Evolución Biológica y sus pruebas

1.Introducción

Existe una gran variedad de seres vivos, muchos animales , plantas, organismos unicelulares,bacterias y hongos de diferentes característicasmuchas especies identificadas, entre ellas existe una gran diversidad de formas y tamaños, y estilos de vida.

El ser humano se preguntó siempre porque existe tan rica diversidad de seres vivos. En muchas culturas se manifiesta la idea de que todo en el planeta cambia. El cambio se expresa en la naturaleza.

Los filósofos pensaron siempre en los mecanismos de este cambio, y el porque se da.

Darwin en su juventud también se planteó sobre el origen de la diversidad de seres vivos, sobre todo después de haber visitado el continente americano en el Beagle.

2. Concepto de evolución

La evolución, (evolución orgánica)  es una hipótesis muy antigua que ha ido perfeccionándose con el tiempo, ahora es una teoría que dice que:

“Todos los seres vivos que existen en el presente  provienen de especies más “simples” por medio de cambios graduales en el  tiempo que se han fijado  y acumulado en generaciones sucesivas”

Evolución no significa ser mejor que antes, ese es un error típico en los estudiantes, creer que la evolución dará algo mejor…  La evolución es simplemente “cambio”.

X - MEN, historieta basada en conceptos errados de evolución, nos muestra seres humanos que han "evolucionado" a grandes saltos, y de manera direccionada, generando una subraza superior de humanos, es un claro ejemplo de cómo la evolución ha sido tergiversada por muchas personas.

 ¿Por qué se cree en la evolución?

Para poder creer en este “cambio” se necesita verlo, esto es prácticamente imposible porque el cambio se da sutilmente, en pequeños pasos y en mas años de los que las sociedades modernas han podido existir  sin embargo hay pruebas y esas pruebas son muy estudiadas, cada vez aparecen más de ellas.

El tiempo de existencia del ser humano no basta para ver procesos evolutivos concretos, la humanidad es un pestañeo en la historia del planeta y de la vida, por eso no es posible percibir fácilmente el proceso evolutivo.

3. Pruebas de la Evolución

Las pruebas mas significativas que demuestran que la evolución es un proceso real son:

A. Prueba paleontológica 

B. Prueba de anatomía comparada

C. Prueba bioquímica comparada

D. Prueba embriológica

E. Prueba de Adaptación / Mimetismo

F. Prueba de distribución geográfica     

A. Prueba paleontológica 

Demuestra la existencia de un proceso de cambio, mediante la presencia de restos fósiles de flora y fauna desaparecida y su distribución en los estratos geológicos. al parecer, el estudio de los restos fósiles nos dan una especie de libro de la historia biológica del planeta donde las paginas son los estratos geológicos variados que se han conservado en el planeta. (Darwin dijo eso en su libro del origen de las especies) 

Los estratos geológicos pueden albergar en su interior fósiles, estructuras que nos ayudan a estudiar la vida del pasado remoto.

De acuerdo a los fósiles encontrados, se puede determinar cuál era la flora y fauna de las diferentes eras y periodos que paso nuestro planeta.

 

Gracias al estudio de los fósiles de las patas de especies, se puede determinar el proceso evolutivo que dará origen al caballo.

Gracias al fósil del Archaeopterix, se puede determinar que el origen de las aves modernas era un grupo de dinosaurios.

B. Prueba de anatomía comparada

Distintas especies presentan partes de su organismo constituidas bajo un mismo esquema estructural, apoyando una homología entre órganos o similitud de parentesco, y por tanto de un origen y desarrollo común durante un periodo de tiempo. Ejemplo: las extremidades anteriores de los humanos, murciélagos o ballenas, cuya estructura, tipo de desarrollo embrionario o relación con otros órganos, es básicamente la misma.

Añadir leyenda

El estudio de la anatomía de distintas especies nos enseña que existen muchas que se parecen mucho, ya que son especies evolutivamente próximas, separadas por una diferente adaptación a medios distintos, es decir, que poseen órganos y estructuras orgánicas muy parecidas anatómicamente ya que tienen el mismo origen evolutivo, son lo que denominamos ÓRGANOS HOMÓLOGOS, como por ejemplo, la aleta de un delfín y el ala de un murciélago, son órganos con la misma estructura interna, pero uno es para nadar y otro para volar.

Al mismo tiempo, existen también especies muy separadas evolutivamente que se tienen que adaptar al mismo medio, y por lo tanto desarrollan estructuras similares, los llamados ÓRGANOS ANÁLOGOS, que son patrones anatómicos que han tenido éxito en un medio concreto y por eso varias especies lo imitan.

Comapración entre los huesos  de miembros anteriores de diferentes vertebrados, se observan las mismas disposiciones y número de huesos donde solo varía las proporciones.

C. Prueba bioquímica comparada

Se han encontrado homologías de carácter bioquímico que constituyen una de las características más destacada de la escala evolutiva. Ejemplo: la hemoglobina de los glóbulos rojos sólo se diferencia en 12 aminoácidos entre un humano y un chimpancé; básicamente presenta la misma estructura en todos los vertebrados.

Comparación bioquímica de secuencias nucleotídicas entre el ser humano y monos.

D. Prueba embriológica

En todas las especies se encuentran características ancestrales similares en el desarrollo embrionario, y que desaparecen durante dicho proceso. Por este hecho, Ernst Haeckel enunció en 1866 la teoría de la recapitulación que se resume en: la ontogenia es una recapitulación de la filogenia, es decir, la ontogénesis o desarrollo individual, es un compendio de la filogénesis o desarrollo histórico de la especie.

Comparación embriologica demuestra el gran parecido del desarrollo de los seres vivos más emparentados.

Desarrollo ontogénico del ser humano, desde una célula hasta la figura humana básica  ¿será un resumen de su filogenia?

Filogenia del ser humano, ¿se parece a su ontogenia?

E. Prueba de Adaptación / Mimetismo de Bistonbetularia sp.

En 1848 se descubrió en Manchester una mariposa (Bistonbetularia) donde su población "cambió" al color negro, y solo en unos pocos años, después de que se hubiese seleccionado esta característica de color de su cuerpo al ennegrecimiento de los troncos de abedul producido por los humos de las fábricas. Estas mariposas negras (originalmente de color blanco) se posaban sobre los troncos con las alas extendidas y se podían mimetizar con el ambiente, lo que demostró que "el cambio" puede darse rápidamente en las especies de mariposas. 

 F. Prueba de distribución geográfica    

El hecho de que no exista una presencia uniforme de especies en todo el planeta, es una prueba de que las barreras geográficas o los mecanismos de locomoción de los seres vivos o dispersión han impedido su distribución, a pesar de que existen hábitats apropiados para su desarrollo. Un ejemplo son los pingüinos del polo sur que se han adaptado y evolucionaron para vivir en esa zona, otras aves no pueden migrar a esos lugares puesto que no están adaptadas.

Distribución de equisetos

Distribución de humanos

Distribución de camelidos (llamas, vicuñas, camellos, dromedarios)

Distribución de primates

G. Prueba de la  domesticación

Los animales y plantas domesticadas por el hombre, son un claro ejemplo de la existencia de los cambios evolutivos provocados en este caso por la mano del hombre. Las actividades agrícolas o ganaderas de los humanos, han proporcionado campo de experimentación en animales y vegetales; así, se ha logrado una gran variabilidad de formas muy diferentes de los especímenes ancestrales; ejemplo: La evolución del perro y todas las razas de perros a partir de su ancestro el lobo, se dio gracias a una selección artificial del hombre y de sus intereses personales. Esta evolución direccionada por el hombre también es conocida en muchas especies llamadas domesticadas como los caballos, vacas, ovejas, gallinas, o plantas comestibles, sobre todo cereales. Todo ello resultado de cambios evolutivos controlados.

Teorías del origen de la Vida

1. Introducción

La vida en la tierra es única, la vida en otros planetas no ha sido comprobada, por tales motivos el ser humano se ha preguntado acerca de su origen. Existen las teorías que tratan de explicar cómo se originó la vida, o como puede originarse,

2. Teorías sobre el Origen de la vida.

Existen varias teorías:

CREACIONISMO, ABIOGÉNESIS o de GENERACIÓN ESPONTÁNEA, PANSPERMIA y la FÍSICO QUÍMICA o QUIMIOSINTÉTICA

A.CREACIONISTA: Es la creencia, inspirada en DOGMAS RELIGIOSOS, que dicta que la Tierra y cada ser vivo que existe actualmente proviene de un acto de creación por un ser divino (DIOS) habiendo sido creados ellos de acuerdo con un propósito divino.

 

B. GENERACIÓN ESPONTÁNEA: Afirmaba que todos los seres vivos surgían espontáneamente. ARISTÓTELES fue el primero en hablar de generación espontánea, diciendo que todo ser provenía espontáneamente, es decir surgía de repente a través de un Principio Activo y un Principio Pasivo. Por ejemplo decía que las ranas y los sapos surgían del lodo (Principio Pasivo), que al combinarse con las propiedades físicas y químicas del suelo, (Principio Activo), surgían estos seres.

NEEDHAM: Presenta varios argumentos para sustentar la Teoría de la GENERACIÓN ESPONTÁNEA. Realizó el siguiente experimento: calentó varios frascos con caldos nutritivos, los selló convenientemente y los dejó en reposo durante algunos días, pero al cabo de ese tiempo APARECIERON varios organismos..

BIOGÉNESIS: Quien comienza a derribar la Teoría de la generación espontánea fue FRANCESCO REDI, quien realizó un experimento con 2 frascos de vidrio de boca ancha, en uno colocó carne cruda y la dejó destapada y en el otro hizo lo mismo, pero lo tapó herméticamente y al cabo de varios días observó que al frasco que estaba destapado se había llenado de gusanos y el otro frasco que estaba tapado quedó intacto. Con ello demostró que ningún ser surgía espontáneamente, sino que la aparición de gusanos era producido por las larvas que dejaban las moscas al depositarse en la carne. También se había observado que las células se originan de otras células, concluyendo que  “la vida se origina de la vida”. Paradigma de la biología conocida como biogénesis.

PASTEUR: Demostró que el aire es la fuente común de los microorganismos. La materia no viva se contamina a partir de las bacterias presentes en el aire, en el suelo y en los objetos. Probó que los Microorganismos no aparecen cuando las soluciones nutritivas son ESTERILIZADAS previamente.

C. FÍSICO QUÍMICA:

OPARÍN: Oparin opina que la atmósfera primitiva de la Tierra estaba constituida por una mezcla de gases muy rica en HIDRÓGENO y pobre en OXÍGENO. Los elementos biogenéticos, Carbono, Hidrógeno y Oxígeno, estaban combinados con el HIDRÓGENO formando METANO (CH4), AMONÍACO (NH3) y AGUA (H2O). Los compuestos mencionados, presentes en mezclas sometidas a la acción de las radiaciones ultravioletas, dieron origen a la formación de moléculas orgánicas tales como AZÚCARES y AMINOÁCIDOS. La energía necesaria para formar dichas moléculas pudo ser la radiación ultravioleta u otras formas de energía, como las descargas eléctricas, la radiactividad o el calor de las erupciones volcánicas. Se admite que este proceso debió realizarse en el agua, ya que hace 4.000 millones de años, no existía en la atmósfera la capa de ozono que filtra las radiaciones ultravioletas cuyo efecto directo sobre los seres vivos es letal. Se considera que el agua de los océanos primitivos sirvió como filtro permitiendo el desarrollo de las moléculas PREBIÓTICAS.

UREY y MILLER:

La teoría de Oparín fue comprobada por Urey y Miller que colocaron en un recipiente una mezcla de agua, amoníaco, metano e hidrógeno y la sometieron a descargas eléctricas de alto voltaje o a las radiaciones ultravioletas al mismo tiempo que hacían circular vapor de agua. Luego de un tiempo observaron en el agua la formación de aminoácidos y azúcares sencillos; se demostró de esta manera que la formación de materia orgánica a partir de la materia inorgánica se puede dar gracias a procesos fisicoquimicos.

D. PANSPERMIA: El planteamiento de la Teoría de la PANSPERMIA fue el químico sueco y Premio nobel, SVANTE ARRHENIUS, propuso en 1908 que la radiación de las estrellas podría llevar gérmenes microscópicos de un mundo a otro. Lo cual establece que la vida terrestre podría haber sido el resultado de una COLONIZACIÓN procedente de otros planetas. La Hipótesis de la Panspermia es la que sugiere que las "semillas" o la esencia de la vida prevalecen diseminadas por todo el universo y que la vida comenzó en la Tierra gracias a la llegada de tales semillas a nuestro planeta. Existen evidencias de bacterias capaces de sobrevivir largos períodos de tiempo incluso en el espacio exterior, lo que apoyaría el mecanismo de esta hipótesis.

Proteínas

Introducción a las proteínas

Las proteínas son macromoléculas (es decir moléculas orgánicas que son MUY GRANDES y complejas). Están formadas por cadenas lineales de aminoácidos (moléculas orgánicas con un grupo amino (-NH₂) y un grupo carboxilo (-COOH; ácido)). El nombre proteína proviene de la palabra griega πρώτα ("proteios"), que significa "primario" o del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.

Estructura básica de un aminoácido, posee un grupo amino (presencia de nitrógeno), un grupo carboxilo (- OOH)  donde R representa una cadena de carbonos variada dependiendo del tipo de aminoácido.

Estructura de las proteínas

Las proteínas son polímeros, es decir, están constituidas por gran número de unidades estructurales simples repetitivas (monómeros), estas unidades son los aminoácidos, de los cuales existen veintiún especies diferentes y que se unen entre sí mediante enlaces peptídicos. Cientos y miles de estos aminoácidos pueden participar en la formación de la gran molécula polimérica de una proteína. Todas las proteínas tienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno y casi todas poseen también azufre. Si bien hay ligeras variaciones en diferentes proteínas.

La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar a un péptido:

• Oligopéptido: menos de 5 aminoácidos.
• Polipéptido: más de 150 aminoácidos.
• Proteína: más de 5120 aminoácidos. 

Diferentes modelos de estructuras terciarias y cuaternarias de variadas proteínas 

Síntesis de las proteínas

Las proteínas son sintetizadas (construidas) dentro de las células en un proceso conocido como traducción a partir de una maquinaria molecular constructora conocida como "complejo ARN-Ribosoma", este complejo sintetiza proteínas específicas gracias a la información impartida por los genes del ADN, por eso se dice que las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética,  la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula y cuales no.  Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican.

Las proteínas pueden sufrir cambios en su estructura después de haber sido sintetizadas, por otros mecanismos moleculares conocidos como mecanismos postraducción. estos cambios hacen que las proteínas adquieran nuevas capacidades y características. ¿Para qué todo esto?, pues bien, las proteínas son responsables de muchas funciones vitales de la célula, per se de los seres vivos.

Funciones de las proteínas

Las proteínas ocupan un lugar de MÁXIMA importancia entre las moléculas constituyentes de los seres vivos (biomoléculas). Prácticamente TODOS los procesos biológicos dependen de la presencia o la actividad de este tipo de moléculas. Bastan algunos ejemplos para dar idea de la variedad y trascendencia de las funciones que desempeñan.

Son proteínas: 

Casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones químicas en organismos vivientes, (catalizar significa acelerar), por lo tanto, sin enzimas, muchas reacciones químicas importantes para los procesos metabólicos no se podrían dar y la célula moriría irremediablemente. 

Por ejemplo las enzimas denominadas lipasas degradan lípidos o grasas, otras denominadas amilasas hidrolizan el almidón, las proteasas hidrolizan proteinas,  etc. Otras enzimas son cruciales para el funcionamiento y expresión del ADN, su reparación, replicación, etc.

Muchas son hormonas, reguladoras de actividades celulares; las hormonas actúan como "mensajes" que producen ciertos tejidos (glándulas) para que otras células receptoras (células target o blanco) se comporten o trabajen de diferente forma. 

La insulina, es una proteína que regula los niveles de azúcar en la sangre y en la célula, se produce en el páncreas.

Otras funciones vitales que pueden ser brevemente mencionadas son por ejemplo la de la proteína denominada hemoglobina con funciones de transporte en la sangre; Los anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; Los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada en la célula; La actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; El colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.

La proteína queratina está presente en la piel, en el cabello, en las uñas o entre los tejidos que integran los órganos y tejidos, tales como el tejido conectivo.

Modelo de la hemoglobina, que nos muestra su gran tamaño y complejidad

La hemoglobina como parte fundamental de los glóbulos rojos (eritrocitos) , ya que es esta molécula la encargada de  capturar y llevar las moléculas de oxígeno.

La hemoglobina de los glóbulos rojos es capaz de capturar las moléculas de oxígeno que son entregadas por los alvéolos pulmonares,  para luego liberarlas para que las células del cuerpo puedan utilizarlas.

Requerimiento de proteínas
Las necesidades de proteínas dadas por la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la agricultura y la alimentación), OMS (Organización Mundial de la Salud), van desde 2 gramos por kilo de peso en niños lactantes muy pequeños los cuales tiene una demanda muy importante de proteínas por su acelerado crecimiento y cuyas proteínas que se recomiendan exclusivamente y únicamente las procedentes de la leche materna y que éstas van cambiando en cantidad y calidad de acuerdo a la demanda dada por el niño, por lo tanto ningún alimento puede sustituir a la leche materna de la madre.


Las necesidades de proteínas del niño de un año recomendadas son de 1.2 gramos por kilo y de 1.1 gramo por kilo a niños, adolescentes y adultos hasta los 59 años y 1 gramo por kilo en los adultos mayores.

Cantidad de proteínas aportadas por 100 gramos de alimento

Germen de centeno 42 gramos

Soya 36.8 gramos

Germen de trigo 28 gramos

Maní 26 gramos

Pollo (pechuga) 24 gramos 

Pollo (muslo) 21 gramos

Carne magra 21 gramos 

Garbanzos 20 gramos

Frijol 20 gramos

Avena 13 gramos 

Huevo 13 gramos 

Palomitas de maíz 12.7 gramos

Queso 12.3 gramos

Harina de trigo 10 gramos 

Maíz 9.2 gramos

Arroz integral 7.4 gramos

Arroz cocido 7 gramos 

Leche 3.3 gramos 

  

El átomo y el elemento

Concepto de Átomo

El átomo es la unidad de materia más PEQUEÑA de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Está compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa, rodeado de una nube de electrones. El núcleo está formado por protones, con carga positiva, y neutrones eléctricamente neutros. Los electrones, cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética.

El nombre átomo proviene del latín atomum, «a» (no) y «tomo» (divisible); no divisible.

El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia. 

El modelo de Bohr para explicar como está constituido un átomo, con un núcleo y una nube de electrones.

Dos fotografías REALES de un átomo, se ven como manchas, puesto que  los electrones de la nube no están nunca inmóviles sino que están moviéndose velozmente, pueden moverse a tal velocidad que no se las puede fotografiar quietas, es decir, los electrones prácticamente están en todo el alrededor del núcleo (a), algo interesante es que las nubes no son necesariamente circulares, pueden adoptar formas globulares.(b)

El átomo es la unidad mínima de materia que conserva las propiedades de la misma, existen infinidad de átomos en el universo, ya que el universo infinito, y el universo está compuesto por átomos.

A pesar de que existan tantos átomos en el universo, LOS TIPOS DE ÁTOMOS EXISTENTES son solo 96. 

El tipo mas simple de átomo es el que compone al elemento hidrógeno con solo un electrón en su nube. 

Otro ejemplo para entender el concepto, puede ser el átomo de la plata, (Ag) que posee 47 electrones.

La única diferencia entre los átomos radica en el número de electrones protones y neutrones que poseen, las propiedades de los elementos químicos dependen de estos números. Los alquimistas, soñaban con poder transmutar los elementos, y por ejemplo convertir en oro al plomo por sus propiedades parecidas.

Concepto de elemento

Un elemento es entonces una sustancia pura de un cierto tipo de átomo, es decir, un cúmulo de millones de átomos iguales, por ejemplo una pepita de oro está constituida por millones de átomos de oro (Ag).  

El siguiente vídeo nos explica la historia del descubrimiento del átomo por la humanidad.

El siguiente vídeo explica los últimos estudios y teorías para entender la composición del átomo.