Ejercicios: El origen y la evolución de la vida

Resume la hipótesis heterotrófica de Oparin y Haldane sobre el origen de la vida y explica en qué consistió el experimento de Miller y Urey, qué obtuvieron y qué demostró.

¿Qué son los estromatolitos y qué organismos los forman? Explica por qué se consideran una de las evidencias más antiguas de vida en la Tierra.

Compara la hipótesis de la «sopa primordial» con la hipótesis de la panspermia: en qué coinciden, en qué se diferencian y qué problema deja sin resolver la segunda.

Explica qué son los coacervados o protobiontes y qué propiedades «casi vivas» presentan (membrana, intercambio con el medio, crecimiento por incorporación), indicando qué les falta para ser considerados células.

¿Qué es la hipótesis del «mundo de ARN»? Explica por qué el ARN es mejor candidato que el ADN para haber sido la primera molécula de la vida, recurriendo a su doble función: almacenar información y catalizar reacciones.

Diferencia un organismo autótrofo de uno heterótrofo y razona por qué es más plausible que los primeros seres vivos fueran heterótrofos (aprovechando las moléculas orgánicas del medio) que fotosintéticos.

Describe cómo era la atmósfera primitiva de la Tierra según la hipótesis clásica (sin oxígeno, con $\text{CO}_2$, vapor de agua, metano y amoníaco) y explica qué diferencia clave la separa de la atmósfera actual.

Expón tres diferencias entre una célula procariota y una eucariota, y señala qué características de las mitocondrias (tamaño, doble membrana, ADN propio, ribosomas) delatan su origen bacteriano.

El esquema representa la teoría endosimbiótica del origen de la célula eucariota propuesta por Lynn Margulis. Explica qué ocurre entre las células 1 y 2 para dar lugar a la célula 3, y cita tres evidencias que apoyan esa teoría relacionadas con las mitocondrias y los cloroplastos.

Ordena cronológicamente estos hitos de la historia de la vida y justifica el orden elegido: aparición de la fotosíntesis oxigénica, primeras células procariotas, explosión cámbrica, primeras células eucariotas, conquista del medio terrestre por las plantas.

Hace unos $2\,400$ millones de años el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera (la Gran Oxidación). Explica qué organismos lo produjeron y describe dos consecuencias de ese cambio para la vida y para la superficie del planeta.

El experimento de Miller y Urey asumió una atmósfera muy reductora que hoy se considera poco probable. a) Explica qué asumieron y qué obtuvieron de todas formas. b) Razona por qué el experimento sigue considerándose un hito aunque la atmósfera real fuera distinta: ¿qué principio demostró? c) Indica qué otros escenarios (fuentes hidrotermales, espacio) podrían haber aportado las moléculas orgánicas.

Los meteoritos carbonáceos (condritas) contienen aminoácidos y otras moléculas orgánicas. Explica qué aporta ese hallazgo al estudio del origen de la vida, en qué se diferencia de la hipótesis de la panspermia y por qué demuestra que la química orgánica es común en el universo.

¿Qué es LUCA, el último ancestro común universal? Explica qué características se le atribuyen (célula procariota, código genético, metabolismo) y qué evidencia molecular —el código genético prácticamente idéntico en todos los seres vivos— sostiene que todos descendemos de él.

Compara una mitocondria y un cloroplasto: tamaño, número de membranas, tipo de ADN y de ribosomas. Razona, a partir de esos datos, por qué se cree que la mitocondria se incorporó antes que el cloroplasto a la célula eucariota (¿qué eucariotas tienen mitocondrias pero no cloroplastos?).

Ordena estos pasos hacia la primera célula y justifica el orden elegido: aparición de una molécula autorreplicativa, formación de membranas lipídicas, síntesis de monómeros orgánicos, polimerización e integración de metabolismo, herencia y envoltura.

La aparición del oxígeno atmosférico fue a la vez una catástrofe ecológica y una oportunidad evolutiva. Argumenta ambas caras del fenómeno y relaciónalo con la aparición posterior de la respiración aeróbica.

Las fuentes hidrotermales oceánicas albergan ecosistemas basados en bacterias quimioautótrofas. Explica en qué se diferencia la quimiosíntesis de la fotosíntesis y razona por qué estos ambientes se han propuesto como escenario alternativo para el origen de la vida.

Tras la extinción masiva del final del Cretácico, los mamíferos experimentaron una gran radiación adaptativa. Explica qué es una radiación adaptativa, por qué las extinciones masivas suelen ir seguidas de ellas y pon otro ejemplo de la historia de la vida.

El origen de la vida no puede observarse directamente ni repetirse en su totalidad en el laboratorio. a) Analiza qué diferencia hay entre demostrar cómo ocurrió la vida y demostrar cómo pudo ocurrir. b) Explica qué tipo de evidencias indirectas (geoquímicas, fósiles, moleculares) usan los científicos para acotar el problema. c) Discute si el origen de la vida es, a pesar de todo, una cuestión científica y no filosófica o religiosa.

Hace unos $700$ millones de años la Tierra pudo quedar cubierta de hielo (la «Tierra bola de nieve») y poco después aparecen los primeros animales. a) Expón qué evidencias apoyan esa glaciación global (depósitos glaciares en regiones ecuatoriales). b) Razona cómo una crisis ambiental extrema podría actuar como acelerador evolutivo (aislamiento de poblaciones, nuevos nichos). c) Discute la relación entre estabilidad climática e innovación evolutiva.

Dos escenarios compiten por explicar la cuna de la vida: la «sopa primordial» en aguas superficiales y las fuentes hidrotermales del fondo oceánico. a) Compara qué ofrece cada escenario (luz y mezcla frente a gradientes químicos y protección). b) Explica qué descubrimientos recientes (ecosistemas quimiosintéticos, microporos en las chimeneas) favorecen el escenario hidrotermal. c) Defiende cuál te parece más plausible argumentando con las condiciones necesarias para la vida.

La historia de la atmósfera terrestre guía hoy la búsqueda de vida en exoplanetas. a) Explica qué es una biofirma atmosférica y por qué la presencia simultánea de oxígeno y metano (en desequilibrio químico) sería una pista fuerte. b) Razona, usando la historia terrestre (la Gran Oxidación tardó miles de millones de años), por qué la ausencia de oxígeno en un exoplaneta no descartaría la vida. c) Indica un posible «falso positivo» de oxígeno de origen abiótico.

Todas las proteínas de los seres vivos usan aminoácidos de una sola de las dos formas especulares posibles (la forma L). a) Explica qué es la quiralidad molecular. b) Razona por qué esa «homoquiralidad» es una pista de que toda la vida actual comparte un único origen. c) Comenta qué experimentos o hipótesis intentan explicar cómo se eligió una de las dos formas.