1. ¿Cómo apareció la vida en la Tierra?

Existen diversas teorías sobre el origen de la vida:

• Creacionismo: Sostiene que todo lo que existe, sea vivo o inerte, apareció de forma repentina y totalmente formado como consecuencia de una fuerza divina.
• Generación espontánea: Propone que los organismos surgen de la materia inerte de forma espontánea gracias a una fuerza vital llamada entelequia. Ejemplo: las moscas surgen de la carne, las lombrices de la tierra… Sin embargo, el experimento de Redi rechazó esta hipótesis.

Experimento de Redi

Este experimento consistía en poner un trozo de carne en tres frascos distintos: uno abierto, otro tapado con una gasa y el último cerrado herméticamente. Varios días después, pudo observar que solo aparecían larvas en el frasco abierto. Conclusión: “Toda vida procede de otra vida preexistente”.

Doscientos años después, Louis Pasteur realizó el experimento que refutó definitivamente la teoría de la generación espontánea.

Experimento de Pasteur

1. Colocó caldo de carne en dos matraces a los que dobló el cuello en forma de “S”.
2. Esterilizó el líquido con calor y, varias semanas después, observó que el líquido no se descomponía.
3. Cortó el cuello de uno de los matraces y, días después, comprobó que el caldo estaba descompuesto.
4. El caldo del matraz con el cuello sin cortar permanecía inalterado.

Conclusión: El cuello en “S” permite la entrada de aire pero no de microorganismos, ya que estos se quedan atrapados en el cuello. Sin el cuello, los microorganismos invaden el matraz y descomponen el caldo. “Toda vida, con independencia del tamaño, proviene de otra vida preexistente”. Se desechó para siempre la teoría de la generación espontánea.

• Abiogénesis (Oparin): La vida surge a partir de un caldo primordial constituido por materia orgánica que surge a partir de materia inorgánica por evolución química.
• Abiogenética: Las condiciones para que la materia inorgánica se transforme en orgánica son:
  • Atmósfera reductora
  • Energía
  • Escenarios posibles (húmedos o fuentes hidrotermales)
  Demostrada por Stanley Miller.
• Teoría de la panspermia: Esta teoría define el origen extraterrestre de la vida en la Tierra. Se pensaba que las primeras formas de vida llegaron a la Tierra contenidas en meteoritos procedentes de algún planeta en el que ya existían; incluso hay quienes piensan que fueron seres extraterrestres los que vinieron a la Tierra a dejar conscientemente microorganismos.

La explicación más aceptada de esta teoría es que algún ser vivo primitivo viniera del planeta Marte y que, tras impactar algún meteorito en dicho planeta, alguna de estas formas de vida quedara atrapada en un fragmento y se dirigiera con él a la Tierra. Tras el impacto, dicha bacteria sobrevivió y logró adaptarse a las condiciones ambientales de la Tierra primitiva; con el paso del tiempo, estas formas de vida fueron evolucionando hasta generar la biodiversidad. A esta teoría se le pueden poner dos objeciones:

• No explica cómo se había formado la vida en ese planeta ficticio.
• Sería imposible que cualquier forma de vida lograra atravesar la atmósfera de la Tierra sin quemarse.

2. Teoría de Oparin y Haldane

A principios del siglo XX, el bioquímico ruso Alexander Ivanovich Oparin elaboró una hipótesis razonada sobre el origen de la vida en la Tierra, basada en la formación de materia orgánica a partir de moléculas inorgánicas. Según Oparin, la vida surgió por procesos fisicoquímicos que tuvieron lugar en la atmósfera primitiva terrestre (compuesta por hidrógeno, metano, amoníaco y vapor de agua) y que se resume en las siguientes etapas:

1. Síntesis de materia orgánica a partir de materia inorgánica: Los componentes de la atmósfera primitiva reaccionaron con la energía de las tormentas, la radiación solar y las erupciones volcánicas, dando lugar a moléculas orgánicas sencillas.
2. Al enfriarse, la lluvia arrastró esas moléculas y formó los mares (sopa o caldo primitivo).
3. Las moléculas orgánicas se fueron agrupando hasta originar complejos supramoleculares.
4. Se formaron los coacervados.
5. Algunos coacervados desarrollaron en su interior capacidades catalíticas (enzimas que transforman unos compuestos en otros eficientemente) y capacidad reproductora (autorreplicación a partir de ARN).

El experimento de Miller

Stanley Miller puso a prueba la hipótesis de Oparin mediante un experimento en el que introdujo en un recipiente una mezcla de los gases que, según se creía, formaban la atmósfera primitiva y aplicó descargas eléctricas; observó que se formaban distintos tipos de moléculas simples, entre ellas, los aminoácidos.

Hipótesis actual: La teoría de Oparin era la más aceptada por la comunidad científica, si bien más tarde fue completada tras sufrir algunas modificaciones. Por ejemplo, para la formación de moléculas complejas a partir de moléculas simples es necesaria la presencia de ciertos minerales que no estaban presentes en los caldos primitivos.

3. La evolución y las teorías evolucionistas

La evolución es el proceso de transformación de las especies a lo largo del tiempo. Históricamente hay varias posturas:

• Fijismo: Las ideas del fijismo se apoyaban en la interpretación del Génesis y otros libros sagrados. Las especies eran creadas por Dios e inalterables a lo largo del tiempo. Pero los fósiles probaban que las especies no se mantenían eternamente en nuestro planeta y que tampoco habían sido creadas todas a la vez.
• Linneo: Padre de la taxonomía (sistemática), realizó la clasificación de los seres vivos y la nomenclatura binomial (Género y especie, ej. Homo sapiens).
• Catastrofismo (Cuvier): Pensaba que las especies eran eliminadas por catástrofes naturales y los fósiles de los seres extinguidos eran evidencia de esto. Sostenía que “Dios crea nuevas especies” tras las catástrofes.
• Transformistas: Defendían que las especies cambiaban con el tiempo.
• Evolucionistas: Teorías opuestas al fijismo, ya que defienden que las especies cambian a lo largo del tiempo. Destacan el Lamarckismo, el Darwinismo y la teoría actual o Neodarwinismo.

4. Pruebas de la evolución

• Pruebas paleontológicas: Se basan en el estudio de los fósiles. Evidencias: series evolutivas, fósiles vivientes, sucesión faunística o estudio de las formas intermedias.
• Pruebas bioquímicas: Estudio comparativo de moléculas orgánicas (proteínas, ADN, ARN). Todos los seres vivos estamos compuestos por un mismo tipo de átomos y moléculas. Evidencias: código genético o procesos metabólicos comunes.
• Pruebas biogeográficas: Estudio comparativo de especies en diferentes áreas geográficas. Sugieren que las especies provienen de una única especie antepasada que originó a las demás.
• Pruebas de la sistemática: Parentesco evolutivo entre organismos; si las similitudes son grandes, comparten un antepasado común más reciente.
• Pruebas embriológicas: Los estudios de embriones de peces, aves, mamíferos y seres humanos demuestran que existen muchas similitudes durante las primeras semanas de desarrollo, lo que demostraría un antecesor común.
• Pruebas anatómicas: Tras estudiar la anatomía de distintos organismos, se han encontrado órganos con estructura interna similar, deduciendo un origen común. Se distinguen tres tipos:
  • Órganos homólogos: Tienen mismo origen embrionario, diferente función y diferencia adaptativa (ej. el brazo de una persona y la pata de un gato).
  • Órganos análogos: Tienen diferente origen embrionario pero misma función debido a convergencia adaptativa (ej. las alas de un ave y de una mariposa).
  • Órganos vestigiales: Órganos atrofiados por falta de actividad (ej. en humanos, el apéndice, el coxis o las muelas del juicio).

5. Teorías evolutivas clásicas

Lamarckismo

• Los organismos cambian de forma lenta y gradual.
• Tendencia a la complejidad innata.
• Ley del uso y desuso: Los órganos más usados se desarrollan más y los que no se usan se reducen y desaparecen.
• Herencia de los caracteres adquiridos: Las nuevas características se transmiten a la descendencia.

Darwinismo

• Los organismos cambian de forma gradual y lenta.
• En las poblaciones hay variabilidad.
• Los recursos del medio son limitados, estableciéndose una lucha por la supervivencia.
• La selección natural selecciona al más adaptado al medio.
• Se produce una reproducción diferencial.

Darwin no pudo explicar:

• Cómo se transmiten los caracteres de una generación a la siguiente.
• Cuál es el origen de la variabilidad entre los individuos de una población.
• Aceptaba erróneamente la posibilidad de la herencia de los caracteres adquiridos.

Neodarwinismo (Teoría Sintética)

La variabilidad de las especies se debe a:

• Mutaciones: Cambios en el ADN.
• Migraciones: Desplazamiento de individuos de un lugar a otro.
• Deriva génica: Cambio en la frecuencia de los alelos por azar.
• La selección natural actúa sobre la población y no sobre el individuo.
• Rechaza la herencia de los caracteres adquiridos; solo los cambios en el ADN son heredables.

6. Teorías actuales

• Teoría del gen egoísta: Propuesta por Richard Dawkins, considera que la unidad evolutiva no es la población, sino el gen. Los alelos más ventajosos aumentan su frecuencia.
• Neutralismo: Sostiene que la mayoría de las mutaciones son neutras (ni beneficio ni perjuicio). La selección natural no actúa sobre ellas y el azar determina su frecuencia.
• Equilibrio puntuado: Explica la aparición repentina de grupos de fósiles sin formas de transición. El puntualismo sugiere que la evolución ocurre en periodos de cambio rápido seguidos de estabilidad.
• Biología evolutiva del desarrollo (Evo-Devo): Se basa en los genes Hox, encargados de regular la expresión de otros genes y la organización corporal durante el desarrollo embrionario.

7. Coevolución

Proceso por el cual dos especies influyen mutuamente en su evolución. Ejemplos:

• Mutualismo: Especies que evolucionan de forma paralela porque obtienen un beneficio mutuo.
• Parasitismo: Especies con parentesco próximo que poseen parásitos semejantes.
• Mimetismo: Especies inofensivas que desarrollan patrones de peligro para evitar depredadores.

8. Macroevolución y Microevolución

• Microevolución: Cambios pequeños que afectan a una especie o población (gradualismo). Se debe a la variabilidad genética y la selección natural.
• Macroevolución: Cambios drásticos que afectan a grandes grupos de organismos (puntualismo).

Diferencias entre Gradualismo y Puntualismo

Gradualismo:

• Acumulación de variaciones graduales.
• Estructuras anatómicas que originan otros organismos.
• Hábitos adaptados y acumulación de variaciones genéticas.

Puntualismo:

• Cambios bruscos.
• Uso de genes Hox para explicar grandes cambios en poco tiempo.

9. Especiación

Proceso mediante el cual se forman nuevas especies a partir de cambios en los seres vivos. Una especie es un conjunto de individuos que se reproducen entre sí y tienen descendencia fértil.

1. Aparición de variabilidad: Individuos de una población comienzan a diferir.
2. Aparición de una barrera:
   • Geográfica: Separación física (montañas, ríos) que impide el contacto.
   • Etológica: Nuevos comportamientos de preferencia o rechazo (ej. peces del lago Victoria).
   • Sexual: Diferencias anatómicas que impiden el apareamiento.
   • Esterilidad: Los cigotos mueren o los descendientes son estériles.
3. Diferenciación gradual: Tras el aislamiento, la población acumula cambios lentos bajo la selección natural.
4. Especiación: Los cambios son tan importantes que ya no es posible la hibridación. Surge una nueva especie.

10. Árboles Filogenéticos

Filogenia: Ciencia que estudia las relaciones evolutivas de las especies. El árbol filogenético es la representación de estas relaciones, realizada mediante estudios paleontológicos o moleculares.

11. Hominización

Es el proceso evolutivo mediante el cual los individuos adquieren características propias del ser humano.

Características principales:

• Posición erguida y bipedismo.
• Pulgar oponible.
• Aumento de la capacidad craneal (cráneo globoso y sin crestas).
• Disminución del prognatismo.
• Mandíbula semicircular.
• Reducción del tamaño de los caninos.
• Brazos más cortos que las piernas.
• Pelvis ancha y corta.