Evolución y Origen de la Vida: Un Viaje desde el Big Bang hasta la Biotecnología

FASES DEL BIG BANG

1. Etapa de inflación
2. Formación de la materia
3. Los primeros átomos
4. El encendido del universo
5. La formación de las estrellas y las galaxias
6. La energía oscura

PRUEBAS DE LA DERIVA CONTINENTAL

1. Geográficas: Wegener sospechó que los continentes podrían haber estado unidos en épocas pasadas al observar una gran coincidencia entre las formas de la costa de los continentes, especialmente entre Sudamérica y África.
2. Paleontológicas: existen ejemplos de fósiles de organismos idénticos que se han encontrado en lugares que hoy distan miles de kilómetros. Los estudios paleontológicos indican que estos organismos históricos hubieran sido incapaces de cruzar los océanos que hoy separan esos continentes, esto indica que los continentes estuvieron reunidos en alguna época pasada.
3. Geográficas y tectónicas: si se unen los continentes en uno solo, se puede observar que los tipos de rocas, la cronología de las mismas y las cadenas montañosas principales tendrían una continuidad física, es decir, formarían un cinturón casi continuo.
4. Paleoclimáticas: Wegener descubrió que existían zonas de la Tierra cuyos climas actuales no coincidían con los que tuvieron en el pasado.

LA MATERIA VIVA

De los 90 elementos que se encuentran en la naturaleza, unos 20 forman parte de los seres vivos, los elementos que la constituyen de forma mayoritaria son: el oxígeno, el hidrógeno y el carbono.

ENERGÍA PARA LA VIDA

• Autótrofos: fabrican sus propias moléculas y captan la energía del exterior. Son los organismos que hacen la fotosíntesis y quimiosíntesis (MATERIA ORGÁNICA + ENERGÍA SOLAR + CO2 = O2 + MATERIA ORGÁNICA).
• Heterótrofos: toman biomoléculas del exterior y la energía la obtienen por respiración celular (solo respiran las células) (O2 + MATERIA ORGÁNICA = CO2 + ENERGÍA).

ORIGEN DEL OXÍGENO

Los primeros oxigenados fueron bacterias que acumulaban oxígeno para formar una capa de ozono.

ORIGEN DEL CARBONO

Proviene del interior de la tierra.

ORIGEN DEL AGUA

La hipótesis más acertada dice que la trajeron asteroides cuyas órbitas están más lejos que las de Marte.

LA EVOLUCIÓN

Es el paso del tímido origen de la vida que surgió hace 4000 millones de años a la increíble variedad actual.

PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN

1. Biológicas: hay numerosas pruebas como son la semejanza de la disposición y estructura de los huesos de animales diferentes (es inevitable pensar que se trata de adaptaciones de una única anatomía, la del antepasado común, a usos distintos) y los órganos vestigiales (partes del cuerpo sin utilidad alguna en la especie actual, esto indica la existencia de antepasados con formas de vida muy diferentes).
2. Paleontológicas: hasta el momento solo hemos encontrado fósiles de 1 de cada 7000 especies. Sin embargo, esto es suficiente para plantear un gran árbol de cómo ha evolucionado la biosfera, en el cual, al final, todos los seres vivos proceden de un mismo tronco.
3. Moleculares: se basan en la suposición de que mutaciones (cambios de genes) suceden a un ritmo constante. Contando las diferencias en los genes entre dos especies o grupos podemos averiguar su parentesco, y el momento de separación.

TEORÍA DE DARWIN: EL ORIGEN DE LAS ESPECIES

1. Variabilidad: en una población de seres vivos hay variabilidad, es decir, tienen características diferentes, no son todos iguales. Estas características se heredan y son mejores que otras.
2. Lucha por la supervivencia: en la naturaleza existen recursos limitados (alimento, territorio, pareja…) y hay características que facilitan su obtención.
3. Selección de los más aptos: es el ambiente el que determina las características más ventajosas (la denominada selección natural) los más aptos son capaces de obtener más recursos viviendo más tiempo y dejando más descendientes.

MENDEL: LA DIFERENCIA ESTÁ EN LOS GENES

Darwin suponía que en los seres vivos con una reproducción sexual los caracteres se mezclaban en los hijos. La suposición de la herencia mezclada es errónea. Lo sabemos gracias a Mendel, quien demostró que las unidades de la herencia determinantes de los caracteres no se mezclan, es decir, no pierden su individualidad. Hoy llamamos genes a las unidades de la herencia de Mendel.

CONCLUSIÓN DE MENDEL

La reaparición en los nietos de los caracteres paternos perdidos en la primera generación demostraba que la idea de Darwin era falsa y apoyaba la hipótesis de que los factores hereditarios mantenían su individualidad. Lo que determina los caracteres de las plantas fue denominado factor hereditario. En 1909 fue rebautizado como gen.

GEN

Unidad de información hereditaria.

CROMATINA Y CROMOSOMAS

En 1882 Walter Flemming descubrió en los núcleos de las células una sustancia de color que llamó cromatina. Durante la mitosis esta se condensa en filamentos a los que dio el nombre de cromosomas. Las personas tienen 23 pares de cromosomas (XX en la mujer y XY en los hombres). El gen tiene que ser un trozo de cromosoma.

FECUNDACIÓN Y DATACIÓN GENÉTICA

En 1902 Walter Sutton observó que las células del ser humano tienen todas 23 pares de cromosomas, menos las células sexuales que tienen 23 cromosomas. Se pensaba que los cromosomas estaban formados mayoritariamente por proteínas y ADN. Los cromosomas y los genes podían estar hechos de proteínas, ADN o una mezcla entre los dos.

EL ADN: DOBLE HÉLICE

Ya sabemos que los genes están hechos de ADN y que en ellos se encuentra la clave de la herencia. James Watson y Francis Crick explicaron:

1. Las radiografías de rayos X de fibras de ADN sugerían que las moléculas de ADN estaban formadas por la hélice y daban algunas dimensiones clave de la misma.
2. Las leyes de Chargaff que decían que en cualquier ADN había A y T; G y C que se conocían. Propusieron un modelo de doble hélice que daba cuenta de todas las evidencias experimentadas.

DUPLICACIÓN DEL ADN

Los genes se copian duplicando las moléculas de ADN, que es como una cremallera: al abrirse se divide en dos, cada cadena servirá de modelo para generar una cadena hija idéntica a la inicial. La duplicación se logra gracias al apareamiento de las bases A-T y C-G que funcionan como molde para duplicar el material genético.

FUNCIÓN DE LOS GENES

Las células de los seres vivos están constituidas por proteínas, que son una secuencia de aminoácidos de los cuales hay 20 distintos. El código genético es el conjunto de instituciones que sirven para fabricar las proteínas a partir una secuencia de los nucleótidos que constituyen el ADN. Los genes almacenan información hereditaria y fabrican las proteínas.

EL GENOMA HUMANO

El genoma de un organismo es el conjunto de toda la información genética del mismo. En 2003 se publicó la secuencia del genoma humano.

LA GENÉTICA DEL DESARROLLO

Ha hecho posible descifrar las reglas que rigen el desarrollo de los organismos.

1. Proliferación: precisa la división de las células y, por tanto, la replicación de su genoma.
2. Diferenciación: requiere la regulación de la expresión del genoma para que se expresen unos genes y no otros.

EPIGENÉTICA

Rama de la genética que estudia qué características de un individuo no están determinadas por la secuencia de nucleótidos del ADN.

HERRAMIENTAS DE LA BIOTECNOLOGÍA

1. Las enzimas de restricción: cortan ADN.
2. La ADN ligasa: unen fragmentos de ADN.
3. Plásmidos o vectores.
4. Transformación.

FABRICACIÓN DE PROTEÍNAS

El primer producto fue la insulina, otros fueron: interferón humano, hormona del crecimiento, ADN polimerasa I, vacunas, quimosinas, somatotropina y hormona de crecimiento bovina, lipasa, subtilisina.

RELACIÓN ENTRE LA CADENA DE POLIMERASA, PCR

Técnica que ha desempeñado un papel esencial en el desarrollo de la genética.

BIOTECNOLOGÍA: TRANSGÉNICOS

Organismos modificados genéticamente que portan un gen extraño. Se han obtenido: bacterias superdegradadoras, bacterias productoras de plásticos biodegradables y plantas con resistencia a insectos. La biotecnología permite introducir material genético gen a gen en una especie de manera precisa.

BIOTECNOLOGÍA: CÉLULAS MADRE Y CLONACIÓN

Las células madre son células no diferenciadas susceptibles de convertirse en células de otros tipos de tejidos. Hay varios tipos: las células madre embrionarias, las procedentes del cordón umbilical o de adultos, las totipotentes y las pluripotentes. Los virus tienen una enorme capacidad de infectar a las células al introducir en ellas su material genético. Si sustituimos el material genético del virus por el que necesita la célula estamos convirtiendo al virus en un estupendo mensajero.

INTRONES

Secuencias que no se codifican, se transcriben y luego se eliminan.

EXONES

Secuencias que codifican proteínas, se transcriben y se traducen.