Briòfits i pteridòfits

Els Briòfits i els Pteridòfits són els grups de plantes més senzills que existeixen a la Terra. 

Els briòfits:

El cicle biològic dels briòfits:

L'esporangi

Protonema

Els pteridòfits

El cicle biològic dels pteridòfits

El protalus

L'arquegoni

L'anteridi

Els esporangis

La cèl·lula

Teoria cel·lular

La cèl·lula és la unitat bàsica dels éssers vius. És la unitat funcional perquè és la unitat més petita capaç de fer les tres funcions vitals. És la unitat estructural i morfològica, perquè tots els éssers vius estan formats per cèl·lules i és la unitat reproductora perquè tota cèl·lula prové d'una altre cèl·lula.

Totes les cèl·lules comparteixen 4 característiques:

• Membrana cel·lular: tanca i protegeix la cèl·lula.
• Citoplasma: Fluid aquós amb substàncies dissoltes on tenen lloc les reaccions químiques cel·lulars.
• Ribosomes: petit orgànul on es fabriquen proteïnes.
• Material genètic: filament d'ADN que conté la informació genètica de l'individu.

Tipus de cèl·lules:

Hi ha dos tipus de cèl·lules: les cèl·lules procariotes i les cèl·lules eucariotes.

Cèl·lula procariota:

Cèl·lula més simple i petita que la cèl·lula eucariota. Es caracteritza perquè té el material genètic dispers pel citoplasma. La cèl·lula procariota és pròpia dels bacteris. 

Cèl·lula eucariota:

Cèl·lula més complexa i gran que la cèl·lula procariota. Es caracteritza per tenir el material genètic tancat dins d'un orgànul esfèric anomenat nucli. El seu interior està organitzat en orgànuls. 

Existeixen dos tipus de cèl·lules eucariotes: la vegetal i l'animal

Cèl·lula vegetal:

Es caracteritza per tenir una paret de cel·lulosa, un vacúol gran que desplaça el nucli a un costat i cloroplasts que són els encarregats de fer la fotosíntesi.

Cèl·lula animal:

Es caracteritza per tenir centrosoma, un orgànul protèic encarregat de controlar el citoesquelet durant la reproducció cel·lular. A més no tenen ni paret de cel·lulosa, ni vacúol ni cloroplasts.

Al microscopi

La cèl·lula vegetal, concretament l'epiteli de la ceba, presenta el següent aspecte:

4x augments

10x augments

40x augments

Es pot identificar el nucli, la paret de cel·lulosa i el citoplasma

La cèl·lula animal, concretament la de la mucosa bucal, presenta el següent aspecte:

4x augments

10x augments

40x augments

Es pot veure que són més petites que les vegetals i només s'hi pot identificar el nucli i el citoplasma. La membrana no s'hi veu perquè és massa prima. Només veiem el límit entre el citoplasma i l'espai on no hi ha cèl·lules.

A més, es poden veure unes taques petites blaves que cobreixen les cèl·lules. Aquestes taques són bacteris sapròfits, els bacteris que viuen a la nostra boca i produeixen càries.

A la imatge següent es poden veure més bé. Està presa amb 100x augments:

El procés d'hominització

El procés d'hominització és el procés evolutiu que van seguir els nostres avantpassats des de l'últim avantpassat comú amb el ximpanzé fins a l'actualitat.

Aquest procés es basa en una sèrie d'adaptacions condicionades per canvis genètics que van conduir a canvis reproductius, de desenvolupament, anatòmics, d'alimentació i de relacions socials i amb el medi.

• Canvis reproductius i de desenvolupament 

La desaparició del zel i l'aparició de la menstruació en els homínids i molts primats incloent els ximpanzés, bonobos, goril·les i orangutans va permetre que les femelles pogueren tenir descendència en qualsevol moment de l'any i per tant fer més fàcil l'augment del nombre de descendents. Tot i això, en els grans primats, el període fèrtil és visible, és a dir, durant els dies en els que es produeix l'ovulació es dona una inflamació al perineu molt visible que indica al mascle la receptivitat de la femella. En la nostra espècie l'èxit rau en que aquests signes es tornen ocults, és a dir, el zel no és visible pel mascle de manera que la receptivitat de la femella és contínua i per tant els lligams de parella es tornen estables i això afavoreix les relacions familiars.

Un altre canvi significatiu és el temps que triguen els homínids a desenvolupar-se des del naixement fins a l'etapa adulta. La majoria dels mamífers són autosuficients poc temps després de néixer, però els primats manifesten una forta dependència de la mare els primers anys de vida, això garanteix la supervivència de la descendència i el creixement adequat del cervell. Per exemple, els ximpanzés gaudeixen d'uns 5 anys d'infantesa i 5 anys de joventut, de manera que als 10 anys ja tenen característiques adultes. Els nostres avantpassats homínids tenien períodes de desenvolupament similars, però els humans dupliquem aquestes dades. Estudis recents vinculen aquestes diferències a la necessitat de creixement del cervell que consumeix grans quantitats de glucosa per al seu desenvolupament.

• Canvis posturals

Uns dels canvis més significatius va ser l'adquisició d'una postura bípeda. L'aparició d'una sèrie de modificacions a l'estructura del maluc va facilitar l'adquisició d'aquesta postura que implicava una sèrie d'avantatges:

- més facilitat en el desplaçament per praderies quan disminuien els boscos.

- mes facilitat per transportar menjar i cries.

- Millora en la observació i per tant detecció del perill

- Millor capacitat en la termoregulació.

- alliberament de les extremitats superiors 

- Més espai per al creixement de l'encèfal ja que l'ós que s'encaixa al crani queda en posició basculant.

El bipedisme implica a més que la columna modifiqui la seva estructura adoptant una forma d'S, les extremitats s'allarguin i el peu canviï la seva estructura per suportar el pes en equilibri.

A més, els canvis en els ossos del maluc implica més dificultats per al naixement, ja que el nadó ha de fer un doble gir per travessar el canal del part. Això acaba amb els parts en solitari ja que sempre es fa necessari l'assistència al part.

Un altre innovació anatòmica significativa és un canvi en la posició del dit polze de la mà. Pasem d'un polze curt i alineat amb la resta de dits que estava adaptat per agafar-se a les branques a un polze més llarg amb més amplitud de moviment que permet millorar la precisió agafant coses. És a dir, adquirim la capacitat de la psicomotricitat fina que ens permetrà fabricar eines.

Un altre canvi anatòmic, aquesta vegada, vinculat als canvis en l'alimentació, és la disminució progressiva de la mida de les dents i de la mandíbula.

Amb el canvi d'ambient, passem de tenir una alimentació basada en fulles, fruits i petits invertebrats a una alimentació carronyaire, això d'una banda disminueix la necessitat de mastegar i per tant les dents i la mandíbula es fan més petites i d'un altre augmentant la ingesta de proteïnes augmenta el creixement de l'encèfal. 

A mida que la nostra espècie evoluciona i anem modificant la nostra alimentació i utilitzant cada cop més les mans el nostre cervell es fa cada cop més gran.

Per últim, les modificacions a la laringe condueixen a l'adquisició del llenguatge que permet transmetre idees, records i vivències d'una forma més precisa. 

El desenvolupament del cervell, doncs, va suposar adquirir consciència d'un mateix i del seu lloc en el món, sentir i identificar emocions, l'espiritualitat que condueix a la religió, millorar la memòria i per últim desenvolupar la creativitat i la imaginació que permeten modificar el nostre entorn, construir cases, roba, eines i en definitiva desenvolupar la civilització.

Una mirada a la història de la Terra

La Terra es va formar per acreeció de pols i roca a partir d'un disc protoplanetari fa uns 4570 milions d'anys. 

Aquest disc protoplanetari va donar lloc al Sol i amb les restes més denses que el Sol no va integrar en la seva estructura es van formar la resta de planetes. Es pensa que originalment devien haver un centenars de planetes petits que orbitaven de forma erràtica al voltant del Sol. Tots aquests van anar xocant entre si fins a formar els planetes i les estructures actuals que coneixem.

La història de la Terra es divideix en 4 eons: Hadeà, Arqueà, Proterozoic i Fanerozoic. A la seva vegada cada eó es divideix en Eres, cada Era es divideix en períodes i cada període en sèries o èpoques.

• Hadeà (4570 a 3900 Ma)

Comença amb la formació de la Terra i finalitza amb l'aparició de la vida. Les roques que s'han trobat d'aquest eó (a Groenlandia) suggereixen que ja existia l'aigua líquida a la superfície de la Terra, que l'atmosfera estava principalment composta de CO2 i que durant aquest eó va succeir el catastròfic xoc interplanetari que va formar la Lluna i la gran pluja de meteorits que va portar l'aigua a la Terra.

• Arqueà (3900 a 2500 Ma)

L'eó Arqueà es caracterítza per l'aparició de la vida a la Terra en forma de cèl·lules procariotes, l'alta activitat volcànica i tectònica deguda a l'alt flux de calor, el doble de l'actual, i el bombardeix tardà de meteorits degut a l'enorme quantitat de residus extrasolars que hi havia al Sistema Solar primitiu.

Durant l'Arqueà apareixen els cianobacteris (fa uns 3400 Ma) que comencen a alliberar oxigen a l'atmosfera originalment composta per CO2 i formen les roques conegudes com a estromatolits (fa uns 3300 Ma) i les anomenades formacions de ferro bandat. Es probable que ja existís la cèl·lula eucariota, però no s'han trobat fòssils.

Es pensa que durant aquest eó les temperatures de la Terra eren similars a l'actual, degut, probablement, a que la lluminositat Solar era de tan sols un 66% de l'actual i que no hi havia tants gasos d'efecte hivernacle com es creia.

• Proterozòic (2500 a 542 Ma)

Es coneix amb el nom de Proterozoic a l'eó anterior a l'aparició de la vida complexa.

El proterozoic es caracterítza per l'acumulació d'oxigen en l'atmosfera, diverses glaciacions incloent-hi la teoria de la Terra bola de neu i l'aparició de la vida complexa.

Durant l'Arqueà es va alliberar grans quantitats d'oxigen a l'atmosfera, però degut a les anomenades "esponges químiques" és a dir, les roques i minerals que en presència d'oxigen s'oxidaven, aquest oxigen no es podia acumular a l'atmosfera. Quan la presència d'aquestes roques disminuï, l'oxigen es va començar a acumular augmentant ràpidament la seva concentració a l'atmosfera.

Segons els registres disponibles, l'activitat geològica del Proterozòic era similar a l'actual.

Respecte a l'evolució de la vida, durant el Proterozòic es dona l'aparició de formes de vida complexes. Aquesta aparició coincideix amb l'augment de l'oxigen atmosfèric. Així mateix, durant el proterozòic es dona la relació simbiòtica bacteriana amb els precursos de protozous, chromòfits, fungi, plantes i animals que donarà lloc als actuals mitocondris i cloroplasts.

L'últim període del Proterozòic, anomenat Ediacarià, es caracterítza per l'aparició d'organismes multicel·lulars complexos de formes tubulars i globulars. La majoria dels éssers vius Ediacarians van dexapareixer cap al final del Proterozòic desplaçats per la fauna Cambriana. No s'ha trobat cap relació entre els organismes Ediacarians i els Cambrians, per tant es pensa que es van extingir de forma abrupta al final del període.

Algunes dates importants:

- 2400 Ma: es produeix la "Gran Oxidació". L'alliberament d'oxigen a l'atmosfera va tenir com a conseqüència l'oxidació de minerals i roques i l'extinció de moltes espècies de bacteris i arquees per l'alta toxicitat de l'oxigen. Fins que totes les roques i minerals no s'havien oxidat no es va poder acumular oxigen a l'atmosfera. Durant tot aquest periode van apareixer formes de vida adaptades a l'oxigen.

- 2200 Ma: Datació dels primers fòssils de cèl·lules eucariotes més antigues.

- 1850 Ma: Es troben signes de la presència d'una atmosfera oxidant al registre estratigràfic.

- 1600 Ma: datació dels fòssils d'algues més antics. Es tracta d'algues vermelles.

- 1200 Ma: aparició al registre fòssil d'evidències de reproducció sexual.

- 1000 Ma: fòssils de fongs més antics.

- 760 Ma: aparició al registre fòssils d'animals més antics, probablement esponges.

- 600 Ma: formació d'una capa d'ozó.

- 580 Ma: aparèixen evidències fòssils de la fauna Ediacara.

- 550 Ma: aparèixen per primera vegada al registre fòssil de meduses, porífers (esponges de mar), coralls i anèmones de mar.

• Fanerozòic (542 Ma a l'actualitat)

El Fanerozòic es caracterítza per l'evolució i expansió de les multiples formes de vida de la Terra i l'aparció dels éssers humans al final de l'eó. Està dividit en tres eres: Paleozòic, Mesozòic i Cenozòic i a la seva vegada cada era està dividida en diferents períodes conformant un total de dotze períodes en total:

• Paleozòic (542 a 251 Ma)

Es caracterítza per una gran radiació adaptativa i l'aparició de la majoria dels taxons actuals. Es divideix en sis períodes:

• Cambrià (542 a 488 Ma)

Es produeix l'anomenada explosió cambriana que consisteix en l'aparició sobtada d'organismes pluricel·lulars complexos sense precursos evidents.

A principis del cambrià apareixen els arqueociats, una classe extinta de porífers, constructors d'esculls.

Apareixen els braquiòpodes, els equinoderms, els mol·luscs, els artròpodes, els annèl·lids i els primers cordats.

Els representants principals del període són els trilòbits, la pikaia, l'anomalocaris i l'ostracoderm un  peix cuirassat sense mandíbules.

El període finalitza amb l'extinció massiva cambriana.

Algunes dates importants:

- 541 Ma apareixen les primers plantes a terra ferma que evolucionaren a partir de les algues verdes, probablement similars als briòfits.

- 541-535 Ma: apareixen els primers cordats, artròpodes (trilòbits i crustacis), equinoderms, mol·luscs, braquiòpodes, foraminífers, annèl·lids, ...

- 530 Ma: aparició dels ostracoderms.

- 525 Ma: aparció de l'anomalocaris.

- 518 Ma: aparició dels peixos agnats (sense mandíbula)

- 510 Ma: apareixen els primers cefalòpodes.

- 505 Ma: aparició de la Pikaia.

• Ordovicià (488 a 443 Ma)

L'ordovicià també es caracteritza per una gran radiació adaptativa per omplir els níxols ecològics que van deixar buits l'extinció massiva del cambrià. La vida continua desenvolupant-se en medi marí, ja que l'atmosfera no té prou oxigen per a la supervivència de les espècies fora de l'aigua. 

Es diversifiquen els mol·luscs apareixent gasteròpodes i cefalòpodes de closca recta i bivalves. 

Una glaciació produeix l'extinció massiva que marca el final del període.

- 490 Ma aparició de les embriofites.

- 480 Ma aparició de l'Orthoceras, grup de cefalòpodes de closca recta.

- 470 Ma aparició de l'Arandaspis, gènere de peixos agnats.

- 460 Ma aparició de l'Astrapis, gènere de peixos agnats. Aparició dels Eurypterida, artropodes similars als escorpins marins.

Al final del període es dona l'anomenada extinció massiva ordovicià-silurià que va suposar la pèrdua del 85% de les espècies. Es creu que va ser deguda a un canvi en el nivell del mar degut a una glaciació.

• Silurià (443 a 416 Ma)

El silurià es caracteritza per un clima càlid amb oceans atemperats i somers. Aquestes condicions afavoreixen la radiació adaptativa d'invertebrats marins com els braquiòpodes, els gasteròpodes, els bivalves, els briozous, els crinoideus i els graptolits. 

Es formen grans esculls que afavoreixen la diversificació de la fauna marina. 

A nivell de flora apareixen les primers plantes vasculars semiaquàtiques com la cooksonia i els lycopodis (parents de les falgueres)

- 440 Ma aparició de les plantes vasculars Tracheophyta.

- 439 Ma aparició dels peixos cartilaginosos.

- 435 Ma aparició dels escorpins

- 430 Ma aparició dels Acanthodii o taurons espinosos que van extingirse al final del paleozòic. Aparició dels centpeus.

- 428 Ma aparició dels anomenats peixos ossis i dels milpeus. Aparició de les Lycophyta.

- 427- 422 Ma aparició de les cooksonia, un gènere de plantes terrestres.

- 420 Ma apareixen els Euphyllophyta, precursos de les falgueres.

- 416 Ma aparició dels placoderms (peixos cuirassats).

• Devonià (416 a 359 Ma)

Durant el devonià la vida va diversificar-se en els oceans. Apareixen les esponges silícies, els esculls crèixen gràcies als coralls es diversifiquen els animals nectònics, és a dir, els predadors que neden de forma activa. Es conegut com el període d'expansió dels peixos. 

A nivell terrestre, apareixen artròpodes com escorpins, àcars i insectes amb ales. L'aparició dels amfibis al final del període marca l'inici de la colonització de terra ferma per part dels vertebrats en forma dels primers amfibis com el Tiktaalik o l'Ichthyostega. 

A nivell de flora, fins al principi del Devonià, les plantes terrestres eren sobretot plantes vasculars primitives i els precursors de les falgueres. A principi del període, l'aparicío de les plantes llenyoses i la posterior aparició de les falgueres permet l'aparició de boscos primitius on trobaran refugi els artròpodes i on podran desenvolupar-se els fongs.

- 416 Ma aparició de les plantes llenyoses o Lignophyta.

- 409 Ma aparició dels ammonits.

- 400 Ma aparició dels peixos pulmotats precursos dels amfibis, els celacants considerats uns fòssils vivents ja que l'espècie encara existeix i els insectes. 

- 390 Ma aparició de les falgueres primitives.

- 375 Ma aparició del Tiktaalik, forma intermèdia entre els peixos i els tetràpodes.

- 370 a 360 Ma Aparició de l'Acanthostega un dels primers tetràpodes.

- 365 a 360 Ma Aparició de l'Ichthyostega un dels primers tetràpodes.

Al final del període es dona l'anomenada extinció massiva devonià-carbonífer que va suposar la pèrdua del 82% de les espècies. Es pensa que va ser deguda a un augment sobtat de l'activitat volcànica.

• Carbonífer (359 a 299 Ma)

Durant el carbonífer les algues calcàries dominen els esculls, continuen diversificant-se els invertebrats marins com els gasteròpodes, bivalves i foraminífers. Apareixen els taurons gegants que dominen els mars.

Les selves del carbonífer van desenvolulpar-se ampliament produïnt, posteriorment, els grans dipòsits de carbó que hem estat explotant els humans des de fa més de 100 anys. Aquestes selves eren poblades d'insectes, majoritàriament de mida petita i amb algunes excepcions formades per libèl·lules i milpeus gengants. Els amfibis no tenien depredadors per tant, van arribar a aparèixer espècies de fins a 6 metres de llarg a partir dels quals van aparèixer els amniotes i posteriorment els precursors dels sauròpodes i mamífers.

 

- 360 Ma aparició de les gimnospermes. 

- 350 Ma aparició dels taurons de mida gran.

- 340Ma aparició dels amniotes, tetràpodes capaços de posar ous amb quatre capes que aïllen l'embrió del medi extern, considerats els precursors dels rèptils i dels mamífers.

- 318 Ma aparició dels synapsids precursors dels mamífers. Aparició dels sauropsids precursors dels rèptils.

- 305 Ma aparició dels diàpsids.

• Permià (299 a 251 Ma)

Durant el permià continua la diversificació d'espècies sobretot entre els sinàpsids que donaran lloc als mamífers i els sauròpsids que donaran lloc als rèptils. A nivell climàtic durant el període es passa de climes tropicals a climes més àrids i secs. Es forma el súpercontinent Pangea. Les selves del carbonífers van transformant-se en boscos de coníferes. Aparèixen els escarbats.

- 300 Ma aparició del Dimetrodón.

- 265 Ma aparició del Diictodon, un teràpsid parent dels mamífers.

- 260 Ma aparició dels cinodonts.

- 250 Ma aparició dels Therapsida avanpassats dels mamífers. Aparició dels coleòpters (escarbats).

Al final del període es dona l'anomenada extinció massiva permià-triàssic que suposa la desaparició del 96% de les espècies. Es pensa que la causa podria haver estat la caiguda d'un meteorit o una intensa activitat magmàtica que suposaren canvis importants a nivell ambiental.

• Mesozòic (251 a 65 Ma)

Es caracterítza per la radiació adaptativa dels sauròpodes

• Triàssic (251 a 201 Ma)

Els arcosaures dominen la terra com a dinosaures en terra ferma i com a ictiosaures als oceans. Els cels són conquerits pels pterosaures. Els cinodonts es fan més petits i cada cop s'asemblen més a un mamífer. Apareixen els cocodrils. Es documenta la presència d'aràcnids, miriàpodes i caelífers.

Els boscos de gimnospermes dominen terra ferma junt amb els pteridòfits.

A nivell tectònic, el supercontinent Pangea comença a presentar signes de trencament. El clima es torna calurós i sec.

- 250 Ma aparèixen els primers anurs.

- 245 Ma aparèixen els primers ictiosaures

- 231 Ma aparèixen els primers dinosaures

- 225 Ma aparició dels peixos Teleòstis, els cocodrilomorfos i els placodonts.

- 220 Ma aparició dels pterosaures.

- 210 Ma aparició de les tortugues.

Al final del període i degut a la fragmentació de Pangea en Lauràsia i Gondwana que va implicar erupcions volcàniques massives es produeix l'anomenada extinció massiva triàssic-juràssic que va suposar la pèrdua del 76% de les espècies del planeta.

• Juràssic (201 a 145 Ma)

Els boscos del juràssic estan formats principalment per coníferes i falgueres. Els dinosaures ocupen els níxols ecològics buits per l'última extinció massiva: abunden els sauròpodes, els carnosaures, i els estegosaures. Hi ha molts mamífers, però són de mida reduïda. Els ictiosaures i els plesiosaures es diversifiquen. Als oceans abunden ammonites, belemnites, equinoderms, braquiòpodes i porífers.

- 201 Ma apareixen els Squamata: llangardaixos, camaleons, iguanes, etc.

- 200 Ma aparició dels mamífers. Apareix el Dimorphodon.

- 199 Ma aparició dels lepidòpters i plesiosaures.

- 195 Ma primers dinosaures sauròpodes.

- 155 Ma apareix l'Archaeopteryx.

- 150 Ma apareixen les aus. Apareix el diplodocus el Brachiosaurus l'Stegosaurus,  

• Cretaci (145 a 65 Ma)

Durant el cretaci els dinosaures van assolir una gran radiació adaptativa. Els sauròpodes dominaven els continents, els ornistiquis com l'iguanodon es van extendre per tot el planeta, els triceràtops abundaven al nord on van aparèixer els Tyranosaures. Al sud, d'altra banda, els Spinosaures eren els grans carnívors. Als oceans els plesiosaures van deixar pas als mosasauris. Els taurons moderns i les mantes gegants convivien amb eriçons i estrelles de mar, els esculls de corall anaven creixent.

Les granotes, els tritons, les tortugues, les serps i els cocodrils proliferaven. 

Al cel el pterosaure convivia amb les aus aquàtiques que van aparèixer durant el període.

Però la gran radiació adaptativa la van fer les plantes amb flor, les angiospermes, que amb la seva relació de mutualisme amb els insectes van poder-se diversificar ràpidament.

- 145 Ma aparició dels mamífers marsupials.

- 135 Ma aparició dels mamífers placentaris.

- 130 Ma aparició de les angiospermes i de les abelles. Aparició de l'Iguanodon.

- 125 Ma aparició de les serps.

- 122 Ma aparició dels mamífers monotremata.

- 100 Ma aparició de les formigues.

- 95 Ma aparició del Gigantosaurus.

- 85 Ma aparició del Pteranodon.

- 75 Ma aparició del Velociraptor.

- 70 Ma aparició del Mosasaurus, el Gallimimus i el Triceratops.

- 65 Ma aparició del Tyrannosaurus Rex.

Al final del cretaci i degut a l'impacte d'un meteorit de 12 km de diàmetre a l'actual península del Yucatan es produeix un canvi climàtic sobtat que produeix l'anomenada exinció massiva Cretaci-Paleogen que suposa la desaparció del 76% de les espècies i acaba amb els dinosaures.

• Cenozòic (65 Ma a l'actualitat)

Comença amb l'extinció dels dinosaures i es caracterítza pel domini d'aus i mamífers. Al final del període apareixen els éssers humans.

• Paleogen (65 a 23 Ma)

Al principi del paleogen, el clima era tropical. Van aparèixer les plantes modernes, els mamífers es diversifiquen i apareixen els ossos i els hipopòtams. Cap a la meitat del període aparèixen les herbes, la india colisiona amb Àsia i comencen a aparèixer capes de gel a l'Antartida. Cap al final del període comença l'orogènia alpina.

- 65 Ma Aparèixen els primers rosegadors.

- 64 Ma apareix el Waimanu el primer pingüí.

- 60 Ma es diversifiquen les grans aus no voladores. Aparèixen els primats.

- 55 Ma es diversifiquen els grups d'aus modernes. Apareix la primera balena. Primers lagomorfs i armadillos.

- 52 Ma aparèixen els primers ratpenats.

- 50 Ma Augmenta la diversitat en bivalves. Aparèixen els brontotèrids, tapirs, rinocerontids i càmelids.

- 38 Ma aparició dels úrsids.

- 35 Ma aparèixen les gramínees. Apareix l'Aegyptopithecus que donarà lloc als primats moderns i als homínids.

- 30 Ma primers eucaliptos, porcs i fèlids. Apareix el Paraceratherium, el mamífer més gran de la història.

- 28,4 Ma aparèixen els mastodonts (mammútids)

- 25 Ma apareix al registre fòssil el Pelagornis sandersi, el au voladora més gran de la història. Aparèixen els primers cèrvids.

• Neogen (23 a 0,5 Ma)

El clima es va tornat progressivament més fred i sec. Aparèixen les aus i mamífers moderns. Es produeix el gran intercanvi americà que va suposar la migració d'espècies d'amèrica del nord a la del sud i al revés. Els cavalls i els mastodonts es diversifiquen.

- 22,5 Ma apareix el Proconsul.

- 18,5 Ma apareix la família dels organgutans.

- 17 Ma aparèixen els homínids.

- 15 Ma aparèixen els Mamuts

- 12 Ma aparèixen gonfoterids, avantpassats dels elefants.

- 9,5 Ma datació dels últims avantpassats coneguts entre els ximpanzes i els humans.

- 5,6 Ma aparició de l'Ardipithecus.

- 3.9 Ma aparèixen els Australopithecus.

- 3 Ma es produeix el Gran Intercanvi Americà.

- 2,6 Ma aparèixen els Paranthropus.

- 2,5 Ma primers fòssils del gènere homo. Primers fòssils dels dents de sabre, Smilodon.

- 2,4 Ma apareix l'Homo habilis.

- 2 Ma apareix l'Homo erectus.

- 1,9 Ma apareix l'Homo ergaster.

- 800.000 anys apareix l'Homo antecessor.

- 600.000 anys apareix l'Homo heidelbergensis.

• Cuaternari (0,5Ma a l'actualitat)

Durant el pleistocé, l'època més antiga del quaternari, es diversifiquen les espècies de mamífers i apareix l'anomenada megafauna del quaternari. Durant aquesta època les glaciacions s'alternen amb períodes càlids. Es caracterítza per l'evolució dels humans.

L'Holocé, l'etapa on vivim, va començar fa uns 12.000 quan va acabar l'última glaciació. Es caracterítza per l'expansió dels humans moderns i la civilització.

- 315.000 anys apareix l'Homo sapiens

- 250.000 anys Apareix l'òs de les cavernes

- 230.000 anys apareix l'Homo neanthertalensis.

L'evolució dels éssers vius

Segons diu la teoria de la Biogènesi tot ésser viu prové d'un altre ésser viu. Aquesta teoria, tal i com vam veure en el post sobre l'origen de la vida, permet arribar a la conclusió que tots els éssers vius van sorgir de les primeres cèl·lules que es van desenvolupar fa més de 4000 Ma. Però, com arribat els éssers vius a tenir una diversitat tan elevada a partir d'unes poques cèl·lules? Les teories sobre l'evolució dels éssers vius intenten donar resposta a aquesta pregunta. 

Fins al segle XIX i lligat al creacionisme la teoria imperant sobre els éssers vius era el fixisme.

El fixisme sosté que les especies es mantenen immutables en el temps, és a dir, que les espècies que habiten la Terra serien des del principi les que coneguem actualment i que no han patit cap mena de variació, és a dir, eren fixes. Alguns naturalistes com el botànic Carl von Linné, pare de la taxonomia, era defensor d'aquesta teoria. Però el fixisme tenia un problema anomenat fòssils. Els fòssils eren coneguts per l'espècie humana des de la prehistòria i en general havien estat interpretats des del principi correctament: restes d'éssers vius que havien viscut en altres èpoques. Així doncs, si tots els éssers vius eren immutables en el temps, quin era l'origen dels fòssils? A aquesta pregunta els defensors del fixisme van donar resposta amb la Teoria del catastrofisme. 

La teoria del Catastrofisme va ser defensada per George Cuvier, pare de la paleontologia a finals del segle XVIII. Aquesta teoria es basa en la idea que la Terra a anat sofrint catàstrofes naturals sobtades que acabaven amb la vida i permetia que d'altres n'aparegueren també de forma sobtada. Cuvier defensava que els nínxols ecològics buits eren ocupats per espècies provinents d'altres llocs de la Terra. Els creacionistes pensaven que qui tornava a omplir els nínxols era Deu. Aquesta teoria s'enfrontava directament amb el Gradualisme de Lyell, pare de la geologia, que defensava que els canvis a la Terra havien succeït de forma gradual. Així doncs, a finals del segle XVIII cada cop més naturalistes qüestionaven les teories fixistes.

El primer en proposar una teoria que implicava la transformació dels éssers vius va ser George Leclerc. Sostenia que els éssers vius es transformaven per acció de factors ambientals com l'alimentació, el clima o el medi físic. Aquestes idees transformistes van obrir les portes a les teories evolucionistes de Lamarck i posteriorment de Darwin.

Enginyeria genètica: On està el límit?

La capacitat que ha adquirit l'ésser humà per modificar els éssers vius de forma primordial a través del DNA implica tota una sèrie de qüestions ètiques que no es poden obviar.

• Què guanyem?
• Què guanya la natura? 
• Quin és el grau d'afectació? 
• Coneixem la implicació més enllà de l'organisme modificat?
• Quins problemes poden sorgir?
• Per què hi ha tants detractors?
• Què ens fa por?
• Quina necessitat real hi ha?

Arguments a favor

• Ens permet lluitar contra malalties: 
• L'edició genètica en embrions (in-vitro) fills de persones que pateixen malalties genètiques poden evitar que la descendència perpetuï aquesta malaltia. (Alexandra Molina)

Arguments en contra

• No coneixem com els OMG poden interactuar amb la resta d'éssers vius.

Fonts d'informació

Sternberg, S.H., "La revolución biológica de la edicióngenética con tecnología CRISPR", en ¿Hacia una nueva Ilustración? Una década trascendente. Madrid, BBVA, 2018.

El cicle cel·lular, cromosomes i cariotip

Una de les característiques que fan de les cèl·lules la forma més bàsica de vida, és que són capaces de fer les tres funcions vitals:

Nutrició, Relació i Reproducció

Respecte a la nutrició ja sabem que la realitzen mitjançant l'adquisició de matèria del medi que els envolta transformant-la gràcies a una sèrie de reaccions químiques (respiració cel·lular i/o fotosíntesis) en tot allò que la cèl·lula necessita per sobreviure.

La relació, les cèl·lules les realitzen tot captant informació de l'exterior que processen elaborant la resposta adequada en cada ocasió.

La finalitat de la reproducció és l'obtenció de noves unitats cel·lulars a partir d'una d'inicial, és a dir, les cèl·lules es reprodueixen tot fabricant una còpia de si mateixes:

Però, perquè necessita la cèl·lula reproduir-se? En els organismes pluricel·lulars la reproducció cel·lular és imprescindible en processos tals com:

• Regeneració de teixits: els teixits dels éssers vius es regeneren contínuament. Cada tipus de teixit es regenera a un ritme diferent, per exemple la pell triga 21 dies; mentre que l'epiteli de l'intestí prim són tan sols 3 o 4 dies. El fetge triga entre sis mesos i un any i les cèl·lules musculars triguen uns 15 anys en renovar-se.
• Reparació de teixits: quan succeeix un traumatisme que produeix danys al teixit, com per exemple un tall a la pell, es fa necessari una regeneració del teixit que repari els danys ocasionats.
• Creixement: Durant un temps determinat, les cèl·lules es divideixen a un ritme més elevat per tal de modificar el cos de l'individu i que adquireixi els trets característics dels individus adults de l'espècie.
• Reproducció de l'individu: La finalitat d'aquest procés és la formació de nous individus.

Podem dir doncs, que en la vida de tota cèl·lula hi ha dos fases ben diferenciades:

• Una fase intermèdia en la que la cèl·lula fa les funcions de nutrició i relació que anomenem interfase. És la fase de vida més llarga en la que el DNA està descondensat parcialment en forma de cromatina i s'està transcrivint per poder fabricar les proteïnes necessàries. Abans de finalitzar aquesta fase, el DNA es replica.
• Una fase de reproducció (fase M) en la que la cèl·lula es dividirà. En aquesta fase el DNA està completament condensat en forma de cromosomes.

Cromosomes:

Els cromosomes són estructures tridimensionals fruits de la condensació extrema del DNA. Per poder fer la divisió cel·lular es fa necessari tenir el DNA organitzat en forma de cromosomes, ja que així és més fàcil repartir el mateix número de cromosomes a cada cèl·lula filla. Hem de tenir en compte que és imprescindible replicar el DNA, per aconseguir cèl·lules filles amb la mateixa dotació de cromosomes que la cèl·lula original.

Quan observem un cromosoma hem de tenir en compte que el que estem veient és el DNA duplicat, és a dir, cada barra vertical o cromàtide, es correspon a un joc complet de DNA. Si les dos cromàtides tenen el DNA corresponent al mateix cromosoma es diu que són cromàtides germanes.

A la imatge podem veure les diferents parts d'un cromosoma:

• Telòmer: la part terminal d'un cromosoma
• Braç curt: El braç més curt del cromosoma.
• Centròmer: el punt central on s'uneixen les cromàtides germanes.
• Braç llarg: el braç més llarg del cromosoma.

Els cromosomes es classifiquen segons la mida relativa dels dos braços:

A més els cromosomes també els podem classificar en funció de si determinen el sexe biològic de l'individu o no:

• Heterocromosomes: Cromosomes que determinen el sexe biològic de l'individu. En els humans serien el cromosoma X i el cromosoma Y.
• Autosomes: La resta de cromosomes d'una espècie i que determinen característiques d'aquesta espècie.

Cada espècie doncs tindrà un o dos heterocromosomes i la resta seran autosomes. El número i les característiques dels cromosomes són determinatives per a cada espècie i a aquest mapa se li anomena cariotip:

• Cariotip: És el patró cromosòmic d'una espècie, ordenat d'una forma determinada, que expressa les característiques dels cromosomes i que és únic per a cada espècie.

En el cariotip següent podem identificar els 22 parells d'autosomes dels humans i al final, veiem els dos heterocromosomes, en aquest cas serien 2 cromosomes X que determinarien que es tracta d'una femella. 

Un altre exemple de cariotip ben conegut és el de la Drosophila Melanogaster, la mosca de la fruita amb només 4 cromosomes:

A nivell cel·lular, la relació entre el número de cromosomes de la cèl·lula original i les cèl·lules filles també permet fer una sèrie de classificacions:

La gran majoria de les cèl·lules humanes són cèl·lules que tenen la meitat de cromosomes originaris d'un progenitor i l'altre meitat originaris d'un altre progenitor. És a dir, cada cèl·lula del nostre cos té la meitat de cromosomes de la nostra mare i l'altre meitat del nostre pare. En el cas dels humans 23 cromosomes del pare i 23 cromosomes de la mare, en total 46 o 23 parells. A aquestes cèl·lules que tenen dos jocs complets de cromosomes s'anomenen cèl·lules diploides.

• Cèl·lules diploides: Són aquelles cèl·lules que tenen la mateixa dotació cromosòmica que l'individu (2n cromosomes)

Però com és possible? Si quan una cèl·lula es divideix replica el seu DNA per tenir cèl·lules filles iguals a les cèl·lules originals com podem tenir la meitat de cromosomes del nostre pare i l'altre meitat de la nostre mare? No hauríem de tenir el doble de cromosomes? Però si tenim el doble seguim sent humans?

La clau està en una forma de divisió cel·lular que permet reduir a la meitat el número de cromosomes i generar el que s'anomenen cèl·lules haploides:

• Cèl·lules haploides: són aquelles cèl·lules que tenen la meitat de dotació cromosòmica que l'individu (n cromosomes)

Aquestes cèl·lules són produïdes per un òrgans on es situen les anomenades cèl·lules germinals, és a dir, cèl·lules diploides que s'encarreguen de fabricar els gàmetes (òvuls i espermatozous) que serviran per a la reproducció sexual dels individus de l'espècie. Així doncs, els gàmetes o cèl·lules sexuals són cèl·lules haploides, amb la meitat de cromosomes, produïdes amb la finalitat de la reproducció sexual. Ja que sols si tenen la meitat de cromosomes podem mantenir la dotació cromosòmica característica de cada espècie.

La resta de cèl·lules del cos dels organismes pluricel·lulars, és a dir, totes aquelles cèl·lules que no són productores de gàmetes, són cèl·lules diploides que en reproduir-se produeixen també cèl·lules diploides. S'anomenen cèl·lules somàtiques.

Activitat de cap de setmana

Aquest cap de setmana uns proposo uns deures que haureu de pujar al vostre bloc:

Cal que feu una taula comparativa entre la cèl·lula animal i la cèl·lula vegetal. Cal que seguiu la taula següent:

Poseu tots els orgànuls que hem comentat i totes les parts significatives, com la membrana, el nucli, el citoesquelet o la paret cel·lular. Indiqueu a cada cas si és o no pressent a cada tipus de cèl·lula i la seva funció.

Ànims que és molt fàcil!

Els virus

Els virus són estructures infeccioses acel·lulars que necessiten de la maquinària d'una cèl·lula per reproduir-se ja que no tenen metabolisme propi. Per això són paràsits intracel·lulars obligats. 

Es creu que els virus van aparèixer al mateix temps que les cèl·lules ja que sembla ser que el material genètic dels virus prové de les replicacions successives dels àcids nucleics. L'anàlisi d'algunes proteïnes que tenen l'embolcall d'alguns virus fa pensar que provenen de llinatges de cèl·lules extintes actualment.

Els virus a grans trets estan formats per tres elements principals:

• Embolcall extern complex: No es present a tots els virus i la seva funció és protegir el virió quan surt de la cèl·lula hoste. Està formada per una bicapa lipídica on s'insereixen les proteïnes d'embolcall específiques, és a dir, les proteïnes que permeten al virus adherir-se a la cèl·lula.
• Càpsida proteica: Es tracta d'un embolcall proteic construït per estructures més petites anomenades capsòmers que contenen enzims necessaris per la replicació dels àcids nucleics.
• Material genètic: Aquest material genètic pot ser DNA o RNA tant monocatenari com bicatenari.

La enorme varietat de virus fa molt complexa la seva classificació. S'utilitza un sistema taxonòmic, similar al que es fa servir en els éssers vius que es basa en el tipus de càpside, el tipus d'àcid nucleic, el tipus de proteïnes, com es repliquen, quins éssers vius colonitza i quin tipus de malaltia causa. Les families de virus no són monofilètiques, és a dir, no es poden classificar únicament en una família concreta ja que poden compartir característiques entre diverses families, per tant els virus són polifilètics fet que va fer sorgir diferents tipus de classificacions i moltes vàlides i integrables entre sí.

A grans trets podem classificar els virus segons el tipus material genètic en:

• DNA bicatenari: DNA amb una doble cadena.
• DNA monocatenari (-): DNA amb una sola cadena que no codifica proteïnes directament.
• DNA monocatenari (+): DNA amb una sola cadena que codifica proteïnes.
• RNA bicatenari: RNA amb una doble cadena.
• RNA monocatenari (-): RNA amb una sola cadena que no codifica proteïnes directament.
• RNA monocatenari (+): RNA amb una sola cadena que codifica proteïnes.

Segons la seva estructura podem trobar:

Polièdrics: la seva càpsida té forma polièdrica, com els icosaedres. Poden tenir una forma quasi esfèrica.

Helicoïdals: Els capsòmers es troben disposats en forma de hèlix.

Complexos o mixtes:  Estan formats per una càpsida icosaèdrica amb una cua de tipus helicoïdal. Molts virus bacteriòfags són així.

Els virus també es poden classificar segons si tenen o no l'embolcall lipídic i segons l'organisme que infecten: bacteris, protoctists, fongs, plantes, animals i fins hi tot altres virus.

Els virus són capaços de disseminar-se de moltes formes diferents i cada tipus de virus es transmet d'una forma concreta. Alguns necessiten la intervenció del que s'anomena vector de transmissió, és a dir, un ésser viu que actua disseminant el virus però al que no l'afecta la seva presencia. Aquests virus solen afectar a les plantes (fitòfags) o als animals (hematòfags). Recordem el cas del virus del Zika o el del virus del Nil que es transmet mitjançant els mosquits.

Altres virus no necessiten cap vector de transmissió ja que han desenvolupat estratègies per sobreviure un temps a l'ambient fora del cos hoste. Es el cas del virus de la grip (influenza), els virus dels constipats (rinovirus i coronavirus), el de la varicela o sarampió que es transmeten mitjançant els aerosols i les gotetes de saliva que expulsem al respirar. També es poden transmetre mitjançant la via ora-fecal (norovirus) o per contacte directe amb mans, aliments o aigües contaminades (rotavirus) que solen provocar gastroenteritis. Molts virus també es transmeten per contacte directe amb la sang o per via sexual. És el cas del VIH o el virus de l'hepatitis B o C.

I com actuen els virus? Doncs bé, a grans trets, els virus quan detecten, mitjançant les proteïnes que tenen a l'embolcall, una cèl·lula compatible s'acoblen i injecten el material genètic al seu interior (en el cas de bacteris) o s'introdueixen directament dins la cèl·lula fins arribar al nucli (en el cas de les cèl·lules eucariotes). Un cop el material genètic del virus arriba al material genètic de la cèl·lula hoste, aquest "reprograma" el material genètic de la cèl·lula hoste per a que fabriqui còpies del virus. És a dir, el material genètic del virus comença a replicar-se al mateix temps que la cèl·lula fabrica les càpsides de proteïnes que necessita el virus. Un cop esgota els recursos de la cèl·lula hoste, aquesta entra en apoptosis, és a dir, es trenca la membrana, mor i s'alliberen els virus en l'organisme per continuar infectant d'altres cèl·lules. 

Com reacciona el nostre cos?

Davant la infecció d'un virus, el nostre cos desencadena una resposta immunitària que implica tant una resposta innata (resposta no específica) com una resposta humoral (resposta adaptativa en la que estan implicats els anticossos). La resposta humoral sol ocasionar una immunitat permanent per a la majoria d'infeccions, ja que és una resposta específica.

Per evitar les infeccions víriques només tenim dos possibilitats:

• Prevenció:
• Vacunes: Es tracta de substàncies dissenyades per provocar la resposta humoral del cos i per tant obtenir una immunitat permanent. Poden fabricar-se mitjançant tres sistemes:
• Virus vius però inactivats de manera que no provoquen la malaltia. 
• Fragments de virus amb les proteïnes necessàries per activar el sistema immunitari.
• Virus innocus modificats genèticament per expressar les característiques del virus que ens interessa i així provocar l'activació del sistema immunitari.
• Mesures anti-contagi i/o de barrera: Depenent de com es transmet el virus només podem recorrer a mesures amb les que evitem el contacte amb el virus com 
• Ús de mosquiteres o repel·lents (evitem el contacte amb insectes hematòfags), 
• Desinfecció de fruites i verdures abans de consumir-les crues, 
• Cuinar correctament els aliments, 
• Sanejament d'aigües de consum humà, 
• Rentat de mans a consciència desprès d'anar al lavabo i de tocar substàncies que puguin contenir virus (com un canvi de bolquers).
• Rentat de mans a consciència desprès d'esternudar, tossir o  sonar-se el nas.
• Ús de mascaretes.
• Ús de preservatiu.

Si no hem pogut evitar la infecció només ens queda pal·liar els símptomes i esperar que el nostre cos superi la infecció. Depenent de la gravetat potser necessitem suport vital i medicaments anomenats antivirals. 

Els antivirals són medicaments específics que s'ha descobert actuen sobre alguns virus reduint la infecció i ajudant al sistema immunitari a lluitar contra el virus. Són medicaments poc comuns que no serveixen per a tots els virus i que tampoc es poden utilitzar en tots els casos. Per tant, la millor manera de lluitar actualment contra les infeccions víriques continuen sent la prevenció i les vacunes.

Els àcids nucleics: DNA i RNA

Moltes vegades heu sentit a parlar del material genètic, el DNA i últimament també de l'RNA. Però que és realment tot això? 

Els àcids nucleics o també anomenat material genètic, són les molècules que contenen la informació genètica de la cèl·lula, és a dir, és la molècula que conté tota la informació per fabricar totes aquelles substàncies químiques (proteïnes) necessàries per al funcionament de les cèl·lules i en última instància també tot l'organisme.

Es tracta de polímers, és a dir, molècules molt grans i molt llargues formades per altres molècules, els nucleòtids, encadenats entre sí com si es tractés d'un collaret de perles de manera que tenim una macromolècula que pot arribar a mesurar fins als 2m de longitud en els humans.

Els nucleòtids són les peces de les quals estan formats els àcids nucleics. Aquestes peces estan formades, així mateix, per tres molècules més: un grup fosfat, un sucre de 5 carbonis (pentosa), que pot ser una ribosa o una desoxiribosa, i una base nitrogenada (molècula rica en nitrogen), de les quals també hi han diferents tipus.

Com podeu veure a la imatge, el grup fosfat està enllaçat amb el sucre i el sucre així mateix està enllaçat amb la base nitrogenada. Quan els nucleòtids s'enllacen entre sí ho fan alternant el grup fosfat i la pentosa formant com una cadena muntant que servirà de base per a situar la base nitrogenada i obligant a que la cadena només es pugui construir en un sentit concret. Així mateix, és important incidir en que aquest muntant és sempre el mateix, és a dir, en els àcids nucleics, ja sigui el DNA o l'RNA les característiques del muntant són constants, el que canvia és la seqüència de bases nitrogenades.

Les bases nitrogenades són molècules riques en nitrogen que constitueixen la base de la seqüència genètica. Existeixen cinc tipus que són complementàries entre sí, és a dir, que només es poden enllaçar amb la seva parella:

L'Adenina només es pot enllaçar amb la Timina o l'Uracil

La Citosina només es pot enllaçar amb la Guanina.

Un cop ja coneixem les característiques bàsiques dels àcids nucleics anem a diferenciar entre el DNA i l'RNA.

• El DNA té com a pentosa la desoxiribosa i com a bases nitrogenades l'adenina, la timina, la citosina i la guanina. És la molècula dipositària de la informació genètica en tots els éssers vius de la Terra. I com ho fa? doncs mitjançant una seqüència concreta de bases nitrogenades que a més a més és única per a cada individu de la Terra. Generalment compartim aquesta seqüència amb els altres membres de la nostra espècie en un percentatge superior al 99%, però sempre, cada individu té una seqüència única que podem escriure com a una seqüència de lletres que es correspon amb cada base nitrogenada:

... AAA ACG TGC ACC TTG GCG TTA...

Aquesta podria ser un fragment d'una seqüència de DNA qualsevol. Penseu que el DNA humà té de l'ordre de 3200 milions de lletres de longitud.

A nivell estructural la molècula està formada per dos cadenes, bicatenàries, que s'enllacen entre sí en funció de les bases nitrogenades (complementàries) i que es construeixen en sentit contrari (antiparal·leles). Per les característiques de la macromolècula el DNA s'enrotlla sobre sí mateix en una doble hèlix tal i com podem veure a la imatge:

La funció principal és el manteniment de la informació genètica de l'ésser viu i per fer-ho el DNA s'autoreplica, és a dir, fa còpies de sí mateix en un procés anomenat replicació cada cop que la cèl·lula s'ha de dividir.

• D'altra banda tenim l'RNA que té com a pentosa una ribosa i com a bases nitrogenades l'adenina, l'uracil, la citosina i la guanina. Es tracta d'una molècula accessòria en els éssers vius, imprescindible per a molts processos però que no és dipositaria de la informació genètica de l'ésser viu. 

A nivell estructural, en els éssers vius, és una molècula monocatenària, és a dir, una sola cadena que s'enrotlla sobre sí mateixa en una única hèlix sense cadena complementària tal i com podeu veure a la imatge anterior.

La funció de l'RNA és principalment la de traduir la informació continguda en el DNA per tal de poder fabricar proteïnes. Per poder fer aquest procediment que teniu descrit al post de transcripció i traducció són necessàries tres molècules d'RNA específiques:

Origen de la vida

L'origen de la vida ha estat un enigma que els éssers humans hem tractat de dilucidar al llarg del temps i del que encara ara existeixen múltiples models i explicacions que no acaben de donar una resposta concloent al com i quan va sorgir la vida al nostre planeta.

Antigament els nostres avantpassats tenien una concepció mística de l'origen de la vida. Així doncs, en totes les religions de la Terra podem trobar un relat sobre la creació del nostre món i dels éssers vius que l'habiten tenint tots un aspecte en comú: la vida va sorgir mitjançant la vehiculació divina a partir de matèria inert en la que el Deu creador va insuflar vida. Aquesta teoria anomenada Creacionisme és defensada per diversos sectors de la població d'alguns paisos en totes les seves variants que inclouen des d'un creacionisme clàssic que rebutja l'evolució i les evidències geològiques fins a creacionismes contemporanis que defensen la mediació de Deu en tots els fets històrics presentats per la ciència.

Fugint de les concepcions místiques, el poble en general creia, en el passat, que moltes bestioles com ratolins, gripaus, abelles, mosques, cucs i larves sorgien de la matèria inert o la matèria morta en descomposició. A aquest procés l'anomenaven Generació espontània i un dels grans defensors va ser Aristòtil (384 aC - 322 aC). Per al filòsof grec el llot del fons d'un riu, el sotabosc ple de fulles i branques en descomposició o un tros de carn putrefacte eren la matèria (principi passiu) a partir de la qual, si insuflaves forma i vitalitat (principi actiu o entelèquia) podien sorgir éssers vius. La teoria va ser tant àmpliament acceptada que fins hi tot segles desprès podies trobar texts com aquest:

Jan Baptiste van Helmont (1667) Font wikipedia

La singularitat de la teoria va fer que molts naturalistes al llarg del temps dubtessin de la seva validesa, fins al punt que alguns van atrevir-se a provar la seva refutació fent servir mètodes experimentals i no seguint una metodologia empírica:

Francesco Redi (1626 - 1697) va pensar que si no es deixava que les mosques arribessin a la carn resultaria impossible que d'aquesta en poguessin sorgir larves. Per tant va dissenyar un experiment en el que limitava l'accés dels insectes a la matèria orgànica:

Va disposar tres flascons amb carn: el primer obert, el segon tapat amb unes gases que permetien l'entrada d'aire i l'últim completament hermètic. Els resultats els podeu observar a la imatge.

John Needham (1730 - 1781) Va realitzar un experiment en el qual va fer bullir un brou de carn per eliminar els microorganismes preexistents i desprès va segellar els flascons. Dies desprès va obrir els flascons i va comprovar que s'havien format colònies de bacteris.

Lázaro Spallanzani (1721-1801) Va repetir els experiments de Needham incorporant algunes variacions: va esterilitzar els flascons abans d'omplir-los de brou, va fer bullir el brou i va segellar amb molta cura els flascons. Dies després els va obrir i no havien aparegut colònies de bacteris. Va deixar un dels flascons obert uns dies i va comprovar que en aquest, que estava obert, sí van aparèixer colònies de bacteris.

Louis Pasteur (1822 - 1895) Partint dels experiments d'Spallanzani Pasteur va afegir una modificació: va utilitzar flascons amb coll de cigne que va omplir de brou. En fer-los bullir, una part del vapor quedava atrapat en el coll proporcionant un tap estèril prou eficaç. En cap dels flascons el brou es va descompondre ni van aparèixer colònies bacterianes. Temps desprès, va obrir un dels flascons en el qual el brou va trigar poc temps en fer-se malbé, mentre que els altres continuaven en aparent bon estat.

A partir d'aquests experiments Pasteur va formular la seva teoria sobre la biogènesi: Tot ésser viu prové d'un altre ésser viu.

La idea de Pasteur implicava una premissa sorprenent: si tots els éssers vius provenen d'un altre ésser viu d'on va sorgir el primer? Des de llavors tots els estudis s'han orientat a trobar una resposta a aquesta pregunta:

• Panspèrmia: Aquesta teoria defensa que la vida no es va originar a la Terra si no que va ser sembrada per les pluges de meteorits que va sofrir durant els primers milers d'anys des de la seva formació. Aquesta premissa parteix de la idea que determinats protobacteris, biomolècules i espores podrien viatjar en els meteorits i asteroides i entrar a la Terra en forma de pols estel·lar o fins hi tot sobreviure a un impacte contra la superfície (normalment contra masses d'aigua). D'aquesta manera, en trobar unes condicions òptimes, aquests microorganismes es poden reactivar, reproduir i adaptar per desenvolupar la vida al nostre planeta. Aquesta teoria es veu recolzada per anàlisis experimentals en les que determinats microorganismes poden sobreviure a condicions extremes i la presència de biomolècules en diversos meteorits. Alguns investigadors, com el físic Stephen Hawking (1942 - 2018) van suggerir que aquesta seria una forma en la que la vida es pot estendre per l'Univers. 

• Síntesi abiòtica o abiogènesis: Aquesta teoria recupera, en certa manera, la idea de la generació espontània però amb la particularitat que en lloc de formar-se els éssers vius directament de la matèria en descomposició, el que es formarien són protobacteris a partir de compostos químics orgànics que es poden sintetitzar de forma natural en determinades condicions.

Aleksandr Oparin (1894 - 1980) va ser un biòleg i bioquímic soviètic que va formular una de les primeres hipòtesis sobre l'origen de la vida. Es va adonar que determinats compostos químics com el Metà (CH4) o l'amoníac (NH3) eren presents en abundància en altres cossos estel·lars. Així mateix, l'oxigen es podia extreure de l'aigua (H2O) i que aquesta es força present en les abundants erupcions volcàniques (constitueix un 10% del magma que expulsa un volcà en qualsevol erupció). Aquests compostos químics són precisament la base de la vida. Oparin va postular que en condicions adequades on l'aigua fos líquida, estigués a suficient temperatura i sota l'acció dels raigs UV i les descàrregues elèctriques de les tempestes es podrien haver produït reaccions químiques que permetessin l'aparició d'aminoàcids i altres biomolècules. Hem de tenir present que abans de la teoria d'Oparin, molts altres investigadors havien provat experimentalment la síntesi de determinades biomolècules amb èxit. Aquestes biomolècules, sotmeses a l'acció de la pluja, les altes temperatures i les radiacions solars, es devien combinar unes amb les altres fins a formar proteïnes i altres compostos més complexos enriquint els mars i oceans en el que va anomenar "brou primordial". En aquest context les proteïnes, dissoltes en aigua, formen col·loides que interaccionant entre ells poden formar protobionts: els precursors de les cèl·lules. 

Així doncs, aquests protobionts podrien haver adquirit la capacitat d'autoreplicar-se i de consumir la matèria orgànica en abundància que hi havia al brou primordial.

Stanley Miller (1930 - 2007) i Harold Urey (1893 - 1981) van ser uns investigadors estatunidencs que familiaritzats amb els postulats d'Oparin es van proposar provar experimentalment la hipòtesis. Van dissenyar una estructura de vidre esterilitzat que contenia els gasos altament redutors que es pensa abundaven en l'atmosfera primitiva: metà, amoníac, nitrogen i aigua. Van fer passar aquests gasos per un circuit on eren sotmesos a l'acció de radiacions, altes temperatures i a descàrregues elèctriques tot simulant el que serien les condicions de l'atmosfera primitiva. Passat un temps, van analitzar el resultats i van trobar diversos compostos orgànics entre ells múltiples aminoàcids diferents (fins a 20) i diversos sucres, però el que no explicava aquest experiment era la formació dels àcids nucleics.

Altres investigadors han proposat hipòtesis de la formació de biomolècules complexes i protocèl·lules basant-se en les condicions inicials que devien haver al principi de la formació de la Terra. En aquest sentit s'han estudiat escenaris amb condicions extremes com les fonts hidrotermals submarines, llacunes volcàniques amb alt contingut en sulfurs i ferro o les sorres de platges radioactives degudes a l'alta concentració de minerals d'urani. 

• Teoria de la gènesi mineral: En aquesta teoria els investigadors defensen que l'agregat molecular no podia succeir a l'aigua ja que les molècules estarien massa disperses entre sí, per tant postulen que probablement la mediació de determinades als minerals podien afavorir les reaccions químiques necessàries. Així doncs, la formació dels protobionts s'hauria d'haver donat en zones argiloses.
• Teoria de les fonts hidrotermals: Les condicions que es donen en les fonts hidrotermals submarines es creu que són similars a les que devien haver a la Terra al principi de la seva formació: alta temperatura per la proximitat als volcans, alta concentració en ferro, sulfurs, metà, amoníac i diòxid de carboni, falta d'oxigen i falta de llum. En aquestes condicions es formen de forma natural molècules orgàniques que podrien acumular-se al costat de les xemeneies submarines i formar-se els agregats moleculars necessaris per formar els protobionts.

Tot i les múltiples teories en cap cas han aconseguit encara replicar experimentalment els àcids nucleics tot i que sí han pogut sintetitzar biomolècules complexes. Es pensa, no obstant, que a partir d'aquestes biomolècules es van formar primer els àcids nucleics, potser primer l'RNA, per desprès saltar a estructures acel·lulars autoreplicants, on entrarien els virus, per posteriorment formar els primers protobacteris i més tard els diferents tipus de cèl·lules eucariotes.

Hi ha moltes teories i models que s'han proposat i que es continuen investigant sense resultats encara concloents. L'origen primigeni de la vida continua sent encara un misteri per resoldre.