TALLER DE BIOLOGIA TERCEROS

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TALLER DE BIOLOGÍA
TERCERO DE BGU
TEORÍAS SOBRE EL ORIGÉN DE LA VIDA
Existen varias hipótesis de cómo se generó la vida en nuestro planeta. A continuación, repasaremos algunas de ellas. Una de las teorías planteadas sobre el origen de la vida es el creacionismo, donde se propone que todos los seres vivos provienen de un creador divino. Sin embargo, esta teoría no se puede probar a través del método científico.
LA GENERACIÓN ESPONTANEA
 La palabra biología proviene del griego bios que significa ‘vida’ y logos que significa ‘estudio’. Por lo tanto, podemos definir a la biología como la ciencia que estudia los seres vivos. Ya hemos visto la principal teoría sobre el origen de la Tierra, pero ¿cuándo y cómo apareció la vida? Durante la Edad Media y hasta el siglo XVI predominaba la idea de que los seres vivos eran creados por un poder divino. Sin embargo, ya en el siglo XVII, comenzó a tomar fuerza una idea que ya había surgido en pueblos de la Antigüedad: que los organismos vivos aparecían por generación espontánea. La teoría de la generación espontánea mantiene el pensamiento de que ciertos seres vivos, como insectos, gusanos o ratones, se originan de forma repentina a partir de materia inorgánica.
En 1668, Francesco Redi realizó un experimento con el objetivo de refutar la teoría de la generación espontánea. Para ello, puso carne en descomposición en distintas bandejas, una de ella tapada con una tapa, otra cubierta por una tela y otra totalmente descubierta. Según la teoría de la generación espontánea las larvas aparecerían de forma repentina, pero Redi demostró que las larvas solo aparecían en la carne sin tapar, ya que en el resto las moscas no podían depositar los huevos.
PASTEUR Y LOS MATRACES DE CUELLO DE CISNE
Con el experimento de Redi, quedó en evidencia que los organismos macroscópicos no podían surgir por generación espontánea, pese a ello, durante el siglo XVIII aún se creía en la generación espontánea de los microorganismos. Según las creencias de la época, simplemente poniendo sustancias en descomposición en un lugar cálido, los microorganismos aparecían en el caldo de cultivo. La controversia duró hasta 1864 cuando Louis Pasteur presentó su experimento en el cual demostró que los microorganismos están presentes en el aire y no se generan de forma espontánea. En sus experimentos, Pasteur utilizó matraces de cuello de cisne, matraces modificados para conseguir que pasara el oxígeno (solo indispensable para la vida) pero que impedían que las bacterias pasaran ya que quedaban atrapadas en las curvas del cuello del matraz. Pasteur demostró que, si hervía el líquido de los matraces y no se manipulaba el cuello, no aparecía ningún organismo. Sin embargo, si se giraba el matraz o se rompía el cuello del mismo, aparecían microorganismos en el caldo de cultivo, pero no porque se generarán espontáneamente, sino porque estos se encuentran en el aire. Después de este experimento, quedó claro para toda la comunidad científica que los organismos no aparecían de forma repentina y la teoría de la generación espontánea quedó totalmente sin piso.
TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN QUÍMICA
Después de los experimentos de Pasteur, quedó claro que la vida no aparecía de forma espontánea, pero seguía sin existir una teoría clara que explicara el posible origen de la vida. Esto fue así hasta 1924 cuando A. I. Oparin y J. B. S. Haldane, de forma independiente, propusieron un marco teórico en el que la vida tuvo que desarrollarse en la Tierra, gracias al cual ya podrían realizarse experimentos que aceptaran o refutaran la teoría. Tanto Oparin como Haldane propusieron la idea de que, para conocer cómo se originó la vida en la Tierra, debían plantearse las condiciones que existían en la Tierra en ese momento, es decir, hace aproximadamente 3500 millones de años. Estas condiciones eran totalmente diferentes a las que conocemos actualmente, ya que existía una atmósfera reductora (sin oxígeno libre o con muy poco oxígeno), altas temperaturas y grandes cantidades de descargas eléctricas en forma de rayos. Haldane fue el primero en hablar de un caldo primordial, haciendo referencia al océano que cubriría gran parte de la Tierra en aquella época. En ese caldo, aparecería una enorme cantidad de moléculas orgánicas formadas a partir de moléculas inorgánicas, simplemente desde la energía que se liberaba sobre la Tierra. Del mismo modo, Oparin propuso que las altas temperaturas junto con la radiación ultravioleta y las descargas eléctricas que ocurrían en la atmósfera debido a las tormentas, provocarían una reacción química de los compuestos inorgánicos que darían lugar a los compuestos orgánicos. Esto es lo que conocemos como la evolución química. Las grandes moléculas orgánicas que se formaron por evolución química debieron seguir evolucionando en moléculas más complejas, hasta que quedara rodeada por una membrana, fuera capaz de autorreplicarse, y diera origen a la vida celular similar a la que conocemos hoy en día.
Las teorías propuestas por Oparin y Haldane no fueron totalmente aceptadas por la comunidad científica, en vista de que recordaban demasiado a la teoría de la generación espontánea. Sin embargo, en 1953, se llevó a cabo un experimento que demostró la viabilidad de la teoría de la evolución química. Basándose en las teorías de Oparin y Haldane, el científico Stanley L. Miller ideó un experimento que simulara las condiciones terrestres de hace 3 500 millones de años para comprobar si era posible la aparición de moléculas orgánicas a partir de inorgánicas. Para ello Miller mezcló en un recipiente cerrado los gases que supuestamente existían en la atmósfera primitiva: metano, amoniaco, hidrógeno y vapor de agua. Esta mezcla de gases fue sometida a temperaturas de 80 °C y sobre ella se aplicaron descargas eléctricas durante una semana. Pasado este tiempo, se observó que, disueltos en agua, aparecían varios aminoácidos, moléculas constituyentes de las proteínas. En experimentos posteriores, se descubrió que también se podía obtener uracilo y citosina, moléculas que forman parte del ADN y ARN.
Gracias a este experimento, se concluyó que, si las condiciones de la Tierra eran realmente las que se habían reproducido, la síntesis de compuestos orgánicos a partir de elementos y compuestos inorgánicos sencillos era posible. Muchos científicos han rechazado esta teoría, puesto que es muy posible que las condiciones en la Tierra primitiva no fueran las planteadas en el experimento de Miller. Sin embargo, durante la segunda mitad del siglo XX se han realizado numerosos experimentos que han modificado las condiciones iniciales, como el experimento realizado por Joan Oró en 1960, en el que, a partir de cianuro de hidrógeno (constituyente de las nubes interestelares y los núcleos de los cometas), obtuvo adenina, compuesto de gran importancia en el ADN. Aún existen muchos interrogantes sobre las condiciones de la Tierra hace miles de millones de años, pero sí sabemos con seguridad que puede existir una evolución química que forme moléculas orgánicas a partir de inorgánicas, y esto es uno de los posibles orígenes de la vida en nuestro planeta.
EL ORIGEN DE LAS ESPECIES
A lo largo de la historia de la biología, siempre ha habido científicos que se han preguntado sobre el origen de la gran diversidad de especies. En la antigua Grecia, pensadores como Anaximandro ya se planteaban el origen de las especies. Pero fue durante los siglos XIX y XX cuando se elaboraron más teorías al respecto. Muchas veces estas teorías estaban más influidas por las creencias religiosas de la época que basadas en observaciones científicas exhaustivas. Ello conllevó numerosos problemas e incluso el descrédito de algunos científicos en desacuerdo con esas creencias. A continuación, vamos a conocer algunas de estas teorías.
LA TEORÍA FIJISTA:
Según la teoría fijista, todas las especies tienen su origen en la Creación bíblica y se han mantenido tal y como fueron creadas hasta la actualidad. La teoría fijista fue aceptada durante muchos años como válida. La teoríafijista no podía explicar, entre otras cosas, la existencia de fósiles de muchas especies diferentes a las especies actuales. 
LA TEORIA CATASTROFISTA:
 Según la teoría catastrofista, hubo extinciones de algunas especies que coincidieron con las catástrofes descritas en la Biblia. Estas catástrofes explicarían la existencia de fósiles de especies que ya no existen. Georges Cuvier (Francia, 1769-1832), uno de los naturalistas más conocidos de su época, fue el principal defensor de esta teoría. Según Cuvier, después de cada catástrofe, el espacio dejado por las especies extintas era ocupado por especies procedentes de otros lugares geográficos.
EL LAMARCKISMO:
 Esta teoría toma el nombre de Jean Baptiste de Monet, caballero de Lamarck. En 1809 Lamarck publicó su obra Filosofía zoológica, considerada la primera teoría evolucionista de la historia científica moderna. Las teorías evolucionistas son todas aquellas teorías que proponen la diversidad actual de especies como fruto de cambios sucesivos en especies anteriores. La teoría de Lamarck se puede resumir en los siguientes tres puntos:
 • Todas las especies actuales proceden de otras especies anteriores, a partir de las cuales se han originado mediante cambios sucesivos.
 • Estos cambios se han producido por un esfuerzo intencionado de los organismos, dirigido a mejorar ciertas cualidades. Estas cualidades mejoradas serán los llamados caracteres adquiridos. 
• Los caracteres adquiridos a lo largo de la vida de un organismo que resultan beneficiosos pasarán a sus descendientes.
CRITICAS AL LAMARCKISMO:
 En su época, Lamarck fue duramente atacado, especialmente por Cuvier. Los motivos por los que entonces se rechazó su teoría fueron: 
• Lamarck no aportó las pruebas necesarias, imprescindibles para sustentar cualquier teoría. 
• Los científicos de la época consideraban que existen muchos caracteres que a los organismos no les es posible fomentar voluntariamente, como, por ejemplo, el color del pelaje. Actualmente, no se aceptaría la teoría de Lamarck por dos razones: 
• Los caracteres que pasan a la descendencia son los caracteres heredables cuya información se encuentra en el ADN organizada en genes. Los organismos no pueden inducir cambios voluntariamente sobre el ADN y, por tanto, no hay intencionalidad en la evolución.
 • Los cambios físicos y fisiológicos que puede favorecer un organismo no afectan al ADN y, por tanto, no pasarán a sus descendientes.
LA TEORIA DE DARWIN
 La teoría de la evolución de Darwin se asienta en tres puntos fundamentales:
 • La variabilidad: Las poblaciones de seres vivos no son uniformes, sino que presentan cierta variabilidad, mayor o menor en función de la especie observada. En un ambiente estable con suficientes recursos, las poblaciones mantienen el número de individuos y conservan su variabilidad.
 • La adaptación: Ante un cambio en el ambiente desfavorable a una especie, de entre toda la variabilidad existente, habrá algunos individuos que quizá presentarán unas características más adecuadas al nuevo ambiente. Estos individuos estarán mejor adaptados. 
• La selección natural: Los individuos mejor adaptados se reproducirán más fácilmente y dejarán más descendencia. Esta descendencia heredará los caracteres que determinan una mejor adaptación. Si la selección se repite en cada generación durante miles de años, toda la población presentará el carácter que determina una mejor adaptación.
CRITICAS A DARWIN:
 En la sociedad científica de la época de Darwin, las teorías aceptadas sobre el origen de las especies eran creacionistas. La publicación de las teorías de Darwin causó un gran revuelo, siendo especialmente criticadas las teorías concernientes al origen del ser humano, ya que entraban directamente en conflicto con la teoría de la Creación divina bíblica. Con el tiempo, la teoría de la evolución de Darwin fue aceptada y ha sido una de las aportaciones más influyentes en el campo de las ciencias de la vida. No obstante, quedaron algunas preguntas que Darwin no pudo solucionar en su momento: • ¿Cómo se generaba la variabilidad en la población de una determinada especie? • ¿Cómo pasaban los caracteres de los progenitores a sus descendientes? Debemos tener en cuenta que, pese a que los trabajos de Mendel fueron publicados en 1865, Darwin nunca llegó a conocerlos. No fue hasta más tarde cuando los conocimientos sobre genética permitieron dar respuesta a las preguntas que planteaba la teoría de Darwin.
El NEODARWINISMO:
 En 1900, dieciocho años después de la muerte de Darwin, se descubrieron los trabajos de Mendel. Este hecho, junto con los avances en los conocimientos sobre la reproducción celular, determinó el inicio del auge de la genética. Los conocimientos sobre genética fueron la clave para solucionar los interrogantes que planteaba la teoría de Darwin. En la década de 1930 a 1940, diversos científicos incorporaron los conocimientos sobre genética a sus estudios y elaboraron la denominada teoría neodarwinista o sintética. Los neodarwinistas tomaron como base la teoría de Darwin, pero solucionaron los puntos para los que él no tuvo explicación, la variabilidad y la herencia, y ampliaron la teoría aplicando los nuevos descubrimientos en biología. A continuación, veremos los mecanismos en los que se basa la evolución según la teoría sintética.
Mecanismos evolutivos Según la teoría sintética, los mecanismos más importantes de la evolución son la mutación, la selección natural y la deriva génica. 
· Mutación: mutación es un cambio permanente en el ADN. Si el cambio afecta a un gen, da lugar a la aparición de nuevos alelos y, por tanto, a nuevos fenotipos. Es una fuente de variabilidad. Las mutaciones se producen al azar, por lo que no siempre representan una ventaja adaptativa. Si afectan al ADN de los gametos, se pueden heredar y así pasar a los descendientes. 
· Selección natural: El número de individuos de la población de una determinada especie no puede crecer hasta el infinito, ya que los recursos del ambiente donde vive son limitados. Normalmente, el número de individuos se mantiene constante hasta que un cambio en el entorno favorece el aumento del número de aquellos mejor adaptados. Este mecanismo es lo que conocemos como selección natural.
· La deriva génica: es el cambio de proporción de un alelo de una generación a otra. Puede dar lugar a la selección de un carácter aleatoriamente, es decir, sin que este carácter represente una ventaja aparente y sin que hayan variado las condiciones del entorno en el que se vive. Solo se da en poblaciones con un número reducido de individuos.
LA SELECCIÓN NATURAL
La selección natural es un proceso que actúa de forma inevitable sobre todos los seres vivos; pero no actúa siempre de la misma manera. Si la selección afecta a la distribución de la variabilidad dentro de una población podemos hablar de selección normalizadora o estabilizante, selección disruptiva y selección direccional. 
· Selección normalizadora: En este caso, los individuos que poseen una característica que les permite adaptarse mejor al medio son los que tienen rasgos intermedios; y el ambiente desfavorece a los individuos con características extremas. Por ejemplo, en un ambiente en el que salieran desfavorecidos tanto los individuos altos como los bajos, la población tendería a quedarse únicamente con individuos de talla mediana.
· Selección disruptiva: Al contrario que en la normalizadora, este tipo de selección favorece los extremos a expensas de los individuos con características intermedias, y terminará creando dos especies distintas. Si tenemos en cuenta el ejemplo anterior, en este caso los individuos seleccionados serán tanto los altos como los bajos, y los individuos medianos terminarán por desaparecer.
· Selección direccional: Este tipo de selección favorece el aumento de los individuos con una de las características extremas. Esto provocará que, con el paso del tiempo, todos los individuos cambien hacia el extremo favorable mientras que todos los demás dejarán de existir. Siguiendocon el ejemplo anterior, en un ambiente, lo más favorable puede ser una talla alta. Si esto ocurre, la población terminará por estar formada únicamente por individuos altos mientras que los bajos y medianos no existirían.
PRUEBAS DE EVOLUCIÓN
Como hemos visto, Darwin elaboró su teoría a partir de la observación de las especies en los diferentes ambientes y también a partir del estudio de fósiles. Desde entonces, los diversos científicos que han estudiado la evolución han tenido que encontrar pruebas que justificasen sus teorías. Las principales pruebas de la evolución con las que contamos actualmente son el registro fósil, la anatomía comparada, los estudios de embriología comparada, los estudios de comparación de ADN y la biogeografía.
El registro fósil: El estudio de los fósiles ha permitido conocer las características de especies que dejaron de existir por uno de los siguientes motivos: —Su hábitat cambió, y como no estaban bien adaptadas al nuevo hábitat, se extinguieron. —Evolucionaron y dieron lugar a otras especies. El registro fósil es una importante fuente de información para entender los cambios evolutivos de muchas especies, pero presenta ciertos problemas a la hora de interpretarlos. 
• Registro incompleto: Como hemos visto en la primera unidad, para que se forme un fósil se tienen que dar unas condiciones muy específicas. Ello supone que no disponemos de fósiles de todas las especies que han existido y, por tanto, hay huecos en la interpretación de la evolución de muchas especies.
Dificultad en la datación: Es muy importante datar un fósil para poder situarlo dentro de la historia evolutiva de una especie, pero no siempre es fácil hacerlo. Históricamente se ha utilizado la datación estratigráfica, basada en los estratos geológicos. Actualmente, también se utilizan métodos fisicoquímicos, como la datación por carbono 14 (14C), que tiene un límite de datación de 70 000 años, o la datación por potasio 40 (40K), que se utiliza a partir de 100 000 años de antigüedad. El problema se da cuando la datación estratigráfica y la fisicoquímica no coinciden.
LA ANATOMIA COMPARADA: La actual diversidad de especies se ha generado por especiaciones sucesivas a partir de los primeros seres vivos. Por tanto, todos los seres vivos actuales estamos «emparentados» en mayor o menor grado. Este hecho se puede demostrar mediante la anatomía comparada, que se encarga del estudio y comparación de órganos de diferentes especies. En anatomía comparada se distinguen tres tipos de órganos:
 • Órganos homólogos: Son órganos de especies diferentes que presentan la misma estructura pese a ser utilizados para funciones distintas. Esto significa que comparten un antepasado común del cual heredaron la estructura del órgano. Son órganos homólogos las extremidades anteriores de los siguientes organismos
• Órganos análogos: Son órganos de especies diferentes que tienen distinta estructura, pero una forma similar, ya que son utilizados para la misma función. Los órganos análogos son una prueba de la adaptación del grupo de especies al medio donde viven. Las aletas de una ballena y un pez óseo son órganos análogos.
• Órganos vestigiales: Son estructuras que ya no se utilizan y que, a lo largo de la evolución de una especie, han quedado atrofiadas. Los órganos vestigiales son reminiscencias estructurales de óErganos que eran útiles en los antepasados de una especie. Un ejemplo de órgano vestigial es el tubérculo de Darwin en humanos, reminiscencia de la punta de la oreja que presentaría alguno de nuestros antepasados. En nuestros antepasados dicha punta sería parecida a la de los simios actuales.
DESARROLLO DEL CUESTIONARIOS
1. Explique la teoría de la generación espontanea
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2. Cual es la teoría de Pauster
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3. Como explicará usted la teoría de la Evolución Química
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4. Cual es la teoría fijista y catastrófica
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5. Enumere los postulados de Lamarck
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6. Cuales son los criterios que no fue aceptada la teoría del Lamarkismo 
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7. Defina los siguientes términos: Variabilidad, adaptación y selección natural
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8. Explique los criterios de Darwin
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9. Explique que es el Neodarwinismo 
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11. Defina que es la selección natural y de tres características 
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12. Enumere y explique los tipos de selección natural
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13. Defina y de ejemplos de los órganos homólogos 
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14. Defina y explique los órganos análogos 
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15. Defina y explique los órganos vestigiales 
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