COLEGIO BRAVO PÁEZ I.E.D. Formando Seres Humanos Progresistas y Constructores de su Propio Futuro Asignatura: Ciencias Naturales Cursos: VAE 401, 402 y 403 Profesora: Nydia Esperanza Espinel B. E-mail: profesoranydiaespinel@gmail.com Whatsapp: 3017079597 INSTRUCCIONES: LEE CUIDADOSAMENTE LA INFORMACIÓN DE CADA UNA DE LAS GUÍAS. LUEGO RESUELVE LAS ACTIVIDADES EN TU CUADERNO DE CIENCIAS NATURALES GUIA DE ACTIVIDADES No.1: PRIMERAS TEORÍAS DEL ORIGEN DE LA VIDA Aunque no se tiene una explicación completa del origen de la vida es importante mostrar que la ciencia se ha preocupado constantemente de este problema. Se han propuesto hipótesis científicas en base al conocimiento sobre los sistemas vivos actuales y se han realizado experimentos para intentar reproducir las supuestas condiciones iniciales y ensayar la creación abiótica de moléculas orgánicas. A este tema nos referiremos en esta guía. TEORÍA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA En el siglo XVII, era creencia común que Dios había creado las plantas y los animales. También se aceptaba que ciertas criaturas se formaban espontáneamente a partir de distintas materias primas. La generación espontánea estaba avalada por respetadas personalidades. La habían defendido Aristóteles, en el siglo IV a. C, se sostenía por creencia común que los organismos vivos complejos surgían espontáneamente en todo momento de la materia inerte. Las moscas y los ratones adultos salían de la ropa sucia y las cáscaras de trigo. En pocas palabras, que la vida surgía continuamente por generación espontánea. San Agustín y Santo Tomás de Aquino también eran partidarios de esta teoría. En la Edad Media algunos científicos como el alquimista Johann Van Helmont (siglo XVII) publicó cómo fabricar ratones en 21 días con trapos viejos y un poco de trigo dejados en una pieza oscura. A partir del siglo XVII, varios experimentos probaron que los seres vivos se forman solamente a partir de seres vivos. Fue el caso del científico Francisco Redi quien en 1668 demostró que las larvas de las moscas no se originaban de los alimentos descompuestos si se impedía que las moscas no se posaran en ellos para depositar sus huevos. Francisco Redi hizo un experimento muy simple, colocó trozos de carne en tres recipientes iguales, al primero lo cerró herméticamente, al segundo lo cubrió con una gasa y al tercero lo dejó descubierto. Luego de un tiempo observó que en el frasco tapado no había gusanos, aunque la carne estaba podrida y mal oliente. En el segundo pudo observar que, sobre la tela, había huevos de las moscas que no pudieron atravesarla, la carne del tercer frasco tenía gran cantidad de larvas y moscas. Con este experimento se empezó a demostrar la falsedad de la teoría de la "generación espontánea". NOMBRE DEL ESTUDIANTE: _______________________________________________________________ CURSO: ______________ JORNADA: _____________________________ E-MAIL:cedbravopaez18@educacionbogota.edu.co - colbravopaez18@gmail.com COLEGIO BRAVO PÁEZ I.E.D. Formando Seres Humanos Progresistas y Constructores de su Propio Futuro La teoría de la generación espontánea estaba tan arraigada en el pensamiento de la época, que el mismo Redi pensaba que en otros sistemas sí podía ocurrir. Solo 100 años más tarde, en 1765, el abad Lázaro Spallanzani introdujo nuevas evidencias de que la generación espontánea era una idea errónea sus experimentos consistían en hervir caldos de cultivo y luego taparlos de manera que se podían mantener largo tiempo sin que se generara vida. Estos experimentos fueron fuertemente rebatidos por el jesuita y naturalista inglés John Needham, quien aseveraba que a esas temperaturas Spallanzani destruía “la fuerza vital específica” que originaba la vida. Spallanzani, no supo cómo demostrar experimentalmente, la existencia de la misteriosa fuerza vital. En 1862, Luis Pasteur puso fin a la teoría de la generación espontánea realizando experimentos que demostraban la presencia de microorganismos en el aire y que los resultados de los experimentos obtenidos por todos los otros científicos en cientos de años eran debidos a contaminaciones por microorganismos, y no a fuerzas vitales misteriosas. CREACIONISMO Históricamente la explicación más común para el origen de las especies ha sido el Creacionismo. Según esta concepción, un ser divino creó a cada especie en su forma actual y sostiene además que las especies no han cambiado mucho desde la creación. Sin embargo, se argumentaban numerosas ideas antagónicas o contrarias a las bases del Creacionismo como, por ejemplo, la diversidad de seres vivos, las evidencias de fósiles y los aportes que la geología generaba en cada estudio. PANSPERMIA Svante Arrhenius (Químico), propuso que la vida había llegado a la Tierra en forma de bacterias, procedente del exterior, de un planeta en el que ya existían. La vida provenía del espacio, del polvo interestelar, los meteoritos o los cometas. La vida se habría propagado de un sistema solar a otro por medio de las esporas de microorganismos. Pamspermia: (griego) mezcla de semillas de todas las especies, gérmenes de seres organizados. ACTIVIDADES: DE ACUERDO CON LA INFORMACIÓN DE LA LECTURA RESPONDE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS 1.- ¿Cuál es la hipótesis que propone Aristóteles para explicar el origen de la vida? 2.- Con respecto al experimento de Johann Van Helmont: ¿Qué hipótesis pretendía demostrar? 3.- Con relación a Spallanzani y Needham: ¿En qué sentido difieren en sus hipótesis para explicar el origen de la vida y cuál de esas hipótesis sería la más correcta? Explica. 4.- Con relación al trabajo científico de Francisco Redi: a. ¿Qué pudo ser lo que observó y que lo motivó a realizar su investigación? b. ¿Cuál pudo ser el problema que se formuló para hacer su investigación? c. ¿Cuál pudo ser la hipótesis que se planteó? d. ¿En qué consistió su experimento? NOMBRE DEL ESTUDIANTE: _______________________________________________________________ CURSO: ______________ JORNADA: _____________________________ E-MAIL:cedbravopaez18@educacionbogota.edu.co - colbravopaez18@gmail.com COLEGIO BRAVO PÁEZ I.E.D. Formando Seres Humanos Progresistas y Constructores de su Propio Futuro e. ¿Qué resultados obtuvo?, ¿que concluyó de ellos? f. ¿Qué nueva teoría propuso para explicar el origen de la vida? 5.- ¿Qué experimentos le permitieron a Luis Pasteur poner fin a la teoría de la generación espontánea? Explica 6.- Explica con tus palabras en que consiste la teoría de la Panspermia GUIA DE ACTIVIDADES No. 2: EL ORIGEN DE LA VIDA SEGÚN OPARÍN Se forma la Tierra Nadie sabe con exactitud cuándo o cómo comenzó su existencia la célula viva. Las evidencias disponibles sugieren que los precursores de las primeras células surgieron en forma espontánea, mediante el auto ensamblaje de moléculas simples. El Universo habría comenzado con una gran explosión o “Big Bang”. Antes de esta explosión, probablemente toda la energía y la materia se encontraban en forma de energía pura, comprimida en un punto. Según este modelo, a medida que el Universo se expandió, su temperatura descendió y la energía se fue convirtiendo en materia. Primero habrían aparecido las partículas subatómicas, los neutrones y los protones, luego se habrían combinado formando los núcleos atómicos. Más tarde cuando la temperatura descendió aún más, la carga positiva de los protones habría atraído a los electrones, cargados negativamente, y se habrían formado los primeros átomos. Hace unos 4.600 millones de años, una condensación de gas y polvo habría comenzado a formar el Sistema Solar. Al enfriarse la Tierra primitiva, los materiales más pesados se habrían reunido en un denso núcleo central y en la superficie se formó una corteza. Se postula que la atmósfera estaba formada principalmente por hidrógeno y helio, que pronto escaparon al espacio y fueron reemplazados por los gases presentes en las emanaciones volcánicas y el agua en estado de vapor proveniente del interior del planeta. Al bajar aún más la temperatura, el agua se condensó y formó los océanos. Origen de la vida: teoría de Oparin Toda la vida que existe en el planeta habita un área denominada biosfera que abarca toda la superficie terrestre, y se extiende entre 8 y 10 kilómetros hacia el espacio y otro tanto hacia las profundidades del mar. Las células vivas poseen cuatro características que las distinguen de otros sistemas químicos: una membrana que las separa del ambiente circundante y les permite mantener su identidad bioquímica; enzimas esenciales para las reacciones químicas de las que depende la vida; capacidad para replicarse generación tras generación; posibilidad de evolucionar a partir de la producción de descendencia con variación. La teoría publicada en 1924 por el investigador ruso Alexander Oparin cuyos resultados coincidieron con los del biólogo inglés John Haldane quien publico sus experiencias en 1928, ha sido ampliamente aceptada por los científicos modernos no solo del área biológica, sino también por químicos, astrónomos y geólogos, porque su contenido coincide y refuerza las teorías de la evolución molecular, las del origen del universo, evolución entre otras. Características de la Tierra primitiva según Oparin La teoría quimiosintetica o abiótica parte de una Tierra muy joven y sin vida, que tenía una atmósfera carente de oxigeno libre, pero que contenía una gran cantidad de hidrogeno por lo que era fuertemente reductora; además tenía algunos compuestos orgánicos que se habían formado de manera abiótica como metano (CH 4), amoniaco (NH3), ácido cianhídrico (HCN), entre otros, así como agua y dióxido de carbono, que se habían generado por la acción de algunas fuentes de energía. Conforme la Tierra se fue enfriando, el vapor de agua proveniente sobre todo de las erupciones volcánicas se condenso y se precipito en forma de lluvias torrenciales y constantes, las que al caer iban "lavando" las partes altas, disolviendo y arrastrando muchas sales minerales y alguno que otro compuesto. NOMBRE DEL ESTUDIANTE: _______________________________________________________________ CURSO: ______________ JORNADA: _____________________________ E-MAIL:cedbravopaez18@educacionbogota.edu.co - colbravopaez18@gmail.com COLEGIO BRAVO PÁEZ I.E.D. Formando Seres Humanos Progresistas y Constructores de su Propio Futuro El agua se acumuló en las partes profundas y poco a poco fueron formando los mares primitivos, donde se concentraban cada vez más los productos nutritivos debido a las constantes evaporaciones y precipitaciones que sufrían. Por ello Oparin les dio el nombre de sopa primogénita o caldo nutritivo. Es importante resaltar las fuentes de energía que, de acuerdo con esta teoría, existían en esa época, porque gracias a la acción de estas pudieron combinarse los compuestos de la primitiva atmósfera reductora con los primeros mares. Las principales fuentes de energía fueron las descargas eléctricas (de las tormentas), radiaciones solares, erupciones volcánicas y radioactividad. La acción de esas fuentes de energía permitió la formación de moléculas mayores, que evolucionaron a partir de los compuestos orgánicos mencionados hasta formar compuestos llamados compuestos prebióticos. Los principales compuestos prebióticos que se formaron fueron: Azucares; Glicerina; Ácidos grasos; Aminoácidos; Bases pirimidinicas y Bases púricas. Los agregados polimoleculares formaron pequeños sistemas cada vez más complejos. Estos tenían estructuras precelulares y ya estaban diferenciados del ambiente con el que iniciaron una interacción como sistemas abiertos. Oparin les dio el nombre de protobiontes. En algún momento fortuito de la evolución de los protobiontes más complejos surgieron otros a los que Oparin llamo eubiontes, que ya fueron capaces de trasmitir a sus descendientes la información de sus características gracias a la existencia de compuestos polimerizados que Oparin considero a los precursores de los ácidos nucleicos actuales. La Tierra primitiva en el laboratorio: experimento de Miller y Urey El experimento de Miller y Urey, basado en los supuestos de Oparin y Haldane representa la primera demostración de que se pueden formar espontáneamente moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas simples en condiciones ambientales adecuadas. Esquema del experimento. En el aparato se introdujo la mezcla gaseosa, el agua se mantenía en ebullición y posteriormente se realizaba la condensación; las sustancias se mantenían a través del aparato mientras dos electrodos producían descargas eléctricas continuas en otro recipiente. Después que la mezcla había circulado a través del aparato, por medio de una llave se extraían muestras para analizarlas. En éstas se encontraron, como se ha mencionado, varios aminoácidos, un carbohidrato y algunos otros compuestos orgánicos. El experimento realizado por Miller y Urey indicó que la síntesis de compuestos orgánicos, como los aminoácidos, fue fácil en la Tierra primitiva. Otros investigadores –siguiendo este procedimiento y variando el tipo y las cantidades de las sustancias que reaccionanhan producido algunos componentes simples de los ácidos nucleicos y hasta ATP Esta experiencia abrió una nueva rama de la biología, la exobiología. Desde entonces, los nuevos conocimientos sobre el ADN y el ARN, NOMBRE DEL ESTUDIANTE: _______________________________________________________________ CURSO: ______________ JORNADA: _____________________________ E-MAIL:cedbravopaez18@educacionbogota.edu.co - colbravopaez18@gmail.com COLEGIO BRAVO PÁEZ I.E.D. Formando Seres Humanos Progresistas y Constructores de su Propio Futuro el descubrimiento de condiciones prebióticas en otros planetas y el anuncio de posibles fósiles bacterianos encontrados en meteoritos provenientes de Marte (como el ALH 84001), han renovado la cuestión del origen de la vida. Actividades DE ACUERDO CON LA INFORMACIÓN DE LA LECTURA RESPONDE EN TU CUADERNO 1. 2. 3. 4. 5. ¿Cómo se formó la Tierra? ¿Qué caracteriza a las células vivas? Según Oparin qué es: caldo primitivo, compuestos prebióticos, estructuras precelulares. ¿Qué condiciones químicas y físicas presentaba la tierra primitiva para que se originara la vida? Explica En la investigación de Miller y Urey: a. ¿Cuál es la pregunta de investigación? b. ¿Cuáles fueron los resultados? c. ¿Cuál fue la conclusión? 6. Realiza el siguiente dibujo en tu cuaderno. 7. El dibujo anterior muestra el experimento con el que se intentó recrear las condiciones de la Tierra primitiva. Utilizando las palabras clave, escribe en tu dibujo qué aspectos de la atmósfera primitiva representa cada parte del montaje. Palabras clave Energía solar Rayos Atmósfera primitiva Moléculas inorgánicas Fuentes de energía terrestre Océano y otros cuerpos de agua Altas temperaturas Bajas temperaturas 8. A partir de la información de esta guía, responde con tus palabras, ¿Cómo se formó la vida? NOMBRE DEL ESTUDIANTE: _______________________________________________________________ CURSO: ______________ JORNADA: _____________________________ E-MAIL:cedbravopaez18@educacionbogota.edu.co - colbravopaez18@gmail.com
