E S O 4
C O L · L E G I S A N T J O S E P
Origen i evolució de la vida a la Terra
1. Origen de la vida 1.1. Concepte de vida
Principi de constància de les funcions vitals: tots els éssers vius són capaços de fer les tres funcions vitals (nutrició, relació i reproducció).
1.2. Què són les funcions vitals
Nutrició: intercanvi d’energia i matèria amb el medi.
Relació: respondre als estímuls externs i adaptació als factors ambientals per sobreviure.
Reproducció: formació de nous individus per aconseguir la perpetuació i evolució de les espècies.
2 1.3. Condicions inicials
A. Evolució geofísica del planeta
Condicions determinants per a l’existència de vida en un planeta:
Zona d’habitabilitat: tipus d’estrella i distància a aquesta estrella.
Gravetat: segons la massa del planeta, la gravetat pot variar.
Efecte hivernacle: que reguli la temperatura entre el dia i la nit.
Camp magnètic: protegeix de la radiació solar i els vents solars.
Tectònica de plaques i volcans: primera vida anaeròbica.
B. Evolució química
Elements senzills es combinen per formar elements més complexos i molècules.
Aigua líquida: és el medi on es produeix el metabolisme dels éssers vius.
Energia: necessària per a les funcions vitals.
Elements biogènics: elements dels components orgànics (C, H, O, N, P, S).
1.4. Teories sobre l’origen de la vida A. Teoria de la generació espontània
Exposada per Aristòtil, diu que la vida sorgeix de la interacció de la matèria inerta amb una força vital o divina (Entelèquia).
Pasteur va refutar aquesta teoria dient que tota la vida probé d’una altra vida (teoria cel·lular: d’origen)
B. Teoria de la Panspèrmia
Exposada per Anazàgores i suportada per Arrhenius, diu que la vida es va generar a l’espai exterior i viatja a través dels meteorits.
En alguns meteorits s’han trobat restes de bacteris fossilitzats i matèria orgànica, però no hi ha prou proves per demostrar que aquesta matèria provingui de l’espai.
C. Hipòtesi d’Oparin-Haldane
L’origen de la vida es desenvolupa en diverses etapes:
Evolució química
Matèria inorgànica: procedent de l’atmosfera primitiva.
Matèria orgànica senzilla: la matèria inorgànica, gràcies a les fortes descàrregues elèctriques, forma els primers compostos orgànics senzills per síntesi abiogènica.
Matèria orgànica complexa: aquesta matèria orgànica polimeritza i forma macromolècules (ex. Aminoàcids que s’uneixen per formar proteïnes).
Evolució prebiòtica: formació de coacervats, els quals són macromolècules separades de l’entorn per estructures semblants a les membranes biològiques i que, fins i tot, poden intercanviar substàncies amb el medi o autoreplicar-se.
Evolució biològica: apareixen els primers procariotes anaerpobics i heteròtrofs, seguidament els procariotes anaeròbics i autòtrofs, que donaran lloc a procariotes aeròbics i autòtrofs i heteròtrofs i, finalment, apareixen els eucariotes aeròbics autòtrofs i heteròtrofs.
2. L’evolució dels éssers vius
Des de l’antiga Grècia, es busquen respostes a l’origen de les espècies, però el punt àlgid de les teories és entre els segles XIX i XX.
2.1. Fixisme en front d’evolució biològica
Consideren que els éssers els ha creat una divinitat
Teoria fixista: totes les espècies tenen origen en la creació bíblica i s’han mantingut invariables des d’aleshores.
Aquesta teoria no explica la presència de fòssils d’espècies ara inexistents.
Teoria catastrofista: les extincions d’espècies es varen produir durant les catàstrofes que s’expliquen a la Bíblia (Es. Diluvi universal).
Georges Cuvier va ser el defensor més important d’aquestes teories.
Moltes d’aquestes teories es basaven en creences religioses.
4 A. Proves paleontològiques
Permet conèixer espècies extingides perquè:
2.2. Proves a favor de l’evolució dels éssers vius
Problemes del registre fòssil
Registre incomplet: les condicions perquè es produeixi un fòssil són molt especials i, a vegades, no es produeixen, així es perden molts registres i hi ha buits en la interpretació de l’evolució.
Dificultat en la datació: és complicat donar dates exactes als fòssils. Les tècniques més utilitzades són la datació estratigràfica, la prova del carboni 14 i la prova del potassi 40. A vegades, però, les datacions no coincideixen.
Tipus de restes fòssils: normalment només es conserven les restes òssies,
-L’hàbitat va canviar i no estaven adaptades al nou hàbitat.
- Van evolucionar per generar noves espècies.
B. Proves aportades per l’anatomia comparada
Tots els éssers vius actuals estan emparentats en major o menor grau.
Òrgans homòlegs: òrgans amb la mateixa estructura, però funcions diferents. Això indica avantpassat comú.
L’anatomia comparada es basa en l’estudi i la comparació d’òrgans de diferents espècies.
Distingim tres tipus d’òrgans:
Òrgans anàlegs: òrgans amb diferents estructura, però forma similar per fer la mateixa funció. Demostren una adaptació al medi.
Òrgans vestigials: estructures que ja no s’utilitzen i que al llarg de la història han quedat atrofiades.
C. Proves biogeogràfiques
Estudi de la distribució geogràfica de les diverses espècies.
Espècies properes en l’espai, però aïllades entre si, evolucionen de manera diferents per adaptar-se als canvis del seu medi.
6 D. Proves embriològiques
Comparació del desenvolupament dels embrions de diferents espècies.
En els vertebrats, durant els primers estadis dels embrions, aquests són gairebé idèntics i es van diferenciant segons avança el desenvolupament embrionari.
Com més tardin a diferenciar-se els embrions de dues espècies, més pròximes evolutivament estaran aquestes dues espècies.
E. Proves bioquímiques o moleculars
Dues espècies es diferenciaran pel nombre i pel tipus de mutacions que han anat acumulant.
Quantes menys diferències hi hagi entre la seqüenciació de l’ADN de dues espècies, més properes seran evolutivament parlant.
2.3. L’evolució dels éssers vius: idees precursores
Les idees precursores són les que han fonamentat les teories evolutives.
Les idees precursores principals són les següents:
Concepte d’espècies
Idea de parentesc
Idea del temps geològic
Idea de l’origen comú
Significat dels fòssils
Competència pels recursos
Els mecanismes d’evolució
A. Lamarkisme
1809. Filosofia Zoològica: primera teoria evolucionista.
2.4. Lamarkisme i Darwinisme
Teories evolucionistes: les espècies actuals són fruit de canvis successius en espècies anteriors.
La teoria de Lamarck
Totes les espècies actuals procedeixen d’espècies anteriors mitjançant canvis successius.
Els canvis es produeixen gràcies als esforços intencionats de les espècies per millorar qualitats (caràcters adquirits).
Els caràcters adquirits que siguin beneficiosos, passaran als descendents.
8
Crítiques durant la seva època:
Lamarck no va aportar les proves necessàries.
Hi ha caràcters que els organismes no poden controlar voluntàriament.
Ex. Color del pelatge.
Crítiques actuals:
Els descendents hereten els caràcters expressats en els gens de l’ADN i aquests no es poden modificar voluntàriament.
Els canvis físics o fisiològics no modifiquen l’ADN, per tant, no passaran als seus descendents.
B. Darwinisme
En el seu viatge a bord del Beagle, Darwin va:
Observar les variacions de diferents poblacions properes en l’espai, però separades per barreres geogràfiques.
Elaborar descripcions de la flora i fauna que anava estudiant.
Agafar mostres de fòssils, animals i vegetals.
1859: L’origen de les espècies (teoria sobre l'evolució de les espècies).
La teoria de Darwin
Variabilitat: les poblacions d’éssers vius no són uniformes, sinó que tenen una determinada variabilitat (no som tots idèntics).
Adaptació: davant un canvi desfavorable en l’ambient, alguns individus tindran característiques més adequades per sobreviure en el nou ambient.
Selecció natural: els individus més ben adaptats es reproduiran més fàcilment i deixaran més descendència amb els caràcters que determinen millor adaptabilitat.
10
Crítiques al Darwinisme:
S’oposava a la teoria de la creació divina, sobretot de l’home.
No explicava la causa de la variabilitat en les espècies.
No explicava l’heretabilitat dels caràcters de progenitors a descendents.
(Mendel 1822-1884 / Darwin 1809-1882)
Actualment, gràcies a la genètica, trobem respostes als dubtes de Darwin.
Gràcies a Mendel (transmissió dels caràcters) i als coneixements de la reproducció cel·lular, el Neodarwinisme pot donar resposta als dubtes de Darwin.
2.5. Neodarwinisme o teoria sintètica
Principis de la teoria sintètica
Variabilitat: la variabilitat entre els individus d’una població es deu a la recombinació genètica i a les mutacions.
Mutacions: aquestes es produeixen a l’atzar i, la majoria, són negatives. No obstant això, algunes mutacions són favorables.
Mutacions adaptatives: les mutacions favorables són seleccionades de forma natural.
Adaptació progressiva: les poblacions s’adapten progressivament al seu entorn gràcies a les mutacions adaptatives.
3. Els mecanismes de l’evolució 3.1. Variabilitat genètica
Nombre de genotips diferents de cada espècie, els quals donen lloc a individus amb característiques diferents.
Els diferents genotips els obtenim gràcies a:
Mutacions
Recombinació genètica
3.2. Selecció natural
Els individus amb les característiques més favorables (més ben adaptats) es reprodueixen més i transmeten aquests caràcters als seus descendents.
A. Adaptació dels organismes al seu entorn
Quan es produeixen canvis a l’entorn, els éssers vius intenten adaptar-se al nou medi.
Algunes vegades, quan els canvis són molt bruscos, algunes espècies no es poden adaptar i s’extingeixen.
3.3. Conseqüències del procés evolutiu
B. Especiació o aparició d’espècies noves
Anomenem especiació al procés pel qual apareixen espècies noves des d’un passat comú.
Espècie: conjunt d’individus semblants capaços de reproduir-se entre ells i generar descendència fèrtil.
Requisits per a l’especiació:
Alguns individus evolucionen diferenciant-se de la resta de la població.
Els nous individus no poden reproduir-se amb la resta de la població perquè hi ha una barrera física (illes, serralades,...) o temporal (reproducció en diferents èpoques de l’any,...)
Les diferències es fan cada cop més importants fins que és impossible reproduir-
12 C. Diversificació o augment de la biodiversitat
Convergència adaptativa: espècies no emparentades, però que habiten en ambients semblants, tendeixen a presentar semblances entre ells, com els òrgans anàlegs. Ex. Forma hidrodinàmica d’animals aquàtics.
Divergència evolutiva: poblacions de la mateixa espècie que habiten en entorns diferents, desenvolupen adaptacions diferents, com els òrgans homòlegs. Ex. Extremitats dels mamífers adaptades a diferents funcions.
A. Selecció enfront de neutralisme
Els seleccionistes afirmen que l’evolució es produeix per selecció, mentre que els neutralistes opinen que és a l’atzar.
3.4. Controvèrsies
B. Gradualisme enfront de puntualisme
Gradualisme:
La població d’una espècie va acumulant canvis gràcies a l’adaptació al medi.
L’acumulació de canvis aporta variabilitat, subespècies i, finalment, espècies noves (especiació).
L’especiació és un procés gradual que es produeix al llarg de milers d’anys.
Puntualisme:
Una població d’una espècie que viu en un ambient sense canvis es manté estable al llarg del temps.
L’especiació es produirà en una porció petita d’aquesta població que s’ha quedat aïllada en un ambient diferent.
Els canvis, que no són graduals, es produiran de manera brusca en període curt d’anys (centenars). D’aquesta manera expliquen l’absència de fòssils.
3.5. Arbres filogenètics
Eines que permeten representar gràficament les relacions evolutives entre espècies amb un ancestre comú.
Cladograma: representació esquemàtica de la història i el parentiu evolutiu d’una espècie.
4. L’evolució humana
4.1. Característiques de l’ésser humà
Gran capacitat cranial: amb un cervell molt desenvolupat.
Llenguatge: gràcies a la capacitat del cervell i a l’anatomia de la boca.
Bípedes: ens permet tenir les extremitats superiors lliures i menys desgast energètic en el desplaçament.
Extremitats superiors lliures: tindran funció prènsil gràcies als polzes oposables.
Ulls al davant: apreciem els relleus i les formes a distància.
14 4.2. El procés d’hominització
Australopithecus 4 Ma
• Bípede
• Cervell petit
• Mandíbula gran
• Sabana africana
Homo habilis 2,5 Ma
• Bípede
• Cervell més gran
• Mandíbula gran
• Sabana africana
• Omnívor
• Fabrica eines amb pedres
Homo erectus 1,9 Ma
• Postura natural dreta
• Cervell gran
• Mandíbula reduïda
• Surt d’Àfrica i habita zones fredes i càlides
• Omnívor i domina el foc
• Fabrica eines elaborades
Homo anteccesor 900.000 a
• Capacitat cranial similar a erectus
• Trets propers a l’ésser humà
• Atapuerca (Burgos)
Homo neanderthalensis
230.000 a
• Capacitat cranial molt gran
• Mandíbula forta
• Habita en zones fredes
• Ritus funeraris
• Fabrica eines més elaborades
Homo sapiens 200.000 a
• Ésser humà actual
• Cara petita amb crani arrodonit
• Habita tots els hàbitats
• Omnívor
• Manifestacions artístiques i capacitat de modificar l’entorn
