BIOLOGÍA – 5 AÑO
UNIDAD N 1 EVOLUCIÓN HUMANA Bloque A COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA.
2014
UNIDAD N 1
EVOLUCIÓN HUMANA Bloque A
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Conocimientos de base. Biodiversidad y clasificación de los seres vivos. Hay aproximadamente un millón y medio de especies descriptas y se cree que este número representa sólo el 5% de las especies con las que actualmente compartimos el planeta. Durante siglos, los naturalistas se han interesado en ordenar esta diversidad y, al hacerlo, surgió un patrón jerárquico como norma de la clasificación biológica. Las especies se agrupan en géneros, los géneros en familias, las familias en clases, las clases en órdenes, los órdenes en Filos, los Filos en reinos y éstos en dominios. La posibilidad de utilizar esta clasificación inclusiva de grupos dentro de grupos es otra evidencia más a favor del proceso de evolución de las especies. De acuerdo con el sistema binomial de nomenclatura, ideado por el naturalista sueco Linné (Linneo) en el siglo XVIII, el nombre científico de un organismo está formado por dos partes: el nombre genérico y un epíteto específico (un adjetivo o modificador). Por convención, los nombres del género y de la especie se escriben en letra cursiva. El nombre del género siempre antecede al epíteto – por ejemplo: Drosophila melanogaster (la mosca de la fruta); Homo Sapiens (Humano)- y solamente puede utilizarse sin él en los casos en los que nos referimos al conjunto total de especies que constituyen ese género, como cuando mencionamos a Drosophila, Homo, en este último caso hacemos mención de todas las especies del género Homo: Homo Habilis, Homo erectus, Homo Sapiens, etc. Dominio Reino Filo Clase Orden Familia Género Especie
Eucariota Animales Cordados Mamíferos Primate Hominidae Homo Homo Sapiens
Clasificación del Humano.
Las similitudes entre organismos pueden constituir analogías u homologías, respectivamente, y su distinción es la clave para la formación de grupos inclusivos. Un ejemplo clásico de homología lo constituye el miembro anterior de los tetrápodos. El ala de un ave, la aleta de una ballena, la pata de un caballo y el brazo de un hombre, a pesar de tener funciones distintas como volar, nadar, correr, o agarrar, comparten un mismo patrón estructural: todas estos miembros están formados por los mismos tipos de huesos (un húmero, un radio, un cúbito, una serie de metacarpales y, en términos generales, cinco dígitos). Esta similitud apoya la hipótesis que propone que todos los tetrápodos compartimos un antecesor común. Contrariamente, la forma fusiforme de un pez y la de un delfín son similitudes análogas ya que, muy probablemente, la selección natural operando independientemente en dos linajes distintos haya beneficiado a los individuos que minimizaron la fricción y agilizaron su locomoción en el agua. Mientras que la homología nos permite distinguir relaciones de ancestralidad y descendencia, las BIOLOGÍA – 5 AÑO | Profesor: Claudio Desimone
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COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. analogías son un problema al momento de reconocer similitudes compartidas por una historia evolutiva en común. La filogenia de un grupo de especies cualesquiera puede representarse en forma de árbol ramificado.
Los Reinos. Caracteres generales que define a cada uno de los 5 reinos Reino
Monera (bacterias) Protista
Hongos
Plantas
Animales
Características
Procariotas. Células de vida libre. Diferenciación celular incipiente en algunos grupos. Incluye a todas las bacterias. Células eucariotas. Flagelo en algún momento de su ciclo de vida. La distinción entre unicelularidad y multicelularidad es irrelevante. Es un grupo definido por exclusión, es decir, no son animales, plantas, hongos ni procariotas. Contiene aproximadamente 27 Filos incluyendo a protozoos y algas como los organismos más comunes. Células eucariotas. Formación de esporas. En la reproducción sexual, ambos núcleos se fusionan y forman una célula cigótica diploide que se dividirá por meiosis y formará las nuevas esporas haploides. Organismos multicelulares eucariotas desarrollados a partir de un embrión. Las células eucariotas de la mayor parte de las plantas poseen plástidos fotosintéticos, sin embargo, ésta no es una característica exclusiva ni general de las plantas. A diferencia de los animales -cuyas células son en su mayoría diploides- y fungi -cuyas células son haploides o dicarióticas- las plantas alternan de manera ordenada un estadio haploide o de gametofito -donde se producen gametas por mitosis - y otro diploide o de esporofito donde se producen gametas por meiosis-. Organismos multicelulares eucariotas desarrollados a partir de un embrión que pasa por un estadio de blástula. Aunque la multicelularidad ha surgido independientemente en todos los reinos, en los animales es característica ya que las células están unidas por complejas estructuras. A diferencia de las plantas, en los animales la meiosis es gamética, es decir, a la reducción cromosómica le sigue inmediatamente la formación de gametas sin posibilidad de originar individuos haploides como el gametofito.
Reino Animal. Los animales modernos se clasifican en unos 30 Filos. Cuando en el Cámbrico (hace 550 millones de años) comenzaron a fragmentarse los continentes, la diversidad aumentó hasta niveles sin precedentes. Ese período se caracteriza por la aparición de una gran variedad de animales, una "explosión" de vida pluricelular. Además de la aparición de las ramas de los metazoos conocidos actualmente (anélidos, moluscos, equinodermos, artrópodos y cordados) se originaron conjuntamente toda una serie de formas animales "raras", muy diferentes a los grupos actuales, cuya existencia fue de corta duración. Sólo unas pocas formas sobrevivieron y son, probablemente, los antecesores de los grupos actuales.
Vertebrados. Los vertebrados constituyen el subgrupo más grande y más conocido de cordados. Ciertas características que presentan en la región cefálica, como la concentración de órganos sensoriales y el cerebro, distinguen claramente a los vertebrados, aun a los más primitivos, de los cordados no vertebrados. Se ha sugerido que el pasaje de un modo pasivo de alimentación -por filtración ciliar- a otro activo fue acompañado de cambios en la actividad muscular y cefalización que diferencian a los ancestros de los vertebrados de los vertebrados actuales. BIOLOGÍA – 5 AÑO | Profesor: Claudio Desimone
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COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. La mayoría de los vertebrados tiene una columna vertebral -o espina dorsal- como eje estructural; sin embargo las formas más primitivas carecen de vértebras. La columna vertebral es un soporte flexible, habitualmente óseo, que se desarrolla alrededor de la notocorda, suplantándola por completo en la mayoría de las especies. Las proyecciones dorsales de las vértebras rodean al cordón nervioso a lo largo de la columna. El cerebro está, de modo semejante, encerrado y protegido por un cráneo. Entre las vértebras hay discos cartilaginosos que dan flexibilidad a la columna vertebral. En asociación con las vértebras, hay músculos segmentados por medio de los cuales sectores de la columna pueden moverse por separado. Este patrón segmentado persiste en las formas embrionarias de los vertebrados superiores, pero se pierde por completo en el curso del desarrollo. Una de las grandes ventajas de un endoesqueleto óseo es que está formado por tejido vivo que puede crecer con el animal. En el embrión vertebrado en desarrollo, el esqueleto es principalmente cartilaginoso; en la mayoría de los vertebrados, los huesos reemplazan gradualmente al cartílago en el curso de la maduración. Las porciones en crecimiento de los huesos siguen siendo, característicamente, cartilaginosas, hasta que el animal alcanza su tamaño definitivo. Hay siete grupos vivientes de vertebrados: los peces agnatos, cartilaginosos y óseos (que incluye a actinopterigios, sarcopterigios y pulmonados), los anfibios, los reptiles, las aves y los mamíferos. Su evolución está claramente documentada en el registro fósil. Uno de los principales acontecimientos en la evolución de los vertebrados fue la aparición de las mandíbulas. Estas estructuras se originaron como producto de modificaciones del patrón de desarrollo de la región cefálica anterior y constituyeron una verdadera novedad evolutiva. El desarrollo de mandíbulas, frecuentemente dotadas de dientes, amplió la variedad de organismos que les servían de alimento. Junto con una alimentación más eficiente obtenida de fuentes de energía más grandes y más concentradas, en los vertebrados con mandíbulas se abrió la posibilidad de incrementos significativos de tamaño. Un linaje de peces óseos predadores devónicos se adaptó a vivir en aguas poco profundas explotando los recursos de las áreas marginales de lagos o estuarios. Estos peces, de cráneos relativamente grandes y gruesas escamas, presentaban características que eran funcionales en el agua y la tierra, aunque no de la misma manera. Esto facilitó la transición de los hábitats acuáticos a los terrestres por parte de los vertebrados. Los anfibios tuvieron su origen de un grupo de peces óseos. Los anfibios vivientes incluyen los anuros ranas y sapos que carecen de cola después de la metamorfosis -, las salamandras -que tienen cola durante todo su ciclo vital- y los ápodos -que carecen de miembros y de vida subterránea-. Su piel fina, habitualmente sin escamas y que sirve como un órgano respiratorio accesorio, los diferencia de los reptiles. Los anuros tienen pulmones hacia cuyo interior fuerzan aire pero algunas salamandras respiran enteramente a través de la piel y de las membranas mucosas de su garganta. Los anfibios son muy vulnerables a la desecación, dado que el agua se evapora rápidamente a través de su piel. La aparición del huevo amniota en un grupo de tetrápodos posibilitó la conquista más completa de los hábitat terrestres. Este grupo de tetrápodos -denominados amniotas- está representado actualmente por los reptiles, aves y mamíferos; su origen se remonta al Carbonífero. El huevo amniota -o cleidoico- se caracteriza por tener una cáscara flexible o rígida que provee protección mecánica, pero que al mismo tiempo permite el paso de gases respiratorios y vapor de agua a través de ella. La albúmina (clara del huevo) constituye un reservorio de agua y proteínas, así como la BIOLOGÍA – 5 AÑO | Profesor: Claudio Desimone
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COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. yema. Pero, lo que realmente distingue este tipo de huevos, es la presencia de tres membranas extraembrionarias: amnios y corion (que rodean al embrión) y alantoides, que funciona como reservorio de los desechos nitrogenados producidos por el metabolismo del embrión y que, en consecuencia, no necesitan ser reprocesados. Los reptiles tienen una piel fuertemente queratinizada, habitualmente cubierta por escamas protectoras, y con pocas glándulas. Esto posibilita su existencia terrestre y su actividad diurna. Los reptiles vivientes incluyen lagartos, serpientes, tortugas y cocodrilos. Durante toda la prolongada era Mesozoica -unos 150 millones de años- los dinosaurios dominaron la vida terrestre. Luego, hace aproximadamente 65 millones de años, desaparecieron, dejando sólo una única línea de descendientes, las aves. Las aves son, esencialmente, reptiles especializados en el vuelo. Sus cuerpos contienen sacos aéreos y sus huesos son huecos. El hueso más masivo del esqueleto de las aves es la quilla o esternón, en la que se insertan los músculos que mueven las alas. Las aves voladoras presentan una gran reducción en el peso; el sistema reproductor de las hembras se ha reducido a un solo ovario, y aun éste se hace bastante grande como para ser funcional sólo en la época de apareamiento. Las aves tienen plumas, que son su característica morfológica más notable. Son endotérmicas; mantienen una temperatura corporal alta y constante gracias a la alta tasa metabólica y a la excelente aislación provista por las plumas.
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Mamíferos. Los primeros mamíferos se originaron a partir de un grupo de reptiles primitivos hace aproximadamente 200 millones de años y coexistieron con los dinosaurios durante 130 millones de años, eran pequeños y probablemente nocturnos; esto les permitió evitar a los dinosaurios carnívoros que estaban activos durante las horas de luz. La extinción de los dinosaurios fue seguida por una rápida radiación adaptativa de los mamíferos. Los mamíferos presentan una serie de caracteres anatómico-fisiológicos que los distinguen de otros vertebrados. Entre ellos, pueden mencionarse los siguientes: l) tienen pelo, 2) mantienen una alta temperatura corporal generando calor metabólicamente (endotermia) , 3) presentan articulación mandibular entre el hueso dentario de la mandíbula inferior y el hueso escamoso de la superior, 4) presentan heterodoncia -dientes altamente diferenciados en distintas partes de la boca- con precisión oclusal (los dientes de arriba y de abajo tienen encastre preciso) y sólo dos generaciones dentarias, 5) suministran leche a su progenie por glándulas especializadas (glándulas mamarias). Los mamíferos están clasificados dentro del Filo Cordados. Actualmente se reconocen más de 5.000 especies de mamíferos que forman parte de 26 órdenes. Según la estructura de sus tractos reproductivos, los mamíferos se dividen en tres grupos. Los Prototerios son aquellos que poseen rasgos más primitivos: ponen huevos, este grupo está formado por un solo orden: el orden Monotremas, que incluyen solo a las especies Equidna y Ornitorrinco. Los Metaterios (Marsupiales) son mamíferos que nacen con un desarrollo poco avanzado y lo completan dentro de una bolsa abdominal de la madre (el marsupio). Pero la mayoría de los mamíferos modernos pertenecen al grupo de Euterios o mamíferos placentarios, que se caracterizan por un desarrollo hasta una fase avanzada dentro del organismo de la madre nutridos por la placenta. Este grupo está conformado por 18 órdenes
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El hombre en el reino Animal. Los Primates. Los primates son un orden de mamíferos placentarios muy variados que incluye 260 especies, con un característico comportamiento social complejo. El orden primates se divide en dos subórdenes: - Los Estrepsirrinos: Conformado por los lémures. - Los Haplorrinos: Existen tres tipos de haplorrinos: * Társidos: conformado por los tarseros. * Platirrinos: conformado por los denominados monos del nuevo mundo. * Catarrinos: Incluye a dos grupos de gran importancia. Uno de ellos se denomina Monos del viejo mundo que incluye a especies como Babuinos y Macacos. El otro grupo de Catarrinos se denomina Hominoides, que a su vez incluye a los Antropomorfos (orangután, gorila, chimpancé) y los Homínidos. En este último grupo (Homínidos) se encuentra la especie humana y es el objeto de estudio de esta unidad. Por sus características más primitivas a los Estrepsirrinos y Társidos se los denomina Prosimios, se caracterizan por poseer hocico húmedo, no poseen una visión a color muy desarrollada y son pequeños, esto los hace vulnerables por lo que han desarrollado hábitos nocturnos (ver primeros mamíferos). Al resto de los primates (platirrinos y catarrinos) se los denomina antropoides. La evolución de los primates comenzó cuando un grupo de pequeños mamíferos, semejantes a las musarañas, trepó a los árboles. La mayoría de las tendencias en la evolución de los primates parecen estar relacionadas con adaptaciones a la vida arbórea. Los dos grupos principales de primates vivientes son los prosimios (loris, galagos, lémures y tarseros) y los antropoides (monos del Viejo Mundo, monos del Nuevo Mundo y hominoides). El análisis presentado hasta el momento sugiere que los gibones, orangutanes, gorilas y chimpancés constituyen nuestros parientes vivos más cercanos.
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Evolución de los primates. Cinco tendencias que condujeron a caracteres exclusivamente humanos se iniciaron en las primeras especies que vivían en los árboles. Se produjeron por modificaciones en ojos, huesos, dientes y cerebro. Aumento de la visión diurna. Los primates tempranos tenían un ojo a cada lado de una cabeza con forma similar a la del ratón. Más adelante algunos presentaron cara aplanada, de tipo recto, con los ojos hacia el frente. La capacidad para enfocar ambos ojos sobre un objeto mejoró la percepción de profundidad. Además, los ojos se hicieron más sensibles a las variaciones de la intensidad luminosa y el color. Durante esta época, la importancia del sentido del olfato declinó. Marcha erguida. Los humanos son bípedos: su sistema óseo y sus músculos están adaptados para mantenerse erectos y caminar sobre dos pies. Por ejemplo, su columna vertebral con forma de S mantiene la cabeza y el torso centrados sobre los pies, y los brazos son más cortos que las piernas. En contraste, los prosimios y los monos se desplazan en cuatro patas, todas de aproximadamente la misma longitud. Los gorilas caminan sobre dos piernas y se apoyan sobre los nudillos de sus largos brazos. Mejor agarre. Los primeros mamíferos abrían los dedos de los pies para soportar su peso mientras caminaban o corrían sobre cuatro patas. En los antiguos primates que vivían en los árboles, las manos sufrieron modificaciones. La capacidad de la mano para adoptar diversas posiciones permitió que los ancestros de los humanos pudieran fabricar y usar herramientas. Los movimientos prensiles y oponibles refinados condujeron al desarrollo de la tecnología y la cultura. -7Quijadas y dientes modificados. Las modificaciones a las quijadas se correlacionan con el cambio gradual de la alimentación: de consumir insectos a consumir frutas y hojas, y luego a una dieta mixta u omnívora. Las quijadas rectangulares y los dientes caninos largos evolucionaron en los monos y grandes BIOLOGÍA – 5 AÑO | Profesor: Claudio Desimone
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COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. monos. La quijada con forma de arco y dientes más pequeños y uniformes evolucionaron en los primeros homínidos. Comportamiento, cerebro y cultura. cultura Tanto el cerebro como su recubrimiento aumentaron de tamaño y complejidad. A medida que las dimensiones mensiones del cerebro se incrementaron, también lo hizo la duración del embarazo y el tiempo de cuidados maternos requerido. En comparación con los primates tempranos, los grupos posteriores tuvieron menos crías y las cuidaron durante más tiempo. Los primeros primates eran solitarios. Posteriormente, algunos comenzaron a vivir en grupos pequeños. Las interacciones sociales y los caracteres culturales comenzaron a afectar el éxito reproductivo. La cultura es la suma de todos los patrones de comportamiento comportamiento aprendido que se transmiten entre miembros de un grupo y entre generaciones.
Evolución de los Homínidos. Los homínidos (u homínino) son un grupo de primates que desarrollaron su vida sobre el suelo, abandonando la vida arborícola, y desplazándose sobre dos patas: primates bípedos. Los primeros miembros del grupo de los homínidos, homínidos los australopitecinos (género Australopihtecus) tecus), se originaron hace más de 4,2 millones de años. Comparten características con los simios como el tamaño de su cerebro, comparten con los humanos el andar bípedo y el patrón bicúspide del primer premolar. El género Australopithecus tuvo una existencia de 3 millones de años, incluye varias especies, y se ha aceptado que todas ellas se originaron en África. La especie más antigua de este género es Australopithecus Amanensis, que probablemente es antecesor de otra otra especie menos antigua, Australopithecus Afarensis, especie muy conocida a la que pertenece “Lucy” cuyos fósiles tienen entre 3,7 y 3 millones de años. Estas especies representan una etapa temprana de la evolución de los homínidos, en la que los rasgos simiescos miescos muestran una cercanía con el momento de divergencia con el linaje de los chimpancés.. Los australopitecinos se diversificaron en dos grupos: gráciles y robustos. El grupo de robustos dio origen a otro género de homínidos ya extintos: el género Paranthropus. Paran El grupo de australopitecinos gráciles de menor talla deben haber dado origen al al género Homo.
Homo Australopitecinos Paranthropus Actualidad
Diversidad del género Homo. Hasta el momento la especie del género Homo más antigua es Homo Habilis,, que aparece en el registro fósil hace unos 2 millones de años. Su nombre significa “hombre hábil”, ya que aparentemente fueron las primeras criaturas en crear herramientas. Al igual que los australopitecinos y los hombres actuales, Homo Habilis caminaba erecto y tenía molares bicúspides. Su talla de entre 90 y 110 cm de altura los asemeja a los Australopitecus. Sin embargo las características de haber construido herramientas y BIOLOGÍA – 5 AÑO | Profesor: Claudio Desimone
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COLEGIO ROSARIO VERA PEÑALOZA. poseer un cerebro de mayor tamaño que los australopitecinos, lo ubican más próximos a los hombres actuales. Esta especie debió haber habitado en continente africano, pudiendo ser contemporáneo con especies del género Paranthropus. Los fósiles de Australopitecinos, Paranthropus y Homo Habilis fueron hallados exclusivamente en África. Pero tanto en África como en Europa y Asia se encontraron fósiles de un homínido más reciente datados un intervalo entre 1,6 y 0,3 millones de años: Homo Erectus. Anatómicamente no presenta demasiadas diferencias con Homo Habilis, pero hay un incremento notable en la talla y tamaño del cerebro que se acerca a los 1000 cm3 (similares a los valores del humano moderno). Sin embargo existe una característica distintiva por primera vez en Homo Erectus, en algunos asentamientos se hallaron capas de ceniza, trozos de carbón y huesos quemados. Se ha sugerido que la habilidad de utilizar el fuego ha sido la clave del éxito de esta especie, otorgando la capacidad de proveerse calor en los climas fríos, cocinar los alimentos y ahuyentar a las fieras.
Origen del Hombre Moderno: Homo Sapiens El origen de los humanos anatómicamente modernos está en discusión. Para explicar el origen del Homo Sapiens se proponen dos modelos: el modelo del candelabro y el modelo de Arca de Noé. Modelo del candelabro. Los fósiles de Homo Erectus han sido hallados tanto en África, Europa y Asia, sobre esta base muchos científicos consideran a Homo Erectus como el antecesor de Homo Sapiens, y han propuesto como modelo explicativo del origen del hombre moderno al “modelo del candelabro” o también llamado Modelo Multirregional. Según este modelo hubo múltiples migraciones tempranas desde África hacia Europa y Asia que dieron como resultado el establecimiento de diferentes poblaciones de Homo Erectus. Estas poblaciones, que evolucionaron en forma gradual, separadas unas de otras habrían dado origen a distintas variantes de Homo Sapiens. Según este modelo no se diferenciaron en diferentes especies (solo Homo Sapiens) debido al flujo genético (intercambio de genes entre las poblaciones). Modelo de arca de Noé. De acuerdo con este modelo también llamado Modelo Fuera de África, un pequeño grupo de humanos modernos previamente diferenciados como Homo Sapiens migró hacia Europa desde algún sitio de África en épocas más recientes (probablemente 100.000 años) y colonizó todo el mundo reemplazando a las poblaciones existentes que se extinguieron. De acuerdo a este modelo Homo Erectus no necesariamente es un antecesor de Homo Sapiens.
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Cerebro Humano. Las características físicas principales que nos diferencian de nuestros parientes más cercanos, los simios, son nuestros cerebros grandes y altamente desarrollados, y la postura erecta. Como se describió antes, la postura erguida surgió en forma muy temprana en la evolución de los homínidos, y éstos caminaron erguidos durante varios millones de años antes del surgimiento de la especie Homo con cerebro grande. ¿Qué circunstancias originaron la evolución en el aumento del tamaño del cerebro? Se han propuesto muchas explicaciones, pero se tiene disponible muy poca evidencia directa: las hipótesis acerca de los orígenes evolutivos de los cerebros grandes son necesariamente especulativas. Una explicación propuesta sobre el origen de los cerebros grandes sugiere que éstos evolucionaron como respuesta a las cada vez más complejas interacciones sociales. En particular, la evidencia fósil sugiere que, hace aproximadamente 2 millones de años, la vida social de los homínidos comenzó a incluir un nuevo tipo de actividad: la caza comunitaria de animales grandes. El acceso resultante a cantidades significativas de carne debió fomentar la necesidad de idear métodos para la distribución de este valioso y limitado recurso entre los miembros del grupo. Algunos antropólogos suponen que los individuos más capaces para manejar esta interacción social tuvieron más éxito para obtener una mayor porción de carne, y usarla para su propio beneficio. Quizás esta interacción social se realizó mejor por los individuos con cerebros más grandes y poderosos y, por lo tanto, la selección natural favoreció a tales individuos. Las observaciones de las sociedades de chimpancés han demostrado que la distribución de la carne de animales cazados por un grupo a menudo implicaba complejas interacciones sociales, en las cuales la carne se usaba para formar alianzas, devolver favores, tener acceso a parejas sexuales, pacificar a los rivales, etcétera. Quizá la habilidad mental requerida para planear, evaluar y recordar tales interacciones fue la fuerza impulsora detrás de la evolución de nuestros cerebros grandes e inteligentes. BIOLOGÍA – 5 AÑO | Profesor: Claudio Desimone
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Lectura Complementaria: Modelo para armar. Colección ciencia que ladra… Martin Cagliani - 12 -
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