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Una breve historia de la vida
De: Chris Colby:Introducción a la biología evolutiva http://the-geek.org/intro-biologia.html Versión y agregados de Victor Murkies La vida evolucionó en el mar. Permaneció ahí durante la mayor parte de la historia de la Tierra. Un conjunto de información genética en particular ‘ARN mitocondrial 16s’ esta en el genoma de todos los seres vivos. La forma más útil de visualizar las diferencias en el mARN 16s entre los diferentes organismos es mostrarlos gráficamente en el “árbol filogenético molecular de la vida” o “árbol universal de la vida”. En este dibujo, la distancia entre dos especies cualesquiera, es proporcional a las diferencias entre su ARN mitocondrial. Las especies con secuencias prácticamente idénticas están presumiblemente relacionadas y son representadas en el gráfico unas cerca de las otras. Aquellas que están ampliamente separadas, son parientes más lejanos, y cuando se combina cierta cantidad de datos es posible inferir linajes – para estimar las relaciones entre especies y para determinar cuando una línea diverge a partir de otra. Cuando se emplea este método con nuestras familiares plantas y animales, estos trazos en el “árbol de la vida” son muy similares a los de los árboles evolutivos deducidos de la anatomía estructural. Pero la gran sorpresa llegó cuando se aplicó esta técnica al mundo microbiológico. En una publicación de 1977 compartida con su colega Ralph Wolff, Carl Woese mostró que un grupo de microbios previamente poco conocidos, llamados arqueobacterias, estaban en realidad mucho más emparentados con el género eucaria (plantas, animales, hongos y otros) que con el resto de las bacterias auténticas. Trazando su posición en el árbol de la vida, ocupan un espacio muy grande, distinto de aquel que ocupan tanto las eucarias como las bacterias. Basándose en estos descubrimientos, Carl Woese propuso en 1990 la división, aceptada hoy en día, de las formas de vida en un trabajo titulado “Hacia un sistema natural de organismos: Propuesta de los dominios Archaea, Bacteria y Eucaria”. A pesar de su nombre, el dominio archaea no es más antiguo que el de la bacteria. Aunque se trata de un linaje ancestral, en el que muchos de sus miembros evitan el oxígeno (son anaeróbicos) y buscan las altas temperaturas (son termófilos). El árbol de la vida que desarrollaron Woese y sus colaboradores merece un estudio cuidadoso por parte de los biólogos, ya que nos cuenta un par de cosas sorprendentes. La amplitud en la separación entre las diversas especies microbiológicas, que es aproximadamente proporcional al paso del tiempo, nos muestra el tremendo alcance del cambio evolutivo que ha tenido lugar dentro del mundo microbiológico. En contra de las ideas de la biología convencional, la vida en la Tierra no permanece inactiva durante los 3.000 millones de años que precedieron al boom evolutivo que supuso la “explosión Cámbrica”, hace 600 millones de años. La gran diversidad fisiológica que asociamos a las plantas y los animales representan apenas un pequeño cambio si lo medimos en función a estas secuencias de ARN. De hecho, los tres reinos de plantas, animales y hongos están confinados en unas pocas ramitas circundantes del gran árbol de la vida microbiológica. Una mirada al nuevo árbol de la vida debería evitar que catalogásemos de primitivas a cualquiera de estos microbios. Todas las especies vivas hoy en día han seguido una larga trayectoria evolutiva a partir de esos primigenios ancestros comunes. A pesar de que el árbol de la vida puede aportar nuevas y ricas percepciones acerca de la evolución, es importante recordar que solo nos muestra las relaciones genéticas entre especies existentes hoy en día. No hay especies extinguidas en este árbol de la vida, ya que no podemos extraer cadenas de mARN 16s de los fósiles. Por ello, a pesar de las semejanzas en la presentación, este no es un árbol evolutivo a la manera tradicional en el que se muestra nuestra descendencia partiendo de especies anteriores. Gracias a este árbol podemos aprender quienes son nuestros parientes, pero no necesariamente como hemos llegado al punto en que nos encontramos en la actualidad. Este árbol es pues, complementario al tradicional, en el que se muestran los linajes evolutivos que se derivan de los fósiles. El trabajo de pionero efectuado por Woese y sus colaboradores, está recibiendo información adicional partiendo de otras formas con las que comparar los genomas de especies diferentes. La revolución en la tecnología genómica permite ahora secuenciar y comparar otras secciones, tanto de ADN como de ARN. Cada una de estas técnicas está produciendo su propio árbol de la vida, generalmente muy parecido al basado en el mARN 16s, pero no idéntico. De hecho, hemos alcanzado un nivel que nos permite comparar genomas completos. La primera molécula replicadora fue probablemente ARN. Este proceso de autorreplicación es el paso crucial en la formación de la vida. El ancestro común de toda la vida utilizó probablemente ARN como material genético. Este ancestro dio lugar a los tres linajes principales de la vida. Éstos son: Procariontes (bacterias “ordinarias”: microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de algunos micrómetros de largo (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas, barras y hélices. Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta. Son ubicuas, encontrándose en todo hábitat de la tierra, creciendo en el suelo, en manantiales calientes y ácidos, en desechos radioactivos,[1] en las profundidades del mar y de la corteza terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en las condiciones extremas del espacio exterior. Son procariotas y, por lo tanto, no tienen núcleo ni orgánulos internos. Generalmente poseen una pared celular compuesta de peptidoglicano. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son móviles. Del estudio de las bacterias se encarga la bacteriología, una rama de la microbiología. ) Arqueobacterias (bacterias termófilas, metanógenas y halófilas) y eubacterias.Para Woese, la importancia principal de las arqueobacterias seguirá siendo la armonía que aportan a nuestra comprensión de la vida: “Antes, uno tenía procariotas aquí y eucariotas allá, y la relación era un muro. Con los Archaea, la relación es un puente que podemos cruzar”. Las archaea (o arqueas) son microorganismos unicelulares, al igual que las eubacterias, las archaea carecen de núcleo y son por tanto procariontes. Sin embargo, l Las primeras células tuvieron que ser anaeróbicas, porque no había oxígeno en la atmósfera (la fotosíntesis evolucionó hace unos 3.400 millones de años).Y hay rocas de hace 3.500 millones de años que contienen fósiles de procariontes (bacterias “ordinarias”), evidencia de comunidades bacterianas organizadas. Las bacterias son la única forma de vida encontrada en rocas muy antiguas. La fauna moderna incluye a los peces, bivalvos, gasterópodos y cangrejos. Éstos apenas quedaron afectados por la extinción del Pérmico. La fauna Moderna aumentó subsecuentemente hasta las más de 600 familias marinas actuales. Los anfibios y reptiles tienen una postura acostada y caminan con un patrón de ondulaciones porque sus patas son modificaciones de aletas. Los dinosaurios evolucionaron a partir de los reptiles (sus parientes vivos más cercanos son los cocodrilos). Su forma de andar es una modificación del movimiento de natación de los peces. Los dinosaurios desarrollaron una postura erecta similar a la postura erecta que los mamíferos desarrollaron independientemente. Esto les permitía una locomoción continuada. Además, los dinosaurios evolucionaron para ser de sangre caliente. Las aves evolucionaron a partir de dinosaurios saurisquios. Cladísticamente, las aves son dinosaurios. Las angiospermas: las frutas y las flores—son más de las tres cuartas partes de las plantas. Los insectos evolucionaron a partir de artrópodos segmentados (gusanos) primitivos. Las partes de la boca de los insectos son patas modificadas. Los insectos están estrechamente emparentados con los anélidos. Los insectos dominan la fauna del mundo. Más de la mitad de todas las especies registradas son insectos. Un tercio de este número son escarabajos Según Leopold Eckhart, de la Universidad de Vienna, Austria, el ancestro común de las aves, reptiles y mamíferos, que habría aparecido al menos hace unos 300 millones de años, tenía genes para la creación de queratina, y el pelo está hecho de proteínas de queratina, pero no sólo el pelo, sino también las uñas, plumas, cuernos, garras y pezuñas. Los primeros mamíferos aparecieron sobre la tierra hace unos 210 millones de años, nuestro género Homo, hace unos 4 millones, y nosotros como especie Homo sapiens, hace unos 200 mil años. Siempre tuvimos pelo, El final del Cretácico, hace unos 65 millones de años, está marcado por una extinción en masa menor. Esta extinción marcó el fallecimiento de todos los linajes de dinosaurios, excepto el de las aves. Hasta este punto, los mamíferos habían estado confinados a nichos nocturnos insectívoros. Una vez que los dinosaurios estuvieron fuera de escena, se diversificaron. Los mamíferos evolucionaron a partir de reptiles terápsidos. La Tierra ha estado en un estado de flujo durante 4.000 millones de años. A lo largo del tiempo, la abundancia de linajes distintos varía abruptamente. Evolucionan nuevos linajes y radian por la faz del planeta, Los organismos modifican su ambiente. Y la modificación ambiental puede ser el impulso de más cambio evolutivo. En términos generales, la diversidad ha aumentado desde el comienzo de la vida. Sin embargo, el aumento se interrumpe numerosas veces por las extinciones en masa. Parece que la diversidad alcanzó un récord de todos los tiempos justo antes de la aparición de los humanos. Al aumentar la población humana, la diversidad biológica ha disminuído a un ritmo constante. Probablemente la correlación sea causal.
Toda la vida en la Tierra, está basada en la misma bioquímica. Todas las formas de vida utilizan el mismo código genético almacenado en forma de largas cadenas de ácidos nucleicos de ADN y ARN. La gran variedad de formas de vida indica que hay diferencias en las secuencias.
Las archaea fueron descubiertas originariamente en ambientes extremos, pero desde entonces se las ha hallado en todo tipo de hábitat y podrían contribuir hasta el 20% de la biomasa.[1] Son particularmente comunes en los océanos y pueden ser uno de los más abundantes grupos de organismos en el planeta.[2] Algunas especies son hipertermófilas y pueden sobrevivir y prosperar a temperaturas ligeramente superiores a los 100°C y se las encuentra en géiseres, fuentes hidrotermales y pozos de petróleo.[3] Otras extremófilas se encuentran en agua hiper-salina, ácida o alcalina. Sin embargo, otras son mesófilas o psicrófilas y prosperan en ambientes tales como marismas, aguas residuales, agua de mar y el suelo. A las metanógenas se las puede encontrar en el tracto digestivo de animales tales como rumiantes, termitas y seres humanos. No se conocen patógenos para los seres humanos,[4] [5] aunque se ha propuesto alguna relación entre los metanógenos y los trastornos periodentales humanos.[6
Los eucariontes y las arqueobacterias son los dos más emparentados de los tres pues el ancestro común basado en el ARN; dio lugar a dos linajes que formaron independientemente un genoma de ADN.
Eucariontes (organismos formados por células eucariotas, células que tienen su material hereditario fundamental (su información genética) encerrado dentro de una doble membrana, la envoltura nuclear) que incluyen a los protistas (organismos unicelulares como las amebas y unas pocas formas multicelulares como el kelp), los hongos (incluyendo a las setas y las levaduras), las plantas y los animales.
Purificación López-García y David Moreira en 1998 postularon esta teoría que tiene las mismas bases que la anterior (en cuanto a la transferencia de H2) pero comprende otros microorganismos.
Los autores López-García y David Moreira en 1998 publican que los eucariotas, de los cuales provenimos los animales y las plantas, emergieron a partir de un evento de simbiosis sintrófica hace unos 2000 millones de años que involucró a una arquea metanogénica y a una proteobacteria en un ambiente anaerobio y moderadamente termofílico. La primera habría provisto el genoma básico y el metabolismo de ácidos nucleicos, y la segunda, la mayoría de las capacidades metabólicas. Además presumen que el retículo endoplásmico eucariótico y la membrana nuclear surgieron, en parte, de las membranas arqueales o de sus componentes, mientras que la membrana plasmática apareció a partir de la membrana bacterial.
Mas nuevos hay organismos unicelulares como las amebas y unas pocas formas multicelulares como el kelp (del que actualmente se alimentan las ballenas), aparecen hace unos 1.500 millones de años, y formas parecidas a los hongos aparecen hace unos 900 millones de años.
Los animales comenzaron a aparecer antes del Cámbrico, hace unos 600 millones de años. La ‘explosión’ del Cámbrico (570-505) puede haber sido resultado de que las superiores concentraciones de oxígeno permitieran la evolución de metabolismos superiores. O puede haberse debido a la aparición de mares de poca profundidad en esa época, proporcionando una variedad de nichos nuevos. En cualquier caso, la irradiación produjo una amplia variedad de animales, aunque no eran las formas modernas que vemos hoy. Los vertebrados aparecen hace 540 millones de años, cuando los animales multicelulares empezaron a formar por primera vez las conchas y otras partes duras del cuerpo. (Hubo un incremento explosivo en el numero de nuevos miARNs agregados al genoma de los vertebrados que ocurrió antes de la divergencia entre los peces vivos sin mandíbula como las lampreas y los peces con mandíbula como los tiburones y los miRNAs en células animales regulan la expresión génica. Por ejemplo, los miRNAs permiten un paso más rápido a través de las diferentes fases del desarrollo, esto no tiene paralelo en la historia evolutiva. Algunos recuentos de miRNAs en humanos identificaba hasta 800, lo que implicaría que los miRNAs podrían representar como mínimo 3% de todos los genes humanos.) http://espaciociencia.com/el-origen-evolutivo-de-los-vertebrados/ Después de 40 millones de años en este proceso, los vertebrados con y sin mandíbulas se dividieron en ramas diferentes. Nuestro propio filum (que compartimos con los otros mamíferos, reptiles, aves, anfibios y peces) estaba representado por una cosa pequeña con forma de astilla llamada Pikaiaque que tiene unos 535 millones de años de antigüedad. Las plantas todavía no estaban presentes. Las bacterias y las algas eran la base de la cadena alimenticia. Tras el Cámbrico, el número de familias marinas descendió a poco menos de 200.
Luego siguió la explosión del Ordovícico (505-438). Esta ‘explosión’, mayor que la del Cámbrico (570-505), introdujo numerosas familias de la fauna del Paleozoico (570-245)(incluyendo a los crinoideos, los braquiópodos articulados, los cefalópodos y los corales). La fauna del Cámbrico (570-505) (trilobites, braquiópodos inarticulados, etc.) declinó lentamente durante esta época. Al final del Ordovícico (505-438), la mayor parte de la fauna del Cámbrico había dado paso a la fauna del Paleozoico (570-245), y el número de familias marinas era poco mayor que 400. Permaneció a esos niveles hasta el final del periodo Pérmico (286-245).
Las plantas, que evolucionaron a partir de las antiguas algas verdes y los hongos (en simbiosis) invadieron la tierra hace unos 400 millones de años. Ambos grupos utilizan la clorofila a y b como pigmentos fotosintéticos. Las primeras plantas eran parecidas al musgo, los musgos todavía carecen de tejido vascular verdadero para transportar fluidos y nutrientes y éstos deben distribuirse por la planta por difusión y requieren de ambientes húmedos para sobrevivir. Más tarde, desarrollos evolutivos como una cutícula cérea permitieron a algunas plantas explorar ambientes más interiores. Al mismo tiempo, o poco después, los artrópodos siguieron a las plantas hacia la tierra. Los primeros animales terrestres conocidos son los miriápodos —ciempiés y milpiés.
Los vertebrados se adentraron en tierra en el periodo Devónico (408-360),
hace unos 380 millones de años. Los anfibios dieron lugar a los reptiles. Los reptiles habían desarrollado escamas para disminuir la pérdida de agua y un huevo con cascarón para poder empollar crías sobre la tierra.
La extinción del Pérmico (286-245) fue la mayor extinción de la historia. Se estima que el 96% de todas las especies (50% de todas las familias) llegaron a su fin. Siguiendo a este evento, la fauna moderna, que se había estado expandiendo desde el Ordovícico(505-438), tomó el control.
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