Tema 11: Evolución y clasificación de los seres vivos
CONTENIDOS PARA EL EXAMEN
1. Explica los Indicios de la aparición de la vida en la Tierra y su datación.
2. Explica leorías que explican la aparición de la vida, relacionándolas con las condiciones en la Tierra.
3. Características delos primeros organismos vivos y sus condiciones de vida. Biodiversidad. Aparición de organismos fotosintéticos.
4. Desarrolla la evolución de organismos procariotas a eucariotas. Teoría endosimbionte.
5. Describe la Generación de organismos multicelulares y la diferenciación de las células. Aparición de organismos pluricelulares.
6. Describe la evolución de las plantas y los cambios que llevan a la adaptación al medio terrestre.
7. Características de los grandes grupos de plantas: briofitas, pteridofitas, gimnospermas y angiospermas. Grandes diferencias entre ellas.
8. Describe las características de los hongos. Diferencia entre los grupos de hongos.
9. Describe la evolución en los animales. Secuenciación evolutiva: aparición de la simetría, tejidos embrionarios,
Animales celomados y acelomados. Animales protóstomos y deuteróstomos. Señala la Importancia de los genes reguladores en la evolución de los animales.
10. Explica los puntos de la Teoría de la Evolución. Relaciona la biodiversidad con el proceso de formación de especies mediante cambios evolutivos. Identifica el proceso de selección natural y variabilidad natural como factores clave en el aumento de la biodiversidad. Enumera las fases de especiación y los factores que la favorecen. Explica las principales barreras reproductivas.
11. Señala la importancia de la clasificación de los organismos. Indica los inicios de la clasificación con Linneo y la finalidad de relacionar la clasificación con la evolución: árboles filogenéticos: criterios utilizados. Tipos de datos utilizados para su realización. Realiza o explica árboles filogenéticos sencillos.
EVOLUCIÓN
La vida comenzó en la Tierra poco después de su formación (4.500 m.a.). La vida se forma por evolución química, a partir de las biomoléculas orgánicas formadas aleatoriamente en las profundidades marinas, cerca de las chimeneas hidrotermales, zonas con gran actividad volcánica (dorsales). También pudieron llegar biomoléculas por el impacto de meteoritos y cometas.
La vida comenzó en la Tierra por lo menos hace 3.800 m.a. La evidencia se encuentra en Groenlandia, en unos sedimentos ricos en C12, isótopo utilizado de forma mayoritaria por los seres vivos.
Los primeros seres vivos eran procariotas heterótrofas anaerobias.
LUCA, posible reconstrucción
A partir de las primeras procariotas se originan dos grandes Dominios: las bacterias, procariotas con membrana de fosfolípidos y glicerina unidos por enlaces éster y pared celular de mureína y, las Arqueas: organismos con paredes de pseudomureína y membranas celulares con fosfolípidos y glicerina unidos por enlaces éter, con ADN asociado a histonas, con citoesqueleto.
Los organismos fotosintéticos anaeróbicos surgen hace 3.600 m.a y hace 3.500 m.a. surgen las Cianobacterias, con fotosíntesis aeróbica, que generan como residuo O2.
La atmósfera comienza a tener oxígeno hace 2.600 m.a. y hace 2.400 m.a. se alcanzan los niveles actuales de O2 en la atmósfera.
Hace 2.000 m.a. se origina el tercer Dominio: El Dominio Eucaria. La célula precursora de eucariotas se forma primeramente, por diversos procesos de fusión de arqueas y bacterias, deesaparición de la pared celular, formación núcleo, formación de membranas intracelulares, flagelos (fusión con espiroquetas), etc.
Precursoras de la eucariotas son las arqueoprotistas, cs. con núcleo pero aun sin mitocondrias
La endocitosis de procariotas que utilizabán el oxígeno en la respiración, dio lugar a nuevos orgánulos, las mitocondrias en las cs. eucariotas.
Posteriormente, una nueva endocitosis, en este caso de cianobacterias, dio lugar a los cloroplastos como orgánulos en las cs. eucariotas vegetales. Surgen así las células de hongos, animales y vegetales.
Hace 635 m.a se han encontrado fósiles de organismos multicelulares de cuerpo blando. Se conocen como la fauna de Ediacara (Australia).
Los Ediacaras se extinguieron en su totalidad, siendo reemplazados por organismos pluricelulares, desarrollados en el periodo Cámbrico hace 542 m.a.,tanto animales invertebrados como los primeros vertebrados. (explosión Cámbrica) Por su parte, entre los organismos fotosintéticos,(las algas surgen hace 2.000 m.a.)
EVOLUCIÓN DE LAS PLANTAS
Las plantas colonizaron la tierra durante el Ordovícico, hace unos 472 Ma (millones de años). Las esporas fósiles, encontradas tienen afinidades a las esporas de las actuales hepáticas. Evolutivamente se produjeron varios cambios, especialmente a nivel reproductivo. Aparececiendo la alternancia de generaciones: ciclo haplodiplonte.
Adaptaciones para la vida terrestre
Para adaptarse a un medio fuera del agua, las briofitas desarrollaron la cutícula que proteje de la desecación. El contacto con el aire se logra a través de la formación de estomas. Para soportar la alta concentración de oxígeno atmosférico (mucho más alta que en el agua), ya que demasiado oxígeno inhibe la fijación de dióxido de carbono, el metabolismo incluye un sistema de oxidación del glicolato, la fotorrespiración. Para aprovechar los nutrientes del suelo, se asocian por simbiosis a hongos, formando mycorrizas, en las hepáticas.
Las briofitas son plantas pequeñas debido a que la ausencia de lignina limita el crecimiento y no se desarrollan verdaderas hojas, tallo ni raíces, sino simples y análogos filoides, cauloides y rizoides.
Los primeros fósiles vegetales terrestres que presentan una organización vascular aparecen en el Silúrico. Son las Pteridofitas, los helechos. Se desarrollan y diversifican, alcanzando grandes tamaños, se forma la lignina que forma la madera, formando los primeros bosques en el Devónico y sobre todo en el Carbonífero.
Primeros grupos de plantas (6')
De los helechos a las plantas con semillas (8')
Gimnospermas y angiospermas 10'
Los hongos 15'
EVOLUCIÓN DE LOS ANIMALES
A partir de un protozoo flagelado: COANOFLAGELADO
Primer animal con notocordia: Myllokunmingia fengjiaoa 540 m.a
Tiktaalik: Los peces salen del agua, en forma de anfibios. Un fósil transicional es el del Tiktaalik, un pez de aletas lobuladas del periodo Devónico (365 m.a.), con muchas características de los tetrápodos. Restos excelentemente preservados de Tiktaalik fueron encontrados en 2004 en la isla de Ellesmere, en Canadá.
Animales invertebrados (para aprender más)
Los animales se caracterizan por ser eucariotas, pluricelulares, heterótrofos, con verdaderos tejidos, órganos, sistemas y aparatos, móviles en su mayor parte y con reproducción en su mayoría sexual.
Simetría corporal
Los animales pueden tener formas asimétricas, radiales o bilaterales. Los animales asimétricos son aquellos que carecen de patrón o simetría; las esponjas son un ejemplo de este tipo de animales.
Un organismo con simetría radial posee una orientación longitudinal, es decir, de arriba hacia abajo; cualquier plano de corte a lo largo de este eje produce mitades de imágenes más o menos especulares, las anémonas de mar , esponjas y equinodermos poseen simetría radial.
La simetría bilateral: Un corte en plano vertical desde
la parte delantera a la trasera del animal produce lados derecho e
izquierdo, los cuales son imágenes especulares. Los animales con
simetría bilateral también poseen cabeza y cola (anterior vs.
posterior), además de torso y vientre (dorsal vs. ventral).
Capas de tejidos
Los animales pueden desarrollar dos o tres estratos de capas germinales, cada una de éstas da lugar a un juego de tejidos y órganos específicos. Aquellos que presentan simetría radial desarrollan dos capas
germinales, una interna o endodermo y una externa o ectodermo; a estos
animales se les conocen como diblásticos, como los poríferos.
Los animales con simetría bilateral desarrollan tres capas germinales: una capa interna o endodermo, una capa externa o ectodermo y una capa media o mesodermo, a estos animales se les llama triblásticos.
Presencia o ausencia de celoma
Los triblásticos pueden desarrollar una cavidad interna, llamada celoma, derivada del mesodermo. Esta cavidad está cubierta por tejido epitelial, generalmente se localiza entre el sistema digestivo y la pared del cuerpo y está llena de fluido. Esta cavidad contiene órganos como el riñón y el bazo, además del sistema circulatorio.
La existencia del celoma posibilitó la evolución y diversificación de los grandes grupos animales: anélidos, artrópodos, moluscos y vertebrados, gracias a que la compartimentación corporal ayudó a que los diferentes sistemas y órganos del cuerpo tuvieran una mejor división de tareas, con su consiguiente especialización y los nutrientes se distribuyeran más rapidamente..
Los triblásticos que no desarrollan celoma se conocen como acelomados, aunque poseen una cavidad intestinal, el mesodermo no tiene cavidades. Los gusanos planos son organismos acelomados.
Protostomados y deuterostomados
Los
organismos con simetría bilateral, triblásticos y celomados se pueden
dividir en dos grupos, con base en las diferencias de su desarrollo
embrionario temprano: protostomados, que incluyen filos como artrópodos, moluscos y anélidos, y deuterostomados,
que comprenden a los cordados. Estos grupos de
organismos obtienen su nombre de acuerdo a la cavidad digestiva que se
forma primero, la boca o el ano. La palabra protostoma, cuyo origen es
griego y significa "primera boca", y deuterostoma o "segunda boca" (en
el caso de los deuterostomados el ano se desarrolla primero).
Los cordados tienen tres capas embrionarias. También tienen un cuerpo segmentado con un celoma y una simetría bilateral. Los cordados tienen un completo sistema digestivo y un sistema circulatorio cerrado. Su sistema nervioso es centralizado. Hay cuatro características adicionales que son únicas de los cordados. Estos rasgos, que se muestran en la Imagen , definen el filo de los cordados: cola, notocorda, cordón nervioso:
Los animales además, presentan las respuestas más complejas y elaboradas a los estímulos externos, ocupan todos los biomas, poseen colágeno, proteína con función estructural.
Los animales, poseen genes reguladores de otros genes: genes HOX, que controlan el desarrollo de cada región del cuerpo, durante el desarrollo embrionario. La complejidad de los animales depende de la complejidad de sus genes HOX. Un cefalocordado, como los anfioxos, tienen un grupo de genes HOX, mientras que un vertebrado posee 4 grupos de genes HOX.
TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN
La Teoría de la Evolución (Darwin y Wallace) explica los fundamentos de la biodiversidad de los seres vivos en la Tierra.
Los principios de la Teoría de la Evolución son:
1º Los seres vivos que nacen contienen diferencias con respecto a sus progenitores. Esta variabilidad se basa tanto en las mutaciones como en la recombinación genética (profase I meiosis) y en la unión aleatoria de indivíduos y gametos, en la reproducción sexual.
2º Los recursos de los que disponen los organismos para vivir son limitados: alimento, hábitat, pareja, etc. Por lo tanto, tienen que adaptarse al medio y competir por esos recursos.
3º Se irán seleccionando los organismos cuyas características los hagan mejor adaptados para sobrevivir: Mecanismo de selección natural. Los organismos mejor adaptados transmitirán sus características ventajosas (alelos, genes) a sus descendientes.
4º La unidad básica de la evolución es la población: la Evolución se realiza a partir del patrimonio genético (acervo genético) de una población.
El patrimonio genético de una población se verá modificado por: selección natural, deriva genética, selección sexual o flujos migratorios.
ESPECIACIÓN
Especiación (leer)
¿Qué es una especie? (poner subtítulos en automático)
¿Cómo se produce la formación de nuevas especies a partir de una ancestral? Hay muchos mecanismos: el más conocido se denomina ESPECIACIÖN
La separación de una población, con un patrimonio genético común, en dos o más subpoblaciones que ya no compartirán genes, hará que, vayan divergiendo y que, de acuerdo a su adaptaptación al medio, se formen al cabo del tiempo sin mezclars, nuevas especies.
La especiación poede ser de dos tipos:
ESPECIACIÓN ALOPÁTRICA
Una población es separada geográficamente en varias subpoblaciones.
ESPECIACIÓN SIMPÁTRICA
Se produce en poblaciones que, aun compartiendo espacio geográfico, no se mezclan, aumentando así sus diferencias y aislándose reproductivamente.
RITUAL DE CORTEJO DEL AVE DEL PARAISO, ESPECTACULAR¡
SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS
Dado el elevado nº y variedad de seres vivos sobre la Tierra, es necesario ordenarlos en grupos para poder estudiarlos y descifrar su diversificación a partir de su origen común.
Para poder clasificar a los seres vivos se utilizan diversos criterios que permiten agruparlos y diferenciarlos. Los criterios deben de ser objetivos (características que no varían) y discriminatorios (permiten separar por categorias)
El comienzo de las clasificaciones modernas está en el naturalista sueco Carl Von Linneo (1707-1778), que establece la Nomenclatura binomial.
La NOMENCLATURA binomial: nombra a cada especie, con un nombre latino compuesto de dos palabras: Género (mayúscula) y especie (minúscula)
La ciencia que clasifica a los seres vivos en diferentes categorias es la TAXONOMÍA. Las categorías taxonómicas son: dominio, reino, filo, clase, orden, familia, género y especie.
Los sistemas de clasificación actuales agrupan a los organismos por sus características homólogas, destacando: características anatómicas, fisiológicas, moleculares y genéticas, tratando de determinar sus relaciones evolutivas.
Son muy importantes, en esta clasificación los árboles filogenéticos que relacionan parentescos evolutivos entre diferentes organismos hasta llegar al ancestro común.
FILOGENIA MOLECULAR
1990. Karl Woese elabora una clasificación basada en las diferencias del ARN ribosómico de la subunidad menor del ribosoma. La clasificación agrupa a los seres vivos en tres grandes Dominios: Bacteria, Arquea y Eucaria:
Cómo hacer un árbol filogenético
Dos ejercicios de árboles filogenéticos
El árbol filogenético visto desde un tipo de lagartijas: los anoles
El primer árbol filogenético humano (leer)
Cómo leer un árbol filogenético
OPABINIA Y CAMINÁCULOS
La actividad CAMINÁCULOS está inspirada en un género de organismos fósiles Opabinia, uno de los fósiles del yacimiento de Burgess Shale, un yaciemiento dónde se han podido encontrar fosilizadas partes blandas de organismos que vivieron hace 500 millones de años.
Este es el modelo que se ha hecho de Opabinia.
Los camináculos son organismos inventados por Josep H. Camin en 1983. Su nombre tiene el origen en los "animáculos" de Anton Van Leewenhoek.
PWP Camináculos
1. Leer el artículo y buscar información sobre las especies de aves extinguidas y las que se encuentran en expansión
2. Ejemplo de ecosistema: el sabinar de Sabina albar. Leer el arículo