"La Salud del Planeta Depende de Vos": Biología 4

Biologia Cuarto Año Sociales A
Cuarto Año Arte
Profesora: Lic. Mónica Torres

Actividad
A continuación hallaras una serie de textos, cuya lectura te permitirán la recuperación de contenidos vistos en el CBU

El origen de la vida

Posiblemente, todos hemos sentido curiosidad ante la posibilidad de vida extraterrestre. Si existiera en nuestro sistema solar, seguramente sería absolutamente distinta de la que podamos imaginar. En cambio, es posible que en otros sistemas solares, planetas que reúnan cualidades fisicoquímicas similares a las de la tierra, hayan generado, estén generando o lo hagan alguna vez, formas de vida medianamente parecidas a las que conocemos.

Las características de la Tierra que permitieron el desarrollo de vida tienen relación con:

Ø Su tamaño mediano con respecto a otros planetas, debido a lo cual genera una atracción gravitatoria adecuada como para mantener una atmósfera de grosor también mediano. De esta manera, la atmósfera puede actuar como filtro que disminuye la llegada de radiación solar a la Tierra, protegiendo la vida. Pero no impide la necesaria llegada de luz para el proceso fotosintético.

Ø Sus componentes químicos, tanto en el suelo como en las aguas y en el aire, que sirvieron para construir grandes moléculas orgánicas, típicas de la vida.

Ø Su distancia del Sol, gracias a la cual recibe la intensidad luminosa adecuada para la fotosíntesis y el calor necesario para que el agua se mantenga líquida (estado imprescindible para los seres vivos); para que las enzimas puedan trabajar, facilitando el metabolismo celular y también para que las grandes moléculas orgánicas de las células vivientes, conserven su estabilidad y no se destruyan.

Reunidas todas estas condiciones, la vida sucedió. El problema acerca de cómo-en un planeta absolutamente inhabitado- pudieron haber aparecido seres vivientes, ha obsesionado a incontables generaciones de estudiosos.

Guiados por su fe religiosa en unos casos, o por deducciones científicas más rigurosas en otros, muchos hombres de ciencia han planeado respuestas probables ante este gran enigma. Estas hipótesis sobre el origen de lo vivo a partir de lo inerte se han enunciado desde tiempos remotos y posiblemente, se elaboren otras, nuevas, en los próximos años. Lamentablemente, como se trata de un hecho que data de hace miles de millones de años, es improbable que pueda verificarse alguna de las explicaciones dadas, sin embargo, si han podido imitarse experimentalmente, algunas condiciones del estado primitivo de nuestro planeta y se logró demostrar así, que los hechos pudieron haber ocurrido como alguna de las hipótesis lo sostiene.

Bibliografía:

• AMESTOY Marcela, BIOLOGIA POLIMODAL. Editorial Stella. Bs.As. Primer edición 2002

• BALBIANO, Alejandro y otros, BIOLOGIA 1 Y 2, Editorial Santillana en línea.2015

• BOCALANDRO, Noemí, y otros, BIOLOGIA. Editorial Estrada. 2010

Biología 2020
Cuarto Año Sociales A
Cuarto Año Arte
Profesora: Lic. Mónica Torres

Para resolver la siguientes actividades los alumnos deberán utilizar el libro de texto (cuadernillo con material teórico) y el presente blog " La salud del planeta depende de vos"

Secuencia de Actividades:

Eje: “UNIDAD, DIVERSIDAD Y CAMBIO”

¿Cómo surge la vida en la tierra?

Secuencia 1: Origen de la vida

Actividad de inicio:

Si tuvieras que elaborar una hipótesis para explicar cómo se originó la vida en la Tierra, ¿Qué dirías?

Actividad 1:

a) Realiza la lectura de los textos: “Surgimiento de la vida en la Tierra”y “Acerca de la teoría del origen de la vida.”

b) Transcribe las ideas principales en tu carpeta.

c) Formula tres preguntas que surjan de la lectura de dichos textos.

d) Realiza el intercambio de preguntas y respuestas con tus compañeros.

Actividad 2

a) Recupera información sobre el origen de la vida. Luego explica los siguientes conceptos: origen de la vida- teorías e hipótesis- Quimiosintética- Panspermia – Creacionismo- Oparin y Haldane- Coacervados-primeras células. Nutrición- Experimento de Miller y Urey- Pasteur – Evolución química- Evolución biológica- - caldo primitivo. etc

b) Luego elabora una red conceptual, con todos ellos.

Revisar y explicar modelos de protobiontes. Tipos de nutrición y respiración.

Actividad 3

Define cada uno de los siguientes conceptos: Organismos autótrofos fotosintéticos - Organismos heterótrofos anaerobios- - Organismo autótrofos quimiosintéticos. Protobiontes .Coacervados

Actividad 4:

Algunos científicos consideran a las cianofíceas como las primeras colonizadoras terrestres en la evolución biológica. ¿Creen ustedes que esta afirmación es correcta? Justifiquen su respuesta.

Actividad 5

a) ¿Cuáles son los átomos y moléculas primordiales (básicos) que forman las moléculas obtenidas en los experimentos de Miller y Urey? ¿Qué condiciones eran necesaria para que esto ocurra?

Actividad 6

Analiza si cada una de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa. Justifica.

a) El ozono habría estado presente en la atmósfera primitiva.

b) Los coacervados habrían sido células vivas.

c) La membrana celular posee permeabilidad selectiva y se encuentra en todas las células, tanto las primitivas como las actuales.

d) Las primeras células habrían sido autótrofas fotosintéticas.

Actividad 7: Teoría de la endosimbiosis

a) Averigua: ¿Qué es lo que plantea la teoría endosimbiótica?

b) ¿Qué tipo de célula apareció antes en la historia evolutiva de los seres vivos? ¿Por qué?

c) ¿Cuál es la función principal de una membrana?

d) ¿Cuál es la función de la mitocondria y de los cloroplastos?

e) ¿Cómo podría haber surgido la célula eucariota?

f) ¿Cuáles podrían ser las evidencias científicas para esta teoría del origen de la célula eucariota?

g) Utilizando plastilina y la aplicación stop motion representa la teoría quimiosintética y la teoria endosimbiópica

Actividad 8.

Lee atentamente el siguiente párrafo y resuelve:

“Los tardígrados, también conocidos como ositos de mar, por la manera que tienen de desplazarse, son animales de tamaño milimétrico, capaces de resistir condiciones extremas de temperatura (se los ha sometido a 200°C bajo cero y han sobrevivido), altas radiaciones, presiones de más de 1000 atmósferas y sustancias tóxicas. Habitan en volcanes, fosas oceánicas, e incluso se cree que podían sobrevivir en el espacio exterior”.

a) Estos organismos, que se alimentan de bacterias en los lugares donde viven, ¿son autótrofos o heterótrofos?

b) Si consideras el lugar donde viven, ¿son aerobios o anaerobios? ¿Por qué?

c) ¿Con que teoría acerca del origen de la vida relacionarías a estos extraños organismos?.

Actividad 9: Cierre y Evaluación:

a) Con las siguientes palabras, escribí un párrafo para explicar la posible evolución de la vida.

Protobionte- atmósfera primitiva-atmósfera actual- heterótrofo anaerobio-coacervado-Oparin y Haldane -moléculas sencillas-caldo primitivo- experimento de Miller- biomoléculas. Células eucariotas. Células procariotas.

b) Presentación del video realizado con el stop motion.

c) En el vídeo deberás explicar los principales postulados de la teoría de la endosimbiosis.

Elabora un esquema que ilustre tu explicación, y utiliza los siguientes conceptos:

Invaginación- mitocondrias-cloroplastos-membrana plasmática-doble membrana. ADN- procarionte anaerobio. Procarionte aerobio- Endosimbiosis-orgánulos-respiración celular-fotosíntesis-clorofila-

Anexo:

¿CÓMO ERAN LOS PRIMEROS ORGANISMOS?

Cuando se formó la Tierra, hace unos 4,500 millones de años, estaba sumamente caliente (FIGURA 17-4). Una multitud de meteoritos chocaron contra el planeta en formación, y la energía cinética de esas rocas extraterrestres se convirtió en calor por el impacto. Se liberó aún más calor por el decaimiento de los átomos radiactivos. La roca que formaba la Tierra se fundió y los elementos más pesados, como el hierro y el níquel, se hundieron hacia el centro del planeta, donde permanecen fundidos en la actualidad. Debieron transcurrir cientos de millones de años para que la Tierra se enfriara lo suficiente como para permitir la existencia de agua en su estado líquido. No obstante, parece que la vida surgió poco tiempo después de que había disponible agua en estado líquido.

FIGURA 17-4 Tierra primitiva La vida se inició en un planeta caracterizado por abundante actividad volcánica, frecuentes tormentas eléctricas, impactos constantes de meteoritos y una atmósfera carente de oxígeno gaseoso.

Los organismos fósiles más antiguos encontrados hasta ahora están en rocas que tienen aproximadamente 3,500 millones de años de antigüedad. Su edad se determinó empleando técnicas de datación radiométrica. Los rastros químicos en las rocas más antiguas sugieren a algunos paleontólogos que la vida es aún más arcaica, quizá tan antigua como unos 3,900 millones de años.

El periodo en que inició la vida se conoce como la Era Precámbrica. Este intervalo fue designado por geólogos y paleontólogos, quienes desarrollaron un sistema de nomenclatura jerárquico para eras, periodos y épocas, para delinear el inmenso lapso del tiempo geológico .

Los primeros organismos fueron procariontes anaerobios.

Las primeras células que surgieron en los océanos de la Tierra fueron los procariontes, células cuyo material genético no estaba contenido dentro de un núcleo. Estas células probablemente obtenían nutrimentos y energía al absorber moléculas orgánicas de su ambiente. Como no había oxígeno gaseoso en la atmósfera, las células debieron metabolizar las moléculas orgánicas de forma anaeróbica. Recuerda que el metabolismo anaerobio produce sólo pequeñas cantidades de energía. De este modo, las primeras células eran bacterias anaerobias primitivas. A medida que dichas bacterias se multiplicaron, con el tiempo debieron acabar con las moléculas orgánicas producidas por las reacciones químicas prebióticas. Las moléculas más simples, como el dióxido de carbono y el agua, aun serían muy abundantes, al igual que la energía en forma de luz solar.

Por tanto, lo que faltaba no eran los materiales o la energía en sí, sino moléculas energéticas: moléculas en las que la energía se almacena en enlaces químicos.

Algunos organismos evolucionaron la capacidad para captar la energía solar

Con el paso del tiempo, algunas células evolucionaron la capacidad para usar la energía de la luz solar para impulsar la síntesis de moléculas complejas de alta energía a partir de moléculas más simples; en otras palabras, surgió la fotosíntesis. La fotosíntesis necesita una fuente de hidrógeno y las bacterias fotosintéticas más primitivas probablemente utilizaron ácido sulfhídrico disuelto en agua para ese propósito (como lo hacen actualmente las bacterias fotosintéticas púrpuras). Sin embargo, con el tiempo, el suministro de ácido sulfhídrico de la Tierra (que se produce principalmente por los volcanes) debió reducirse considerablemente. La escasez de ácido sulfhídrico preparó el escenario para la evolución de las bacterias fotosintéticas que podían usar la fuente de hidrógeno más abundante del planeta: el agua (H2O).

La fotosíntesis aumentó la cantidad de oxígeno en la atmósfera La fotosíntesis basada en el agua convierte a ésta y al dióxido de carbono en moléculas energéticas de azúcar, liberando oxígeno como subproducto. La aparición de este nuevo método para captar energía introdujo, por primera vez, cantidades importantes de oxígeno libre en la atmósfera. Al principio, el oxígeno recientemente liberado se consumió muy rápido por reacciones con otras moléculas en la atmósfera y la corteza terrestre (capa superficial). Un átomo reactivo especialmente común en la corteza era el hierro y mucho del nuevo oxígeno se combinó con átomos de hierro para formar enormes depósitos de óxido de hierro (conocido también como herrumbre). Es por ello que el óxido de hierro es abundante en las rocas formadas durante este periodo.

Después de que todo el hierro accesible se convirtió en herrumbre, empezó a incrementarse la concentración de oxígeno gaseoso en la atmósfera. El análisis químico de las rocas sugiere que cantidades significativas de oxígeno aparecieron primero en la atmósfera hace aproximadamente 2,300 millones de años, producidas por bacterias que probablemente eran muy similares a las cianobacterias modernas. (Puesto que el suministro de moléculas de oxígeno se recicla continuamente, sin duda tú respirarás hoy algunas moléculas de oxígeno que fueron expulsadas hace unos 2 mil millones de años por alguna de esas cianobacterias primitivas.)

El metabolismo aeróbico surgió como respuesta a la crisis del oxígeno

El oxígeno es potencialmente peligroso para los seres vivos, ya que reacciona con las moléculas orgánicas y las destruye. Muchas de las bacterias anaerobias actuales mueren cuando se exponen al oxígeno, el cual resulta un veneno letal para ellas. La acumulación de oxígeno en la atmósfera de la Tierra primitiva probablemente exterminó a muchos organismos y fomentó la evolución de mecanismos celulares para contrarrestar la toxicidad del oxígeno. Esta crisis para la vida en evolución también creó la presión ambiental para el siguiente gran adelanto en la era de los microbios: la capacidad para utilizar el oxígeno en el metabolismo. Esta capacidad no solamente brinda una defensa contra la acción química del oxígeno, sino que realmente canaliza el poder destructor del oxígeno a través de la respiración aeróbica para generar energía útil para la célula. Debido a que la cantidad de energía disponible para la célula se incrementa considerablemente cuando se utiliza oxígeno para metabolizar las moléculas de los alimentos, las células aerobias tenían una importante ventaja selectiva.

Algunos organismos adquirieron organelos encerrados en membranas

Multitudes de bacterias brindarían una fuente rica de alimento para cualquier organismo que pudiera comérselas. Los paleobiólogos especulan que, una vez que apareció esta potencial población de presas, la depredación habría evolucionado rápidamente. Estos depredadores primitivos probablemente procariontes evolucionaron hasta llegar a ser más grandes que las bacterias comunes. Además, habían perdido la rígida pared celular que rodea a la mayor parte de las células bacterianas, de modo que su membrana plasmática flexible estaba en contacto con el ambiente circundante. En consecuencia, las células depredadoras fueron capaces de envolver bacterias más pequeñas en una bolsa de membrana plegable y, de esa forma, fagocitaban a toda la bacteria a modo de presa.

Estas depredadoras primitivas tal vez no eran capaces de realizar la fotosíntesis ni el metabolismo aeróbico. Aunque podían apoderarse de grandes partículas de alimento, es decir, bacterias, las metabolizaban de manera poco eficiente. Sin embargo, hace aproximadamente 1,700 millones de años, un depredador probablemente dio origen a la primera célula eucarionte. Las células eucariontes difieren de las células procariontes al tener un elaborado sistema de membranas internas, muchas de las cuales encierran organelos, como un núcleo que contiene el material genético de la célula. Los organismos compuestos de uno o más células eucariontes se conocen como eucariontes.

Las membranas internas de los eucariontes tal vez surgieron por el plegado hacia dentro de la membrana plasmática

Las membranas internas de las células eucariontes tal vez surgieron originalmente por el plegado hacia dentro de la membrana celular de un depredador unicelular. Si, como sucede con la mayoría de las bacterias actuales, el ADN de los ancestros de los eucariontes estaba adherido al interior de su membrana celular, un pliegue hacia dentro de la membrana cerca del sitio de adherencia del ADN se estranguló y se convirtió en el precursor del núcleo celular.

Además del núcleo, otras estructuras eucariontes fundamentales incluyen los organelos empleados para el metabolismo energético: las mitocondrias y (en plantas y algas) los cloroplastos.

¿Cómo evolucionaron estos organelos?

Las mitocondrias y los cloroplastos tal vez surgieron a partir de las bacterias fagocitadas. La hipótesis endosimbiótica propone que las células eucariontes primitivas adquirieron los precursores de las mitocondrias y los cloroplastos al fagocitar ciertos tipos de bacterias. Estas células y las bacterias atrapadas en ellas (endo significa “dentro”) entraron gradualmente en una relación simbiótica, es decir, una asociación estrecha entre diferentes tipos de organismos durante un tiempo prolongado. ¿Cómo pudo suceder esto?

Supongamos que una célula depredadora anaerobia atrapó a una bacteria aerobia para alimentarse, como lo hace a menudo, pero por alguna razón no pudo digerir esta presa en particular (FIGURA17-5 ❶). La bacteria aerobia permaneció viva y en buen estado. De hecho, está mejor que nunca porque el citoplasma de su depredadora huésped estaba atiborrado de moléculas de alimento a medio digerir: los residuos del metabolismo anaerobio. La bacteria aerobia absorbió estas moléculas y utilizó oxígeno para metabolizarlas, y en consecuencia obtuvo enormes cantidades de energía y se reprodujo prolíficamente. Tan abundantes fueron los recursos alimentarios del microorganismo aerobio, y tan copiosa su producción de energía, que probablemente los microorganismos aerobios tuvieron fugas de energía, quizá como ATP o moléculas similares, de vuelta hacia el citoplasma de su huésped. La célula depredadora anaerobia, junto con su bacteria simbiótica, puede metabolizar ahora el alimento en forma aeróbica, obteniendo así una gran ventaja sobre otras células anaerobias y dejando un gran número de descendientes. Con el paso del tiempo, las bacterias endosimbióticas pierden su capacidad para vivir de manera independiente de su huésped, y entonces nace la mitocondria (FIGURA 17-5 ❷). Una de estas nuevas asociaciones celulares exitosas logró una segunda proeza: capturar una bacteria fotosintética que de igual forma no pudo ser digerida (FIGURA 17-5 ❸). La bacteria floreció en su nuevo huésped y evolucionó gradualmente hacia el primer cloroplasto (FIGURA 17-5 ❹). Quizá otros organelos eucariontes también se originaron por endosimbiosis. Muchos biólogos creen que cilios, flagelos, centriolos y microtúbulos pudieron evolucionar por la simbiosis entre una bacteria del tipo espirilo (un tipo de bacteria que parece sacacorchos alargado) y una célula eucarionte primitiva.-

Es fuerte la evidencia de la hipótesis endosimbiótica

Varios tipos de evidencias apoyan la hipótesis endosimbiótica. Una línea de evidencia particularmente atractiva es la de las múltiples características bioquímicas distintivas que comparten los organelos eucariontes y las bacterias vivas. Además, las mitocondrias, los cloroplastos y los centriolos contienen cada uno su propia dotación diminuta de ADN, que muchos investigadores consideran como un residuo del ADN que contenía originalmente la bacteria fagocitada.

Otro tipo de apoyo proviene de los intermediarios vivientes, es decir, de organismos que están vivos actualmente y que son parecidos a los ancestros hipotéticos, y por tanto, ayudan a demostrar que es factible una vía evolutiva propuesta. Por ejemplo, la amiba Pelomyxa palustris carece de mitocondrias pero aloja una población permanente de bacterias aerobias que desempeñan una función muy similar. De igual manera, una variedad de corales, algunas almejas, unos pocos caracoles y al menos una especie de Paramecium albergan una colección de algas fotosintéticas en sus células (FIGURA 17-6). Estos ejemplos de células modernas que alojan a bacterias endosimbiotas sugieren que similares asociaciones simbióticas pudieron ocurrir hace casi 2 mil millones de años y condujeron a las primeras células eucariontes.

¿CÓMO ERAN LOS PRIMEROS ORGANISMOS MULTICELULARES?

Una vez que evolucionó la depredación, el hecho de tener mayor tamaño se convirtió en una ventaja. En los ambientes marinos donde se restringía la vida, una célula más grande podía con facilidad fagocitar a una más pequeña, y también era más difícil que otras células depredadoras las ingirieran. Por lo general, los organismos grandes también pueden moverse más rápido que los pequeños, lo que hace más probable que la depredación y la huida sean exitosas.

No obstante, las enormes células individuales tienen problemas El oxígeno y los nutrimentos que entran en la célula, así como los productos de desecho que salen, deben difundirse a través de la membrana plasmática. Cuanto más grande sea una célula, habrá menos disponibilidad de la membrana superficial por unidad de volumen de citoplasma (véase la figura 5-16).

Existen sólo dos formas en que un organismo mayor de un milímetro de diámetro pueda sobrevivir. Primera, puede tener una tasa metabólica baja, de manera que no necesite mucho oxígeno ni que produzca mucho dióxido de carbono. Esta estrategia parece funcionar para ciertas algas unicelulares muy grandes. Por otro lado, un organismo puede ser multicelular; es decir, puede estar compuesto de muchas células pequeñas empaquetadas en un cuerpo unificado más grande.

Algunas algas se volvieron multicelulares

Los fósiles más antiguos de organismos multicelulares datan de hace aproximadamente 1,200 millones de años e incluyen impresiones de las primeras algas multicelulares, las cuales surgieron a partir de células eucariontes unicelulares que contenían cloroplastos. La condición de ser multicelular proporcionó al menos dos ventajas a estas algas marinas. En primer lugar, los depredadores unicelulares tendrían dificultades para fagocitar las grandes algas multicelulares.

En segundo lugar, la especialización celular habría brindado el potencial necesario para establecerse en un lugar en las aguas brillantemente iluminadas del litoral, a medida que estructuras en forma de raíces se hundían en la arena o se afianzaban a las rocas; en tanto que

estructuras en forma de hojas flotaban más arriba, expuestas a la luz solar. Las algas verdes, cafés y rojas que recubren las costas actuales (algunas, como las algas pardas o cafés, de más de 66 metros de longitud) son descendientes de esas algas multicelulares primitivas.

La diversidad animal surgió en la era precámbrica

Al igual que en el caso de las algas fósiles, se han hallado vestigios fósiles de huellas de animales y madrigueras en rocas de mil millo nes de años de antigüedad. No obstante, este tipo de evidencia de vida animal temprana, los fósiles de cuerpos de animales aparecen primero en rocas del precámbrico de entre 610 y 544 millones de años. Algunos de estos antiguos animales invertebrados (animales que carecen de columna vertebral) son muy diferentes en apariencia de cualquier animal que aparezca en capas posteriores de fósiles, y pueden representar tipos de animales que no dejaron descendientes.

Sin embargo, otros fósiles en estas capas rocosas parecen ser los ancestros de los animales actuales. Las esponjas y medusas ancestrales aparecen en las capas más antiguas, seguidas posteriormente por los ancestros de gusanos, moluscos y artrópodos.

No obstante, la gama completa de los animales invertebrados modernos no aparece en el registro fósil sino hasta el periodo cámbrico,que marca el comienzo de la era paleozoica, hace alrededor de 544 millones de años. (La frase “registro fósil” es una referencia breve de la colección completa de toda la evidencia fósil encontrada hasta ahora.) Estos fósiles del cámbrico revelan una radiación adaptativa (véase el capítulo 16) que ya había producido un arreglo diverso de complejos planes corporales. Los principales grupos de animales que actualmente habitan la Tierra ya estaban presentes en el cámbrico temprano. La súbita aparición de tantos tipos diferentes de animales indica que estos grupos en realidad surgieron antes, pero que su historia evolutiva temprana no se conservó en el registro fósil.