OCTAVO BIOLOGÍA-QUÍMICA

¡BIENVENIDOS!

BIOLOGÍA

NOVIEMBRE 03 DE 2014

La siguiente información es el resumen de cuanto has observado en los documentales a cerca de la evolución del ser humano, espero tomes apuntes de lo más importante.

Al finalizar del tema de biología encontrarás el tema de química. 

Evolución del hombre

La vida del ser humano durante el Paleolítico era difícil. Como todos los seres de la prehistoria, los primeros hombres tuvieron que enfrentarse a peligros que los acechaban a cada momento y cambios climáticos que ponían en riesgo su supervivencia como especie.

Para colmo, el ser humano nunca se ha encontrado adecuadamente adaptado para vivir en cualquier medio natural porque sus defensas corpóreas son generalmente inferiores a las que poseen la mayor parte de los animales.

El hombre no tiene un abrigo de piel semejante al del oso polar, para conservar el calor de su cuerpo en un ambiente frío. Su cuerpo no está especialmente adaptado para la huida, la defensa propia o la cacería. No tiene un color que lo proteja, como el tigre o el leopardo; ni una armadura, como la tortuga o el cangrejo; ni garras o pico, o un oído o vista agudos; tampoco posee alas para escapar o una gran fuerza muscular para atrapar presas de su tamaño o defenderse de ataques.

Sin embargo, la desventaja corporal del ser humano frente a la mayoría de los animales se compensa con un órgano invaluable: un cerebro grande y complejo. El cerebro constituye el centro de un extenso y delicado sistema nervioso. Gracias a este "equipo", el ser humano puede dar respuestas diferentes, apropiadas a una amplia variedad de objetos y condiciones exteriores que lo afecten. Como la mayor parte de los mecanismos de adaptación se encuentran localizados en el cerebro, cuando las condiciones exteriores cambian el ser humano puede adaptarse a ellas y garantizar así su supervivencia y multiplicación.

Las distintas especies humanas contaron con cerebros de distintos tamaños que dotaron al ser humano de la inteligencia necesaria para construir sustitutos para la carencia de defensas corpóreas, como abrigos para el frío, armas para la defensa y cacería o habitaciones para refugiarse. Pero este proceso de aprendizaje y trasmisión del conocimiento no fue continuo ni homogéneo, por eso pasaron miles de años antes de que la especie humana pudiera hacerse de rasgos culturales complejos, como el lenguaje articulado, la escritura, el uso de metales o el pensamiento religioso.

En el momento en que los seres humanos fueron capaces de evitar las catástrofes mediante la prudencia, la previsión y la habilidad, empezó a funcionar una nueva fuerza en el proceso de selección, algo muy semejante a lo que se denomina inteligencia humana

El siguiente es un árbol genealógico que representa la posible evolución del hombre. Hace algún tiempo, el diagrama hubiera sido una línea recta, pero en la actualidad los especialistas piensan que la situación fue más compleja.

Cráneo

Evolución del rostro y el volumen craneal

Evolución de los Homínidos

Los Australopithecus

1.- Australopithecus Afarensis

Reconstrucción frontal del Afarensis, por Jay Matternes La cara es ancha, es muy prognato, con el hocico muy pronunciado. Capacidad craneana reducida, alrededor de 300 cc. o 400 cc., lo cual no es mucho más que la de un chimpancé, aunque la proporción estatura y volumen de cerebro no es la misma.

2.- Australopithecus Africanus (forma débil o grácil)

Australopithecus africanus y robustus Con una capacidad craneana de 400 cc. y 500 cc., su relación de peso-volumen es de una posición intermedia entre el chimpancé y el hombre.   La dentición esta adaptada para la alimen­tación omnívora, ya que solamente consume vegetales como los anteriores.

3.- Australopithecus Robustus, forma fuerte

Aus. Robustus  de Koobi Fora Más de 1,50 m. de altura.   Musculatura fuerte, con una gran cresta sagital, adaptada para una fuerte dentición debido a su alimentación y para mantener la posición imperfecta de la cabeza, con una fuerte musculatura en la nuca. La posición imperfecta de la cabeza era producto de una posición bípeda no perfeccionada.

El Género Homo

1.- Homo Habilis

Cráneo de Homo habilis (KMM-ER, Koobi-Fora) La capacidad craneana está entre 650 cc. y 750 cc., que es claramente superior a la del Australopithecus.  Talla superior comprendida entre 1,20 m. y 1,50 m. Prognatismo con mandíbula más fina que la del Australopithecus.

2.- Homo Erectus

Cráneo de Mojokerto, de niño de unos 4 años Frente pequeña, retrotraída, prácticamente no tenía, los arcos supraorbitales son muy pronunciados, muy fuertes. Dentición intermedia entre las formas habilis y el hombre actual. Su cráneo aunque largo y bajo, tiene tendencia a formas globulares que permiten mayor capacidad y distribución de los hemisferios. Suele tener un saliente que tiene la misma función que la cresta sagital, para el agarre de una fuerte musculatura.

Fémur de Erectus, donde se aprecia  la posición totalmente erguida

Capacidad craneana que oscila entre los 750 cc. y los 1.250 cc., este rasgo, como los demás, no es uniforme ya que evoluciona con el paso del tiempo, no es igual en los primeros ejemplares que en los más próximos, ± 100.000 años., para los más recientes.

Comparación del cráneo actual con los del pasado

Vistas central y lateral del cráneo humano

El cráneo de los primates tiene una serie de características óseas que van a ir desapareciendo en los diferentes pasos de la evolución. CRISTA SAGITALIS. Es una  prominencia ósea en la unión de los dosparietales. No existe en el hombre actual. CRISTA SUPRAMASTOIDEA. Se forma en la unión de las arcadas superiores del maxilar superior con el cráneo cerca de las zonas temporales. MOÑO OCCIPITAL. El hueso posterior del cráneo, es muy abombado en los simios y se va perdiendo en la evolución humana

EL FORAMEN MAGNUM  es el orificio circular que tenemos en la base del cráneo, por donde entra la columna vertebral. La posición más o menos retrasada  es muy importante para saber si nos encontramos ante un ser bípedo o cuadrúpedo. Si se camina en posición erecta o no. En los cuadrúpedos la posición es muy retrasada, prácticamente a la altura del occipital, según evolucionan los homínidos se va adelantando hasta situarse en la base del cráneo. Así la posición más o menos adelantada del foramen magnum nos dará la pista de la mayor o menor actitud bípeda del individuo que estudiemos.

Laringe

En aquel entonces, cuando Wallace y Darwin disputaban sobre la naturaleza de la selección natural y su papel en el origen de los seres humanos, no se conocía la base anatómica ni los mecanismos fisiológicos del habla. Hoy comprendemos que esta cualidad humana está  basada en la posición baja de nuestra laringe, que a su vez es debida a una modificación del modelo de vías respiratorias superiores que es común en el resto de los mamíferos. De este modo, en la anatomía de nuestro aparato fonador puede reconocerse la huella de la selección natural y el rastro de la historia evolutiva de nuestra especie. Darwin puede descansar tranquilo al lado de Newton; una vez más, tenía razón.

Homínidos	Existencia	Cerebro	¿Hablaba?	¿Fabricaba instrumentos?
Anamesis	4,2 - 3,8  millones de años	400 - 500 gr	No	No
Afarensis	3,7 - 3 millones de años	400 - 500 gr	No	No
Africanus	3 - 2,5 millones de años	375 - 515 gr	Quizás	No
Bosei	2,4 - 1 millones de años	410 - 530 gr	Quizás	No
Rudolfensis	2,5 - 1,8 millones de años	800 gr	Posiblemente	Sí
Habilis	2,3 - 1,5 millones de años	580 - 670 gr	Sí	Sí
Erectus	1,8 - 300.000 años	750 - 1.250 gr	Sí	Sí, y dominaba el fuego
Neanderthalis	127.000 - 30.000 años	1.750 gr	Sí	Sí
Heidelbergensis	300.000 años	1.200 gr	Sí	Sí
Sapiens sapiens	100.000 años - actualidad	1.250 - 1.380gr	Sí	Sí

El habla no es posible sin unas estructuras anatómicas muy específicas de la boca y la garganta. La laringe se encuentra en una posición mucho más baja en los humanos que en los demás primates, lo que determina nuestra capacidad para producir sonidos no nasales mucho más claros. La distancia que media entre la laringe y las fosas nasales hace que podamos emitir ciertos sonidos con fuerza y claridad, sobre todo los vocálicos como la “i” y la “u”.

Al nacer, los bebés tienen la laringe en una posición muy alta, así pueden mamar y respirar a la vez. A los 18 meses la laringe del niño desciende y le permite realizar sonidos del lenguaje pero más peligro ya de asfixiarse. Así es que, al adquirir el bipedismo para desplazarnos ganamos el tener más dolores de espalda y dificultades en los partos, y al adquirir el habla ganamos tener un mayor riesgo de morir por atragantamiento, y esto no es ninguna tontería, muchos niños y adultos han fallecido por esta causa. Si el hecho de hablar supone un riesgo tan grande entonces la presión a favor de esa adaptación debe haber sido muy alta.

A lo largo de la evolución humana han ocurrido tantos cambios que a veces nos resultan sorprendentes.

En el libro "La especie elegida", el profesor Arsuaga nos cuenta cómo nuestros antepasados homínidos, así como el resto de los mamíferos, podían respirar mientras bebían y no se atragantaban nunca.

La razón de esta ventaja se encuentra en que la laringe, que precede a las vías respiratorias, estaba más adelantada o elevada y conectaba con las fosas nasales, de manera que podían tragar y respirar a la vez.

Esta capacidad de nuestros parientes lejanos sigue siendo posible en nuestros lactantes; éstos pueden mamar y respirar sin ningún problema. Pero éste inconveniente, que aparece en nuestra especie adulta, nos ha proporcionado una riqueza fonética mayor, ya que con el desplazamiento de la laringe, se ha ampliado la faringe que actúa enriqueciendo la variedad de sonidos, y esto ha hecho posible el desarrollo del lenguaje, que, como sabemos, es lo que nos hace humanos.

Registro fósil

Desde mediados de la década de los setenta el lingüista Phillip Licberman y el anatomista Jeffrey Laitman han encabezado una serie de investigaciones destinadas a reconstruir la morfología del tramo superior del conducto respiratorio en los homínidos fósiles. Como resultado de sus estudios, concluyeron que una serie de rasgos de la base del cráneo podían usarse para averiguar la posición de la laringe en el cuello y así establecer las habilidades fonéticas de los homínidos fósiles. Entre estas características, la que ha gozado de un mayor crédito en la comunidad científica ha sido el grado de flexión de la base del cráneo.

Si seccionásemos un cráneo humano por su plano medio o de simetría (el que divide al cráneo en dos mitades equivalentes), encontraríamos que el perfil de su borde inferior presenta una marcada inflexión situada entre el foramen magnum y la parte posterior del paladar. Pues bien, los humanos recién nacidos y los antropomorfos en general tienen una base del cráneo poco flexionada. En los humanos la flexión de la base del cráneo se va acentuando durante la infancia hasta alcanzar su máximo en el estado adulto.

Puesto que los recién nacidos humanos y los antropomorfos comparten una base del cráneo poco flexionada junto con una posición elevada de la laringe, y debido a que en los humanos el proceso de descenso de la laringe es acompañado por el incremento de la flexión basicraneal, parece existir una clara relación entre la posición de la laringe y el grado de flexión basicraneal. Esta relación también se ha observado mediante la experiencia en ratas a las que se les produjo quirúrgicamente un aumento de la flexión basicraneal.

Con este argumento, Laitman y sus colaboradores han realizado diversos estudios en diferentes homínidos fósiles, llegando a una serie de conclusiones sobre sus aparatos fonadores. Según estos investigadores, en los australopitecos, parántropos y Homo habilis la laringe debió ocupar una posición elevada y sus capacidades fonéticas hubieron de ser similares a las de los chimpancés. Por el contrario, hallaron que los cráneos de Broken Hill y Steinheim (del Pleistoceno Medio de África y Europa, respectivamente) presentaban basicráneos flexionados, lo que implicaría laringes bajas y capacidades fonéticas similares a las nuestras. Respecto de los neandertales, llegaron a la conclusión de que su aparato fonador sólo les permitiría articular un limitado repertorio de vocales (entre las que no se encontrarían la [a], la [i] ni la [u]), con lo que su lenguaje hablado sería rudimentario y lento.

Sin embargo, se ha estudiado la región de la base del cráneo en los únicos ejemplares de Homo habilis y de Homo ergaster con el basicráneo bien conservado, obteniendo unos valores de flexión basicraneal superiores a los de los australopitecos, chimpancés y gorilas. Estos resultados sugieren que el aparato fonador del Homo habilis y del Homo ergaster ya era parecido al nuestro (si bien en el Homo habilis el paladar era proporcionalmente tan largo como el de los chimpancés, lo que indicaría un repertorio de consonantes más menguado), y refuerzan la hipótesis que liga el origen de nuestro género con el de la palabra; puesto que si estos primeros humanos no hablaban, es difícil de explicar, por selección natural, la posición baja de sus laringes.

Por otra parte, a muchos investigadores se les hace difícil aceptar que los neandertales hubieran reducido su capacidad de hablar desde la condición presente en sus antecesores (caso de Steinheim).

En respuesta a estas críticas, Laitman ha propuesto que los neandertales vieron reducidas sus capacidades fonéticas como consecuencia de una adaptación más importante para su supervivencia: la adecuación de sus vías aéreas superiores a la necesidad de calentar y humedecer el frío y seco aire de las épocas glaciales; respirar es más importante que hablar. Por otra parte, Cristopher Stringer y Clive Gamble, en su libro “En busca de los neandertales” aducen que los antepasados de los neandertales (Steinheim y Petralona) carecían de un lenguaje hablado como el nuestro, a pesar de tener las bases anatómicas para producirlo, debido a limitaciones síquicas derivadas de sus relativamente pequeños cerebros.

Sin embargo, la idea de que los neandertales no eran capaces de hablar como nosotros comenzó a tambalearse cuando, a mediados de los años ochenta, el paleoantropólogo Jean-Louis Heim anunció que el cráneo del ejemplar neandertal conocido como «el Viejo», de La Chapelle-aux-Saints, estaba mal reconstruido por los primeros investigadores y que la nueva reconstrucción realizada por él mostraba un mayor grado de flexión basicraneal. Extremo este que fue confirmado por David Frayer, quien midió la flexión de la nueva reconstrucción del ejemplar de La Chapelleaux-Saints y encontró que era similar a la de una serie de cráneos medievales. Puesto que este fósil era uno de los estudiados por Laitman, sus resultados fueron puestos en entredicho.

Por otra parte, en 1989 se halló en el yacimiento israelí de Kebara un hueso hioides perteneciente a un ejemplar neandertal, que es el único publicado de un homínido fósil. Como ya hemos comentado, el hueso hioides presta inserción a la musculatura de la lengua y su posición en el cuello está muy relacionada con la propia de la laringe. El hioides de Kebara presenta una morfología y dimensiones comparables con las del hueso hioides de cualquiera de nosotros, lo que llevó al equipo de científicos que lo estudiaron, encabezados por Baruch Arensburg, a concluir que los neandertales eran anatómicamente tan capaces de hablar como los humanos modernos. Esta afirmación ha sido contestada por Lieberman y Laitman aduciendo que la morfología del hueso hioides no es un dato relevante para establecer las capacidades fonéticas de los homínidos. Desgraciadamente, en Kebara no se ha hallado ningún cráneo, por lo que no es posible comparar la morfología del hueso hioides con el grado de flexión basicraneal.

Lo cierto es que las investigaciones dedicadas a la reconstrucción del aparato fonador de los neandertales se encuentran en un punto muerto. Para unos, los estudios realizados sobre la flexión basicraneal carecen de validez porque se llevaron a cabo sobre ejemplares mal reconstruidos y prefieren conceder crédito a los resultados del análisis del hioides de Kebara. Otros niegan el valor de estos estudios y siguen manteniendo las conclusiones alcanzadas por los análisis de la flexión basicraneal de los neandertales.

La única manera de romper esta situación es la de encontrar nuevo material fósil que incluya tanto basicráneos intactos como huesos hioides. Podría parecer que un hallazgo de esta naturaleza es prácticamente imposible, puesto que debe conjugar dos hechos muy improbables como son el hallazgo de un cráneo intacto y el de un hueso hioides (sólo se conoce uno en todo el registro fósil de los homínidos, el de Kebara). Sin embargo, tal descubrimiento ha tenido lugar en fechas recientes en el yacimiento de la Sima de los Huesos de la Sierra de Atapuerca, donde hemos encontrado un cráneo con su base prácticamente completa, el Cráneo 5, así como la mayor parte de dos huesos hioides. Habrá que esperar a que se culminen las investigaciones en curso sobre este extraordinario material fósil para conocer más datos sobre el origen del habla humana.

Los neandertales podían articular sonidos, aunque eran más limitados que los nuestros. Muchos mamíferos pueden emitir diferentes sonidos, como los monos verdes que emiten tres sonidos diferentes para avisar al resto de la presencia de un determinado depredador, usan un sonido diferente para las serpientes, depredadores terrestres y aves, el resto de monos al escuchar el sonido reacciona de una manera determinada para protegerse del peligro, se ha comprobado que si un mono emite una señal errónea el resto actúa según esa señal, siendo alcanzados por el depredador. Estos monos verdes reaccionan a nivel de especie. Los neandertales se alejan de reacciones parecidas y se acercan a nosotros, la articulación del sonido implica también una complejidad en el cerebro, acercándolos a nosotros, pero el registro fósil nos indica que tenían una gama más limitada de sonidos.

Capacidad prensil

Los primates

Tal es el modo de vida de las formas ancestrales eocénicas, el cual ha impuesto alguna particularidad evidente a todo el grupo sistemático: la locomoción es plantígrada; las manos y los pies son prensibles para aumentar la seguridad en los árboles; las uñas, total o parcialmente planas, lo que ayuda a sujetar objetos diminutos

El Procónsul es un género del mioceno inferior, representando quizá por tres especies de las cuales sabemos bastante. Los miembros y la cintura escapular corresponden a un animal que practica la ubicación prensil de las manos, pero que no se ha especializado de manera destacada en este sentido.

En todo caso es cierto que los homínidos derivaron de formas que practicaban la utilización prensil de las manos, como lo prueba la estructura de su cintura escapular, la forma del tórax, la propia orientación de los fémures con respecto a la columna vertebral, y, según una vieja idea de Darwin, también los diversos flumina pilorum, es decir, la orientación de los pelos a lo largo de los miembros y del tronco.

Por otro lado, los antecesores de los homínidos no podían tener mano prensil muy especializada, puesto que en los últimos años la relación entre la masa de los brazos y la de las piernas es inversa a la que se da en los póngidos e hilobáticos, y la mano conserva una estructura muy generalizada.

QUÍMICA

NOVIEMBRE 2 DE 2014

ESTRUCTURA ATÓMICA

En el siglo V antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito postuló, sin evidencia científica, que el Universo estaba compuesto por partículas muy pequeñas e indivisibles, que llamó "átomos".

Átomo, la unidad más pequeña posible de un elemento químico. En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra “átomo” se empleaba para referirse a la parte de materia más pequeño que podía concebirse. Esa “partícula fundamental”, por emplear el término moderno para ese concepto, se consideraba indestructible. De hecho, átomo significa en griego “no divisible”. El conocimiento del tamaño y la naturaleza del átomo avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre él.

 Sin embargo, los avances científicos de este siglo han demostrado que la estructura atómica integra a partículas más pequeñas.

Así una definición de átomo sería:

El átomo es la parte más pequeña en la que se puede obtener materia de forma estable, ya que las partículas subatómicas que lo componen no pueden existir aisladamente salvo en condiciones muy especiales. El átomo está formado por un núcleo, compuesto a su vez por protones y neutrones, y por una corteza que lo rodea en la cual se encuentran los electrones, en igual número que los protones.

Protón, descubierto por Ernest Rutherford a principios del siglo XX, el protón es una partícula elemental que constituye parte del núcleo de cualquier átomo. El número de protones en el núcleo atómico, denominado número atómico, es el que determina las propiedades químicas del átomo en cuestión. Los protones poseen carga eléctrica positiva y una masa 1.836 veces mayor de la de los electrones.

Neutrón, partícula elemental que constituye parte del núcleo de los átomos. Fueron descubiertos en 1930 por dos físicos alemanes,Walter Bothe y Herbert Becker. La masa del neutrón es ligeramente superior a la del protón, pero el número de neutrones en el núcleo no determina las propiedades químicas del átomo, aunque sí su estabilidad frente a posibles procesos nucleares (fisión, fusión o emisión de radiactividad). Los neutrones carecen de carga eléctrica, y son inestables cuando se hallan fuera del núcleo, desintegrándose para dar un protón, un electrón y un antineutrino.

Electrón, partícula elemental que constituye parte de cualquier átomo, descubierta en 1897 por J. J. Thomson. Los electrones de un átomo giran en torno a su núcleo, formando la denominada corteza electrónica. La masa del electrón es 1836 veces menor que la del protón y tiene carga opuesta, es decir, negativa. En condiciones normales un átomo tiene el mismo número de protones que electrones, lo que convierte a los átomos en entidades eléctricamente neutras. Si un átomo capta o pierde electrones, se convierte en un ion.

Los científicos y el átomo

Ernest Rutherford, científico nacido en Nueva Zelandia, demostró en 1911 la existencia del núcleo atómico, complementando el conocimiento del electrón, descubierto en 1897 por J.J. Thompson. Desde entonces, múltiples experiencias han demostrado que el núcleo está compuesto por partículas más pequeñas, los protones y neutrones. Y en 1963, Murray Gell-Mann postuló que protones y neutrones están compuestos por partículas aún más pequeñas, a las que llamó "quarks".

La experiencia de Rutherford fue crucial en la determinación de la estructura atómica. Los párrafos que siguen son un extracto de su propia comunicación (1911):

"Es un hecho bien conocido que las partículas alfa y beta sufren desviaciones de sus trayectorias rectilíneas a causa de las interacciones con los átomos de la materia.

Parece indudable que estas partículas de movimiento veloz pasan en su recorrido a través de los átomos, y las desviaciones observadas son debidas al campo eléctrico dentro del sistema atómico.

Las observaciones de Geiger y Mardsen sobre la dispersión de partículas alfa, indican que algunas de estas partículas deben de experimentar en un solo encuentro desviaciones superiores a un ángulo recto.

Un cálculo simple demuestra que el átomo debe de ser asiento de un intenso campo eléctrico para que se produzca una gran desviación en una colisión simple..."

En aquella época Thomson había elaborado un modelo de átomo consistente en un cierto número N de corpúsculos cargados negativamente, acompañados de una cantidad igual de electricidad positiva distribuida uniformemente en toda una esfera. Rutherford pone a prueba este modelo y sugiere el actual modelo de átomo.

 "La teoría de Thomson está basada en la hipótesis de que la dispersión debida a un simple choque atómico es pequeña y que la estructura supuesta para el átomo no admite una desviación muy grande de una partícula alfa que incida sobre el mismo, a menos que se suponga que el diámetro de la esfera de electricidad positiva es pequeño en comparación con el diámetro de influencia del átomo.

Puesto que las partículas alfa y beta atraviesan el átomo, un estudio riguroso de la naturaleza de la desviación debe proporcionar cierta luz sobre la constitución del átomo, capaz de producir los efectos observados. En efecto, la dispersión de partículas cargadas de alta velocidad por los átomos de la materia constituyen uno de los métodos más prometedores de ataque del problema.."

En la simulación de la experiencia de Rutherford, consideramos una muestra de un determinado material a elegir entre varios y la situamos en el centro de un conjunto de detectores dispuestos a su alrededor. El blanco es bombardeado por partículas alfa de cierta energía producidas por un material radioactivo. Se observa que muy pocas partículas son desviadas un ángulo apreciable, y se producen muy raramente sucesos en los que la partícula alfa retrocede.

Un poco de historia

Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Es así, como Demócrito formula la teoría de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos (del griego atomos, indivisible).

El modelo de Dalton

En 1803 el químico inglés John Dalton propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia. Según Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.

Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrón en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas alrededor del Sol. Hoy día sabemos que la carga positiva del átomo se concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.

El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad de Manchester, bajo la dirección de Ernest Rutherford entre los años 1909 a 1911. El experimento utilizado consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partículas , se dedujo la distribución de la carga eléctrica al interior de los átomos.

Constitución del átomo y modelos atómicos

La descripción básica de la constitución atómica, reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (niveles de energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente neutro.

El núcleo lo componen los protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga eléctrica.

El tamaño de los núcleos atómicos para los diversos elementos están comprendidos entre una cienmilésima y una diezmilésima del tamaño del átomo.

La cantidad de protones y de electrones presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad recibe el nombre de número atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad total de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se le llama número másico y se designa por la letra "A".

Si designamos por "X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se representa por la siguiente simbología:

_ZX^A

Por ejemplo, para el Hidrógeno tenemos: ₁H¹.

Si bien hoy en día todas las características anteriores de la constitución atómica son bastante conocidas y aceptadas, a través de la historia han surgido diversos modelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo.

Algunos de tales modelos son los siguientes:

a) El Modelo de Thomson.

Thomson sugiere un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos llevado a cabo por Rutherford demostraron la inexactitud de tales ideas.

b) El Modelo de Rutherford.

Basado en los resultados de su trabajo que demostró la existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutralizan entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro.

El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como el padre de la era nuclear.

c) El Modelo de Bohr.

El físico danés Niels Bohr ( Premio Nobel de Física 1922), postula que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía original es necesario que el electrón emita la energía absorbida (por ejemplo en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha servido de base a la moderna física nuclear.

d) Modelo Mecano - Cuántico.

Se inicia con los estudios del físico francés Luis De Broglie, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1929. Según De Broglie, una partícula con cierta cantidad de movimiento se comporta como una onda. En tal sentido, el electrón tiene un comportamiento dual de onda y corpúsculo, pues tiene masa y se mueve a velocidades elevadas. Al comportarse el electrón como una onda, es difícil conocer en forma simultánea su posición exacta y su velocidad, por lo tanto, sólo existe la probabilidad de encontrar un electrón en cierto momento y en una región dada en el átomo, denominando a tales regiones como niveles de energía. La idea principal del postulado se conoce con el nombre de Principio de Incertidumbre de Heisenberg

BIOLOGÍA

OCTUBRE 15 DE 2014

APARICIÓN DEL HOMBRE  Y ETAPAS CULTURALES DE LA SOCIEDAD PRIMITIVA El hombre actual es el resultado de largas etapas evolutivas. En esta sección verás cuáles fueron esas etapas así como las principales fases culturales por las cuales pasaron los primeros seres humanos. Evolución de los primates y aparición del Homo sapiensEl cuerpo humano está conformado por miles de millones de células y decenas de órganos que demuestran nuestro parentesco con otros seres vivos. Sin embargo, un solo órgano, el cerebro, relaciona a los hombres de hoy con los primates, un orden de mamíferos muy evolucionados que aún existen en el globo terráqueo. El origen de los primates se remonta a los comienzos de la era Terciaria, hace aproximadamente 60 millones de años, cuando un grupo de mamíferos de reducido tamaño comenzó a cazar insectos y a agudizar más la vista que el oído. Al desaparecer los grandes dinosaurios, los mamíferos sobrevivientes ocuparon el lugar predominante en la naturaleza y entre ellos se destacaron los primates que habitaban en las copas de los árboles y que desarrollaron una gran capacidad para sobrevivir: poseían un cerebro superior puesto que podían coordinar la vista y el movimiento de las manos. Sus manos eran prensiles y la posición de los ojos les permitía una visión tridimensional. Durante el Eoceno, estos pequeños primates se desarrollaron aceleradamente y dieron origen a formas superiores como fueron los prosimios y los simios. Estos últimos son de dos tipos: los monos catarrinos (o monos del Viejo Mundo) y la platirrinos (o monos americanos). Muy posiblemente fueron los catarrinos los que dieron origen a seres muy superiores, los antropoides generalizados o póngidos, de los cuales se desprendieron 2 ramas: los antropoides arborícolas o grandes monos africanos como el gorila y el chimpancé, y los antropoides a ras de tierra. Los antropoides arborícolas son los primates existentes en la actualidad que más se acercan a los seres humanos. Los antropoides a ras de tierra aparecieron hace aproximadamente 20 millones de años y aunque eran muy parecidos a los arborícolas evolucionaron en otra dirección. Como ejemplo de estos antropoides pueden citarse el Dryopithecus, el Oreopithecus y el Ramapithecus. Estos últimos tienen una antigüedad estimada en 14 millones de años y fueron, posiblemente el origen de los homínidos, es decir, seres con algunas características humanas pero que no eran todavía hombres. Evolución de los homínidos Según parece, el Ramapithecus dio origen al Australopithecus, un primate más avanzado, que a su vez evolucionó dando origen al Pithecanthropus u Homo Erectus del cual salió el Homo sapiens en sus dos subespecies: Homo sapiens neanderthalensis y Homo sapiens sapiens u hombre moderno. A continuación te explicaremos cada una de estas etapas de la evolución de los homínidos. Los Australopithecus  Este primer estadio de la evolución de los homínidos está representado por un grupo de fósiles prehumanos hallados en el sur y el oriente del África. Los más antiguos fósiles tienen aproximadamente 5 millones de años y los más recientes, 1 millón de años. El principal fósil de Australopithecus fue descubierto por Raymond Dart en 1924. Este fósil se denominó Australopithecus africanus (o mono del sur de África). Posteriormente se encontraron más fósiles de estos individuos en la misma región y los arqueólogos y paleontólogos aseguran que durante millones de años existieron dos líneas de australopitecinos: el Australopithecus africanus (o mono del sur) y el Paranthropus (o Australopithecus robustus). En 1959, los científicos Luis y Mary Leakey descubrieron uno de los yacimientos arqueológicos más importantes del mundo en el barranco de Olduvai (Tanzania, África Oriental). Con este hallazgo se aclararon varios interrogantes con respecto al Australopithecus. El primer fósil encontrado por los Leakey fue el Zinjanthropus boisei, un individuo especial de Australopithecus. En 1960, en un nivel inferior del desfiladero de Olduvai, Leakey encontró restos de un Australopithecus un poco más evolucionado en cuanto a su capacidad craneana y junto a ellos algunos útiles de industria de guijarros. La antigüedad de estos restos es, aproximadamente, de 1.750.000 años. Este hallazgo condujo a Leakey a afirmar que los restos humanos correspondían al Homo habilis, un primate más evolucionado que el Australopithecus africanus y el Paranthropus. El Homo habilis recibe este nombre porque fue el primer hacedor de herramientas. Nuevos descubrimientos en 1969 y 1972 confirmaron la teoría del Homo habilis. En 1978, Mary Leakey descubrió en Tanzania las huellas petrificadas de un ser que caminaba erguido, y con rasgos muy parecidos a los humanos. Su antigüedad aproximada es de 4 millones de años. Los Australopithecus fueron bípedos y caminaban en posición erecta. Su volumen cerebral variaba entre 450 y 650 centímetros cúbicos, aproximadamente la mitad del volumen del cerebro del hombre moderno. Los Pithecanthropus u Homo erectus  Un problema que se presenta actualmente a los científicos es saber si el antepasado directo del Homo habilis es o no el Australopithecus. Tampoco se sabe exactamente si los Pithecanthropus erectus descienden directamente de los Australopithecus o si, por el contrario, descienden del Homo habilis. Es difícil responder este interrogante puesto que sólo se han encontrado pocos cadáveres de Homo habilis. Solo nuevos descubrimientos arqueológicos podrán proporcionar datos que ayuden a aclarar estos aspectos de la evolución. El término Pithecanthropus sirve para designar varios fósiles cuyas características muestran un grado de evolución mayor al del Australopithecus. Los Pithecanthropus comprenden varios géneros: el hombre de Java, el hombre de Pekín y al Atlanthropus del norte de África. Al hombre de Java lo descubrió el médico Dubois en 1892. El hombre de Pekín o Sinanthropus comprende un grupo de fósiles descubiertos en China en los años 1921, 1931, 1964 y 1978. El Atlanthropus lo encontró, en 1954, el paleontólogo Francis Arambourg en Mauritania, norte de África. Posteriormente se encontraron restos humanos muy parecidos en Marruecos. El hombre de Heidelberg se ha considerado como un Pithecanthropus. Los antropólogos consideran al Pithecanthropus como el primer representante de nuestro género, aunque se sabe que algunos Australopithecus poseían rasgos semejantes a los humanos y fabricaban hachas de mano muy primitivas. Los Pithecanthropus conocían ya el uso del fuego y su antigüedad está entre 1 millón y 150.000 años. El tamaño de los cráneos oscila entre los 850 y los 1200 centímetros cúbicos y sus dientes son también humanos aunque todavía conservan algunos rasgos propios de los simios. Los Neandertales o Paleantrópidos  En este grupo se clasifican los fósiles de homínidos más recientes que pueden clasificarse dentro del grupo de los Homo sapiens puesto que su capacidad craneana es parecida a la del hombre actual (1400 a 1550 centímetros cúbicos). Los Neandertales reciben este nombre porque el primer fósil de este tipo fue descubierto en la región de Neandertal en Alemania, en 1857. A este hallazgo siguieron muchos más en diversos lugares de Europa y en los últimos años en Asia, en Java (el hombre de Solo) y en África (hombre de Rhodesia). Lo anterior demuestra que los Neandertales vivieron en Europa, en el Medio y Lejano Oriente y en el África desde aproximadamente 150.000 años hasta hace 35.000 años. Los principales rasgos de los Neandertales fueron la frente huidiza, la ausencia del mentón, los arcos muy salientes sobre los ojos, el fémur más arqueado que el del hombre actual y columna vertebral muy maciza, aunque sin la curvatura característica de los hombres de hoy. Los abundantes y excelentes utensilios elaborados por los Neandertales demuestran que fue un Homo sapiens. El Homo sapiens sapiens o Neantrópidos  Pertenece a este grupo el hombre moderno con todos sus rasgos físicos y síquicos. Los fósiles más antiguos de este tipo humano pertenecen al denominado hombre de Cro-Magnon, cuyo primer esqueleto se encontró en la localidad francesa de dicho nombre en 1868. Hallazgos posteriores han demostrado la existencia de una raza Cro-Magnon, difundida por Europa, Asia y África. No se sabe aún si el Cro-Magnon desciende de los Neandertales, si se trata de una raza que aniquiló a la otra, o si es producto de entrecruzamientos que hicieron desaparecer lentamente a los Neandertales. Parece inadmisible, sin embargo, que el hombre de Cro-Magnon desciende del de Neandertal ya que no transcurrieron muchos años entre el uno y el otro y la evolución física alcanzada por el Cro-Magnon debió requerir muchos más milenios.  Otros vestigios de Homo sapiens sapiens diferentes a la raza Cro-Magnon son el hombre de Vadjak, el que, según parece, es el origen de la raza pobladora de Oceanía, el cráneo de Boskop, el cual pudo haber sido el origen de algunos grupos negros pobladores de África, el hombre de Grimaldi (hallado en Italia), el cual tiene algunos rasgos semejantes a los de los negros actuales, y el hombre de Chancelade (encontrado en Francia) sobre el cual se discutió si era el origen de los esquimales. Actualmente se le considera una variación de la raza Cro-Magnon

OCTUBRE 01 DE 2014

Los seres vivos y sus cambios en el tiempo

Después de que se formó la Tierra aún pasaron millones de años hasta la aparición de los primeros seres vivos. Organismos unicelulares como las bacterias fueron las primeras formas de vida que aparecieron en el agua; después surgieron poco a poco organismos más complejos como los animales y las plantas. Los fósiles pertenecientes a las distintas eras geológicas son prueba de que antes de la existencia del ser humano en la Tierra ya existían otros seres vivos.

La interpretación que se ha dado a la presencia en otros tiempos de seres que ahora ya no existen y que conocemos sólo por medio de los fósiles, ha cambiado en el curso de la historia de la humanidad. Por ejemplo, una interpretación muy famosa en el siglo xviii decía que, en el transcurso del tiempo, habían ocurrido varias catástrofes que ocasionaron la extinción de todos los seres vivos y que, a partir de estas extinciones, se originaron de nuevo todas las especies actuales.

Fósiles de animales extintos

Fue en el siglo xix cuando surgió la idea de que las especies se van modificando a lo largo de muchas generaciones, en un proceso lento y continuo, y que las especies del pasado son los antepasados o ancestros de las especies actuales. A este proceso de cambios que ocurren en los seres vivos a través de millones años se le conoce como evolución biológica.

 cada especie de seres vivos está formada por individuos similares que pueden reproducirse entre sí y dejar descendientes. En la naturaleza existe una variabilidad entre los organismos, lo que significa que, aunque sean de la misma especie, no son exactamente iguales entre sí.

Variabilidad en la coloración de mariposas de una misma especie

La variabilidad nos permite explicar por qué no hay dos niños o niñas iguales, ni mamás o papás que sean idénticos. En la naturaleza, aunque no siempre podamos observarlo, los individuos de la misma especie presentan diferencias que los hace individuos únicos.

Debido a la variabilidad, a través del tiempo los seres vivos han modificado algunas características que les han permitido sobrevivir cuando el ambiente cambia. Es importante que recuerdes que el ambiente no sólo son las características físicas como el clima, la humedad o la cantidad de luz, sino que también forman parte de él los seres vivos y las relaciones que se establecen entre ellos.

La evolución de las especies

Como has estudiado en tus cursos anteriores de Ciencias Naturales, los seres vivos, sean plantas, animales o microorganismos, nacen, crecen, se reproducen y mueren. Ningún ser vivo puede cambiar repentinamente y convertirse en otro. Por ejemplo, un lobo no puede convertirse en perro ni un helecho puede convertirse en fresno. Sólo a través de millones de años una especie puede dar origen a otra. Este cambio es resultado de la evolución de las especies.

Mediante el estudio de algunos fósiles y de comparar sus características con las de los mamíferos, hoy se sabe que éstos evolucionaron a partir de los reptiles, lo cual permite elaborar esquemas evolutivos como el de arriba.

Un ejemplo es la evolución de los anfibios. Los científicos suponen que los anfibios, como los sapos y las salamandras, probablemente evolucionaron de una especie de peces que vivió hace más de 350 millones de años. Estos peces tenían aletas fuertes que les permitían arrastrarse en el fondo de los estanques. Aunque tenían branquias para respirar bajo el agua como los demás peces, también tenían pulmones simples que les permitían respirar fuera del agua. Si el estanque llegaba a secarse, podían respirar por un rato, mientras se arrastraban con sus aletas hasta encontrar agua en otro estanque. Con el paso del tiempo, algunas zonas de la Tierra que estaban muy húmedas se fueron secando y los organismos que las habitaban empezaron a tener ciertos cambios para poder vivir fuera del agua. Lo que ocurrió fue que su descendencia, a través de muchas generaciones se fue adaptando más a las nuevas condiciones ambientales, es decir, sus descendientes poco a poco perdieron sus branquias para desarrollar pulmones y transformaron paulatinamente sus aletas en extremidades más adecuadas al medio terrestre. Después de muchas generaciones, estas nuevas criaturas se adaptaron a la vida en la tierra.

De manera similar, los anfibios fueron los ancestros de los reptiles, como los dinosaurios, las serpientes y los cocodrilos.

Los reptiles, a su vez, dieron lugar a las aves y también dieron origen a los ancestros de los mamíferos, de los cuales evolucionaron todas las especies de mamíferos que ahora conocemos. Los monos, las ballenas, los caballos, los perros, las jirafas, e incluso los seres humanos, todos compartimos el mismo origen.

Este esquema representa la evolución de los animales. Para hacerlo se tomaron en cuenta las semejanzas y diferencias en el desarrollo y la estructura de sus cuerpos. Los organismos más sencillos y antiguos, como las medusas y los gusanos planos, tienen el ancestro común más antiguo. Por otro lado, los equinodermos y los vertebrados comparten un ancestro común más reciente.

Para entender la evolución de los seres vivos, los biólogos identifican las diferencias y las semejanzas entre dos o más especies. Las partes que se comparan pueden ser estructuras, como los huesos y los tejidos; funciones como la reproducción, la respiración y la fotosíntesis; o comportamientos, como la alimentación de las crías al nacer. Estas diferencias y semejanzas nos permiten encontrar el parentesco de las especies entre sí. Mientras más semejanzas encontremos entre dos o más organismos, evolutivamente están más relacionados entre sí.

Para clasificar las especies, los biólogos comparan las características que los seres vivos tienen en común. Para hacer esta clasificación es muy importante la elección adecuada de las características que se van a comparar; por ejemplo, la forma de vida de los organismos, si vuelan o nadan, si tienen esqueleto, si presentan órganos sexuales y si son ovíparos o vivíparos. En el caso de las plantas, si tienen flores, cómo se reproducen y si producen semillas o esporas. Comparando así las características comunes de los diferentes grupos de especies, la clasificación nos muestra cómo las formas vivientes pudieron haber evolucionado a partir de un ancestro común.

Brazo humano Observa con cuidado la forma de los huesos del brazo humano, de la aleta de la ballena, del ala de un ave y de la de un murciélago. Contesta en tu cuaderno las siguientes preguntas y comenta con tus compañeras y compañeros tus respuestas. ¿Podrías decir quiénes son más parecidos entre sí? ¿Quiénes tienen más diferencias? ¿Por qué? Aleta de ballena Ala de murciélago Ala de ave

Algunas especies de seres vivos no logran sobrevivir cuando el ambiente en donde viven cambia drásticamente. De esta manera, las especies desaparecen, a veces lentamente, cuando en cada generación mueren muchos de los individuos que las forman, en otras ocasiones de manera súbita, pero en ambos casos a este proceso se le denomina extinción. Los mamuts, por ejemplo, probablemente se extinguieron porque en una época el clima del planeta se volvió extremoso, muy caluroso en el verano y muy frío en el invierno. Además, los primeros seres humanos cazaban mamuts para su alimentación.

Se cree que el tigre dientes de sable desapareció debido a que sus enormes colmillos sólo le permitían cazar grandes animales como los mamuts. Al desaparecer los mamuts, fueron incapaces de cazar animales más pequeños, y se extinguieron.

La extinción natural de las especies es parte importante de la evolución biológica. De todas las especies que han poblado la Tierra, desde que se inició la vida hace 3 500 millones de años, se ha extinguido la mayor parte. En algunos casos, las extinciones se produjeron en forma masiva por procesos naturales, como cambios súbitos en el ambiente. En casos más recientes, las especies han desaparecido de la Tierra a causa de diversas actividades del ser humano, como consumirlas en exceso, alterar o destruir su hábitat, o traficar con ellas. Observa en la gráfica qué periodo geológico ha tenido mayor número de especies extintas. Cada barra representa el porcentaje de especies extinguidas en cada periodo.

Selección natural y adaptación

Pájaro carpintero

Los seres vivos tienen algunas características que les permiten sobrevivir y reproducirse, es decir, adaptarse a diferentes ambientes de acuerdo con su forma de vida. 

Serpiente

La forma de los huesos en los vertebrados, la forma y coloración de las hojas o la fotosíntesis en las plantas, entre otras características, están adaptadas para la vida de cada organismo. 

Insecto palo

Tomemos un ejemplo: el pájaro carpintero posee un pico fuerte y agudo que le permite excavar huecos en los troncos de los árboles para obtener su alimento, y también posee una larga lengua con la cual puede extraer los insectos que se encuentran en la corteza. Tiene piernas cortas y dedos largos con uñas curvas que le permiten sujetarse a los troncos. Hacen con el pico huecos que sirven como nido. Se puede decir, entonces, que la forma del pico y las características del cuerpo del pájaro carpintero lo adaptan al medio donde vive.

Mantis

Otra forma de adaptación, que seguramente conoces, es el camuflaje. Algunas especies de animales tienen coloraciones 

Turipache selvático

y formas que los hacen menos visibles en un ambiente determinado, como es el caso de ciertas serpientes. El camuflaje les permite sobrevivir, ocultándolos de sus enemigos naturales o de sus presas. Esta es una forma de adaptación al medio.

En los seres humanos y en otros animales, casi todas las estructuras del cuerpo son adaptaciones al medio de vida. Las manos están adaptadas para tomar o sostener objetos, 

Rana arborícola

las piernas para caminar y hacer otros movimientos, los ojos para ver y el estómago para digerir. Todas estas funciones nos permiten sobrevivir.

Alacrán

Coralillo

Caballo En las siguientes imágenes puedes observar las extremidades de diferentes mamíferos. Observa que, aunque cada una tiene diferencias en su forma y realizan diferentes funciones, todas presentan básicamente los mismos huesos. Las diferencias son el resultado de la interacción de cada animal con el medio en el que vive. Con el tiempo, cada extremidad desarrolla una forma y lleva a cabo una función diferente, es decir, ocurre una adaptación. Chimpancé Murciélago Delfín

La selección natural es un proceso que conduce a la supervivencia de los organismos mejor adaptados a su ambiente. 

Polilla oscura

En una población, los individuos que tengan características más favorables para vivir en un ambiente determinado, serán los que obtengan más fácilmente los recursos para alimentarse, evadir a los depredadores y hacer frente a situaciones adversas como inundaciones y heladas. Como resultado de la selección natural sólo algunos individuos de la población llegarán a la etapa adulta y se reproducirán.

Polilla Clara

Como resultado de este proceso natural, después de muchas generaciones se observarán cambios tanto en los individuos como en las poblaciones y si el tiempo es mucho más largo, por ejemplo, millones de años, como vimos en la lección 5, sería evidente el origen de nuevas especies y la evolución. ¿Cómo lo explicaríamos?

El color es una característica que puede favorecer la supervivencia de los organismos por selección natural.

Del lado izquierdo puedes observar una escena sin contaminación, mientras que del lado derecho, al producirse contaminantes, se ennegrece la escena.

Si el medio en el que vive una población se modifica, las poblaciones también cambian como resultado de la selección natural. Un caso histórico es el de una especie de polilla. En el siglo xix en Gran Bretaña, los troncos de los árboles en donde se posaban estas polillas se ennegrecieron debido a la acción contaminante de las fábricas que proliferaron durante la revolución industrial.

A lo largo de múltiples generaciones, el color dominante de las alas de estas polillas fue cambiando en la población, tendiendo hacia una coloración más oscura, para adaptarse a las nuevas condiciones de vida. Antes de la contaminación, el color dominante en la población de polillas era el claro, ya que éstas se camuflaban con el color de los troncos, evitando así ser atrapadas por sus depredadores. También existían polillas de coloración oscura, pero eran menos comunes debido a que resultaban presa fácil de los pájaros. Al oscurecerse la coloración de los troncos por la contaminación, las polillas que se vieron favorecidas fueron las oscuras y éstas empezaron a aumentar su población. Las polillas de alas claras estaban en desventaja, pues ahora eran presas fáciles de los pájaros. Al ser comidas más frecuentemente, se reprodujeron menos y su número disminuyó en forma drástica.

Islas Galápagos

Los biólogos han estudiado muchas poblaciones naturales para entender cómo funciona el proceso de la selección natural. Por ejemplo, en los últimos 20 años han estudiado una población de aves llamadas pinzones que habitan en las islas Galápagos, un archipiélago en el Océano Pacífico, cerca del ecuador.

Se ha visto que las especies de pinzones presentan una gran variedad en la forma de sus picos. Algunos picos funcionan mejor para abrir semillas duras, mientras que otros, más pequeños, lo hacen mejor para abrir semillas pequeñas y blandas. Durante la época de sequía predominan las plantas cuyas semillas son más duras y, por lo tanto, predominan también los pinzones con picos más grandes.

Los animales que predominan son capaces de dejar más descendientes en las siguientes generaciones. Cuando el ambiente se vuelve más húmedo, las plantas de semillas blandas florecen y predominan los pinzones con el pico pequeño. 

Esto se debe precisamente a que se seleccionan los individuos con características que hacen posible estar mejor adaptados a su ambiente. En el ambiente seco, se seleccionan los pinzones de pico grande y, por el contrario, cuando el ambiente se vuelve más húmedo, lo hacen los pinzones de pico más pequeño.

Se cree que las diferentes especies de pinzones se originaron a partir de una población ancestral que llegó a una isla. Al no haber competencia por los alimentos, las generaciones siguientes desarrollaron picos con formas variadas adaptadas al tipo de alimento; posteriormente se concentraron en las islas donde el ambiente les favorecía

Vamos a mostrar cómo podemos organizar la información más importante que hemos visto acerca de la adaptación, para lo cual identificamos los principales conceptos y los relacionamos entre sí, por medio de un mapa conceptual. Aunque el mapa que elabore cada persona puede ser diferente, mostramos a continuación uno que representa lo que deseamos:  para elaborar un mapa conceptual es necesario hacer lo siguiente: Leer la lección con cuidado, identificar el tema general y anotarlo como título del mapa. Identificar los conceptos más importantes del texto. Anotar primero los más generales y después los particulares o más específicos y encerrarlos en un óvalo. Unir los conceptos con líneas y palabras que permitan relacionarlos. Pavorreal macho Los machos de algunas especies de animales tienen características sexuales secundarias muy vistosas o atractivas, como la forma y la coloración de las plumas, el tamaño de las astas o el tono del canto. Durante la época de reproducción, los machos realizan cortejos exhibiendo esas características a las hembras. El macho que es seleccionado por las hembras puede aparearse con más frecuencia y heredar las características distintivas a sus hijos, que a su vez tendrán más posibilidades de aparearse y tener hijos y así sucesivamente. Ave del paraíso macho Con el desarrollo de la agricultura hace aproximadamente 10 000 años, el ser humano comenzó a seleccionar el tipo y la forma de muchas especies de plantas y animales que le eran útiles. Por ejemplo, los perros posiblemente se originaron de una especie parecida a los lobos que rondaban los primeros asentamientos humanos en busca de comida; posteriormente fueron domesticados por nuestros antepasados y formaron parte de sus comunidades. Las siguientes generaciones de lobos domesticados presentaron características diferentes a las de los lobos de las poblaciones originales, hasta que formaron una nueva especie, la de los perros. El ser humano seleccionó a los perros que le eran útiles en ciertas tareas. Aquellos que obedecían órdenes fácilmente fueron entrenados para cuidar a las reses. Otros, que podían correr muy rápido y que tenían un olfato privilegiado, fueron domesticados para perseguir presas durante las cacerías. Teozintle, maíz prehispánico Los seres humanos hemos cambiado deliberadamente muchas especies al cruzarlas de manera especial. Como resultado del desarrollo de la agricultura, el hombre ha modificado muchas especies de plantas para su consumo, en un proceso de selección artificial. El maíz, por ejemplo, que es de origen mexicano, no era como lo conocemos ahora. Era una planta más pequeña, con mazorcas que apenas llegaban a medir 6 cm. Los antiguos pobladores de México empezaron a sembrar solamente semillas de las mazorcas que contenían más granos y eran más grandes. Con el paso del tiempo las plantas cuyas mazorcas fueron más grandes y más alimenticias predominaron, y aquellas con las mazorcas más pequeñas desaparecieron. En el siglo xix existieron varias teorías que trataron de explicar cómo evolucionaban las especies en el tiempo. Lamarck, un científico francés, decía que los organismos, plantas o animales, cambiaban por necesidad. Si un animal como la jirafa necesitaba alcanzar la copa de los árboles más altos, al usar su cuello continuamente, éste se iba a ir alargando, y por lo tanto sus hijos iban a nacer con el cuello más largo. Ahora sabemos que no es así. Teoría de la evolución de Lamarck: a) Las jirafas no alcanzan el follaje de los árboles. b) Las jirafas estiran el cuello constantemente para alcanzar el follaje. c) Por lo mismo, el cuello se alarga. d) Las jirafas de las siguientes generaciones heredan esta característica. La ciencia explica hoy la evolución de las jirafas, a partir de la teoría de Darwin: en la población de los ancestros de las jirafas existía una gran diversidad no sólo en el largo del cuello sino en otras características como el tamaño y el peso. Al volverse extremoso el clima y desaparecer los arbustos de que se alimentaban, sólo aquellos individuos cuyo cuello les permitía alcanzar la copa de los árboles sobrevivieron, los demás individuos al no alimentarse debidamente murieron sin dejar descendientes. Las jirafas que sobrevivieron tuvieron descendientes de cuello largo y así sucesivamente durante múltiples generaciones. Teoría de la evolución de Darwin: a) Existe gran variabilidad en el tamaño del cuello de las jirafas. b) Unas alcanzan el follaje y otras no. c) Las jirafas que alcanzan el follaje sobreviven y dejan descendientes parecidos a ellas. d) Con el paso de las generaciones dominan las jirafas de cuello largo.

SEPTIEMBRE 15 DE 2014

1.3 Evolución de la vida en la Tierra

La evolución de la vida en nuestro planeta es un proceso dinámico y continuo cuyo resultado es la gran diversidad de formas, extintas y vivientes, que la han poblado. Es notable que descendientes de algunos grupos de organismos unicelulares que surgieron hace 3 500 millones de años sobrevivan hasta nuestros días.

A la vez, la extinción es inherente al proceso evolutivo, pues se calcula que del total de especies que han habitado el planeta, aproximadamente 99 por ciento ya desapareció, de tal forma que las actuales representan el restante uno por ciento.
Para entender la evolución de la vida es necesario ubicarnos en dimensiones de tiempo que datan de millones de años, así como recurrir al conocimiento de disciplinas como la geología y relacionarlas con estudios paleontológicos, a través del uso de técnicas clásicas y modernas.
Como hemos visto, una de las mejores herramientas para la reconstrucción de la vida en la Tierra es el registro fósil. En él podemos encontrar evidencias de lo que ha sido la vida desde sus orígenes; es decir, aporta información sobre cómo fueron las primeras formas vivientes, cuándo aparecieron, cómo se fueron diversificando y por qué se han extinguido. Es así como paleontólogos, biólogos y geólogos, entre otros estudiosos, han construido un esquema de la historia de la vida en la Tierra.
La naturaleza mantiene un proceso de cambio sujeto a sus infinitas interrelaciones e interacciones entre el mundo físico y el mundo biológico. Estas relaciones se han formado a lo largo de miles de millones de años. Entonces, ¿cómo y cuándo se formó la vida sobre la Tierra?
La preocupación por responder estas preguntas, que son resultado de la conciencia humana y de sus relaciones con el ambiente, es muy antigua. Cuando el humano racionaliza los vínculos que sostiene con la naturaleza, también encuentra formas de manipularla. Así se formaron los primeros agricultores, cazadores y recolectores, y cada uno en su labor pudo percibir y conocer diversos aspectos relacionados con los seres vivos: observaron qué animales daban origen a otros que guardaban parecido con sus progenitores, de la misma manera que las semillas daban flores.
Pero no sólo advirtieron cómo la vida originaba vida, también veían cómo surgían seres vivos aparentemente a partir de materia inanimada —cerca de fuentes de agua, en restos de materia orgánica, etcétera—, percepción que favoreció la idea de que la vida surgía espontáneamente.
Esta visión prevaleció hasta el tercer cuarto del siglo XVII, pero aún en nuestros días podemos escucharla en afirmaciones populares como “salieron gusanos de las frutas” o “se formaron moscas” a partir de aquéllas.A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur (1822-1895) en Francia y John Tyndall (1820-1893) en Inglaterra refutaron la idea de la generación espontánea. A pesar de ello, la pregunta de cómo se originó la vida en la Tierra aún no tenía respuesta.
Durante casi medio siglo la pregunta permaneció latente. Finalmente, du-rante las décadas de 1920 y 1930, Alexander I. Oparin (1894-1980), soviético, y John B. S. Haldane (1860-1936), inglés, plantearon la imposibilidad de que una atmósfera rica en oxígeno, como la conocemos hoy, permitiera la formación espontánea de las complejas moléculas orgánicas necesarias para la vida, ya que las propiedades del oxígeno impedían la formación de moléculas orgánicas complejas por estar éste en continua reacción con otras moléculas.

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Entonces, tanto Oparin como Haldane supusieron que la atm ósfera primitiva debió contener poco oxígeno y mayores concentraciones de hidrógeno; así, la vida pudo haber surgido de la materia inanimada mediante reacciones químicas ordinarias. A este proceso de evolución química se le conoce como evolución prebiótica, es decir, anterior a la existencia de la vida.
La tierra primitiva era muy diferente del planeta que ahora habitamos: su atmósfera no estaba formada por la misma mezcla de gases que conforman el aire que respiramos en la actualidad.
La superficie terrestre registraba temperaturas muy elevadas, pero una vez solidificada la corteza y formados los mares, pudo surgir la vida. Conforme las condiciones del planeta cambiaron, las primeras formas vivas evolucionaron. Se cree que la vida se originó en el planeta hace aproximadamente 3 900 millones de años; sin embargo, el registro fósil más antiguo data de hace 3 500 millones de años en rocas de Groenlandia y corresponde en su mayoría a organismos procariotas unicelulares semejantes a las cianobacterias actuales, las cuales tenían la capacidad de fotosintetizar. El lapso entre el origen de la vida y las evidencias que prueban la existencia de la fotosíntesis es de “sólo” 800 millones de años; una evolución extraordinariamente rápida si tomamos en cuenta lo complejas que son las células y la fotosíntesis.
La evolución física y biológica en nuestro planeta ha sido un proceso complejo y continuo. Para simplificar su comprensión, los geólogos y paleontólogos dividieron la historia de la vida en la Tierra en etapas, cada una caracterizada por eventos particulares. Como se muestra en el siguiente cuadro, se le llama precámbrico al enorme periodo que va desde el origen del mundo hasta hace aproximadamente 542 millones de años. Esta etapa se divide en dos eones: arqueano y proterozoico. La vida, después de originarse en el arqueano, estuvo representada por microorganismos y organismos pluricelulares que carecían de esqueletos, por lo que las evidencias de fósiles son escasas. El eón restante se denominafanerozoico y se subdivide en tres eras: paleozoica, mesozoica y cenozoica.