3 historia de la vida 2
Anuncio
UNIDAD TEMÁTICA: Origen de la vida y evolución CONTENIDO: Historia de la vida en la Tierra y Evidencias de la evolución. APRENDIZAJE ESPERADO: Comprender que la historia del origen de la vida y la evolución orgánica están ligadas a las condiciones geológicas y atmosféricas. INTRODUCCIÓN: Para estudiar todos los acontecimientos tanto geológicos como biológicos que han ocurrido desde la formación de nuestro planeta se ha definido una escala cronológica que divide la historia de la Tierra en: ERAS PERÍODOS ÉPOCAS GEOLÓGICAS Las transiciones entre las cuatro eras, la Precámbrica, la Paleozoica, la Mesozoica y la Cenozoica representan grandes cambios en la fauna y flora de toda la Tierra. En el primer período de la era Paleozoica, el Cámbrico, hace 570 millones de años, aparecen de golpe en el registro fósil los animales pluricelulares que tienen partes duras, como las conchas, y exoesqueletos. El final del Paleozoico coincide con la mayor extinción habida en la Tierra, en la que desaparecieron el 96% de las especies. Al final del Mesozoico, en la transición entre el período Cretácico y Terciario, se da la conocida extinción de los dinosaurios, junto a un 70% de las especies existentes. ACTIVIDAD Nº1: Para realizar esta actividad consulta las páginas 136 y 137 del libro de biología 3º medio. Selección múltiple, marca la alternativa correcta y justifica tu elección. 1. En la Era Paleozoica ocurrieron diversos acontecimientos. Uno de ellos fue la aparición de los (as) primeros (as): a) b) c) d) e) caballos células aves monos plantas terrestres 2. Cuál de las siguientes alternativas representa la asociación correcta entre Era y Período. ERA 1.- CENOZOICO 2.- PALEOZOICO 3.-MESOZOICO a) b) c) d) e) PERÍODO A.- SILÚRICO B.- JURÁSICO C.- NEÓGENO 1B – 2C – 3A 1B – 2A – 3C 1C – 2A – 3B 1A – 2B – 3C 1C – 2B – 3A 3. A través de la historia de la tierra se han producido diversos eventos, como la aparición de las diferentes clases de organismos. ¿cuál de las siguientes alternativas representa el orden cronológico correcto de aparición de las especies, desde lo más antiguo a lo más contemporáneo? a) Insectos – reptiles b) Insectos – peces c) Peces – mamíferos d) mamíferos insectos e) Reptiles – peces peces – mamíferos – reptiles – mamíferos – insectos – reptiles – – reptiles – peces – mamíferos – insectos – 4. La aparición de los primeros humanos modernos ocurre en: a) b) c) d) e) Mioceno Pleistoceno Oligoceno Holoceno Piloceno Claves: 1E 2C 3C 4B 1 EVOLUCIÓN DE LAS PRIMERAS FORMAS DE VIDA. Los primeros seres vivos Éstos fueron organismos muy sencillos denominados procariontes, los cuales eran unicelulares y anaeróbicos. Basándose en la existencia de un “caldo primitivo”, se puede postular que estos organismos eran heterótrofos fermentadores. Éstos tenían limitada posibilidad de vida en lugares con ausencia de moléculas orgánicas, por lo que grandes zonas del planeta estaban inhabitadas. ¿Cómo se explica entonces la gran diversidad de organismos que podemos encontrar hoy en día en nuestro planeta, si estos organismos habitaban zonas muy específicas? Surgieron entonces, hace unos 3000 millones de años, organismos capaces de utilizar la luz solar como fuente de energía a través de un proceso de fotosíntesis anoxigénica, es decir, sin la obtención de oxígeno. La fotosíntesis anoxigénica que estos organismos primitivos realizaban no era capaz de romper la molécula de agua y utilizarla como dadora de electrones y, por tal razón, no se desprendía oxígeno. Así, fue la molécula de ácido sulfihídrico (H2S) presente en la atmósfera de esos tiempos la que cedía los electrones que reducían el CO 2, con lo que se obtenía materia orgánica. CO2 + 2H2S ----------------------------> CH2O + H2O + 2S LUZ SOLAR La síntesis de materia orgánica a partir de materia inorgánica (CO2), usando como fuente de energía la radiación solar, permitió a estos organismos liberarse de su dependencia a las moléculas orgánicas del ambiente que los rodeaba. Las bacterias verdes y rojas del azufre, que utilizan el H2S como dador de electrones, son dos grupos actuales, representantes de estos organismos primitivos. ACTIVIDAD Nº2: En tu cuaderno define cada uno de los siguientes conceptos y a continuación realiza un crucigrama, utilizando las definiciones como pistas. Organismo unicelular Heterótrofo Fotosíntesis anoxigénica Caldo primitivo Anaeróbico Fermentación Ácido sulfihídrico Los primeros organismos aeróbicos. Los unicelulares existentes habrían evolucionado dando origen a las cianobacterias hace unos 2500 millones de años. Estos organismos fotoautótrofos estrictos incorporaron en su metabolismo un mecanismo para la fotólisis del agua, lo que permitió obtener los electrones para reducir CO2 a materia orgánica. De esta forma, la fotosíntesis pasó a ser un proceso aeróbico que posibilitó la liberación de grandes cantidades de oxígeno al ambiente. Por lo tanto, si la atmósfera primitiva carecía de oxígeno, y con la aparición de estos nuevos organismos productores de este elemento, ¿Habrán surgido nuevas formas de vidas sobre nuestro planeta? 2 Este oxígeno presente en la atmósfera comenzó a ser empleado por organismos quimioheterótrofos en un nuevo proceso: la respiración aeróbica, que consiste en la obtención de energía a partir de la oxidación de moléculas orgánicas, liberando CO2 y H2O. Paralelamente aparecieron los organismos quimioautótrofos o quimiosintetizadores, capaces de obtener energía mediante la oxidación de materia inorgánica. ACTIVIDAD Nº3: utilizando lo que has aprendido hasta el momento, ordena cronológicamente, enumerando los hechos que aparecen a continuación. NÚMERO __6___ __7__ __4___ __3___ __1___ __2___ __5___ __8___ HECHOS Aparición de quimioheterótrofos Respiración aeróbica. Origen de cianobacterias. Fotosíntesis anoxigénica. Atmósfera reductora. Aparición de bacterias fermentadoras. Fotosíntesis Oxigénica Aparición de quimioautótrofos ¡¡¡CONTINUEMOS!!! Los primeros organismos eucariontes. Hace 1500 millones de años surgieron las primeras células eucariontes, que eran similares a ciertas algas unicelulares actuales. Lo más probable es que el origen de las células eucariontes se encuentre en la relación simbiótica que establecieron algunas células procariontes: la célula eucarionte habría evolucionado a partir de una gran célula procarionte anaerobia que habría sido capaz de reincorporar en su citoplasma células procariontes aerobias y fotosintetizadoras, las cuales luego de muchas generaciones dieron lugar a los organelos celulares. ¿Qué organelos conoces tú, que tengan la característica de poseer su propio material genético y que son capaces de realizar, independientemente, el proceso de respiración aeróbica y la fotosíntesis? Basándose en estos hechos, las mitocondrias debieron ser bacterias aeróbicas que al ingresar al citoplasma de la célula hospedera mejoraron enormemente su metabolismo al incorporar la capacidad respiratoria. Posteriormente, a partir de cianobacterias se originaron los cloroplastos, lo que produjo organismos con dos metabolismos en parte complementarios, fotosíntesis y respiración celular aeróbica. De esta forma, la célula hospedera asumió la función nuclear y se incrementó la superficie membranosa interna, originando una red endomembranosa. Esta sucesión de hechos forma parte de la teoría endosimbiótica. Las pruebas que apoyan el origen endosimbionte de mitocondrias y de cloroplastos son los siguientes: ambos organelos poseen su propio material genético y ribosomas, y además, desde el punto de vista molecular, sus ribosomas son más parecidos a los ribosomas procariontes que a los de células eucariontes. 3 Teoría endosimbiótica: a fines de la década de 1960 y a principios de 1970, la científica estadounidense Lynn Margulis estudió células eucariontes y publicó la teoría endosimbiótica, que explica el origen de este tipo de células. ACTIVIDAD Nº 4: Lee las siguientes frases y contesta verdadero o falso según corresponda. Justifica las falsas. 1.-_F__ 2.-_V__ Las mitocondrias debieron ser bacterias aeróbicas que con el tiempo le permitieron a la célula hospedera realizar el proceso de fotosíntesis. R: éstas permitieron realizar la respiración celular. Las cianobacterias son un ejemplo de organismos procariontes fotosintetizadores. R: 3.-_V__ El origen de las primeras células eucariontes es producto de la simbiosis entre organismos procariontes. R: 4.-_F__ Hace 2500 millones de años surgieron las primeras células eucariontes. R: fue hace 1500, hace 2500 surgieron los primeros organismos aeróbicos. Un hecho que avala la teoría endosimbiótica es la presencia de ADN en las mitocondrias y cloroplastos. R: 5.-_V__ 6.-_F__ Lynn Margulis con sus estudios pudo corroborar que las células procariontes se originaron a partir de la involución de las células eucariontes. R: corroboró que las células eucariontes se originaron a partir de células procariontes. Organismos pluricelulares. Los primeros indicios de organismos pluricelulares surgen como simples asociaciones entre cianobacterias. Luego, 1000 millones de años atrás las asociaciones celulares existentes comienzan a especializarse en distintas funciones, como por ejemplo alimentación, reproducción, etc. Así, hace unos 80 millones de años, la especialización celular dio origen a la aparición de organismos pluricelulares cada vez mayores, los que pertenecían a dos de los cinco reinos, hongos y protistas. A medida que los organismos aumentaron su tamaño, por aumento del número de células, cada célula ya no estaba en contacto directo con el medio acuático circundante que les permitía intercambiar nutrientes y desechos. Es así como los organismos evolucionaron hacia el desarrollo de un medio interno de composición similar al medio externo que rodea las células y les permite intercambiar sustancias. Las células de los organismos multicelulares se especializaron en determinadas funciones, diferenciándose en tejidos. De esta forma, continuó la evolución de la pluricelularidad en organismos cada vez más complejos. ACTIVIDAD Nº5: Construye una línea de tiempo con los eventos más representativos estudiados hasta el momento. Como por ejemplo la aparición de los primeros organismos fotosintéticos. 3800 Millones de años 4 Origen de las 1º células SEGUNDA PARTE EVOLUCIÓN Y SUS EVIDENCIAS 120 MINUTOS Hasta el momento has estudiado las diferentes teorías que existen sobre el origen de la vida en la tierra y, que por medio de evidencias hay algunas que son más aceptadas que otras, también has conocido parte de la historia de la vida en nuestro planeta y cómo han ido aconteciendo diversos hechos desde el primer organismo vivo hasta el origen de organismos más complejos, sin embargo ¿cómo ha sido posible tener certeza de todo esto? Ahora te invito a conocer, cómo el ser humano ha podido evidenciar que en tiempos muy remotos existieron organismos que en la actualidad ya no existen, como por ejemplo los dinosaurios y, también, cómo los organismos fueron evolucionando desde que se originó el primer organismo unicelular procarionte hasta organismos pluricelulares con una mayor organización. ¿QUÉ ES LA EVOLUCIÓN? (complementa la información con la página 111 de tu libro) Es un proceso natural de acumulación de cambios heredables que involucran la transformación de los seres vivos a través de las generaciones, que ocurre en las poblaciones que constituyen las especies, y que puede conducir al origen de nuevas especies de seres vivos. FIJISMO Y EVOLUCIONISMO • • • Algunos científicos consideraban que todas las formas vivas existentes habían sido creadas por Dios en un momento particular y, desde ese tiempo, habrían permanecido como hasta hoy, fijas, sin alteración. A esta línea de pensamiento se le conoció como fijismo, y prevaleció hasta mediados del siglo XIX. Los científicos más destacados que apoyaron el fijismo fueron Carlos Linneo y Georges Cuvier. A comienzo del S XIX, cuando las ideas del fijismo aún tenían fuerza, comienza a emerger el pensamiento del transformismo, que se oponía a la idea de las especies fijas, planteando que los seres vivos cambian a lo largo del tiempo, dando lugar a la diversidad de especies. A partir de dicha corriente surgieron teorías científicas enmarcadas en el evolucionismo. La primera teoría evolucionista suficientemente elaborada fue presentada en 1809 por el francés Jean Baptiste de Lamarck. SABÍAS QUE…Lamarck pensaba que los organismos podían adquirir o heredar, de las generaciones precedentes, las características (adaptaciones) que ellos habían desarrollado, principio conocido como herencia de los caracteres adquiridos. Además propuso el llamado principio del uso y del desuso de los órganos, según el cual el desarrollo de las estructuras y órganos de un individuo dependía del uso que se hiciera de ellos. Así, su uso los perfeccionaba y el desuso los reducía y atrofiaba. EVIDENCIAS DE LA EVOLUCIÓN Los fósiles (complementa con las páginas 112 a 115 de tu libro) Son restos estructurales de seres vivos, huellas y otros restos orgánicos que se mineralizaron durante el proceso de formación de la roca sedimentaria donde se 5 encuentran incluidos. Los hallazgos de fósiles en estratos (capas) de diferente profundidad, así como las AVERIGUA….¿qué es la estratigrafía? Anatomía comparada (complementa con la información de la página 117 de tu libro) Divergencia evolutiva y homologías. La anatomía comparada es un área de la biología que estudia las semejanzas y diferencias de las estructuras morfológicas entre los organismos, permitiendo inferir relaciones de parentesco entre especies y también la relación entre el ambiente y las adaptaciones de los organismos. Así, especies adaptadas a diferentes ambientes y, en consecuencia, morfológicamente muy diferentes, muestran semejanzas que sugieren un ancestro común. Órganos homólogos: Son aquellos órganos o estructuras morfológicas de origen evolutivo común, es decir, son compartidos por diferentes especies y son heredados desde un ancestro en común. La similitud de las homologías se explica, en consecuencia, por evolución divergente o divergencia desde un ancestro común. *****Para que te quede más claro, fíjate en las imágenes de la página 117 de tu libro******. Convergencia evolutiva y analogías. Por medio de la anatomía comparada se ha podido identificar semejanzas estructurales al comparar especies que habitan lugares muy distantes, pero en ambientes similares, reconociendo la estrecha relación entre el ambiente y las adaptaciones de los organismos. Especies no relacionadas o lejanamente emparentadas, pero que habitan ambientes similares, pueden evolucionar de manera convergente alcanzando apariencias físicas similares, como respuesta a los mismos requerimientos o presiones ambientales. Órganos Análogos: Son aquellas estructuras de apariencia y función similar, aunque de origen diferente. Dichas estructuras se explican por convergencia evolutiva, es decir han evolucionado de manera independiente, dado que las especies que las presentan no comparten una especie ancestral común. Observa la siguiente imagen en la que podrás evidenciar este caso. El desarrollo de alas en animales tan distintos como un murciélago, un ave o un insecto, ilustra el concepto de evolución convergente: todos han desarrollado un órgano que cumple la misma función, la de volar. ACTIVIDAD Nº 1: realiza un cuadro comparativo entre órganos homólogos y órganos análogos. Órganos homólogos si Criterios de comparación Ancestro en común Órganos análogos no Iguales Estructuras morfológicas Diferentes 6 Diferentes Función que cumplen las estructuras Tipo de evolución Evolución divergente Similares Evolución convergente ACTIVIDAD Nº2: A continuación se presentan pares de estructuras, las que deberá clasificar en homología o analogía. Estructuras 1.- extremidad posterior de un caballo – pierna del hombre 2.- ala de una mariposa – ala de un zorzal 3.- ala de un murciélago – aleta de un delfín 4.- ala de un pájaro – aleta de ballena 5.- aleta de un pez – aleta de un delfín Clasificación Homología Analogía Homología Homología Analogía Biología del Desarrollo (observe las imágenes de la página 118 de su texto) Los estudios del desarrollo embrionario proveen claves sobre la evolución de las especies actuales, ya que durante algunos estados del desarrollo embrionario, los organismos exhiben total o parcialmente rasgos ancestrales. Para algunos investigadores el desarrollo embrionario constituye toda una recapitulación de la historia evolutiva de la especie. Especies más emparentadas manifestarán una recapitulación embrionaria más coincidente, en tanto que, especies menos emparentadas, solo coincidirán durante etapas tempranas de su desarrollo. ****** Realice la actividad de la página 118 del libro de biología para reforzar este contenido. Biogeografía Estudia la distribución geográfica de los seres vivos en el planeta, considerando aspectos ecológicos y geográficos actuales y pasados. Sus observaciones sugieren que ciertos grupos de especies que habitan territorios relacionados por su cercanía o porque alguna vez estuvieron próximos, se originaron y diversificaron a partir de un antepasado común. Por ejemplo, tanto en la fauna de mamíferos de Australia como en la de América del Sur se encuentran marsupiales. Se cree que hace aproximadamente 65 millones de años atrás especies de este grupo de animales que habitaban Sudamérica habrían llegado a Australia a través de la Antártica, que en esa época aún se encontraban conectadas. De esta manera, las especies actuales de marsupiales americanos y australianos se habrían originado y evolucionado a partir de los mismos antepasados. Biología Molecular Ha entregado los aportes más recientes a la teoría de la evolución. Su importancia radica en que permite detectar el grado de parentesco entre las especies realizando estudios comparativos sobre la composición química de caracteres moleculares como proteínas y ADN. Estos han demostrado que mientras más cercanas son las relaciones de parentesco entre las especies, mayor es la proporción de caracteres moleculares compartidos entre tales especies. Achicar **** Realice la actividad nº 7 de la página 119 del libro de biología y en seguida continúe con la actividad nº 3. ACTIVIDAD Nº3: analice la información entregada en la siguiente tabla TABLA: número de nucleótidos diferentes en la secuencia de ADN que codifica al citocromo c de distintas especies. Organismo Hombre Mono Mono 1 --- Perro 13 12 Caballo 17 16 Asno 16 15 Cerdo 13 12 Conejo 12 11 7 Perro Caballo Asno Cerdo Conejo ----------- ------------ 10 ---------- 8 1 ------- 4 5 4 ----- 6 11 10 6 --- Complete el siguiente recuadro con la información que se le pide y a continuación responda las preguntas. Organismo ¿Con qué animal tiene una mayor diferencia de nucleótidos? ¿Con qué animal tiene una menor diferencia de nucleótidos? Hombre Mono Caballo Caballo Mono Hombre Perro Caballo Hombre (13) Hombre Cerdo (4) Asno Asno Cerdo Conejo Hombre Hombre Hombre Caballo Perro Perro y cerdo A partir de estos datos el hombre con quién tiene una mayor relación de parentesco: R: mono menor relación de parentesco: R: caballo ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN Esta evaluación consiste en 3 preguntas de selección múltiples, cada una con cinco alternativas. Para cada una de ellas debes indicar la respuesta correcta y justificar porque las otras alternativas son incorrectas I. Producto del uso recurrente del control 1) ¿En cuál de los siguientes ejemplos ha remoto, nuestro dedo pulgar debiera ocurrido una situación de convergencia desaparecer. evolutiva? II. El uso masivo del teclado de un computador o celular provocaría la atrofia A) Al comparar órganos homólogos de de nuestros dedos. dos especies. III. El hecho de que las jirafas tengan tan largo B) En órganos con estructura similar, el cuello se debe a que muchos años atrás cuando las especies no están éstas lo utilizaron más que otras especies. emparentadas. C) Cuando las condiciones climáticas A) Sólo I de dos lugares son muy diferentes. B) Sólo II D) Cuando dos grupos de la misma C) Sólo III especie se ven afectados por una D) I y II barrera geográfica. E) I, II y III E) En el momento en que los seres vivos desarrollan nuevas 3) ¿Cuál de los siguientes principios adaptaciones. utilizados para comparar el material genético de diferentes especies es 2) Basándose en el principio del uso y del correcta? desuso propuesto por Lamarck, cuál de las siguientes alternativas A) Especies con menos bases reflejarían este principio. nitrogenadas en común, están más emparentadas. B) Las diferencias en el material genético de las especies se 8 relacionan con la convergencia evolutiva. C) Especies de la misma familia taxonómica tendrán grandes diferencias es sus genes. D) Las especies de mayor tamaño poseen más genes que las especies de menos tamaño. E) Las especies más emparentadas se caracterizan por poseer menos diferencias en su material genético. Rubrica para la corrección de las preguntas CATEGORÍA Excelente (5) Muy bueno (4) Bueno (3) Suficiente (2) Deficiente (1) Pregunta Selecciona la alternativa correcta e indica una justificación coherente para descartar las cuatro alternativas erróneas Selecciona la alternativa correcta e indica una justificación coherente para descartar tres alternativas erróneas Selecciona la alternativa correcta e indica una justificación coherente para descartar dos alternativas erróneas Selecciona la alternativa correcta e indica una justificación coherente para descartar una alternativas erróneas Sólo selecciona la alternativa correcta y no se refiere a las incorrectas o se refiere sólo a respuestas erróneas sin identificar la correcta Puntaje máximo : 15 puntos 100% = 15 puntos = nota 7 60% = 9 puntos = nota 4 La rúbrica es común para las 3 preguntas, pero cada una posee puntaje individual. 9
