Origen de la Vida  Cap. 22. Pág. 449-453; 457-465. 1. 2. 3. 4.

Origen e historia de la vida

5. 6.

Describir las condiciones del planeta en sus orígenes. Explicar por qué estas condiciones favorecieron la vida que conocemos en nuestro planeta. Describir cómo el record fósil nos ayuda a entender los cambios geológicos y de vida en el planeta. Describir la escala del tiempo geológico e identificar los momentos de extinciones masivas. Discutir la teoría endosimbiótica y explicar brevemente la evidencia que apoya la misma. Identificar los diferentes eventos ambientales que provocaron cambio en la biodiversidad.

Origen de la vida en la tierra  La tierra se formo aproximadamente hace 4.6 billones de años

 Procesos químicos y físicos 1. Síntesis abiótica de pequeñas moléculas orgánicas 2. Las pequeñas moléculas se unen en polímeros 3. Los polímeros se empacan en membranas =protobiontes

 El planeta era bombardeado por grandes rocas resultantes de

la formación del sistema solar  Estas colisiones generaban calor 

Se evaporaba el agua

4. Las moléculas se empiezan a auto replicar

 La atmósfera estaba compuesta por vapor de agua y

compuestos químicos liberados por explosiones volcánicas

 Cuando la tierra empezó a

enfriarse, el vapor de agua se condensó  Océanos  Mucho hidrógeno se perdió

en el espacio

1

Síntesis abiótica de pequeñas moléculas orgánicas  Energía necesaria para que se produjeran

 Oparin – el tipo de atmósfera primitiva sirvió para que aparecieran

las primeras moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas

compuestos orgánicos

 Haldane sugirió que los océanos primitivos eran una solución de  Relámpagos

moléculas orgánicas “ sopa primitiva” a partir de la cual se originó la vida

 Intensa radiación ultravioleta 

Pudo llegar hasta la tierra 

No había capa de ozono

 En 1953, Miller y Urey probaron la hipótesis, recreando

Síntesis abiótica de pequeñas moléculas orgánicas

las condiciones que se suponía existían en la tierra  Ambos indicaron que la atmosfera primitiva era reductora los

primitiva

elementos que allí había daban electrones a otros compuestos  Si se pueden formar moléculas orgánicas a partir de

 Promueve que moléculas simples se unan para formar moléculas

inorgánicas

complejas

Descargaron energía

CH4 Water vapor Electrode

gases y vapor de agua



Otra hipótesis 

Condenser

Se sugiere que los compuestos

Hot H2O temperature H2O suitable for organic chemistry

Crack in Earth’s crust

volcanes oceánicos 

Se produjeron

Ventilas termales 

aminoácidos y

H2O

Cooled water containing organic molecules

otros compuestos orgánicos

Sample for chemical analysis

Vent

Ocean floor

orgánicos se formaron cerca de

Cold water

Hot H2S gas

Cold H2O

en una “atmósfera” de

(a) Deep-sea vent hypothesis

Regiones ricas en sulfuro inorgánico



Cambios abruptos de temperatura promueven la formación de moléculas orgánicas

Otros repitieron el experimento usando otras mezclas de gases y también se produjeron moléculas orgánicas

2

Fuentes extraterrestres  Algunos compuestos orgánicos pueden haber venido del

 Procesos químicos y físicos

espacio

1. Síntesis abiótica de pequeñas moléculas orgánicas

 Se han encontrado compuestos de carbón en meteoritos 

2. Las pequeñas moléculas se unen en polímeros

4.5-billones de años 

3. Los polímeros se empacan en membranas =protobiontes

80 aminoácidos en proporciones similares a las

4. Las moléculas se empiezan a auto replicar

halladas por Miller-Urey  En la actualidad esta hipótesis esta siendo estudiada por

científicos

Síntesis abiótica de polimeros  Las pequeñas moléculas orgánicas se polimerizaron (unen)

 Procesos químicos y físicos 1. Síntesis abiótica de pequeñas moléculas orgánicas (Oparin

cuando estaban concentradas en arena caliente, arcilla o rocas

y Haldane) 2. Las pequeñas moléculas se unen en polímeros 3. Los polímeros se empacan en membranas =protobiontes 4. Las moléculas se empiezan a auto replicar

Protobiontes  Agregados de moléculas orgánicas rodeadas por una

estructura similar a una membrana

Protobiontes  Aun no se ha formado la vida porque 

La vida tiene dos propiedades y una no puede existir sin la otra:

 Experimentos han demostrado que se pudieron formar

espontáneamente de compuestos orgánicos que se produjeron abióticamente

Replicación exacta de material genético

Metabolismo

Vida

3

Base Nitrogenada



Metabolismo celular produce enzimas y nucleótidos (bloques que componen el materia genético) para que ocurra la replicación

Base Nitrogenada

Material genético

fosfato

5

Nucleótidos

O pentosa

4 3

 Polinucleótidos 

5

O pentosa

4 3

 Nucleótido

Las moléculas de ADN se deben replicar. Llevan información genética que incluye la información necesaria para producir enzimas para esto



Material genético

fosfato

1

2

 Fosfato  Base

5

O pentosa

4

unidos en una

3

nitrogenada

 Azúcar

ARN

ADN

Cadenas

1

2

Azúcar

Ribosa

Desoxirribosa

Bases

-Adenina

-Adenina

nitrogenadas

-Guanina

-Guanina

-Citocina

-Citocina

-Uracilo

-Timina

Base Nitrogenada fosfato

1

2

1

2

cadena

Base Nitrogenada fosfato

5 4

O pentosa OH 3

1

2

Primer material genético en protobiontes  Procesos químicos y físicos 1. Síntesis abiótica de pequeñas moléculas orgánicas (Oparin y Haldane) 2. Las pequeñas moléculas se unen en polímeros

 Se cree que fue ARN y no ADN  Las primeras moléculas de Template 3

 Cierto tipo de ARN funcionaba

como una enzima =ribozimas

3. Los polímeros se empacan en membranas =protobiontes 

4. Las moléculas se empiezan a auto replicar

Ribozyme (RNA molecule)

3

ARN debieron ser cortas

Es capaz modificar el ARN

Nucleotides

para que este pueda 

Dividirse



Hacer copias de si mismo

Complementary RNA 5 copy 5

4

Protobiontes y selección natural (selección química en este caso) Protobionte con diferentes caracteristicas pueden crecer y dividirse

Protobiontes y ADN  Aparece el ADN

Características pasan a los hijos

 Cadena doble  Mas estable y se replica con mayor exactitud  El ARN adquiere otra función

Los protobiontes con mejores características se reproducirían mas porque pueden explotar mejor el medio

Selección natural podía actuar en ellos

Record fósil



Intermediario en la producción de proteínas

Formación de rocas sedimentarias y depósito de fósiles de diferentes periodos

 Los fósiles ayudan a entender la

evolución  La secuencia de fósiles pueden ayudar a

determinar el orden en que aparecieron los organismos  Se pueden usar para hacer filogénias,

solo si se puede determinar su edad  Se puede saber la época en que existieron

haciendo datación radiométrica

Formación de rocas sedimentarias y depósito de fósiles de diferentes periodos

Formación de rocas sedimentarias y depósito de fósiles de diferentes periodos

 Los ríos llevan

sedimentos del océano  Las rocas sedimentarias

 Con el tiempo se agregan estratos adicionales ◦ Contienen fósiles de cada

periodo

 Se forman en el fondo del océano  Contienen fósiles

5

Formación de rocas sedimentarias y depósito de fósiles de diferentes periodos 

Fósiles

Los fósiles en las rocas sedimentarias se exponen con: Cambios en el nivel del mar  El piso oceánico se expone 2. La erosión causada por ríos 1.

Estrato joven con fósiles recientes

Partes duras de organismos que contienen minerales

Estrato viejo con fósiles antiguos

Los minerales se filtran y reemplazan la materia orgánica. Árbol petrificado

Se descomponen y dejan “huellas”

Océano

Sesgo (bias) en record fósil Fósiles

 Pero el record fósil a veces es una crónica incompleta,

¿porqué?  Tejidos blandos vs. huesos y conchas  Cuales se encuentran mas?

Insectos preservados en ambar

Congelados

Huellas, de dinosaurios



Muchos vs. pocos



Grandes vs. pequeños



Depende del interés del paleontólogo y donde los busque

 Recientes y que viven por mucho tiempo vs. viejos que

vivieron por poco tiempo



Record geológico 



Estudiando las rocas y fósiles se puede establecer la historia de la tierra

Cenozoic

 La analogía con un

Se ha dividido en EONES

Land plants

para ubicar los Precámbrico 4 billones de años

Humans

reloj se puede usar Animals

Origin of solar system and Earth

mayores eventos que

EON Arcaico

ocurrieron en el EON Proterozoico

tiempo geológico 1



EON Fanerozoico El último medio billón de años

ERA Paleozoica ERA Mesozoica ERA Cenozoica

Cambios en el clima



Aparición de diferentes organismos

4

Proterozoic Eon

Multicellular eukaryotes

Archaean Eon

Billions of years ago 2 3

Prokaryotes

Single-celled eukaryotes Atmospheric oxygen

6

Evolución de procariotes  Primero aparecen organismos que pueden producir su

Evolución de procariotes

propio alimento = Autótrofos – usan la luz solar para obtener energía (fotosíntesis)  El fósil mas antiguo se conoce como estromatolito

 Los procariotes transforman la biosfera de la tierra  Se dividen en

 Colonias de cianobacterias en colonias rocas sedimentarias

 Bacteria

 3.5 billones de años y vivieron solos hasta hace 2 billones de años

 Archaea  Aún estan presentes

Cytoplasm

Endosimbiosis.

Evolución de eucariotes

Mitocondrias y plastidos (cloroplastos y otras

 Al haber muchos organismos que llevaban a cabo la

fotosíntesis la atmósfera cambio y se enriqueció en Oxígeno

DNA Plasma membrane Ancestral prokaryote Infolding of plasma membrane Endoplasmic reticulum

estructuras vegetales)

Nuclear envelope

 Las celulas eucariotas aparecieron hace aproximadamente 2.1

Cell with nucleus and endomembrane system

billones de años.  Posteriormente aparecen los organimos eucariotas

Nucleus

Engulfing of aerobic heterotrophic prokaryote

Mitochondrion

Mitochondrion

multicelulares Ancestral heterotrophic eukaryote

Engulfing of photosynthetic prokaryote in some cells Plastid

Ancestral photosynthetic eukaryote

EON

ERA

7

http://exploringorigins.org/timeline.html

Cambios en grupos dominantes  Desde el principio ha habido aparición y desaparición de

grupos de organismos  Procesos a gran escala como son: 

Deriva continental



Extinciones en masa



Inundaciones y glaciaciones

http://www.youtube.com/watch?v=HBSA_KZJSOY

Deriva continental Laurasia y Godwana se separan y forman los Continentes actuales

PANGEA se divide en Laurasia y Godwana

Deriva continental  Los continentes son parte de unas placas que flota

sobre un manto caliente  Se puede medir la tasa a la que se movieron y mueven

aun (cms por año)

Al final del Paleozoico estaba todo unido PANGEA

8

Consecuencias deriva continental

Consecuencias deriva continental  Cambio climático al moverse los continentes hacia el norte

 Se altera el hábitat de los organismos

 Rearreglo de corrientes oceánicas

 Cuando se formo Pangea, el nivel del agua bajo 

Muchos organismos que vivían en aguas superficiales murieron





Enfriar el clima y se forman los polos

 Separación de la tierra  Especiación

Parte interna de Pangea era muy fría, se extinguieron



Organismos que antes vivían juntos y eran iguales, al separarse y estar en condiciones ambientales diferentes

otras cosas

cambian = nuevas especies

Consecuencias deriva continental  Distribución geográfica de

Extinciones en masa  Cada ERA se caracteriza por la presencia de diferentes tipos

especies extintas  Especies acuáticas similares en África y Sur América  Fauna de Australia, se encuentra solo allí, al separarse ocurre especiación

de organismos  Los límites entre eras corresponden a las extinciones en

masa, en las que muchas formas de vida desaparecieron 

Extinciones menores marcan los límites entre periodos en cada era

Destrucción de hábitat Cambios climáticos globales rápidos

Extinción causada por

Cambios en el ambiente Cambios en factores biológicos

Destrucción de hábitat Cambios climáticos globales rápidos

Extinción causada por

Cambios en el ambiente

Cambios en factores biológicos

Promueve cambios evolutivos

Tienen impacto en otras (depredadores)

Favorece algunas especies

Cambios en factores biológicos

9

Extinciones en masa  Ha habido 5 eventos de extinción masiva

Periodo Pérmico de la era Paleozoica

Erupciones volcánicas en Siberia

>>>>>Dióxido de carbono

 Murieron aproximadamente el 96% de las especies

animales marinas en menos de 5 millones de años Aumento la temperatura en zonas templadas (hasta 6º C)

 8 de 27 ordenes de insectos  Esta extinción masiva define el limite entre la ERA

Menos diferencia de temperatura entre esa zona y el ecuador

Paleozoica y Mesozoica

Impide la mezcla de agua en el océano Déficit en oxígeno en el océano

Periodo Cretáceo de la ERA Mesozoica  Extinción de organismos

marinos y terrestres 

Plantas y animales



Meteorito (aunque hay



Dinosaurios

debate)

10

•Cráter de 65 millones de años •180 kms de diámetro •Causado por un objeto de 10 km de diámetro

 Periodo Cretáceo de la era Mesozoica  Capa delgada de arcilla enriquecida con Iridio separa los

sedimentos de el Mesozoico y del Cenozoico 

El Iridio es poco común en la tierra, pero común en meteoritos



Al caer el meteorito se formo una enorme nube de polvo 

Bloqueo el sol, cambio el clima por varios meses

En camino una sexta extinción masiva?  El hombre esta cambiando el ambiente global 

Especies amenazadas o extintas



Parece que si estamos llegando a otro evento masivo

Consecuencias extinciones masivas  Toma de 5 a 10 millones de años (aunque a veces hasta 100)

para que la diversidad en un área se recupere  Altera comunidades ecológicas  Después de las extinciones del Pérmico y Cretáceo 

>>>depredadores marinos 

>>presión sobre presas y competencia entre depredadores

Consecuencias extinciones masivas  Radiaciones adaptativas  Al dejar vacíos nichos ecológicos, nuevas formas de vida

pueden colonizarlos  Se eliminan organismos con buenas características

adaptativas y toma mucho tiempo para que surjan de nuevo esas características

11