Featured post

Concepte d´evolució biològica

L’evolució és el procés de canvi en totes les formes de vida al llarg de les generacions, i la biologia evolutiva és l’estudi de com i per què té lloc l’evolució. Un organisme hereta característiques (anomenades “trets”) dels seus pares a través dels gens. Canvis (anomenats mutacions) en aquests gens poden produir un nou tret en el descendent d’un organisme. Si el nou tret fa que aquest descendent s’adapti millor al seu ambient, tindrà més èxit a l’hora de sobreviure i reproduir-se. Aquest procés rep el nom de selecció natural, i fa que els trets útils esdevinguin més comuns. Després de moltes generacions, una població pot adquirir tants trets nous que es converteix en una nova espècie.

esquema

Concepte d´espècie

L’espècie des del punt de vista biològic, és un grup d’organismes que es poden reproduir entre si i donar descendència fèrtil. Hi ha diversos mecanismes que impedeixen la producció de descendència fèrtil  per part d’organismes de diferents espècies.

S’anomena especiació el procés d’aparició d’una nova espècie per l’adquisició d’algun tipus d’aïllament reproductor entre organismes d’una espècie inicial.

L’especiació té lloc de dues maneres principals:

*especiació geogràfica o al.lopàtrica: les noves espècies apareixen mentre hi ha un aïllament geogràfic entre les poblacions originàries.

*especiació simpàtrica: apareixen les espècies sense cap barrera geogràfica entre els organismes de la població inicial.

El procés d´especiació geogràfica, que és el més comú, té lloc en diverses fases:

-l´intercanvi genètic entre dues poblacions s’ interromp a causa d’ una barrera geogràfica.

-les dues poblacions separades divergeixen genèticament per mecanismes com: la selecció natural, deriva genètica, mutacions…

-la divergència genètica comporta l’ aparició de mecanismes d’ aïllament reproductiu.

-les dues poblacions es tornen a posar en contacte i estroben aïllades reproductivament: ja són dues espècies diferents.

 600px-drosophila_speciation_experiment_ca_svg

El procès d’ especiació simpàtrica  té lloc de forma similar, però la interrupció de l’ intercanvi genètic entre les poblacions inicials es produeix sense aïllament geogràfic:

-aparició de mutacions cromosòmiques per errades en la divisió cel.lular.

-canvis genètics (mutacions) que permeten a una subpoblació explotar recursos alimentaris diferents.

-canvis genètics que generen polimorfisme a la població inicial, el qual dóna lloc a processos de selecció sexual entre subpoblacions.

Els mecanismes d’aïllament reproductor es divideixen en dos grups:

-prezigòtics: impedeixen la formació de zigots.

-postzigòtics: impedeixen que els híbrids siguin viables o fèrtils.

El ritme de l’ especiació, a partir de dades del registre fòssil,  es proposa a partir de dos models diferents:

*Gradualisme: les espècies originades a partir d’ un ancestre comú, a mesura que passa el temps, divergeixen morfològicament de manera progressiva.

*Equilibri puntual: els canvis morfològics es produeixen principalment en el moment en què les noves espècies apareixen. Posteriorment es mantenen en una situació d’ equilibri sense gairebé canvis durant llargs períofdes de temps.

Hipòtesi d’Oparin i experiment de Miller

Aleksandr Ivanovich Oparin era rus de naixença, fisiòleg vegetal de carrera, bioquímic per vocació. Va néixer en 1894 en Uglich. Va estudiar, i després va ensenyar, en la Universitat de Moscou.oparin

El 3 de març de 1922, Oparin va presentar la seva opinió en una reunió de la Societat Botànica Russa, de la qual era membre. Va ser escoltat i reprovat amb igual cortesia. Era una especulació teòrica que mancava de suport experimental. Sense descoratjar-se, Oparin va escriure un llibret titolat L’origen de la vida. Amb certa reticència, i a pesar del rebuig rotund d’un àrbitre científic, l’obra va ser publicada per l’editorial El Treballador Moscovita. Va sortir a la venda al novembre de 1923 (encara que duia data d’edició de 1924). Es va vendre bé. Aviat es va convertir en una raresa bibliogràfica. Fora de Rússia pràcticament no es va difondre fins al 1965.

 sopa-primitiva

 


 

 

Segons Oparin:

  • Quan la Terra es va formar fa uns 4.500 milions d’anys, era una immensa bola incandescent en la qual els diferents elements es van col·locar segons la seva densitat, de manera que els més densos es van enfonsar cap a l’interior de la Terra i van formar el nucli, i els més lleugers van sortir cap a l’exterior formant una capa gasosa al voltant de la part sòlida, la protoatmosfera, en la qual havia gasos com el metà, l’amoníac i el vapor d’aigua.
  • Aquests gasos estaven sotmesos a intenses radiacions ultraviolades (UV) provinents del Sol i a fortes descàrregues elèctriques que es donaven en la pròpia atmosfera, com si fossin grans llampecs; per efecte d’aquestes energies aquests gasos senzills van començar a reaccionar entre sí donant lloc a molècules cada vegada més complexes; al mateix temps la Terra va començar a refredar-se, i va començar a ploure de forma torrencial i aquestes pluges van arrossegar les molècules de l’atmosfera cap als primitius mars que s’anaven formant
  • Aquests mars primitius estaven molt calents i aquesta calor va fer que les molècules seguissin reaccionant entre si, apareixent noves molècules cada vegada més complexes; Oparin va anomenar a aquests mars carregats de molècules el brou nutritiu o sopa primordial. Algunes d’aquestes molècules es van unir constituint unes associacions amb forma de petites esferes anomenades coacervats, que encara no eren cèl·lules

La teoria que va desenvolupar en els anys 20 va ser la llavor de la visió actual sobre l’origen de la vida.

Quan Oparin era estudiant universitari, els biòlegs russos ensenyaven que els primers éssers vius havien estat autòtrofs, i s’havien format per generació espontània a partir de grumolls de carbó. A Oparin, que havia llegit i acceptava la Teoria de l’Evolució de Darwin, la idea no li agradava. “Jo no assolia imaginar l’aparició sobtada d’una cèl·lula fotosintètica a partir de diòxid de carboni, nitrogen i aigua -va escriure Oparin-. Per això, vaig arribar a la conclusió que primer havien d’haver sorgit, mitjançant un procés no biològic, les substàncies orgàniques de les quals es van formar, més endavant, els primers éssers vius, organismes que al principi eren heteròtrofos i s’alimentaven de les substàncies orgàniques de l’ambient.”

 

Els experiments de Miller

En 1953, Stanley L. Miller (1930-2007), un estudiant de doctorat de la Universitat de Chicago va proposar al seu director Harold Urey, realitzar un experiment per a contrastar la hipòtesi de Aleksandr Oparin i J. B. S. Haldane segons la qual en les condicions de la Terra primitiva s’havien produït reaccions químiques que van conduir a la formació de compostos orgànics a partir d’inorgànics, que posteriorment van originar les primeres formes de vida. Urey pensava que els resultats no serien concloents però finalment va acceptar la proposta de Miller. Van dissenyar un aparell en el qual van simular algunes condicions de l’atmosfera de la Terra primitiva. L’experiment va consistir, bàsicament, a sotmetre una barreja de metà, amoniac, hidrogen i aigua a descàrregues elèctriques de 60.000 volts.
Aquest experiment va donar com resultat la formació d’una sèrie de molècules orgàniques, entre la qual destaquen àcid acètic, ADP-Glucosa, i els aminoàcids glicina, alanina, àcid glutàmic i àcid aspártic, usats per les cèl·lules com els pilars bàsics per a sintetitzar les seves proteïnes. Aquest experiment va ser clau per a comprovar la Teoria del brou primordial per a l’origen de la vida.

L’experiment realitzat per Miller i Urey va indicar que la síntesi de compostos orgànics, com els aminoàcids, va ser fàcil en la Terra primitiva.

Altres investigadors –seguint aquest procediment i variant el tipus i les quantitats de les substàncies que reaccionen- han produït alguns components simples dels àcids nucleics i fins i tot ATP.

Antecedents històrics de l’origen de la vida

La generació espontània

La generació espontània antigament era una creença popular profundament arrelada. L’observació superficial indicava que sorgirien cucs del fang, mosques de la carn podrida, cucs pudents dels llocs humits, etc. Així, la idea que la vida s’estava originant contínuament en la Terra a partir d’aquestes restes de matèria orgànica es va establir com a dogma en la ciència. Avui dia la comunitat científica considera aquesta idea una pseudociència. La autogénesis se sustentava en processos com la putrefacción. És així que d’un tros de carn podien generar-se larves de mosca. Precisament, aquesta premissa era resultat d’una observació superficial, ja que – segons els defensors d’aquest corrent – no era possible que, sense que cap organisme visible s’acostés al tros de carn apareguessin les larves, tret que sobre aquesta actués un principi vital generador de vida.

L’experiment de Redi

Francesco Redi, un metge italià, va realitzar un experiment en 1668 en el qual va col·locar quatre gots i allí va posar respectivament un tros de serp, peix, anguilas i un tros de carn de bou.

Va preparar després altres quatre gots amb els mateixos materials i els va deixar oberts, mentre que els primers romanien tancats hermèticament. Al poc temps algunes mosques van ser atretes pels aliments deixats en els gots oberts i van entrar a menjar i a posar ous; transcorregut un lapse de temps, en aquesta sèrie de gots, van començar a aparèixer algunes larves. Això no es va verificar, en canvi, en els altres gots ben tancats, ni tan sols despues de diversos mesos. Per tal motiu, Redi va arribar a la conclusió que les larves (cucs) s’originaven de les mosques i no per generació espontània de la carn en descomposició.

Alguns van objectar a Redi dient que en els gots tancats havia faltat circulació de l’aire (el principi actiu o vital) i això havia impedit la generació espontània.

Redi va realitzar un segon experiment: aquesta vegada els gots de l’experiment no van ser tancats hermèticament, sinó només recoberts amb gasa. L’aire (el principi actiu), per tant, podia circular. El resultat va ser igual a l’anterior, donat que la gasa, evidentment, impedia l’accés d’insectes als gots i la consegüent deposició dels ous, i en conseqüència no es donava el naixement de les larves.

Amb aquestes simples experiències, Redi va demostrar que les larves de la carn putrefacta es desenvolupaven d’ous de mosques i no per una transformació de la carn, com afirmaven els partidaris de la abiogénesis. Els resultats de Redi van enfortir la biogénesis, teoria que admet l’origen d’un ésser viu només a partir d’altre ésser viu.

L’experiment de Pasteur

En la segona meitat del segle XIX, Luis Pasteur va realitzar una sèrie d’experiments que van provar definitivament que també els microbis s’originaven a partir d’altres microorganismes.

Pasteur va estudiar de forma independent el mateix fenòmen que Redi. Va utilitzar dos matrassos de coll de cigne. Aquests matrassos tenen els colls molt allargats que es van fent cada vegada més fins, acabant en una obertura petita, i tenen forma de s. En cadascun d’ells va ficar quantitats iguals de brou de carn (o brou nutritiu) i els va fer bullir per a poder eliminar els possibles microorganismes presents en el brou.

La forma de S era perquè l’aire pogués entrar i no obstant això que els microorganismes es quedessin en la part més baixa del tub.

Passat un temps va observar que cap dels brous presentava senyal alguna de la presència d’algun microorganisme i va tallar el tub d’un dels matrassos. El matràs obert va trigar poc en descompondre’s, mentre que el tancat va romandre en el seu estat inicial. Pasteur va demostrar així que els microorganismes tampoc provenien de la generació espontània.

A manera de curiositat, es conserven en l’Institut Pasteur de Paris alguns dels flascons que va utilitzar en el seu experiment, que encara romanen inalterats més de 100 anys després.

Així, gràcies a Pasteur, la idea de la generació espontània va ser bandejada del pensament científic i a partir de llavors es va acceptar de forma general el principi que deia que tot ésser viu procedeix d’altre ésser viu.

No obstant això, la creença en la generació espontània va seguir sent sostinguda per diversos naturalistes, entre els quals destaquen Richard Owen o Lamarck.

Crítiques a l’evolució

Les crítiques a l’evolució han estat fetes des que les primeres idees evolutives adquiriren prominència a voltants del principi del segle XIX. Les crítiques es guanyaren immensos públics populars, i quan Charles Darwin publicà la seva obra del 1859 L’origen de les espècies, gradualment convencé la majoria de la comunitat científica que l’evolució era una hipòtesi vàlida i provada empíricament. A les dècades del 1930 i del 1940, els científics crearen la síntesi evolutiva moderna, que combina la teoria darwiniana de la selecció natural amb la genètica de poblacions.Des d’aquest període, l’existència dels processos evolutius i la capacitat de la síntesi evolutiva moderna d’explicar com i per què tenen lloc aquests processos, ha estat indiscutible entre els biolegs.

Després de la creació de la síntesi moderna, gairebé totes les crítiques a l’evolució han vingut de grups religiosos, i no de la comunitat científica. Tanmateix, la majoria de cristians creuen en Déu com a Creador, tot i acceptant l’evolució científica com un procés natural. Una minoria de cristians rebutjaren l’evolució des del principi com a “heretgia”, però la majoria intentaren reconciliar l’evolució científica amb les descripcions bíbliques de la Creació.  L’islam accepta l’evolució natural de les plantes i els animals, però l’origen de l’home és discutit i no hi ha cap consens.

En contrast amb objeccions anteriors a l’evolució, que eren o bé estrictament científiques o bé explícitament religiose, algunes objeccions recents a l’evolució han intentat difuminar aquesta distinció. En particular, moviments com ara el creacionisme científic i el disseny intel·ligent ataquen la base empírica de la ciència, i argumenten que existeixen proves més contundents del disseny de la vida per part d’un ésser intel·ligent no especificat, o la descripció bíblica de la Creació. Molts dels arguments contra l’evolució inclouen crítiques fetes a les proves de l’evolució, així com la metodologia, plausibilitat, moralitat i acceptació científica de la biologia evolutiva. Tanmateix, la comunitat científica no dóna cap mena de validesa a aquestes objeccions, citant malentesos en el concepte d’una teoria científica, l’aclaparador consens científic quant a les bases de l’evolució, i el poc coneixement dels detractors de lleis bàsiques de la física