Lucy, la australopithecus más famosa del mundo

Esta entrada se la quiero dedicar a uno de nuestros antepasados más famosos, Lucy, un Australopithecus afarensis de 3.2 millones de años de antigüedad.

Lucy fue una hembra de aproximadamente 1 metro de altura y 27 kg de peso, su importancia radica debido a que se trata del esqueleto más antiguo y más completo de un niño jamás hallado en la historia de la paleontología. Los especialistas recuperaron muchas partes de su cuerpo, concretamente 52 huesos, entre los que se encontraron el cráneo, la dentadura casi al completo, el torso y partes importantes de las extremidades superiores e inferiores.

Aunque hay bastantes disputas alrededor de esta especie, la mayoría de científicos corroboran que las características de los restos hallados hace 41 años, es que caminó erguida y que tenía los brazos similares a las extremidades superiores de los gorilas, hecho que la hace totalmente distinta a la especie Homo Sapiens debido a la proporción entre piernas y brazos.

Esta especie es un homínido extinto de la subtribu Hominina que vivió entre los 3.9 y 3 millones de años antes del presente. Era de contextura delgada y se cree que solo vivió en África del este. La mayoría de la comunidad científica aceptó que podía ser uno de los ancestros del género Homo.

Como dato curioso, el nombre de Lucy proviene de la canción 'Lucy in the sky with diamonds' del conjunto musical The Beatles. En el momento del descubrimiento del hallazgo, el equipo investigador estaba escuchando la canción y por ese motivo la llamaron Lucy.

Aspecto de Lucy. Fuente: http://eldia.es/eldiaes/imagenes/2015/04/13/1428920398343k.jpg

Cuatro episodios clave en la evolución humana

1. Origen

El fósil más antiguo atribuido al género Homo es un fragmento de mandíbula de 2,8 millones de años de antigüedad descubierto en 2013 en Etiopía. Es descendiente del género de los australopitecos; muy probablemente, de la especie Australopithecus afarensis a la que pertenece la emblemática Lucy. Se han descubierto muy pocos fósiles del primer millón de años de evolución humana. El segundo más antiguo, descubierto también en Etiopía, es un maxilar de hace 2,35 millones de años.

Los cráneos más antiguos, atribuidos a la especie Homo habilis, indican que los primeros humanos tenían un cerebro de entre 500 y 650 centímetros cúbicos, poco mayor que el de un chimpancé. El nuestro, con un volumen medio de 1.200-1.300 centímetros cúbicos, es aproximadamente el doble de grande. Los fósiles del resto del cuerpo indican que los primeros humanos, que ya eran perfectamente bípedos, medían alrededor de 1,25 metros de altura.

2. Primera salida de África 

Los Homo erectus que aparecen hace algo menos de dos millones de años en África ya tienen un cerebro de alrededor de un litro y pueden llegar a 1,80 metros de altura. A esta especie se han atribuido los restos humanos más antiguos hallados fuera de África, descubiertos en el yacimiento de Dmanisi (Georgia) y fechados en 1,8 millones de años.

Aproximadamente en la misma época que los Homo erectus, también surgen en África los Homo ergaster y los Homo rudolfensis.

3. Evoluciones paralelas 

A partir de ese momento, la evolución humana se bifurca en distintas ramas que progresan de manera paralela. Los humanos que colonizan Europa Occidental evolucionan hacia los Homo antecessor, descubiertos en Atapuerca en sedimentos de entre 800.000 y 1,2 millones de años de antigüedad. Más tarde aparecen en Eurasia los Homo heidelbergensis y sus descendientes, los neandertales. En la época de los neandertales, viven también en el este de Eurasia los denisovanos, un enigmático grupo humano del que sólo se han recuperado dos piezas dentales y un fragmento óseo de un dedo, y cuya identidad se ha deducido del análisis genético de las piezas.

Mientras tanto, en África, evolucionan los linajes del género Homo que acabarán dando lugar a nuestra especie. La escasez de fósiles humanos de este periodo en África ha impedido descubrir qué acontecimientos, y qué secuencia de especies, desembocan en la aparición de los Homo sapiens.

4. La especie hegemónica 

La estirpe de los Homo sapiens aparece hace más de 300.000 años, según indican los fósiles de la cueva de Jebel Irhoud (Marruecos) que se presentan esta semana en la revista Nature. La especie sale por primera vez de África hace unos 100.000 años y se encuentra por primera vez con los neandertales en Oriente Medio. En ese momento, su expansión se detiene allí.

Hace unos 60.000 años, sin embargo, los Homo sapiens se extienden hasta Oceanía a lo largo del sur de Asia. Todas las poblaciones humanas que vivían anteriormente en la región, como los Homo floresiensis de la isla de Flores en Indonesia, se acaban extinguiendo. Hace unos 40.000 años, los Homo sapiens irrumpen en Europa, momento a partir del cual se extinguen los neandertales.

Teorías evolutivas

Al igual que en el origen de la vida, existen múltiples teorías sobre la evolución de la vida en la Tierra. La primera de ellas la propuso El naturalista francés Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829).

Según Lamarck las especies actuales provenían de especies primitivas, hoy extinguidas, que habrían sufrido modificaciones sucesivas; esta nueva idea recibió el nombre de evolucionismo. Para Lamarck estas transformaciones se debían a que cuando cambiaban las condiciones ambientales, los seres vivos desarrollaban caracteres que les ayudaban a vivir mejor (adaptación al medio) y luego esos caracteres se transmitían a sus descendientes, apareciendo especies nuevas; es lo que llamaba la herencia de los caracteres adquiridos.

Herencia Lamarckiana. Fuente: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhGoQ5We-QHCt-tet1bxFd4QkZ8zlvCntjERLHh_-eReaxclEvlCwCf0yIUre1sgK12mTnONykMWeKEKGHfqnTndFD8xJg19qecja24DfK7Mk6lnywECzz5qdAOaAhh-IHJ-VWo4s9md427/s1600/charlesdarwin081.jpg

Años después, los naturalistas británicos Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Wallace (1823-1913) mejoraron las ideas lamarckistas, rechazando la herencia de los caracteres adquiridos e introduciendo los conceptos de variabilidad de las poblaciones y selección natural, que son algunas de las ideas más importantes del proceso evolutivo; la variabilidad nos explica que en una población perteneciente a una especie determinada hay una gran variedad de individuos diferentes, cada uno de los cuales se adapta de diferente manera a un ambiente determinado, de tal forma que unos se adaptan mejor (viven mejor) que otros, y esto repercute en la cantidad de descendientes que pueden tener, de forma que los que viven mejor tienen más descendientes, es decir, son seleccionados por la naturaleza para vivir y tener más hijos. Lo podemos ver con el siguiente ejemplo:

Evolución darwinista. Fuente: http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//500/566/html/Unidad01/imagenes/19.jpg

La selección natural, ayudada por otras fuerzas evolutivas tales como las mutaciones genéticas, provocan cambios graduales en los individuos que terminan por dar lugar a la aparición de nuevas especies, pudiendo desaparecer la especie de la que provienen (recuerda por ejemplo que el Homo sapiens actual proviene del Homo antecessor que está extinguido). Este proceso de transformación gradual de una especie en otra nueva recibe el nombre de evolución biológica o darwiniana.

Darwin y Wallace se encontraron con el problema de explicar por qué existía esa variedad de individuos y por qué había rasgos que sí se heredaban, ya que cuando publicaron sus obras no se conocían aún los trabajos de Gregor Mendel sobre la herencia de los caracteres.

Hoy en día la teoría más aceptada es el neodarwinismo propuesto por Theodosius Dobzhansky (1900-1975), que es la idea de evolución darwiniana vista a la luz de la genética, lo cual permite explicar que la variedad de individuos en una especie se debe a que poseen diferente información genética, y por eso se pueden heredar ciertos caracteres, ya que se transmiten a través de los genes de una generación a otra.

Algunos biólogos como Stephen Jay Gould, y, sobre todo, los paleontólogos suelen discrepar de las ideas neodarwinistas en el aspecto de la velocidad a la que se producen los cambios en las poblaciones que terminan dando lugar a especies nuevas; ellos, al estudiar los fósiles, lo que observan es que esos cambios parecen producirse mucho más deprisa de lo que indica el neodarwinismo y el evolucionismo en general: el registro fósil no nos habla de cambios graduales a lo largo de muchas generaciones, sino de cambios mucho más rápidos, en muy pocas generaciones, que convierten a unas especies en otras como respuesta a los cambios en el medio, es como si la evolución avanzara a saltos: es la denominada teoría saltacionista, o teoría del equilibrio puntuado.

Neodarwinismo VS Equilibrio puntuado. Fuente: http://www.cientic.com/imagens/img_espec8.gif

Actividad: La Descubridora

Os propongo iniciar un viaje digital a través de la siguiente actividad:

La "Descubridora" es un barco de vela en el que vas a hacer un viaje alrededor del mundo; vas a visitar lugares que son únicos en la Tierra para entender qué es y cómo funciona la evolución; en cada lugar vas a recoger información y al final tendrás que elaborar una hipótesis que explique lo que hayas visto en tu viaje.

El viaje se inicia una luminosa mañana de primavera, y con un viento favorable ponemos rumbo hacia nuestro primer destino...

La Descubridora. Fuente: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/evolucion/image/beagle.gif

Inicia tu viaje pinchando aquí.

Hipótesis de la panspermia

Hoy en día existe una variante de la teoría química del origen de la vida que es la teoría del origen extraterrestre de la vida, que asume los principios de la teoría de Oparin con la diferencia de proponer que la molécula replicante, ese ácido nucleico primitivo capaz de autocopiarse, no surgió en los mares primordiales terrestres, sino que se originó en alguna nebulosa próxima a la Tierra o en la propia nebulosa que originó el Sistema Solar, y llegó a la Tierra en algún meteorito, integrándose en el proceso de evolución química que ya se daba en la Tierra. 

Esta teoría sustentada por científicos de la talla de Carl Sagan se basa en el descubrimiento extraterrestre de numerosas moléculas bioquímicas, tales como agua y aminoácidos, en las nubes gaseosas de algunas nebulosas.

Molécula replicante en meteorito. Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/48/Panspermie.svg/300px-Panspermie.svg.png

Las esponjas, la vida animal más antigua de la Tierra

Una noticia reciente sitúa a las esponjas marinas como la vida más antigua del planeta, en lugar de los ctenóforos.

Investigadores de la Universidad de Bristol aseguran haber puesto fin al debate “más acalorado de la biología evolutiva”. Un equipo dirigido por el profesor Davide Pisani apunta que son las “esponjas morfológicamente simples” la que se sitúan en el inicio de la cadena evolutiva, lo que las convierte en hermanas del resto de ramas animales.

Es decir, se situarían al inicio de la cadena evolutiva, sustituyendo a los ctenóforos, como se pensaba. Los ctenóforos habían sido considerados desde 2008 como nuestro antepasado más antiguo. Estos animales se​ caracterizan por tener células especializadas (coloblastos) que producen una sustancia pegajosa utilizada para capturar las presas. Son exclusivamente marinos y se han descrito hasta 166 especies.

Las esponjas simples, en cambio, son humildes criaturas que viven en el fondo del mar, que actúan como filtradores. “Si asumimos que son el ancestro original, entonces podemos asumir un escenario mucho más simple: que evolucionamos a partir de un organismo filtrador”.

Los investigadores utilizaron técnicas estadísticas para medir si los modelos evolutivos utilizados de forma rutinaria en filogenia (parte de la biología que se ocupa de las relaciones de parentesco entre los distintos grupos de seres vivos) pueden describir adecuadamente los conjuntos de datos genómicos utilizados para estudiar la evolución temprana de los animales. Este equipo de científicos descubrió que, para el mismo conjunto de datos, las actuales herramientas analíticas y de datos favorecen a las esponjas mientras que, las antiguas (y menos fiables, según ellos) apuntan a los ctenóforos.

Situar a las esponjas en la raíz del árbol evolutivo se relaciona bien, además, con el hecho de que los parientes vivos más cercanos de todos los animales son organismos acuáticos filtradores que se llaman coanoflagelados.

Os dejo el resto de la noticia en este enlace.

El rastro más antiguo de la vida en la Tierra

La revista Muy Interesante ha publicado una noticia tan interesante como su título: El rastro más antiguo de la vida terrestre. 

Unos restos microscópicos descubiertos en unas rocas de 3.500 millones de años constituyen los fósiles más antiguos conocidos así como la prueba directa de vida en la Tierra más temprana hallada hasta fecha. Así lo ha confirmado un equipo de investigadores de las universidades de Wisconsin–Madison y California, en Los Ángeles (UCLA). En un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, estos científicos, coordinados por el paleobiólogo James William Schopf, de esta última institución estadounidense, y el profesor de Geociencias John W. Valley, de la primera, describen once especímenes microbianos pertenecientes a cinco taxones diferentes –en estos se agrupan organismos que presentan un cierto parentesco entre sí–. “Este tipo de estudios sugiere que la vida podría ser un fenómeno muy común en el universo”, afirma Schopf. “Pero, sobre todo, la presencia de estos microbios en la Tierra hace 3.500 millones de años indica que se habría desarrollado en nuestro planeta mucho antes de esa fecha; si bien nadie sabe cuánto antes. Además, confirma que incluso la vida más primitiva puede evolucionar y dar origen, en este caso, a microorganismos más avanzados”

Fósiles encontrados. Fuente: https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/el-rastro-mas-antiguo-de-la-vida-en-la-tierra-171513765627

Según estos expertos, es posible relacionar sus características morfológicas con las huellas químicas características de la vida. Aunque algunos ejemplares son, en esencia, similares a algunos microbios que aún pueden encontrase en la actualidad, otros son bacterias y arqueas –un tipo de microorganismos unicelulares– pertenecientes a especies ya extinguidas. En todo caso, vivieron en una época en la que el oxígeno aún no se encontraba de forma significativa en la atmósfera.

Os dejo la noticia completa en este enlace.

Breve documental sobre el origen de nuestro planeta

Como bien sabéis, La Tierra se formó a partir de una serie de catástrofes devastadoras, una colisión planetaria apocalíptica, millones de impactos cósmicos y una de las explosiones más energéticas del universo, una supernova. Sin embargo esos cataclismos crearon el planeta que hoy conocemos. 

Este documental explica en sus 25 minutos de duración la formación de nuestro precioso planeta.

Hipotésis de la síntesis prebiótica (Oparin & Haldane)

Hoy en día la teoría aceptada para explicar el origen de la vida es la que se basa en la hipótesis química expuesta por el ruso Oparin y el inglés Haldane en 1923. Cuando la Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años, era una inmensa bola incandescente en la que los distintos elementos se colocaron según su densidad, de forma que los más densos se hundieron hacia el interior de la Tierra y formaron el núcleo, y los más ligeros salieron hacia el exterior formando una capa gaseosa alrededor de la parte sólida, la protoatmósfera. Esta atmósfera primitiva era muy diferente de la actual: abundaba el dióxido de carbono, el nitrógeno, el vapor de agua, el hidrógeno, el metano y el amoniaco, pero no había oxígeno.

Estos gases estaban sometidos a intensas radiaciones ultravioletas (UV) provenientes del Sol y a fuertes descargas eléctricas que se daban en la propia atmósfera, como si fueran gigantescos relámpagos; por efecto de estas energías, esos gases sencillos empezaron a reaccionar entre sí dando lugar a moléculas cada vez más complejas; al mismo tiempo, la Tierra empezó a enfriarse, y comenzó a llover de forma torrencial y estas lluvias arrastraron las moléculas de la atmósfera hacia los primitivos mares que se iban formando. 

Esos mares primitivos estaban muy calientes y este calor hizo que las moléculas siguieran reaccionando entre sí, apareciendo nuevas moléculas cada vez más complejas; Oparin llamó a estos mares cargados de moléculas el caldo primitivo o sopa primordial. Algunas de esas moléculas se unieron constituyendo unas asociaciones con forma de pequeñas esferas llamadas coacervados, que todavía no eran células. 

Formación de la sopa o caldo primigénio. Fuente: http://biologia-geologia.com/BG4/sopa_primordial.jpg

Este proceso continuó hasta que apareció una molécula que fue capaz de dejar copias de sí misma, es decir, algo parecido a reproducirse; esta molécula sería algo similar a un ácido nucleico. Los coacervados que tenían el ácido nucleico empezaron a mantenerse en el medio aislándose para no reaccionar con otras moléculas, y finalmente empezarían a intercambiar materia y energía con el medio, dando lugar a primitivas células. Así surgieron, hace más de 3.500 m.a., los primeros organismos celulares: bacterias anaerobias, que no utilizaban el oxígeno para respirar. Hace unos 2.000 m.a. aparecieron las células eucariotas, mucho más complejas; a partir de estas células, surgieron por evolución los organismos pluricelulares.

Así dio comienzo un proceso que aún sigue funcionando hoy en día, el proceso de evolución biológica, responsable de que a partir de seres vivos más sencillos vayan surgiendo seres vivos cada vez más complejos, y que es la causa de la gran diversidad de seres vivos que han poblado y pueblan actualmente la Tierra, lo que hoy llamamos la biodiversidad.

Proceso de evolución biologica. Fuente: http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//500/566/html/Unidad01/imagenes/21.jpg

Los seres vivos que han existido y existen en la actualidad son muy diferentes en cuanto a complejidad, aspecto, modo de vida, etc., independientemente de cuál haya sido el origen de la vida. Sin embargo, hay una serie de rasgos que son comunes a todos los seres vivos, extinguidos o vivientes, aunque sean de diferentes especies: 

• Todos los seres vivos están formados por la misma materia, a la que llamamos materia orgánica. 

• Todos los seres vivos realizan las mismas funciones, la nutrición, la relación y la reproducción, más o menos igual 

• Todos los seres vivos están formados por una (seres unicelulares) o varias células (seres pluricelulares).

El conjunto de todos los seres vivos que existen hoy en día junto con el medio donde viven forman lo que llamamos la biosfera, que abarca desde el suelo y parte de los océanos, hasta la zona más baja de la atmósfera, aunque no es una capa continua, ya que en algunos lugares la densidad de seres vivos es muy alta, y en otros apenas existe vida.

Generación espontánea, una de las primeras teorías del origen de la vida

Seguro que alguna vez que otra te has preguntado de dónde venimos, planteándote así uno de los problemas más difíciles de contestar para la biología actual. Así, a lo largo de la historia ha habido explicaciones del origen de la vida que se basaba en la generación espontánea, en el creacionismo, o hasta se le ha buscado un origen extraterrestre (panspermia).

Los primeros que se ocuparon de este tema fueron los pensadores de la antigua Grecia, entre los que destaca Aristóteles, que sostenía la idea de la generación espontánea, según la cual, los seres vivos provenían directamente del barro, del estiércol y de otras materias inertes sin sufrir ningún tipo de proceso previo, simplemente aparecían. Aunque esta idea pueda parecer muy infantil se mantuvo durante muchos siglos hasta el final de la Edad Media, época en la que se alternaba la creencia en la generación espontánea con la idea del origen divino de la vida, llegándose incluso a tachar de herejes a aquellos que intentaban estudiar la cuestión. Así podemos destacar los trabajos de algunos pensadores que apoyaban la generación espontánea, como Van Helmont (1577-1644), que realizó muchos experimentos sobre aspectos tales como el origen de los seres vivos, la alimentación de las plantas, etc.

Fue a finales del s. XVII cuando comenzó a cuestionarse la idea de la generación espontánea, especialmente a partir de los trabajos de Francesco Redi (1626-1698), que ideó un experimento sencillo y concluyente que consistió en meter trozos de carne en frascos cerrados, y otros en frascos abiertos, viendo que la carne de los frascos cerrados no desarrollaba gusanos.

Experimento de Redi. Fuente: http://biologia-geologia.com/BG4/redi_experimento.jpg

Con este experimento Redi demostró que los gusanos no aparecían por generación espontánea, y que su presencia estaba relacionada con la posibilidad que tenían las moscas de llegar a la carne y los pescados.

La fabricación del primer microscopio por Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) permitió descubrir los "animáculos" o seres microscópicos, que fueron al final los que ayudaron a rechazar la idea de la generación espontánea, gracias a los experimentos de Louis Pasteur (1822-1895), quien, entre otras cosas, demostró, por un lado, que los microorganismos se encontraban por todas partes y provocaban la descomposición de los alimentos y muchas enfermedades humanas, y por otro lado demostró finalmente que la generación espontánea no existía. Para ello realizó el siguiente experimento:

Experimento de Pasteur. Fuente: http://www.escuelapedia.com/wp-content/uploads/2011/12/Louis-Pasteur.png

En el experimento, Louis Pasteur añadió un caldo de cultivo a un matraz de cuello largo. A continuación, calentó el cuello, imprimiendo a ese un formato de tubo curvado (cuello de cisne). Después del modelado, continuó con el caldo hirviendo, sometiéndolo a una temperatura hasta el estado estéril (ausencia del microorganismo), pero permitiendo que el caldo tuviera contacto con el aire. Después de hervir, dejando el recipiente de cristal en reposo por mucho tiempo, percibió que el líquido permanecía estéril. 

Esto fue posible por causa de dos factores: El primero fue consecuencia de las trabas físicas, causadas por la sinuosidad de los cuellos de botella. El segundo, ocasionado por la adhesión de partículas de impurezas y microorganismos de las gotas de aguas formadas en la superficie interna del cuello durante la condensación del vapor emitido por la calefacción y la refrigeración cuando está en reposo. Después de unos días para verificar la no-contaminación, Pasteur rompió la parte superior del recipiente de cristal (cuello), exponiendo el líquido inerte a los microorganismos suspendidos en el aire, favoreciendo las condiciones para la propagación de gérmenes. 

Este científico, además de contribuir al fin del equívoco abiogenista, también desarrolló, a partir de la aplicación de calor y frío simultánea, la técnica de pasteurización largamente utilizada para la conversación de los alimentos. En resumen, Louis Pasteur hizo hincapié en la importancia de las prácticas de higiene como hervir o filtrar el agua, lavar y almacenar los alimentos adecuadamente para evitar la contaminación con bacterias patógenas.