L'evolució dels éssers vius by 5minutsciencia

QUÈ SAPS DE…? 1. Quin és el nom del naturalista anglés que va enunciar la teoria de l’evolució de les espècies? 2. Com creus que s’han arribat a obtenir les múltiples races de gossos que existeixen actualment? 3. Per què els fills dels futbolistes no naixen amb les cames més fortes que els altres xiquets? 4. Quin grup d’animals són els nostres parents més pròxims? 5. Indica si són vertaderes o falses les afirmacions següents: a) Els fòssils són formes peculiars de les roques sense relació amb els éssers vius. b) La teoria de l’evolució només és vàlida per als vertebrats. c) La vida es va originar a la Terra fa uns 4 000 milions d’anys. d) Les cèl·lules procariotes són més antigues que les eucariotes. e) L’evolució va acabar quan van sorgir els éssers humans.

APRENDRÀS A… — Enumerar les proves a favor de l’evolució obtingudes en diferents camps de la biologia. — Descriure com es produeix l’evolució mitjançant la selecció natural. — Exposar el mecanisme mitjançant el qual es formen les noves espècies. — Explicar les diferències entre les teories actuals sobre l’evolució. — Descriure a grans trets la hipòtesi sobre l’origen de la vida al nostre planeta. — Explicar les diferents etapes de l’evolució humana i distingir les característiques dels fòssils representatius.

L’EVOLUCIÓ DELS ÉSSERS VIUS L’evolució ja no és una teoria, és, simplement, un fet. Ernst Mayr (1904–2005))

Avui dia és mundialment acceptada la idea següent: l’enorme diversitat d’éssers vius que poblen el planeta és fruit d’un procés lent i complex de canvi i substitució d’unes espècies per altres, que va començar pràcticament en el mateix moment que van sorgir els éssers vius. La teoria que explica els mecanismes mitjançant els quals aquests canvis es produeixen, és a dir, la teoria de l’evolució, la va proposar Charles Darwin el 1859 en la seua obra L’origen de les espècies i ha estat reinterpretada en l’actualitat a la llum dels avanços de la genètica i de la biologia molecular. La repercussió que la teoria ha tingut sobre les ciències de la vida ha estat enorme, perquè ha donat unitat i coherència a totes les seues branques.

AIXÍ, NO PODRAN BOTAR LA TANCA Les ovelles Ancon són originàries de Nova Anglaterra (els Estats Units) i es caracteritzen perquè tenen les potes molt curtes. Sembla que aquesta raça es va obtenir a partir d’un únic exemplar que va nàixer amb les potes més curtes que els altres. El granger, que va pensar que aquesta característica l’afavoria, va encreuar l’ovella de potes curtes amb altres de potes llargues i d’aquesta manera va aconseguir-ne dos exemplars més amb les potes curtes. Al cap d’un temps, tot el ramat tenia les potes curtes.

t t t

Pots explicar com es va originar l’ovella de potes curtes? Com creus que el granger va arribar a aconseguir que tot el ramat tinguera les potes curtes? Creus que en la naturalesa les ovelles de potes curtes haurien sobreviscut?

QUÈ ÉS L’EVOLUCIÓ? La reconstrucció de la història de la vida ens revela que els éssers vius actuals són el resultat d’un procés de canvi en les espècies a través del temps per a adequar-se a les condicions del medi. Aquest procés rep el nom d’evolució. L’evolució va començar fa uns 3 800 milions d’anys, en el mateix moment que els éssers vius van aparéixer sobre la Terra. Així doncs, els primitius organismes microscòpics que van poblar llavors el nostre planeta constitueixen l’avantpassat comú a tots els éssers vius. L’evolució és una propietat dels éssers vius i no s’ha detingut mai; de manera que ha originat, des d’unes poques formes de vida primitiva, l’enorme diversitat i complexitat biològica que coneixem ara com ara.

TENIM PROVES DE L’EVOLUCIÓ? L’evolució és un procés natural que no es pot comprovar directament perquè no podem tornar enrere en el temps i veure què va passar. Però existeixen multitud de proves que en demostren l’existència. Algunes d’aquestes proves les obtenim de l’estudi dels fòssils, l’anatomia comparada, el desenvolupament embrionari dels animals, la bioquímica i la biologia molecular i, finalment, de la biogeografia.

Fòssils Els fòssils constitueixen una de les proves més contundents a favor de l’evolució dels éssers vius perquè demostren que els organismes que van viure en èpoques geològiques pretèrites són diferents dels actuals, és a dir, que han canviat al llarg del temps. Les troballes de fòssils que constitueixen formes intermèdies entre dos grans grups d’éssers vius serveixen, de vegades, per a confirmar les línies evolutives que alguns científics ja havien traçat.

Fig. 9.1

Tiktaalik és una peça clau en l’evolució dels tetràpodes.

Per exemple, el 2004 es van descobrir a l’illa Ellesmere, al nord del Canadà, les restes fòssils, en un estat de conservació excel·lent, d’un peix que va viure fa uns 375 milions d’anys. Aquest animal, que s’ha denominat Tiktaalik roseae, tenia característiques anatòmiques pròpies dels tetràpodes, per la qual cosa la seua troballa ha contribuït a aclarir l’evolució dels amfibis a partir dels peixos. En alguns casos excepcionals, com ha ocorregut amb el cavall, la troballa de nombrosos fòssils de diferents edats geològiques ha permés establir, de manera pràcticament inequívoca, les diferents etapes de la seua evolució. Equus (cavall actual)

Durant l’evolució del cavall es va produir un augment en les dimensions del cos i una disminució en el nombre de dits. Fig. 9.2

40 cm

65 cm

36 m.a.

178

Merychippus

Mesohippus

Hyracotherium

58 m.a.

1,45 m

25 m.a.

Comparem òrgans L’estudi comparatiu de l’anatomia de qualsevol sistema o aparell, entre els membres dels diversos grups d’animals i vegetals, revela semblances que es poden explicar si se suposa l’existència d’un avantpassat comú que, en evolucionar i diversificar-se, va donar lloc als diferents tipus actuals. En els vertebrats terrestres, per exemple, la disposició dels ossos en les extremitats respon a un mateix patró, cosa que suggereix que els vertebrats van evolucionar a partir d’un avantpassat comú que posseïa aquesta disposició òssia. Les diferències en l’estructura de les extremitats responen a les posteriors adaptacions evolutives a diferents formes de locomoció. Els òrgans de diferents éssers vius, que són semblants perquè tenen l’origen en un avantpassat comú, reben el nom d’òrgans homòlegs. Humà

Gat

Balena

Ratpenat

Les extremitats dels tetràpodes són òrgans homòlegs.

Fig. 9.3

Els ossos de la pelvis de les serps són òrgans vestigials.

Fig. 9.4

Húmer

5 1

Radi Cúbit 3 Carp 1 5

4 3

1 2 3

2 2 4 Crani

Activitat resolta Són òrgans homòlegs la pota d’una tortuga i l’ala d’un mussol? I l’ala d’una mosca i la d’una oreneta? Les extremitats d’una tortuga i la d’un mussol, encara que tinguen aspectes diferents, són òrgans homòlegs perquè tenen un origen comú. L’ala d’una mosca i l’ala d’una oreneta, en canvi, són semblants perquè compleixen la mateixa funció, però tenen un origen diferent. Per aquest motiu reben el nom d’òrgans anàlegs.

Alguns òrgans, com els ossos dels malucs que tenen algunes espècies de serp, l’apèndix o elcòccix humans, que no són funcionals, reben el nom d’òrgans vestigials. Els òrgans vestigials són considerats també com una important prova de l’evolució, ja que la seua presència en un organisme no té cap altra explicació que el fet de ser formes residuals d’òrgans que, en un altre moment, van tenir-hi una funció. La presència dels ossos dels malucs en les serps, per exemple, cobra sentit si suposem que aquests animals, com la resta dels rèptils, van evolucionar a partir de primitius tetràpodes en els quals els esmentats ossos sostenien les extremitats posteriors.

Columna vertebral

Pelvis residual

Costelles

Vèrtebra

179

Comparem embrions Les diferències anatòmiques entre els diferents grups d’animals vertebrats són molt notòries. És fàcil, usualment, distingir els peixos dels amfibis, els rèptils, les aus o els mamífers en estat adult. No obstant això, quan s’examinen els embrions de diferents tipus de vertebrats és difícil distingir-ne els uns dels altres en els primers estadis del desenvolupament.

Tots els embrions, en les etapes primerenques, presenten estructures, com les fenedures branquials o el cor simple, sense segmentar, que són pròpies dels peixos i que es mantenen en aquests animals en estat adult, però que són eliminades, en posteriors estadis del seu desenvolupament, en la resta dels grups.

En el CD trobaràs curiositats, anècdotes i multitud de ressenyes perquè pugues aprofundir en el tema de manera didàctica i divertida.

La gran semblança entre els embrions dels peixos, amfibis, rèptils, aus i mamífers es considera una prova a favor del procés evolutiu, ja que també suggereix un origen comú per a tots els vertebrats. Peix

Fig. 9.5

Salamandra

Pollastre

Tortuga

Humà

Embrions de diferents grups de vertebrats.

Comparem molècules Tots els éssers vius, des dels bacteris a les balenes, estem formats per les mateixes molècules: glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics; cosa que resulta ser una evidència més en suport de l’evolució dels éssers vius a partir d’un avantpassat comú. La biologia molecular ha revelat, a més a més, que les molècules, de la mateixa manera que ho fan les estructures corporals, evolucionen al llarg del temps, de manera que, si comparem les seqüències d’aminoàcids d’algunes proteïnes en espècies diferents, les majors diferències es donen entre aquelles que estan evolutivament més allunyades. Per exemple, l’hemoglobina humana i l’hemoglobina del ximpanzé són pràcticament idèntiques. En canvi, si compararem l’hemoglobina humana amb la dels orangutans les diferències són majors. Una altra dada de gran importància que ha aportat la biologia molecular per a donar suport a l’evolució dels éssers vius a partir d’un antecessor comú és que el codi genètic és el mateix per a tots els éssers vius sense excepció. És a dir, el missatge xifrat en forma de seqüència de bases nitrogenades que conté l’ADN s’interpreta de la mateixa manera en qualsevol ésser viu, siga un bacteri, una alga, un fong o un hipopòtam: el codi genètic és universal.

180

Sabies que...

Biogeografia La biogeografia mostra que la distribució de les diferents espècies d’éssers vius al planeta no és uniforme: molts animals i vegetals es troben només en determinades regions de la Terra. Per exemple, els lleons només viuen a Àfrica, les iguanes a l’Amèrica del Sud, i per a trobar cangurs en estat salvatge cal viatjar a Austràlia.

La biogeografia és la branca de la biologia que estudia la distribució dels éssers vius sobre la Terra.

Aquesta distribució aparentment capritxosa dels organismes als diferents continents es pot explicar com una conseqüència de la seua dispersió desigual des del seu lloc d’origen. Les espècies sorgeixen una sola vegada i, a partir del seu punt d’origen, es dispersen fins que troben una barrera que les deté. La distribució actual dels camells i els seus parents més pròxims, les llames, per exemple, pot explicar-se suposant que l’avantpassat comú es va originar a l’Amèrica del Nord, on actualment no existeixen, però hi han estat trobades en forma fòssil, i des d’allà es van dispersar cap a Europa, Àfrica i l’Amèrica del Sud quan els tres continents estaven units per llengües de terra o gel. Aquestes formes primitives van evolucionar després independentment als tres continents per a donar les diferents espècies actuals. L’evolució a partir d’ancestres comuns serveix també per a explicar, per exemple, per què la fauna i la flora d’Europa i l’Amèrica del Nord, que van estar unides fins fa uns 40 milions d’anys, presenta moltes més semblances que la fauna i la flora d’Àfrica i l’Amèrica del Sud, que han estat separades des de fa uns 80 milions d’anys.

Camells moderns

Camells extingits

Llames modernes

Fig. 9.6

Els avantpassats dels camells es van originar a l’Amèrica del Nord i des d’allà es van dispersar cap a la resta de continents.

Activitats 1 Per què els fòssils representen importants proves a 3 Sabries explicar per què els cangurs només viuen a favor de l’evolució? Austràlia? 2 Cita algunes evidències que donen suport a l’origen 4 Quin significat té el fet que el codi genètic siga unidels tetràpodes (amfibis, rèptils, aus i mamífers) a partir versal? d’un avantpassat comú.

181

LES TEORIES DE L’EVOLUCIÓ Des de temps remots els éssers humans ens hem preguntat sobre el nostre propi origen i sobre l’origen dels altres éssers vius. Durant segles, quasi tots els pobles han elaborat belles explicacions mitològiques per donar resposta a aquestes preguntes.

Sabies que... El terme biologia, per a referirse a la ciència que estudia els éssers vius, va ser creat i utilitzat per primera vegada per Lamarck.

La religió cristiana atribueix l’existència del món i de tots els éssers vius, inclosos els éssers humans, a un acte de creació divina, que va durar set dies. Durant centenars d’anys, aquest relat es va considerar una veritat absoluta i, per tant, també ho va ser la idea que els éssers vius s’havien mantingut fixos, immutables, des de la seua creació. Aquesta concepció del món, es coneix amb el nom de fixisme o creacionisme i era la teoria acceptada a Europa fins ben entrat el segle XVIII. Per als fixistes, els fòssils, per exemple, no representaven les restes petrificades d’organismes que van viure en èpoques geològiques anteriors, sinó les formes capritxoses que de vegades prenien les roques. No obstant això, el gran desenvolupament assolit en diverses àrees de la biologia i la geologia, com ara la taxonomia, l’anatomia comparada i la paleontologia, a la fi del segle XVIII, va conduir els científics a qüestionar el creacionisme i, en conseqüència, a buscar una resposta racional a la pregunta sobre l’origen dels éssers vius.

EL LAMARCKISME Jean Baptiste Monet, cavaller de Lamarck (1744-1829) va nàixer a Bazentin-li-Petit, a França. Va ocupar la càtedra d’invertebrats al Museu d’Història Natural de París. El 1809 va publicar la seua obra Filosofia zoològica en la qual va exposar, per primera vegada en la història de la ciència, una teoria raonada sobre l’origen i l’evolució dels éssers vius, que més tard es va conéixer com a lamarckisme. Per a Lamarck, la gran diversitat d’éssers vius que habitaven la Terra podia explicar-se per l’adaptació dels organismes a ambients diferents. Basava la seua teoria en dos principis fonamentals:

Ús i desús de l’òrgan: quan els éssers vius es veuen obligats per les circumstàncies ambientals a usar de manera contínua un òrgan, aquest es desenvolupa i fortifica. En canvi, quan un òrgan deixa de ser útil, es debilita i deteriora.

Herència dels caràcters adquirits: el desenvolupament o el deteriorament d’un determinat òrgan, és a dir, el caràcter adquirit per una generació d’individus, es conserva i es transmet a les noves generacions.

Lamarck va utilitzar, entre altres exemples, el coll de les girafes per explicar la seua teoria sobre l’evolució. Els avantpassats de les girafes havien de tenir el coll curt, però com que escassejava la vegetació, en èpoques de sequera, van haver d’estirar el coll per a arribar a les fulles dels arbres, això va produir un allargament progressiu del coll que es va transmetre als descendents. El caràcter adquirit per la utilització contínua d’un òrgan, el coll llarg, es transmetia a la descendència. Fig. 9.7

182

Lamarck.

La teoria de Lamarck va tenir poca acceptació entre els científics de l’època, sobretot per la campanya de descrèdit envers la seua persona que van portar a terme alguns científics, com ara Georges Cuvier, totalment contraris a la idea de l’evolució dels éssers vius. El lamarckisme va ser eclipsat després pel darwinisme. No obstant això, és just reconéixer que la contribució de Lamarck a la ciència va ser molt important ja que la seua va ser la primera teoria científica sobre l’evolució que es basava en l’adaptació dels éssers vius a l’ambient.

DARWIN I EL DARWINISME Charles Darwin (1809–1882) va nàixer a Shrewsbury, a Anglaterra. De jove (1831) va realitzar un llarg viatge al voltant del món a bord del navili Beagle en qualitat de naturalista. Durant el viatge, que va durar cinc anys, Darwin va observar meticulosament la flora i la fauna dels llocs que va visitar i va recollir una bona quantitat de dades i mostres. Com a fruit de les observacions realitzades en el seu viatge i de les seues llargues reflexions posteriors, va nàixer la seua teoria sobre l’evolució. Quan el 1859 va publicar l’obra L’origen de les espècies, no sols aportava múltiples proves a favor de l’evolució, sinó que a més proposava un mecanisme per a explicar com es produïa el procés evolutiu: la selecció natural. Recorregut efectuat pel veler HMS Beagle

Charles Darwin.

Fig. 9.8

Recorregut del veler de la marina anglesa HMS Beagle al voltant del món.

Fig. 9.9

Plymouth Illes Açores OCEÀ PACÍFIC

EÀ OC

OCEÀ PACÍFIC

L AT

Illes del Illes Cap Verd Tortugues Callao Badia Ascensió Santa Rio de Elena Janeiro Valparaíso Montevideo

Illes de Cocos Maurici

Sidney

ÀN

Hobart

NOVA ZELANDA

TIC

Com s’explica l’evolució mitjançant la selecció natural? Darwin coneixia la selecció artificial que practicaven els ramaders i els pagesos que, en encreuar entre ells els exemplars que presentaven característiques avantatjoses, havien estat capaços d’obtenir nombroses races de bestiar i varietats d’hortalisses. Segons Darwin la lluita per l’existència que es produïa en la naturalesa actuava de manera semblant a com ho feien ramaders i pagesos, perquè seleccionava i afavoria la reproducció dels individus millor dotats i n’eliminava els menys aptes. L’evolució, per tant, era una conseqüència de la selecció natural dels més aptes. La teoria de l’evolució per selecció natural que va formular Darwin pot resumir-se de la manera següent:

Sobreproducció: els éssers vius produeixen més descendents dels que poden sobreviure.

Variació: els individus d’una població no són idèntics entre ells, sinó que presenten variació en les seues característiques. Alguns trets n’afavoreixen la supervivència, d’altres no. Encara que Darwin desconeixia els mecanismes de l’herència, apuntava la necessitat que les variacions que presentaven els individus d’una població foren hereditàries perquè influïren en l’evolució de l’espècie.

Lluita per la vida: atés que en la naturalesa els recursos són limitats i que hi ha més individus dels que l’ambient pot sostenir, es produeix la lluita per la supervivència.

Selecció dels més aptes: els individus que posseeixen les característiques més favorables tenen més probabilitat de sobreviure i reproduir-se i, per tant, de transmetre-les a la generació següent. Després de diverses generacions s’haurà produït una selecció dels trets que més afavoreixen la supervivència i, en conseqüència, la població estarà millor adaptada a l’ambient.

Tingues en compte Una parella d’elefants, per exemple, en 700 anys podria tenir 19 milions de descendents.

183

Activitat resolta Quina és la diferència principal entre la teoria de Darwin i la teoria de Lamarck? Les dues teories expliquen l’evolució per l’adaptació dels organismes a l’ambient. La diferència consisteix en el mecanisme d’adaptació. Per a Lamarck l’adaptació es produeix com a resultat de la pressió de l’ambient sobre els individus que es veuen obligats a canviar, a estirar el coll, per exemple, en el cas de les girafes. Segons Lamarck la funció fa l’òrgan.

184

Per a Darwin l’adaptació sorgeix com a conseqüència de la selecció natural dels individus que posseeixen les característiques que els fan més aptes per a sobreviure en un ambient determinat. En el cas de les girafes la naturalesa selecciona en cada generació aquelles girafes que tenen el coll més llarg perquè són les que més probabilitats tenen de sobreviure i reproduir-se. Segons Darwin la naturalesa selecciona l’òrgan millor adaptat per a una funció entre les varietats espontànies que sorgeixen en la població.

Els avantpassats de les girafes tenien un coll curt i s’alimentaven de pastura.

Entre els avantpassats de les girafes no tots els individus eren idèntics. Alguns tenien el coll un poc més llarg que els altres.

Quan la pastura es va fer escassa, les girafes van haver d’estirar el coll per a arribar a les fulles dels arbres.

Quan la pastura va escassejar, les girafes amb el coll més llarg van tenir més possibilitats de sobreviure i reproduir-se i, per tant, va augmentar-ne la freqüència.

Al cap de moltes generacions estirant el coll, les girafes van nàixer amb el coll més llarg.

Al cap de moltes generacions, i després d’actuar la selecció natural, totes les girafes van tenir el coll més llarg.

TEORIA SINTÈTICA DE L’EVOLUCIÓ En els anys 40 del segle XX els científics, Huxley, Dobzhansky i Mayr van portar a terme una profunda revisió de la teoria de l’evolució de la qual va sorgir la teoria sintètica de l’evolució, denominada també neodarwinisme. La nova teoria sintètica incorporava a la teoria proposta per Darwin els moderns coneixements aportats per la genètica i la biologia molecular. Els principis fonamentals de la teoria sintètica de l’evolució són els següents:

La variació en els trets entre els individus d’una població es deu, d’una banda, a la recombinació genètica que té lloc en la reproducció sexual i, d’una altra, no menys important, a l’existència de mutacions.

Les mutacions són producte de l’atzar i la major part d’aquestes són perjudicials i fins i tot letals, per la qual cosa normalment desapareixen. Tan mateix, de vegades, algunes mutacions poden resultar favorables per als individus, especialment quan les condicions ambientals canvien.

Segons la idea de la teoria sintètica de l’evolució, la naturalesa selecciona les mutacions favorables, denominades mutacions adaptatives, de manera que, a la llarga, les poblacions estan perfectament adaptades a el seu entorn.

L’exemple clàssic de selecció natural de les mutacions adaptatives és el de la papallona nocturna Biston betularia. Es tracta d’una papallona de color blanc platejat, que passava desapercebuda sobre l’escorça clara de els bedolls. Existia una forma mutant de papallona, de color negre que, normalment, era molt poc freqüent.

La forma fosca és molt poc freqüent.

En enfosquir-se l’escorça augmenta la freqüència de les papallones fosques.

No obstant això, cap a la fi del segle XIX, la forma negra era la més comuna en algunes zones industrialitzades en les quals la contaminació havia provocat l’ennegriment de l’escorça dels bedolls. A què va ser degut l’augment de la freqüència de la forma fosca? La mutació fosca era una mutació perjudicial i, per tant, poc freqüent quan les escorces dels arbres eren de color clar. No obstant això, es va convertir en una mutació adaptativa quan les condicions ambientals van canviar per la contaminació provocada per les indústries. Llavors la selecció natural va afavorir la seua supervivència i reproducció i la seua freqüència va augmentar.

Passen els anys i pràcticament totes les papallones són fosques.

Canvis en la població de les papallones del bedoll.

Fig. 9.10

Activitats 5 Què és el fixisme?

c. Quina és la diferència fonamental entre el desenvolupament del braç de Nadal i l’altura de Gasol?

6 Respon les següents preguntes: 7 Explica com creus que ha actuat la selecció natural a. Creus que si el tennista Rafael Nadal tinguera fills, en el fet que alguns bacteris hagen desenvolupat resisaquests naixerien amb el braç esquerre més fort que el tència a certs antibiòtics. dret? b. I els fills del jugador de bàsquet Pau Gasol, serien més 8 Què creus que va ocórrer amb Biston betularia quan alts que la mitjana de la població? les indústries van deixar d’emetre gasos contaminants?

185

La teoria de l’evolució, a banda d’explicar de quina manera els éssers vius s’adapten a l’ambient, descriu la manera com es produeixen noves espècies i, en conseqüència, dóna explicació a la diversitat enorme d’éssers vius.

A Sabies que... Un cas curiós d’especiació va ocórrer quan una població reduïda de conills va ser alliberada a l’illa de Porto Sant, enfront de Portugal, a la primeria del segle XV. Tan sols quatre segles després, els conills de l’illa eren molt diferents dels del continent, més menuts, amb un pelatge diferent i els seus hàbits eren nocturns.

Fig. 9.11

Especiació per migració al bosc d’unes rates de praderia.

ESPÈCIE A: Talla menuda Pelatge clar Costums diürns

ESPÈCIE B: Talla gran Pelatge fosc Costums nocturns

ELS MECANISMES DE L’EVOLUCIÓ

COM SORGEIX UNA ESPÈCIE NOVA? Es defineix espècie com un conjunt d’individus semblants que poden reproduir-se entre ells. Si totes les poblacions d’una espècie determinada romanen relacionades, evolucionaran juntes. Però si les poblacions se separen hauran d’adaptar-se a ambients diferents, per la qual cosa, després d’un llarg període de separació, donaran lloc a espècies diferents. En la formació d’una espècie nova poden distingir-se tres fases:

Aïllament de les poblacions: pot ser pel fet que alguna de les poblacions migre o que sorgisca una barrera geogràfica que les separe com la desviació del curs d’un riu, l’aparició d’esquerdes al terreny, la formació de xicotetes llacunes a partir d’un llac, etc. Si estan separades, l’encreuament entre els individus de les diferents poblacions i, per tant, l’intercanvi genètic entre elles, resultarà impossible.

Evolució en ambients diferents: la selecció natural actuarà de manera independent sobre cada població, és a dir, afavorirà mutacions diferents, per la qual cosa els canvis evolutius que experimenten també seran diferents.

Aparició de barreres reproductives: si transcorre un període de temps prou llarg poden haver se produït una quantitat tan gran de canvis que la reproducció entre els individus d’una població i de l’altura siga impossible. Quan això ocorre, es pot afirmar que les poblacions han donat lloc a espècies diferents.

Suposem que uns ratolins de praderia (espècie A) migren al bosc. Les mutacions que se seleccionen en el nou ambient no seran les mateixes que les que es seleccionen a la praderia, per la qual cosa les dues poblacions evolucionaran de manera independent. Transcorregut un llarg període de temps, les dues poblacions de ratolins presentaran múltiples diferències; algunes, com ara les mesures del cos, poden fer impossible la reproducció entre aquests. D’aquesta manera haurà aparegut una nova espècie (espècie B).

Transcorre molt de temps

186

GRADUALISME O PUNTUALISME? Pot el model d’especiació de l’apartat anterior explicar l’aparició en la història de la vida dels grans grups taxonòmics? Per exemple, pot explicar com es van originar els rèptils a partir dels amfibis o les aus a partir dels rèptils? Per als defensors del gradualisme, o el que és el mateix, del neodarwinisme clàssic, la resposta és afirmativa. No obstant això, per a alguns científics nord-americans, representats per Niles Eldredge (1943) i Stephen Jay Gould (1941-2002), no és així, ja que, si bé accepten el gradualisme per al que ells denominen microevolució, és a dir, per a l’adaptació dels organismes al medi, proposen un mecanisme diferent per a la formació de noves espècies, és a dir, per a la macroevolució, denominat puntualisme o equilibri puntuat. Per als defensors de l’equilibri puntuat les espècies no s’originen de manera gradual sinó que sorgeixen de manera ràpida, pràcticament sobtada, i la seua irrupció provoca una lluita per la supervivència amb l’espècie de la qual procedeixen. La selecció natural no actua sobre els individus, sinó sobre les espècies, afavorint la millor adaptada. En l’exemple dels ratolins de l’apartat anterior, la nova espècie hauria sorgit per l’acumulació ràpida de mutacions que afavorien la supervivència al bosc d’alguns individus. Com que aquests estaven millor adaptats a les noves condicions de vida, haurien desplaçat l’espècie original.

Canvi evolutiu

El model d’especiació dels puntualistes es basa, entre d’altres arguments, en el fet que en el registre fòssil no s’observa un canvi gradual de les espècies. Al contrari, en el registre fòssil les espècies passen per períodes d’estabilitat llargs, comptabilitzats en milions d’anys, durant els quals a penes canvien fins que, de manera brusca, en períodes d’uns pocs milers d’anys, desapareixen i són substituïdes per unes altres de característiques diferents. Contra aquest argument puntualista, els gradualistes esgrimeixen que el registre fòssil és incomplet. Si no s’observa un canvi gradual de les espècies és, en part, perquè moltes formes fòssils encara no han estat trobades i, en part, perquè la majoria dels éssers vius que han existit no han fossilitzat mai.

Stephen Jay Gould.

Fig. 9.12

CD En el CD podràs trobar activitats interactives que faran més divertit el desenvolupament i l’estudi d’aquesta unitat.

GRADUALISME La divergència és gradual

Canvis graduals lents TEMPS Canvi evolutiu

EQUILIBRI INTERMITENT

Comparació entre el gradualisme i l’equilibri puntuat.

Fig. 9.13

Estasi (poc canvi) La divergència és sobtada, amb canvis ràpids

Però, no sols els puntualistes qüestionen el canvi gradual de les espècies com a mecanisme únic per a explicar l’evolució; actualment, existeixen diversos corrents científics que proposen enfocaments nous per al procés evolutiu. La científica nord-americana Lynn Margulis, per exemple, manté una postura obertament enfrontada amb els neodarwinistes, perquè entén que l’evolució no sempre es produeix com una conseqüència de la lluita per la vida, sinó com el resultat de la unió i cooperació d’organismes diferents, que, d’aquesta manera, veuen incrementades les possibilitats de supervivència. Per a Margulis, els grans canvis evolutius van sorgir i encara sorgeixen directament de la simbiosi.

187

RADIACIÓ ADAPTATIVA La radiació adaptativa és el fenomen que s’observa en la història evolutiva d’alguns grups d’éssers vius que, en un moment determinat, donen origen a diversos grups diferents que s’adapten a diferents formes de vida i, en poc de temps, donen lloc a una gran diversitat de tipus. Perquè la radiació adaptativa es produïsca han d’existir noves possibilitats de adaptació i evolució. Aquestes poden ser degudes a l’adquisició d’una característica que permeta la colonització de nous ambients. Així, el desenvolupament de l’ou amniòtic va permetre als primitius rèptils independitzar-se totalment de l’aigua i donar lloc, entre finals del paleozoic i principis de mesozoic, a un gran nombre de tipus diferents.

Fig. 9.14

Radiació adaptativa dels mamífers.

Unes altres vegades la radiació adaptativa pot produir-se per l’ocupació de nínxols ecològics que han quedat «vacants» després de l’extinció massiva d’un gran grup zoològic. És el que es creu que va ocórrer a principis del cenozoic amb els primitius mamífers que van donar lloc a un gran nombre de formes en ocupar els nínxols ecològics abandonats pels dinosaures després de la gran extinció a la darreria del període cretàcic.

Marsupials

Carnívors Lagomorfs Rosegadors

PALEOZOIC

Folidots

Quiròpters

Tubulidentats

Insectívors

Cetacis

Mamífers primitius

Sirènids

Triàsic Juràssic

Primats Artiodàctils

MESOZOIC

Cretàcic Monotremes

CENOZOIC

Probòscide

Activitats

188

9 Què hauria d’ocórrer perquè les dues formes, clara 11 Quina és la principal diferència entre el gradualisme i fosca, de la papallona Biston betularia donaren lloc a i el puntualisme? dues espècies diferents? 12 Quins factors calen perquè es produïsca la radiació 10 En què es diferencien les barreres geogràfiques i les adaptativa d’un determinat grup d’éssers vius? barreres reproductives?

COM VA COMENÇAR LA VIDA? La ciència encara no ha pogut explicar de manera concloent com van sorgir els primers éssers vius. Tot i així, la major part dels científics accepten la hipòtesi que la vida es va originar a partir de matèria inorgànica, inanimada, fa uns 3 800 milions d’anys.

L’EVOLUCIÓ QUÍMICA El procés que va conduir a la formació de les primeres cèl·lules a partir de molècules inanimades es denomina evolució química. L’evolució química va ser un procés lent i gradual determinat per la composició i les propietats de l’atmosfera de la Terra fa uns 4 000 milions d’anys, que eren molt diferents de les de l’atmosfera actual. Algunes de les propietats de l’atmosfera que van fer possible l’evolució química van ser:

Abundància de molècules simples: com vapor de H2O, ions minerals i gasos com CO2, CO, H2 i N2, que van servir com a blocs de construcció per a formar molècules més complexes.

Absència d’oxigen lliure: que hauria degradat les molècules orgàniques acabades de formar. La seua absència en l’atmosfera va afavorir l’estabilitat de les molècules noves.

Gran quantitat d’energia: en forma de tempestes elèctriques violentes, impactes de meteorits i d’una radiació ultraviolada intensa que van afavorir la formació d’enllaços.

CD En el CD trobaràs un enllaç web a un interessant vídeo sobre l’origen de la vida: http://recursos. cnice.mec.es|biosfera|a.

L’evolució química pot dividir-se en cinc etapes: Molècules inorgàniques

Monòmers

H2O, H2, NH3, CH4… H C H O

Aminoàcid H2N HO C

O OH

H3C H

O N H O N

H N

Polímers

Proteïna

Protobionts

Associacions de polímers amb forma esfèrica delimitades per un embolcall semblant a la membrana cel·lular

Cèl·lules primitives

Fig. 9.15

Etapes de l’evolució química.

El 1950 el científic nord-americà Stanley Miller va portar a terme un experiment per demostrar la hipòtesi sobre l’origen de la vida per evolució química que havia formulat el científic rus Aleksandr Oparín el 1929. Per a això, va sotmetre una barreja de gasos semblant a l’atmosfera primitiva a descàrregues elèctriques. L’experiment es va considerar un èxit perquè, als pocs dies, havia obtingut molècules orgàniques, com els aminoàcids. D’ençà s’han portat a terme altres experiments, semblants al de Miller, en els quals s’ha aconseguit obtenir polímers d’aminoàcids i fins i tot protobionts, però cap científic ha estat capaç d’obtenir cèl·lules vives. Encara que s’ha avançat molt en aquest sentit, el complex procés que va conduir dels protobionts a les cèl·lules continua sent inabastable d’una manera experimental.

189

L’EVOLUCIÓ DE LES CÈL·LULES Els primers éssers vius van ser éssers unicel·lulars, procariotes. Es postula que eren organismes heteròtrofs, anaerobis, que obtenien l’energia per fermentació a partir de les abundants molècules orgàniques que es van formar durant l’evolució química. Posteriorment van sorgir els procariotes autòtrofs fotosintètics que alliberaven O2. Aquests organismes, que van tenir un gran èxit biològic, van provocar l’enriquiment progressiu en O2 de l’atmosfera. Aquest important canvi ambiental va desencadenar l’extinció de bona part dels organismes anaerobis i va afavorir l’evolució dels éssers vius aerobis molt més eficients en l’obtenció d’energia a partir de la matèria orgànica. Fa uns 2 000 milions d’anys, quan la composició de l’atmosfera ja era semblant a l’actual, van sorgir les primeres cèl·lules eucariotes de major dimensió i més complexes que les procariotes. La teoria endosimbiòntica sobre l’origen de les cèl·lules eucariotes, proposta per Lynn Margulis, suggereix que aquestes cèl·lules es van formar per la unió cooperativa, simbiòtica, de cèl·lules procariotes. Les primeres cèl·lules eucariotes van estar, doncs, formades per la unió de diversos tipus de cèl·lules procariotes.

Fig. 9.16

La teoria endosimbiòntica.

ANIMALS

FONGS

EUCARIOTES

PLANTES

L’aparició de les cèl·lules eucariotes va ser un esdeveniment d’una gran importància en la història de la vida a la Terra, perquè aquestes cèl·lules donarien origen a tots els éssers vius pluricel·lulars; és a dir, a les plantes, als fongs i als animals.

PROCARIOTES

PROTIST PRIMITIU

(FOTOSÍNTESI)

(MOBILITAT)

CIANOBACTERIS

ESPIROQUETES

(RESPIRACIÓ) BACTERI FERMENTADOR

BACTERI AEROBI

Activitat resolta Quines van ser les conseqüències principals de l’aparició de l’oxigen a l’atmosfera? 1. Van sorgir els organismes aerobis que consumien oxigen i desprenien diòxid de carboni, per la qual cosa es van estabilitzar les concentracions de tots dos gasos a l’atmofera.

190

2. Els organismes aerobis eren molt eficients en l’obtenció d’energia i van desplaçar els anaerobis que es van extingir o es van veure relegats a hàbitats on no hi haguera oxigen. 3. Es va formar la capa d’ozó que protegeix els éssers vius dels raigs ultraviolats, cosa que probablement va fer possible l’aparició d’éssers més complexos: els organismes eucariotes.

La pràctica absència de fòssils des que van aparéixer els primers organismes eucariotes,fa uns 2000 milions d’anys, fins l’anomenada explosió càmbrica, fa 570 milions d’anys, ha dificultat la interpretació d’aquest període de l’evolució dels éssers vius. De l’estudi de la morfologia i de la diversitat dels protistos actuals (protozous, algues unicel·lulars i fongs unicel·lulars) s’ha deduït que les cèl·lules eucariotes primitives van haver de donar lloc a un grup molt divers d’éssers unicel·lulars. Entre aquests organismes aviat va haver de sorgir una tendència a la multicel·lularitat, és dir, a formar agregats de cèl·lules semblants denominats colònies, que van evolucionar cap a formes més complexes que, gràcies a l’especialització i la diferenciació dels seus components, donarien lloc a vertaders organismes pluricel·lulars. D’aquesta manera les primitives algues verdes unicel·lulars haurien donat lloc a formes més complexes que acabarien originant els diferents grups de vegetals actuals. Els animals s’haurien originat, de manera semblant, a partir de protozous primitius, i els fongs descendirien, al seu torn, dels primitius fongs unicel·lulars. Esquema de l’evolució dels éssers vius. VEGETALS

ANIMALS

FONGS

Mamífers

Ascomicets

Angiospermes

Fig. 9.17

Aus Amfibis Rèptils

Basidiomicets

Peixos

Artròpodes Gimnospermes

Algues

Falgueres

Anèl·lids Equinoderms Nemàtodes

Llevats

Mol·luscos

Celenterats Platihelmints

Floridures Protozous

Molses

Esponges

PROTISTS

MONERES

Bacteris

Activitats 12 Quins factors de l’atmosfera primitiva del nostre 14 Per què suposen els científics que les cèl·lules proplaneta van afavorir l’evolució química? cariotes procedeixen de les eucariotes i no al revés? 13 Enumera totes les etapes que corresponen a 15 Per què suposen els científics que els éssers l’evolució química. pluricel·lulars es van originar a partir d’organismes eucariotes unicel·lulars?

191

L’ORIGEN DE L’ESPÈCIE HUMANA Els éssers humans tenim algunes característiques, com la capacitat de raonament o la de comunicar-nos mitjançant el llenguatge, que ens distingeixen de la resta dels animals. No obstant això, la majoria dels nostres trets anatòmics i fisiològics coincideixen amb els dels mamífers placentaris. Dins d’aquest grup, l’espècie humana, denominada científicament Homo sapiens, pertany a l’ordre primats.

A Sabies que... Els avantpassats dels primats es creu que van ser mamífers placentaris menuts semblants a les musaranyes que vivien en arbres i s’alimentaven d’insectes.

L’HOME NO PROCEDEIX DEL MICO Els primats són un grup de mamífers adaptats a la vida arborícola. Tenen extremitats llargues i esveltes amb dits prènsils, ulls al front (fet que permet la visió en tres dimensions) i un encèfal molt desenvolupat. El seu comportament social és complex i les femelles solen parir un sol fill en cada part, que necessita un període llarg de criança i protecció. Van sorgir fa uns cinquanta milions d’anys, poc després que s’extingiren els dinosaures i que els mamífers, en ocupar els nínxols ecològics abandonats per aquests, començaren la seua radiació adaptativa. Ara com ara, els primats es divideixen en dos grups: prosimis i antropoides.

Prosimis: animals de dimensions reduïdes i costums nocturns. Els lemúrids i els tàrsids pertanyen a aquest grup.

Antropoides: animals diürns, de major talla i amb un encèfal més gran que els prosimis. Inclou els micos del Nou Món, els micos del Vell Món i els hominoides. Els hominoides són micos de gran mida, sense cua. Entre ells es troben els gibons, els orangutans, els goril·les, els ximpanzés i els éssers humans que, al costat dels seus avantpassats extints, formen la família dels homínids.

L’estudi comparatiu de l’anatomia i de la composició d’algunes proteïnes dels hominoides demostra que el grup més pròxim a la nostra espècie és el dels ximpanzés. Això significa que, encara que tots els hominoides vam tenir un antecessor comú, les línies que van conduir als gibons, orangutans i goril·les es van separar abans que les que van conduir als ximpanzés i als humans. Fig. 9.18

Origen i relacions dels primats actuals. Orangutans

Tàrsids

Ximpanzés Micos del Vell Món

Goril·les

Lemúrids

Gibons Ésser humà PROSIMIS

192

Micos del Nou Món

ANTROPOIDES

Sabies que...

ELS PRIMERS HOMÍNIDS Els avantpassats dels ximpanzés i dels humans van viure a la selva africana. Eren individus arborícoles que s’alimentaven bàsicament de fruits. El seu aspecte havia de ser semblant al dels ximpanzés actuals perquè tenien els braços llargs i les cames curtes i la seua alçada era reduïda. El seu crani era menut comparat al nostre i presentaven gran dimorfisme sexual. A penes es coneixen fòssils d’aquesta època, probablement perquè les condicions de la vida a la selva eren molt poc favorables per a la fossilització.

Les petjades de Laetoli (Tanzània) es pensa que són les petjades fòssils que tres Australopithecus afarensis van deixar, fa uns 3,6 milions d’anys, sobre cendres volcàniques. La seua troballa va servir per a reforçar l’argument que els Australopithecus eren bípedes.

Sembla que alguns d’aquests simis van haver d’abandonar la selva fa uns sis milions d’anys i establir-se a la perifèria, a la denominada sabana arbòria. El seu aspecte va canviar poc, però es va produir una modificació important en la manera de desplaçarse perquè, com que ja no podien botar d’arbre en arbre, van començar a traslladar-se per terra i van desenvolupar la marxa bípeda. Fa uns quatre milions d’anys van aparéixer els Australopithecus, un grup heterogeni d’homínids en el qual s’inclouen diverses espècies. Eren individus de dimensions reduïdes, a penes 1,20 m i marxa bípeda, les restes fòssils dels quals s’han trobat en diferents regions d’Àfrica. Tenien un crani menut, d’uns 500 cm3, vores supraorbitàries pronunciats, mentó prominent i grans dents canines. L’espècie millor coneguda d’aquest grup d’homínids és, sens dubte, Australopithecus afarensis, de la qual s’han trobat restes d’uns 300 individus. Un dels esquelets fòssils més ben conservats va ser descobert el 1974 per Donald Johanson i, encara que la seua denominació científica és AL 288-1, és més conegut com a Lucy. Lucy era una femella jove que va viure a Etiòpia fa uns 3,5 milions d’anys. Tenia al voltant de vint anys d’edat, feia aproximadament un metre i devia pesar uns 27 kg. La forma de la seua pelvis i l’articulació del seu genoll demostren que podia caminar dreta. a)

Esquelet fòssil de Lucy (a). Reproducció de Lucy (b).

Fig. 9.19

193

EL GÈNERE HOMO Fa uns 2,5 milions d’anys el clima es va fer més àrid i els arbres de la sabana es van fer molt escassos. En perdre el seu hàbitat, la major part dels Australopithecus es van extingir. No obstant això, algunes poblacions s’hagueren d’adaptar a la nova situació i van donar lloc a un gènere nou, el gènere Homo.

H. neanderthalensis Australopithecus Fig. 9.20

H. habilis

H. erectus H. sapiens

Comparació entre els cranis: Australopithecus, H. habilis, H. erectus, H. neanderthalensis i H. sapiens.

500 cm3 Australopithecus

Les restes fòssils d’Homo habilis, amb una edat d’uns 2,5 milions d’anys, van ser trobades al costat de tosques eines de pedra, per la qual cosa es creu que van ser els primers homínids capaços de dissenyar els seus propis útils de manera conscient. Encara que Homo habilis posseïa encara molts trets primitius, semblants als d’Australopithecus, tenia un crani més gran, que podia arribar als 800 cm3 i eren més alts, la seua talla arribava a 1,40 metres.

C2 780 cm3 Homo habilis

1 000 cm3 Homo erectus

Homo erectus

Els fòssils d’Homo erectus tenen una antiguitat entre 1,8 i 0,2 milions d’anys. L’estructura de l’esquelet indica que caminaven totalment drets, per això el seu nom. Tenien els braços més curts i les cames més llargues que Australopithecus i la capacitat craniana, 1 000 cm3, era pràcticament el doble. Associats als fòssils d’Homo erectus s’han trobat eines fabricades en pedra més avançades que les associades a Homo habilis. També existeixen evidències de la seua utilització del foc. Es considera que aquests homínids van ser els primers a abandonar el continent africà, doncs els seus fòssils han estat trobats també a Àsia i a Europa.

C3 1 500 cm3 Homo neanderthalensis

Homo habilis

Homo neanderthalensis

Els Homo erectus que van arribar a Europa sembla que van donar origen a unes altres espècies d’homínids més avançats com ara l’Homo neanderthalensis, que va viure en aquest continent fins fa aproximadament 30 000 anys. Homo neanderthalensis, el parent més pròxim als éssers humans actuals, es caracteritzava per posseir un cos més gran i més pesat que el nostre, amb unes extremitats robustes i una columna vertebral massiva. Tenien un crani molt gran i una cara amb pòmuls prominents, un orifici nasal gran i destacats arcs supraorbitaris semicirculars i separats.

1 350 cm3 Homo sapiens

194

Durant molt temps se’ls va considerar molt menys evolucionats que H. sapiens, però, els homes de Neanderthal enterraven els seus morts, i els útils i eines que produïen eren molt més avançats que els d’Homo erectus. La seua extinció va coincidir amb l’arribada a Europa d’una nova espècie, Homo sapiens. Les causes de la seua desaparició no estan clares, però és probable que foren desplaçats per la nova espècie en expansió. Alguns autors consideren la possibilitat que H. neanderthalensis s’encreuara amb H. sapiens.

HOMO SAPIENS Encara que no existeix un acord total entre els científics sobre el lloc on va sorgir la nostra espècie, una de les hipòtesis amb major acceptació és que Homo sapiens es va originar a Àfrica, fa entre 200 000 i 150 000 anys, a partir de les poblacions d’Homo erectus que van romandre en aquell continent. Des d’allà, els primitius Homo sapiens es van dispersar cap a Europa, Àsia, Amèrica i Oceania. Les poblacions que es van establir a Europa, fa uns 35 000 anys, estaven formades per individus, denominats homes de Cromanyó, pràcticament idèntics als humans actuals. Tenien una cultura molt desenvolupada, fabricaven armes i eines complexes i van desenvolupar l’art: talla, escultura i pintura a les parets de les coves, com les de Chauvet a França, amb una antiguitat de 30 000 anys.

Pintures rupestres en la cova de Chauvet (França).

Fig. 9.21

Història i rutes de dispersió dels humans moderns a partir del seu origen a Àfrica.

Fig. 9.22

Els trets anatòmics que distingeixen l’Homo sapiens són, sens dubte, la postura erecta bípeda i les grans dimensions del cervell. Som els únics mamífers que anem en posició dreta i el nostre cervell, amb els 1 350 cm3 de mitjana és proporcionalment molt més gran que el de qualsevol altre mamífer, inclosos tots els primats. Però el cervell humà no destaca només per la mida, sinó també per la seua complexitat i per la gran extensió de l’escorça cerebral que han propiciat el desenvolupament de la intel·ligència. La intel·ligència ha permés als éssers humans una nova forma d’adaptació mitjançant la cultura, que és molt més ràpida que l’adaptació biològica. Aquesta forma d’adaptació ens ha permés colonitzar pràcticament tot el planeta, però també ha estat la causa de la superpoblació, de la degradació de l’ambient i, conseqüentment, de l’extinció de moltes espècies vegetals i animals. Esperem que la nostra intel·ligència ens permeta també rectificar el nostre comportament per a evitar que l’evolució cultural siga la causa de la nostra pròpia destrucció.

15 000-35 000 35 000 60 000 100 000

50 000-60 000

Activitats 16 Cita algunes de les característiques que compartim amb els primats.

19 Indica les principals diferències entre:

a. Australopithecus i Homo habilis. 17 És erroni afirmar que l’ésser humà procedeix del b. Homo habilis i Homo erectus. mico? Per què? c. Homo neanderthalensis i Homo sapiens. 18 Per què es pensa que l’espècie humana es va origi- 20 Creus que va ser possible que H. neanderthalensis nar a Àfrica? s’encreuara amb H. sapiens?

195

ACTIVITATS FINALS

Per a repassar

1 Què és l’evolució? Per què creus que se’n necessiten proves de l’existència? 2 Quants milions d’anys hauríem de remuntar-nos en la història de la vida per a trobar un avantpassat comú a tots els éssers vius?

16 Per què creus que cap científic ha estat capaç, encara, de crear cèl·lules en un laboratori? 17 Posa text a les imatges següents: Fred Temperat

3 Com s’han obtingut les principals proves a favor de l’evolució? 4 Què són els òrgans vestigials? Per què són importants com a prova de l’evolució?

Temperat Càlid

5 Quin va ser la principal aportació de Lamarck a la ciència? 6 Què entenem per selecció natural?

Fred Temperat

7 En què s’assemblen i en què es diferencien la selecció natural i la selecció artificial? 8 Quina és la diferència fonamental entre el darwinisme i el neodarwinisme? 9 Cita les tres fases que es donen en la formació d’una espècie nova.

10 Explica mitjançant un esquema la teoria endosimbiòntica sobre l’origen de les cèl·lules eucariotes. Per a aplicar

11 Què indica el fet que l’ADN de dues espècies siga pràcticament idèntic?

12 Als laboratoris de genètica s’obtenen amb freqüència formes mutants de la mosqueta del vinagre (Drosophila melanogaster), algunes amb les ales atrofi ades, unes altres amb les quetes trencades o fins i tot algunes formes sense ulls. Aquests mutants, no obstant això, a penes es presenten en la natura. Sabries explicar per què?

18 Completa el paràgraf següent sobre l’origen de la vida: La vida va sorgir fa uns ____ __ milions d’anys a partir de matèria_______________. Els primers éssers vius eren cèl·lules ___________, semblants a les _________ actuals. Fa uns ______ milions d’anys van aparéixer les cèl·lules ___ _____. A partir d’aquestes es van originar tots els éssers vius ___________ que han existit sobre la Terra.

19 Quins homínids van ser els primers a…? a. b. c. d. e.

Abandonar el continent africà. Enterrar els morts. Adoptar la marxa bípeda. Decorar amb pintures les parets de les cavernes. Fabricar eines.

20 Les diferències entre l’esquelet d’un ésser humà i el d’un goril·la responen sobretot a l’adquisició d’una postura dreta i marxa bípeda per part dels humans. Pots assenyalar algunes d’aquestes diferències?

13 Respon enraonadament les preguntes següents: a. Pot haver evolució si no hi ha variabilitat genètica? b. Pot haver evolució si les condicions ambientals no canvien?

14 Com explicaries l’exemple de les girafes de Lamarck des del punt de vista neodarwinista? 196

15 Per què l’absència d’oxigen va ser tan important en les primeres fases de l’evolució química?

Esquelet humà

Esquelet de goril·la

21 Qui és qui? Uneix el nom de cada científic amb l’afirmació que li corresponga. a. b. c. d. e. f. g.

Lamarck. Darwin. Huxley, Dobzansky i Mayr. Eldredge i Gould. Miller. Oparin. Margulis.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Va intentar explicar com es va produir l’evolució química. Són els pares de la teoria sintètica de l’evolució. Va sintetitzar aminoàcids a partir de molècules simples. Va proposar la teoria endosimbiòtica. Va encunyar el terme selecció natural. Se li atribueix la frase: «La funció fa a l’òrgan». Són els defensors de l’equilibri puntuat.

f. Les mutacions sempre són perjudicials. g. La variabilitat de les poblacions depén, en part, de les mutacions. h. Tots els éssers vius procedim d’un avantpassat comú que es va originar fa uns 3 800 milions d’anys. i. Els primers éssers vius van ser artròpodes aquàtics menuts. j. Homo neanderthalensis tenia una capacitat craniana superior a Homo sapiens. Per a investigar

22 Indica si són vertaderes o falses les afirmacions següents: a. L’evolució és un procés que depén de l’atzar. b. En la natura la distribució de les espècies és molt uniforme. c. Per als creacionistes els fòssils són pedres amb formes peculiars, capritxos de la natura. d. Darwin va publicar L’origen de les espècies el 1659. e. La selecció natural afavoreix la supervivència dels individus més aptes.

23 L’apèndix vermiforme és una porció de l’intestí gros humà que no té funció, com demostra el fet que es puga extirpar sense conseqüència. Com podria explicar-se, per tant, la seua presència en el tub digestiu? 24 Orrorin tugenensis és uns dels pocs fòssils d’homínids trobats amb una edat superior als 4 milions d’anys. Consulta en Internet i fes un informe breu sobre les seues característiques. 25 A l’illa de Maurici, a l’oceà Índic, va viure una au molt estranya denominada dodo. Era molt gran, es movia molt a poc a poc i no podia volar. Quan els éssers humans van arribar a l’illa, acompanyats d’animals procedents del continent, el dodo ràpidament es va extingir. Podries explicar com va evolucionar el dodo i per què es va extingir?

Posa en pràctica COM VAN EVOLUCIONAR? Observa els éssers imaginaris que apareixen en la figura. Cadascun representa una espècie diferent.

t t

Intenta elaborar una sèrie evolutiva que els relacione. Intenta explicar també perquè la selecció natural ha afavorit, en cada cas, el desenvolupament o l’atròfia dels diferents òrgans: potes, cua, ulls, etcètera.

6 1

197

INVESTIGACIÓ CIENTÍFICA

TIKTAALIK: UN ANIMAL EXCEPCIONAL L’abril de 2006 la revista científica Nature va publicar un article sobre la troballa, al Canadà, de les restes fòssils d’una nova espècie de peix denominada Tiktaalik roseae, que va viure fa 375 milions d’anys. Es tractava d’un descobriment de gran importància, que va meréixer ocupar la portada de la prestigiosa publicació, perquè els fòssils trobats mostraven que Tiktaalik va ser un animal excepcional, una forma de transició a meitat camí entre els primitius peixos i els primers tetràpodes. El descobriment de Tiktaalik no va ser casual sinó el fruit d’una intensa recerca que va durar cinc anys. L’objectiu de l’expedició que va portar a terme la troballa, integrada per científics nord americans, no era un altre que la recerca de fòssils de vertebrats amb una antiguitat entre els 360 els 380 milions d’anys, període que es va produir el pas dels vertebrats del medi aquàtic al medi terrestre. Els fòssils es van trobar a l’illa Ellesmere (Canadà), al nord del cercle polar àrtic, un lloc fred i inhòspit que havia estat elegit per realitzar les excavacions perquè les roques sedimentàries corresponents a l’època geològica que els científics buscaven estan pràcticament a la superfície i són, per tant, de fàcil accés. Característiques de Tiktaalik Tiktaalik era un peix de grans dimensions, entre 1,5 i 2 m, amb aspecte de cocodril, que va haver de viure a la riba de rius o llacs d’escassa profunditat. L’ambient en què va viure Tiktaa-

Com un peix d’aletes lobulades

Escames, aletes i brànquies

lik era molt diferent del que actualment es dóna a Ellesmere perquè fa 375 milions d’anys els materials que avui conformen l’illa estaven situats a les proximitats de l’Equador. El clima era, per tant, tropical, semblant al que actualment es dóna a la conca de l’Amazones. Les característiques anatòmiques de Tiktaalik, algunes pròpies dels peixos i altres pròpies dels tetràpodes, fan pensar que aquests animals es desenvolupaven amb facilitat tant a l’aigua com a terra. En què s’assemblaven als peixos? Tenien el cos cobert d’ escames, les extremitats tenien forma d’aleta i posseïen brànquies que els permetien respirar davall l’aigua. A més de brànquies es creu que aquests animals tenien pulmons, com la majoria dels peixos primitius, de manera que els esmentats òrgans feien possible la respiració a la superfície. En què s’assemblaven als tetràpodes? Podien moure el cap al voltant del coll ja que els ossos del crani i les espatlles no estaven soldats. Tenien costelles que haurien facilitat els moviments respiratoris de la caixa toràcica. El seu cap era pla, semblant al d’un cocodril, amb els ulls situats a la part superior. L’estructura interna de les aletes mostra una disposició dels ossos semblant a les de qualsevol quadrúpede.

Coll, costelles, cap pla i canells

AcanthostegaFa 365 m.a. Aleta amb canell

Panderichthys Fa 380 m.a.

198

Pota Aleta

Semblances de Tiktaalik amb els peixos i els tetràpodes.

Localització de l’illa Ellesmere.

Una peça clau en l’evolució dels vertebrats Els tetràpodes són animals vertebrats adaptats a la vida en el medi terrestre que van evolucionar a partir dels peixos d’aletes lobulades. Per a poder fer el pas de l’aigua a la terra, els primitius peixos van haver de desenvolupar unes extremitats diferents de les aletes que els permeteren sostenir el cos i desplaçar-se en un medi molt menys dens que l’aigua. Tiktaalik representa una forma de transició entre Acanthostega, amb una antiguitat de 365 milions d’anys, que es pensava que era el tetràpode més antic, i Panderichthys, un peix que va viure fa 385 milions d’anys que ja presentava alguns signes d’adaptació al medi terrestre. Apareixen nous interrogants La troballa de Tiktaalik permetrà conéixer millor certs aspectes sobre l’evolució dels vertebrats en el crucial moment del seu pas del medi aquàtic al medi terrestre. L’estudi de l’esquelet de les aletes de Tiktaalik ha servit, de moment, per a plantejar alguns interrogants sobre el procés evolutiu. Per exemple, per què un animal que encara no estava plenament adaptat a la vida en la terra tenia unes extremitats amb una estructura òssia semblant a la dels tetràpodes? Si els

Fòssil de Tiktaalik roseae.

canvis evolutius que van permetre el pas del medi aquàtic al terrestre van ocórrer de manera gradual, per acumulació de mutacions adaptatives, per què Tiktaalik tenia canells abans de necessitar-los realment? Per intentar respondre aquestes preguntes, científics de la universitat de Chicago van estudiar el desenvolupament del peix Polypodon spathula, un vertader fòssil vivent, i van arribar a la conclusió que el potencial per desenvolupar potes semblants a les dels tetràpodes existia en l’ADN dels peixos molt abans que abandonaren la vida aquàtica, no obstant això, no es van desenvolupar fins que el canvi en les condicions mediambientals les va fer necessàries. Si fóra d’aquesta manera, l’explicació neodarwinista que els grans esdeveniments evolutius van tenir lloc per l’acumulació lenta i gradual de mutacions successives haurà de ser revisada, ja que sembla que, almenys en alguns casos, les circumstàncies ambientals són capaces de desencadenar importants transicions evolutives. Potser, al capdavall, Lamarck no anara tan errat. Per a saber-ne més: http://tiktaalik.uchicago.edu (és una pàgina en anglés elaborada pels mateixos descobridors).

Qüestions 1 Quins van ser els motius per a l’elecció de l’illa d’Ellesmere? 2 Fa 375 milions d’anys el clima de l’illa Ellesmere era diferent de l’actual, per què?

3 Fes una descripció breu de Tiktaalik roseae. 4 Per què creus que alguns científics han comparat la troballa de Tiktaalik amb el d’Archaeopteryx?

199