Origen i Evolució de la Vida: Composició, Energia i Adaptació

De què està feta la matèria viva? CHON

Només 20 elements químics formen els éssers vius. La matèria viva no està formada pels elements més abundants a l'escorça terrestre, sinó que els principals són H, O i C.

Aigua, bon dissolvent

Cap substància coneguda no la podria suplir. L'aigua és necessària perquè es produeixin les reaccions químiques dins dels éssers vius; per això gran part dels éssers vius és aigua.

Estructura del carboni

És un àtom que pot formar 4 enllaços i donar lloc a moltes molècules diferents de cadena molt llarga, que formaran milions de compostos. Entre ells, els lípids, els glúcids, les proteïnes i els àcids nucleics. El N és elemental perquè amb ell es produeixen les proteïnes.

La resta d'elements del nostre cos són en proporcions molt reduïdes, tot i això alguns són imprescindibles: sense ferro no podríem fabricar hemoglobina, sense seleni no ens funcionaria el fetge, sense sofre no tindríem ni cabell ni ungles i sense potassi no tindríem impulsos nerviosos.

Energia per a la vida

La vida necessita energia i s'obté a partir de reaccions químiques en les que intervé matèria orgànica, la qual s'ha fabricat fonamentalment en la fotosíntesi que duen a terme els vegetals, algues i alguns bacteris. Perquè aquesta energia produeixi energia necessària per la vida, es realitza un procés anomenat respiració cel·lular. Depenent d'on obtinguin la matèria orgànica, els organismes poden ser autòtrofs (fabriquen matèria orgànica a partir de matèria inorgànica; sals, minerals i energia solar) i heteròtrofs (es nodreixen de matèria orgànica prèviament elaborada pels organismes autòtrofs).

La majoria d'éssers vius utilitzen oxigen per obtenir energia. Alguns bacteris la poden obtenir a partir de reaccions amb altres elements i compostos, són els organismes quimiosintètics.

Definició de vida

La vida és desequilibri, una zona separada del medi, amb una font d'energia, que s'adapti al medi i evolucioni i que es reprodueixi. És tan complicada que gairebé és un miracle.

Origen vida: d'on ve el carboni?

De l'interior de la terra, on es va acumular quan es va formar el planeta.

D'on ve l'aigua?

La van dur asteroides procedents d'una òrbita més extensa que la del Sol.

Escenari per la vida

Interior molt calent: vulcanisme molt intens, gairebé tot era submarí.

Atmosfera densa sense oxigen en un planeta oceànic: en la protoatmosfera no hi havia O, tampoc ozó que protegia la terra, per tant la vida hauria sigut difícil de prosperar sinó hagués estat protegida sota un gran gruix d'aigua.

Experiment històric

Com es va transformar la matèria inerta en matèria viva? Stanley Miller va sintetitzar aminoàcids (blocs que formen les proteïnes) a partir d'amoníac, vapor d'aigua i metà, que, segons se suposava, eren els gasos de l'atmosfera primitiva. Ell va suposar que aquesta síntesi havia tingut lloc a la Terra primitiva i que havia estat el 1r pas per l'aparició de la vida. Avui sabem que mai no va haver metà. Així doncs aquest experiment té un valor històric però no explica l'origen de la vida. Va demostrar que és possible sintetitzar matèria orgànica a partir de la inorgànica.

El que pensem ara

Hipòtesi metabòlica: petites molècules senzilles es van aïllar del medi amb una membrana, i iniciaren una sèrie de processos químics cada cop més complexos, fins que la unitat es va reproduir.

Món ARN: alguns bioquímics proposen que molècules, sorgides a l'atzar de ARN, capaces de replicar-se mitjançant mutacions van iniciar la cadena de l'evolució.

La vida, al començament i ara

El que podem comprovar és que la vida va deixar les seves empremtes a les roques més antigues de la Terra. Isua és una regió de Groenlàndia, hi han capes de roques de fa 3850ma que es van dipositar en forma de fang en uns fons marí poc profund. Alguns dels minerals de les roques són carbonats. El carboni d'aquests carbonats presenta dos isòtops, dos pesos atòmics 12 i 13. I aquí es llegeixen les empremtes de la vida. Els éssers vius podem assimilar el C12, però no el C13. Així que els sediments on hi hagin hagut éssers vius quedarà C12. Com que seria molt casual que s'hagués descobert la 1^a vida, se sol admetre, arrodonint, que la vida va aparèixer a la Terra fa uns 4000ma.

Evolució i les seves proves

Biològiques: disposició i estructura dels ossos i els òrgans vestigials. Es pot veure que les diferències entre espècies es tracten d'adaptacions d'una única anatomia, la de l'avantpassat comú, a usos diferents. Els òrgans vestigials (parts del cos sense utilitat) indiquen l'existència d'avantpassats amb formes de vida molt diferents. Tots els organismes vius tenen el mateix sistema de transmissió de la informació (ADN) i comparteixen les mateixes proteïnes i reaccions químiques.

Paleontològiques: (fòssils) S'han classificat fins ara uns 300.000 fòssils diferents. Alguns creuen que han poblat la terra uns 2000 milions d'espècies.

Moleculars: les mutacions es produeixen a ritme constant. Si contem les diferències en els gens de dues espècies podem esbrinar-ne el parentiu, i el moment de separació.

Com expliquem l'evolució?

Una espècie es defineix com el conjunt d'organismes capaços de reproduir-se entre si i que tenen descendència fèrtil.

Selecció natural

Charles Darwin va proposar un mecanisme per explicar l'evolució amb la supervivència dels més aptes. Generació rere generació es mantindran els caràcters que donen més resistència a una espècie, i els altres desapareixeran. Després de moltes generacions, la suma de canvis farà els éssers tan diferents que es formarà una nova espècie.

Lamarck va proposar que les espècies variaven en adquirir nous òrgans per resoldre les noves necessitats. Deia que els caràcters adquirits a la vida eren heretables. ARA SABEM QUE ÉS FALS.

Darwinisme i genètica

Darwin no entenia perquè hi havia cadells més resistents que d'altres. Més endavant es va descriure el mecanisme de l'herència de caràcters materns i paterns, i com aquests es barregen. Avui anomenem gens a aquests factors determinants, i genètica a la ciència que els estudia. El darwinisme primitiu s'anomena neodarwinisme.

Ritme de l'evolució

Perquè s'origini una espècie a partir d'una altra fan falta un milió d'anys aproximadament. La manera més fàcil de que passi és que una part de la població quedi aïllada. Deriva genètica; a causa del petit nombre d'individus. En el neodarwinisme es pensava en micromutacions però l'estudi dels fòssils ha fet veure que es necessiten macromutacions per l'aparició d'una nova espècie.

Selecció artificial

L'ésser humà ha seleccionat en els animals i les plantes domèstiques aquelles característiques que considerava favorables; això ha permès que durant generacions només els exemplars amb les característiques desitjades es reproduïssin.

Radiacions evolutives

Hi ha períodes en l'evolució del planeta en que el ritme de renovació s'incrementa. Són els períodes d'intensa aparició o extinció d'espècies. Per què? Quan hi ha una pangea el nombre d'espècies és menor, la vida menys diversa. Aquest fet explica perquè si els continents estan units, les espècies s'eliminen per competència i la vida s'empobreix. Al contrari, si estan separats, es creen nous ambients i el nombre d'espècies creix (radiació evolutiva)

Extincions massives

La gran extinció: fa 252 ma. Van desaparèixer la meitat d'espècies de la Terra. La hipòtesi més recent ho atribueix a una catàstrofe per anòxia (falta d'oxigen a l'aigua marina) provocada per l'escalfament de l'atmosfera després d'una etapa de vulcanisme intens. S'anomena efecte dominó a una alteració que en causa una altra. (vulcanisme-escalfament-anòxia-extinció massiva)

Extinció dels dinosaures: fa 65ma. Un asteroide de la mida d'una muntanya va caure al sud de Mèxic i va provocar una catàstrofe ambiental: tsunamis, incendis, grans canvis de temperatura... que van provocar l'exterminació de les espècies que necessitaven més aliments i una temperatura estable.

Origen de l'ésser humà

Fa 8ma, els corrents del mantell que mouen els continents van trencar Àfrica en dues parts desiguals. Va néixer la vall del Rift, una gran escletxa a l'est del continent. Aquest canvi va modificar el clima d'Àfrica oriental i va convertir la selva en una sabana. A la selva vivien grups de primats, els antecessors dels homínids. El canvi climàtic va impulsar algun d'aquests animals a modificar els seus hàbits; postura bípeda, mandíbula no sortida, etc... Aquests canvis es van anar estenent.