UNIDAD II EVOLUCION SISTEMATICA MICROBIANA
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UNIDAD II
EVOLUCION SISTEMATICA MICROBIANA
TEORIA DEL BIG BANG
ORIGEN DEL UNIVERSO
George Gamow y Edwin Hubble
Origen de los Elementos:Fusión de átomos
Origen de los Elementos:Fusión de átomos
1H x 4 4He4 He + 4He 8Be4 He + 12C 16O4 He + 16O 20Ne
Teoría de Burbidge et al, 1957 cit: Schlesinger, 1997
The relative abundace of elements in the solar system as a function of atomic numberSchlesinger W.H., 1997, Biogeochemistry: an Analysis of Global Change.
Origen de los Elementos PesadosOrigen de los Elementos Pesados
Todos los elementos por arriba de masas atómicas de 65
(Fe), son producto de presiones y temperaturas catastróficas:
explosiones de estrellas Supernovas, y de captura de
neutrones de los elementos más ligeros.
Todos los elementos por arriba de masas atómicas de 65
(Fe), son producto de presiones y temperaturas catastróficas:
explosiones de estrellas Supernovas, y de captura de
neutrones de los elementos más ligeros.
Origen de los Elementos: Distribución
Origen de los Elementos: Distribución
• Los elementos ligeros son más abundantes que los elementos pesados.
• Los elementos con masa atómica pares, son más abundantes en el universo que los elementos con masa atómica nones.
• Los elementos con masa atómica menor de 30 son distribuidos más homogeneamente que los elementos pesados.
Origen de los Elementos: Distribución
Origen de los Elementos: Distribución
• Los elementos Li, Be y B son escasos de manera rara en el universo: la posible explicación: son extremadamente inestables en las estrellas y su fusión ocurre en temperaturas y presiones bajas.
• Los isótopos C14 – C16 , S34 – S35 existen por inestabilidad física de los elementos.
• La vida: si no existiera, la distribución de los elementos sería igual que en el universo.
Origen de los Elementos: La colección que tenemos Origen de los Elementos:
La colección que tenemos
Tabla periódica de los elementos de D. Mendeleev
Origen de los Elementos: La colección que tenemos Origen de los Elementos:
La colección que tenemos
• Todos los elementos registrados hasta ahora son 105
• Los elementos relacionados con la Vida son 53
• Los elementos involucrados en la Vida son 26
• Los elementos más importantes involucrados en la vida son 6:C, H, O, N, P y S.
• Estos 6 elementos forman 95 % de la Biosfera
ORIGEN DE LA TIERRA
TEORÍAS DEL
ORIGEN DE LA VIDA
CREACIONISMO
Concepto de Confucius, 551- 479 a.C., Cit. Degens 1989,Perspectives on Biogeochemistry
LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA
PANSPERMIA
La vida llego a la Tierra en forma de esporas y bacterias provenientes del espacio exterior.
Svante Arrhenius
EVOLUCIÓN QUÍMICA
COCERVADOS EXPERIMENTALES (GELATINA Y GOMA ARABICA)
COCERVADOS EXPERIMENTALES (GELATINA Y GOMA ARABICA)
ESTRUCTURA MOLECULAR DE COACERVADO(AMINOACIDO)
ESTRUCTURA MOLECULAR DE COACERVADO(AMINOACIDO)
LOS EXPERIMENTOS PARA CONFIRMAR TEORIA DE OPARIN
LOS EXPERIMENTOS PARA CONFIRMAR TEORIA DE OPARIN
LOS EXPERIMENTOS DE WREY Y MILLER(1957) - 1:
LOS EXPERIMENTOS DE WREY Y MILLER(1957) - 1:
• Una mezcla de compuestos del océano primitivo y atmósfera en un frasco cerrado, mas carga eléctrica (simulación de tormenta eléctrica).• Resultado: después de algunos días descubrieron la producción de primitivos compuestos orgánicos.• Los compuestos orgánicos simples encontrados en este experimento fueron: CNH (cianuro de hidrógeno) + formaldehído, estos
compuestos puede polimerizarse en:Azucares simples (e.g. Ribosa)Aminoácidos ( e.g. metilamina) Nucleótidos
LOS EXPERIMENTOS DE WREY Y MILLER(1957) - 1:
LOS EXPERIMENTOS DE WREY Y MILLER(1957) - 1:
•También, los aminoácidos de cadena corta fueron encontrados en presencia de fosfato formando los precursores de nucleótidos trifosfatados ( ATP, GTP; son los portadores de energía). • Conclusión: los compuestos orgánicos simples pueden ser
reducidos abioticamente. • Confirmación: estos experimentos fueron reproducidos en muchos laboratorios y con variedad de condiciones.
LOS EXPERIMENTOS DE WREY Y MILLER(1957) - 2:
LOS EXPERIMENTOS DE WREY Y MILLER(1957) - 2:
Los “coacervados” (burbujas) en la superficie de agua del mar formaron “la membrana primitiva” con “interior y exterior”y tenia capacidad de separar y acumular las sustancias seleccionadas.
El modelo moderno de los coacervados son los “liposomas”, las membranas artificiales usadas para investigaciones en membranología.
LAS MEMBRANAS BIOLOGICAS: EL FUNDAMENTO DE VIDA
LAS MEMBRANAS BIOLOGICAS: EL FUNDAMENTO DE VIDA
La vida es solamente posible gracias al membranas biológicas (comportamiento).
Las membranas pueden seleccionar las sustancias para convertir la energía.
Las membranas biológicas cambian las posibilidades termodinámicas de los elementos.
HISTORIA DE LA MEMBRANA BIOLÓGICA???
HISTORIA DE LA MEMBRANA BIOLÓGICA???
No sabemos como las moléculas orgánicas simples se ensamblaron en membranas biológicas.
Probablemente los minerales coloidales de arcilla con cargas eléctricas superficiales concentraron los compuestos orgánicos polares del agua de océano y formaron los polímeros como: DNA, RNA y Proteínas.
El Zinc y el Cobre pudieron servir como catalizadores para estas reacciones.
ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA BIOLOGICAESTRUCTURA DE LA MEMBRANA BIOLOGICA
ESTRUCTURA MOLECULAR DE LA MEMBRANA BIOLOGICA
ESTRUCTURA MOLECULAR DE LA MEMBRANA BIOLOGICA
EVIDENCIA DE VIDA MICROBIANA EN LA TIERRA PRIMITIVA
EVIDENCIA DE VIDA MICROBIANA EN LA TIERRA PRIMITIVA
PRESENCIA DE ESTROMATOLITOS PRESENCIA DE ESTROMATOLITOS
Los estromatolitos son estructuras fosilizadas de
masas microbianas formadas por capas de procariotas
filamentosas y sedimentos atrapados en ellos.
¿QUÉ TIPO DE MICROORGANISMOS SON LOS ESTROMATOLITOS?
¿QUÉ TIPO DE MICROORGANISMOS SON LOS ESTROMATOLITOS?
ESTROMATOLITOS MODERNOS
Plataformas marinas poco
profundas
Aguas termales
ESTROMATOLITOS ANTIGUOS
Los científicos han concluido que estaban formados por bacterias filamentosas (Chloroflexus)
Morfología de microorganismos fósilesMorfología de microorganismos fósiles
HERRAMIENTA DE COMPROBACIÓN HERRAMIENTA DE COMPROBACIÓN
ISÓTOPOS ESTABLES
13C12C 32S 34S
Ligeros – son más abundantes en la naturalezaPesados – se encuentran en un 5% en la naturaleza
MECANISMO DE FRACCIONAMIENTO ISOTOPICOMECANISMO DE FRACCIONAMIENTO ISOTOPICO
CONDICIONES DE LA TIERRA PRIMITIVACONDICIONES DE LA TIERRA PRIMITIVA
Atmósfera sin oxígeno
Agua
COH2SFeSH2
MetanoCO2NitrógenoAmoniaco
HCN NH3 + CH4
Elevadas temperaturas
COMPOSICIÓN DE GASES DE LA ATMÓSFERA MODERNA (%)
COMPOSICIÓN DE GASES DE LA ATMÓSFERA MODERNA (%)
Gases Volcán Atmósfera H2O 78.56 1.4
N2 11.87 77.5CO2 4.87 3.3 · 10-2
H2 3.01 5.0 · 10-4
HCl 0.57 1.0 · 10-7
CH4 0.44 1.4 · 10-4
CO 0.39 1.2 · 10-5
H2S 0.16 2.0 · 10-8
NH3 0.11 1.0 · 10-7
Ar 0.06 0.93SO2 0.03 2.0 · 10-8
O2 0.01 20.0He 0.001 5.2 · 10-6
LA VIDA CON RNA
Hipótesis de la evolución de vidas celulares a partir de formas de vida con RNA.
RNA agente catalizador y código genético
METABOLISMO DE LOS ORGANISMOS PRIMITIVOS
METABOLISMO DE LOS ORGANISMOS PRIMITIVOS
METABOLISMO
¿No existía oxigeno?
QUIMIORGANOTROFOSQUIMIOLITOTROFOSFOTOTROFOS
REACCION HIPOTETICA DE LA GENERACION DE ENERGIA DE LOS MICROORGANISMOS PRIMITIVOS
REACCION HIPOTETICA DE LA GENERACION DE ENERGIA DE LOS MICROORGANISMOS PRIMITIVOS
METABOLISMO DE LOS ORGANISMOS PRIMITIVOS
METABOLISMO DE LOS ORGANISMOS PRIMITIVOS
METABOLISMO
Fuentes decarbono
OXIGENACION DE LA ATMOSFERAOXIGENACION DE LA ATMOSFERA
Fotosíntesis oxigenicaCO2 + H2O CH2O + O2
Aparición del ozono
Se origino el nSe origino el núúcleocleo
ENDOSIMBIOSISENDOSIMBIOSIS
CRONOMETRO EVOLUTIVO
Son macromoléculas que miden el cambio evolutivo
Distancia evolutiva entre 2 organismos
Secuencia de aminoácidos o nucleotidos de las macromoleculas homologas aisladas de ambos
FILOGENIA MICROBIANA
Diferencias entre los grupos Diferencias entre los grupos filogenfilogenééticosticos
Especies procariEspecies procarióóticasticas
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