y se proyectan
en una pantalla
6. Enumere los elementos que conforman al microscopio electrónico de transmisión y cite
las propiedades de cada uno de ellos.
1. Emisor de electrones = esta es la fuente de irradiación es pequeña y a partir de ella se
genera un estrecho haz de electrones, pero se pueden obtener de distintas maneras:
por emisión termoiónica es conocida como la forma más común y se lleva a cabo a
partir de un delgado filamento de tungsteno dispuesto en forma de V este se tiene que
calentar por corriente eléctrica a alto voltaje para acelerar el desprendimiento de
electrones de la punta del filamento, la segunda seria por emisión de campo.- se aplica
una fuente de campo eléctrico para extraer los electrones del filamento del tungsteno
la temperatura es por mucho menor a la de la emisión termoiónica.
2. Condensador= esta es una lente electromagnética donde el haz de electrones es
enfocado de manera más precisa en el espécimen
3. Sistema óptico=
7. ¿Mediante cuáles mecanismos se pueden obtener electrones libres para ser utilizados
en el microscopio electrónico? = por emisión termoiónica y por emisión de campo
8. Describa la naturaleza y tipos de lentes que se emplean en la microscopía electrónica.
= las propiedades de las lentes tienen un campo magnético que posee una simetría
axial y actúa como una lente para electrones. Todas las lentes electromagnéticas son
positivas. La velocidad de los electrones no se ve afectada. La imagen formada esta
rotad