Biología y geología 4 ESO. Andalucía

DEMO

INCLUYE

PROYECTO DIGITAL BANCO DE RECURSOS Y LIBRO DIGITAL

4 ESO

a í g o l o i B a í g o l o e yG g . Domín A , e t n e S. Clem A. B. Ruiz

uez,

SUMA

piezaS

ASÍ ES

tu libro Apertura de unidad

Conoce a una científica. Conoce la biografía de diez científicas y descubre las dificultades que encontraron para realizar sus investigaciones y cómo consiguieron superarlas.

s en grupo Reflexione

Organizador visual con los recursos digitales relacionados con cada apartado.

Disponibles en anayaeducacion.es

Dos tipos de actividades:

Trabaja con la imagen. Desarr ollará tu capacida d de observació n e interpretación .

Desarrollo de los contenidos y actividades

as Numeros s. e ilustracion

Comprende, piensa, investiga… Actividades que amplían los contenidos de cada apartado, fomentando la curiosidad para investigar.

Organizadores visuales que apoyan los contenidos.

Los iconos incluidos en algunas actividades sugieren la clave del proyecto que puede aplicarse en cada caso.

Las claves

del proyecto

ODS Compromiso ODS

Plan Lingüístico

Desarrollo del pensamiento

Aprendizaje cooperativo

Descubre los Objetivos de Desarrollo Sostenible y forma parte activa de nuestro compromiso para lograr un mundo más igualitario y habitable.

Pon en práctica tus destrezas comunicativas en los diferentes tipos de texto que te proponemos. El lenguaje siempre está presente, ¡comunícate!

Trabaja estrategias de pensamiento: reflexiona sobre los contenidos que estás aprendiendo, genera ideas, organízalas, priorízalas, arguméntalas, exponlas…

Implícate en tu aprendizaje y participa en el de todo el grupo; comprobarás que cooperar mejora el rendimiento y la convivencia en clase.

Proyecto de investigación Tres proyectos de investigación a lo largo de este libro.

Creatividad

Responsabilidad Motivación

Dividido en pasos que encontrarás al final de cada unidad.

Planificación de tareas

Organización en equipo

Trabaja con lo aprendido Aplica y avanza

Organizador visual de los contenidos.

Esquema

Mapa mental

Organizador de llaves, etc.

roexiona y p ODS. Refl anlc a es para pón accion llo o rr sa e de d zar la meta en a st e u p pro sostenible des. e las unida cada una d

Cuestiones sobre los aspectos esenciales de la unidad, con las que podrás elaborar tu propio resumen. imágenes para que trabajes la observación y la interpretación.

Educación emocional

Cultura emprendedora

TIC

académica y profesional

Evaluación

Aprende a conocerte; identifica las situaciones que te generan emociones bloqueantes y gestiónalas con experiencias de autoafirmación constructiva.

Confía en tus aptitudes y conocimientos, desarrolla la creatividad, adáptate a las situaciones cambiantes y ten una actitud proactiva y responsable.

Aprende a obtener información, seleccionarla y aplicarla; a planificar, gestionar y elaborar trabajos; a colaborar en Red de forma ética y segura.

Valora tus capacidades personales, descubre y despierta tu vocación, entrénate en la toma de decisiones y aprende a orientarte entre distintas opciones.

Descubre diversas estrategias para analizar qué has aprendido y cómo lo has aprendido; entrénate para asumir compromisos o superar dificultades.

Orientación

ASÍ ES

el PROYECTO

DIGITAL

www.anayaeducacion.es

libro digital Banco de recursos

Regístrate en www.anayaeducacion.es. Solo necesitas tener un correo electrónico, el código que se indica en la primera página de este libro y el permiso de tu padre, madre, tutor o tutora legales. Así podrás acceder al banco de recursos y descargar el libro digital.

Una versión digital de tu libro, que podrás usar en condiciones offline y online, con acceso a los recursos digitales tanto agrupados por tipologías como asociados a los contenidos de cada unidad.

Un espacio con recursos, técnicas y actividades, diseñado para afianzar tus conocimientos.

Más sobre las claves

Recursos relacionados con LAS CLAVES del proyecto ODS

Compromiso ODS, con microvídeos que te ayudarán a conocer cuáles son las metas para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible trabajadas en el proyecto.

Plan Lingüístico, con infografías que te darán las pautas para abordar el trabajo por medio de distintos tipos de textos (descriptivo, narrativo, expositivo, etc.).

Desarrollo del pensamiento, donde se incorporan explicaciones sobre cómo aplicar las distintas estrategias de pensamiento planteadas en el proyecto.

Aprendizaje cooperativo, que incluye la descripción de las técnicas de aprendizaje cooperativo propuestas en el proyecto.

Educación emocional, con orientaciones para superar la inquietud generada en diferentes situaciones de tu proceso de aprendizaje (inicio del curso, enfrentarte a un examen, etc.).

TIC, mediante fichas que reforzarán tu uso saludable, correcto y seguro de las tecnologías de la información y la comunicación.

Orientación académica y profesional, con información sobre diferentes profesiones vinculadas a los contenidos tratados en la asignatura.

0:40/1:33

Evaluación, se presentan orientaciones para hacer tu portfolio, así como rúbricas y dianas que facilitan tu autoevaluación.

Recursos DESTACADOS de la materia Qué necesitas saber Lecturas científicas Taller de ciencias Conceptos ficha2 Aprende jugando Autoevaluaciones

0:40/1:33

Recursos clasificados por unidades

Todos los recursos clasificados para que puedas localizar fácilmente los relacionados con cada apartado de tu unidad.

0:40/1:33

ASÍ SON

LOS contenidos del curso El método científico 1. La 2. La 3. La 4. La

Pág. 8

ciencia y el método científico ................................... 10 investigación en el laboratorio ................................. 14 investigación en el campo ......................................... 18 búsqueda de información .......................................... 22

Trabaja con lo aprendido ..................................................... 24

3

la herencia biológica

Pág. 64

1. De los caracteres a los genes .......................................... 66 2. Los experimentos de Mendel .......................................... 68 3. Las leyes de Mendel ............................................................ 70 4. Excepciones a las leyes de Mendel ............................... 74 5. Las mutaciones ...................................................................... 77 6. Las técnicas de ingeniería genética.............................. 78 7. Las aplicaciones de la ingeniería genética.................. 82 Proyecto de investigación PASO 3 Investigamos la transmisión de caracteres hereditarios ................................................................................. 84 Trabaja con lo aprendido .................................................... 86

1

LA célula: la base de la vida

Pág. 26

1. La composición de la materia viva ............................... 28 2. La célula .................................................................................. 30 3. Las células procariostas .................................................... 32 4. Las células eucariotas ........................................................ 34 5. La función de nutrición en las eucariotas .................. 38 6. La función de relación en las eucariotas .................... 40 7. La función de reproducción en las eucariotas ......... 41 Proyecto de investigación PASO 1 Investigamos la transmisión de caracteres hereditarios.................................................................................. 42

4

el origen y la evolución de la vida

Pág. 88

1. El origen de la biodiversidad ........................................ 90 2. Las primeras teorías sobre el origen de la biodiveridad ............................................................. 92 3. Las teorías evolutivas actuales ..................................... 96 4. Las pruebas de la evolución .......................................... 98 5. La evolución humana ....................................................... 102 6. Las hipótesis sobre el origen de la vida ................... 104 Proyecto de investigación PASO 1 Investigamos a los proboscídeos ...................................... 108 Trabaja con lo aprendido .................................................. 110

Trabaja con lo aprendido .................................................... 44

2

La información genética

Pág. 46

1. Los ácidos nucleicos ........................................................... 4 8 2. La expresión de los genes. Síntesis de proteínas .... 5 0 3. La transmisión de la información genética................. 52 4. La mitosis y la citocinesis ................................................. 5 4 5. La meiosis y la reproducción sexual ............................. 5 6 Proyecto de investigación PASO 2 Investigamos la transmisión de caracteres hereditarios ................................................................................. 6 0 Trabaja con lo aprendido .................................................... 62

5

la tierra y su dinámica

Pág. 112

1. La composición y la estructura del interior de la Tierra ........................................................................... 114 2. La dinámica terrestre ....................................................... 116 3. La teoría de la tectónica de placas ............................ 122 4. Consecuencias de la dinámica terrestre ................... 126 5. La evolución del relieve terrestre ................................ 130 6. El estudio del relieve. Mapas y perfiles ..................... 134 Proyecto de investigación PASO 2 Investigamos a los proboscídeos........................................ 136 Trabaja con lo aprendido .................................................... 138

6

la historia de la vida en la Tierra

Pág. 140

1. El registro de la historia de la Tierra ............................ 1 42 2. La datación del registro ................................................... 1 46 3. El tiempo geológico. Una historia de cambios......... 1 50 Proyecto de investigación PASO 3 Investigamos a los proboscídeos ...................................... 1 56 Trabaja con lo aprendido .................................................... 158

8

la dinámica del ecosistema

Pág. 178

1. Los niveles tróficos ............................................................ 180 2. La circulación de la materia y la energía en el ecosistema .................................................................. 182 3. Las cadenas y las redes tróficas ................................... 184 4. Los parámetros tróficos y las pirámides ecológicas .............................................................................. 186 5. Los ciclos biogeoquímicos .............................................. 188 6. Las sucesiones ecológicas .............................................. 192 7. El ecosistema se autorregula ......................................... 194 Proyecto de investigación PASO 2 Investigamos los residuos que producimos .................. 196 Trabaja con lo aprendido ................................................... 198

7

los componentes de los ecosistemas

Pág. 160

1. Ecosistemas y factores ambientales ........................... 162 2. Los factores abióticos y las adaptaciones ................ 164 3. Los factores bióticos. Las poblaciones ...................... 168 4. Los factores bióticos las relaciones.............................. 170 Proyecto de investigación PASO 1 Investigamos los residuos que producimos .................. 174 Trabaja con lo aprendido ................................................... 176

9

el medioambiente y el ser humano

Pág. 200

1. El medioambiente y su situación actual ....................

2. La gestión sostenible de los recursos de la biosfera ........................................................................

3. La gestión sostenible del agua ......................................

4. La gestión sostenible de la energía .............................

5. La gestión sostenible de los residuos .........................

2 02 2 06 2 10 2 12 2 18

Proyecto de investigación PASO 3 Investigamos los residuos que producimos .................. 2 20 Trabaja con lo aprendido .................................................... 222

Contenidos propios de Andalucía La tectónica de placas en Andalucía Los recursos naturales en Andalucía Conservación de la diversidad en Andalucía

4

el origen y la evolución de la vida Mary Leakey. Desenterrando la historia En Francia hay un lugar sobrecogedor en el que aparecieron cinco esqueletos humanos de 30 000 años de antigüedad.

Se conoce como el abrigo de Cro-Magnon. Mi padre me llevó a visitarlo cuando tenía once años. En aquel lugar misterioso fue donde empecé a interesarme por nuestros ancestros.

Me llamo Mary y nací en Londres, en 1913. Mi padre era pintor, de niña viajé con él por toda Europa hasta su muerte en 1926. Mi madre tuvo entonces la brillante idea de enviarme a estudiar a un convento en Inglaterra y… no fue muy bien. Me expulsaron varias veces hasta que lo dejé. Decidí entonces seguir mi instinto y formarme en arqueología en el University College de Londres. ¡Fue un enorme acierto!

Allí conocí a Louis Leakey. Él, impresionado por mi habilidad para el dibujo, me pidió que ilustrara su nuevo libro. La colaboración fue estupendamente, basta decirte que nos casamos en 1936. Por aquel entonces Louis estaba excavando en el África oriental. Creía firmemente que bajo aquellas tierras se ocultaban nuestros orígenes, así que hice las maletas y me mudé a mi nuevo hogar: la garganta de Olduvai, en Tanzania.

Mi labor era coordinar el equipo para lograr que la excavación se realizara con rigor y minuciosidad. ¡No estábamos desenterrando patatas precisamente! A lo largo de los años aportamos un gran número de importantes avances. Por ejemplo, en 1947 hallé un cráneo de Proconsul africanus, un raro simio ancestral; en 1959 dimos con los restos de un nuevo homínido, Paranthropus boisei, al que apodaron «cascanueces» por su robusta mandíbula; además encontramos fósiles de Homo habilis y Homo erectus, herramientas líticas, etc.

Tras el fallecimiento de Louis en 1972 me mantuve al pie del cañón, y la recompensa llegó en 1976. En el desierto de Laetoli detectamos las pisadas fosilizadas de al menos dos homínidos bípedos de unos 3,6 millones de años de antigüedad. ¿Puedes imaginar la emoción al verme literalmente cara a cara con los primeros pasos de nuestra evolución? Hoy en día, mis descendientes aún continúan excavando bajo el sol africano, desentrañando golpe a golpe nuestro pasado.

88

RESPONDEMOS EN GRUPO 1

Uno de los fósiles de homínidos más famosos es el de un Australopithecus afarensis llamado Lucy, investiga sobre lo que se conoce de este fósil y escribe una pequeña biografía sobre cómo pudo haber sido la vida de Lucy.

2

La antropología y la paleontología son ciencias que pueden estudiarse desde varias perspectivas diferentes, desde las más biológicas y centradas en la bioquímica y genética evolutivas a las más sociales que analizan el comportamiento y las costumbres de nuestros ancestros. Investiga sobre los estudios especializados en antropología y paleontología y cómo acceder a ellos.

Antes de empezar la unidad, consulta el recurso «Qué necesitas saber» en anayaeducacion.es.

Recursos en la web PRESENTACIÓN

Qué necesitas saber.

En esta unidad DOCUMENTO

TACIÓN PRESEN

Los árboles filogenéticos.

Mary Leaky.

Desenterrando la historia

1 El origen de la biodiversidad

VÍDEO

Un viaje muy productivo.

TAC PRESEN

IÓN

La especiación.

VÍDEO

La relación entre genética y evolución.

TACIÓN PRESEN

La coevolución y la carrera de armamentos.

DOCUMENTO

Cómo aplicar la técnica: «La predicción».

ADES ACTIVID

Aprende jugando.

2

Las primeras teorías sobre el origen de la biodiversidad

3

DOCUMENTO

Cómo aplicar la técnica «Viajes en el tiempo y en el espacio».

PRESEN

4

Las pruebas de la evolución

5 La evolución humana

6

La hipótesis sobre el origen de la vida Proyecto de investigación (paso 1). Investigamos a los proboscídeos Trabaja con lo aprendido

TACIÓN

Epigenética y evolución. ¿Tenía Lamark razón?

Las teorías evolutivas actuales

FICHAS

Conceptos ficha2.

Cómo aplicar la técnica: «Pienso-me interesainvestigo».

TACIÓN PRESEN

Los órganos vestigiales.

TAC PRESEN

IÓN

Atapuerca.

ENTO DOCUM

Cómo hacer un mapa conceptual sistémico.

EN DOCUM

TO

Taller de ciencias.

VÍDEO

Objetivos de Desarrollo Sostenible. meta 9.a.

1 EL ORIGEN DE LA BIODIVERSIDAD

La biodiversidad o diversidad biológica es la variedad de especies que habitan o han habitado la Tierra.

La biodiversidad es uno de los bienes más preciados de la Tierra. Nos proporciona recursos y es necesaria para el equilibrio del planeta.

ãã1.1 La biodiversidad y la adaptación Los seres vivos habitan todos los medios conocidos de nuestro planeta: los terrestres, desde los más fríos a los más áridos; y los acuáticos, desde los marinos a los de agua dulce.

La supervivencia de las especies en cada uno de estos medios ha sido posible gracias a su capacidad de adaptarse a ellos.

La adaptación es la adecuación de los seres vivos a las condiciones del medio en el que viven.

Los principales tipos de adaptaciones son las estructurales, las fisiológicas y las de comportamiento.

Las adaptaciones estructurales Las adaptaciones estructurales son las que afectan a determinados órganos del cuerpo de los seres vivos que les permiten realizar una determinada actividad. Por ejemplo, las aves toman el alimento con el pico, y la forma de este está adecuada al modo en el que se alimentan: partiendo semillas, extrayendo insectos y gusanos de sus escondrijos, filtrando pequeños organismos del agua, etc.

Las adaptaciones fisiológicas Las adaptaciones fisiológicas son las que afectan al funcionamiento del organismo. Por ejemplo, el metabolismo de los dromedarios produce agua a partir de grasa acumulada en su joroba.

Las adaptaciones de comportamiento Las adaptaciones de comportamiento son acciones que llevan a cabo los organismos y que les permiten obtener algún beneficio. Por ejemplo, algunas aves migran en invierno para evitar las bajas temperaturas; otras realizan una danza de cortejo para atraer a la hembra y reproducirse.

Comprende, piensa, investiga...

1 Explica qué es una adaptación.

2 Uno de los climas más extremos del planeta es el de la Antártida; sin embargo, también allí hay gran cantidad de seres vivos. Piensa y anota, al menos, cinco adaptaciones al frío.

90

3

Pienso-me interesa-investigo. Elige un animal y describe con detalle una adaptación estructural, una fisiológica y una de comportamiento. Puedes aprender a usar esta estrategia de pensamiento en anayaeducacion.es.

Unidad 4

ãã1.2 La biodiversidad y la evolución Las adaptaciones de los seres vivos a las condiciones del medio se producen de forma muy lenta, a lo largo de millones de años.

Durante este proceso, las especies evolucionan, es decir, cambian y dan lugar a otras nuevas, mejor adaptadas al medio en el que viven.

Se denomina evolución biológica a los cambios lentos y graduales que han ocurrido en los seres vivos a lo largo de millones de años.

Trabaja con la imagen

Como veremos en esta unidad, a lo largo de la historia han surgido diversas teorías para tratar de explicar el origen de la biodiversidad, desde las basadas en las creencias religiosas hasta las que incorporan la variabilidad genética como explicación clave del proceso evolutivo.

En la imagen puedes observar un árbol en el que se muestran algunos de los grupos de seres vivos más importantes y sus parentescos evolutivos.

El estudio de la evolución nos ha permitido saber que:

¿En qué posición se encuentran los reinos cuyos organismos tienen una organización estructural más sencilla? ¿Ocurre lo mismo con los organismos dentro de un mismo reino? Explica por qué crees que se organizan así.

➜➜ La gran biodiversidad de la Tierra ha surgido por evolución, a partir de un antepasado común universal.

➜➜ Las especies se originan unas a partir de otras y, por tanto, las que habitan el planeta actualmente son distintas de las que lo habitaron en épocas pasadas.

Angiospermas Hongos que forman setas

Musgos

Cordados Equinodermos Moluscos Cnidarios Artrópodos

PLANTAS Gimnospermas

Levaduras

Anélidos

Mohos

Nematodos

HONGOS

Platelmintos ANIMALES Helechos Poríferos

Algas MONERAS PROTOCTISTAS

Protozoos Ancestro común

anayaeducacion.es Consulta el recurso «Los árboles filogenéticos» en tu banco de recursos.

91

2 LAS PRIMERAS TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA BIODIVERSIDAD George Cuvier

Antiguamente, se pensaba que las especies habían mantenido su aspecto sin cambiarlo desde su creación.

Más adelante, con la constatación de la extinción de algunas especies y gracias a la revolución científica del siglo xviii, se plantearon las primeras teorías sobre el origen de las especies.

Los naturalistas del siglo xix estaban divididos en dos corrientes: los que opinaban, como Linneo y Cuvier, que todos los organismos existían desde el principio de los tiempos (teorías fijistas); y los que, como Lamarck y Darwin, pensaban que estos evolucionaban; es decir, cambiaban con el tiempo (teorías evolucionistas).

ãã2.1 Las teorías fijistas Las teorías fijistas defendían que las especies eran inalterables y habían sido creadas para ocupar un lugar determinado en la naturaleza.

Influidos por la religión, muchos pensaban que todas las especies habían aparecido al principio de los tiempos por creación divina (eran los llamados creacionistas).

A George Cuvier se le considera el padre de la anatomía comparada y de la paleontología. También fue capaz de reconstruir especies fósiles desconocidas a partir del estudio de fragmentos óseos, y recurrió a la teoría del catastrofismo para explicar la desaparición de algunas de ellas. Para Cuvier, las especies no habían cambiado desde la Creación.

Cuando algunos paleontólogos se dieron cuenta de que había especies que se habían extinguido y otras habían aparecido con posterioridad, tuvieron que elaborar otra forma de pensamiento para explicar sus observaciones.

Con ellas se demostraba que los organismos cambiaban a lo largo del tiempo y, con ello, surgieron las primeras ideas evolucionistas.

Sin embargo, George Cuvier, considerado el padre de la paleontología, explicaba el hecho como consecuencia de una serie de catástrofes por las que se extinguían unas especies y eran sustituidas por otras que aparecían mediante creación divina (catastrofismo).

Comprende, piensa, investiga...

1 Describe en qué consiste el fijismo y qué le aportaron las propuestas de Cuvier. ¿A qué tipo de catástrofes crees que hacían referencia sus planteamientos?

2

92

Busca información sobre Cuvier y explica por qué se le considera el padre de la paleontología.

Unidad 4

ãã2.2 La teoría de la evolución de Lamarck

El primer científico que propuso una teoría evolucionista fue Jean Baptiste de Lamarck, en su obra Filosofía zoológica, publicada en 1809.

Según la teoría de Lamarck, las especies se transforman a lo largo del tiempo mediante un mecanismo que denominó herencia de los caracteres adquiridos, y que se basaba en las siguientes premisas:

➜➜ Los organismos tienen una tendencia natural hacia el perfeccionamiento.

➜➜ Cuando se producen cambios en el ambiente, los organismos se ven obligados a utilizar sus órganos en mayor o menor medida, lo que provoca su modificación por desarrollo o atrofia. Es decir, la función crea o anula al órgano.

Comprende, piensa, investiga...

3 Explica qué significa, en términos evolutivos, que los organismos tienen una tendencia natural hacia el perfeccionamiento.

➜➜ Las modificaciones adquiridas (desarrollos o pérdidas de órganos), inducidas por el ambiente, se transmiten a su descendencia.

El lamarkismo se considera la primera teoría evolucionista, ya que su autor fue el primero en pensar que las especies no eran invariables y que se transformaban en función de los cambios ambientales.

Sin embargo, la teoría de Lamarck fue rechazada ya que nunca pudo demostrarse que el ambiente fuera el responsable de los cambios sufridos por los individuos.

4

Cabezas pensantes. Elegid un ser vivo y una de sus características y escribid qué explicación habría dado Lamarck sobre el desarrollo de esa característica.

La evolución de las jirafas según Lamarck

Las jirafas actuales proceden de antepasados de jirafas de cuello corto que se alimentaban de hojas bajas de los árboles.

Cuando esas hojas comenzaron a escasear, empezaron a estirar el cuello y las patas delanteras para alcanzar las hojas de mayor altura.

Este carácter lo transmitieron a sus descendientes, que, a su vez, estiraron el cuello y las patas delanteras, y los alargaron hasta alcanzar el tamaño actual.

93

2 LAS PRIMERAS TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA BIODIVERSIDAD Charles Darwin

ãã2.3 La teoría de Darwin:

la teoría de la selección natural Los naturalistas ingleses Charles Darwin y Alfred Russel Wallace llegaron, de forma independiente, a las mismas conclusiones sobre la evolución de las especies. Fue Darwin quien las expuso en su libro El origen de las especies, en 1859.

Antecedentes de la teoría de la selección natural Darwin se apoyó en ideas de diferentes campos del conocimiento científico de su tiempo:

➜➜ Durante un viaje de cinco años alrededor del mundo, a bordo del Beagle, realizó rigurosas observaciones y recolectó abundantes muestras de los fósiles, la flora y la fauna de las regiones que visitó, que le proporcionaron mucha información en la que apoyar sus hipótesis.

➜➜ La teoría del actualismo del geólogo Charles Lyell hizo pensar a Darwin que el mundo no era estático, y que las especies se encontraban en continua transformación. El cambio en las especies se produce de un modo lento o gradual y continuo a lo largo de grandes espacios de tiempo, y no causados por catástrofes.

➜➜ La selección artificial, que empleaban los agriDurante toda la gestación de su teoría de la evolución, e incluso después de su publicación, Charles Darwin se mantuvo encerrado en su casa. El científico, enemigo de la controversia y la polémica, era consciente del revuelo que iba a provocar su teoría sobre el El origen de las especies. Mientras veía cómo le caricaturizaban en distintas publicaciones británicas con cuerpo de simio, continuó con sus investigaciones intentando no avivar más el fuego, mientras su teoría cobraba fuerza y adeptos.

cultores mediante selección y cruces generación tras generación de los individuos con las características que se deseaban potenciar. Esta técnica hizo pensar a Darwin sobre cómo actúa la naturaleza: por selección natural, que sería el mecanismo que hacía que evolucionaran las especies.

➜➜ Las ideas de Thomas Malthus respecto a que los recursos crecen de forma más lenta que la población humana, le hicieron pensar que entre los individuos de cada población hay una lucha por conseguir los recursos para sobrevivir.

Comprende, piensa, investiga...

5 Explica con un ejemplo en qué consiste el proceso de

8 Explica en qué se parecen la selección artificial y la

selección natural que describió Darwin en su teoría.

6

Busca información en Internet y anota cuáles fueron los principales destinos del Beagle durante la expedición en la que participó Darwin.

7 Argumenta quién crees que tiene mayor éxito evolutivo desde el punto de vista de Darwin, un animal que vive muchos años o un animal que tiene muchos hijos e hijas.

94

selección natural.

9

Viajes en el espacio y en el tiempo. Explica cómo crees que sería la especie que sustituiría al Homo sapiens. ¿Cómo crees que serían físicamente? ¿Serían una especie evolucionada a partir del Homo sapiens? ¿Convivirían ambas especies en el tiempo como el Homo sapiens y el Homo neanderthalensis?

Aprende a usar esta técnica en anayaeducacion.es. anayaeducacion.es Consulta el vídeo «Un viaje muy productivo» en tu banco de recursos.

Unidad 4

La teoría de la selección natural La selección natural, según Darwin, se basa en las siguientes premisas:

➜➜ La variabilidad de caracteres, por la que algunos individuos presentan ventajas frente a otros. En cualquier población, los individuos presentan variaciones producidas al azar. Algunas aumentan la probabilidad de supervivencia y el éxito reproductivo del individuo, y otras lo reducen. Estas características deben ser heredables y no producidas por el ambiente para que tengan incidencia en el proceso evolutivo.

➜➜ La lucha por la existencia entre los organismos de una población.

Se genera una lucha por la existencia, debido a que los recursos son limitados. El término lucha por la existencia debe entenderse como competencia, ya que en muchos casos no implica un enfrentamiento directo entre los implicados.

➜➜ Selección de los más aptos. Los individuos que tienen variaciones favorables sobreviven y se reproducen con más éxito, por lo que la siguiente generación presenta sus rasgos. Los menos aptos, con alguna característica desventajosa, no alcanzan la madurez o dejan menos descendientes, por lo que sus características van desapareciendo de la población.

➜➜ El origen de las especies por adaptación de los organismos al ambiente. Con el tiempo, la acumulación de modificaciones origina la aparición de nuevas razas y variedades, y, por último, la aparición de nuevas especies.

Comprende, piensa, investiga...

10 Razona si crees que sería correcto o no resumir la teoría de la evolución de Darwin como «la supervivencia del más fuerte».

11 Elige una especie animal que creas que está perfectamente adaptada a un clima extremadamente frío. ¿Crees que sería igual de apta para la supervivencia en un clima tropical? Justifica tu respuesta.

La evolución de las jirafas según Darwin

Dentro de las poblaciones de jirafas había individuos con el cuello corto y otros con el cuello algo más largo.

Estas características se transmitían de generación en generación.

Como las jirafas se alimentaban de hierba, tener el cuello corto o largo no suponía ninguna ventaja a la hora de conseguir alimento.

Con el tiempo, una gran sequía acabó con la vegetación del suelo y el único alimento disponible fueron las hojas de los árboles. Así, la característica «cuello largo» supuso una ventaja frente al «cuello corto». Al estar mejor adaptadas a estas condiciones también las jirafas de «cuello largo» se reprodujeron más que las de cuello corto, muchas de las cuales morían de inanición.

Tras muchas generaciones, todos los individuos de la población eran jirafas de cuello largo.

Por tanto, las jirafas mejor adaptadas a las nuevas condiciones fueron las que consiguieron sobrevivir y dejaron más descendientes portadores de dicha característica; en este caso, cuello largo.

95

3 LAS TEORÍAS EVOLUTIVAS ACTUALES

La teoría de la selección natural de Darwin no podía explicar cómo se transmitían los caracteres de una generación a la siguiente, ni cuál era el origen de la variabilidad entre los individuos de una población, ya que se carecía de los conocimientos necesarios para explicar la herencia de los caracteres.

Un ejemplo de neodarwinismo 1.a generación

El neodarwinismo consideró de forma satisfactoria todas estas cuestiones.

Aa AA

ãã3.1 El neodarwinismo

Aa

El neodarwinismo, también conocido como teoría sintética de la evolución, es una revisión de la teoría de la selección natural que se basa en las siguientes premisas:

Aa

➜➜ La unidad evolutiva no es el individuo, sino la

2.a generación

población. En ella se producen variaciones genotípicas, representadas por las frecuencias de los diferentes alelos de cada gen.

AA

aa aa

Aa

AA Las polillas sombreadas son las que se reproducen y dan lugar a la siguiente generación.

AA

➜➜ Esta variabilidad genética procede de las muta-

aa

ciones y de los procesos de recombinación que tienen lugar durante la reproducción sexual.

AA AA

AA

➜➜ Sobre la variabilidad genética actúa la selección

AA

natural. Así, los individuos mejor adaptados tendrán mayores probabilidades de sobrevivir y de transmitir a su descendencia sus características genéticas.

AA AA

AA Aa

Aa

➜➜ Como consecuencia de este proceso de selección

3.a generación

natural, irán apareciendo en la población cambios graduales, que conducirán finalmente a la aparición de una nueva especie.

AA AA

AA

AA AA AA

AA AA

AA

AA

Trabaja con la imagen Un gen determina el color de las alas en esta población de polillas. El alelo A, el color oscuro, y el a, el color claro. Los individuos con alas oscuras se camuflan mejor y sufren menos depredación que las que tienen alas blancas. ¿Qué crees que ha ocurrido en la población de las imágenes? Explica con un ejemplo cómo un cambio ambiental podría hacer que aumentase la frecuencia de individuos con alas blancas.

96

ãã3.2 Otras teorías evolucionistas El neodarwinismo ha dado una explicación a los mecanismos de la evolución, aceptada por la mayoría de las científicas y los científicos, si bien, en los últimos años, diversas escuelas han matizado o criticado algunos de sus planteamientos.

El puntualismo Esta teoría, planteada por Gould y Eldrege en 1972, plantea que hay períodos puntuales de intensa especiación (que surgen tras grandes acontecimientos, como las catástrofes geológicas) que interrumpen el equilibrio del proceso normal de adaptación por selección natural.

Es decir, propone que el proceso evolutivo se produce a saltos. anayaeducacion.es Consulta el recurso «La relación entre genética y evolución» en tu banco de recursos.

Unidad 4

El neutralismo Esta teoría fue propuesta por Motoo Kimura en 1968. Establece que la mayoría de las mutaciones son neutras. Su permanencia o su eliminación de la genética de una población depende del azar. En el caso de que los genes permanezcan y sean heredados pueden llegar a producirse variaciones fenotípicas que, en determinadas condiciones de aislamiento, pueden llegar a formar nuevas especies.

El principal mecanismo de la evolución sería la deriva genética, es decir, los cambios bruscos experimentados en las poblaciones que afectan de manera aleatoria y rápida a la variabilidad genética en una población.

ãã3.3 La especiación El modelo de especiación más común, propuesto por Darwin, es la especiación por aislamiento geográfico. Según este modelo, la especiación se produciría en las siguientes etapas:

Comprende, piensa, investiga...

1 Explica qué aporta el neodarwinismo a la teoría de la evolución que propuso Darwin.

➜➜ La población sufre un aislamiento geográfico, debido a una barrera natural, como el mar, una montaña o una zona desértica, que impide su reproducción con individuos de otras poblaciones de su especie.

2 Justifica si el puntualismo es una teoría compatible con el neodarwinismo o no.

➜➜ Aparecen en la población cambios genéticos graduales, sobre los que actuarán las condiciones ambientales concretas a las que esté sometida.

➜➜ La nueva especie aparece cuando la acumulación de estos cambios conduce a la pérdida de la capacidad reproductora con organismos de la especie original.

La especiación es el proceso evolutivo por el cual, a partir de una población de una determinada especie, se generan nuevas especies.

3

Asamblea de ideas. Elegid una especie animal e inventad un proceso de especiación que dé lugar a dos especies distintas. Describid las características que diferencian a las dos especies resultantes así como los nombres que les pondríais a cada una.

Un ejemplo de especiación 1

as colinas no impiden que los seres vivos 1 L de uno y otro lado se relacionen y se reproduzcan. Son la misma especie.

uando hay un obstáculo natural más importan2 C te se produce un aislamiento de las poblaciones.

Con el tiempo, estas evolucionan por separado y se convierten en dos especies diferentes. anayaeducacion.es Consulta los recursos «Epigenética y evolución, ¿tenía Lamarck razón?» y «La especiación» en tu banco de recursos.

2

97

4 LAS PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN

Existen suficientes pruebas, procedentes de diferentes ramas de la biología, como para afirmar que la biodiversidad actual se ha originado por la evolución de las especies.

ãã4.1 Las pruebas paleontológicas El registro fósil muestra animales y plantas del pasado, que se extinguieron y que son distintos a las especies actuales.

Del registro fósil se pueden extraer las siguientes pruebas evolutivas:

➜➜ Las especies fósiles son antecesoras de las especies actuales, ya que todo ser vivo procede de otro ser vivo anterior.

➜➜ Las series filogenéticas, que son conjuntos de fósiles que se pueden ordenar por antigüedad y que muestran los cambios progresivos en una determinada característica, como la serie de los équidos.

➜➜ Las formas intermedias son fósiles con características de dos especies o grupos taxonómicos distintos, que nos muestran su progresión de uno a otro. Por ejemplo, el fósil de Archaeopteryx presenta caracteres de los reptiles, como dientes, cola y uñas, y caracteres de las aves, como plumas, alas y pico.

➜➜ La tendencia a la complejidad, ya que los fósiles más antiguos corresponden a los invertebrados más sencillos y progresivamente aparecen los distintos tipos de vertebrados, como los peces, los anfibios, los reptiles, etc.

ãã4.2 Las pruebas biogeográficas El estudio de la distribución geográfica de animales actuales o fósiles aporta las siguientes evidencias en favor de la evolución:

➜➜ Los seres vivos de regiones cercanas se parecen y aumentan sus diferencias cuanto más alejadas están. Esto indica que las especies no se originaron aisladamente si no que están emparentadas.

➜➜ Se han hallado fósiles comunes en las costas de Sudamérica y África, continentes que estuvieron unidos, antes de su separación.

➜➜ Existe flora y fauna actual en los continentes del hemisferio sur cuComprende, piensa, investiga...

1 Explica qué es una serie filogenética.

2 Enumera las evidencias que aportan las pruebas biogeográficas a las teorías evolutivas.

3

98

Busca dos especies de las que se hayan encontrado fósiles en Sudamérica y África.

yas características indican un origen común, que han evolucionado de forma independiente tras la separación de los continentes, como las aves rátidas (ñandús, emús y avestruces). La distribución actual de estas aves se explica suponiendo que su antepasado común habitaba el continente que ocupaba el hemisferio sur. Al separarse los continentes, cada una de ellas evolucionó de forma independiente.

Hoy en día se puede ver cómo se comienzan a producir este tipo de fenómenos; un ejemplo es el de los elefantes africanos. Pese a que tradicionalmente se consideraban una sola especie, estudios recientes los han dividido en dos especies diferenciadas Loxodonta cyclotis y Loxodonta africana. La separación es en gran medida biogeográfica viviendo el primero en zonas boscosas y el segundo en la sabana. Actualmente, hibridan en una pequeña zona en la que ambas especies aún tienen contacto. anayaeducacion.es Consulta el apartado «La coevolución y la carrera de armamentos» en tu banco de recursos.

Unidad 4

Las pruebas de la evolución en los elefantes

Elephas maximus

Loxodonta africana Loxodonta cyclotis

Mamuthus

Holoceno 0,01 m. a.

Pleistoceno 2 m. a.

Stegodon

Mammut

Plioceno 5,5 m. a.

Primelephas Deinotherium Anancus

Platybelodon

Mioceno 24 m. a.

Distribución actual de los elefantes africanos

Moeritherium

Palaeomastodon

Barytherium

L. africana

L. cyclotis

Eritherium

99

ãã4.3 Las pruebas de la anatomía comparada

4 LAS PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN

El análisis de la anatomía interna de distintas especies aporta las siguientes pruebas evolutivas:

➜➜ Existen órganos homólogos en especies emparentadas, cuya forma difiere según la función que desempeña, como las extremidades de los vertebrados tetrápodos. Esto apoya la idea de evolución por divergencia adaptativa, por la que un órgano primitivo modifica su morfología para adaptarse al medio terrestre, acuático o aéreo.

➜➜ En la naturaleza también se observan casos de órganos análogos, que evolucionan por convergencia adaptativa. Distintos órganos adquieren formas semejantes para realizar la misma función. Un ejemplo son las alas de las aves, los insectos o los mamíferos, como el murciélago.

Las pruebas de la anatomía comparada Órganos homólogos

Cetáceo

Reptil

Caballo

Ser humano Murciélago

Órganos análogos

Libélula Murciélago

100

Ave

anayaeducacion.es Consulta el apartado «Los órganos vestigiales» en tu banco de recursos.

Unidad 4

ãã4.4 Las pruebas embriológicas

Desarrollo embrionario

El desarrollo embrionario de un ser vivo es como un resumen acelerado de su evolución, en el que se pueden observar ciertos rasgos de los embriones de sus especies antecesoras. Cuando se estudia el desarrollo embrionario de varias especies, se observa que:

Pez

Ave

Con arcos branquiales y cola.

Con arcos branquiales y cola.

Mamífero

➜➜ Los embriones de algunos grupos de animales emparentados se parecen mucho en sus primeros estadios; por ejemplo, en los vertebrados.

➜➜ En algunos animales, existen algunos órganos en los embriones que desaparecen en la forma adulta, pero que permanecen en otros grupos de animales emparentados. Algunos ejemplos son la cola y las hendiduras branquiales.

Con arcos branquiales y cola.

ãã4.5 Las pruebas bioquímicas Las pruebas bioquímicas han permitido comprobar que:

Con arcos branquiales y cola.

➜➜ Todos los seres vivos estamos formados por biomoléculas similares, como las proteínas, glúcidos, lípidos, etc.

Desaparecen los arcos branquiales, pero no la cola.

Desaparecen los arcos branquiales y la cola.

➜➜ Existen rutas metabólicas comunes a gran variedad de organismos.

➜➜ Las estructuras celulares son similares en todas las células.

Además, las técnicas de secuenciación de ADN y proteínas han permitido comparar las características de estas moléculas entre las diferentes especies y averiguar su historia evolutiva. Esto ha hecho posible crear lo que se conoce como árboles filogenéticos que permiten conocer el grado de parentesco entre diferentes especies, el tiempo que llevan separadas y sus ancestros comunes. Así, las secuencias de ADN y las proteínas de dos especies distintas son más parecidas cuanto menos tiempo ha pasado desde que se produjo su separación evolutiva a partir un ancestro común.

Comprende, piensa, investiga...

4 Explica con ejemplos distintos a los que hay en las

7 Según las pruebas bioquímicas, ¿qué parámetros

ilustraciones qué son los órganos análogos y los órganos homólogos.

nos permiten suponer que todos los seres vivos provienen de ancestros comunes? ¿Qué se utiliza para diferenciarlos y construir árboles filogéneticos?

5 Define convergencia adaptativa y divergencia adaptativa.

6 Explica qué principios se usan para apoyar la teoría de la evolución desde la embriología.

8

Elige dos seres vivos que pienses que están emparentados y busca en Internet qué porcentaje de su ADN tienen en común.

101

5 LA EVOLUCIÓN HUMANA

ãã5.1 El proceso de hominización Los seres humanos (Homo sapiens) pertenecemos al grupo de los homínidos y somos la única especie viva de este grupo. Aunque no está claro, se cree que nuestro antecesor más antiguo pertenecía al género Australopithecus. Gracias al hallazgo de restos fósiles de otras especies de homínidos, se ha podido reconstruir la historia filogenética de los seres humanos modernos.

El proceso de hominización supuso la adquisición de una serie de características que nos diferencian de nuestros parientes primates. En el cuadro siguiente se exponen algunos rasgos que nos diferencian de otros primates.

Características de los homínidos 1 El bipedismo o postura erguida. Implica cam-

bios anatómicos. La columna vertebral adquiere forma de S; la pelvis se hace más ancha y corta; el fémur, más robusto e inclinado hacia el interior, y los huesos del pie se modifican para equilibrar y soportar el peso corporal.

El bipedismo supuso una serie de ventajas, como la liberación de las manos, que pueden utilizarse para transportar o coger objetos. La visión más elevada puede ayudar a detectar presas y depredadores.

l aumento de la capacidad craneal, acompa2 E

ñado del aumento de volumen y complejidad del cerebro (encefalización) sobre todo de su parte frontal, permite un pensamiento inteligente. El encéfalo humano es siete veces mayor que el de otros mamíferos con un tamaño similar al nuestro.

a adquisición del lenguaje. Se desarrollan 3 L

las características anatómicas que permiten articular una gran variedad de sonidos complejos así como la capacidad de asociar esos sonidos a objetos y pensamientos.

a neotenia. Nacemos en un estado inmadu4 L Esqueleto humano

ro, sobre todo del encéfalo, debido a que el orificio de la pelvis es estrecho, y tenemos un largo período de dependencia infantil.

Esqueleto gorila

Comprende, piensa, investiga...

1 En España está uno de los yacimientos arqueológicos más importantes de Europa para el estudio de diversas especies de homínidos y sus costumbres.

Se trata del yacimiento de Atapuerca. Busca información sobre él y anota qué especies de homínidos se han encontrado y, al menos, un descubrimiento importante sobre las costumbres de alguna de ellas.

102

2 Argumenta qué ventajas supuso el bipedismo para los homínidos.

3

La presencia de un pulgar oponible supone también una gran ventaja evolutiva. Averigua a qué se refiere esta característica y por qué fue útil.

4 Razona qué ventajas crees que aportó el desarrollo y adquisición del lenguaje para los primeros homínidos.

anayaeducacion.es Consulta el recurso «Atapuerca» en tu banco de recursos.

Unidad 4

ãã5.2 Nuestros antepasados

Capacidades craneales de algunos homínidos

Los fósiles nos indican que nuestros parientes más lejanos pertenecen al género Australopithecus. Tras ellos apareció el género Homo, con diferentes especies.

Australopithecus

unos 500 cm3

Homo habilis

De 600 a 800 cm3

Homo erectus

De 850 a 1 100 cm3

Homo antecessor

De 1 000 a 1 200 cm3

➜➜ Australopithecus. Vivían en pequeños grupos en la sabana hace más de 4 millones de años. Eran de baja estatura (1,3 metros), pero su pelvis y extremidades indican que ya caminaban erguidos. El cráneo y el cerebro eran pequeños, y tenían un hocico prominente con grandes mandíbulas, que les permitían alimentarse de frutos, semillas y raíces.

Homo neanderthalensis De 1 300 a 1 600 cm3 Homo sapiens

De 1 380 a 1 450 cm3

➜➜ Homo habilis. Con esta especie comienza el proceso de humanización. Son capaces de fabricar herramientas que, aunque son muy toscas, demuestran un pensamiento conceptual. Vivieron hace entre 2,3 y 1,6 millones de años en África. Medían alrededor de 1,5 metros de altura.

➜➜ Homo erectus. Surgieron hace 1,6 millones de años y vivieron hasta hace 100 000 años. Habitaban tanto zonas frías como cálidas. Eran de mayor estatura, 1,70. Usaban el fuego y sus herramientas eran más elaboradas.

➜➜ Homo antecessor. Fueron antecesores tanto de los neandertales como de los humanos actuales. Los restos hallados en Atapuerca, Burgos, tienen una antigüedad de 850 000 años, y demuestran que vivieron en ambientes templados. Eran cazadores y caníbales.

➜➜ Homo neanderthalensis. Los restos más antiguos encontrados son de hace unos 166 000 años. Tenían un cuerpo muy robusto y una elevada capacidad craneal. Eran cazadores, usaban herramientas y enterraban a sus muertos. Se extinguieron hace 28 000 años sin dejar descendientes. Parece que convivieron con los Homo sapiens, que acabaron desplazándolos al adaptarse mejor que ellos a las condiciones del medio.

➜➜ Homo sapiens. Los primeros restos tienen unos 200 000 años de antigüedad y se han encontrado en África, desde donde se desplazaron al resto de continentes. Su cráneo y su esqueleto tienen ya todos los rasgos modernos. Vivían en cuevas, donde dejaron muestras de su arte, lo que demuestra un pensamiento abstracto, fruto de su complejidad cerebral.

Comprende, piensa, investiga...

5 Explica las diferencias entre el Austhralopithecus y el Homo erectus.

6

La predicción. Imagina que dentro de 250 000 años se ha producido un fenómeno de especiación que ha hecho aparecer una nueva especie de homínido. Describe ese proceso de especiación y las características que diferencian a la nueva especie del Homo sapiens.

Aprende a usar esta técnica de pensamiento consultando la información que puedes encontrar en anayaeducacion.es.

Las etapas de la hominización Australopithecus afarensis

Homo habilis

Homo erectus

Homo antecessor

Homo neanderthalensis

Homo sapiens

103

6 LAS HIPÓTESIS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA

La vida apareció en la Tierra hace unos 3 800 millones de años. Existen varias hipótesis que tratan de explicar el origen de la vida, que sigue siendo un misterio para la ciencia.

El experimento de Redi Si ponemos unos trozos de carne en un frasco abierto y otros en un frasco cerrado…

ãã6.1 Las primeras hipótesis El origen sobrenatural A lo largo de la historia, muchas teorías sobre el origen de la vida tenían contenidos mágicos o se basaban en ideas como la posesión de un «espíritu vital» o «fuerza vital» de naturaleza desconocida o no natural.

La generación espontánea Descrita ya por Aristóteles, fue una creencia profundamente arraigada durante mucho tiempo.

… pasados unos días…

Esta teoría defendía que la vida se originaba espontáneamente a partir de restos de materia inerte. Así, surgían moscas de la carne podrida, gusanos del fango o parásitos del sudor.

En el siglo xvii, Francesco Redi, científico italiano, demostró, utilizando el método científico, que en la carne podrida surgían gusanos porque previamente las moscas habían puesto huevos en ella.

… en el frasco abierto se observan larvas y moscas alrededor…

Más tarde, en el siglo xix, Louis Pasteur demostró que ni siquiera los microorganismos surgen de forma espontánea, sino que se encuentran en el aire y se desarrollan sobre la materia orgánica, que les sirve de alimento.

Para demostrarlo utilizó un medio de cultivo, rico en nutrientes, sin microbios y aislado del exterior.

… en el frasco cerrado no se observan ni larvas ni moscas.

El experimento de Pasteur 1

El caldo del matraz se hace hervir con fuerza.

El vapor sale por el extremo del tubo.

3

2 El caldo nutritivo se añade por el cuello del matraz.

Calor

El cuello se dobla en forma de S.

A medida que el caldo se enfría lentamente, el aire del matraz se contrae, arrastrando más aire del exterior hacia dentro. Las partículas de polvo y los microorganismos se depositan en el codo del cuello.

104

4

Polvo y bacterias atrapados aquí.

Unidad 4

ãã6.2 La hipótesis de Oparin y Haldane En la década de 1930, dos científicos, el ruso Alexander Oparin y el inglés Jonh Haldane, propusieron que la vida surgió, tras un largo período de evolución bioquímica, a partir de moléculas inorgánicas.

Según su hipótesis, las biomoléculas se pudieron formar por reacciones químicas entre los gases de la atmósfera primitiva de la Tierra, que creyeron que estaba fomada por vapor de agua (H2O), hidrógeno (H2), metano (CH4) y amoniaco (NH3). La energía para esas reacciones procedería de las radiaciones solares y de las descargas eléctricas de las tormentas. Así, se formarían azúcares sencillos, aminoácidos, ácidos grasos y nucleótidos, que caerían en los mares primitivos y formarían un «caldo primitivo». Estas moléculas sencillas interaccionarían y formarían otras más complejas, como las proteínas o los ácidos nucleicos. A medida que se hicieron más complejas, estas moléculas adquirieron la capacidad de autorreplicarse; es decir, de persistir en el tiempo creando copias de sí mismas.

Comprende, piensa, investiga...

1 Repasa el experimento de Redi y razona por qué, a pesar de que no crecían moscas, la carne acababa pudriéndose.

2 Escribe el nombre y la fórmula de los gases de la atmósfera primitiva de la teoría de Oparin y Haldane.

3 Explica por qué fue importante el experimento de Miller y Urey para las teorías de Oparin y Haldane.

En 1953, los científicos Stanley Miller y Harold Urey comprobaron experimentalmente la hipótesis de Oparin. Para ello, emplearon el dispositivo que se muestra en la ilustración inferior. En uno de los globos introdujeron una mezcla de gases similar a la que creían que tenía la atmósfera primitiva. Añadieron dos electrodos para producir descargas eléctricas a modo de relámpagos, como fuente de energía. En el otro globo imitaron el océano primitivo. Al cabo de unos días encontraron, al analizar el agua, pequeñas cantidades de aminoácidos.

El experimento de Miller y Urey

Electrodos H2 CH4 Válvula de gas

H2O NH3

Refrigerante

Los científicos Miller y Urey construyeron un aparato en el que reprodujeron las condiciones que Oparin había supuesto que existían en la Tierra primitiva; es decir, una atmósfera sin oxígeno y, fundamentalmente, rica en hidrógeno, amoniaco, metano y agua. n una cámara introdujeron los gases 1 E que formaban la atmósfera primitiva, según Oparin.

la mezcla a descargas eléc2 Sometieron tricas con unos electrodos que simulaban la energía de los relámpagos.

Condensación de vapor Calor

cumularon los productos de las 3 A reacciones químicas que tenían lugar en la cámara en un recipiente que imitaba el «océano primitivo». l extraer y analizar el líquido del «océa4 A no primitivo», observaron que se habían formado biomoléculas a partir de esos productos inorgánicos sencillos.

105

ãã6.3 La evolución de las células

6 LAS HIPÓTESIS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA

Para considerar que «existe vida» es necesario que se cumplan con una serie de requisitos:

➜➜ Estar formado por un compartimento cerrado, que sea capaz de intercambiar sustancias con el entorno.

➜➜ Tener moléculas que sean capaces de procesar sustancias en reacciones químicas de las que se puedan obtener energía y otras moléculas que permitan mantener sus propias estructuras.

A

➜➜ Tener moléculas que sean capaces de almacenar información para replicar todo el sistema.

Los precursores de los seres vivos eran estructuras precelulares, es decir, moléculas orgánicas parecidas a los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos actuales, pero mucho más sencillas. Se cree que hace en torno a unos 3 800 millones de años evolucionaron y se transformaron en las primeras estructuras que cumplían con los requisitos para poder considerarlos seres vivos formando organismos procariotas: las bacterias. Posteriormente, tras un proceso que duró alrededor de 2 000 millones de años, surgieron las células eucariotas.

Los procariotas heterótrofos B

En una atmósfera sin oxígeno, las primeras células procariotas obtenían los nutrientes y la energía de la fermentación de la materia orgánica presente en el medio.

Los procariotas autótrofos Cuando la materia orgánica comenzó a escasear se produjo la muerte masiva de muchas bacterias. Sin embargo, algunas de ellas, las cianobacterias, fueron capaces de sobrevivir, ya que eran capaces de sintetizar materia orgánica mediante el proceso de la fotosíntesis.

Gracias a este proceso, la atmósfera empezó a enriquecerse en oxígeno. Algunos organismos procariotas quimiosintéticos comenzaron a usarlo para obtener energía en reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas.

Trabaja con la imagen

Los procariotas heterótrofos aerobios

En la imagen A puedes observar cadenas de cianobacterias actuales y en la imagen B puedes ver estromatolitos, unas estructuras rocosas formadas por colonias de cianobacterias fosilizadas.

Si a estos estromatolitos se les realizan cortes y se observan al microscopio se pueden ver las cadenas de cianobacterias que las formaban. Sabiendo que algunos de estos restos tienen más de 3700 millones de años, argumenta por qué se usan como prueba para explicar el origen y la evolución de las células.

La presencia de oxígeno permitió también la aparición de organismos capaces de llevar a cabo la respiración celular, un proceso que es altamente efectivo para la obtención de energía.

106

A medida que las reservas de materia del medio se fueron agotando, estos heterótrofos adquirieron la capacidad de obtener los nutrientes sintetizados por los autótrofos.

Los eucariotas Surgieron hace unos 1 800 millones de años a partir de células procariotas.

La hipótesis más aceptada actualmente por la mayoría de especialistas para explicar su origen es la denominada teoría endosimbiótica.

Unidad 4

ãã6.4 La teoría endosimbiótica La teoría endosimbiótica, postulada por Lynn Margulis en 1967, trata de explicar el origen de las células eucariotas. Según esta teoría, algunos orgánulos de la célula eucariota, especialmente los cloroplastos y las mitocondrias, tienen su origen en organismos procariotas que habrían sido absorbidos por otro organismo, estableciéndose entre ellos una relación de simbiosis. Se cree que las mitocondrias procederían de un tipo de bacterias heterótrofas, y los cloroplastos, de las cianobacterias.

Los principales fundamentos de esta teoría se basan en que las mitocondrias y los cloroplastos presentan los rasgos siguientes:

➜➜ Las mitocondrias y los cloroplastos tienen un tamaño semejante al de algunas bacterias.

➜➜ Las mitocondrias y los cloroplastos tienen un ADN circular, parecido al cromosoma de las bacterias, en lugar del ADN lineal presente en el núcleo celular.

➜➜ Tanto las mitocondrias como los cloroplastos cuentan con ribosomas, semejantes a los ribosomas procariotas, que llevan a cabo su propia síntesis de proteínas.

➜➜ La presencia de doble membrana en estos orgánulos apoya la idea de que hayan entrado en la célula por fagocitosis. La membrana interna sería la original de la bacteria, y la externa, la de la vesícula que la englobó.

La teoría de la endosimbiosis Bacterias aerobias (respiran O2)

Organismo procariota ameboide

Formación de mitocondrias

Espiroquetas Formación del flagelo

Hacia los animales Núcleo Hacia los vegetales

Formación de cloroplastos

Células de cianobacterias (fotosíntesis)

Según la teoría de la endosimbiosis (la más aceptada en la actualidad), una célula procariota de gran tamaño, anaerobia y con capacidad de fagocitosis, pudo engullir, en distintos momentos, a otras procariotas que, en vez de ser digeridas, sobrevivieron en simbiosis en el interior de su captora hasta depender de ella y acabar constituyendo diferentes orgánulos de una célula eucariota aerobia.

107

tigación s e v in e d o t c e Proy

InvestigaMOS a los proboscídeos Presentación del proyecto

Loxodonta cyclotis

En la actualidad existen tres especies de elefantes: el elefante africano (Loxodonta africana), el elefante africano de bosque (Loxodonta cyclotis) y el elefante asiático (Elephas maximus). Los elefantes y sus parientes extintos, los mamuts lanudos y los mastodontes, pertenecen al orden Proboscidea, término griego que significa nariz. Como estudiante interesado en la paleontología, te interesa investigar la línea evolutiva de este orden, en especial, su relación con los mamuts lanudos (Mammuthus primigenius) y los mastodontes (Mammut americanun).

Loxodonta africana

Elephas maximus

objeto del trabajo

En este proyecto de investigación vais a estudiar el árbol filogenético de los proboscídeos. Para ello, recogeréis datos sobre los representantes vivos que hay en la actualidad (Loxodonta africana, Loxodonta cyclotis y Elephas maximus) y sobre los fósiles que se han encontrado sobre sus ancestros evolutivos. Para comunicar los resultados de vuestra investigación, prepararéis una maqueta del árbol filogenético de los proboscídeos que completaréis con pequeñas esculturas, dibujos y fotografías de las especies que vais a investigar.

pasos para realizar el proyecto

Las etapas o pasos que se proponen para realizar este proyecto son:

➜➜ Paso 1 (en esta unidad). Organización del trabajo y búsqueda de la información necesaria para la investigación que vais a realizar.

➜➜ Paso 2 (en la unidad 5). Planteamiento de las hipótesis de trabajo, desarrollo de la investigación y recopilación de los datos.

➜➜ Paso 3 (en la unidad 6). Análisis e interpretación de los resultados, extracción de las conclusiones del trabajo y difusión de la investigación mediante una maqueta.

108

Unidad 4

PA S O 1

Organización del trabajo y búsqueda de información Organización del trabajo El profesor o la profesora distribuirá la clase en grupos de 3 o 4 personas. Debatid en grupo el contenido del proyecto y lo que conocéis sobre los proboscídeos. Cada grupo elegirá cuatro especies de proboscídeos vivas o extintas, sobre las que realizar la investigación y de las cuales fabricará una representación con plastilina, arcilla, objetos reciclados o cualquier otro material. Distribuid el trabajo entre los miembros del equipo.

Antes de empezar a trabajar, realizad una puesta en común con el resto de la clase sobre los aspectos que habéis discutido en grupo.

Resultará más interesante si entre todos los grupos abordáis un mayor número especies, y si estos son estudiados por más de un grupo, de manera que se puedan comparar los resultados obtenidos.

Búsqueda y análisis de la información Fragmento de mandíbula de Eritherium.

Buscad información general sobre las distintas especies de proboscídeos actuales y extintos:

➜➜ Nombre científico y vulgar de las distintas especies, acompañado de fotografías o esquemas completos y detallados del cuerpo y de sus partes.

la unidad 4 En el apartado 4 de encontrar una de este libro puedes yudará ilustración que te a bre con la investigación so los proboscídeos.

➜➜ Información anatómica y características diferenciales entre las distintas especies de proboscídeos.

➜➜ Distribución geográfica de los elefantes actuales y de los proboscídeos extintos.

➜➜ Causas de desaparición de las expecies extintas y amenazas para las poblaciones de elefantes actuales.

Buscad noticias de prensa sobre los distintos hallazgos paleontológicos que tengan que ver con los proboscídeos.

Investigad sobre la aparición de mamuts congelados y averiguad si se han conservado muestras de ADN en buenas condiciones.

Barytherium

Moeritherium

Paleomastodon

109

esta trabajo de material de leccionar el se da er cu Re . tu portfolio unidad para

rendido

o ap trabaja con l

Organiza las ideas

Interpreta imágenes

1

3 Observa las dos imágenes sobre la evolución del

Mapa conceptual sistémico. Completa en tu cuaderno el siguiente mapa conceptual sistémico sobre la teoría evolutiva de Darwin. Aprende a utilizar este organizador en anayaeducacion.es.

La variabilidad de los caracteres:

La lucha por

Selección de

A

• En cualquier población, los individuos presentan...

• Algunas aumentan la ? y el ? Otras lo disminuyen.

• Estas características deben ser ?

?

• Se genera una lucha por la existencia, debido a ?

• Se entiende como competencia, en muchos casos no ?

?

• Los individuos con variaciones favorables ? y la siguiente generación presenta sus rasgos.

• Los individuos con características desventajosas ?

El origen de las especies por adaptación de ?

cuello de las jirafas y contesta:

B

• Con el tiempo, la acumulación de modificaciones origina: – Nuevas ?

– Nuevas ?

Haz un resumen 2 Elabora tu propio resumen de la unidad siguiendo este guion:

• Define biodiversidad y adaptación e indica los tipos de adaptaciones existentes. Establece la relación entre biodiversidad y evolución.

• Enumera las diferencias entre la teoría fijista de Cuvier y la teoría de la selección natural.

• Explica qué es el neodarwinismo y nombra las premisas en las que se basa.

• Establece las diferencias entre neutralismo y puntualismo.

• Define especiación y explica las fases en caso de aislamiento geográfico.

• Nombra y pon ejemplos de las pruebas a favor de

a) Relaciona cada imagen con las teorías evolutivas de Lamarck y de Darwin. b) ¿Qué mecanismo evolutivo está actuando en cada uno de los casos? c) Explica las diferencias entre las dos interpretaciones de este cambio evolutivo.

4 Observa las siguientes imágenes y contesta a las cuestiones: a) Indica cuáles de los siguientes órganos son homólogos y cuáles análogos. b) ¿Qué información evolutiva proporcionan cada uno de ellos?

A

B

la evolución.

• Explica en qué consiste la hominización y enumera las características de los homínidos. Nombra las especies más destacadas y la época en la que vivieron.

C D

• Detalla las hipótesis sobre el origen de la vida y cómo evolucionaron las primeras células hasta las actuales.

• Nombra los fundamentos de la teoría endosimbiótica.

110

E

anayaeducacion.es En tu banco de recursos dispones del taller de ciencias «Interpreta un árbol filogenético».

Unidad 4

Aplica 5 Los topos, que viven bajo tierra excavando galerías, presentan como adaptaciones las patas delanteras a modo de pala excavadora y son prácticamente ciegos. ¿Qué tipo de adaptaciones son? Explica, desde el punto de vista fijista, lamarckista y darwinista, la aparición de estas adaptaciones.

Avanza 16 Lee el siguiente texto y contesta: En evolución se dice que una población pasa por un «cuello de botella» cuando, por alguna circunstancia, se reduce su tamaño de manera drástica. A partir de este momento tiene lugar el «efecto fundador»: la población evoluciona a partir de una pequeña fracción de individuos, cuya variabilidad genética no representa la diversidad de la población original. Estos eventos evolutivos han afectado a muchas especies, como los leones marinos; su población disminuyó hasta el borde de la extinción a finales del siglo xix, por la caza indiscriminada.

6 ¿Podría existir selección natural sin variabilidad genética? ¿De dónde procede la variabilidad genética?

7 Desde el punto de vista actual, ¿cuáles son las principales «lagunas» en el darwinismo?

8 Establece las diferencias entre: a) Pruebas paleontológicas y pruebas biogeográficas. b) Órganos homólogos y órganos análogos.

a) Explica qué es un cuello de botella y por qué ocurre. b) ¿Con qué mecanismo evolutivo y teoría evolutiva relacionarías este suceso?

c) Convergencia y divergencia adaptativa. d) Pruebas embriológicas y pruebas bioquímicas.

9 Elabora una línea del tiempo en la que aparezcan nuestros antepasados homínidos con sus principales características.

10 Establece la diferencia entre hominización y humanización.

11 Razona qué ventajas supone la neotenia para los humanos.

12 Explica cómo es posible que al humedecer pan y dejarlo un tiempo sin secarse crezca moho en él. ¿De dónde procede ese moho?

13 Si tuvieras que demostrar a un amigo que la vida no se genera de forma espontánea, ¿cómo lo harías?

14 Comenta las repercusiones que tuvo para la vida en la Tierra la aparición de los primeros organismos fotosintéticos.

15 Indica las ideas principales de la teoría endosimbiótica y apóyala con alguna prueba a su favor. anayaeducacion.es Consulta los apartados «Conceptos ficha2» y «Aprende jugando» en el banco de recursos.

Objetivos de Desarrollo Sostenible 17 En África surgió el Homo habilis, capaz de fabricar herramientas. Sin embargo, en la actualidad, las limitaciones de infraestructura de muchos países africanos, reducen su productividad hasta en un 40 %. La meta 9.a de los Objetivos del Desarrollo Sostenible pretende aumentar las infraestructuras sostenibles y resilientes en países con bajo desarrollo económico, mediante apoyo financiero, tecnológico y técnico. a) Diversas ONG están llevando tabletas e Internet a las escuelas para potenciar la educación digital en algunos países africanos. ¿Cómo crees esto puede influir en su futuro desarrollo económico? Investiga algunas experiencias y coméntalas en grupo. b) El proyecto SAAM (Supporting Alliance for African Mobility) es una iniciativa piloto para fomentar el intercambio entre África y Europa de profesorado y estudiantes de Formación Profesional.

Averigua en qué consiste y redacta tu opinión.

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