Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

El origen de la vida El origen de la vida. De la síntesis prebiótica a los primeros organismos: principales hipótesis.

Objetivos 1) Conocer las distintas teorías sobre el origen de la vida que, de forma cronológica, se han sucedido a lo largo de la historia. 2) Analizar y distinguir el procedimiento científico para elaborar teorías (planteamiento de problemas, formulación de hipótesis explicativas, diseño y realización de experiencias, interpretación de los resultados experimentales…), así como la actitud científica (cuestionarse lo obvio, necesidad de comprobación, rigor, apertura a nuevas ideas…) de aquellos otros procedimientos y actitudes no científicos. 3) Elaborar explicaciones, fundamentadas en el conocimiento científico, sobre hechos o fenómenos naturales. 4) Valorar la influencia del contexto social sobre el desarrollo de las teorías científicas. 5) Valorar la contribución de los conocimientos científicos a la mejora de las condiciones de vida humana y al desarrollo de la sociedad.

Contenidos  

Concepto de ser vivo Primeras teorías sobre el origen de la vida  



La derrota de la generación espontánea   

 

Creación Generación espontánea

Francesco Redi Spallanzani Louis Pasteur

Teoría de la panspermia Teorías actuales sobre el origen de la vida   

Evolución química: Oparin y Miller El papel de las arcillas Las chimeneas hidrotermales submarinas

Criterios de evaluación 1) Reconocer en algún ejemplo concreto, si subyace o no la idea de la generación espontánea y explicar en qué consistía dicha teoría. (Relacionado con el objetivo 1) 2) Explicar las líneas básicas del origen químico de la vida. (Relacionado con el objetivo 1) 3) Explicar un hecho o fenómeno natural con argumentos basados en el conocimiento científico. (Relacionado con el objetivo 3)

1

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

4) Reconocer, en un ejemplo, si se aplican o no las líneas del método científico. (Relacionado con el objetivo 2) 5) Relacionar los avances científicos con la mejora de las condiciones de vida. (Relacionado con el objetivo 5)

Metodología y secuencia de actividades Actividades Iniciales La unidad didáctica puede iniciarse con unas actividades que sirvan de primera toma de contacto, de motivación y, al mismo tiempo, para hacer aflorar los preconceptos del alumnado sobre el tema. 1) A lo largo de la historia, los científicos han dado diferentes explicaciones sobre cómo nacen los seres vivos (de restos de animales que se pudren, de la suciedad, de un huevo, del vientre de la madre, de un fruto, de una semilla, de restos de alimentos). Asigna a cada uno de los siguientes seres vivos una de las anteriores explicaciones: gato, piojo, naranjo, mosquito, rana, pez, chinche, amapola. 2) ¿Cómo explicas la aparición repentina de setas cuando el suelo se humedece por las lluvias?. 3) Si humedeces un trozo de pan y lo dejas un tiempo sin secarse, observarás que, al cabo de unos días, se ha cubierto de moho. ¿De dónde procede ese moho?. 4) Lee la siguiente noticia de prensa e intenta dar una explicación al hecho que se relata.

Lluvia de animales

Por Alex Fernández Muerza

5 de Enero de 2008, extraído de

http://www.consumer.es Los vecinos de la localidad alicantina de El Rebolledo recordarán el jueves 25 mayo de 2007 durante mucho tiempo. Tras soportar unos fuertes aguaceros, nadie esperaba como punto final una "lluvia" de cientos de pequeñas ranas, que mostraron al resto del país. Las ranas y los peces suelen ser los animales más comunes en estas peculiares precipitaciones, que pueden o no ir acompañadas de lluvia común. En algunas ocasiones, los animales pueden incluso sobrevivir al golpe, aunque en otras el fenómeno es tan violento que acaban destrozados. Los periódicos han recogido los testimonios de personas en países y fechas muy diversas que apuntaban al mismo suceso. De esta manera, se habla de lluvia de ratones en la ciudad noruega de Bergen en 1578; de sapos en la aldea inglesa de Ancle; de peces en Singapur en 1861; de serpientes en Memphis (Estados Unidos) en 1877; en España también se describe una lluvia de codornices sobre Valencia en 1880; de cangrejos en Nueva Gales del Sur (Australia) en 1978; etc. Por otra parte, se han relatado también casos de animales que caían totalmente helados o atrapados en trozos de hielo.

Información En primer lugar se estudiarían los elementos que caracterizan a los seres vivos. A continuación, se pasaría a conocer que las primeras explicaciones sobre el origen de la vida fueron de origen mítico o sobrenatural. Sostenían que los seres vivos fueron “creados” por algún ser superior y en dicho acto de creación no intervenían para nada ni la biología ni la física ni la química.

2

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

Es interesante hacer recapacitar al alumnado sobre los siguientes aspectos: 

Los textos religiosos (Biblia, Corán, etc.) exponen esa intervención divina en la creación de la vida, pero no explican ni corresponde a este tipo de textos explicar cómo se ha originado la materia viva, ya que esto sólo corresponde al ámbito de los textos científicos.



No corresponde a la ciencia negar o afirmar una creencia. A la ciencia le corresponde proponer explicaciones basadas en las leyes naturales de la física y de la química.

El siguiente paso en el desarrollo de la unidad didáctica sería el estudio de la teoría de la generación espontánea, como primera teoría basada en la observación, el análisis y la razón. Esta teoría fue aceptada en el mundo científico durante muchos siglos por ser una explicación sencilla e inmediata que daba respuesta a hechos cotidianos, aunque sin contrastar experimentalmente. Es el momento de presentar a Francesco Redi, cuyas experiencias asestaron el primer golpe a la teoría de la generación espontánea. Para ello, se propone una actividad para que el alumnado analice el procedimiento del método científico

Actividad 1 Observa el mapa de conceptos sobre las líneas generales que caracterizan el método científico. A continuación, lee el texto sobre las experiencias realizadas por Redi y contesta las cuestiones:

La Ciencia y el Método Cienctífico. Cuaderno 1. Biología y Geología. Bruño, 2002

3

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

Los experimentos de Francesco Redi El médico italiano Francesco Redi (1626-1698) había venido observando que los gusanos sólo aparecían en la carne en proceso de putrefacción si las moscas habían tenido la oportunidad de posarse sobre ella varios días antes. Esto le hizo pensar que los gusanos procedían de las moscas que ponen huevos en la carne en putrefacción. Para comprobar si lo que pensaba era cierto, ideó el siguiente experimento: Colocó trozos de alimentos en varios recipientes, unos los dejó abiertos y otros los tapó con un trozo www.sma.df.gob.mx de gasa para permitir que entrara el aire fresco, pero no las moscas. Al cabo de unos días, observó que sólo habían aparecido gusanos en los recipientes abiertos, pero no en los tapados con gasa. De sus resultados dedujo que los gusanos que aparecen en los alimentos en descomposición no se originan espontáneamente, sino que proceden de los huevos que las moscas dejan sobre ellos. Cuestiones a) ¿Cuáles son los hechos o fenómenos naturales de partida?. b) ¿Cuáles son las observaciones de Redi?. c) ¿Qué pregunta o problema se formula?. d) ¿Cuál es su hipótesis para explicar el problema?. e) El diseño experimental que realizó, ¿confirmó o refutó su hipótesis?. f) ¿Qué nuevas leyes, modelos o teoría extrajo de sus conclusiones?. g) Después de todo lo anterior, ¿crees que Redi aplicó el método científico?.

Información A pesar de que Redi asestó un duro golpe a la generación espontánea, la invención del microscopio y la observación de microorganismos por Leeuwenhoek (1632-1723), llevó a algunos científicos a admitir la posibilidad de que los microorganismos sí se originasen por generación espontánea.

Actividad 2 Lee el siguiente texto y contesta las cuestiones:

Los experimentos de John Needham (1713-1781) En 1745 Needham explicó a la Real Sociedad Inglesa sus experimentos. Les explicó que había llenado varias botellas con caldo nutritivo bien caliente, las tapó perfectamente con corchos, para que ni los microbios ni sus huevos presentes en el aire pudiesen caer dentro del caldo. Seguidamente, calentó las botellas llenas con el caldo poniéndolas sobre cenizas calientes. “Seguramente, se decía Needham, esto matará los microbios o sus huevos que puedan haber quedado en las botellas”. Hecho esto, dejó enfriar las botellas y las guardó durante varios días. Al cabo de los días, quitó el corcho de las botellas y, ¡maravilla de maravillas!, cuando examinó al microscopio el contenido, se encontró con que bullía un verdadero enjambre de microbios. “¡He aquí un descubrimiento trascendental!”, gritó Needham a la Real Sociedad. “Estos microbios sólo se han podido formar a expensas de las sustancias contenidas en el caldo. Se trata de un experimento positivo que demuestra que la vida puede originarse espontáneamente de la materia inerte”.

4

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

La Real Sociedad Inglesa y el mundo culto en general se estremecieron ante el descubrimiento de Needham, por lo que fue nombrado miembro de la Real Sociedad. a) ¿Qué idea preconcebida tenía Needham?. b) ¿Qué pregunta o problema se planteaba?. c) ¿Crees que aplicó el método científico?. Razona tu respuesta.

Actividad 3 Lee el siguiente texto sobre las reflexiones de Spallanzani respecto a los experimentos de Needham y contesta las cuestiones: “¿Por qué razón habrán aparecido todos esos microbios en el caldo nutritivo de Needham?, reflexionaba Spallanzani. Sin duda porque Needham no ha calentado suficientemente las botellas o quizá porque no las ha cerrado herméticamente”. Entonces hizo su aparición el investigador que era Spallanzani, se dirigió a su laboratorio y se dispuso a comenzar la prueba, aun a riesgo de echar por tierra, si era necesario, sus propias hipótesis. “Sin duda Needham no había calentado el caldo lo suficiente. ¿Quién sabe si algunos de esos microbios o sus huevos eran capaces de resistir temperaturas más elevadas?”. “Ahora no me voy a limitar a calentar el caldo durante un rato”, exclamó, “sino que lo voy a tener hirviendo por lo menos una hora”. “Pero, ¿cómo me las voy a arreglar para cerrar los matraces?. Los corchos pueden no ajustar bien y, en ese caso, dejarán pasar una infinidad de esos microbios. ¡Ya lo tengo!, fundiré con la llama los cuellos de las botellas y las cerraré así con el mismo vidrio. Ningún microbio, por pequeño que sea es capaz de filtrase a través del cristal”. Limpió y preparó tres lotes de botellas y puso en ellas caldo nutritivo: 

 

Un lote de botellas cerradas con corcho, como las de Needham, y hervidas durante una hora. Este era un lote control, para asegurarse de que las condiciones a las que sometía las botellas cerradas según su procedimiento y según el de Needham eran las mismas. Otro lote de botellas cerradas herméticamente, lo que consiguió fundiendo el vidrio de sus cuellos, y hervidas sólo durante unos minutos. El tercer lote de botellas cerradas herméticamente fundiendo el vidrio de sus cuellos y hervidas durante una hora.

Dejó enfriar las botellas y las guardó. Al cabo de unos días observó, gota a gota, al microscopio los caldos de las distintas botellas preparadas y sólo encontró microbios en aquellas botellas que habían sido cerradas con corchos y en las que, aún habiendo sido cerradas herméticamente fundiendo el vidrio, habían sido hervidas sólo durante unos minutos. En las botellas cerradas herméticamente y hervidas durante una hora no encontró ningún microbio. “Esto quiere decir que los microbios que Needham observó en sus botellas procedían del aire”, exclamó. Además, he descubierto un nuevo e importante hecho: existen seres vivos que pueden resistir el agua hirviendo sin morir, y para matarlos hay que hervirlos casi una hora”. a) b) c) d)

¿Qué argumentos propuso Spallanzani en contra de los resultados experimentales de Needham? ¿Qué hipótesis se planteó Spallanzani?. Los resultados obtenidos, ¿confirmaron su hipótesis?. Razona tu respuesta. Basándote en la actitud científica (cuestionarse lo obvio, necesidad de comprobación, rigor, apertura a nuevas ideas…), compara y valora las actitudes de Needham y de Spallanzani, argumentando tu respuesta.

5

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

Información A continuación se hace ver a los estudiantes que, a pesar de los resultados de Spallanzani, la controversia sobre la generación espontánea permanecía abierta. Muchos científicos no aceptaron los resultados de Spallanzani ya que pensaban que, al calentar el aire contenido en las botellas cerradas herméticamente, se destruía la “fuerza vital” que, según ellos, daba origen a los seres vivos. Ahora es el momento de presentar los experimentos realizados por Pasteur

Actividad 4 Tras revisar los experimentos realizados por Pasteur, ¿Qué variación, respecto al experimento de Spallanzani, introdujo Pasteur para refutar definitivamente la teoría de la generación espontánea?.

Información A continuación se exponen la teoría de la panspermia y las teorías modernas sobre el origen químico que propusieron Oparin y Haldane, así como el experimento que realizó Miller. Actividad 5 El experimento de Miller demuestra que es posible y sencillo el paso del mundo inorgánico al mundo orgánico. ¿Explica este hecho la aparición de la vida o crees que falta algún paso?. Razona la respuesta.

Información Por último, se exponen brevemente otras teorías actuales sobre cómo pudo comenzar la vida en la Tierra: chimeneas hidrotermales submarinas, papel de las arcillas como catalizadoras. Se puede completar con los siguientes recursos de Internet: Actividad 6 Consulta los siguientes artículos sobre la teoría de la panspermia y prepárate para participar en un debate. Artículo 1:

Teoría de la “Panspermia”

Fue en los siglos XIX y XX cuando científicos como Hermann Von Helmholtz (1879) y Svante Arrhenius (1903), comenzaron las investigaciones sobre la Panspermia. La Teoría de la Panspermia afirma que la vida aparecida en la Tierra no surgió aquí, sino en otros lugares del Universo, y que llego a nuestro planeta utilizando los meteoritos y los asteroides como forma de desplazarse de un planeta a otro. Dicha teoría parece confirmada en algunos puntos, si tenemos en cuenta que los componentes que constituyen las formas de vida que nosotros conocemos (las basadas en la química del carbono) se pueden encontrar en muchos lugares del Universo, y el hecho de que se han descubierto especies de bacterias que viven en ambientes extremos y que son capaces de soportar las condiciones del espacio, conocidas como bacterias extremófilas. Incluso en 1996, la NASA anunció el hallazgo de lo que parecían bacterias fósiles en un meteorito marciano pero, después de 12 años, esto no ha sido todavía científicamente confirmado. De todas formas, a pesar de que esta teoría sea cada vez más aceptada, tiene todavía planteados muchos interrogantes sin resolver. Así, por ejemplo: Para que aparezcan formas de vida basadas en el carbono no solo es necesaria la existencia de todos los elementos químicos que reaccionan con el carbono, sino que se tienen que dar unas condiciones de densidad y temperatura necesarias para que se den las reacciones químicas capaces de generar las biomoléculas.

6

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

La enorme catástrofe que tuvo que ocurrir en el planeta del origen como para que el meteorito pudiera ser arrancado del planeta y pudiera ser lanzado a una velocidad extraordinaria para alcanzar la Tierra. Tendría que haberse tratado, cuando menos, de la destrucción total de aquel planeta. ¿Qué era el primer organismo que llegó a la Tierra? ¿Era un hongo, una bacteria o un protobionte o esporas? A pesar de que se ha comprobado que hay bacterias que son capaces de sobrevivir a condiciones extremas, se sabe con claridad que el espacio es un entorno muy hostil para la vida, sobre todo las radiaciones interestelares, que son capaces de producir mutaciones serias que son capaces de poner en peligro la propia vida de dichos seres. Aunque una o varias bacterias hayan logrado sobrevivir a un viaje a través del espacio, la entrada del asteroide o meteorito en el que viajan en la atmósfera terrestre habría logrado que tanto las formas de vida como el vehículo empleado quedaran destruidos. Es muy complicado demostrar el origen extraterrestre de la vida, ya que los fósiles más antiguos pertenecen a una época muy posterior al propio origen de la vida, debido a la destrucción de los estratos geológicos más antiguos por el mero hecho del movimiento continuo de las placas tectónicas de la Tierra, haciendo que los restos fósiles enterrados en las mismas queden destruidos tras los procesos de subducción de unas placas bajo las otras. ¿Por qué hoy en día ya no ocurre esa "lluvia" de microorganismos extraterrestres? Sería claro y evidente durante las lluvias de meteoritos. Un único meteorito marciano con pistas de fósiles de microorganismos no es absolutamente una evidencia para la panspermia. Finalmente, ¿cómo se originó la vida en ese lejano planeta? definitivamente, la panspermia no aclara esta cuestión.

http://www.lorem-ipsum.es/blogs/hal9000/?author=5 y http://biocab.org/Panspermia_esp.html Artículo 2:

¿Vino de otro mundo la vida? por David Warmflash y Benjamín Weiss

David Warmflash, astrobiólogo de la Universidad de Houston y del Centro Espacial Johnson de la NASA, participa en el desarrollo de métodos de análisis moleculares que faciliten la búsqueda de microorganismos en Marte y en Europa, un satélite de Júpiter. Por otro lado, Benjamín Weiss es profesor de ciencias planetarias en el Instituto de Tecnología de Massachussets, y ha estudiado varios meteoritos marcianos. Sabemos que en las primeras etapas de la historia de nuestro sistema solar habrían existido numerosos mundos con agua líquida, el ingrediente esencial para la vida tal y como la conocemos. Datos recientes obtenidos de las exploraciones que la NASA ha realizado en Marte corroboran que el agua fluyó alguna vez por el planeta rojo y también en Europa, satélite de Júpiter. Por otra parte, en el curso de los últimos veinte años se ha descubierto, que una treintena larga de meteoritos hallados en la Tierra proceden de la corteza de Marte. Al propio tiempo, se han hallado organismos aptos para sobrevivir en el interior de tales meteoritos, al menos durante un viaje corto. Los expertos estudian ahora con tenacidad el transporte interplanetario de materiales biológicos para averiguar si el viaje pudo haber ocurrido alguna vez. Estos trabajos arrojarán nueva luz sobre algunas cuestiones candentes: ¿Dónde y cómo surgió la vida? ¿Caben otras formas de vida? ¿Hay vida en alguna otro lugar del universo?.

7

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

En la era moderna, Lord Kelvin, Svante Arrhenius y Francis Crick, entre otros, han abogado por formas diversas de panspermia. En su formulación actual, la hipótesis de la panspermia se centra en los medios empleados por el material biológico para alcanzar nuestro planeta, no en el propio origen de la vida. Donde quiera que empezara, la vida surgió de materia inerte. Esta nueva concepción del origen de la vida ha obligado a replantearse el debate científico sobre la panspermia. Ya no se discute si los primeros microorganismos surgieron en la Tierra o llegaron del espacio. Durante los comienzos caóticos del sistema solar, nuestro planeta estuvo sometido a un intenso bombardeo de meteoritos que contenían compuestos orgánicos simples. La Tierra joven pudo haber recibido también moléculas de mayor complejidad con funciones enzimáticas; moléculas que, si bien prebióticas, formaban parte de un sistema que podía conducir a la vida. Tras aterrizar en un medio adecuado, éstas habrían continuado evolucionando hasta formar células vivas. Cabe, pues, un escenario intermedio en el que la vida hundiera sus raíces en la Tierra y en el espacio. Hoy día, los investigadores se centran en calcular la probabilidad de que los materiales biológicos realizaran el viaje a la Tierra desde otros planetas y satélites. Para iniciar el viaje interplanetario, los materiales (rocas y partículas de polvo) habrían sido expulsados de su planeta de origen tras el impacto de un cometa o un asteroide. Durante el viaje espacial, el campo gravitatorio de otro planeta o de un satélite los habría capturado. Luego, habrían decelerado hasta caer hacia la superficie cruzando la atmósfera, si la hubiera. Transferencias de ese tipo ocurren con frecuencia por todo el sistema solar, aunque para el material expulsado resulta más fácil viajar desde los cuerpos más alejados del Sol hacia los más cercanos y terminar en un objeto de mayor masa. De hecho, las simulaciones realizadas por Brett Gladman, de la Universidad de Columbia Británica, sugieren que la masa transportada de la Tierra a Marte es muy inferior a la transferida de Marte a la Tierra. El escenario panespérmico más estudiado se basa, pues, en el transporte de microorganismos, o sus precursores, de Marte a la Tierra. Para Gladman y sus colaboradores, cada pocos millones de años Marte sufre un impacto de violencia suficiente para eyectar rocas que, con el tiempo, alcanzarían la Tierra. El viaje interplanetario suele ser bastante largo: gran parte de la casi tonelada de rocas marcianas que aterrizan en la Tierra anualmente ha pasado varios millones de años en el espacio. Sólo una diminuta fracción (una de cada 10 millones) habrá permanecido menos de un año en el espacio. A los tres años del impacto, han completado el viaje Marte-Tierra unas 10 rocas del tamaño de un puño con un peso superior a los 100 gramos. Guijarros y partículas de polvo tienden a realizar viajes interplanetarios con mayor rapidez; ¿Sobrevivirían las entidades biológicas a estos viajes?. En el laboratorio se ha observado que ciertas cadenas de bacterias sobreviven a las aceleraciones y sacudidas que sufrirían en una típica eyección de altas presiones en Marte. Resulta de vital importancia, no obstante, que durante el impacto y la expulsión los meteoritos no* se calienten hasta el punto de destruir el material biológico que portan. En un principio se creyó que cualquier material expulsado con una velocidad superior a la velocidad de escape de Marte terminaría, si no convertido en vapor, fundido del todo. A raíz del posterior descubrimiento de meteoritos totalmente intactos (sin fundir) procedentes de la Luna y de Marte, se desechó esa idea. Las rocas cercanas a la superficie se expulsan a grandes velocidades y sin sufrir apenas deformación. ¿Qué decir de la capacidad de los microorganismos de sobrevivir a la entrada en la atmósfera terrestre? Edward Anders, adscrito por entonces al Instituto Enrico Fermi de la Universidad de Chicago, demostró que las partículas interplanetarias se frenan en la atmósfera alta de la Tierra, evitando así el calentamiento. Los meteoritos, en cambio, sufren una fricción fortísima: su superficie se funde cuando

8

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

atraviesan la atmósfera. Pero el pulso térmico tiene tiempo de penetrar unos milímetros meteorito adentro, de forma que los organismos encerrados en la profundidad de la roca sobrevivirían. En el curso de los últimos cinco años, Weiss ha venido analizando con sus colaboradores varios tipos de meteoritos marcianos, y halló que algunos apenas se habían calentado unos pocos cientos de grados No todos, pero sí buena parte de las bacterias terrestres y de los eucariotas (organismos con núcleos bien definidos) sobrevivirían dentro de ese intervalo de temperaturas. Este resultado ofreció la primera prueba experimental de que los materiales viajarían de planeta a planeta sin experimentar esterilización térmica en ningún momento, desde la eyección hasta el aterrizaje. Con todo, para que la panspermia resulte viable los microorganismos deben sobrevivir no sólo a la expulsión del planeta de origen y la entrada en la atmósfera del cuerpo de llegada, sino superar también el viaje interplanetario. Los meteoritos y las partículas de polvo estarían expuestos al espacio vacío, a temperaturas extremas y a varios tipos de radiación. La de mayor peligro para la vida por ellos portada sería la luz solar ultravioleta (UV) de alta energía, que rompe los enlaces que unen los átomos de carbono de las moléculas orgánicas. Pero no resulta complicado protegerse de esa radiación: bastan unas micras de material opaco para resguardar a las bacterias. Un proyecto europeo realizado en las instalaciones que la NASA utiliza para el estudio de exposiciones de larga duración (”Long Duration Exposure Facility”, o LDEF, un satélite desplegado por la lanzadera espacial en 1984 y rescatado de su órbita seis años después) demostró que con una fina capa de aluminio se podía proteger de la radiación UV a esporas de la bacteria Bacillus subtilis. De las esporas protegidas por el aluminio, aunque expuestas al vacío y a las temperaturas extremas del espacio, un 80 por ciento sobrevivió (se reanimaron como células bacterianas activas al final de la misión). En cuanto a las esporas que no estaban protegidas por el aluminio y, por tanto, quedaban a merced de la radiación UV directa del Sol, la mayoría se destruyeron, pero una de cada diez mil permaneció viable. Este estudio de las radiaciones se llevó a cabo en una órbita baja terrestre, dentro de la protección del campo magnético de nuestro planeta. Por tanto, los resultados nada dicen sobre los efectos de las partículas interplanetarias dotadas de carga que no atraviesan la magnetosfera de la Tierra, que constituyen una de las componentes principales de la radiación cósmica galáctica que bombardea sin cesar el sistema solar. Proteger a los organismos de radiaciones tan energéticas como los rayos gamma entraña mayor complejidad, ya que la interacción con el material rocoso produce una auténtica lluvia de radiación secundaria en el interior del meteorito. Esa lluvia alcanzaría a cualquier microorganismo del interior de la roca, salvo que ésta midiera dos o más metros de diámetro. Ahora bien, según hemos avanzado, ese tipo de rocas no suelen emprender viajes interplanetarios rápidos. En consecuencia, importa sobremanera la resistencia del microorganismo a todos los componentes de la radiación espacial y la celeridad con la que el meteorito portador se desplaza de planeta a planeta. Cuanto más corto sea el viaje, menor será la dosis de radiación y, por tanto, mayor el índice de supervivencia. Algunas bacterias sobreviven a las dosis de radiación que se aplican para esterilizar los productos alimenticios y prospera incluso en el interior de los reactores nucleares. Fabrican paredes celulares extragruesas, que protegen a la célula de la radiación. En teoría, si los organismos con estas propiedades se hallaran incluidos en un material catapultado desde Marte una fracción de los mismos permanecería viable tras viajar por el espacio interplanetario durante varios años, quizá decenios. Pero no se ha investigado el período de supervivencia de organismos activos, esporas o moléculas orgánicas complejas más allá de la magnetosfera terrestre. En el futuro, los experimentos que se basarían en

9

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

introducir los materiales biológicos en simuladores meteoríticos sometidos al entorno del espacio interplanetario, instalándolos en la superficie de la Luna. o se lanzarían en trayectorias interplanetarias durante varios años, antes de traerlos de vuelta a la Tierra para analizarlos en el laboratorio. El proyecto MARIE (”Martian Radiation Environment Experiment”) es un estudio a largo plazo de las condiciones de radiación en Marte. Lanzado por la NASA en 2001, el dispositivo MARIE mide la dosis de rayos cósmicos galácticos y de partículas energéticas solares, conforme el satélite orbita alrededor del planeta rojo. En teoría, la panspermia resulta viable. Algunos de los aspectos más importantes de la hipótesis han pasado de la validez teórica a la confirmación experimental. A modo de resumen: la vida terrestre pudo originarse en el propio planeta, resultar de una semilla biológica procedente del espacio o surgir de una combinación de ambos procesos. Cualquiera de esas situaciones fue posible. La confirmación de una panspermia entre Marte y la Tierra sugeriría que la vida, una vez iniciada, se esparciría con presteza por todo un sistema estelar. Si, por el contrario, se hallaran organismos marcianos surgidos con independencia de la vida terrestre, ello indicaría que la abiogénesis ocurre con facilidad por todo el cosmos. Es más, podrían compararse organismos terrestres con formas de vida alienígena para elaborar una definición más general de la vida. Por fin, comenzaríamos a entender las leyes de la biología igual que comprendemos las de la física y la química: como propiedades fundamentales de la naturaleza. Extraído del número de Enero de 2006 de la revista Investigación y Ciencia, edición española de Scientific American.

Debate Después de leer ambos artículos vamos a realizar un debate. Unos compañeros/as expondrán argumentos a favor de la panspermia y otro grupo expondrá argumentos en contra. Por otro lado, también debatiremos las implicaciones que conlleva la teoría de la panspermia.

Actividad 7 Vamos a visitar una central lechera para conocer cómo se aplican actualmente algunos de los descubrimientos de Pasteur y cómo nuestra vida cotidiana se beneficia de ellos. Para ello, os dividiréis en pequeños grupos y tomaréis anotaciones de las explicaciones y observaciones que hagáis durante la visita. Después de la visita, cada grupo elaborará un informe con los datos obtenidos durante la misma. También se podrá consultar bibliografía o utilizar información de la red. El informe deberá referirse a los siguientes aspectos:  Indicar los tratamientos que recibe la leche desde que entra en la central hasta que sale y explicar, de forma básica, cómo se llevan a cabo en la central.  Explicar en qué consiste la esterilización y la pasteurización, exponiendo las ventajas e inconvenientes de ambos tratamientos.  Describir algún proceso biológico que intervenga en la fabricación de productos derivados de la leche. Finalmente, realizaremos una puesta en común de todos los trabajos.

Actividad 8 La fresquera que se utilizaba antiguamente en casi todas las casas para guardar los alimentos frescos era un armario situado generalmente debajo de la ventana de la cocina y abierto al exterior, aunque protegida esta abertura con una tela metálica fina. a) ¿Para qué crees que servía la tela metálica?.

10

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

b) Después de haber estudiado la historia de la teoría de la generación espontánea, ¿qué sabio pudo ser el precursor de la fresquera?.

Actividad 9 Appert (1750-1841) era un confitero de París que desarrolló un método para fabricar conservas alimenticias. El método consiste en hervir durante cierto tiempo los frascos con los alimentos herméticamente cerrados. ¿Qué científico pudo darle la idea?. ¿Por qué?.

Evaluación En primer lugar, es conveniente que el alumnado evalúe su propio aprendizaje, para lo cual se propone el siguiente test de autoevaluación

Test de autoevaluación http://web.educastur.princast.es/

1) La vida en la Tierra apareció hace... a) 40 millones de años; b) 1000 millones de años; c) 4 millones de años; d) más de 3500 millones de años. 2) Francisco Redi (s. XVII) demostró con sus experimentos... a) que la vida se originó a partir de la materia inerte; b) que la atmósfera no tenía oxígeno; c) que los microbios no se originaban por generación espontánea; d) que los gusanos que aparecían en la carne en descomposición no se originaban por generación espontánea. 3)

Pasteur (s. XIX) demostró con sus experimentos... a) que la vida se originó a partir de la materia inerte; b) que la atmósfera no tenía oxígeno; c) que los microbios no se originaban por generación espontánea; d) que los gusanos que aparecían en la carne en descomposición no se originaban por generación espontánea.

4) En el experimento de Redi... a) no aparecieron gusanos en la carne cuando el recipiente estaba tapado; b) no aparecieron microbios en el caldo de cultivo si el recipiente tenía el cuello curvado; c) las descargas eléctricas produjeron algunas de las moléculas presentes en los seres vivos. d) Ninguna de las respuestas anteriores es la correcta. 5) Las teorías actuales sobre el origen de la vida a partir de la materia inerte se deben en primer lugar a ... a) Redi (s. XVII); b) Pasteur (s. XIX); c) Oparin (s. XX); d) Miller (s. XX).

11

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

6) Las primeras experiencias que intentaron reproducir en el laboratorio cómo se pudo originar la vida a partir de la materia inerte se deben a ... a) Redi (s. XVII); b) Pasteur (s. XIX); c) Oparin (s. XX); d) Miller (s. XX). 7) En el experimento de Miller... a) no aparecieron gusanos en la carne cuando el recipiente estaba tapado; b) no aparecieron microbios en el caldo de cultivo si el recipiente tenía el cuello curvado; c) las descargas eléctricas produjeron algunas de las moléculas presentes en los seres vivos. d) Ninguna de las respuestas anteriores es la correcta. 8) En el experimento de Pasteur... a) no aparecieron gusanos en la carne cuando el recipiente estaba tapado; b) no aparecieron microbios en el caldo de cultivo si el recipiente tenía el cuello curvado; c) las descargas eléctricas produjeron algunas de las moléculas presentes en los seres vivos. d) Ninguna de las respuestas anteriores es la correcta. 9) ¿Cuál era la composición de la atmósfera de la Tierra cuando se originó la vida? a) Oxígeno y nitrógeno, como la actual. b) Hidrógeno, amoníaco, metano y vapor de agua. c) Oxígeno, amoníaco, metano y vapor de agua. d) Nitrógeno, amoníaco, metano y vapor de agua. 10) La característica más destacada de la atmósfera primitiva de la Tierra cuando se originó la vida era que... a) no tenía oxígeno libre; b) no tenía nitrógeno; c) no tenía agua. d) Ninguna de las respuestas anteriores es la correcta. 11) La atmósfera primitiva de la Tierra era anaerobia. Esto quiere decir que... a) tenía mucho hidrógeno; b) no tenía oxígeno libre; c) tenía poco vapor de agua; d) no tenía nitrógeno. 12) La atmósfera primitiva de la Tierra era reductora. Esto quiere decir que... a) tenía mucho hidrógeno libre o combinado; b) no tenía oxígeno; c) tenía poco vapor de agua; d) no tenía nitrógeno. 13) En los gases de la primitiva atmósfera de la Tierra estaban presentes los elementos principales que constituyen las moléculas de los seres vivos, a saber... a) carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno; b) carbono, agua y nitrógeno; c) agua y oxígeno;

12

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

d) nitrógeno y oxígeno. 14) El carbono es uno de los elementos fundamentales que constituye la materia orgánica. En la atmósfera primitiva de la Tierra, el carbono estaba presente en... a) el agua; b) el amoníaco; c) el metano. d) En ninguno de los tres. 15) El nitrógeno es otro de los elementos fundamentales que constituye la materia orgánica. En la atmósfera primitiva de la Tierra, el nitrógeno estaba presente en... a) el agua; b) el amoníaco; c) el metano. d) En ninguno de los tres. 16) ¿Cuáles se cree que fueron las fuentes energéticas que hicieron que reaccionasen entre sí los compuestos de la atmósfera y que se formasen las biomoléculas que posteriormente darían lugar a los seres vivos? a) La energía solar, únicamente; b) la energía producida por los volcanes; c) la radiactividad; d) las radiaciones solares y las descargas eléctricas de los relámpagos y rayos. 17) Los organismos primitivos que ya existían hace 3500 millones de años eran parecidos a los actuales... a) gusanos; b) bacterias; c) algas; d) pólipos 18) ¿Cómo se llama la teoría que propone que la vida puede venir de otros puntos del espacio?. 19) ¿Qué puntos de los siguientes son discutidos en la teoría del origen de la vida de Oparin?: a) La temperatura de los océanos b) La composición de la atmósfera primitiva c) El lugar concreto de aparición de las primeras células vivas d) Ninguna de las respuestas anteriores. 20) La opinión más extendida entre los científicos actualmente es que la vida apareció en: a) En los fondos marinos, junto a las chimeneas hidrotermales b) En los mares primitivos, según la hipótesis de Oparin. c) Por generación espontánea d) En otros planetas y vino en meteoritos.

21) Con los conocimientos que ya dispones, vuelve a realizar las cuatro actividades iniciales.

13

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

Prueba de evaluación 1) En algunos libros de la Edad Media se daban fórmulas magistrales para “fabricar” ratones a partir de harapos, desperdicios y algunos otros ingredientes. Una de estas recetas es la de Van Helmont (principios del siglo XVII).

“Se pone trigo en una vasija junto con una camisa sudada. Al cabo de unos días, un fermento procedente de la camisa penetra en los granos de trigo convirtiéndolos en ratones. Esta metamorfosis es admirable pues los ratones que provienen del trigo y la camisa no son pequeños ni están en época de mamar, sino que están muy bien formados”.

Cuestiones: a) ¿Qué teoría subyace en la fórmula de Van Helmont?. b) Explica las líneas básicas de dicha teoría. c) Con los conocimientos científicos que has ido adquiriendo a lo largo de la unidad didáctica, ¿cómo explicarías la aparición de ratones en la experiencia de Van Helmont?. d) Diseña una variante del experimento para probar tu argumento.

2) Tras unas lluvias torrenciales se forma una laguna en una zona alejada varios kilómetros de otras masas de agua. Pasados varios días en el agua comienzan a aflorar algas y se constata la presencia de insectos. ¿Cómo explicarías la presencia de peces pocas semanas después?.

3) Explica qué es la esterilización y cómo se consigue. ¿Qué aplicaciones tiene en la industria y en la medicina?.

4) Antes de realizar el experimento mediante el cual derrotó definitivamente la teoría de la generación espontánea, Pasteur realizó un experimento para ver si existían organismos vivos en el aire. Para ello ideó un mecanismo de aspiración de aire a través de un tubo obstruido con algodón pólvora (utilizó algodón pólvora, porque es semejante al algodón pero tiene la particularidad de que se disuelve en alcohol y éter). Después de un día, detenía la aspiración, extraía el algodón y lo trataba con una mezcla de éter y alcohol para que se disolviera, depositándose de esta forma partículas sólidas. Observó ese sedimento al microscopio y comprobó que allí había microorganismos que necesariamente debían provenir del aire aspirado. ¿Crees que Pasteur aplicó las líneas del trabajo científico en este experimento?. Argumenta tu respuesta

14

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

5) Ordena adecuadamente las siguientes viñetas que representan las diferentes fases propuestas por Oparin y Haldane para origen químico de la vida, y escribe un breve comentario que aclare lo que ocurre en cada una de ellas.

http://www.lorem-ipsum.es/blogs/hal9000/?author=5

15

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________

Recursos Para el desarrollo de los contenidos se puede emplear cualquier libro de texto de Biología y Geología de 1º de bachillerato, o los nuevos textos de Ciencias para el Mundo Contemporáneo que ya están empezando a llegar a los centros. Aquí se proponen algunos de estos libros, de los cuales se han extraído actividades e ideas para elaborar esta ejemplificación: 

Menchu Ortiz de Lanzagorta Biología y Geología 1º Bachillerato. Editorial Akal, 1997.



Antonio Jimeno y otros autores Biología y Geología 1º Bachillerato. Editorial Santillana, 2002.



Blanca Cabrerizo y otros autores Biología y Geología 1º Bachillerato. Editorial Oxford, 1998.



Francisco Anguita y otros autores



Juan Eduardo panadero Cuartero y otros autores Ciencias para el Mundo Contemporáneo 1º bachillerato. Editorial Bruño, 2008.



Nicolás Rubio y otros autores Ciencias para el Mundo Contemporáneo 1º bachillerato. Editorial Anaya, 2008.



Carlos Elías y otros autores Mc. Graw Hill, 2008.

Ciencias para el Mundo Contemporáneo 1º bachillerato. Editorial



M. Fornells y otros autores Casals, 2008.

Ciencias para el Mundo Contemporáneo 1º bachillerato. Editorial



María González Moreno y otros autores Ciencias para el Mundo Contemporáneo 1º bachillerato. Editorial Alhambra, 2008.



Natividad Ferrer Marí y otros autores La Ciencia y el Método Científico Biología y Geología 1º bachillerato. Cuaderno 1. Editorial Bruño, 2002.



Benjamín Fernández Ruiz Salvat, 1980.

Biología y Geología 1º Bachillerato. Editorial SM, 1997.

La vida: origen y evolución. Colección Temas Clave, Aula Abierta

También se pueden utilizar recursos de Internet: 

http://fai.unne.edu.ar/biologia/basicos/notas/origen_vida.htm



http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/evolucion/1origen_de_la_vida.htm



http://www.monografias.com/trabajos10/lazca/lazca.shtml



http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_961539575/Origen_de_la_vida.html



Video sobre la experiencia de Miller



Video explicación del origen de la vida http://es.youtube.com/watch?v=6gpJgSqOYk4



Video sobre el origen de la vida en las fuentes hidrotermales marinas http://biodociencia.bitacoras.com/archivos/2008/02/17/origen-de-la-vida



Explicación a la lluvia de animales http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/naturaleza/2008/01/05/173507.php

http://www.youtube.com/watch?v=uWJGhXdWuV8

16

Ci e nc ias p ar a e l Mu n d o Co n te m por á ne o

C E P L uis a R ev u e lt a

___________________________________________________________________________________________________



Información sobre la psteurización http://es.wikipedia.org/wiki/Pasteurizaci%C3%B3n



Información sobre tratamiento de la leche http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/guia-alimentos/leche-yderivados/2001/08/06/38377.php



Infografía sobre el procesado de la leche http://www.consumaseguridad.com/sociedad-y-consumo/2005/06/29/20099.php



Infografía sobre métodos industriales de conservación de alimentos http://www.consumaseguridad.com/ciencia-y-tecnologia/2004/05/20/20135.php

17