La aparición del líquido amniótico en los huevos o durante el desarrollo embrionario (amniotas) les dio grandes ventajas para poder conquistar totalmente el mundo terrestre. Los primeros reptiles aparecieron hace 358 millones de años, según los registros.
Los mamíferos también forman parte de los amniotas, pero las primeras evidencias de esta clase se tienen hace 250 millones de años. Sin embargo, fue hasta después de la desaparición de los grandes reptiles, como los dinosaurios, que los mamíferos pudieron diversificarse y tener todas las formas que hoy observamos.
Las aves surgieron hace 199 millones de años. Según estudios recientes, se piensa que evolucionaron de un grupo de dinosaurios.
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Para que las plantas pudieran conquistar el mundo terrestre surgieron varias adaptaciones como:
Los primeros fósiles de las plantas datan de hace 500 a 430 millones de años. La hipótesis más aceptada es que las algas verdes son los antepasados de las plantas terrestres modernas y hay varias evidencias que la sustentan:
La hipótesis más aceptada hoy en día establece que los hongos y los animales poseen un ancestro común. Según estudios moleculares, se cree que el linaje entre hongos y animales se diferenció hace 1,500 millones de años, sin embargo el fósil más antiguo registrado para los hongos data de 460 a 500 millones de años, probablemente porque los ancestros de los hongos eran microscópicos y no se fosilizaron.
Incluso hoy en día, las relaciones de parentesco y la forma en que han evolucionado los diversos tipos de hongos sigue siendo un misterio.
Hace 440 millones de años aparecieron los primeros vertebrados: los peces, que al inicio no poseían mandíbula.
En menos de 20 millones de años la evolución de la mandíbula se dio, lo que otorgó una ventaja evolutiva muy importante. A partir de este proceso evolutivo surgieron dos tipos de peces: peces cartilaginosos y óseos.
Aproximadamente hace 400 años aparecieron los tetrápodos. Los primeros fueron los anfibios, los cuales dependen del agua para sobrevivir.
Con el paso de los años apareció una característica muy importante, la cefalización, que es la concentración de los órganos sensoriales y tejido nervioso en una cavidad. Existen muchos debates sobre cómo evolucionaron los animales, pero se pueden identificar dos grupos que se diferencian en su desarrollo embrionario:
Más adelante, hace unos 540 millones de años surgirían los primeros cordados.
El ancestro común de todos los animales vivió hace 1,200 u 800 millones de años. Este ancestro podría ser muy similar a los coanoflagelados modernos, que son protoctistas con flagelos.
Sin embargo, el grupo de fósiles que yace en las colinas de Ediacara en Australia, es el grupo más antiguo registrado de organismos pluricelulares fosilizados con tejidos diferenciados, tienen una antigüedad de 500 millones de años. Estos fósiles son pequeños y simples, muy parecidos a las esponjas (porífera), medusas (cnidarios) y gusanos (nemátodos) que conocemos hoy en día. Debido a la gran diversidad de formas ahí fosilizadas, se ha dicho que durante esta época se dio la explosión o radiación del Cámbrico, pues esta variedad de organismos conquistaron los mares y de ahí surgieron muchas de las formas que son parte de la gran diversidad de animales que hoy observamos.
La principal evidencia en favor de la endosimbiosis es que mitocondrias y cloroplastos de los organismos eucariontes actuales presentan su propio DNA y poseen parte de los elementos que intervienen en la síntesis de proteínas, también se reproducen de manera independiente.
En la actualidad existen relaciones endosimbióticas como los corales, que tienen algas dentro de sus células; protozarios (Myxotrichia paradoxa), que viven en simbiosis en el intestino de la termitas; bacterias espiroquetas, que se unen a protozoarios y funcionan como flagelos provocando el movimiento.
Sin embargo, no existe la evidencia que asegure el origen de los eucariontes.
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Se cree que los eucariotes surgieron hace 2, 000 años a partir de los procariotes a través de dos procesos principales: primero, el plegamiento de la membrana celular hacia el interior del citoplasma (invaginación), lo que produjo un sistema membranoso de canales que actualmente se denomina retículo endoplásmico; el segundo proceso es conocido como la teoría endosimbiótica entre procariontes, propuesta por Lynn Margulis.
La relación endosimbiótica, en la que ambos individuos relacionados entre sí se benefician, pudo darse entre una célula procarionte mayor y una pequeña bacteria fotosintética o una bacteria heterótrofa y aerobia. La célula hospedera aportaba protección y algunas sustancias a la célula pequeña y ésta retribuía alimentos, si era fotosintética, o ATP, si era aerobia. Al establecerse esta relación simbiótica, las células pequeñas evolucionaron dentro de la mayor como sus estructuras funcionales, lo que demuestra que las bacterias fotosintéticas derivaron en cloroplastos; en cambio las bacterias aerobias derivaron en las mitocondrias con función respiratoria.
Entre los organismos fermentadores aparecieron unos nuevos organismos capaces de utilizar la luz para sintetizar ATP; este tipo de fotosíntesis anoxigénica que realizaban no era capaz de romper la molécula de agua y utilizarla como dadora de electrones y, por tanto, no desprendían oxígeno; la molécula dadora de electrones era el H2S (ácido sulfhídrico).
El ATP y el poder reductor obtenido permitieron reducir por primera vez materia inorgánica (CO2, NO3, etc.) para sintetizar materia orgánica. Las bacterias verdes y rojas del azufre, que utilizan el H2S como dador de electrones, son los dos grupos de organismos quimiosintéticos primitivos que han subsistido hasta la actualidad y que se han identificado como procariontes fundamentales en los ciclos biogeoquímicos del carbono, del azufre y del nitrógeno. Los miembros de un tercer grupo bacterial, la bacteria púrpura no de azufre, usa otras moléculas orgánicas o gas hidrógeno como fuente de hidrógenos.
Posteriormente aparecieron en aguas poco profundas los primeros organismos capaces de realizar la fotosíntesis aeróbica, precursores de las actuales cianobacterias. Para las bacterias fotosintéticas anaeróbicas, el oxígeno molecular liberado era una toxina, lo que provocó que los fotosintetizadores aeróbicos desplazaran a los anaeróbicos hacia hábitats anóxicos, dejando a las cianobacterias los mejores espacios para la fotosíntesis. Este cambio favoreció la transformación a una atmósfera con mayor cantidad de oxígeno.
La atmósfera con oxígeno permitió que las células evolucionaran y lo utilizaran en la respiración aeróbica, lo cual fue un avance en la eficiencia metabólica. Finalmente, hace unos 1,500 millones de años aparecieron las primeras células eucariontes.
Alrededor de los 3,500 millones de años se ubican los primeros registros fósiles, como los estromatolitos, que se encuentran en la Bahía de Shark y en Warrawoona en el occidente de Australia; son una evidencia fósil de las formas de vida más tempranas.
Los arrecifes de estromatolitos vivos son raros pero se encuentran en ciertos manantiales termales y estanques templados poco profundos de agua dulce y salada. Hay información que demuestra que las comunidades de microorganismos que habitan estos estromatolitos vivos son únicos y notablemente diferentes de los estudiados en otros ecosistemas, lo que permite deducir que evolucionaron a partir de las formaciones fósiles. En México, unos estromatolitos se encuentran en Cuatrociénegas, Coahuila.
Los primeros organismos debieron de ser muy sencillos, unicelulares y procariontes. Basándose en la existencia del “caldo primitivo”, se puede postular que eran heterótrofos fermentadores, es decir, obtenían la materia orgánica del medio y mediante procesos de fermentación conseguían la energía y las biomoléculas necesarias para su crecimiento y reproducción. La fermentación, por tanto, posibilitaba la vida de estas células en una atmósfera reductora como la primitiva.
La teoría del ancestro común surgió al descifrarse el código genético y percatarse de que el DNA es universal para todos los organismos de la Tierra (es un código universal porque el mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido). Este hecho sorprendente permite pensar que todos provenimos de un ancestro común conocido por sus siglas en inglés LUCA (Last Universal Common Ancestor).
Estudios recientes sugieren que LUCA pudo ser un organismo con un genoma formado exclusivamente por RNA, seguramente heterótrofo, capaz de llevar a cabo procesos similares a la glucólisis anaerobia que le proporcionaría energía química y adaptado a condiciones termófilas (ambiente caliente) o incluso psicrófilas (ambiente frío). Por último, casi se podría asegurar que filogenéticamente LUCA pertenecería al grupo de los Archaea.
Según el modelo denominado el mundo del RNA (ácido ribonucleico), la química de la Tierra prebiótica dio origen a moléculas de RNA autorreplicantes que funcionaban como enzimas (ribozimas) y sustratos para su propia replicación.
Muchos científicos sugieren que el RNA fue la primera molécula de información en evolucionar hacia la progresión de una célula tanto autosustentable como autorreproducible, mientras que las proteínas y el DNA llegaron más tarde.
Los biólogos plantean la hipótesis de que, en el mundo de RNA, las ribozimas inicialmente catalizaban la síntesis de proteínas y otras reacciones biológicas; más tarde sólo las enzimas proteicas catalizan dichas reacciones.
El planeta Tierra tiene una antigüedad de 4500 millones de años (m.a.). La vida en él evolucionó de la materia inerte probablemente hace 4400 m.a. cuando el vapor de agua pudo condensarse.
En 1924, Alexander I. Oparin, bioquímico ruso, propuso esta idea: en la tierra se formó una sopa primitiva de moléculas orgánicas que pudo haberse generado en una atmósfera con gases de metano, amoniaco, hidrógeno y escasa en oxígeno. Respecto a cómo se formó el agua, Oparin sabía que la intensa actividad volcánica reinante en esa época generaba la expulsión del magma que iba acompañado de vapor de agua, con el paso de miles de años se saturó la atmósfera de humedad y entonces el agua se quedó en forma líquida. Estos factores, más la acción de los rayos ultravioleta y las descargas eléctricas, pudieron haber provocado reacciones químicas que darían origen a los aminoácidos. Al caer las primeras lluvias, éstas arrastraban las moléculas de aminoácidos, las cuales al calor de las rocas se unieron mediante enlaces peptídicos dando origen a las primeras proteínas. Disueltas en agua, las primeras proteínas formaron coloides y la interacción entre estos llevó a la aparición de los coacervados. Oparin llamó coacervados a los protobiontes y Sidney Fox los llamó microesferas o coloides.
En la década de 1930, el científico mexicano Alfonso L. Herrera, preocupado por el origen de la vida empezó una serie de experimentos usando formaldehído y tiocianato de amonio con los que obtuvo unas microestructuras con apariencia de células a las que llamó sulfobios, pero éstos no eran capaces de dividirse. Propuso la teoría de la Plasmogenia (formación del protoplasma) para explicar el origen de la vida, sin embargo no llegó a definir completamente los límites entre la materia viva y la inanimada.
En 1951, Harold C. Urey y Stanley L. Miller consideraban que la atmósfera de la Tierra primitiva debía ser reductora (rica en hidrógeno, metano, amoniaco y vapor de agua) y que estas condiciones serían relevantes para el origen de la vida, lo que demostraron con un experimento in vitro.
Estos estudios muestran que estructuras no vivientes relativamente simples tienen algunas de las propiedades de la vida; sin embargo el problema de cómo evolucionaron en células vivientes aún sigue sin resolverse.
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