1. El origen y evolución de la
vida
M.Sc. Cindy Rodríguez
Arias

2. Origen del
Universo
 En el tiempo cero toda la materia y
el espacio estaban comprimidos
en un volumen caliente y denso
cerca del tamaño del Sol
 Este estado solo duró un instante
 Luego vino la gran explosión (big
bang) que produjo una distribución
estupenda y casi instantánea de
materia y energía
 Un minuto después las
temperaturas descendieron miles
de millones de grados
 Las reacciones de fusión dieron
lugar a la mayoría de los
elementos ligeros

3. Origen del Universo
 En los miles de millones de años
siguientes las partículas chocaron entre
sí y se condensaron bajo la fuerza de
gravedad para dar lugar a las estrellas
 Las reacciones de fusión nuclear en su
interior originaron enormes cantidades
de calor y luz
 Las estrellas más densas promovieron la
formación de los elementos más pesados
y liberándolos en explosiones al final de
sus vidas
 Las nubes de polvo resultantes de
antiguas explosiones dieron origen al Sol
y los planetas de nuestro sistema solar

4.  La vida constituye una continuidad
magnífica de evolución física y química
en el universo, en las galaxias y estrellas
y en el planeta Tierra

5. Origen de la Tierra
 Nebulosa
 Al contraerse
originó el
sistema solar
 La atracción
de la materia
dio lugar a
los planetas

6. Formación de la Tierra:
 Se formó el núcleo de
hierro, níquel y otros
materiales pesados que se
fundieron
 Los materiales más ligeros
flotaron en la superficie
formando el manto y la
corteza
 Hace 4 mil millones de años
la corteza era delgada y la
temperatura muy alta

7. La primera atmósfera
 Hidrógeno gaseoso, nitrógeno,
monóxido de carbono y dióxido de
carbono
 No había oxígeno libre. Reaccionaba
de inmediato con otros elementos
 El agua al principio permanecía en
estado gaseoso, cuando la
temperatura bajó, la lluvia erosionó
las sales de las rocas y se acumuló
formando los primeros mares
 Gracias a la acumulación de l agua
líquida se pudieron formar las
primeras membranas

8. Síntesis de Compuestos
orgánicos
 La tierra primitiva tenía los
precursores de las moléculas
orgánicas
 La energía solar, los rayos o el calor
expulsado de la corteza favorecieron
que se combinaran y formaran
moléculas orgánicas
 Esto fue comprobado por S. Miller:
mezcló agua, metano, hidrógeno y
amoniaco en una cámara de reacción
y la expuso a descargas eléctricas: en
menos de una semana se formaron
aminoácidos y otros compuestos
orgánicos pequeños

9. Síntesis de Compuestos
orgánicos
 En otros experimentos se formaron
espontáneamente glucosa, ribosa,
desoxiribosa, y otros azúcares a partir de
formaldehído, y adenina a partir de cianuro de
hidrógeno
 También se han logrado sintetizar sistemas
autorreplicables de ARN, enzimas y coenzimas
 Además se ha logrado la formación
espontánea de lípidos y membranas de lípidos
y proteínas con algunas de las propiedades de
las membranas celulares

10. Surgimiento de las primeras células
vivas
Origen de los agentes del
metabolismo
 Durante los primeros 600 millones de años de
la Tierra, las enzimas, el ATP y otros
compuestos orgánicos podrían haberse
ensamblado espontáneamente
 Esa estrecha asociación promovió las
interacciones químicas y el inicio de las vías
metabólicas
 Las vías metabólicas evolucionaron debido a la
competencia química por los recursos limitados
de moléculas orgánicas acumuladas por los
procesos geológicos naturales

11. Surgimiento de las primeras células
vivas
Origen de los sistemas autoreplicables
 Reproducción: característica que define la
vida
 El primero pudo haber sido el ARN. Claves:
• ARN, enzimas y otros factores son necesarios
para la traducción de proteínas
• Al mezclar y calentar precursores de
ribonucleótidos y cadenas cortas de grupo fosfato,
se autoensamblan y forman cadenas simples de
ARN
• El ARNr tienen actividad catalítica
• Los ribosomas son estructuras altamente
conservadas desde los procariontes

12. Surgimiento de las primeras células
vivas
Origen de los sistemas autoreplicables
 Surgimiento del ADN:
 Es una molécula mucho más estable que el ARN
 Se replica con facilidad
 Su forma helicoidal es la mejor manera de empacar
un mayor número de subunidades en menos
espacio
 Aún no se conocen los ancestros
químicos del ADN y ARN

13. Surgimiento de las primeras células vivas
Origen de las primeras membranas
plamáticas
 Se pueden formar sacos membranosos
simples de manera espontánea:
 Al calentar aminoácidos se formaron
cadenas similares a proteínas que luego
se ensamblan en esferas pequeñas y
estables, con permeabilidad selectiva.
Además pueden recoger lípidos de los
alrededores y formar una capa mixta
 Combinando ácidos grasos y glicerol se
forman lípidos de cola larga que se
autoensamblan dando lugar a pequeños
sacos llenos de agua, similares a
membranas

14. Surgimiento de las primeras
células vivas
 Es posible que así surgieran las
protocélulas: sacos membranosos
simples que rodearon y protegieron
del medio ambiente a las moléculas
patrón que contenían información y a
las reacciones del metabolismo
 Nanobios: descubiertos en las
profundidades de la Tierra a
temperaturas muy altas. Son diez
veces más pequeños que las
bacterias más pequeñas. Tienen una
membrana que encierra ADN y otros
compuestos orgánicos y son
capaces de crecer

15. Origen de las células
procariontes
 Las primeras células vivas se originaron en el eon
Arcaico, hace 3.8 a 2.5 miles de millones de años
 Quizá en zonas intermarea o respiraderos hidrotérmicos
 Según los fósiles, eran similares a las bacterias:
procariotas (sin núcleo)
 En ausencia de oxígeno, obtenían energía por
fermentación
 Los procesos geológicos habían enriquecido los mares
con compuestos orgánicos: había alimento disponible, no
había depredadores
 Las estructuras celulares no se oxidaban

16. Evolución de los Procariontes
 Algunas poblaciones de los primeros procariontes
divergieron en dos sentidos principales:
• Uno dio origen a las Eubacterias
• Otro originó el ancestro común de las
Arqueobacterias y Eucariontes

17. Primeros organismos
fotosintéticos
 Hace cerca de 3.5 a 3.2 miles de millones de años,
en algunas eubacterias anaerobias evolucionaron
los sistemas de transferencia de electrones y otros
mecanismos metabólicos
 Fueron las primeras en practicar la vía cíclica de la
fotosíntesis usando la energía solar como fuente
ilimitada de energía
 Sus descendientes dominaron el mundo durante
casi 2 mil millones de años
 Sus abundantes poblaciones formaron
estromatolitos: tapetes que recolectan sedimentos y
se endurecen por depósitos de carbonato de calcio

18. Origen de la Atmósfera con
oxígeno libre
 En el eon Proterozoico (hace 2.5 miles de millones de
años) surgió la vía no cíclica de la fotosíntesis, que
produjo como subproducto el Oxígeno
 La acumulación del oxígeno tuvo dos efectos
irreversibles:
• La atmósfera rica en oxígeno detuvo el origen químico
de las células vivas: los compuestos orgánicos
complejos dejaron de formarse espontáneamente y de
resistir a los ataques del oxígeno
• La respiración aerobia se transformó en la vía de
liberación de energía predominante: esto contribuyó a
que surgieran eucariontes multicelulares e invadieran
entornos muy lejanos

19. Origen de las células
eucariontes
 En el Proterozoico, hace 2.1 miles de
millones de años
 Existen fósiles de 900 millones de
años de antigüedad (algas, hongos y
esporas de plantas)
 Una de sus características es la
presencia de organelos, cuyo origen
pudo ser por mutaciones genéticas y
selección natural, sin embargo algunos
investigadores favorecen la evolución
por medio de endosimbiosis

20. Origen del núcleo y el retículo
endoplasmático
 Algunos procariontes tienen repliegues
de la membrana plasmática donde se
incorporan enzimas y otros agentes
metabólicos
 En los precursores de los eucariontes
estos repliegues podrían haber servido
como canales hacia la superficie y dar
origen al retículo endoplasmático (RE) y
a la cubierta nuclear

21. Origen del núcleo y el retículo
endoplasmático
 Estos servían de protección para los genes y
productos proteicos contra sustancias extrañas
 También permitió la copia y lectura de los mensajes
genéticos vitales sin competir con genes extraños
que podían entrar a la célula mediante plásmidos
 Además, los canales del RE quizá hayan protegido a
las proteínas y otras moléculas de la célula de los
“huéspedes” metabólicamente hambrientos: células
extrañas que con el tiempo fueron residentes
permanentes

22. Teoría de la Endosimbiosis
 Es muy probable que surgieran asociaciones
accidentales entre diversas especies de
procariontes en incontables ocasiones en los
linajes que dieron lugar a las células eucariontes
 Algunos huéspedes pudieron dar origen a las
mitocondrias, cloroplastos y otros organelos
 En los casos de endosimbiosis una especie (el
invitado) pasa todo su ciclo de vida dentro de
otra especie (el huésped). Esto beneficia a uno o
ambos

23. Teoría de la Endosimbiosis
 Luego de la acumulación del oxígeno en algunos grupos
de bacterias evolucionó un sistema de transferencia de
electrones en la membrana plasmática que donaba
electrones al oxígeno: pudieron extraer energía de
compuestos orgánicos por respiración aerobia
 Probablemente hace 1.2 miles de millones de años, los
precursores de los eucariontes hayan englobado
bacterias aerobias como alimento por fagocitosis
 Las bacterias resistieron la digestión, crecieron, se
multiplicaron en este entorno lleno de alimento, y
liberaron un exceso de ATP, aprovechado por sus
huéspedes
 Formaron las mitocondrias

24. Evidencia de la endosimbiosis
 Las mitocondrias son como las bacterias en
tamaño y estructura y cada una replica su
propio ADN en forma circular y se divide por
fisión binaria independientemente de la célula
huésped
 La membrana mitocondrial interna es como la
membrana plasmática bacteriana
 El código genético del ADN mitocondrial tiene
unos pocos codones únicos que no aparecen
en el código genético de las células vivas y
que se traducen en proteínas necesarias para
las tareas mitocondriales
 Tiene ribosomas similares a los de las
bacterias

25. Teoría de la Endosimbiosis
 Los cloroplastos podrían ser descendientes
modificados de bacterias fotosintéticas
productoras de oxígeno
 Las bacterias aerobias depredadoras las
englobaron
 Escaparon a la digestión, absorbieron
nutrientes del huésped y continuaron
funcionando
 Promovieron la endosimbiosis al suministrar
oxígeno a sus huéspedes

26. Evidencia de la endosimbiosis
 Los cloroplastos se asemejan a
algunas eubacterias en su
metabolismo y secuencia de ácidos
nucleicos
 Su ADN es autoreplicable y se
dividen independientemente de la
célula
 Varios tipos de cloroplastos difieren
en forma y pigmentos fotosintéticos,
igual que las bacterias
 Pueden haberse originado diversas
veces en los distintos linajes

27. Resumen de la Teoría
Endosimbiotica

28. Primeros eucariontes
 Las primeras células
eucariontes fueron Protistas
 Gracias a sus eficaces
estrategias metabólicas
experimentaron rápidas
divergencias y radiaciones
adaptativas
 En un periodo breve, algunos
de sus descendientes dieron
lugar a plantas, hongos y
animales

29. Eras geológicas
 En geología, era se refiere a un periodo de tiempo
extremadamente largo, millones de años, que abarca
importantes procesos geológicos y biológicos.
 Tres Eras han ocurrido en la historia de la tierra:
Paleozoica, Mesozoica y Cenozoica y son parte del Eon
Fanerozoico (542 Ma hasta el presente)
 Las eras son sub-divisiones de los eones, definidas a
partir de grandes discordancias que señalan el inicio de
distintos ciclos orogénicos.
 Un eón es cada uno de los períodos en que se considera
dividida la historia de la Tierra desde el punto de vista
geológico y paleontológico.

32. Era Paleozoica

33. Era Paleozoica
 Más de 290 millones de años de duración,
 Se divide en seis períodos:
• Cámbrico: la vida animal en los mares.
• Ordovícico: uno de los periodos más fríos, gran extinción
• Silúrico: primer animal de respiración aérea
• Devónico: predominio de la vida animal; aparecen peces
con escamas duras.
• Carbonífero: aparecen grandes bosques de helechos y los
primeros insectos voladores.
• Pérmico: aparecen los anfibios; al final del Pérmico ocurre
la primera gran extinción (Extinción masiva del Pérmico-
Triásico).

34. Era Paleozoica
 Se formó el supercontinente Gondwana
 Evolucionaron la mayoría de los filos de
animales en el mar, desde esponjas hasta
vertebrados sencillos
 Tenían cuerpos aplanados y la mayoría floreció
sobre o entre los sedimentos del fondo del mar
 En el periodo cámbrico hubo una explosión de
diversidad

35. Era Mesozoica
 La Era Secundaria, también llamada Era Mesozoica o Mesozoico, fue un periodo de la Tierra que
se inició hace 251,0 ± 0,4 millones de años y finalizó hace unos 65,5 ± 0,3 millones de años.[1]
Se llama mesozoico porque se encuentra entre dos eras, la Era Primaria y la Era Terciaria.
 En esta era desaparecieron grandes grupos de animales como los trilobites, graptolites y peces
acorazados. Los invertebrados característicos de este período fueron los Amonites, de caparazón
con forma de caracol, y los belemnites, más pequeños y con el caparazón alargado y puntiagudo,
entre otros equinodermos, braquiópodos y cefalópodos. Se desarrollaron ampliamente los
vertebrados, sobre todo los reptiles, por lo que a la Era Secundaria se le llama también la Era de
los reptiles o Era de los dinosaurios.
 En esta era aparecen también los mamíferos, las aves, y las angiospermas o plantas con flores.
 El mesozoico se divide en tres periodos:
 Triásico
 Jurásico
 Cretácico

37. Era Cenozoica
 Se denomina Era Terciaria, Era Cenozoica o Cenozoico —que en
idioma griego significa "animales nuevos"— a una era geológica que
se inició hace unos 65 millones de años y se extiende hasta la
actualidad. Dentro del cenozoico en último período es el Cuaternario o
Neozoico.
 Durante la Era Terciaria sucede el gran plegamiento que formó las
cordilleras actuales como los Alpes, Andes e Himalayas.
 Al Cenozoico también se le llama la era de los mamíferos los que, al
extinguirse los dinosaurios, a finales del Cretácico, pasaron a ser la
fauna característica. Hace unos 30 millones de años surgieron los
primeros primates superiores (los más primitivos estaban ya presentes
hace 65 millones de años), aunque el Homo sapiens no apareció
hasta hace unos doscientos mil años.