La revolución del oxígeno: los aerobios

La liberación del oxígeno fotosintético transformó la atmósfera primitiva reductora en una nueva, similar a la actual. La capa de ozono disminuyó la intensidad de la radiación ultravioleta que llegaba a la Tierra, lo que permitió que las formas de vida primitivas colonizaran la superficie.

Muchas de las células existentes hasta ese momento desaparecieron y otras consiguieron adaptarse y se transformaron en bacterias heterótrofas aerobias, que empleaban este oxígeno atmosférico para extraer más energía de la misma cantidad de alimento. Así surgió la respiración celular, que libera CO2 como producto residual.

Heterótrofos y fotosintéticos han evolucionado conjuntamente: los animales y demás heterótrofos utilizan «polución fotosintética» (O2) y las plantas y otros fotosintéticos consumen «polución animal» (CO2).

¿Cómo se originaron las células eucariotas?

La teoría de la endosimbiosis seriada, propuesta por Lynn Margulis, describe el paso de células procariotas a células eucariotas mediante la sucesiva incorporación simbiogenética de diferentes bacterias de vida libre, de manera que, con cada incorporación, los genomas de los organismos simbiontes se integran y pasan a formar parte del nuevo individuo resultante.

Invaginaciones de la membrana plasmática

1. Probablemente, los sistemas internos de membrana de las células eucariotas, como el retículo endoplasmático, se formaron por invaginaciones y plegamientos progresivos de la membrana plasmática. Otros orgánulos celulares pudieron surgir como consecuencia de los procesos simbiogenéticos.

2. Varias células procariotas (A) podrían haber sido fagocitadas por otra célula procariota hospedadora de mayor tamaño, probablemente una arquea (B), y con el tiempo, los huéspedes y el hospedador interaccionarían en beneficio mutuo, hasta que esta relación se convirtió en una simbiosis (C).

16. Los procariotas primitivos tal vez desarrollaron sistemas de depredación, similares al del protozoo Didinium (1), que devora al protozoo Paramecium (2) como puedes observar en la imagen de la derecha.

¿Qué nombre recibe este modo de depredación?

Incorporaciones simbiogenéticas que condujeron a la formación de las primitivas células eucariotas Según la hipótesis de la endosimbiosis seriada, en primer lugar, un tipo de arquea fermentadora (1), que utilizaba el azufre y el calor como fuentes de energía, tal vez perdió la pared celular y experimentó un aumento de su tamaño, acompañado por las invaginaciones progresivas de la membrana plasmática (2). Esto incrementó su superficie celular y el desarrollo de los sistemas internos

17. Los primitivos organismos aerobios lograron adaptarse a la atmósfera con oxígeno. ¿Qué capacidades ventajosas desarrollaron como consecuencia de esa adaptación?

18. ¿Cuál fue el origen del retículo endoplasmático, el núcleo, el citoesqueleto, las mitocondrias, los peroxisomas y los cloroplastos, según la teoría de la endosimbiosis seriada?

Utiliza este mapa mental como modelo de síntesis de la unidad. Completa las ramas que le faltan y dibuja tu propio mapa mental para resumir lo que has aprendido.

19. ¿Cuáles de estas órbitas corresponden a los planetas y cuáles a Plutón y a Eris? ¿Dónde se localizan estos dos plutoides?

22. Este gráfico representa el periodo o tiempo que tardan los planetas en dar una vuelta completa alrededor del Sol, expresado en años terrestres, en relación con sus distancias al Sol, expresadas en unidades astronómicas (ua): a) ¿Por qué se observó el «tránsito de Venus» proyectando la imagen en una hoja blanca en lugar de mirar directamente por el telescopio? b) Si vivieras en el planeta Venus, ¿por dónde verías «salir» el Sol y por dónde «se pondría»? c) Compara la duración del año en el planeta Venus con la duración del día, expresándolo en ambos casos en días terrestres. ¿A qué conclusión llegas? a) ¿Cómo varía la duración del periodo de traslación en relación con la distancia al Sol? b) Teniendo en cuenta que el planeta enano Ceres se encuentra a 2,76 ua, ¿en qué zona del sistema solar se localiza?

20. A veces, es fue posible ver desde la Tierra el paso del planeta Venus por delante del Sol. Este fenómeno se denomina «tránsito de Venus» y sucede cuando se sitúa entre el Sol y la Tierra.

21. Los cometas describen órbitas muy elípticas y alargadas alrededor del Sol.

23. Tanto en el mundo inanimado como en el viviente, existe una jerarquía de diversos niveles de complejidad y, por tanto, de organización. Cada cierto tiempo se pasa de un nivel inferior a otro superior y se produce un salto de complejidad.

4 000 a) ¿Cuántos saltos de complejidad aprecias en la siguiente gráfica y qué conclusiones sacas al observar el tiempo que transcurre desde que se produce un salto hasta el siguiente?

2 000 1 000 550 Ma.

24. ¿En qué ambientes pudo tener lugar la abiogénesis, es decir, la síntesis prebiótica de moléculas orgánicas precursoras de la vida?

¿Por qué solo son visibles cuando se acercan al Sol? ¿Qué relación tiene la cola de un cometa con la aparición de estrellas fugaces?

¿Qué papel pudieron desempeñar las arcillas, las piritas o los feldespatos en la emergencia de sistemas moleculares organizados?

Aprendo a construir un modelo del sistema solar a escala

Para hacerte una idea aproximada de los tamaños relativos en el sistema solar, tienes que hacer un modelo a escala.

Para ello, debes reducir las dimensiones de todos sus componentes dividiendo el diámetro del Sol y el de todos los planetas por un factor de, por ejemplo, mil millones (1 000 000 000).

Así, el Sol podría ser un gigantesco balón de playa de 1,4 metros de diámetro, y los planetas, tal vez puedas encontrarlos en tu nevera, como se indica a continuación: a) Sitúa los elementos de este modelo a las distancias adecuadas para que los planetas mantengan la escala de las distancias al Sol, en unidades astronómicas.

Extraigo la información de una ilustración y la utilizo para comparar las zonas de habitabilidad de dos estrellas

Compara las distancias a su correspondiente estrella de las zonas de habitabilidad del Sol y de una estrella llamada Gliese 581, una enana roja que posee seis planetas girando a su alrededor, llamados Gliese e, b, c, g, d y f.

a) ¿Qué es la zona de habitabilidad estelar?

b) Teniendo en cuenta que la estrella Gliese 581 es una enana roja (menos luminosa y más fría que el Sol), cuya masa es un tercio de la masa solar, ¿a qué se debe que las distancias entre las estrellas y las zonas de habitabilidad sean diferentes?

c) ¿Qué planetas del sistema solar y de la estrella Gleeseg581 se sitúan en la zona de habitabilidad?

d) ¿En qué consiste la terraformación? ¿Qué planeta del sistema solar es candidato para modificar su entorno?

En el pasado fueron lanzadas cuatro naves en dirección a las estrellas, las Pioneer («Pioneros») 10 y 11 y las Voyager («Viajeros») 1 y 2 como si fueran «mensajes en una botella» interestelar, ya que eran portadoras de mensajes simbólicos con información sobre la existencia de seres humanos y las posiciones de la Tierra y el Sol a una posible civilización extraterrestre.

El radiotelescopio gigante de Arecibo (Puerto Rico) emitió, en 1974, un mensaje en forma de ondas de radio en dirección al agrupamiento de estrellas conocido como M-13, que dista de nosotros unos 25 000 años luz.

La traducción del mensaje, cifrado en un código binario, daba lugar a un pictograma con datos de los seres humanos y sus conocimientos. Fue diseñado, entre otros, por Carl Sagan y Frank Drake, fundadores del proyecto SETI (del inglés Search for Extra Terrestrial Intelligences).

Recientemente, la sonda Kepler ha rastreado las estrellas cercanas y ha encontrado numerosos exoplanetas, algunos potencialmente habitables. También buscan signos de vida extraterrestre el telescopio espacial Web, la misión Juice (en las lunas de Júpiter) y la sonda Photon (en Venus).

El instituto SETI, junto con otras entidades, ha desarrollado varios proyectos para rastrear el universo en busca de señales de radio que puedan proceder de civilizaciones extraterrestres, como el radiotelescopio ATA (del inglés Allen Telescope Array) y los proyectos SERENDIP, Phoenix, SETI@ home, Cosmic, etc., junto con los proyectos Argus y Galileo.

a) El profesor Francis Drake, en colaboración con otros investigadores, desarrolló la siguiente ecuación:

N = n* · fp · ne · fv · fi · fc · D

Con ella vas a calcular el número de civilizaciones (N) que pueden haber desarrollado en nuestra galaxia una civilización tecnológica similar a la de los seres humanos.

Para ello, asigna los siguientes valores a cada parámetro: n* = número de estrellas de la Vía Láctea = 10. fp = fracción de estrellas que poseen sistemas planetarios = 0,5. ne = número de planetas de un sistema planetario que poseen condiciones ecológicas adecuadas para la vida = 2. fv = fracción de dichos planetas en los que se ha desarrollado vida = 1. fi = fracción de dichos planetas habitados en los que se ha desarrollado vida inteligente = 0,01. fc = fracción de dichos planetas habitados por seres inteligentes que han desarrollado una civilización tecnológica avanzada = 0,01.

D = duración o vida media de una civilización con tecnología avanzada = 10 000.

¿Qué resultado has obtenido?

Estructura de la doble hélice del ADN, una molécula esencial para la vida.

Astros del sistema solar Esquema de radiotelescopio

Mensaje emitido por el radiotelescopio de Arecibo en código binario.

«Mensajes en una botella». Las sondas Pioneer 10 y 11 llevan un mensaje simbólico inscrito en una placa, diseñado por los astrónomos Carl Sagan y Frank Drake. Contiene datos sobre los seres humanos y trata de explicar quiénes somos y dónde estamos a algún tipo de inteligencia extraterrestre que pudiera interceptar la sonda.