Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Biomoléculas autorreplicantes

No description
by

Dev Ujmd

on 10 July 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Biomoléculas autorreplicantes


Facultad de Agricultura e Investigación Agrícola
Las primeras biomoléculas autorreplicantes


Qué característica de estas apareció primero e hizo posible el desarrollo de las otras esta continua siendo una cuestión discutible. Sin embargo, funciones del ARN recientemente descubiertas sugieren que el punto de partida puede haber sido el autoensamblaje de nucleótidos producidos por evolución química, formando polímeros estables de ARN. Se cree que el ARN tiene la capacidad de dirigir su autorreplicación, aunque se desconoce el proceso, además puede desarrollar funciones enzimáticas; la ribonucleasa-p está formada por una proteína y una forma de ARN con actividad enzimática.

Por otra parte, se puede cambiar el orden en el que se agregan las bases nitrogenadas, originándose distintos mensajes biológicos. En su autorreplicación se producían con frecuencia cambios o errores en el orden de sus bases nitrogenadas, estos errores se llaman mutaciones, la fuente de variabilidad de los seres vivos. Estas mutaciones provocarían un funcionamiento aparentemente normal, defectuoso o quizás una mejor capacidad de autorreplicación.

Entre estas tres variantes de descendencia, aquellas que se reproducían con mayor eficacia daban lugar a copias de sí mismas, que heredaban esa característica, de esta forma desplazaban a las menos eficaces. Había aparecido la selección natural.

Las primeras biomoléculas autorreplicantes



En otros estudios, que simulaban las condiciones existentes durante los primeros millones de años de la Tierra, Sidney W. Fox y sus colaboradores en la Universidad de Miami han producido estructuras proteicas limitadas por membrana, las que pueden llevar a cabo algunas reacciones químicas análogas a las de las células vivas. Estas estructuras son producidas mediante una serie de reacciones químicas, comenzando con mezclas secas de aminoácidos. Cuando las mezclas se calientan a temperaturas moderadas, se forman polímeros (conocidos como proteinoides térmicos), cada uno de los cuales puede contener hasta 200 monómeros de aminoácidos.

Cuando estos polímeros se colocan en una solución salina acuosa y se mantienen en condiciones adecuadas, forman espontáneamente microesferas proteinoides. Las microesferas crecen lentamente mediante la adición del material protinoide en solución y, finalmente, forman por gemación microesferas más pequeñas. Estas microesferas no son células vivas, pero su formación sugiere los tipos de procesos que podrían haber dado origen a identidades proteicas con mantenimiento autónomo, distintas de su ambiente y capaces de llevar a cabo las reacciones químicas necesarias para mantener su integridad física y química.

La primera célula

El mensaje codificado en una molécula de ARN fue evolucionando por la acumulación de mutaciones y por la selección natural de las variantes con mayor éxito reproductor. De todas esas variantes surgieron unas moléculas de ARN con información para la síntesis de proteínas con las que posteriormente se podría dirigir la construcción de una membrana formada por moléculas fosfolipídicas, capaz de definir un espacio adecuado para acumular nutrientes y garantizar su reproducción. Un paso evolutivo importante fue la aparición de nuevos seres en los que la molécula de ARN, portadora de la información genética, se sustituyó por el ADN, más estable.

La membrana se reforzó con una pared celular compuesta por peptidoglucanos. Este organismo poseía ya una información lo bastante sofisticada para hacer copias de sí mismo. Así aparecieron las primeras bacterias.


Las bacterias

Hace 2.500 millones de años las bacterias poblaban los océanos. Las rocas de esta época muestran abundantes restos fósiles de ellas. Son los seres de mayor éxito biológico, capaces de ocupar todos los hábitats y sobrevivir a grandes extinciones. Durante cuatro quintas partes de la existencia de la tierra, el planeta ha estado habitado exclusivamente por ellas.

En un principio, las bacterias eran seres heterótrofos, se alimentaban de sustancias orgánicas extrañas, de otras bacterias o de los nutrientes producidos en la atmósfera. La competencia entre ellos hizo que algunas de ellas se especializasen en obtener nutrientes a partir de moléculas inorgánicas simples, como el CO2 y la energía desprendida de enlaces de compuestos que se rompían (quimiosíntesis), o bien de la energía luminosa del sol (fotosíntesis).

La aparición de la fotosíntesis y su repercusión sobre la atmósfera

Las bacterias autótrofas necesitaban también una sustancia que actuase como donante de electrones para poder producir materia propia a partir de sustancias inorgánicas. Algunas utilizaron el H2S, dejando azufre como residuo, y otras utilizaron el H2O, liberando un residuo nuevo, el oxígeno.

En aquel momento el hierro se encontraba disuelto en los mares en forma de catión ferroso, y reaccionó con el oxígeno dando lugar a óxido de hierro. Este óxido precipitó formando unos sedimentos especiales (hierro bandeado), que nos sirven para datar el proceso hará 2.000 millones de años.

Una vez que el oxígeno se hubo combinado con el hierro y otras sustancias, comenzó a acumularse en la atmósfera en forma en forma de O2 libre. Entonces la atmósfera pasó de reductora a oxidante, en las capas altas se formó ozono, que actuó como filtro de la radiación ultravioleta del sol, haciendo apto el medio terrestre para las bacterias aerobias (rodobacterias). Las anaerobias, no pudiendo tolerar el oxígeno, se adaptaron a lugares donde era escaso. Hace 2.000 millones de años ya se había alcanzado el nivel de oxígeno actual del 21%.

La teoría endosimbionte


En 1967 Lynn Margulis propuso que las mitocondrias proceden de un antepasado de las actuales rodobacterias, que de alguna forma se introdujo en el interior de una célula eucariota primitiva, siendo fagocitada por esta o bien para defenderse del ambiente hostil.

La relación fue beneficiosa para ambos, ya que la eucariota obtenía energía de la antigua rodobacteria, obteniendo de esta forma la capacidad de sintetizar ATP y la rodobacteria, de pequeño tamaño se encontraba protegida frente al medio.

En el caso de los cloroplastos, fue una célula con la capacidad de realizar la fotosíntesis la que se introdujo en el interior de la célula de mayor tamaño, dando a esta la ventaja de no tener que competir por el alimento.

Primeros organismos pluricelulares.


Algunos protozoos tienen la capacidad de formar una colonia en la que siguen juntos después de la división celular, siendo esta cooperación beneficiosa para el conjunto, aunque siguen siendo seres independientes. Las colonias de gonium o pandorina son también un ejemplo, pero en su caso, los miembros de las colonias pueden diferenciar sus células. Esto se puede apreciar en las colonias de volvox, donde hay individuos reproductores e individuos que no lo son. Por ese camino se llegó a la constitución de un conjunto pluricelular de orden superior. El ser pluricelular surge cuando un conjunto de células se agrupan irreversiblemente, especializándose en funciones concretas para dar lugar a tejidos, órganos y aparatos. Se produce un fenómeno de altruismo biológico; la célula es capaz de perder su función biológica más importante, la reproducción, en beneficio de unas pocas células de cada organismo, los gametos. Los seres pluricelulares más antiguos fueron los hongos (mohos en concreto) y las algas.

Los hongos son organismos heterótrofos saprófitos, figuraban en las antiguas clasificaciones como una división del reino Plantas (Plantae). Se pensaba que eran plantas carentes de tallos y de hojas que, en el trascurso de su transformación en organismos capaces de absorber su alimento, habían perdido la clorofila, y con ello, su capacidad para realizar la fotosíntesis. Sin embargo, muchos científicos actuales los consideran un grupo completamente separado de otros, que evolucionó a partir de flagelados sin pigmentos. Ambos grupos se incluyen dentro del reino Protistas, o bien se coloca a los hongos como un reino aparte, debido a la complejidad de su organización. Hay unas cien mil especies de hongos conocidas. Se cree que los grupos más complejos derivan de los tipos más primitivos, los cuales tienen células flageladas en alguna etapa de su ciclo vital.

Las formas unicelulares de las algas eucarióticas, que tienen su núcleo rodeado por una membrana, se incluyen en el reino Protistas, al igual que las líneas filogenéticas con formas pluricelulares, aunque según ciertas clasificaciones estas últimas se incluyen en el reino Vegetal.


Mecanismos de evolución

Son cuatro los factores que alteran el equilibrio génico de las poblaciones y son las causas de la evolución. Estos factores son: la mutación, la selección natural, las migraciones y la deriva genética.

La mutación

Los mecanismos bioquímicos que controlan la reproducción del material hereditario se encuentran entre los procesos de mayor fidelidad de la naturaleza, pero siendo tan grande el número de genes y de individuos de una población, las mutaciones son un hecho irremediable que ocurre al azar. Las mutaciones suelen tener consecuencias negativas o neutras, pero de vez en cuando sucede una mutación beneficiosa que le da al individuo alguna ventaja sobre los demás. Sobre esta fuente de variabilidad actúa la selección natural.

La selección natural

Es un procedimiento que actúa sobre las variantes presentes en las poblaciones. De todas ellas las que muestren alguna ventaja se reproducirán más, y aumentarán sus frecuencias genéticas en la generación siguiente. No se sabe qué factor desencadenará la selección en una población, la resistencia a una enfermedad, un cambio climático,... Además estos factores pueden actuar en un momento dado en distinto sentido.

La deriva genética

Es el llamado efecto fundador. En ocasiones un grupo muy pequeño de individuos de una población puede encontrarse ante un territorio nuevo, no colonizado previamente y llegar a establecer una población en él. En estos casos, no es raro que las frecuencias génicas de la población difieran sustancialmente de las de la nueva población establecida: por azar, los individuos colonizadores podrían presentar unas frecuencias génicas muy diferentes a las de la población original de partida. Tal es el caso de los Amish en Nortamerica, por la práctica de la endogamia, es frecuente un gen recesivo que causa una combinación de enanismo y polidactilia. Un 13% de la población Amish presenta ese gen.

La migración

Una migración es el cambio de territorio de una fracción de una población, En la mayoría de los casos, este nuevo territorio, puede estar colonizado por otra población, que quizás tenga otras frecuencias génicas distintas por haber estado sometido a otros mecanismos de selección. La aparición del nuevo conjunto de individuos hará que se altere la frecuencia génica de las dos poblaciones, con la consiguiente evolución de la población.

Grandes extinciones

En la medida que la paleontología fue teniendo registros más completos, y pudo determinarse con mayor precisión las fechas de aparición y extinción de diversos grupos, comenzó a hacerse evidente que en determinados momentos de la historia de la Tierra se han producido extinciones simultáneas de grupos biológicos muy diversos. Se reconoció que los fenómenos de extinción son de dos tipos: la extinción de fondo, que afecta regularmente a pocas especies, y las extinciones masivas, que esporádicamente afectan a un gran número de diversos organismos.

Los paleontólogos actualmente aceptan que estas crisis pudieron tener causas terrestres o extra planetarias, con drásticas consecuencias sobre los ecosistemas de la Tierra en su conjunto, y que no haberse producido esas grandes catástrofes, no habrían surgido y evolucionado nuevos grupos biológicos, por lo tanto las extinciones son fenómenos evolutivos importantes para la renovación y aparición de innovaciones en la ecosfera. Algunos especialistas han reconocido veinte o más de dichos procesos de extinción, pero algunos son más convincentes que otros.

Los paleontólogos han definido cinco grandes extinciones masivas, en las que en cada caso desapareció al menos el 65% de los organismos y entre un 20 y un 25% de las familias, en un lapso geológico breve. La primera fue la ocurrida a fines del período Ordovícico, hace 438 millones de años, que terminó con muchas familias de braquiópodos y trilobites. La segunda extinción masiva ocurrió a fines del Devónico, hace 367 millones de años, durante la cual desaparecieron numerosos grupos de ammonitoideos, trilobites, braquiópodos, corales tubulados, gasterópodos, estromatoporoideos y peces. La mayor extinción masiva fue la tercera, en el límite Pérmico-Triásico (formando el límite entre las eras Paleozoica y Mesozoica), hace 225 millones de años, que produjo la extinción del 90% de las especies marinas, el 50% de las familias animales y cerca del 80% de los géneros, desapareciendo la mayoría de los vertebrados terrestres dominantes, los trilobites y los corales primitivos. Sufrieron fuertes pérdidas los ammonites, braquiópodos, equinodermos, briozoos, conodontes y peces. Le siguió una extinción masiva al terminar el Triásico, hace 208 millones de años, que eliminó al 60% de las especies, entre las cuales se cuentan las pertenecientes a grupos como braquiópodos, moluscos, artrópodos y vertebrados terrestres. La última es la que acabó con los dinosaurios, al final del Cretáceo (transición Cretáceo-Terciario), hace 65 millones de años.

Otras fases o picos de extinción masiva menos importantes en sus efectos ocurrieron en el Cámbrico superior, en el límite Jurásico-Cretáceo, y en el Eoceno superior. Otros episodios de extinción menos definidos aún se han reconocido en zonas localizadas o han afectado a ciertos grupos restringidos. Las estadísticas sobre grupos extinguidos y la duración de los acontecimientos producen polémicas, por las características incompletas del registro fósil, la diferencia en las probabilidades de fosilización de diferentes grupos, los criterios taxonómicos diversos que se aplican para reconocer un mismo nivel taxonómico y los niveles mínimos de extinción que deben considerarse como masivos.

El género homo

Los fósiles más antiguos adscritos al género Homo se han hallado en depósitos de África oriental y de Sudáfrica, y han sido datados en el límite entre el Plioceno y el Pleistoceno, hace entre 2,2 y 1,8 millones de años. Estas formas primitivas, denominadas al principio Horno habilis por Louis Leakey. Podían alcanzar los 1,3 metros, su capacidad craneana era aproximadamente de 600 a 700 cc. Junto a estos fósiles se han hallado utensilios, cosa que indica claramente que estos homínidos se ocupaban en la fabricación de herramientas de piedra siguiendo un patrón regular.

Las herramientas se utilizaban aparentemente para la caza y para el despiece de los animales, particularmente pequeños reptiles, roedores, cerdos y antílopes, y probablemente eran utilizados también para hurgar en restos de animales tan grandes como los elefantes.

Hace unos 1,8 millones de años, aparecen nuevos grupos de homínidos fósiles más altos que sus predecesores, pudiendo alcanzar los 1,6 metros. Estos in¬dividuos se distinguen también por poseer cráneos más gruesos, arcos de las cejas más prominentes, dientes más pequeños y volúmenes cerebrales mayores (de 750 a más de 1.000 cc.). El primero de estos fósiles, denominado en la actualidad H. Erectus, fue descubierto por Dubois en 1891 en Trinil, Java, y se han encontrado otros ejemplares también en África, China y Europa.

Así, si es cierto que H. sapiens evolucionó a partir de un grupo de H. erectus, este cambio no es brusco, sino que se da a través de cambios graduales que se pueden encon¬trar en varias poblaciones intermedias. Lo que se sabe es que en la época en que aparecieron los Neanderthales eu¬ropeos (y sapiens neandenhalensis, junto con tipos similares hallados en Zimbawe (África) y Shanidar (Irak), o sea, entre 50.000 y 100.000 años atrás, los humanos habían alcanzado ya su volumen cerebral me¬dio actual (1.300 a 1.500 cc), arcos de las cejas característicos, mandíbulas gran¬des y mejillas pequeñas, junto con otras reliquias anatómi¬cas, tanto social como en comportamiento eran bastan¬te avanzados en muchos aspectos: aparentemente eran expertos cazadores de grandes animales como el oso de las cavernas o el mamut; fabricaban muchas herramientas de piedra complejas; y aparentemente llevaban a cabo ce¬remonias rituales de tipo social, incluyendo la colocación de flores sobre las tumbas de sus muertos. Muchos antropólogos piensan que los Neanderthales merecen un puesto dentro de H. sapiens tanto como las razas más evolucionadas, es decir, H. sapiens sapiens, que comenzaron a sustituir a los Neanderthales en varios lugares del mundo hace unos 40.000 años.

El origen del homo sapiens y su impacto en la biosfera
El género Homo

Aunque siguen sin conocerse los sucesos transicionales exactos que tuvieron lugar entre estos grupos, el punto final de esta filogenia, las relaciones entre las razas humanas actuales, puede actualmente ser analizado analizando las diferencias en¬tre los DNAs mitocondriales (mtDNA) para determinar una filogenia en la que la secuencia ancestral de mtDNA, de la que supuestamente derivan todas las secuencias de mtDNA de los humanos modernos, tenía probablemente un origen africano, y dataría de un período comprendido entre los 140.000 y los 290.000 años.

La alteración del ecosistema

En apenas un segundo de la historia geológica el hombre ha alterado por completo el medio terrestre. Muy pocos lugares continúan hoy día vírgenes a la mano del hombre. Hemos sido capaces de viajar fuera de nuestro planeta, de comunicarnos globalmente, de utilizar la energía del átomo, de curar enfermedades con complicadas técnicas, de comprender procesos que hasta ahora eran enigmas de la ciencia. Parece ser que el progreso humano es imparable, pero que también puede traer consecuencias nefastas. Hoy en día nos afectan problemas ecológicos y sociales que nosotros mismos hemos creado. ¿Es este deterioro una consecuencia inevitable del progreso humano?

BIBLIOGRAFIA

https://mechisrm.files.wordpress.com/2011/04/origen-del-universo.docx
Full transcript