Solucions_unitats_1_2_3_4.pdf

1 Què ens diuen les estrelles? Aquesta unitat tracta els continguts d’astronomia i de geologia previstos en el currículum de la matèria. Al mateix temps, comença a desenvolupar aspectes transversals com el concepte de ciència i els seus mètodes, i la distinció entre ciència i pseudociència.

L’UNIVERS I LA TERRA La conversa entre dos adolescents que observen les estrelles des d’un bosc serveix per introduir la unitat didàctica, els seus continguts i els seus objectius; per fomentar en els alumnes la reflexió sobre les seves pròpies idees; per escoltar idees alternatives dels companys, i per facilitar així l’aprenentatge posterior. També hauria de permetre que el professorat conegués les idees prèvies del seu alumnat. Per tant, el professorat no ha de pretendre que els alumnes responguin aquí correctament cap de les preguntes.

Què en saps?

4 Es poden esmentar les dificultats del model ptolemaic per explicar el moviment dels planetes, amb trajectòries aparentment erràtiques, i per explicar les estacions de l’any. També es pot comentar que s’ha comprovat que les estrelles no són fixes ni estan totes a la mateixa distància les unes de les altres, i que els satèl·lits de Júpiter, Saturn i els altres planetes giren al voltant d’aquests astres i no de la Terra. Però, sobretot, cal fer referència al fet que el model heliocèntric explica de manera molt més acurada i fàcil les trajectòries observades de tots els astres i que també possibilita prediccions molt més precises i fiables. 4 La Terra és un planeta que gira al voltant del Sol. El sistema solar es troba als afores de la Via Làctia, una galàxia entre els milers de milions de galàxies que hi ha a l’Univers. 4 Les teories científiques són els nostres millors models teòrics per explicar la realitat. Canvien o són substituïdes per altres teories quan aquests canvis permeten explicar millor les observacions i fer prediccions més acurades. 4 És justament al contrari. El canvi en les teories científiques és el que permet que la ciència millori, corregeixi els propis errors i expliqui la realitat de manera cada vegada millor. 4 L’Univers no és immutable. Els cometes i els meteorits es fan visibles en determinats moments i poden arribar a caure damunt la superfície de la Terra. Les estrelles de la Via Làctia van girant lentament al voltant de la galàxia i canvien la seva posició aparent al llarg de la història. Una altra evidència és que l’Univers s’expandeix contínuament. 4 L’Univers es va originar amb una gran explosió (el Big Bang) fa uns 14.000 milions d’anys. Les principals evidències del Big Bang són el desplaçament al roig de la llum de les galàxies llunyanes i la radiació còsmica de fons, un residu del Big Bang. 4 És possible, perquè la superfície de la Terra canvia amb el temps. L’explicació de tot plegat la proporciona la teoria de la tectònica de plaques. 4 L’astrologia és una pseudociència, i els horòscops no són fiables. En l’astrologia falla el fonament teòric, que no ha canviat en dos mil anys, no ha incorporat cap dels nous coneixements en astronomia i no té cap explicació compatible amb la física sobre la pretesa influència dels planetes i les constel·lacions en la vida humana. A més, les prediccions astrològiques són contradictòries i poc precises, i no han pogut superar cap investigació ben plantejada.

5 L’espècie humana a l’Univers

1 Recursos Els recursos que s’ofereixen a continuació són bastant generals i es poden utilitzar al llarg de tota la unitat. Google Earth Podem descarregar gratuïtament la versió lliure del programa Google Earth al nostre ordinador (http://earth.google.com/intl/es). A la Terra, permet observar les dorsals oceàniques i altres límits entre les plaques. Al cel, les constel·lacions i milions d’estrelles i de galàxies. Bibliografia

• SAGAN, Carl. Cosmos. Barcelona: Universitat de Barcelona, 2007. Documental

• Nostra nau, una mirada diària als astres (2003). El Departament d’Ensenyament va enviar a tots els centres d’ensenyament públics de Catalunya un CD amb els episodis del programa de televisió diari que es va emetre al Canal 33. Web del programa: http://www.nostranau.net:80/web.htm. Webs

• NASA http://www.nasa.gov

• Instituto de Astrofísica de Canarias http://www.iac.es

• Un atles de l’Univers http://www.atlasoftheuniverse.com/catala/ És una veritable meravella.

• Heavens Above http://heavens-above.com Inclou mapes estel·lars de qualsevol lloc, dia i hora.

6 L’espècie humana a l’Univers

L’UNIVERS I LA TERRA

Explorem el sistema solar Aquesta doble pàgina fa una breu descripció del sistema solar i de les principals fites en l’exploració espacial, i posa un exemple de com es desenvolupa la ciència: quins criteris s’utilitzen per descartar un model teòric i adoptarne un altre.

Activitats El descobriment de nous planetoides

Per poder comprovar millor el moviment relatiu d’Eris, podeu projectar les tres imatges que reprodueix el llibre, augmentades i per separat, des de l’explorador del Windows o posant-les en pàgines diferents d’una exposició feta, per exemple, amb el Power Point (trobareu les imatges al CD). També podeu fer servir l’animació que hi ha a http://es.wikipedia.org/wiki/(136199)_Eris. 1. 1 hora = 3.600 segons; 13,5 hores 3 3.600 segons = 48.600 segons; 300.000 km/segon 3 48.600 segons = 14.580.000.000 km = = 14.580 milions de quilòmetres. 2. El descobriment d’Eris va provocar un intens debat entre els astrònoms. Com que Eris és més gran que Plutó, si Plutó es considerava un planeta, Eris també hauria de ser-ho i, per tant, hi hauria d’haver deu planetes al sistema solar i no nou. Si Eris no es considerava un planeta,

Plutó tampoc, i aleshores hi hauria vuit planetes. I si Plutó i Eris no es consideraven planetes, què eren? Aquest debat no va finalitzar fins que la Unió Astronòmica Internacional, el 24 d’agost del 2006, va acordar una nova definició de planeta que deixava fora tant Plutó com Eris i que, per tant, es limitava a incloure Mercuri, Venus, la Terra, Mart, Júpiter, Saturn, Urà i Neptú. Eris, Plutó i Ceres (el més gran dels asteroides) van ser inclosos en una nova categoria, la de planeta nan. Com que aquest astre havia originat tantes discussions i discòrdies entre els astrònoms, la Unió Astronòmica Internacional, en votació quasi unànime, va decidir donar-li definitivament aquest nom, substituint el de Xena, que és tal com l’havien batejat inicialment els seus descobridors (en honor a la sèrie de televisió del mateix nom). 3. Alguns arguments a favor de la idea que aquesta despesa és inútil: • El nostre planeta té ara necessitats molt més urgents que l’exploració de l’espai. Entre aquestes necessitats hi ha l’eradicació de la pobresa i de la fam, o el problema mediambiental generat pel canvi climàtic. Alguns arguments a favor de la idea que aquesta despesa és pertinent: • l’exploració espacial pot permetre l’expansió del nostre espai habitable i la creació de colònies en altres astres; • pot donar accés a nous recursos d’interès econòmic; • pot provocar nous descobriments científics, d’importància imprevisible; • pot ajudar a entendre millor el nostre entorn, i a evitar alguna catàstrofe (com l’impacte d’un gran meteorit) que posi en perill la nostra supervivència.

7 L’espècie humana a l’Univers

1 Una explosió de galàxies Aquestes dues pàgines parlen de la nostra galàxia, la Via Làctia, i del descobriment que l’Univers conté moltes altres galàxies i que s’està expandint.

Activitats El cúmul del Gall Dindi

1. No ho és. Com que el cúmul és a 180 milions d’anys llum de nosaltres, la llum que ens mostra ha tardat 180 milions d’anys a arribar fins a la Terra. Per tant, ara veiem el cúmul del Gall Dindi tal com era fa 180 milions d’anys. 2. Perquè tot l’Univers s’està expandint, com a conseqüència del Big Bang o gran explosió que va originar l’Univers. 3. Velocitat = distància 3 H0 = 180.000.000 anys llum 3 3 0,0000215 km per segon i any llum. Velocitat = 3.870 km/s. Hi ha una manera alternativa d’obtenir aproximadament el mateix resultat: utilitzant el gràfic de la pàgina 17 del llibre, que relaciona la distància de les galàxies amb la velocitat a què s’allunyen.

8 L’espècie humana a l’Univers

4. Càlcul del temps que tardaria a arribar a Pròxima Centauri: Pròxima Centauri és a 40 milions de milions de quilòmetres o 4 anys llum (pàgina 14 del llibre). 40.000.000.000.000 km / 3.000 km/s = 13.333.333.333 s = = 3.700.000 hores = 154.321 dies = 423 anys. Càlcul alternatiu: la nau viatja a 1/100 part de la velocitat de la llum. Per tant, si la llum tarda uns 4 anys, la nau tardaria aproximadament 400 anys. Càlcul del temps que tardaria a travessar la Via Làctia: Diàmetre de la Via Làctia: 100.000 anys llum (pàgina 16 del llibre). Aplicant un raonament similar a l’anterior, si la nau és 100 vegades més lenta que la llum, tardaria 10 milions d’anys. Càlcul del temps que tardaria a arribar al cúmul del Gall Dindi: Distància al cúmul del Gall Dindi: 180 milions d’anys llum (inici de l’activitat). Primer nivell de resposta: 100 vegades més temps que la llum, per tant 18.000 milions d’anys. Resposta correcta: la nau no arribaria mai al cúmul del Gall Dindi perquè aquest cúmul actualment s’està allunyant de nosaltres més ràpidament que la velocitat a què viatja la nau, i aquesta velocitat de separació encara augmentarà en el futur. Per tant, la nau cada vegada estaria més lluny del cúmul (tot i que hi estaria molt més a prop que la Terra).

L’UNIVERS I LA TERRA

Les pàgines 18 i 19 fan una descripció de la composició de les estrelles, de les reaccions que genera la seva energia, de la «vida» de les estrelles i d’alguns fenòmens que hi estan associats, com ara les estrelles gegants vermelles, les nanes blanques, les supernoves, les estrelles de neutrons i els forats negres.

Activitats Som pols d’estrelles?

1. El Sol obté la seva energia mitjançant reaccions de fusió nuclear, bàsicament fusionant àtoms d’hidrogen i produint heli. 2. Després de començar a brillar com a estrella, el Sol ha estat fusionant hidrogen en heli durant uns 5.000 milions d’anys i és previsible que continuï fent-ho durant uns altres 5.000 milions d’anys. Passat aquest temps, el Sol esgotarà l’hidrogen i començarà a fusionar heli, tot fabricant oxigen i carboni, i augmentarà de volum, fins a

convertir-se en una estrella gegant vermella. Quan esgoti l’heli, el Sol començarà a contraure’s i a refredarse, per convertir-se finalment en una estrella nana blanca. Per tant, les fases serien: • Estrella «normal». • Estrella gegant vermella. • Estrella nana blanca. 3. El Sol no passarà per aquestes fases fins d’aquí uns 5.000 milions d’anys. Això és tant de temps que, si els descendents de la nostra espècie encara sobreviuen, gairebé segur que hauran colonitzat altres sistemes estel·lars i podran, almenys en part, escapar del final violent del sistema solar. 4. El Sol, per si mateix, no pot convertir-se en un forat negre perquè no té prou massa per fer-ho. Només acaben convertides en estrelles de neutrons o en forats negres les estrelles que són més de nou vegades més grans que el Sol. 5. L’hidrogen és l’element inicial de l’Univers, format poc després del Big Bang. El carboni i l’oxigen es formen en les gegants vermelles, les estrelles que estan esgotant el seu combustible. El ferro es forma en una estrella molt gran. Per tant, el ferro, l’hidrogen i l’oxigen que formen part dels éssers vius van ser formats per estrelles anteriors al Sol, les quals van expulsar aquests elements en finalitzar el seu cicle. 6. Molts dels àtoms que formen el nostre cos (d’oxigen, de carboni, de ferro, etc.) han format part anteriorment d’estrelles. Per tant, en aquest sentit, la frase és certa.

9 L’espècie humana a l’Univers

1 Què és l’astrologia? En aquest apartat s’argumenta per què l’astronomia és una ciència i, en canvi, l’astrologia és una pseudociència.

Activitats Són fiables, els horòscops?

1. Les prediccions, en alguns signes, són incompatibles. Els casos més clars són Àries, Lleó i Balança. 2. Es tracta de prediccions generals, en el sentit que es podrien aplicar a moltes situacions diferents. Per exemple: «Hi ha tensions afectives al teu voltant que podrien no tenir-te a tu com a focus, però que t’involucren d’alguna manera». Gairebé tothom es troba quasi tots els dies en situacions que podrien ajustar-se a la predicció esmentada. 3. Els fonaments són la situació de diferents astres (la Lluna, Mart, el Sol, etc.) en una posició determinada, vis-

10 L’espècie humana a l’Univers

tos des de la Terra. Aquestes circumstàncies no poden actuar sobre la vida de les persones de cap manera coneguda. 4. Alguns dels possibles arguments a favor són: • L’astrologia és una forma de coneixement molt antiga. • Hi ha persones que diuen que les prediccions els funcionen. Alguns dels possibles arguments en contra són: • L’astrologia no ha canviat en dos mil anys. És tan fiable com la medicina de fa dos mil anys. • No és una ciència, només és una pseudociència. • Els seus fonaments teòrics no tenen cap relació amb la ciència moderna. Suposa que la Terra és el centre de l’Univers. Es basa en set planetes quan n’hi ha més (i classifica la Lluna i el Sol com a planetes). No té en compte els canvis en la posició de les estrelles en els darrers dos mil anys. No té en compte l’existència de galàxies, forats negres, supernoves, etc. • Les prediccions astrològiques són imprecises i generals. • Les prediccions astrològiques sovint són contradictòries. • Quan es duen a terme assajos ben controlats, els astròlegs són incapaços de predir el caràcter i el futur de persones de les quals només coneixen el lloc i la data de naixement. La conclusió raonable ha de ser que l’astrologia és una disciplina obsoleta i sense cap fiabilitat.

L’UNIVERS I LA TERRA

Els orígens de la Terra Les capes de la Terra Doble pàgina que serveix de pont entre l’astronomia i la geologia. Comença centrant-se en la formació del sistema solar, la Terra i la Lluna per passar després a estudiar les capes de la Terra. A més, es desenvolupa el contingut transversal de com treballa la ciència i quins mètodes utilitza.

Activitats Les capes de la Terra

1. atmosfera escorça

mantell

nucli extern

nucli intern

2. La hipòtesi més raonable és suposar que l’escorça i el mantell estan formats per silicats, mentre que el nucli (on haurien d’estar els materials més densos) està format per ferro i níquel. 3. Les evidències principals són: • El gradient geotèrmic: la temperatura augmenta amb la profunditat. • La composició i la temperatura dels magmes expulsats pels volcans. • El camp magnètic terrestre. • Els meteorits. • Les ones sísmiques. Naturalment, no podem estar totalment segurs que l’interior de la Terra és d’aquesta manera. La ciència (com les altres formes de coneixement) no permet estar totalment segur de res. Però aquest model de l’interior de la Terra és el que millor explica les evidències recollides fins ara. 4. No, la Terra no ha estat sempre així. Al principi de la seva existència, el planeta tenia una atmosfera molt tènue i la temperatura era tan alta que no hi havia aigua líquida. A més, tal com es veurà a la doble pàgina següent del llibre, la disposició dels continents i dels oceans ha canviat molt durant la història del planeta. 5. Segons la teoria més acceptada actualment, la Lluna s’hauria format per la reunió de fragments arrencats de la superfície de la Terra per l’impacte d’un planetoide. Per tant, és lògic esperar que la composició de la Lluna sigui similar a la de la superfície de la Terra.

11 L’espècie humana a l’Univers

1 La tectònica de plaques Aquestes dues pàgines fan una introducció a la tectònica de plaques, la teoria de síntesi més important de la geologia.

Activitats La tectònica de plaques

1. Placa nord-americana

Placa índica

Placa eurasiàtica

Placa pacífica Placa de Nazca Placa sudamericana

Placa africana

Placa antàrtica

2.

Himàlaia

Dorsal de l’oceà Atlàntic

Japó

A n d e s

12 L’espècie humana a l’Univers

3. La formació dels Andes va ser deguda al xoc de la placa de Nazca amb la placa sud-americana, de manera que la primera es va enfonsar sota la segona. 4. La formació del Japó va ser deguda al xoc de la placa pacífica amb la placa eurasiàtica, de manera que la primera es va enfonsar sota la segona. 5. La formació de l’Himàlaia va ser deguda al xoc entra la placa índica i la placa eurasiàtica. 6. Tal com diu el text del llibre, en les dorsals es crea escorça oceànica nova, de manera que els dos costats d’una dorsal se separen uns quants centímetres cada any. La dorsal del centre de l’oceà Atlàntic fa que aquest oceà creixi de 5 a 10 centímetres per any. Per tant, en els poc més de 516 anys que han passat des que Colom el va travessar, l’oceà Atlàntic ha crescut entre 26 i 52 metres, aproximadament.

L’UNIVERS I LA TERRA

Síntesi I Big Bang a. Es coneix com a Big Bang la gran explosió que, segons la teoria més acceptada avui dia, va originar l’Univers actual a partir d’un punt de matèria concentrada. b. Les principals evidències són l’expansió de l’Univers actual, en el qual les galàxies s’allunyen les unes de les altres (com més lluny estan, més ràpidament s’allunyen), i la radiació de fons de microones, detectada l’any 1965. II Galàxies a. Una galàxia és una agrupació de milions d’estrelles unides per la força gravitatòria, separada d’altres agrupacions similars per un espai buit de milions d’anys llum. b. L’Univers observable conté milers de milions de galàxies. c. Via Làctia. III Estrelles a. Les estrelles obtenen la seva energia de reaccions de fusió nuclear, la més important de les quals consisteix en la fusió d’hidrogen que forma heli. b. Quan el Sol esgoti el seu hidrogen, començarà a fusionar heli i es convertirà així en una estrella gegant vermella. Quan l’heli s’esgoti, el Sol deixarà de brillar i anirà refredant-se, i es convertirà en una estrella nana blanca. Perquè això es produeixi falten uns 5.000 milions d’anys. c. Les estrelles que tenen una massa nou vegades més gran que la del Sol, després de patir una supernova, es converteixen en estrelles de neutrons o bé, les més grans de totes, en forats negres.

V La Terra a. La Terra està formada per l’atmosfera, la hidrosfera, l’escorça, el mantell i el nucli. b. L’atmosfera, la hidrosfera i l’escorça poden observar-se directament. L’existència del mantell i del nucli són la millor explicació que tenim de les evidències aportades pel gradient geotèrmic, l’estudi dels meteorits, el camp magnètic terrestre i les ones sísmiques. c. Segons aquesta teoria, la superfície de la Terra es divideix en unes peces rígides anomenades plaques, fetes de litosfera sòlida, que suren damunt l’astenosfera líquida. 2. a) L’astrologia és una disciplina que pretén predir la personalitat de les persones i els esdeveniments importants de la seva vida basant-se en la posició dels astres i el seu moviment. b) L’astronomia estudia els astres sense intentar establir cap relació directa amb la vida de les persones. Encara que en el seu origen les dues disciplines anaven juntes, en l’actualitat l’astronomia és una ciència, mentre que l’astrologia és una pseudociència. c) Els horòscops no són fiables. Falla el seu fonament teòric (incompatible amb la física i l’astronomia actuals) i el seu poder predictiu, limitat a prediccions vagues, imprecises i sovint contradictòries.

IV Sistema solar a. Mercuri, Venus, la Terra, Mart, Júpiter, Saturn, Urà i Neptú. Cal recordar que Plutó, juntament amb Ceres i Eris, es considera ara un planeta nan. b. Segons la teoria nebular, la més acceptada actualment, el sistema solar es va formar a partir d’un núvol de gas i pols que es va contreure per acció de la gravetat mentre girava cada cop més ràpidament. La major part de la matèria va quedar condensada en el centre, on va formar-se el Sol. La matèria que girava a l’exterior va anar xocant i van anar reunint-se en fragments cada vegada més grans que van acabar constituint els planetes actuals.

13 L’espècie humana a l’Univers

1 Activitats complementàries

1. Una nova estrella

a) L’aparició de la nova estrella fou deguda a una explosió supernova, l’etapa final en la «vida» d’una estrella molt gran. Fins aquell moment, l’estrella no era visible des de la Terra perquè és tan lluny que quan era una estrella normal no ens n’arribava prou llum. b) Com que la galàxia NGC 1559, on es va produir la supernova, és a 49 milions d’anys llum de la Terra, la llum de l’explosió ha tardat 49 milions d’anys a arribar a nosaltres. Per tant, aquest fenomen es va produir realment fa 49 milions d’anys. c) En tractar-se d’una estrella molt gran, es deu haver convertit en una estrella de neutrons o en un forat negre. d ) Alguns elements químics que formen part dels éssers vius de la Terra, com el ferro, es formen en estrelles molt grans i són enviats a l’espai per explosions supernoves, de manera que poden acabar formant part de núvols de gas i pols que originin nous sistemes estellars. Per tant, la vida a la Terra ha estat possible gràcies al fet que, anteriorment al Sol, una gran estrella va formar elements pesants, com el ferro.

2. La distribució dels continents

a)

Fa 200 milions d’anys

Fa 150 milions d’anys

Fa 100 milions d’anys

Actualitat

14 L’espècie humana a l’Univers

b) La suposició que els continents han canviat la distribució d’aquesta manera és una conseqüència de la teoria de la tectònica de plaques, recolzada per nombroses evidències. Entre les evidències destaquen la distribució de volcans i terratrèmols, les formes complementàries d’alguns continents, l’existència de dorsals i fosses oceàniques, i l’antiguitat creixent del fons oceànic a mesura que ens allunyem de les dorsals. Un altra evidència és que la separació entre plaques augmenta uns pocs centímetres cada any, mesurada directament. c) Els continents es mouen damunt les plaques de les quals formen part. Les plaques són arrossegades per corrents de convecció que tenen lloc a l’astenosfera, la capa líquida que es troba sota les plaques litosfèriques. d ) Aquests moviments han canviat els continents de lloc, apropant-los o allunyant-los de l’equador. Igualment, el trencament i el xoc entre continents ha apropat o allunyat moltes regions del mar. Així, l’Antàrtida i l’Índia eren antigament regions unides i amb un clima similar, i presenten fòssils similars. Per tant, el clima en les diferents regions de la Terra ha estat influït decisivament pel moviment de les plaques.

2

L’ORIGEN DE LA VIDA I ELS PRIMERS ORGANISMES

La vida a la Terra A la unitat anterior s’han descrit les dorsals oceàniques i s’ha fet referència al seu paper com a estructures generadores de nova litosfera oceànica. D’acord amb aquest paper, al llarg dels anys cinquanta i seixanta del segle passat els oceanògrafs havien predit l’existència de fonts hidrotermals en el rift de les dorsals. No va ser fins la dècada dels setanta que es va construir l’Alvin, un submarí de butxaca capaç de baixar fins als 5.000 m. De llavors ençà, els Alvin han pogut fotografiar nombroses fonts hidrotermals. El descobriment de les fonts hidrotermals va donar la raó a aquells que n’havien predit l’existència, però ben mirat, era una troballa relativament previsible. En canvi, ningú no s’havia pogut imaginar que al voltant d’aquelles aigües calentes i sulfuroses s’hi trobaria un fantàstic ecosistema, amb criatures no menys fantàstiques. L’ecòloga nord-americana Cindy Lee Van Dover comparteix amb altres especialistes la idea que les fonts hidro-

termals són un escenari que reuneix les condicions necessàries perquè la vida s’hi origini. Ara com ara, és només una hipòtesi, però ens dóna l’oportunitat d’enllaçar l’estudi de l’estructura de la Terra amb l’origen de la vida al nostre planeta i amb els primers organismes que el van poblar. Es fa difícil dir si l’enigma de l’origen de la vida es resoldrà algun dia. En canvi, tot sembla indicar que al llarg del segle XXI serà possible crear bacteris a la carta que siguin capaços de digerir residus i produir biocombustibles o medicaments. Per tant, sembla oportú aprofitar aquesta unitat per apropar-se a la creació o modificació de la vida en el laboratori, i a l’intens debat generat al voltant de les tècniques d’enginyeria genètica que s’hi utilitzen.

Què en saps?

4 La recepta de Van Helmont pot provocar més d’un somriure de menyspreu. Amb aquesta pregunta es vol fer evident a l’alumnat que no és gens senzill demostrar la falsedat de la generació espontània, fins i tot en organismes animals. Qui més qui menys ha perseguit per casa un peixet de plata. Sembla que sorgeixin del nores. Justament, la dificultat d’observar-los i els seus hàbits nocturns fan que la seva reproducció hagi estat un misteri fins no fa gaire. 4 La pregunta no pretén obrir un debat sobre extraterrestres més o menys estrafolaris. Es tracta que l’alumnat valori la possibilitat que la vida provingui de l’espai. Al llarg de la unitat es donen alguns elements per reflexionar sobre aquesta eventualitat. 4 Al final de la unitat es proposa un debat sobre els organismes transgènics. De moment, seria suficient que l’alumnat verbalitzés els coneixements que pugui tenir sobre aquests organismes.

15 L’espècie humana a l’Univers

2 Provant d’entendre què és la vida Aquesta doble pàgina reflexiona sobre les dificultats que presenta definir la vida. S’ha optat per prescindir del plantejament més o menys convencional basat en la composició química i les funcions bàsiques dels éssers vius. L’enfocament triat s’inspira en les aportacions de Lynn Margulis, una de les especialistes més reconegudes en l’estudi de l’origen i l’evolució de la vida. Per a Margulis, la pregunta «què és la vida?» és una mena de trampa lingüística i proposa substituir-la per «què fa la vida?». A partir d’aquest plantejament es desenvolupa el concepte d’autopoesi, la capacitat d’autorenovar-se mantenint la identitat pròpia. Lògicament, l’autorenovació no és possible sense un flux de matèria i energia, el metabolisme, el qual depèn de les instruccions del programa genètic resident en el DNA. Tot i la seva estabilitat, el DNA pot presentar alteracions, les mutacions, que constitueixen una de les fonts de variabilitat sobre les quals actua la selecció natural, l’eina clau en el plantejament darwinià de l’evolució. A la unitat següent s’aprofundeix en el fet de l’evolució i es presenta el ressorgiment del creacionisme disfressat amb pretesos arguments científics. És per això que és oportú ressaltar, ja des d’ara, que la capacitat d’evolucionar és una de les propietats essencials de la vida.

Activitats Una explicació de la vida

1. La primera frase es refereix a les dues primeres propietats: l’autopoesi (automanteniment i autoregeneració) i el metabolisme (canvis químics que processen matèria i energia). La segona frase fa referència a la capacitat del programa genètic contingut en el DNA de garantir la individualitat dels éssers vius enfront de la matèria inert. Finalment, la darrera frase recull el caràcter aleatori de les mutacions del DNA i el fet que les variacions ambientals són l’eina bàsica de selecció de les mutacions que suposin un avantatge adaptatiu. 2. La matèria que constitueix els éssers vius no és diferent de la matèria inert. Fins i tot els virus, formats per molècules exclusives dels éssers vius, no poden considerar-se pròpiament éssers vius. Els virus aïllats es mantindran inalterables talment com qualsevol compost químic dins del seu flascó. La vida, doncs, es posa de manifest quan actua, quan fa alguna cosa, quan s’automanté, s’autoregenera i evoluciona.

Recursos Web

Bibliografia

• Entrevista a Lynn Margulis http://www.uv.es/metode/numero31/12_31.html La revista Mètode de la Universitat de València va publicar una entrevista a Lynn Margulis on explica, entre altres coses, per què cal pensar en què fa la vida més que en què és la vida.

• TERRADES, Jaume. Una biografia del món: de l’origen de la vida al col·lapse ecològic. Barcelona: Ed. Columna, 2006. En el capítol dedicat a l’origen de la vida s’exposen i revisen els vuit pilars bàsics de la vida segons Daniel E. Koshland, un biòleg molecular de la Universitat de Berkeley. Completen i amplien la visió de Margulis.

16 L’espècie humana a l’Univers

L’ORIGEN DE LA VIDA I ELS PRIMERS ORGANISMES

Els escenaris inicials de la vida Els espectaculars resultats de l’experiment d’Urey i Miller (1953) van fer pensar a la comunitat científica que s’estava molt a prop de resoldre el problema de l’origen de la vida. Tan sols quedava, es deia, aclarir els «detalls» de com les primeres molècules orgàniques s’haurien organitzat per donar lloc a la primera forma viva. La realitat és ben diferent: més de cinquanta anys després, seguim encallats en els detalls. A hores d’ara hi ha una bona colla d’hipòtesis sobre l’origen de la vida, la majoria amb nivells de dificultat que depassen amplament els propòsits d’aquest llibre. És per això que s’ha optat per presentar els possibles escenaris inicials de la vida més que no pas els processos concrets que, hipotèticament, s’hi van desenvolupar. Prèviament, es presenta el conegut experiment de Pasteur amb els «matrassos de coll de cigne», un dels experiments clau de la història de la ciència. Més enllà del seu interès intrínsec com a demostració de la inexistència de la generació espontània, l’experiment de Pasteur permet plantejar-nos les qüestions següents: si la vida no pot sorgir de la matèria inert, com es pot acceptar que la vida s’originés per causes naturals? No hem d’admetre forçosament la intervenció d’un Déu creador? Heus ací el conflicte intel·lectual entre Pasteur i Darwin. Finalment, la procedència sideral de biomolècules o, fins i tot, de microorganismes és una qüestió apassionant, però no resol el problema de l’origen de la vida.

Activitats Organismes hipertermòfils

1. Si les primeres formes de vida cel·lular van aparèixer a les proximitats de les fonts hidrotermals, havien de ser capaces de suportar temperatures elevades, talment com ho fan els bacteris hipertermòfils actuals. 2. Avantatges: permeten obviar la discussió sobre la composició de l’atmosfera primitiva. No és rellevant si l’atmosfera era molt o poc rica en metà, amoníac o òxids de carboni. A més, l’aigua oceànica hauria estat un eficaç coixí protector dels nombrosos impactes de meteorits i cometes propis dels primers temps de la història de la Terra. Inconvenients: hi ha poques proves experimentals del procés que hauria conduït a la formació de molècules orgàniques, i dels seus polímers, a partir de les aigües sulfuroses emeses per les erupcions submarines.

Recursos Webs

• Astroseti.org http://www.astroseti.org/vernew.php?codigo=2088 Conté una extensa entrevista a Stanley Miller (1996), on aquest científic expressa la seva opinió contrària a les fonts hidrotermals com a escenari inicial de la vida. • Espacial.org http://www.espacial.org/planetarias/exobiologia/ alh84001.htm Aquesta revista digital d’astronàutica, ciències planetàries i astronomia conté un article del 2003

rigorós i prou comprensible sobre el meteorit marcià ALH84001, portador de possibles indicis de vida a Mart. Documental

• Alien Planet. Estats Units, 2005 (94 min). Producció: Discovery Channel. Representa un viatge a Darwin IV, un hipotètic planeta a 6,5 anys llum de la Terra amb unes formes vives sorprenents. És molt recomanable.

17 L’espècie humana a l’Univers

2 Breu història de la vida a la Terra En resseguir els principals esdeveniments de l’evolució dels primers procariotes, s’introdueixen els models de nutrició (heteròtrofa i autòtrofa) i es descriu breument com l’autotròfia va transformar radicalment l’atmosfera terrestre, permetent el pas del metabolisme anaerobi a l’aerobi. Durant 2.000 milions d’anys, els procariotes van ser capaços de créixer i proliferar en tota mena d’ambients, però l’autèntica revolució en la història de la vida ancestral està associada a l’origen de la cèl·lula eucariota. Avui hi ha moltes evidències d’un dels trets més sorprenents dels procariotes: la seva capacitat per incorporar gens d’espècies diferents. Aquesta mena de vida pirata és a la base de la teoria de l’endosimbiosi serial, proposada i argumentada brillantment per Lynn Margulis a finals dels anys 1960. La cèl·lula eucariota va permetre la generalització de la vida pluricel·lular i l’aparició aparentment sobtada de molts grups d’éssers vius en l’anomenada explosió càmbrica.

Activitats Reconstruir els passos

1.

Data (milions d’anys) 4.500 3.900-3.500 1.500

Fets decisius Formació de la Terra. Inici de la vida. Origen de la cèl·lula eucariota.

800

Colonització de superfícies humides a les zones intermareals i als sediments lacustres per organismes unicel·lulars.

500-400

Primeres plantes aèries; primers animals en terra ferma.

2. La concentració d’oxigen a l’atmosfera es va estabilitzar ara fa entre 1.000 i 700 milions d’anys. Aquest fet, afegit a la presència de la capa d’ozó, protectora de la radiació ultraviolada del sol, va permetre l’inici de la colonització de zones temporalment eixutes, per part d’organismes unicel·lulars aerobis, fa uns 800 milions d’anys.

Recursos Bibliografia

• MARGULIS, Lynn; DOLAN, Michael F. Els inicis de la vida: l’evolució en l’era precambriana. València: Bromera, 2006. Llibre indispensable per comprendre bé l’evolució dels primers procariotes i el seu pas a eucariotes. • VANNIER, J. «Orígenes de la biodiversidad biológica». Investigación y Ciencia, núm. 379 (2008), pàg. 80-87. Més informació sobre l’explosió càmbrica a partir de descobriments recents en jaciments fòssils del sud de la Xina.

18 L’espècie humana a l’Univers

Webs

• Revista Mètode. Universitat de València. Entrevista a Lynn Margulis on explica de manera senzilla la hipòtesi de l’endosimbiosi serial. http://www.uv.es/metode/numero31/12_31.html • The Burgess Shale Geoscience Foundation http://www.burgess-shale.bc.ca/ Inclou informació, imatges i enllaços sobre aquest cèlebre jaciment fòssil de l’edat cambriana.

L’ORIGEN DE LA VIDA I ELS PRIMERS ORGANISMES

Modificar la vida Tot i que la genètica ja havia desvetllat la naturalesa del material hereditari a mitjan segle xx, la possibilitat real d’actuar sobre aquest material era molt limitada. Els primers enzims de restricció ja es van descobrir el 1953, però no va ser fins el 1970 que es va identificar els enzims de restricció capaços de reconèixer una determinada seqüència de DNA d’uns pocs parells de bases i de tallar totes dues cadenes en llocs concrets anomenats seqüències diana. Si ja era possible tallar segments de DNA, per què no se substituïa el gen tallat per un altre d’una espècie diferent? El 1973 Stanley Cohen i Herbert Boyer van presentar en societat una bactèria E. coli que incorporava gens de gripau. El 1976 Boyer i l’home de negocis Robert Swanson van fundar Genentech, la primera empresa biotecnològica del món que avui dóna feina a més d’onze mil persones. De llavors ençà, el creixement dels productes biotecnològics, entre els quals hi ha els vegetals transgènics, ha estat espectacular, gairebé tant com la polèmica que han suscitat entre alguns científics i entre organitzacions ecologistes i de consumidors. Una cosa és modificar la vida i l’altra és fer-ne de nova. Craig Venter, un dels pares del genoma humà, és un personatge molt singular. Científic brillant, aprofita qualsevol oportunitat per difondre als mitjans de comunicació les seves descobertes o projectes de futur, que inclouen l’obtenció de cèl·lules vives. A banda de Venter, diversos equips d’investigació treballen a tot el món amb l’objectiu de crear per primera vegada una cèl·lula artificial viva en el laboratori. Entre els programes que competeixen en aquesta carrera científica destaca el projecte PACE (Programmable Artificial Cell Evolution), que reuneix 13 grups d’investigació europeus, entre els quals se situa el Laboratori de Sistemes Complexos de la Universitat Pompeu Fabra de Barcelona, dirigit pel doctor Ricard Solé.

Activitats Fitoremediació

1. La fitoremediació és la utilització de plantes modificades genèticament per degradar eficaçment alguns agents contaminants, especialment metalls pesants. 2. El gen merA s’obté dels bacteris que el contenen (E. coli); s’extreu un plasmidi d’un altre bacteri (Agrobacterium, un bacteri amb capacitat per infectar cèl·lules vegetals) i s’hi insereix el gen merA; el nou plasmidi recombinant s’introdueix en bacteris capaços d’infectar cèl·lules vegetals (Agrobacterium); el cultiu d’aquest bacteris s’afegeix als plançons de l’arbre de les tulipes, els infecten i el gen merA s’incorpora al DNA de les seves cèl·lules. 3. Sembla difícil d’evitar que les plantes transgèniques s’hibridin amb espècies semblants, ja siguin silvestres o conreades. Els detractors de la utilització de plantes transgèniques argumenten que aquest fet pot alterar de manera irreversible els ecosistemes. Per altra banda, asseguren que no hi ha prou garanties que no tinguin efectes perjudicials sobre la salut humana, com per exemple l’augment de les al·lèrgies, o sobre la pèrdua de la biodiversitat planetària.

19 L’espècie humana a l’Univers

2 Síntesi

I Propietats de la vida a. Es podria dir que un cristall incorpora matèria i energia del medi, com els éssers vius, però és incapaç d’autorenovar-se, no obté ni processa informació de l’entorn, ni hi elabora respostes i, sobretot, no és susceptible d’experimentar evolució darwiniana. b. Podríem acceptar que un cotxe «metabolitza» el combustible en condicions aeròbies i n’obté energia mecànica i calorífica, talment com ho fan molts éssers vius; però és incapaç d’autorenovar-se, no es reprodueix ni és capaç d’evolucionar. Una altra cosa és que els departaments tècnics dels fabricants de cotxes facin evolucionar contínuament els seus models per «adaptar-se» a les necessitats del mercat... II Origen de la vida a. La importància de l’experiment d’Urey i Miller rau en el fet que demostrava que era possible sintetitzar molècules orgàniques precursores dels éssers vius a partir de compostos inorgànics. D’aquesta manera s’obria la porta a l’estudi científic de l’origen de la vida. b. Les fonts hidrotermals permeten obviar el debat sobre la composició de l’atmosfera primitiva que va enfrontar Miller i alguns geoquímics dels anys seixanta. A més, proporcionen un escenari molt més tranquil per a l’origen de la vida, a recer dels esdeveniments catastròfics que van caracteritzar les primeres etapes de la història de la Terra. c. L’anàlisi de la composició química de meteorits i cometes ha demostrat que contenen substàncies orgàniques, particularment aminoàcids, relacionades amb la vida.

20 L’espècie humana a l’Univers

No es pot descartar, doncs, que les primeres biomolècules procedissin de l’espai. d. L’esgotament dels nutrients orgànics a les etapes inicials de la vida va conduir a la selecció d’un grup d’organismes procariotes fotosintetitzadors, capaços de trencar la molècula d’aigua per obtenir-ne hidrogen. L’oxigen, doncs, va ser alliberat a l’atmosfera en grans quantitats. Es podria dir que l’oxigen va ser el primer gran contaminant de l’atmosfera. L’aparició de mutants resistents a l’oxigen va permetre el desenvolupament de les vies aeròbies, molt més eficaces en l’obtenció d’energia. Sense aquesta transformació, difícilment hauria pogut aparèixer la cèl·lula eucariota i la vida pluricel·lular. III Enginyeria genètica a. L’afirmació fa referència al fet que, mitjançant la introducció de gens d’altres organismes, l’enginyeria genètica és capaç de modificar les instruccions del programa genètic, el DNA, propi d’un ésser viu determinat. b. Els enzims de restricció permeten tallar el fragment de DNA, el gen, que es vol transferir. Els plasmidis i els retrovirus són utilitzats com a vectors que transfereixen el gen en qüestió al DNA de les cèl·lules que infecten. c. Un organisme transgènic, o genèticament modificat, és un ésser viu que conté, en totes les seves cèl·lules, algun gen aliè que ha estat introduït artificialment. 2. a) L’origen dels virus ha de ser posterior al de les cèl·lules perquè són incapaços de reproduir-se fora de les cèl·lules. b) De totes les propietats que caracteritzen la vida, els virus només en presenten dues: són capaços de reproduir-se i, com que el seu material hereditari pot mutar, evolucionen.

L’ORIGEN DE LA VIDA I ELS PRIMERS ORGANISMES

Activitats complementàries 1. Vida al sistema solar

a) La presència de la capa de gel, protectora de la radiació ultraviolada del Sol, i la presència d’un suposat oceà a sota seu, fa d’Europa un lloc adequat perquè la vida s’hi hagi desenvolupat. La probabilitat de trobar-la seria més gran si s’hi descobrís algun tipus d’activitat hidrotermal que aportés l’energia i els compostos inorgànics necessaris per a la formació de biomolècules orgàniques i, eventualment, de vida. b) El paral·lelisme terrestre és prou evident: les fonts hidrotermals del rift de les dorsals.

tània, l’experiència que es proposa és molt útil per discutir els resultats que se n’obtinguin i evidenciar les possibles fonts d’error. Si les peces de fruita no són prou fresques o si no es netegen acuradament la fruita i la campana de vidre, pot ser que es floreixin tant les peces de fruita de dins com les de fora de la campana. Encara més: si a banda de no fer una bona neteja, no es disposa de gel de sílice, pot ser que es floreixin abans i millor les peces de fruita protegides per la campana que les que són a l’aire lliure. L’acumulació d’humitat n’és la responsable. 3. Els cultius transgènics

La reflexió al voltant dels cultius transgènics i, en la mesura que sigui possible, la presa de posició davant d’aquesta realitat entronquen perfectament amb els objectius d’aquest llibre.

2. D’on vénen les floridures?

Més enllà d’investigar sobre la validesa o no de la generació espon-

Recursos Bibliografia

• BUENO, D. Convivint amb transgènics. Barcelona: Publicacions i Edicions UB, 2008. Llibre molt actualitzat que aborda no només la polèmica al voltant dels transgènics vegetals, sinó altres aplicacions possibles, com la producció de fàrmacs, de biomaterials, de models biomèdics, etc. • GONZÁLEZ, Alberto. Astrobiología. Madrid: Equipo Sirius, 2004. Llibre de divulgació sobre els principis, requeriments i origen de la vida a la Terra o a l’espai. • MAE-WAN, Ho. Ingeniería genética: ¿sueño o pesadilla? Barcelona: Gedisa, 2001. Obra molt crítica amb l’enginyeria genètica, especialment amb la utilització que en fan les grans companyies multinacionals. • MUÑOZ, Emilio (coord.). Organismos modificados genéticamente. Alcalá de Henares: Ephemera, 2006. Llibre molt actualitzat i acadèmic. La major part de capítols estan dedicats a les plantes transgèniques. • NOTTINGHAM, Stephen. Come tus genes: cómo los alimentos transgénicos están en nuestra dieta. Barcelona: Paidós Ibérica, 2004. Obra de divulgació equànime. Tot i estar superada en alguns aspectes, encara és molt vàlida. • VILLALOBOS, V. Los transgénicos. Mèxic: MundiPrensa, 2007.

Monografia clarament favorable a l’ús dels transgènics. Conté estadístiques i dades molt actualitzades. Webs

• Greenpeace. Transgénicos http://www.greenpeace.org/espana/campaigns/ transgenicos Aporta informació contrària a l’ús i consum d’organismes transgènics. • FAO. El estado mundial de la agricultura y la alimentación 2003-2004 http://www.fao.org/docrep/006/y5160s/y5160s00.htm Extens dossier descarregable on es valora si els cultius transgènics són una alternativa vàlida per als països subdesenvolupats. • ISAAA (International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications) http://www.isaaa.org/RESOURCES/PUBLICATIONS/ BRIEFS/37/executivesummary/pdf/Brief%2037% 20-%20Executive%20Summary%20%20Spanish%20(Latin%20America).pdf Informació favorable a l’ús i el consum de vegetals transgènics. Aquest darrer informe de l’entitat (2007) conté dades precises sobre l’extensió dels cultius transgènics arreu del món.

21 L’espècie humana a l’Univers

3

FIXISME I EVOLUCIONISME: LA SELECCIÓ NATURAL

Prepareu-vos per creure... o per dubtar A finals d’octubre de 1996, l’Acadèmia Pontifícia de les Ciències es va reunir al Vaticà per discutir sobre l’origen i l’evolució de la vida. En la seva intervenció, el papa Joan Pau II va manifestar que la teoria de l’evolució era més que una hipòtesi. D’aquesta manera, l’Església catòlica rehabilitava la teoria evolucionista de Darwin, 137 anys després de la publicació de L’origen de les espècies. És cert que es tractava d’una rehabilitació parcial, ja que el missatge papal seguia reclamant la intervenció de Déu en l’origen de la vida i dels humans, però per primera vegada s’acceptava que el darwinisme no era del tot incompatible amb el magisteri de l’Església. En els darrers anys, el creacionisme ha ressorgit amb força a través de l’anomenat disseny intel·ligent, promogut

pel Discovery Institute, amb seu a Seattle. L’Església catòlica se n’havia mantingut inicialment al marge, però el juliol del 2005 el cardenal Christoph Schönborn, arquebisbe de Viena i un dels prelats més propers a Benet XVI, va publicar un article a The New York Times en què, en certa manera, desqualificava el discurs de Joan Pau II de 1996 i concloïa que la teoria de l’evolució, en el sentit neodarwinista del terme, no podia ser certa. La polèmica entre creacionisme i evolucionisme continua viva en aquests moments. De fet, caldria estendre el debat als diferents corrents creacionistes i a les diverses formes d’interpretar el fet inqüestionable de l’evolució biològica. En aquesta unitat no es pretén donar arguments dogmàtics, sinó més aviat generar dubtes ben fonamentats, una actitud ben diferent, per cert, de la que mostren els impulsors del Museu de la Creació.

Què en saps?

4 Aquesta primera qüestió pretén fer aflorar, des de bon començament, les concepcions lamarckianes que l’alumnat acostuma a tenir sobre l’evolució. Sorprenentment, la llei lamarckiana de l’ús i el desús està molt arrelada entre l’alumnat, encara que no en conegui l’enunciat. 4 Al llarg de la unitat hi ha diferents activitats que pretenen abordar la compatibilitat entre creacionisme i evolucionisme. De moment, n’hi hauria prou que l’alumnat discutís el significat d’aquests termes i fins a quin punt són compatibles. 4 Les dues darreres qüestions són, en realitat, concrecions diferents de la mateixa pregunta general per detectar les idees prèvies de l’alumnat: què en saps de l’evolució biològica?

23 L’espècie humana a l’Univers

3 El creacionisme

Activitats

El creacionisme aixopluga un conjunt força divers de maneres d’entendre l’origen de l’Univers i de la vida que tenen el tret comú de l’acceptació de l’existència d’un Déu creador. Tot i això, el creacionisme ha estat tradicionalment associat amb una interpretació literal del Gènesi, anomenada creacionisme de la Terra jove (Young Earth Creationism en anglès, YEC), defensor de la durada de vint-i-quatre hores per a cadascun dels sis dies de la creació i d’una Terra amb una edat inferior als 10.000 anys. A la dècada dels anys noranta del segle passat, va sorgir un nou creacionisme, el disseny intel·ligent. Un dels llibres de capçalera d’aquest nou moviment és Darwin’s black box, del bioquímic nord-americà Michael J. Behe, que utilitza, entre altres casos, la sorprenent estructura del flagel bacterià com un exemple del que ell anomena «complexitat irreductible»: la selecció natural no pot haver construït una estructura tan complexa i, per tant, cal que hi hagi un dissenyador. Investigacions recents han demostrat que diferents components del flagel estan evolutivament relacionats amb un aparell secretor de toxines utilitzat per alguns bacteris no flagel·lats. El dissenyador, doncs, ja no sembla tan necessari.

Harun Yahya i l’atles de la creació

1. La pregunta pretén suscitar una reflexió al voltant de la influència creixent de la religió –cristianisme, judaisme o islamisme– en la visió del món, molt especialment després dels atemptats de l’11 de setembre del 2001. S’observa un retorn a l’ortodòxia religiosa i un cert retrocés del laïcisme. En aquest clima és comprensible el creixement del rebuig social envers l’evolució: el 40% dels nord-americans la consideren una teoria absolutament falsa. 2. El fet de l’evolució és inqüestionable, però no hi ha un acord generalitzat sobre els mecanismes evolutius, perquè el nostre coneixement de la natura és incomplet. Les diverses formes de creacionisme no són científiques. Una hipòtesi científica s’ha de contrastar amb fets i observacions que l’avalin o la rebutgin, però mai no s’ha de basar, com fa el creacionisme, en la incapacitat explicativa d’una altra hipòtesi.

Recursos Pel·lícula

• L’herència del vent. Estats Units, 1960 (123 min). Director: Stanley Kramer. Pel·lícula basada en el cas Scopes. Webs

• Respuestas en Génesis http://www.answersingenesis.org/Espanol/ Web de l’organització creacionista Answers in Genesis, fundadora del Museu de la Creació. • Harun Yahya http://www.harunyahya.es/

24 L’espècie humana a l’Univers

Planteja el creacionisme des de l’òptica de l’islam. Conté la versió castellana de l’atles de la creació. Bibliografia

• Div. aut. «O Déu o Darwin». El temps, núm. 1183 (2007), pàg. 18-29. Aquest dossier tracta l’arribada del creacionisme a Europa. • Div. aut. «L’espècie mística: les complexes relacions entre ciència i religió». Mètode, núm. 54 (2007), pàg. 45-98.

FIXISME I EVOLUCIONISME: LA SELECCIÓ NATURAL

L’evolucionisme En aquesta doble pàgina s’inicia la presentació, forçosament esquemàtica, de les teories evolutives. En la nostra opinió, l’alumnat ha de diferenciar ben clarament els fets de les teories i adonar-se que no hi ha un acord absolut sobre els mecanismes responsables de l’evolució. Molts manuals de biologia tracten Lamarck amb un cert menyspreu. Valdria la pena restituir-lo i presentar-lo com un dels naturalistes més grans de totes les èpoques que va fer aportacions cabdals en camps com la botànica, la zoologia dels invertebrats o la paleontologia. Pel que fa al darwinisme, convindria que els alumnes s’adonessin que engloba dos conceptes ben diferents. El primer és que tots els éssers vius deriven d’un únic ancestre comú o d’uns pocs ancestres comuns; és un fet que es pot considerar demostrat més enllà de qualsevol dubte raonable. El segon és la selecció natural, el mecanisme lent i gradual amb el qual es pretén explicar no només l’evolució, sinó també la complexitat estructural dels éssers vius, i que fa del tot innecessària l’analogia del rellotger. La teoria de la selecció natural, tal com va ser proposada per Darwin, pot explicar fets tan diversos com l’origen dels pinsans de les Galápagos o la resistència als antibiòtics dels bacteris. Però convé fer notar a l’alumnat que, tot i ser un dels pilars de la biologia moderna, no és més que una hipòtesi raonable i que, per si sola, no pot fonamentar l’evolució en el seu conjunt.

Activitats Lamarckià o darwinista?

1. El comentari és lamarckià perquè incorpora la idea que tant l’insecte pal com l’ortiga deuen les seves característiques a la necessitat d’adaptar-se per sobreviure. Per evitar els depredadors, els avantpassats dels insectes pal van adoptar aquesta forma, aquest nou caràcter, i el van transmetre als descendents. Es pot fer un raonament semblant per a les fulles de l’ortiga. 2. La forma del cos és un caràcter hereditari. Entre els insectes avantpassats dels insectes pal, n’hi havia alguns amb formes corporals que els permetien passar més desapercebuts que d’altres respecte als depredadors, la qual cosa els donava més possibilitats de tenir descendència. Generació rere generació, la selecció natural va afavorir la reproducció i supervivència dels individus més semblants a un branquilló. Un raonament semblant pot explicar l’origen dels pèls urticants de les ortigues.

Recursos Webs

Bibliografia

• Evolució http://www.xtec.cat/~cvillalb/evolucio/indexf.htm Web interactiu de Cristina Villalba, professora de Secundària. • AboutDarwin.com http://www.aboutdarwin.com Web en anglès que ho té gairebé tot sobre la vida de Darwin. És molt recomanable.

• LAMARCK, Jean-Baptiste. Filosofia zoològica. Barcelona: Pòrtic, 2007. És d’interès per als lectors interessats a conèixer a fons les aportacions al coneixement científic d’aquest naturalista francès. • SAMPEDRO, Javier. Deconstruyendo a Darwin: los enigmas de la evolución a la luz de la nueva genética. Barcelona: Crítica, 2007. Els capítols 1 i 2 són molt recomanables per comprendre què diu i què no diu el darwinisme.

25 L’espècie humana a l’Univers

3 Les evidències de l’evolució Ja ho hem dit a les pàgines anteriors: l’evolució és un fet. Els arguments que sustenten aquesta afirmació són anomenats proves en molts manuals de biologia. Tanmateix, és preferible parlar d’evidències, perquè, d’aquesta manera, es referma el caràcter irrefutable del fet evolutiu. En aquesta doble pàgina presentem només tres de les diverses evidències evolutives existents. Hem preferit desenvolupar-les amb una certa extensió i renunciar a plantejar-ne d’altres. Així doncs, no s’han considerat les evidències derivades de la biogeografia o de la selecció artificial, tan ben conegudes per Darwin. La universalitat del codi genètic és un dels arguments proporcionats per la biologia molecular. Cal dir, però, que es comencen a conèixer algunes excepcions. Candida albicans, el fong patogen més present entre els humans, tradueix el codó CUG com a serina, mentre que la resta d’organismes el traduïm com a leucina. També hi ha excepcions en relació amb els 20 aminoàcids. Se’n coneixen 2 més presents en alguns éssers vius: la selenocisteïna i la pirrolisina. El primer és un aminoàcid indispensable per al bon funcionament de molts enzims i és present tant en cèl·lules procariotes com eucariotes. La pirrolisina, en canvi, només ha estat identificada en alguns bacteris metanògens. Els codons corresponents a aquests dos aminoàcids, UGA i

UAG respectivament, són habitualment triplets d’aturada de la síntesi proteica.

Activitats L’evolució, una qüestió de fe?

1. Les activitats proposades pretenen estimular el debat al voltant del fet de l’evolució. Les paraules de Ken Ham han estat extretes d’un paràgraf una mica més extens, consultable a http://educandoenfamilia.wordpress.com/. 2. Creiem que val la pena conèixer les afirmacions dels creacionistes. No sempre serà possible que l’alumnat les pugui rebatre amb evidències científiques, però és necessari conèixer-les si el que volem és educar en el dubte raonat més que no pas en la certesa irracional. 3. És recomanable consultar els recursos que s’adjunten si es vol tenir més arguments per defensar el fet de l’evolució.

Recursos Webs

Bibliografia

• Understandig Evolution http://evolution.berkeley.edu/ Web en anglès, excel·lent i extens, elaborat pel Museu de Paleontologia de la Universitat de Califòrnia amb el suport de la National Science Foundation i l’Institut Mèdic Howard Hughes. • La Evolución Biológica http://bioinformatica.uab.es/divulgacio/evol.html Web d’Antonio Barbadilla, professor del Departament de Genètica i Microbiologia de la Universitat Autònoma de Barcelona. La informació és clara i assequible.

• AYALA, F. J. «La evolución y la herencia biológica». A: GARCÍA BARRENO, P. (dir.). La ciencia en tus manos. Madrid: Espasa Calpe, 2001. Aquest llibre pretén alfabetitzar científicament els ciutadans del segle XXI. • TERRADES, Jaume. Biografia del món: de l’origen de la vida al col·lapse ecològic. Barcelona: Columna, 2006. En el capítol dedicat a l’evolució, s’hi exposen les lleis que la regeixen.

26 L’espècie humana a l’Univers

FIXISME I EVOLUCIONISME: LA SELECCIÓ NATURAL

L’evolució del darwinisme L’extraordinari progrés que ha experimentat la pràctica totalitat de les ciències de la vida, molt especialment la genètica i la biologia molecular, ha aportat una quantitat ingent de coneixements del tot impensables ara fa un segle i mig. Tot i això, els mecanismes responsables del fet evolutiu continuen despertant polèmiques més o menys enceses. D’ençà de la seva aparició, el 1947, el neodarwinisme es presenta com el garant de l’ortodòxia darwiniana. Simplificant molt les coses, continua defensant l’acció lenta i gradual de la selecció natural, i identifica les mutacions com una de les principals fonts de variabilitat. El 1972, Stephen Jay Gould, divulgador incansable i paleontòleg brillant, va gosar desafiar l’ortodòxia neodarwinista en proposar, juntament amb Niles Eldredge, la teoria de l’equilibri puntuat. Des de la seva presentació en societat, aquesta teoria ha estat el centre de discussions apassionades, on sovint ha prevalgut la desqualificació personal sobre l’argumentació científica. Lynn Margulis també va patir, sobretot en els seus inicis, les conseqüències d’haver gosat qüestionar els fonaments de l’edifici neodarwinista. Avui gairebé ningú no dubta de l’origen endosimbiòtic de la cèl·lula eucariota, però Margulis continua discrepant obertament dels mecanismes convencionals d’especiació i insisteix en la simbiogènesi com a element clau per entendre l’origen de les espècies biològiques.

Document Lladres de nematocists

1. Els colors vius dels nudibranquis són colors advertidors. Aquesta adaptació, coneguda amb el nom d’aposematisme, és característica d’algunes preses. Com que són desagradables de gust o verinoses per als seus depredadors, els colors que ressalten sobre el medi són més eficaços perquè les ajuden a no passar desapercebudes i a mostrar el perill potencial. 2. D’acord amb el neodarwinisme, l’acumulació lenta i gradual de mutacions preadaptatives entre els avantpassats dels nudibranquis els hauria donat la capacitat de digerir els tentacles dels pòlips sense destruir-ne els nematocists. Paral·lelament, una altra colla de mutacions n’hauria modificat els colors originals. La selecció natural hauria fet la resta, afavorint els individus amb més capacitat per acumular nematocists i de colors més vius. 3. Des de la perspectiva de Margulis es podria afirmar que cap acumulació gradual de mutacions no pot explicar una adaptació tan complexa com la dels nudibranquis. Podríem suposar que el motor evolutiu ha estat la capacitat del nudibranqui d’adquirir i retenir un genoma aliè, el dels nematocists dels pòlips. Margulis admet que la seva argumentació només és una hipòtesi.

Recursos Bibliografia

• MARGULIS, Lynn; SAGAN, Dorion. Captando genomas: una teoría sobre el origen de las especies. Barcelona: Kairós, 2003. Aquest llibre fa una crítica al neodarwinisme i una exposició entenedora de la simbiogènesi.

• SAMPEDRO, Javier. Deconstruyendo a Darwin: los enigmas de la evolución a la luz de la nueva genética. Barcelona: Crítica, 2007. Els capítols 3, 4 i 5 són útils per tenir una visió clara de la simbiogènesi i l’equilibri puntuat, i els seus conflictes amb el neodarwinisme.

27 L’espècie humana a l’Univers

3 Síntesi

I Teories fixistes a. El creacionisme és una teoria fixista perquè defensa que les espècies biològiques s’han mantingut immutables des que van ser creades per Déu. b. Per als creacionistes radicals, la diversitat de la vida és fruit d’innombrables actes de creació divina. c. Theodosius Dobzhansky, un dels pares de la teoria sintètica, era un catòlic convençut. Com ell, moltes altres persones, amb formació científica o no, pensen que una cosa és la religió i una altra és la ciència. Tot i això, accepten l’existència d’un Déu creador que hauria intervingut, com a mínim, en l’origen de l’Univers. II Teories falsament evolucionistes a. Malgrat el progrés constant de totes les ciències de la vida, encara no és possible explicar satisfactòriament l’origen de l’extraordinària complexitat de l’estructura dels éssers vius, fins i tot dels més senzills. Per aquest motiu, els defensors del disseny intel·ligent apel·len a l’existència d’un dissenyador sobrenatural. b. Tot i que els defensors del disseny intel·ligent accepten la possibilitat de l’evolució, recorren al dissenyador sobrenatural cada vegada que les teories evolucionistes no són capaces de resoldre satisfactòriament les moltes incògnites que encara hi ha sobre els mecanismes evolutius. Utilitzen el dissenyador, Déu de fet, per «tapar els forats» del coneixement científic. III Teories evolucionistes a. La teoria lamarckiana és important perquè es va oposar a les idees fixistes de la invariabilitat de les espècies i perquè va representar el primer intent de donar una explicació raonada dels canvis evolutius. b. El neodarwinisme atorga a les mutacions del DNA el paper central en l’origen de la variabilitat. Aquestes mutacions són atzaroses, preadaptatives. La selecció natural i els diferents mecanismes d’aïllament s’encarreguen de modificar la informació genètica del conjunt de la població, no de l’individu, la qual cosa pot acabar conduint a l’especiació.

28 L’espècie humana a l’Univers

c. Els neodarwinistes recorren a la insuficiència del registre fòssil per explicar-ne la discontinuïtat. Els partidaris de l’equilibri puntuat, en canvi, argumenten que les discontinuïtats no són res més que el reflex real del ritme de l’evolució: l’alternança de períodes breus de crisi ambiental, durant els quals apareixen les noves espècies, amb d’altres de llargs i estables. d. La crítica del neodarwinisme per part de la simbiogènesi prové fonamentalment del paper que s’atorga a les mutacions. Es discuteix obertament que l’acumulació gradual de mutacions atzaroses sigui un dels mecanismes bàsics de l’evolució. 2. La cinquena extinció

a) Una cosa és acceptar l’existència de grans catàstrofes en la història de la Terra i la seva relació amb les extincions massives, i una altra és defensar, com feia el catastrofisme clàssic, que cada episodi catastròfic era seguit d’un nou acte de creació en què tot es refeia novament. b) En modificar de forma radical les condicions ambientals, les grans catàstrofes no han fet altra cosa que magnificar la importància de la selecció natural com a mecanisme evolutiu. c) El gradualisme darwinista és discutit tant des de l’equilibri puntuat com des de la simbiogènesi, però no des de l’acceptació del paper dels grans episodis catastròfics en l’evolució de la vida. Una vegada superats els episodis catastròfics, la lenta i gradual evolució de la vida es podria reprendre.

FIXISME I EVOLUCIONISME: LA SELECCIÓ NATURAL

Activitats complementàries 1. La cua dels ratolins

a) Weismann pretenia demostrar la falsedat de l’herència dels caràcters adquirits. Així doncs, la seva hipòtesi era que l’absència de cua, produïda per l’amputació prèvia a la reproducció, no es transmetria als descendents. b) Com era previsible, tots els descendents dels ratolins amb la cua amputada van desenvolupar-la a mesura que creixien. La presència de cua és un caràcter hereditari. L’amputació de la cua dels progenitors no modifica el material genètic que mascles i femelles transmeten als seus descendents a través de les cèl·lules sexuals. Per tant, aquests naixeran amb la capacitat per desenvolupar la cua durant el seu creixement.

3. L’estratègia reproductiva de les abelleres

a i b) Totes dues qüestions pretenen, una vegada més, evidenciar les diferències entre les interpretacions lamarckiana i neodarwinista. Cal aplicar el mateix discurs utilitzat en els diferents exemples proposats al llarg de la unitat. c) Tant se val que el ritme evolutiu sigui gradual o puntuat: l’acció de la selecció natural requereix llargs períodes de temps. Per altra banda, el manteniment de les relacions interespecífiques entre les espècies pròpies d’un determinat ecosistema requereix llargs períodes d’estabilitat ambiental. Si això és cert per a l’evolució d’una espècie, encara ho és més per al cas de la coevolució.

2. Era Darwin darwinista?

a) El desconeixement de l’origen de la variabilitat va fer que Darwin s’acostés a les concepcions lamarckianes. En aquest paràgraf, Darwin atribueix la ceguesa a les molèsties causades per la inflamació dels ulls. Així doncs, un hàbit, la vida subterrània, modifica els ulls perquè són inútils (llei de l’ús i el desús), i aquesta modificació es transmet als descendents (llei de l’herència dels caràcters adquirits). b) El desenvolupament dels ulls, la seva mida i funcionalitat, és un caràcter hereditari. Entre els avantpassats dels Ctenomys, algunes mutacions preadaptatives haurien modificat la mida i funcionalitat dels ulls, i el grau d’adhesió de les parpelles. De mica en mica, la selecció natural hauria afavorit els individus més ben adaptats a les condicions que imposa la vida subterrània, i la reducció de la mida dels ulls i l’adhesió de les parpelles i la pell damunt seu.

Recursos Webs

• «45 hipótesis acerca de la extinción de los dinosaurios» http://www.monografias.com/trabajos5/exdin/ exdin.shtml Article extens i documentat amb bibliografia abundant. Bibliografia

• AYALA, Francisco J. Darwin y el diseño inteligente: creacionismo, cristianismo y evolución. Madrid: Alianza Editorial, 2007. Aquest llibre conté les reflexions d’un evolucionista eminent i catòlic convençut.

• COLLINS, Francis S. ¿Cómo habla Dios? La evidencia científica de la fe. Madrid: Temas de Hoy, 2007. Un dels pares del genoma humà i premi Príncep d’Astúries d’investigació científica del 2001 exposa en to divulgatiu les seves idees al voltant de les evidències científiques de la fe. • DAWKINS, Richard. El espejismo de Dios. Madrid: Espasa Calpe, 2007. Aquest llibre és un al·legat en contra de la fe religiosa d’un dels neodarwinistes més influents. • DENNETT, Daniel C. Romper el hechizo: la religión como un fenómeno natural. Madrid: Katz Barpal, 2007. L’autor fa una interpretació de la religió com a producte de l’evolució.

29 L’espècie humana a l’Univers

4

ELS HOMÍNIDS: L’EVOLUCIÓ HUMANA

Qui som? D’on venim? La unitat es contextualitza a partir de la narració intermitent en primera persona per part de l’alumnat de la feina quotidiana a l’aula amb una professora imaginària de ciències (l’Eva). De vegades es reprodueix part del seu discurs docent; d’altres vegades, part de les activitats que proposa. L’escenari de la unitat es fonamenta en la lectura de dos fragments que especulen sobre diferents moments de

l’evolució humana: fa uns 3 milions i mig d’anys, a l’Àfrica, amb presència d’australopitecs (del llibre divulgatiu La especie elegida), i fa uns 35.000 anys entre Europa i l’Orient Mitjà, amb un clan de neandertals i una nena Homo sapiens com a protagonistes (de la novel·la El clan de l’ós de les cavernes). La imatge inicial de mitja pàgina del controvertit Homo floresiensis, tot i no tenir relació directa amb les lectures, s’utilitzarà més endavant.

Què en saps?

Es proposa una activitat per fer en petit grup. Un dels objectius és relacionar l’evolució humana amb el que l’alumnat ha estudiat prèviament sobre l’evolució: el concepte d’espècie i de diversitat humana, i el paper de les mutacions i de la selecció natural (i també la distinció entre lamarckisme i darwinisme). També pretén avaluar alguns coneixements previs de l’alumnat sobre l’evolució humana, el marc geogràfic i temporal en què es va donar, i detectar alguna concepció comuna sobre l’evolució humana (com ara «venim dels ximpanzés» o «som la culminació del procés evolutiu»). Pot resultar interessant gestionar l’activitat de manera que cada grup, posteriorment, exposi a la resta del grup classe les respostes que ha consensuat. Així podria originar-se una discussió prèvia interessant sobre els eixos en què es vertebra la unitat.

Recursos Bibliografia

• ARSUAGA, J. L.; MARTÍNEZ, I. La especie elegida. Madrid: Ediciones Temas de Hoy, 2006. La idea principal del llibre és que no som una espècie escollida, sinó una espècie única amb característiques extraordinàries. Les il·lustracions són magnífiques. • AUEL, J. M. El clan de l’ós de les cavernes. Barcelona: Columna, 1980. És una novel·la ambientada a l’Orient Mitjà fa 35.000 anys, en què un clan de neandertals adopta una nena Homo sapiens. És la primera novel·la d’una saga que té aquest personatge femení com a protagonista. Té una versió cinematogràfica (El clan del oso cavernario. M. Chapman, 1985).

31 L’espècie humana a l’Univers

4 Qui som?

Activitats

Aquesta doble pàgina aborda els principals aspectes del procés d’hominització i, més que fer una llista d’espècies d’homínids, analitza els trets generals de l’evolució humana basant-se en l’augment de la capacitat craniana, el bipedisme, la mà prènsil i el llenguatge articulat (en l’arbre filogenètic d’homínids no s’entra en la distinció entre els gèneres Australopithecus i Paranthropus, ja que tampoc no hi ha un acord general que els consideri dos gèneres diferents). S’ha de destacar el primer paràgraf perquè, en el context dels alumnes i la professora, enuncia un dels plantejaments bàsics d’aquest llibre: la naturalesa canviant del coneixement científic, en aquest cas en la perspectiva de l’evolució humana. La segona pàgina incideix sobre el procés d’encefalització, fonamentat en el registre fòssil. També fa una comparació de la capacitat craniana de diferents espècies d’homínids i destaca la gran capacitat que tenim per aprendre si la relacionem amb la d’altres espècies.

Canvis en el crani

Aquesta activitat pretén donar una imatge sobre l’aspecte físic probable d’alguns homínids i relacionar-los amb la morfologia cranial, la capacitat manipuladora i la selecció natural. 1. Parella A: Australopithecus. Parella B: Homo erectus. Parella C: Homo habilis. Parella D: Homo neanderthalensis. Parella E: Homo sapiens. 2. Totes aquestes espècies són bípedes, però els canvis més evidents s’observen en l’augment de la capacitat craniana. L’observació dels estris que duen a les mans també evidencia una major precisió i capacitat manipuladora. Els canvis en aquestes capacitats van produir-se gràcies al procés de selecció natural: els caràcters que conferien més capacitat per sobreviure i reproduir-se eren heretats per les generacions següents.

Recursos Documental

• La odisea de la especie. Espanya, 2002 (90 min). Director: Jacques Malaterre. La sèrie de reportatges La odisea de la especie, coproduïda per diverses cadenes televisives, reflecteix els principals esdeveniments de l’evolució humana, remuntant-se a 8 milions d’anys enrere. Web

• Atapuerca.com http://www.atapuerca.com/ Web sobre el jaciment paleontològic d’Atapuerca, on s’han trobat els fòssils dels homínids més antics descoberts fins ara a Europa.

32 L’espècie humana a l’Univers

ELS HOMÍNIDS: L’EVOLUCIÓ HUMANA

D’on venim? A la primera d’aquestes dues pàgines s’insisteix en l’origen africà dels homínids, es localitzen els principals jaciments i es proposa un possible arbre filogenètic i d’expansió continental de les espècies del gènere Homo. També s’esmenten algunes controvèrsies sobre la filogènesi humana (l’Homo sapiens i l’Homo neanderthalensis eren espècies diferents?). La segona pàgina assenyala els trets del procés d’humanització, tot destacant la importància del foc, de la fabricació d’eines i armes, dels primers objectes de ceràmica i de les manifestacions artístiques.

Activitats ... i als darrers segons, apareixem!

Aquesta activitat té com a objectiu que l’alumnat s’adoni que l’espècie humana representa només un breu episodi de la història de la vida a la Terra. Es proposen càlculs matemàtics relativament senzills. 1. Si 200.000 anys representen 5 segons en el rellotge de 24 hores, aleshores l’any en què som (podem prendre com a referència l’any 2010 perquè és un número rodó) serà el resultat de l’operació següent: 2.010 anys 3 5 s / 200.000 anys = 0,05 s. Per tant, l’any 0 del nostre calendari començaria 5 centèsimes de segon abans de la mitjanit del «dia» en què es completa la història de la vida a la Terra. 2. Si prenem 16 anys com l’edat més probable dels nostres alumnes (no repetidors), els càlculs serien els següents: 16 anys 3 5 s / 200.000 anys = 0,0004 s. Per a un professor o professora de 40 anys, l’operació dóna el resultat de 0,001 s: va néixer una mil·lèsima de segon abans de la mitjanit del «dia» de la història de la vida!

Recursos Bibliografia

Pel·lícula

• LALUEZA I FOX, C. Genes de neandertal. Madrid: Síntesis, 2005. És un llibre clar, amè i amb idees interessants sobre els neandertals des del punt de vista evolutiu. • SAMPEDRO, Javier. Deconstruyendo a Darwin. Barcelona: Crítica, 2007. Al capítol 14, «Evolución humana: un caso pràctico», s’exposa la discussió sobre si realment som Homo sapiens o Homo erectus.

• A la recerca del foc. França, Canadà, 1982 (105 min). Director: Jean Jacques Annaud. Film molt ben documentat, en el qual dos homes neandertals busquen foc, ja que el seu clan sabia mantenir-lo i utilitzar-lo, però no fer-lo. En la recerca entren en contacte amb l’Homo sapiens.

33 L’espècie humana a l’Univers

4 Aquestes dues pàgines tenen com a objectiu fonamental evidenciar que la diversitat humana és un procés relativament recent, en el qual s’han donat (i continuen donant-se) fenòmens de mestissatge, i que no té cap sentit biològic ni científic la distinció dels humans en races. També s’apunta la importància del desenvolupament fa 10.000 anys de l’agricultura i la cria del bestiar com un dels canvis culturals més importants de la humanitat.

Activitats Caràcters que ens fan diferents

Aquesta activitat exposa alguns caràcters externs (i altres de bioquímics, com els grups sanguinis) en què els grups humans ens diferenciem més. 1. Els caràcters biològics de la il·lustració són externs i depenen fonamentalment de processos evolutius associats al clima. Per tant, és d’esperar que entre un africà i un europeu hi hagi diferencies d’aparença externa. 2. En canvi, pel que fa als caràcters que no es manifesten externament, les diferències entre els grups humans són mínimes, a causa del nostre origen comú i del gran mestissatge que hi hagut al llarg de la història de la humanitat.

Recursos Bibliografia

• CAVALLI-SFORZA, F.; CAVALLI-SFORZA, L. Qui som? Barcelona: Proa, 1995. És un text amè que explica d’una manera entenedora l’origen de la humanitat i la diversitat actual. Una de les idees principals és el poc valor científic que té el terme raça aplicat a l’espècie humana i l’absurditat que suposa el seu ús.

34 L’espècie humana a l’Univers

ELS HOMÍNIDS: L’EVOLUCIÓ HUMANA

El genoma humà La doble pàgina recull d’una manera sintètica una de les aportacions més importants de la biologia en els darrers anys: el coneixement del genoma humà. Es valora la importància científica d’aquest coneixement i el seu valor social en el camp de la biomedicina, i s’esmenten també alguns riscos que pot comportar.

homes un X i un Y (vegeu el cariotip a la pàgina 60 del llibre). 3. L’expressió «estar més evolucionat» no té cap sentit des del punt de vista biològic. L’evolució ha seguit diferents camins segons els organismes i els ambients on aquests vivien. En alguns éssers vius s’han desenvolupat extraordinàriament uns caràcters i en altres no. Els gossos tenen un olfacte molt més bo que nosaltres, les girafes tenen el coll molt més llarg i els ratpenats, una oïda extraordinària: qui està «més evolucionat»?

Activitats Els nostres «parents» més propers

Aquesta activitat tracta sobre algunes semblances i diferències que tenim amb els ximpanzés. 1. Els llinatges dels homínids i els ximpanzés es van separar a l’Àfrica fa uns 6 milions d’anys; per tant tenim avantpassats comuns amb els ximpanzés, però no «venim» d’ells. 2. Des del punt de vista quantitatiu (percentatge de diferències genètiques), entre un home i una dona hi ha més diferències perquè diferim en un cromosoma sexual sencer: les dones tenen dos cromosomes X i els

Recursos Bibliografia

Webs

• RIDDLEY, M. Genoma. Autobiografía de una especie en 23 capítulos. Madrid: Taurus, 2001. És un llibre amè i força interessant, amb un enfocament original: cada capítol correspon a un cromosoma humà.

Webs sobre el genoma humà: • National Human Genome Research Institute http://www.genome.gov • Oak Ridge National Laboratory http://www.ornl.gov

35 L’espècie humana a l’Univers

4 III Humanització

Síntesi

I Hominització a. El bipedisme va ser clau en el procés d’hominització perquè va permetre l’alliberament de la mà, fet que va facilitar la manipulació i la fabricació d’objectes. b. El llenguatge articulat es va desenvolupar sobretot gràcies als canvis en l’aparell fonador i a l’increment de complexitat del cervell. c. Consisteix bàsicament en l’augment del volum cranial, que va permetre un cervell més gran, però també és l’adquisició de complexitat en les connexions neuronals. II S’originen i s’expandeixen

a. El foc va ser molt important perquè va permetre que els humans s’independitzessin del medi. Proporcionava escalfor i protecció envers els depredadors i servia per preparar els aliments. b. El conreu de la terra i la cria d’animals va ser molt important per transformar les societats humanes nòmades en sedentàries. 2. Una «ocurrència còsmica fortuïta»?

La segona activitat d’aquesta pàgina destaca el fet contingent que suposa l’existència de la nostra espècie. Els tres paràgrafs que es reprodueixen, de fet, comparteixen la idea que l’espècie humana és una espècie més com a resultat de la història de la vida, però que si els esdeveniments haguessin estat diferents probablement no existiríem.

a. L’espècie humana (Homo sapiens) es va originar a l’Àfrica fa entre 130.000 i 170.000 anys. b. La diversitat humana actual és relativament recent. S’ha originat en els darrers 50.000 anys. c. El genoma humà pot ajudar a determinar les relacions de parentiu entre els diferents grups humans i altres organismes.

Recursos Bibliografia

• GOULD, Stephen J. La vida maravillosa. Barcelona: Crítica, 2006. És un llibre magnífic centrat en un conjunt de fòssils que permeten reconstruir part de la història de la vida a la Terra.

36 L’espècie humana a l’Univers

ELS HOMÍNIDS: L’EVOLUCIÓ HUMANA

Activitats complementàries

La darrera pàgina d’aquesta unitat té tres activitats d’aprofundiment. 1. Cavernícoles, dones en biquini i dinosaures

a) Fa 65 milions d’anys es van extingir els dinosaures. Evidentment, cap dinosaure no va coexistir amb cap homínid, perquè els homínids van originar-se 60 milions d’anys més tard. b) A la pagina 54 i 56 del llibre hi ha arbres evolutius on es veu que fa un milió d’anys hi havia Homo erectus, Homo ergaster i Homo antecesor. c) No. Gràcies als fòssils sabem que els homínids fa un milió d’anys no tenien el grau d’encefalització ni les eines per produir la roba i calçat que apareixen al dibuix. d ) No podem saber com serem els humans d’aquí a 100.000 anys, ni tan sols sabem si l’espècie no s’haurà extingit. Sí que sabem que la selecció natural continua actuant, però en el cas de l’espècie humana, la cultura i la tecnologia (els avenços mèdics, per exemple) fan que la selecció natural actuï d’una manera diferent que en altres espècies.

a) Atapuerca és a la província de Burgos. b) El jaciment es coneix des de fa un segle gràcies a les obres destinades a la instal·lació d’una línia ferroviària. Les excavacions van començar fa dues dècades. La Sima de los Huesos es coneix des de 1992, i les descobertes més importants a la Gran Dolina es van fer el 1994. c) S’han trobats homínids de fa 800.000 anys i també de fa un milió d’anys. Una de les descobertes més recents (març del 2008) és una mandíbula de fa 1.200.0000 anys. d ) Sí, hi ha indicis de canibalisme entre els homínids trobats a Atapuerca. La gran quantitat de fòssils d’homínids trobats a la Gran Dolina, juntament amb fòssils d’altres animals, fa pensar que l’Homo antecesor practicava habitualment el canibalisme (sobretot amb individus joves d’altres grups). e) El fet de trobar fòssils tan antics a Europa, permet formular la hipòtesi que potser algunes espècies d’homínids es podrien haver originat a Europa i no a l’Àfrica, tal com es pensava (no és el cas de l’Homo sapiens, l’origen del qual està ben documentat). A http://www.elpais.com/articulo/sociedad/europeo/millon /anos/elpepisoc/20080327elpepisoc_2/Tes hi ha un article que planteja aquesta qüestió arran del descobriment de la mandíbula d’1.200.0000 anys d’antiguitat.

2. El petit home de Flores

a) El DNA antic permetria determinar si aquests fòssils pertanyien o no a una espècie diferent de la nostra. b) L’Homo sapiens podria haver competit pels recursos amb l’Homo floresiensis i, en ser més eficaç, en podria haver determinat l’extinció. Tanmateix, hi ha indicis que els petits homes de Flores es van extingir per una erupció volcànica catastròfica que hi va haver fa 12.000 anys a l’illa. 3. Atapuerca, un laboratori per estudiar la humanitat

Per fer aquesta activitat de recerca es pot trobar molta informació, per exemple, en webs com ara: • http://www.guiaburgos.com/Historia/Atapuerca.html • http://www.atapuerca.com/default.htm

Recursos Pel·lícules

• Fa un milió d’anys. Gran Bretanya, 1966 (100 min). Director: Don Chaffey. És un film de sèrie B ideal per identificar errades i tòpics falsos sobre l’evolució humana. • Man to man. França, Gran Bretanya i Sud-àfrica, 2005 (118 min). Director: Régis Wargnier. És una pel·lícula curiosa sobre uns antropòlegs que capturen dos pigmeus a l’Àfrica pensant que han trobat la baula perduda de la humanitat.

37 L’espècie humana a l’Univers