M1U1SA1_BIOMOLECULAS Y EVOLFDDDDDDDDDDDLUCIÓN.pdf

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1. BIOMOLÉCULAS
Y EVOLUCIÓN

2. Módulo 1 2

3. Módulo 1 3Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
1.1. TEORÍAS DEL ORIGEN DE LA VIDA
¿Cómo surgieron los organismos vivos en la Tierra primitiva hace miles
de millones de años?
La pregunta sobre el origen de la vida
no ha sido resuelta. Aún no está claro
como surgieron las moléculas orgánicas
o biomoléculas precursoras de la vida
(proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos
nucleicos) o la primera célula. Hay al menos
cinco hipótesis que proponen el origen de
las biomoléculas, en diferentes entornos y
apoyados en evidencia científica:
1. La síntesis abiótica,
2. La panspermia,
3. Las fuentes hidrotermales,
4. El mundo de ARN y
5. Las superficies minerales.
Para abordar estas hipótesis es fundamental comprender la historia de la Tierra y
sus inicios. Basados en evidencia científica, hoy sabemos que la Tierra surgió hace
aproximadamente 4.500 millones de años. Su edad se representa en fragmentos de
tiempo denominada escala geológica, que se subdivide en: Eones (abarcan miles
millones de años), Eras (abarcan millones de años), periodo (abarcan miles de años)
y etapas (abarcan cientos de años).
Hipótesis Entorno propuesto Evidencias clave
Síntesis abiótica Océanos primitivos Aminoácidos detectados en el experimento de
Miller-Urey, 1953
Panspermia Espacio exterior Aminoácidos detectados en el Meteorito
Murchison, 1969
Fuentes
hidrotermales
Fondos océanicos Lípidos obtenidos en simulaciones, 2007
Mundo de ARN Ambientes acuosos Formación de ARN en arcillas, experimento de
NASA en 2005
Superficies
minerales
Arcillas, pirita Polímeros en montmorillonita, Estudio de 1996
La hipótesis del mundo de ARN sugiere que
el ARN pudo haber sido la primera molécula
autorreplicable, ¡capaz de guardar información y
actuar como enzima al mismo tiempo!

4. Módulo 1 4Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Los Eones comprenden: 1. Hádico -cuando la Tierra era roca fundida con continuo
bombardeo de meteoritos. 2. Arcaico – cuando se forma la luna que favorece el
enfriamiento de nuestro planeta, la formación de una corteza estable y océanos, y
surgen las primeras formas de vida. 3. Protetorozoico -cuando surgen las bacterias
fotosintéticas que comenzaron a producir oxígeno, y 4. Fanerozoico- o eón de la
vida visible, cuando ocurre la explosión de vida compleja, la colonización de los
ecosistemas terrestres y la evolución de plantas y animales, incluidos los humanos,
que conocemos hoy.
Existen estudios modernos que exploran la
presencia de moléculas orgánicas en cometas y
en lunas como Titán (Saturno), lo cual ha abierto el
campo de la astrobiología.
PARA CONOCER
MÁS..
1.1.1. EXPERIMENTOS Y EVIDENCIAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA
¿Qué pistas nos da la ciencia moderna sobre cómo se formaron las
biomoléculas de la vida en la Tierra primitiva?
Las pistas de cómo se formaron las
primeras biomoléculas han surgido de
experimentos de laboratorio que simulan
la Tierra en sus orígenes, de simulaciones
computacionales de reacciones en
fuentes hidrotermales en la atmósfera
primitiva y de hallazgos de algunas de
estas moléculas ¡en meteoritos!

5. Módulo 1 5Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Las ideas que proponen que la vida se originó en nuestro propio planeta fueron
planteadas independientemente por el bioquímico soviético Aleksandr Oparin y
el biólogo británico J.B.S. Haldane entre 1924 y 1929. Ambos propusieron que las
biomoléculas que originaron la vida se formaron por la interacción de compuestos
presentes en los océanos primitivos, la temperatura, gases como metano, amoníaco,
hidrógeno y vapor de agua y la energía proveniente de rayos, volcanes o radiación
solar. Esta idea de síntesis abiótica se puso a prueba con el experimento de Miller-
Urey, décadas más tarde.
Experimento de Miller-Urey
El experimento de Miller-Urey fue realizado en la Universidad de Chicago en 1953,
simuló las condiciones de la Tierra primitiva. Para ello, construyeron un sistema
cerrado que permitía mantener agua en ebullición (representando el océano
primordial), generar vapor de agua -H2O-, agregar los gases presentes en la
atmósfera primitiva (metano -CH4-, amoníaco -NH3- e hidrógeno -H2-), producir
descargas eléctricas mediante un par de electrodos, y condensar los productos para
recolectarlos. Tras una semana de operación continua, se formaron una variedad
compuestos orgánicos, incluyendo 13 aminoácidos como la glicina y la alanina,
comunes en diferentes proteínas.
Este experimento fue un hito en la historia de la
Biología, pues demostró que la vida podría haber
surgido de procesos químicos naturales. Evidenció
que diferentes biomoléculas pueden sintetizarse
espontáneamente en un entorno totalmente hostil,
con ausencia de oxígeno, temperaturas elevadas y
una atmósfera inestable. El experimento estableció
la metodología para que otros investigadores,
variando las condiciones, obtuvieran otros tipos de
biomoléculas esenciales para la organización de las
formas vivas. Por ejemplo, en 1959 en la Universidad de
Houston, el bioquímico español Joan Oró, demostró
que la adenina, un componente clave del ADN, podía
formarse al mezclar cianuro de hidrógeno y amoníaco
en agua.
En 2008, científicos reexaminaron muestras originales del experimento (guardadas
por Miller) usando tecnología moderna y encontraron más de 20 aminoácidos,
incluyendo algunos que se encuentran en todos los seres vivos. También se formaron
azúcares y ácidos grasos, componentes esenciales para la vida.
Si la vida pudo surgir en condiciones tan distintas
a las actuales, ¿podría también existir en otros
planetas con ambientes extremos?
PARA CONOCER
MÁS...

6. Módulo 1 6Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
1.1.2. EVIDENCIAS ACTUALES SOBRE LA SÍNTESIS DE MOLÉCULAS
ORGÁNICAS EN CONDICIONES PREBIÓTICAS
Considerando los experimentos mencionados
antes, las biomoléculas esenciales para la vida
parecen haber surgido en la Tierra en condiciones
prebióticas (antes de la existencia de vida).
En las últimas décadas, los avances tecnológicos
han permitido a los científicos explorar con
mayor detalle cómo las biomoléculas pudieron
formarse por primera vez. Las evidencias actuales
sugieren que ambientes como océanos, fuentes
hidrotermales (chimeneas submarinas) y superficies
minerales jugaron un papel clave en la síntesis
abiótica de aminoácidos, bases nitrogenadas-
componentes fundamentales del ADN- y lípidos.
Estas investigaciones combinan experimentos
de laboratorio, simulaciones por computadora y
análisis de materiales extraterrestres.
En relación a las simulaciones, en 2007, investigadores de la Universidad de California
recrearon condiciones de fuentes hidrotermales combinando altas temperaturas y
presión con minerales como la pirita. Descubrieron que estas condiciones podían
generar lípidos, moléculas esenciales para formar membranas celulares.
Otra hipótesis sugiere que el ARN fue la primera biomolécula que facilitó la vida
en la Tierra. El ARN tiene propiedades únicas: puede actuar como almacén de
información (similar al ADN) y como catalizador (similar a las enzimas), lo que lo
hace ideal para un sistema primitivo auto-replicante, precediendo por si solo al ADN
y las proteínas en el origen de la vida. Las evidencias incluyen experimentos que
demuestran la síntesis de nucleótidos, ribozimas (ARN con actividad catalítica) y
estudios sobre ambientes prebióticos como ventas hidrotermales.
La panspermia es otra hipótesis que propone
que organismos vivos, o sus precursores, llegaron
la Tierra desde el espacio, transportados por
meteoritos, cometas o polvo interestelar. Existen
tres tipos principales: litopanspermia (viaje
entre planetas), panspermia dirigida (enviada
por civilizaciones) y panspermia radiativa
(microorganismos transportados por radiación
estelar). Las evidencias a favor incluyen el
hallazgo de moléculas orgánicas en el meteorito
Murchison, caído en Australia en 1969, y la
resistencia de microorganismos a condiciones
espaciales, aunque no hay prueba directa de
que la vida haya llegado de esta forma.

7. Módulo 1 7Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
1.1.3. IMPORTANCIA DE LAS FUENTES HIDROTERMALES Y METEORITOS
EN LAS HIPÓTESIS MODERNAS.
Hasta ahora, las hipótesis modernas sobre el origen de la vida destacan dos
entornos clave: las fuentes hidrotermales submarinas y los meteoritos que trajeron
compuestos orgánicos desde el espacio.Las fuentes hidrotermales son chimeneas
submarinas que liberan agua caliente rica en minerales. Se cree que, hace miles de
millones de años, estas fuentes proporcionaron un ambiente ideal para reacciones
químicas complejas. Por ejemplo: En 2007, investigadores de la Universidad de
Londres simularon fuentes hidrotermales y encontraron que producían moléculas
orgánicas como metano y ácidos grasos.
Los meteoritos, como el Murchison, contienen
aminoácidos, bases nitrogenadas y azúcares.
Esto sugiere que los “ladrillos” de la vida
podrían haber llegado a la Tierra desde el
espacio. Precisamente, en este meteorito se
detectaron más de 70 aminoácidos, muchos
de los cuales no se encuentran en la Tierra,
apoyando la idea de que el espacio es una
fuente de compuestos orgánicos.
En la búsqueda de comprender el origen de la vida en la Tierra, las hipótesis modernas
consideran que no solo los procesos químicos terrestres fueron clave, sino también
la posible aportación de compuestos orgánicos desde el espacio. En este marco,
las fuentes hidrotermales y los meteoritos son dos escenarios que explican cómo
pudieron formarse y concentrarse las moléculas necesarias para la vida.
Importancia de las fuentes hidrotermales
Las fuentes hidrotermales son grietas en el fondo oceánico donde el agua, calentada
por actividad geotérmica, interactúa con minerales de la corteza terrestre.
• Condiciones favorables: alta temperatura (60 °C–400 °C), gradientes químicos,
minerales catalizadores (como sulfuros de hierro y níquel) y ausencia de luz solar
pero abundante energía química.
• Rol en la síntesis química: estos entornos pueden favorecer reacciones que
forman aminoácidos, lípidos y otras moléculas orgánicas esenciales.
• Hipótesis hidrotermal alcalina: propone que microcompartimentos minerales
pudieron servir como “celdas naturales” donde las moléculas se concentraban y
reaccionaban, precursoras de las primeras células.
El hallazgo de moléculas orgánicas en meteoritos y en atmósferas de
planetas como Marte o Titán (luna de Saturno) abre la posibilidad de
que la vida no sea exclusiva de la Tierra. El estudio de estos ambientes
ayuda no solo a entender nuestros orígenes, sino también a orientar la
búsqueda de vida en otros mundos.EN CONTEXTO

8. Módulo 1 8Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Ejemplo: Las chimeneas hidrotermales del
tipo black smokers y white smokers en la dorsal
mesoatlántica han mostrado comunidades de
bacterias quimiosintéticas capaces de vivir sin
luz, lo que sugiere que formas de vida similares
pudieron originarse allí hace 4.000 millones
de años.
Importancia de los meteoritos
Los meteoritos, especialmente los condritas carbonáceas, contienen compuestos
orgánicos como aminoácidos, azúcares y bases nitrogenadas.
• Hipótesis de la panspermia: sugiere que la vida o sus precursores pudieron
llegar a la Tierra a bordo de meteoritos.
• Aporte de moléculas clave: al impactar, estos cuerpos celestes pudieron
dispersar moléculas orgánicas en océanos primitivos.
• Protección en tránsito: minerales y hielos presentes en los meteoritos habrían
protegido estos compuestos de la radiación ultravioleta.
Complementariedad de ambas fuentes
Algunas hipótesis modernas integran ambos factores:
• Escenario combinado: los meteoritos habrían aportado moléculas orgánicas
complejas, que al llegar a la Tierra se habrían concentrado y transformado
químicamente en entornos ricos en energía, como las fuentes hidrotermales.
• Ventaja: combina un origen extraterrestre de los bloques básicos con un
procesamiento y ensamblaje terrestre para formar estructuras más complejas.
Ejemplo integrado: Un meteorito rico en aminoácidos impacta en un océano
primitivo; las moléculas se concentran cerca de una fuente hidrotermal alcalina,
donde gradientes químicos y minerales catalíticos favorecen la formación de
péptidos y membranas primitivas.
Ejemplo: El meteorito Murchison (caído en Australia en 1969) contenía más de 90
aminoácidos distintos, muchos de ellos no comunes en la biología terrestre, lo que
apoya la idea de que el material prebiótico pudo llegar desde el espacio.
El meteorito Murchison, caído en Australia en 1969,
contenía más de 90 aminoácidos distintos, algunos
desconocidos en la Tierra.
HISTORIA DE
LA CIENCIA

9. Módulo 1 9Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Relevancia para la ciencia actual
Algunas hipótesis modernas integran ambos factores:
• Astrobiología: entender estos procesos
ayuda a guiar la búsqueda de vida en otros
planetas y lunas (por ejemplo, Encélado
y Europa, que tienen océanos internos y
actividad hidrotermal).
• Exploración espacial: misiones como
Europa Clipper o Dragonfly incluyen
instrumentos para detectar moléculas
orgánicas que podrían estar vinculadas a
procesos similares a los de la Tierra primitiva.
1.1.4. DEBATE SOBRE PANSPERMIA Y LA SÍNTESIS ABIÓTICA
A la fecha, existe un debate entre la síntesis abiótica (la vida se formó en la Tierra) y
la panspermia (los componentes de la vida vinieron del espacio). Estos enfoques no
son excluyentes y podrían complementarse:
• Panspermia: Propone que la vida (o sus
componentes) llegó a la Tierra en cometas
o meteoritos. Ejemplo: La detección de
glicina en el cometa Wild 2 por la misión
Stardust (2004).
• Síntesis abiótica: Sostiene que la vida
se formó en la Tierra a partir de procesos
químicos naturales, como los simulados
por Miller-Urey o en fuentes hidrotermales.
• Punto intermedio: Algunos científicos creen
que los meteoritos aportaron moléculas
iniciales, que luego se combinaron con
procesos terrestres para formar vida.
Microorganismos terrestres han sobrevivido a
exposiciones en el espacio exterior en experimentos
realizados en la Estación Espacial Internacional.

10. Módulo 1 10Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Complementariedad de ambas fuentes
Aspecto Panspermia Síntesis abiótica
Idea central La vida o sus precursores
llegaron desde el La vida
surgió en la Tierra a partir
de espacio.
La vida surgió en la Tierra a partir de compuestos
simples.
Evidencias clave Aminoácidos, azúcares
y bases nitrogenadas en
meteoritos y cometas;
resistencia de bacterias a
condiciones extremas.
Experimento de Miller-Urey; síntesis en fumarolas
y charcas volcánicas; reacciones en arcillas y
minerales.
Puntos fuertes Explica la presencia
temprana de vida en la
Tierra; sugiere un origen
universal de la biología.
Explica mecanismos locales de evolución química;
reproducible en laboratorio.
Limitaciones No explica el origen último
de la vida; supervivencia
en largos viajes espaciales
es incierta.
Condiciones exactas de la atmósfera primitiva aún
debatidas; requiere acumulación y concentración
de moléculas.
Posición actual en
ciencia
Considerada posible
como complemento
(aportación de
compuestos prebióticos,
no necesariamente vida).
Mayor consenso como escenario principal, aunque
abierta a aportes extraterrestres.
Ejemplos de apoyo
reciente
Misión Rosetta detecta
glicina y fósforo en el
cometa 67P; estudios de
microbios resistentes a la
radiación espacial.
Experimentos que generan ARN y membranas
lipídicas en condiciones simuladas de la Tierra
primitiva.
1.2. BIOMOLÉCULAS: ESTRUCTURA, FUNCIÓN, DIVERSIDAD E
IMPORTANCIA
Las biomoléculas son compuestos químicos
esenciales para la vida, presentes en todos los
seres vivos y responsables de la estructura,
el funcionamiento y la regulación de sus
procesos vitales. Se dividen en orgánicas
(como carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos
nucleicos) e inorgánicas (como agua y sales
minerales). Su estudio permite comprender
cómo las células obtienen energía, almacenan
información genética, forman estructuras y
realizan funciones específicas, siendo la base
para explicar fenómenos biológicos desde el
nivel molecular hasta el organismo completo.

11. Módulo 1 11Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
A partir de ahora nos centraremos en las biomoléculas orgánicas. Estas biomoléculas
están compuestas principalmente de átomos de carbono, hidrógeno (H), oxígeno
(O) y nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S) (CHONPS para recordarlos fácilmente).
Las biomoléculas orgánicas se dividen en cuatro grandes grupos: carbohidratos,
lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Las biomoléculas son polímeros (poli=mucho,
mero=partes) formados por la unión de monómeros. Cada biomolécula tiene sus
propio tipo monómeros. El nombre de estos monómeros o de los bloques de
construcción de cada biomolécula se presenta en la siguiente figura:
Cada biomolécula tiene una forma y estructura específica que le permite realizar
tareas importantes, como proporcionar energía, construir células, transmitir
información genética o acelerar reacciones químicas.

El cuerpo humano está
formado en un 70% por
agua, y esta actúa como
el medio donde ocurren
casi todas las reacciones
bioquímicas.
Tipo de biomolécula Clasificación Ejemplos Funciones principales
Inorgánicas Agua H2O Disolvente universal, regulación de
temperatura, medio para reacciones
químicas, transporte de sustancias.
Sales mineralesCloruros, fosfatos,
carbonatos, sulfatos
Regulación osmótica, contracción
muscular, transmisión nerviosa,
formación de estructuras (huesos,
caparazones).
Orgánicas Carbohidratos
(glúcidos)
Glucosa, almidón,
celulosa, glucógeno
Fuente y reserva de energía,
estructura (celulosa en plantas,
quitina en artrópodos).
Lípidos Grasas, aceites,
fosfolípidos, colesterol
Reserva energética, componente de
membranas celulares, aislamiento
térmico, mensajeros químicos
(hormonas esteroides).
Proteínas Hemoglobina,
colágeno, enzimas
Función estructural, transporte,
defensa (anticuerpos), catálisis de
reacciones (enzimas).
Ácidos
nucleicos
ADN, ARN Almacenamiento y transmisión de
la información genética, síntesis de
proteínas.

12. Módulo 1 12Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
1.2.1. RELACIÓN ENTRE ESTRUCTURA MOLECULAR Y FUNCIÓN BIOLÓGICA
EN LAS BIOMOLÉCULAS
La relación entre la estructura molecular y la función
biológica en las biomoléculas describe cómo su forma
y organización tridimensional determina su rol en los
procesos vitales de los organismos. En esencia, se basa
en el principio de que “la estructura dicta la función”:
la disposición específica de átomos y enlaces permite
uniones precisas con otras moléculas, lo que habilita
funciones esenciales como catalizar reacciones
(enzimas), almacenar energía (carbohidratos), formar barreras (lípidos) o transmitir
información genética (ácidos nucleicos). Si la estructura se altera, la función puede
fallar, lo que resalta su importancia en la biología.
En las biomoléculas, la estructura primaria (secuencia de componentes), la
estructura secundaria y terciaria (plegamiento tridimensional), e incluso la
estructura cuaternaria (asociación de varias subunidades) condicionan interacciones
específicas con otras moléculas.
Estas interacciones incluyen el encaje molecular (fit) en sitios activos, la formación
de puentes de hidrógeno, enlaces iónicos o fuerzas hidrofóbicas, que permiten
desempeñar funciones como:
• Catalizar reacciones químicas: Las enzimas poseen un sitio activo cuya forma
complementa exactamente al sustrato; por ejemplo, la amilasa hidroliza almidón
gracias a la disposición precisa de aminoácidos que facilitan la ruptura de enlaces
glucosídicos.
• Almacenar y liberar energía: La estructura de los carbohidratos como el
glucógeno permite su empaquetamiento compacto y su rápida movilización
cuando la célula lo requiere.
• Formar barreras y compartimentos: Los lípidos poseen una región hidrofílica y
otra hidrofóbica, lo que les permite organizarse en bicapas que constituyen las
membranas celulares.
• Transmitir y almacenar información genética: El ADN adopta una doble hélice
cuya complementariedad de bases asegura la fidelidad en la replicación y en la
transcripción a ARN.
La alteración de la estructura —por mutaciones, cambios en el pH, temperatura
o exposición a sustancias químicas— puede impedir el correcto plegamiento o
romper interacciones críticas. Esto provoca pérdida de función, como ocurre en
enfermedades priónicas, donde proteínas mal plegadas inducen a otras a adoptar
conformaciones defectuosas.
En conclusión, comprender esta relación estructura-función no solo es clave para
la biología, sino también para la biotecnología y la medicina, pues permite diseñar
fármacos, enzimas industriales o terapias génicas ajustadas a la forma y actividad
de moléculas específicas.

13. Módulo 1 13Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
1.2.2. CÓMO LA ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE PROTEÍNAS,
CARBOHIDRATOS, LÍPIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS DETERMINA SU
FUNCIÓN EN LOS ORGANISMOS.
CARBOHIDRATOS:
Los carbohidratos, también conocidos como hidratos
de carbono, glúcidos o sacáridos, son biomoléculas
orgánicas compuestas principalmente por carbono (C),
hidrógeno (H) y oxígeno (O). Incluye las azúcares simples
(monosacáridos como la glucosa) y polisacáridos (como
los almidones). Los carbohidratos son las biomoléculas
orgánicas más abundantes en la naturaleza. Algunos
son solubles en agua por su alto contenido de O.
Las funciones principales de los carbohidratos son:
Fuente de energía. En humanos proveen el 50-60% de calorías. Ej. La glucosa
que produce energía en forma de ATP. Los carbohidratos son sintetizados por los
vegetales mediante la fotosíntesis.
Reserva energética. Los polisacáridos son reserva de azucar en tubérculos, semilla
y frutos (ej. almidón) y en animales (ej. glucogeno).
Componentes de otras biomoléculas: Forman parte de moléculas como el ADN y
ARN, glicoproteínas, glicolípidos.
Función de señalización: Los carbohidratos en la superficie celular (como en
glicoproteínas y glicolípidos) actúan como señales en procesos de comunicación
celular, reconocimiento inmunológico (ej. grupos sanguíneos) y adhesión celular.
Función estructural: forman la pared celular de bacterias (mucopolisacáridos), los
componentes fibrosos o leñosos de vegetales (celulosa), exoesqueleto de artrópodos
y hongos (quitina).
Los carbohidratos se clasifican según su estructura química y complejidad.
La unidad básica de los carbohidratos son los monosacáridos (una unidad de azúcar,
ej. Glucosa). Los monosacáridos, pueden tener dos tipos de grupos funcionales:
1. Grupo Aldehído en cuyo caso será de tipo Aldosa y 2. Grupo Cetona y será una
Cetosa.
Según el número de carbonos es estructura química, los monosacáridos pueden
ser triosas (3 carbonos), tetrosas (4 carbonos), pentosas (5 carbonos), Hexosas (6
carbonos).
Los monosacáridos pueden unirse entre sí, entre dos de sus átomos de carbono por
enlaces glucosídicos. Los carbohidratos de dos a diez monosacaridos unidos entre si,
se denominan oligosacáridos. A la vez, dependiendo del número de monosacáridos
serán disacáridos (2 azucares), trisacaridos (3 azucares), hasta decasacaridos (10
azucares)

14. Módulo 1 14Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Carbohidratos según unidades de
azúcares
Ejemplos de azúcares
Monosacáridos: Una unidad • Glucosa: Principal fuente de energía para las células.
• Fructosa: Azúcar presente en frutas.
• Galactosa: Componente de la lactosa.
Disacáridos: Dos unidades • Lactosa (glucosa + galactosa): Azúcar de la leche Maltosa (glucosa
+ glucosa)
• Sacarosa (glucosa + fructosa): Azúcar de mesa.
Oligosacáridos: 3 a 10 Rafinosa (en legumbres)
Polisacáridos: más de diez
monosacáridos, formando
polimeros lineales o ramificadas
• Almidón: Reserva energética en plantas (amilosa y amilopectina).
• Glucógeno: Reserva energética en animales, almacenado en
hígado y músculos.
• Celulosa: Componente estructural de las paredes celulares
vegetales.
• Quitina: Componente estructural en exoesqueletos de artrópodos
y paredes celulares de hongos.
En disolución, los monosacáridos de < 5 C se encuentran en forma lineal, los de
cinco o más átomos de C, pueden ciclarse y predominan en las células.
Los azúcares ciclados existen en dos formas alternativas (α y β) dependiendo de la
configuración del carbono 1.
En los polisacáridos, los monosacáridos se
unen mediante enlaces glucosídicos (α o β). Los
enlaces y la disposición espacial determinan la
flexibilidad o rigidez de la molécula que pueden
ser lineales (celulosa), helicoidales (almidón) o
ramificadas (glucógeno).
El glucógeno es un polisacárido de reserva de
azúcar en las células animales está compuesto de
moléculas de glucosa. Las unidades de glucosa
están unidas mediante enlaces glucosídicos α-1,4,
que conectan el carbono 1 de una molécula de
glucosa con el carbono 4 de la siguiente, formando
cadenas lineales. Las ramificaciones ocurren
mediante enlaces glucosídicos α-1,6, que conectan
el carbono 1 de una molécula de glucosa con el
carbono 6 de otra en la cadena principal.
El almidón es el polisacárido de almacenamiento en plantas, compuesto por
dos fracciones: amiloso y amilopectina. Amiloso contiene enlaces α-1,4 (lineal).
Amilopectina contiene enlaces α-1,4 (cadena principal) y las ramificaciones en α-1,6
cada 20-30 residuos, menos frecuentes que el glucógeno.

15. Módulo 1 15Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Tanto el glucógeno como el almidón usan glucosa como unidad básica y enlaces
glucosídicos α, pero la frecuencia de ramificaciones y la organización estructural
reflejan sus funciones específicas en animales y plantas. La alta ramificación del
glucógeno permite una rápida movilización de glucosa en animales. El almidón,
con menos ramificaciones, es más adecuado para el almacenamiento a largo plazo
en plantas.
PROTEÍNAS:
Las proteínas son las más variadas de las biomoléculas, realizan una amplia gama
de funciones, dirigen todas las actividades de la célula. Su nombre deriva del griego
Proteios = de primer rango.
Las proteínas están formadas por la unión de
aminoácidos (aa). Hay 20 tipos diferentes de aa, y
la forma en que se unen (como perlas en un collar)
determina la función de la proteína.
Las proteínas están compuestas principalmente de
carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y a veces
azufre. Se encuentran en alimentos como la carne,
huevos, legumbres y lácteos.
Las proteínas hacen de todo en el cuerpo tienen las siguientes funciones:
• Enzimas: Aceleran reacciones, como la pepsina que digiere alimentos en el
estómago.
• Estructurales: Dan forma y soporte, como el colágeno en la piel y huesos.
• Transporte: Llevan sustancias, como la hemoglobina que transporta oxígeno en
la sangre.
• Defensa: Anticuerpos que combaten virus y bacterias.
• Hormonas: Como la insulina, que regula el azúcar en la sangre.
• Movimiento: Actina y miosina en los músculos para contraerse. Hay 20 aa
distintos, todos contienen en un extremo un grupo funcional amino y el otro
un grupo funcional carboxilo, se diferencian por la composición del grupo R
(cadena lateral).
Hay 20 aminoácidos distintos, todos contienen
en un extremo un grupo funcional amino y el
otro un grupo funcional carboxilo, se diferencian
por la composición del grupo R (cadena lateral).
La propiedad química de las cadenas laterales
determina el papel de cada aminoácido en la
estructura y función proteica. Para formar una
proteína, los aa se unen por enlaces peptídicos
entre el grupo carboxilo de un aa y el grupo amino
del siguiente.

16. Módulo 1 16Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Cada proteína puede plegarse en formas específicas para funcionar. Hay cuatro
niveles de estructura:
• Estructura primaria: la secuencia lineal de aminoácidos.
• Estructura secundaria: plegamiento por interacciones entre CO y NH de los aa:
pliegues espirales conocidos como α hélice y laminas conocidas como hoja β
(plegada).
• Estructura terciaria: Plegamiento entre las cadenas laterales de los aa. Estas
regiones plegadas se denominan dominios-pueden contener entre 50 y 200 aa.
• Estructura cuaternaria: Plegamiento entre diferentes cadenas de polipéptidos
en proteinas compuestas por más de un polipéptido, ej. Hemoglobina.
Es importante saber...
• Hay miles de proteínas en tu cuerpo, cada una con una función única.
• Se fabrican en las células a partir de instrucciones del ADN (a través del ARN).
• Una proteína puede definirse como un polipétido con una secuencia de
aminoácido específica. Por convención al escribir
• Una secuencia de aminoácido en el extremo inicial estará siempre un grupo
amino y al final un grupo carboxilo.
• Si una proteína se pliega mal (por mutaciones), puede causar enfermedades
como el Alzheimer o la fibrosis quística.
LIPIDOS:
Los lípidos son un grupo diverso de biomoléculas
orgánicas, caracterizadas por ser hidrofóbicas
(insolubles en agua) o anfifílicas (con regiones
hidrofílicas e hidrofóbicas), compuestas
principalmente por carbono (C), hidrógeno
(H) y, en menor medida, oxígeno (O), aunque
algunos contienen fósforo (P) o nitrógeno (N).
Son esenciales en los organismos vivos por sus
múltiples funciones estructurales, energéticas y
de señalización.
Los lípidos más simples son los ácidos grasos. Consisten las largas cadenas
hidrocarbonadas de 16 a 18 carbonos, con un grupo carboxilo COO- en un extremo.
Los ácidos grasos son saturados si todos los enlaces son simples (ej, Palmitato,
Estearato), son sólidos viscosos. Los ácidos grasos insaturados contienen uno o más
dobles enlaces entre átomos de C (ej. Oleato). Son líquidos aceitosos.
Los ácidos grasos se almacenan en forma de triacilgliceroles (también llamados
gliceroles o grasas), que consisten en tres ácidos grasos ligados a una molécula de
glicerol.

17. Módulo 1 17Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Otro grupo de lípidos conocidos como complejos incluye a los fosfolípidos, que son
los principales componentes de las membranas celulares. Se componen de dos
ácidos grasos unido a un grupo polar.
Entre los principales se encuentran los fosfogliceridos: 2 ac grasos + glicerol + grupo
fosfato. El grupo fosfato puede unirse a un alcohol, polialcohol o aminoalcohol y dar
lugar a varios compuestos distintos.
Muchas membranas celulares contienen
glucolípidos y colesterol:
Glucolípidos: 2 ac grasos + serina + carbohidrato.
El colesterol, a diferencia de los otros lípidos está
compuesto por 4 anillos hidrocarbonados unido
a un grupo hidroxilo (OH).
El colesterol, es precursor de hormonas esteroideas (estructuras policíclicas) como
la testosterona y estradiol (un tipo de estrógeno) que actúan como mensajeros
químicos que regulan una amplia gama de procesos celulares.
Otros lípidos simples son las ceras: Ésteres de ácidos grasos con alcoholes de cadena
larga, muy hidrofóbicos.
Otros lípidos complejos son las prostaglandinas y leucotrienos: Derivados de
ácidos grasos, involucrados en inflamación y señalización. Vitaminas liposolubles:
Y los isoprenoides o terpenos que incluyen la vitamina A, D, E y K, y además otras
moléculas muy abundantes en los vegetales, por ejemplo caroteno.
Las funciones de los lípidos son:
• Energética: Los triglicéridos son una fuente de energía altamente eficiente,
almacenada en el tejido adiposo de animales y en semillas de plantas.
Proporcionan más energía por gramo (9 kcal/g) que los carbohidratos (4 kcal/g).
• Estructural: Los fosfolípidos y el colesterol son componentes clave de las
membranas celulares, formando bicapas lipídicas que regulan la entrada y
salida de sustancias. Los glicolípidos en la superficie celular participan en el
reconocimiento y la adhesión celular.
• Aislamiento y protección: Las grasas subcutáneas actúan como aislante térmico
y amortiguador mecánico en animales. Las ceras forman barreras protectoras,
como en la cutícula de las plantas o el pelaje de animales.
• Señalización: Los esteroides (como hormonas) y las prostaglandinas actúan
como mensajeros químicos en procesos como la reproducción, el metabolismo y
la inflamación. Los lípidos en membranas participan en cascadas de señalización
celular.
• Cofactores: Las vitaminas liposolubles son esenciales para funciones como la
visión (vitamina A) o la coagulación sanguínea (vitamina K).

18. Módulo 1 18Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
La disposición espacial de los lípidos determina su función:
Los fosfolípidos forman bicapas debido a su naturaleza anfifílica (cabeza hidrofílica
y colas hidrofóbicas). La estructura anfifílica permite formar bicapas lipídicas,
esenciales para la compartimentación celular.
Los ácidos grasos insaturados, con dobles enlaces, generan “pliegues” que hacen
que los lípidos sean más fluidos, afectando la flexibilidad de las membranas.
Los esteroides, con su estructura rígida de anillos, son cruciales para la estabilidad
de membranas (colesterol) o la unión a receptores específicos (hormonas).
Colesterol: Su estructura planar y rígida se inserta en las membranas, regulando su
fluidez y estabilidad.
Triglicéridos: Su naturaleza compacta y no polar los hace ideales para el
almacenamiento de energía a largo plazo.
ÁCIDOS NUCLEICOS:
Están formados por CHONP Fueron aislados por primera vez del nucleo celular. Sus
principales funciones son: Almacenar y transmitir la información genética Sintesis
de proteínas, componentes fundamentales de la célula.
El ADN lleva el programa para dictar el órden de los aminoácidos que formarán una
determinada proteína, contiene la información necesaria para la regulación de la
sintesis protéica. El ARN permite la ejecución de la sintesis proteica.
Las unidades de formación son los nucleótidos,
cada uno compuesto por un azúcar (desoxirribosa
en ADN, ribosa en ARN), un grupo fosfato y
una base nitrogenada (adenina, timina/uracilo,
citosina, guanina). La pentosa que se encuentra
en el ADN es una desoxiribosa y la del ARN es
una ribosa. En el ARN la Timina se reemplaza por
Uracilo.
El ADN tiene 3 caracteristicas: doble hélice,
complementariedad (una A se unirá siempre
con una T y una G se unirá siempre con una C),
antiparalelismo 5´ a 3´
La mielina, que recubre las neuronas, es un 70%
lípidos: gracias a ella la transmisión nerviosa es
mucho más rápida.
DATO
CIENTÍFICO

19. Módulo 1 19Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
La estructura tridimensional
Estructura primaria: Secuencia lineal de nucleótidos, que codifica la información
genética.
Estructura secundaria:
• ADN: Forma una doble hélice (generalmente en conformación B), estabilizada
por enlaces de hidrógeno entre bases complementarias (A-T, G-C) y apilamiento
hidrofóbico de las bases. La doble hélice tiene un surco mayor y un surco menor,
que son sitios de interacción con proteínas.
• ARN: Puede formar estructuras secundarias como bucles, horquillas y tallos,
debido al plegamiento de la cadena sobre sí misma mediante enlaces de
hidrógeno entre bases complementarias. Ejemplo: el ARN de transferencia
(ARNt) tiene una estructura en “hoja de trébol”.
Estructura terciaria: Plegamiento tridimensional más complejo:
• ADN: En células eucariotas, se compacta en cromatina mediante interacciones
con histonas, formando nucleosomas, lo que permite empaquetar grandes
cantidades de ADN en el núcleo.
• ARN: Adopta formas tridimensionales específicas, como la estructura en “L” del
ARNt o el complejo plegamiento del ARN ribosómico (ARNr), que son esenciales
para sus funciones.
Estructura cuaternaria (en algunos casos): Asociación de múltiples moléculas
de ácidos nucleicos con proteínas, como en los ribosomas (ARNr + proteínas) o en
cromosomas (ADN + histonas).
La estructura tridimensional de los ácidos nucleicos determina su capacidad para
cumplir funciones clave en los organismos, como el almacenamiento, replicación,
transcripción y traducción de la información genética, así como funciones catalíticas
y reguladoras.
ADN: Almacenamiento y transmisión de información genética
Doble hélice: La estructura de doble hélice del ADN, con bases nitrogenadas
protegidas en el interior y el esqueleto azúcar-fosfato en el exterior, proporciona
estabilidad química y protección contra daños, lo que es ideal para almacenar
información genética a largo plazo.
La complementariedad de bases (A-T, G-C) permite la replicación precisa del
ADN, ya que cada cadena sirve como molde para la síntesis de una nueva cadena
complementaria.
Surcos mayor y menor: Estas regiones permiten la unión específica de proteínas
reguladoras (como factores de transcripción), que reconocen secuencias específicas
de ADN para iniciar procesos como la transcripción.

20. Módulo 1 20Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Compactación (cromatina): En eucariotas, la estructura terciaria del ADN,
organizado en nucleosomas y cromosomas, permite empaquetar grandes
cantidades de material genético en el núcleo celular y regula el acceso a genes
específicos. Por ejemplo, la condensación de la cromatina puede silenciar genes,
mientras que su relajación permite la transcripción.
Funciones: Almacenar información genética, transmitirla durante la replicación y
servir como molde para la transcripción del ARN.
ARN: Expresión y regulación genética.
La estructura tridimensional del ARN es más diversa y flexible que la del ADN, lo que
le permite cumplir múltiples funciones:
ARN mensajero (ARNm): Su estructura lineal y flexible permite transportar la
información genética desde el ADN hasta los ribosomas para la síntesis de proteínas.
Regiones específicas, como las regiones no traducidas (5’ y 3’ UTR), forman
estructuras secundarias (bucles, horquillas) que regulan la estabilidad y traducción
del ARNm.
ARN de transferencia (ARNt): Su estructura terciaria en forma de “L” es crucial para
su función en la traducción. El brazo aceptor se une a aminoácidos específicos,
mientras que el anticodón, en un bucle opuesto, reconoce codones específicos en
el ARNm, asegurando la incorporación correcta de aminoácidos en la proteína.
ARN ribosómico (ARNr): Forma parte de los ribosomas, donde su estructura
tridimensional compleja crea el centro catalítico para la formación de enlaces
peptídicos durante la síntesis de proteínas.
Su plegamiento preciso permite interacciones específicas con ARNt, ARNm y
proteínas ribosómicas.
ARN reguladores (ej. miARN, siARN):
Forman estructuras secundarias
(horquillas) que permiten su procesamiento
y unión a secuencias objetivo, regulando
la expresión génica al silenciar ARNm o
inhibir la traducción.
Ribozimas:
Algunos ARN tienen actividad catalítica
gracias a su estructura tridimensional, que
crea sitios activos específicos (ej. ribozima
de autoempalme o la subunidad catalítica
del ribosoma).

21. Módulo 1 21Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
1.3. EVOLUCIÓN BIOLÓGICA: CAMBIO Y DIVERSIFICACIÓN DE LA VIDA EN
LA TIERRA
La evolución biológica es el proceso mediante
el cual las especies cambian y se diversifican a
lo largo del tiempo, dando lugar a la enorme
variedad de formas de vida en la Tierra. Este
proceso ocurre debido a cambios acumulados en
las características heredables de las poblaciones
a lo largo de generaciones. Estas características
están codificadas en los genes, que se transmiten
de padres a hijos.
La evolución ha ocurrido durante ~3.8 mil millones
de años, desde los primeros microorganismos
hasta la biodiversidad actual. El árbol de la vida,
basado en relaciones genéticas, muestra cómo
todos los organismos están relacionados a través de un ancestro común, con
ramas que representan la diversificación de linajes (bacterias, arqueas, eucariotas).
Ejemplo: La transición de organismos unicelulares a multicelulares (~1,200 millones
de años atrás) y la explosión cámbrica (~540 millones de años atrás) marcaron hitos
en la diversificación.
La evolución explica la biodiversidad actual: millones de especies adaptadas
a diversos entornos.Proporciona un marco para entender la biología, desde la
medicina (ej. resistencia a antibióticos) hasta la conservación (ej. impacto del cambio
climático en especies).Ayuda a predecir cómo las especies pueden adaptarse a
cambios ambientales, como el calentamiento global.
Los cambios están impulsados por mecanismos como la selección natural, las
mutaciones, la deriva genética, y el flujo genético.
Selección natural
Propuesta por Charles Darwin y Alfred Russel Wallace,
es el proceso por el cual los individuos con rasgos que
les proporcionan mayor capacidad de supervivencia
o reproducción en un entorno específico tienen
más probabilidades de transmitir esos rasgos a la
siguiente generación.
Existen varios tipos de selección natural:
• Estabilizadora: Favorece rasgos promedio (ej. peso óptimo en bebés humanos).
• Direccional: Favorece un extremo de un rasgo (ej. aumento del tamaño corporal
en ambientes fríos).
• Disruptiva: Favorece ambos extremos, promoviendo diversificación (ej. picos
grandes o pequeños en pinzones).

22. Módulo 1 22Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Mutaciones
Las mutaciones son cambios aleatorios en el ADN que introducen nueva variación
genética.
Aunque muchas mutaciones son neutras o perjudiciales, algunas pueden conferir
ventajas adaptativas, como resistencia a enfermedades (ej. Mutación CCR5-Δ32, que
otorga resistencia al VIH en algunas poblaciones).
Las mutaciones son la fuente primaria de nueva
variación genética, esencial para la evolución.
Los diferentes tipos de mutaciones incluyen
Mutaciones puntuales (o de cambio de base):
ocurren cuando se altera un solo nucleótido en la
secuencia de ADN. Comprenden:
Sustituciones:
Un nucleótido es reemplazado por otro. Se dividen en:
• Transiciones: Un nucleótido púrico (A o G) se cambia por otro púrico, o una
pirimidina (C o T) por otra pirimidina (ej. A → G, C → T).
• Transversiones: Un nucleótido púrico se cambia por una pirimidina, o viceversa
(ej. A → C, G → T).
Inserciones y deleciones:
• Inserciones: Adición de uno o más nucleótidos en la secuencia.
• Deleciones: Pérdida de uno o más nucleótidos.
Deriva genética
Cambios aleatorios en la frecuencia de los genes en una población, especialmente
en poblaciones pequeñas.
Se destacan dos mecanismos de deriva génica:
Cuello de botella: Ejemplo extremo de deriva
genética que sucede cuando el tamaño de una
población se reduce drásticamente.
Sucesos como los desastres naturales (terremotos,
inundaciones, incendios) pueden diezmar una
población, dejando solo un grupo aleatorio de
sobrevivientes.
Las frecuencias alélicas en este grupo pueden ser
muy diferentes a las de la población anterior al
desastre.

23. Módulo 1 23Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
La población más pequeña también será más susceptible a los efectos de la deriva
génica durante generaciones (hasta que sus números vuelvan a la normalidad), lo
que potencialmente puede provocar la pérdida de más alelos.
Efecto fundador: Ejemplo extremo de deriva, que
ocurre cuando un pequeño grupo de individuos
se separa de una población más grande para
establecer una colonia.
La nueva colonia queda aislada de la población
original. Los individuos fundadores tendrán
frecuencias de alelos distintas a la población
original, algunos alelos pueden haberse perdido
por completo.
El efecto fundador es parecido al efecto del cuello de botella, pero ocurre mediante
un mecanismo diferente (la colonización en lugar de la catástrofe).
Flujo genético: Se refiere a todos los mecanismos
que generan movimiento de genes de una
población a otra. Incluye el movimiento de
individuos juveniles o adultos o de sus gametos
(óvulos y espermatozoides, como el polen que se
dispersa de una planta). Contribuye a: 1 aumento
de la variabilidad genética por la introducción de
nuevos alelos o los mismos en diferentes proporciones y 2. Reducir las diferencias
genéticas, previniendo la formación de nuevas especies por aislamiento. Para que
haya flujo génico debe haber reproducción.
Evolución y formación de nuevas especies
La evolución no solo cambia las características de las especies, sino que también
genera nuevas especies, un proceso conocido como especiación. Existen varios
mecanismos:
Especiación alopátrica: Las poblaciones quedan
aisladas geográficamente (por ríos, montañas,
etc.), acumulando diferencias genéticas hasta
convertirse en especies distintas. Ejemplo: los
pinzones de Darwin en las islas Galápagos.
Especiación simpátrica: Nuevas especies surgen
dentro de la misma área geográfica, a menudo
por diferencias en nichos ecológicos o preferencias
reproductivas. Ejemplo: cíclidos en lagos africanos
que se diversificaron por preferencias alimenticias.

24. Módulo 1 24Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Además del mecanismo de especiación alopátrico
y simpátrico hay otros mecanismos.
Radiación adaptativa: Es cuando un ancestro
común da lugar a múltiples especies adaptadas a
diferentes nichos ecológicos. Ejemplo: mamíferos
marsupiales en Australia, que ocupan roles
ecológicos similares a los mamíferos placentarios
en otros continentes.
1.3.1. EVIDENCIAS FÓSILES Y BIOGEOGRÁFICAS DE LA EVOLUCIÓN
El registro fósil constituye una
de las pruebas más sólidas que
respaldan las teorías evolutivas,
porque ofrece evidencia directa
de cómo han cambiado los
organismos vivos a lo largo del
tiempo y de la existencia de
especies que hoy ya no habitan
el planeta. Al analizar fósiles de
diferentes estratos geológicos, los
científicos observan una secuencia
cronológica que muestra la
aparición, transformación y
extinción de diversas formas de
vida. En capas más antiguas se
encuentran fósiles de organismos simples, mientras que en capas más recientes
aparecen especies más complejas, lo que respalda la idea de una evolución
progresiva.
Además, los fósiles permiten identificar formas intermedias o transicionales, como
el Archaeopteryx, que presenta características de reptiles y aves, evidenciando
la relación entre grandes grupos de organismos. También revelan procesos de
divergencia adaptativa, en los que una especie ancestral dio origen a varias especies
nuevas que se adaptaron a distintos ambientes. De esta manera, el registro fósil no
solo confirma la antigüedad de la vida en la Tierra, sino que muestra patrones
coherentes con lo que predicen las teorías de la evolución, especialmente la de
Charles Darwin sobre la descendencia con modificación y la selección natural.
Las evidencias fósiles y biogeográficas son fundamentales para respaldar la teoría
de la evolución biológica, ya que proporcionan registros tangibles del cambio
y diversificación de la vida a lo largo del tiempo y explican la distribución de las
especies en la Tierra. A continuación, se detalla cómo estas evidencias apoyan la
evolución:

25. Módulo 1 25Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
a) Evidencias fósiles
El registro fósil es una de las principales evidencias que respaldan las teorías
evolutivas, ya que proporciona un registro tangible de la vida pasada, mostrando
cómo las especies han cambiado y se han diversificado a lo largo de millones de años.
El registro fósil consiste en restos preservados de organismos (huesos, conchas,
impresiones, etc.) que muestran cómo las especies han cambiado a lo largo de
millones de años. Estas evidencias demuestran la existencia de organismos extintos,
transiciones evolutivas y la antigüedad de la vida.
El registro fósil muestra una clara secuencia cronológica de la vida en la Tierra,
consistente con la idea de que las especies han evolucionado con el tiempo. Los
fósiles más antiguos se encuentran en capas más profundas: capas sedimentarias
que se acumulan con el tiempo. Las capas más antiguas (más profundas) contienen
organismos más simples, mientras que las capas más recientes muestran formas
de vida más complejas. Por ejemplo:
• En rocas de ~3,500 millones de años se
encuentran estromatolitos, evidencia de
bacterias primitivas.
• Los animales complejos aparecen en
el Cámbrico (~540 millones de años),
marcando la “explosión cámbrica”.
b) Características clave del registro fósil
Progresión temporal: Los fósiles más antiguos se encuentran en capas geológicas
más profundas, mientras que los más recientes están en capas superiores, lo que
refleja una secuencia cronológica de la vida.
Orden de aparición: Los grupos de organismos aparecen en el registro fósil en
un orden que refleja la evolución. Por ejemplo, los peces aparecen antes que los
anfibios, estos antes que los reptiles, y los mamíferos y aves aparecen más tarde, lo
que coincide con la diversificación evolutiva.
Formas transicionales: El registro fósil contiene fósiles transicionales, que son
organismos con características intermedias entre grupos evolutivos, demostrando
cómo un linaje evolucionó hacia otro. Estos fósiles son evidencia directa de la
descendencia con modificación, ejemplos:
• Archaeopteryx (~150 millones de años): Combina rasgos de reptiles (dientes,
garras, cola ósea) y aves (plumas, alas), mostrando la transición de dinosaurios
terópodos a aves modernas.
• Tiktaalik (~375 millones de años): Un pez con características de tetrápodos, como
extremidades incipientes, aletas robustas y pulmones primitivos, que ilustra la
transición de peces a anfibios.

26. Módulo 1 26Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
• Evolución de mamíferos marinos: Fósiles como Ambulocetus (~50 millones
de años) muestran características intermedias entre mamíferos terrestres y
cetáceos modernos, como patas adaptadas para nadar y una estructura ósea
que indica un estilo de vida anfibio.
• Evolución de los caballos: El registro fósil muestra una secuencia desde
Hyracotherium (~55 millones de años, pequeño y con múltiples dedos) hasta
el caballo moderno (Equus), con reducción de dedos y aumento del tamaño
corporal, reflejando adaptaciones a entornos cambiantes.
c) Características clave del registro fósil
El registro fósil es el conjunto de restos, huellas o impresiones de organismos
preservados en rocas sedimentarias a lo largo del tiempo geológico. Constituye una
de las evidencias más sólidas para reconstruir la historia de la vida en la Tierra y
entender los procesos evolutivos. Entre sus características más relevantes destacan:
1. Progresión temporal
• Principio básico: los fósiles más antiguos
se encuentran en capas geológicas más
profundas, mientras que los más recientes
se hallan en capas superiores.
• Este patrón refleja una secuencia
cronológica que permite datar la aparición
y desaparición de especies en el tiempo.
• Ejemplo: en estratos del Paleozoico se
encuentran trilobites, mientras que en
capas más recientes (Cenozoico) aparecen
mamíferos y aves modernas.
2. Orden de aparición de los organismos
• El registro fósil muestra un orden coherente con la evolución biológica: 1. Peces
→ 2. Anfibios → 3. Reptiles → 4. Mamíferos y aves.
• Este patrón coincide con la diversificación evolutiva y la transición de la vida
desde ambientes acuáticos hacia terrestres y aéreos.
• Ejemplo: Los peces óseos aparecen en el Devónico, mucho antes que los primeros
mamíferos en el Mesozoico.
3. Formas transicionales
Los fósiles transicionales son organismos con características intermedias entre
grupos evolutivos diferentes. Son evidencia directa de la descendencia con
modificación y permiten visualizar cómo un linaje evolucionó hacia otro.
A continuación, te dejo una tabla sobre estas formas transicionales:

27. Módulo 1 27Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Fósil transicionalÉpoca geológica Características
principales
Transición que evidencia
Tiktaalik Devónico tardío
(≈ 375 millones
de años)
Tenía aletas con
huesos similares a
brazos y muñecas,
cuello móvil (algo
inusual en peces), y
pulmones junto con
branquias.
Transición de peces a anfibios:
muestra el paso de la vida acuática a
la terrestre.
Archaeopteryx Jurásico tardío
(≈ 150 millones
de años)
Plumas y alas como
las aves modernas,
pero con dientes, cola
ósea larga y garras
en las alas como los
reptiles.
Transición de reptiles a aves:
evidencia el origen de las aves a partir
de dinosaurios terópodos.
Australopithecus
afarensis (ej. Lucy)
Plioceno (≈ 3,2
millones de
años)
Cráneo pequeño y
brazos largos como un
simio, pero con pelvis
y piernas adaptadas al
bipedismo.
Transición de primates a humanos:
muestra el inicio de la marcha
erguida en homínidos.
Extinciones y radiaciones adaptativas
El registro fósil documenta eventos de
extinción masiva y períodos de radiación
adaptativa, que apoyan la idea de que la
selección natural y los cambios ambientales
impulsan la evolución:
Extinciones masivas: El registro fósil muestra
cinco grandes extinciones, como la del
Pérmico (~252 millones de años, que eliminó
~90% de las especies) y la del Cretácico-
Paleógeno (~66 millones de años, que extinguió a los dinosaurios no avianos). Estas
extinciones abrieron nichos ecológicos, permitiendo la diversificación de nuevos
grupos.

28. Módulo 1 28Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Radiaciones adaptativas
Tras las extinciones, se observan explosiones de biodiversidad. Por ejemplo: Después
de la extinción de los dinosaurios, los mamíferos se diversificaron rápidamente,
ocupando nichos vacantes (ej. evolución de mamíferos placentarios y marsupiales).
La explosión cámbrica (~540 millones de años) muestra la rápida aparición de la
mayoría de los filos animales modernos.Homología: Los fósiles revelan estructuras
homólogas (ej. el patrón de huesos en las extremidades de tetrápodos) que indican
un ancestro común.
Homología en el registro fósil
Los fósiles muestran estructuras homólogas, es decir, estructuras similares en
diferentes especies que indican un ancestro común:
• El patrón de huesos en las extremidades de los tetrápodos (un húmero, radio y
cúbito, etc.) se observa en fósiles de anfibios, reptiles, aves y mamíferos, desde
Eusthenopteron (pez con aletas lobuladas) hasta humanos modernos.
Esto sugiere que todos los tetrápodos descienden de un ancestro común con un
plan corporal similar, adaptado a diferentes funciones a lo largo del tiempo.
Datación radiométrica
Técnicas como el carbono-14 (para fósiles recientes) o el uranio-plomo (para rocas
más antiguas) permiten determinar la edad precisa de los fósiles, confirmando su
ubicación en la escala temporal evolutiva.
Los fósiles se encuentran en contextos que reflejan cambios ambientales. Por
ejemplo, fósiles de plantas terrestres aparecen después de los primeros anfibios,
consistente con la colonización de la tierra firme. Limitaciones:
El registro fósil es incompleto porque la fosilización es un proceso raro que requiere
condiciones específicas (enterramiento rápido, ausencia de oxígeno).
No todos los organismos se fosilizan (ej. los de tejidos blandos son raros).
Fortalezas:
• A pesar de su incompletitud, el registro fósil es coherente con otras evidencias
evolutivas (biología molecular, anatomía comparada).
• Los fósiles transicionales y la progresión temporal son consistentes con las
predicciones de la teoría evolutiva.
• Nuevos descubrimientos (ej. Tiktaalik en 2004) siguen llenando lagunas en el
registro.

29. Módulo 1 29Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
Evidencias biogeográficas
La biogeografía estudia la distribución de las especies en la Tierra y proporciona
evidencia de la evolución al mostrar cómo los patrones geográficos y históricos han
influido en la diversificación de las especies. Las características clave de la evidencia
biogeográfica son:
a) Distribución geográfica y aislamiento:
Las especies en regiones aisladas, como islas o continentes separados, evolucionan
de manera distinta debido al aislamiento geográfico. Ejemplo: Los pinzones de
Darwin en las islas Galápagos muestran adaptaciones específicas a cada isla, lo que
llevó a la especiación alopátrica.
Los marsupiales de Australia (ej. canguros,
koalas) ocupan nichos ecológicos similares a los
mamíferos placentarios de otros continentes,
evidenciando evolución convergente tras el
aislamiento de Australia hace ~40 millones de
años.
b) Deriva continental:
La tectónica de placas explica la distribución
de especies emparentadas en continentes
ahora separados. Ejemplo:
Fósiles de Mesosaurus (reptil de ~280 millones
de años) encontrados en América del Sur
y África sugieren que estos continentes
estuvieron unidos en el supercontinente
Gondwana.
Plantas como las Glossopteris (fósiles del Pérmico) tienen una distribución que
coincide con la configuración de Gondwana.
c) Radiación adaptativa:
En regiones con diversos nichos ecológicos, un ancestro común puede dar lugar
a múltiples especies. Ejemplo: Los cíclidos en los lagos africanos (ej. Lago Malawi)
muestran una enorme diversificación en morfología y comportamiento debido a la
especiación simpátrica.
d) Distribución disyunta:
Especies emparentadas que viven en áreas geográficamente separadas indican un
ancestro común antes de la separación continental. Ejemplo: Los ratites (avestruces,
emús, ñandúes) están distribuidos en continentes del hemisferio sur, lo que refleja
su origen en Gondwana antes de su fragmentación.

30. Módulo 1 30Unidad 1
BIOMOL?CULAS
Y EVOLUCI?N
1.3.2. DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE ESPECIES COMO EVIDENCIA DE LA
EVOLUCIÓN (BIOGEOGRAFÍA)
La biogeografía es la ciencia que estudia la
distribución de los seres vivos en el espacio
y el tiempo. Desde la perspectiva evolutiva,
constituye una prueba sólida que respalda la
teoría de la evolución porque demuestra que
la ubicación de las especies no es al azar, sino
que responde a procesos históricos de origen,
dispersión, aislamiento y adaptación.
Charles Darwin y Alfred Russel Wallace fueron pioneros en observar cómo los
organismos que habitan regiones separadas por barreras naturales (océanos,
montañas, desiertos) mostraban similitudes que sugerían un origen común. Por
ejemplo, Darwin notó que las especies de pinzones en las islas Galápagos se parecían
a las de Sudamérica continental, pero habían desarrollado variaciones únicas en el
tamaño y forma de sus picos según el tipo de alimento disponible en cada isla.
La biogeografía también explica fenómenos como la radiación adaptativa, donde
un ancestro común da origen a múltiples especies distintas en diferentes hábitats.
Asimismo, evidencia los efectos de la deriva continental, ya que especies relacionadas
se encuentran en continentes hoy separados, como ocurre con los marsupiales en
Australia y Sudamérica.
En conjunto, la distribución geográfica de las especies muestra cómo la evolución
está moldeada no solo por la genética y la selección natural, sino también por la
historia geológica y geográfica del planeta.
Tabla ilustrativa: Biogeografía como evidencia de la evolución:
Ejemplo Región geográfica Evidencia evolutiva
Pinzones de DarwinIslas Galápagos (Ecuador)Varias especies derivadas de un ancestro común
sudamericano; diferencias en picos según dieta →
radiación adaptativa.
Marsupiales
(canguros, koalas,
zarigüeyas)
Principalmente Australia y
Sudamérica
Origen común cuando los continentes estaban
unidos; aislamiento geográfico explica su ausencia
en otros continentes.
Fauna única
de Madagascar
(lémures,
camaleones)
Isla de Madagascar Alta endemismo por aislamiento prolongado;
especies no presentes en África continental a
pesar de la cercanía.
Aves no voladoras
(avestruz, emú,
ñandú)
África, Australia y
Sudamérica
Distribución en continentes distantes indica
un ancestro común anterior a la separación
continental.
Reptiles de las Islas
Canarias
Islas volcánicas del
Atlántico
Colonización a partir del continente africano y
evolución diferenciada en cada isla.