El Árbol de la Vida: Biodiversidad y Evolución en Bachillerato

La biodiversitat en números

Linneo al segle XVIII va descriure al voltant de 9000 espècies de plantes i animals. Hem afegit més d'un milió de noms.

La biodiversitat en números: Espècies eucariotes

S'han descrit aproximadament 1,5 milions d'espèces eucariotes de les quals més d'1,2 milions són terrestres i prop de 194.000 són marines. Actualment es distribueixen de la manera següent:

• Fongs: 4 %
• Vertebrats: 6%
• Restes: 1 %
• Plantes: 19%

Entre els vertebrats, el grup més ampli és el dels peixos, amb més de 30 000 espècies. Els mamífers, grup al qual pertanyem els humans, té catalogades més de 5 000 espècies.

• Animals: 76%
• Invertebrats: 94%

Els insectes són el grup més divers, amb prop d'1 000 000 d'espèces; destaquen els coleòpters, amb més de 370 000 espècies catalogades.

La biodiversitat en números: Espècies per descobrir

La major part de les espècies encara no es coneixen. S'estima que aproximadament el 86% de les espècies terrestres i el 91 % de les marines encara no s'han descobert.

Estimació del total d'espèces existents. Percentatge d'espèces descrites. Percentatge d'espèces per descobrir.

• Animals Fongs 7% 72% 298 000
• Protozous Algues i floridures 47 % 36 400 27 500 7,7 millones 611 000
• Plantes 12% 22%

La historia de la vida: Característiques dels éssers vius

Els éssers vius es nodreixen, es relacionen i es reprodueixen. Són de materia orgànica: polímers de carboni i hidrogen. Están constituits per una o més cèl-lules. Q

La historia de la vida: Etapes

Diferenciem dues etapes:

• Evolució química o precel-lular: el pas de materia inorgánica o orgànica sense intervención d'éssers vius.
• Evolució cellular: formació de la primera cellula i dels organismos posteriors.

La historia de la vida: Evolució química i hipòtesi del brou primitiu

Evolució química: hipòtesi del brou primitiu: Fa uns 4000 milions d'anys, la superficie de la Terra es va refredar, hi havia aigua líquida i gasos com vapor d'aigua; CO2; CO; H2; N2; H2S i CH4 i molta energía lliure procedent de tempestes, radiacions; activitat volcánica i impactes de meteorits.

La historia de la vida: Hipòtesi del brou primitiu i molècules orgàniques

Evolució química: hipotesi del brou primitiu: En aquestes condicions s'haurien originat molecules organiques. Aquesta hipótesis la van proposar A. Oparin i J.B.S. Haldane en la década de 1920. Els compostos organics simples haurien format una mena de brou organic. Amb el temops s'haurien unit per formar compostos més complexos, que desprès s'haurien associat generant capes o membranes. A l'interior algunes molécules van permetre emmagatzemar energía i d'altres emmagatzemar la informació per transmetre-la als seus descendents. Seria la primera protocèl·lula.

La historia de la vida: Experiment de Miller

Evolució química: hipòtesi del brou primitiu: Figura 2.13. L'experiment de Miller. En A es va introduir una barreja de vapor d'aigua, hidrogen, amoníac i metà, sotmesa a descàrregues electriques produïdes en B; en C es recollien les molécules sintetitzades, aminoacids, entre d'altres.

Entrada de gasos (metà, amoníac, hidrogen) Elèctrode Vapor d'aigua i gasos A Descàrrega elèctrica B Condensador Clau per a presa de mostres Aigua refrigerada C Aigua Calor Col-lector Gotes d'aigua

La historia de la vida: Hipòtesi de les fonts hidrotermals

Evolució química: hipotesi de les fonts hidrotermals: Les primeres molécules organiques es van produïr en les fonts hidrotermals alcalines. Aquestes emeten aigua molt calenta (uns 200°℃) i també desprenen H2; CO2; CH4 i H2S. Es generen petites cavitats on es separa l'exterior, ric en H+, que al l'entrar allibera molta energía, utilitzada per fabricar materia orgànica.

La historia de la vida: LUCA i membranes lipídiques

Evolució química: hipotesi de les fonts hidrotermals: Finalment, aquest mecanismo és adoptat per estructures delimitades per membranas lipídiques, originant l'últim avantpassat comú a tots els éssers vius (LUCA o Last Universal Common Ancestor).

La historia de la vida: Hipòtesi de la panspermia

Evolució química: hipòtesi de la panspermia: Es proposa que la primera materia orgànica va arribar a la Terra per mitjà de cometes, meteorits i pols cosmica.

La historia de la vida: Evolució cel·lular i nutrició

Evolució cellular: La primera cèl-lula (LUCA) era procariota. Si considerem la hipòtesi del brou primitiu, la seva nutrició seria per fermentació (heterótrofa i anaerobica) i segons la hipòtesi de les fonts hidrotermals, es nutriria mitjançant quimiosintesi (autòtrofa i anaerobica).

La historia de la vida: Quimiosmosi i autòtrofs fotosintètics

Evolució cellular: Segons el tipus de quimiosmosi van aparèixer els arqueus i els bacteris. 1000 ma desprès van aparèixer els primers autòtrofs fotosintètics, produint oxigen i provocant la mort dels anaerobis estrictes.

La historia de la vida: Cèl·lula eucariota

Evolució cellular: Fa uns 2000 ma apareix la primera cèl·lula eucariota, al produir-se invaginacions a la membrana plasmatica, que van originar el reticle endoplasmàtic i l'embolcall nuclear.

La historia de la vida: Teoria endosimbiòtica

Evolució cellular: Segons la teoria endosimbiòtica (Lynn Margulis), la captura de bacteris aerobis que no van ser digerits originen els mitocondris i la captura de cianobacteris van donar lloc als cloroplast.

Photosynthetic prokaryote Chloroplast Aerobic prokaryote Mitochondrion

La historia de la vida: Organismes pluricel·lulars

Evolució cellular: Fa uns 570 ma apareixen les primeres colònies d'organismes unicellulars i desprès els éssers pluricellulars. A partir de unicellulars fotosintètics es van formar les algues pluricellulars i desprès les plantes. A partir de unicellulars amb digestió interna es van originar els animals.

Dominis Archaea i Bacteria: Organismes procariotes

Inclouen tots els organismes procariotes. Són els organismes més antics i els més abundants. Es calcula que al tub digestiu humà hi ha entre 1013-1014 bacteris de centenars d'espèces diferents. Els podem trobar a tots els ambients del nostre planeta.

Dominis Archaea i Bacteria: Característiques

Són tots unicellulars, encara que poden formar colònies. Tenen una mida petita i una relació superfície-volum molt gran. El material genètic es troba dispers pel citoplasma, en forma d'una doble cadena d'ADN circular i només presenten ribosomes. Se solen reproduir per bipartició, però existeixen mecanismes d'intercanvi genètic amb altres procariotes encara que no siguin de la mateixa espècie.

Dominis Archaea i Bacteria: Domini Archaea

Domini Archaea: Es localitzen en ambients molt extrems. La seva paret cellular no conté mureïna (peptidoglucà) i els lípids de la membrana plasmatica tenen àcids grassos ramificats i llargs units al glicerol per enllaços tipus èter.

Dominis Archaea i Bacteria: Arqueobacteris metanogèniques

Domini Archaea: · Els arqueobacteris metanogèniques s'utilitzen per produir biogàs en plantes de tractament de residus organiques i en la digestió anaeróbica de les plantes de tractament d'aigües residuals.

Dominis Archaea i Bacteria: Enzims estables

1 BIO-RAD CFX96"Real-Time System BIO-RAD CIW/ Twych" Thermal Syster 000 Domini Archaea: · Donat que els seus enzims són estables en condicions extremes, s'ulitzen en diferents processos. Per exemple les seves DNA polimerases en tècniques com la PCR.

Dominis Archaea i Bacteria: Domini Bacteria

Domini Bacteria: Les seves parets cellulars contenen mureïna i la membrana plasmatica és similar a la de les eucariotes, amb lípids formats per àcids grassos units al glicerol per enllaços tipus èster.

Teichoic acid Wall-associated protein ~ Lipoteichoic acid Peptidoglycan Cytoplasmic membrane (0)

Dominis Eukarya: Regne Protoctista autòtrofs

Protoctists autòtrofs (algues): Autòtrofs fotosintètics, unicellulars o pluricellulars, que no formen teixits autentics. Les unicellulars (dinoflagel-lades i diatomees) són els principals constituents del fitoplancton

Dominis Eukarya: Regne Protoctista heteròtrofs afins als animals

Protoctists heterotrofs: afins als animals De manera tradicional s'anomenen protozous: tots són unicellulars; s'alimenten per fagocitosi i tenen diversos mecanismes per desplaçar-se. Poden ser de vida lliure, sapròfits o paràsits.

Dominis Eukarya: Regne Protoctista heteròtrofs afins als fongs

Protoctists heterotrofs: afins als fongs De manera tradicional s'anomenen mixomicets i oomicets. Els primers fan una massa amb molts nuclis (plasmodi) que es desplaça com una ameba. Els segons són sapròfits o paràsits. Quan tenen paret cellular, aquesta és de cellulosa.

Dominis Eukarya: Regne Protoctista: Mixomicets i Oomicets

Mixomicets Oomicets

Dominis Eukarya: Regne Fungi

Paper important com descomponedors. Eucariotes pluricellulars amb alguns casos unicellulars (com els llevats). Són d'organització tallofítica, i el "cos" està format per filaments de cèl-lules (les hifes). El conjunt d'hifes s'anomena miceli.

Dominis Eukarya: Regne Fungi: Característiques

• Les parets cellulars estan formades per quitina.
• Emmagatzemen glicogen i lípids com a substância de reserva energetica. Són heterotrofs amb digestió externa. Alguns són sapròfits, altres paràsits i d'altres són simbionts, amb plantes (micorrizes)) o amb algues. Tenen reproducció sexual i asexual.

Dominis Eukarya: Regne Plantae

Organismes eucariotes pluricellulars, format per milers d'espèces que habiten llocs molt diversos. Organització cormofítica: teixits especialitzats i organs com l'arrel, la tija i les fulles.

• Paret cellular formada bàsicament per cel-lulosa Emmagatzemen midó com substância de reserva.
• El principal pigment fotosintètic és la clorofilç la.

Dominis Eukarya: Regne Plantae: Briòfits

Briòfits Plantes de mida petita i molt lligats a ambients humits. No presenten teixits especialitzats. Hepàtiques i molses

Dominis Eukarya: Regne Plantae: Pteridòfits

Pteridòfits Plantes amb teixits conductors especialitzats. Sense flors ni fruits, i no produeixen llavors. Durant el paleozoic van constituir la vegetació dominant de la Terra.

Dominis Eukarya: Regne Plantae: Espermatòfits

Espermatofits Plantes amb teixits diferenciats i productores de llavors.

• Gimnospermes: llavors no protegides per un fruit
• Angiospermes: llavors protegides per un fruit i amb flors que contenen els organs sexuals: Dicotiledònies: llavors amb dues fulles a l'embrió.
• Monocotiledònies: llavors amb una fulla a l'embrió.

Dominis Eukarya: Regne Plantae: Espermatòfits (Imatge)

Espermatofits

Dominis Eukarya: Regne Animalia

Organismes eucariotes pluricellulars, amb una gran diversitat morfologica. Més d'un milió d'espèces en tots els habitats. Nutrició heterótrofa.

• Emmagatzemen glicogen i greixos com substância de reserva. El col-lagen és la principal proteïna estructural.

Dominis Eukarya: Regne Animalia: Invertebrats sense simetria

Invertebrats sense simetria

• Porífers: forma de sac; nombrosos porus; aquàtics; sèssils; sense boca ni aparell digestiu; i sense sistema nerviós