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BIOLOGIA EVOLUTIVA
El origen de la vida, teoría
El origen de la vida ha tenido en todas las civilizaciones una explicación cuyo
denominador común era la intervención divina. La ciencia, sin embargo, ante esta
gran pregunta necesitaba buscar causas, reglas o mecanismos que dieran a ese hecho
una justificación constatable.
La generación espontánea de la vida fue una teoría autorizada y
desautorizada consecutivamente en varias ocasiones entre 1668 y 1862, año
éste último en que que se disipó la incógnita (Teorías evolucionistas). En 1668 el
médico italiano Francesco Redi demostró que las larvas de mosca de las carnes
en descomposición se producían a causa de puestas previas, y no
espontáneamente por la propia carne. La generación espontánea quedaba en
parte desautorizada (no exenta de polémica) a pesar del arraigo que esa teoría
tenía en la historia de la biología.
La polémica sobre la generación espontánea se avivó aún más cuando en 1677 Antoni
Van Leeuwenhoek, un fabricante de microscopios y pionero en descubrimientos sobre
los protozoos, desautorizó de nuevo la antigua teoría cuando experimentó sobre
microorganismos sólo visibles al microscopio, ante la aparente constatación de que
estos seres aparecían espontáneamente en los alimentos en descomposición.
Demostró que las pulgas y gorgojos no surgían espontáneamente a partir de granos
de trigo y avena, sino que se desarrollaban a partir de diminutos huevos.
Tuvieron que transcurrir cien años para que en 1768 el fisiólogo italiano Lazzaro
Spallanzani (uno de los fundadores de la biología experimental) demostrase la
inexistencia de generación espontánea. Hirviendo un caldo que contenía
microorganismos en un recipiente de vidrio, y cerrándolo después herméticamente
para evitar la entrada de aire, el líquido se mantuvo claro y estéril. Los inmovilistas de
esa época no dieron validez al experimento, a pesar de su rotundidad, y expusieron
como argumento que se había alterado el aire del interior del recipiente por efecto del
calor, eliminando los principios creadores de la vida.
El problema seguía sin resolverse definitivamente en la segunda mitad del siglo XIX,
hasta que el biólogo francés Louis Pasteur se propuso emprender una serie de
experimentos para solventar la cuestión de la procedencia de esos microorganismos
que, en apariencia, se generaban espontáneamente. En 1862 Pasteur llegó a la
conclusión de que los gérmenes penetraban en las sustancias procedentes de su
entorno.
Ese descubrimiento dio lugar a un debate feroz con el biólogo francés Félix Pouchet, y
más tarde con el respetado bacteriólogo inglés Henry Bastion; éste último mantenía
que la generación espontánea podía darse en condiciones apropiadas. Una comisión
de la Academia de Ciencias aceptó oficialmente en 1864 los resultados de Pasteur, a
pesar de ello los debates duraron hasta bien entrada la década de 1870.
En la actualidad, la base de referencia de la teoría evolutiva del origen de la vida, se
debe al bioquímico soviético Alexandr Ivánovich Oparin, aunque el británico John
Burdon Sanderson Haldane sostuvo una idea similar. Oparin postuló en 1924 que las
moléculas orgánicas habían podido evolucionar reuniéndose para formar sistemas que
fueron haciéndose cada vez más complejos, quedando sometidos a las leyes de la
evolución. Según esta teoría, los océanos contenían en sus orígenes gran cantidad de
compuestos orgánicos disueltos. En un proceso que requirió mucho tiempo, esas
moléculas se fueron agrupando en otras mayores y éstas a su vez en complejos
temporales. Alguno de esos complejos se convirtió en un protobionte tras adquirir una
serie de propiedades, por las cuales podía aislarse e introducir en su interior ciertas
moléculas que le rodeaban y liberar otras. Las funciones metabólicas, la reproducción
y el crecimiento habrían aparecido después de que el protobionte adquiriera la
capacidad de absorber e incorporar las moléculas a su estructura, para finalmente
conseguir separar porciones de sí mismo con iguales características.
La teoría de Oparin fue experimentada con validez por Stanley Miller en 1953, como parte de su tesis doctoral dirigida por H. Urey; consiguiendo obtener compuestos orgánicos complejos después de reproducir las condiciones primitivas del planeta en un aparato diseñado al efecto. Miller creó un dispositivo, en el cual la mezcla de gases que imitan la atmósfera primitiva, es sometida a la acción de descargas eléctricas, dentro de un circuito cerrado en el que hervía agua y se condensaba repetidas veces. Se producían así moléculas orgánicas sencillas, y a partir de ellas otras más complejas, como aminoácidos, ácidos orgánicos y nucleótidos. Se abrió así camino a la obtención de numerosas moléculas orgánicas. En condiciones de laboratorio se han conseguido sintetizar azúcares, glicerina, aminoácidos, polipéptidos, ácidos grasos, o porfirinas que es la base de la clorofila y hemoglobina, etc
En resumen, la vida surgió en unas condiciones ambientales muy distintas a las actuales, las de la Tierra primitiva, a partir de moléculas orgánicas que no competían con ningún otro organismo vivo. Mediante la intervención de la selección natural se habrían ido diversificando hasta los actuales organismos.
Una condición indispensable para la evolución de la vida a partir de materia orgánica no viva, era la existencia de una atmósfera terrestre carente de oxígeno libre (Formación de las primeras células). En opinión de Haldane, que sostenía esa idea, durante el proceso biogenético los compuestos orgánicos no podrían ser estables en una atmósfera oxidante (con O2); serían los organismos fotosintéticos los que posteriormente producirían el O2 atmosférico actual.
Formación de las primeras células
Se ha convenido que el proceso de formación de las primeras células debió superar varias etapas de evolución, tres de carácter prebiológico (química) y una biológica: constitución de la
Tierra, síntesis prebiológica, fase subcelular y fase protocelular.
Constitución de la Tierra...
Se estima que tuvo lugar hace unos 5.000 millones de años. El enfriamiento de las rocas emitía gases a la atmósfera ricos en compuestos de carbono y carentes de oxígeno (reductores).
Síntesis prebiológica
Se produce a partir de los monómeros , o moléculas sencillas procedentes de los
gases de la atmósfera primitiva, que posteriormente quedarían disueltos en el medio
líquido. Aminoácidos, azúcares y bases orgánicas se irían formando mediante
diferentes tipos de energía, descargas eléctricas o radiaciones ultravioletas. Éstos, en
el medio acuoso, tendrían una polimerización gradual dando lugar a macromoléculas
o cadenas proteicas y de ácidos nucleicos.
Las descargas eléctricas y radiaciones ultravioleta darían lugar a la polimerización
gradual en el medio acuoso.
Diferentes tipos de energía, como descargas eléctricas o radiaciones ultravioleta irían
formando aminoácidos, azúcares y bases orgánicas.
Fase subcelular
Las microesferas de proteinoides (según Fox) o coacervados (según Oparin),
consistentes en gotitas ricas en polímeros, inician su separación dentro del medio
acuoso, que primitivamente tenía una consistencia de sopa. Por selección química, se
generarían posteriormente protobiontes individualizados independientes del entorno
(formados por proteínas y ácidos nucleicos).
Fase protocelular
Se activa un mecanismo de autorreproducción, y una evolución biológica por selección
natural. Ese mecanismo genético asegura que las protocélulas hijas adquieran las
mismas propiedades químicas y metabólicas de las protocélulas padre, es decir, se
realiza una transmisión hereditaria, que a su vez permite la existencia de mutaciones (
evolución biológica).
Las actuales bacterias anaeróbicas como las de tipo Clostridium (fermentadoras),
serían parecidas a las que en el origen de la Tierra tendrían los primeros seres vivos,
que, probablemente, consistirían en formas unicelulares heterótrofas; de todas formas,
estas bacterias actuales requieren adquirir en el entorno moléculas energizadas
constituidas por reacciones no biológicas. Las primeras células que dependían, como
ya se dijo, de materia orgánica formada por diferentes fuentes de energía como las
descargas eléctricas (que comenzaría a escasear), prescindieron progresivamente de
esa energía cuando la fotosíntesis entró en acción. La atmósfera comenzó entonces a
recibir O2, y por evolución aparecerían las cianobacterias o algas azules, cuyos
sedimentos fueron identificados en microfósiles de hace unos 3.500 millones de años.
La atmósfera del planeta cambió de reductora a oxidante en los 2.000 millones que
siguieron a los procesos descritos. De cada cinco moléculas una era de O2. Con la
formación de la capa de ozono se redujeron las radiaciones ultravioleta, y por esa
razón las condiciones que permitieron la aparición de la vida desaparecieron
definitivamente.
Por tanto, la instauración plena de vida eliminó las condiciones originales
que la hicieron posible. La aparición por evolución de los primeros
eucarióticos unicelulares y pluricelulares, se sitúan alrededor de hace unos
2.000 millones de años.
El origen de los homínidos
Del orden de los Primates , superfamilia de los Hominoides , se desprenden las familias
de los póngidos y homínidos. De los homínidos , el Homo sapiens (seres humanos)
constituye la única especie.
El origen y proceso de evolución de la especie humana o de hominización, se define
como el desarrollo simultáneo del cerebro, locomoción bípeda y capacidad
tecnológica.
Darwin teorizó con que la humanidad descendía de un antiguo miembro del subgrupo
antropoide (no de los actuales monos como se le atribuye), siendo el filósofo Kant el
que apuntó a la descendencia de los primates. La antropología actual ha podido
confirmar mediante numerosos fósiles encontrados, que el antecesor de la humanidad
ha vivido en África. De todas formas, los antropólogos moleculares han confirmado
que los humanos no proceden de los simios, sino que derivan de un antepasado
común por descubrir, cuya separación del tronco común (con gorilas y chimpancés)
pudo suceder entre 7 y 3 millones de años (paleontológicamente es un tiempo muy
corto).
Actualmente existen cinco géneros de antropoides (tres asiáticos y dos africanos) que
forman la familia de los simios ( póngidos ). En Asia son los gibones (comprenden varias
especies del género Hylobates ), el siamán ( Simphalangus syndactylus ) y el orangután
( Pongo pygmaeus ); en África son el chimpancé ( Pan troglodytes y P. paniscus ) y el
gorila ( Gorilla gorilla ).
En cuanto a los homínidos, hagamos un repaso mas conciso de la historia evolutiva:
Hace 30 millones de años existió un primate antepasado común y más antiguo
conocido durante el Oligoceno, el Aegyptopithecus , del que partieron dos linajes: de
un lado los gibones, y del otro los restantes póngidos y homínidos.
Entre 25 y 15 millones de años (según que autores hasta 8), en el Mioceno medio, en
Europa, Asia y África habitaron diversas especies de monos superiores (subfamilia
Driopitecinos ), que fueron posibles antecesores de los póngidos y homínidos. Al primer
fósil de un gran antropoide encontrado en Francia ( Dryopithecus ) se le supone 13
millones de años de antigüedad. En Palestina, por su parte, fue encontrado el
Sivapithecus , probablemente relacionado con el antecesor del orangután
Entre 14 y 8 millones de años, en el Mioceno superior y Plioceno inferior, habitaban el
género Ramapithecus ( R. brevirostris ) en la India, Pakistán y China; otra forma similar,
el Keniapithecus ( K. africanus ) en África. Con respecto a este periodo surgen diferentes
consideraciones antropológicas; así, mientras algunos autores sostienen que el
Ramapithecus es un homínido, y por tanto que la separación de esta familia del tronco
común con la de los póngidos, se realizó entre los 20 y 15 millones de años, la mayoría
de antropólogos lo consideran un mono antepasado del orangután.
El nexo común de los simios y humanos del que no se tienen dudas, es el de los
hombres mono del sur (género Australopithecus ), cuya familia australopitecinos ya
Aquino siglos más tarde, compatible con la filosofía cristiana. Por otra parte, el fijismo
sostenía que los seres vivos no cambiaban, sino que habían sido creadas así.
La teoría de Lamarck fue vivamente atacada en su tiempo, hasta el extremo de ser
silenciada. Sin embargo, se mantuvo esta corriente de pensamiento evolucionista,
sirviendo de base para lo que terminaría siendo una verdadera revolución en las ideas
biológicas del momento, y que desembocaría en la teoría de la evolución de las
especies de Charles Darwin. El eminente genetista Theodosius Dobzhansky afirmó a
finales del siglo XX que, con respecto a esta concepción de la naturaleza, nada tiene
sentido en biología si no es considerado bajo el punto de vista de la evolución.
Lamarck formuló dos leyes en su teoría, la cual aceptaba la generación espontánea
como un acontecimiento frecuente. Se pueden resumir en los siguientes puntos:
- (^) Los organismos poseen un instinto interno que les lleva a su propio
perfeccionamiento.
- Los organismos generan nuevas necesidades cuando se producen cambios en el
ambiente. Esta característica determina que se vean obligados a utilizar ciertos
órganos en mayor o menor medida, o incluso a no utilizarlos, lo que provoca que
estos órganos sufran formación, desarrollo, atrofias o desaparición; finalmente por
efecto de estas variables se producen cambios o alteraciones en sus constituciones.
Estos hechos se pueden resumir en una frase: la función crea el órgano.
- Las alteraciones o cambios, adquisiciones o pérdidas, son heredables.
Charles Darwin, por su parte, formuló su teoría completa El origen de las especies en
1859, y que previamente esbozara, como así lo hiciera también Alfred Russel Wallace,
influidos por la obra de Malthus Un ensayo sobre los principios de la población , que
publicara en 1798.
La teoría de Darwin se resume en los siguientes puntos:
- Nuestro mundo no se mantiene estático, sino que está en continua evolución. Las
especies cambian continuamente, con el tiempo unas se extinguen y aparecen
otras nuevas. Las formas de las especies actuales son más diferentes cuanto más
antiguas sean.
- Los cambios no se producen súbitamente o a saltos discontinuos, sino que es un
proceso continuo y gradual.
- Las especies descienden de un antepasado común, por tanto los organismos
semejantes están emparentados. Remontándose en el tiempo se llegaría a un
origen único de la vida.
- La evolución o cambio evolutivo es resultado de un proceso de selección natural.
En una primera fase se produce variabilidad en cada generación, mientras que en
una segunda fase se produce la selección a través de la supervivencia (lucha por la
propia existencia). La segunda fase de selección constatada por Darwin, está
basada en las observaciones que mantuvo sobre la reproducción de distintas
especies, las cuales siendo abundantes se mantenían no obstante en equilibrio a
través de las generaciones; este hecho implica que muchos individuos mueren
tempranamente. La razón de la muerte a edad temprana tiene su respuesta en
que, las diferencias existentes entre los descendientes de una misma especie, los
cuales se han adaptado diversamente al hábitat donde han nacido, luchan entre sí
por la propia existencia; los más aptos sobrevivirán, y por tanto transmitirán
posteriormente a sus hijos esas características de fortaleza; el proceso se repetirá
en cada generación.
En resumen , la evolución es un proceso de selección natural en la cual, en una
primera etapa se produce la mutación, recombinación y acontecimientos al azar
(producción de la variabilidad genética), para en una segunda etapa quedar regulada
esa variabilidad mediante la selección natural.
En 1937 comenzó a imperar el neodarwinismo (teoría sintética) , fruto de los nuevos
conocimientos genéticos surgidos de los estudios de Mendel o Morgan entre otros,
siendo generalmente aceptada en la actualidad la moderna teoría de la evolución
elaborada en ese momento por Theodosius Dobzhansky en la obra Genética y el
origen de las especies , que fuera completada posteriormente con trabajos en
diferentes disciplinas: Ernst Mayr en zoología, Stebbins en botánica y Simpson en
paleontología.
Biología evolutiva
Evolución biológica y sus mecanismos
En 1859, con la teoría sobre el origen de las especies de Charles Darwin, quedaron
sentadas las bases de la evolución biológica. Darwin afirmaba que los seres vivos que
habitan nuestro planeta, son producto de un proceso de descendencia en el que se
introducen sucesivas modificaciones, con origen en un antepasado común. Por tanto,
todos partieron de un antecesor común y a partir de él evolucionaron gradualmente. El
mecanismo por el cual se llevan a cabo estos cambios evolutivos es la selección
natural. Muchos sucesos de la naturaleza sólo tienen explicación mediante la teoría
de la evolución; Darwin aportó numerosos hechos que encajan en su teoría, y que
posteriormente se vieron reforzados con nuevas evidencias, constituyendo todos ellos
lo que se llamó pruebas de la evolución. Entre otras destacan las de tipo
paleontológico, anatómica comparada, bioquímica comparada, embriológica,
adaptación/mimetismo, distribución geográfica y domesticación.
Pruebas paleontológicas: Los Fósiles
És considerado fósil cualquier indicio de la presencia de organismos que vivieron en
tiempos remotos de la Tierra. Las partes duras de cuerpo de los organismos son
aquellas las mas frecuentemente conservadas por los procesos de fosilización, pero
existen casos en que la parte mayor del cuerpo también es preservada.
Dentro de estos podemos citar a los Fósiles congelados, como, por ejemplo, el mamut
encontrado en el norte de Siberia y los fósiles de insectos encontrados en ámbar. En
este último caso, los insectos que penetraban una resina pegajosa, eliminada por los
piñedos, morían, la resina se endurecía, transformándose en ámbar y el insecto ahí
atrapado era preservado con detalles de su estructura.
También son consideradas fósiles impresiones dejadas por organismos que vivieron en
eras pasadas, como, por ejemplo, pisadas de animales extintos e impresiones de
hojas, de plumas de aves extintas y de superficies de pies de los dinosaurios.
La importancia del estudio de los fósiles para la evolución está en las posibilidades de
conocer organismos que vivieron en la Tierra en tiempos remotos, en condiciones
ambientales distintas a las encontradas actualmente, y que pueden ofrecer indicios de
parentesco con las especies actuales.
Prueba de la adaptación/mimetismo
Demuestra la existencia de un proceso de cambio, mediante la presencia de restos
fósiles de floras y faunas extinguidas y su distribución en los estratos.
Numerosas formas indican puentes entre dos grupos de seres, como es una forma
intermedia entre reptil y ave presentada por el Archaeopteryx, verdadero ejemplo de
la evolución desde los pequeños dinosaurios del Mesozoico y las aves actuales..
ejemplo, son una prueba más de las adaptaciones evolutivas independientes a partir
de sus antecesores locales, dada 41la imposibilidad de migración de esas especies.
Prueba de la domesticación
Son un claro ejemplo de cambios evolutivos provocados en este caso por la mano del
hombre. Las actividades agrícolas o ganaderas de los humanos, han proporcionado
campo de experimentación en animales y vegetales; así, se ha logrado una gran
variabilidad de formas muy diferentes de los especimenes ancestrales; ejemplo: los
cruces entre razas de perros, caballos, vacas, ovejas, gallinas, o plantas comestibles,
sobre todo cereales. Todo ello resultado de cambios evolutivos controlados.
ORGANIZACIÓN DE LA VIDA
BIODIVERSIDAD
CLASIFICACION DE LOS SERES VIVOS
¿QUÉ ES LA VIDA?
Es muy fácil afirmar que un ser humano, un roble y un saltamontes son seres vivos,
mientras que las rocas no lo son. Sin embargo, hasta la fecha sigue siendo muy difícil
hacer una definición formal de lo que es la vida. Probablemente lo mejor que podemos
hacer para definir la vida sea construir una nómina de las características que los seres
vivos tienen en común. Al hacerlo descubrimos que las características distintivas de
casi todos los seres vivos respecto de los no vivos incluyen:
1. Organización específica La teoría celular , uno de los conceptos fundamentales de la biología, establece que todos los seres vivos están compuestos por unidades básicas llamadas células y por productos celulares , que resultan de la propia actividad celular. Aunque los organismos varían en gran medida en tamaño y apariencia, todos (excepto los virus 1 *) están formados por unidades básicas llamadas células. La célula es la parte más simple de la materia viva capaz de realizar todas las actividades necesarias para la vida. Algunos de los organismos más simples, como las bacterias, son unicelulares ; es decir, constan de una sola célula. Por el contrario, el cuerpo de un hombre o un roble están formados por miles de millones de células; en estos organismos pluricelulares complejos, los procesos del organismo entero dependen del funcionamiento coordinado de las células que lo constituyen. Por el hecho de estar constituidos por una única célula, en los organismos unicelulares la única célula debe realizar todas las funciones (es polifuncional). En los organismos pluricelulares, a medida que la complejidad aumenta las células se diferencian unas de otras, adquiriendo funciones específicas, como ocurre en los humanos con las células epidérmicas, musculares, nerviosas, etc. 2. Metabolismo En todos los seres vivos ocurren reacciones químicas esenciales para la nutrición, el crecimiento y la reparación de l as células, así como para la conversión de la energía en formas utilizables (transducción). La suma de todas estas actividades químicas del organismo recibe el nombre de metabolismo. Las reacciones metabólicas ocurren de manera continua en todo ser vivo; en el momento en que se suspenden se considera que el organismo ha muerto. Cada célula específica del organismo toma en forma continua nuevas sustancias que modifica químicamente de diversas maneras, para integrar con ellas nuevos componentes celulares. Algunos nutrientes se usan como "combustible" en la respiración celular, proceso durante el cual una parte de la energía almacenada en ellos es tomada por la célula para su propio uso. Esta energía es necesaria en la síntesis y en otras actividades celulares. En la mayoría de los organismos la respiración celular también requiere oxígeno, que es proporcionado por el proceso de intercambio de gases. Los desperdicios celulares como el dióxido de carbono y el agua deben eliminarse del organismo. Cada reacción química está regulada por una enzima específica, es decir, un catalizador químico. La vida en la Tierra implica un incesante flujo de energía dentro de la célula, entre células, y de un organismo a otro. 3. Homeostasis (del griego homo = parecido, estasis = fijar)
1 Los virus sólo pueden llevar a cabo su metabolismo y reproducción empleando los
mecanismos metabólicos de las células a las que parasitan; por esa razón se dice
que los virus están en los límites entre lo vivo y lo no vivo.
ésta. Los bordes se aproximan entre sí y las vellosidades se entrelazan para impedir el escape de la presa. Entonces la hoja secreta enzimas que matan y digieren al insecto. Estas plantas suelen vivir en suelos deficientes en nitrógeno, por lo que la captura de insectos les permite obtener, de las presas que "devoran", parte del nitrógeno que necesitan para su propio crecimiento.
6. Crecimiento Algunas cosas no vivas parecen crecer. Por ejemplo, se forman cristales en una solución sobresaturada de una sal; a medida que la solución va perdiendo más sal disuelta, los cristales crecen más y más. No obstante, ese proceso no es crecimiento en el sentido biológico. Los biólogos restringen el término crecimiento a los procesos que incrementan la cantidad de sustancia viva del organismo. El crecimiento , por lo tanto, es un aumento en la masa celular, como resultado de un incremento del tamaño de las células individuales, del número de células, o de ambas cosas. El crecimiento puede ser uniforme en las diversas partes de un organismo, o mayor en unas partes que en otras, de modo que las proporciones corporales cambian conforme ocurre el crecimiento. La mayoría de los vegetales superiores siguen creciendo en forma indefinida, hecho que constituye una diferencia sustancial entre plantas y animales. Por el contrario, casi todos los animales tienen un período de crecimiento, el cual termina cuando se alcanza el tamaño característico del estado adulto. Uno de los aspectos más notables del proceso es que cada parte del organismo sigue funcionando conforme éste crece. 7. Reproducción Uno de los principios fundamentales de la Biología es que “toda la vida proviene exclusivamente de los seres vivos". Si existe alguna característica que pueda considerarse la esencia misma de la vida, ésta es la capacidad que tiene los organismos de reproducirse. En los organismos menos evolucionados (procariotes) como las bacterias, la reproducción sexual es desconocida. Cada célula se divide por constricción, dando lugar a dos células hijas (reproducción asexual). Este procedimiento es el que ocurre habitualmente en los organismos más simples, como las amebas. Cuando una ameba alcanza cierto tamaño, se reproduce partiéndose en dos, y forman dos amebas nuevas. Antes de dividirse, cada ameba produce un duplicado de su material genético (genes), de modo que cada célula hija recibe un juego completo de ese material. Con la salvedad del tamaño, cada ameba hija es idéntica a la célula progenitora. A menos que sea devorada por otro organismo o que la destruyan las condiciones ambientales adversas, como la contaminación, una ameba no morirá. En los vegetales inferiores la reproducción puede ser asexual o sexual y habitualmente se produce una alternancia de generaciones sexuales y asexuales. En casi todas las plantas y animales, la reproducción sexual se realiza mediante la producción de células especializadas llamadas gametas, las cuales se unen y forman el óvulo fecundado, o cigota, del que nace el nuevo organismo. Cuando la reproducción es sexual, cada descendiente es el producto de la interacción de diversos genes aportados de manera equivalente por la madre y el padre, en vez de ser idéntico al progenitor, como sucede en el proceso asexual. La **variación genética es la materia prima sobre la cual actúan los procesos vitales de la evolución y la adaptación.
- Adaptación** La capacidad que muestra una especie (véase más adelante la definición) para adaptarse a su ambiente es la característica que le permite sobrevivir en un mundo en constante cambio. Las adaptaciones son rasgos que incrementan la capacidad de sobrevivir en un ambiente determinado. Dichas adaptaciones pueden ser estructurales, fisiológicas o conductuales, o una combinación de ellas. Todo organismo biológicamente apto es, de hecho, una compleja colección de adaptaciones coordinadas. La larga y flexible lengua de los batracios es una adaptación estructural para atrapar insectos y el grueso pelaje de los osos polares lo es para sobrevivir en las temperaturas congelantes. La adaptación de una plaga frente a los efectos letales de un plaguicida es una adaptación fisiológica. El plaguicida interfiere una reacción metabólica vital; algunos individuos de la especie plaga pueden sufrir una mutación que les permita sintetizar una sustancia que bloquee la acción del plaguicida. Los descendientes de los individuos mutados que sobreviven al plaguicida serán insensibles a éste.
La polinización de plantas por insectos es un ejemplo de adaptación conductual. El insecto aprende a reconocer un aroma que lo atrae hacia una flor que tiene néctar y se hace visitante casi exclusivo de esa flor. La adquisición de este nuevo comportamiento le asegura al insecto la fuente de alimentación (y a la planta la eficiencia reproductiva, ya que el insecto transportará polen entre distintos individuos de la misma especie). La adaptación trae consigo cambios en la especie, más que en el individuo. Si todo organismo de una especie fuera exactamente idéntico a los demás, cualquier cambio en el ambiente sería desastroso para todos ellos, de modo que la especie se extinguiría. La mayor parte de las adaptaciones se producen durante períodos muy prolongados de tiempo, y en ellas intervienen varias generaciones. Las adaptaciones son el resultado de los procesos evolutivos.
LA ORGANIZACIÓN DE LA VIDA
Una de las características más sorprendentes de la vida es la organización. Ya se mencionó el nivel de organización celular, pero dentro de cada organismo específico pueden identificarse algunos otros niveles: nivel químico, nivel celular, nivel orgánico y nivel ecológico.
Niveles de organización El nivel químico es el nivel de organización más simple. Este nivel abarca las partículas básicas de toda la materia, los átomos, y sus combinaciones, llamadas moléculas. Un átomo es la unidad más pequeña de un elemento químico que aún conserva las propiedades características de dicho elemento. Los átomos se combinan por medios químicos, y dan lugar a moléculas. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno y forman una molécula de agua. La asociación de moléculas pequeñas en estructuras más grandes da lugar a las macromoléculas (proteínas, formadas por la asociación de aminoácidos; poliscaráridos, que resultan de la unión de muchas moléculas de monosacáridos; ácidos nucleicos, que se forman por condensación de nucleótidos, que a su vez están constituidos por una base nitrogenada, un azúcar y ácido fosfórico). En algunos casos macromoléculas iguales o distintas se asocian en estructuras denominadas supramacromoleculares, como ocurre en la pared celular de los vegetales, con predominio de celulosa, pero con hemicelulosas y pectinas. Al nivel celular se observa que hay muchas moléculas diversas que pueden asociarse entre sí hasta obtenerse estructuras complejas, y altamente especializadas, a las que se denomina organelos u orgánulos. La membrana celular que rodea a la célula y el núcleo que contiene el material hereditario son ejemplos de organelos. La célula en sí es la unidad básica estructural y funcional de la vida. Cada célula está formada por una cantidad discreta de citoplasma gelatinoso, rodeado por una membrana celular. Los organelos están aparentemente suspendidos en el citoplasma, pero como veremos su posición depende de la actividad de una complicada malla de diferentes tipos de proteínas que constituyen el citoesqueleto. El siguiente nivel de organización, a menudo llamado nivel orgánico, se evidencia en los organismos pluricelulares complejos , donde las células de igual o distinto tipo se agrupan para formar tejidos, como el tejido muscular y el nervioso en los animales, o el tejido de transporte o de secreción en las plantas. Los tejidos, a su vez, están organizados en estructuras funcionales llamadas órganos, como el corazón y el estómago en los animales, o la hoja, el tallo o la raíz, en las plantas. En los animales, cada grupo de funciones biológicas es realizado por un conjunto coordinado de tejidos y órganos llamado aparato o sistema orgánico. El sistema circulatorio y el aparato digestivo son ejemplo de este nivel de organización. Al funcionar juntos, con gran precisión, los sistemas y aparatos orgánicos integran el organismo pluricelular complejo. Finalmente, los organismos interactúan entre sí y originan niveles de organización biológica aun más complejos, como el nivel ecológico. Todos los miembros de una especie que habitan en la misma área geográfica forman una población. El ambiente ocupado por un organismo o población es su hábitat. Las poblaciones de organismos que viven en una región determinada y que interactúan entre sí constituyen una comunidad. Así, en una comunidad pueden reunirse centenares de tipos diferentes de formas de vida. El estudio de la manera en que los organismos de una comunidad se relacionan entre sí y con su medio abiótico recibe el nombre de ecología. Una comunidad, junto con su medio abiótico, se denomina ecosistema.
Tipos de Seres Vivos.-
1. Según el tipo de lugar donde viven los seres vivos se pueden clasificar en: Organismos Acuáticos: Son todos aquellos que viven y se desarrollan dentro del agua, ésta puede ser dulce o salada y se pueden encontrar en lagos, ríos, etc.
IMPORTANCIA DE LA BIODIVERSIDAD Existe una interdependencia muy estrecha entre todos los seres vivos y entre los factores de su hábitat, por lo tanto, una alteración entre unos seres vivos modifica también a su hábitat y a otros habitantes de ahí. La pérdida de la biodiversidad puede acarrear nuestra desaparición como especie.
Razones que provocan pérdida de la biodiversidad.-
Todas las especies se han adaptado a su medio y si este cambiara simplemente
perecerían.
El motivo de la desaparición de las especies es la alteración o desaparición de su
hábitat.
La mayoría de las veces la alteración del medio la provoca el hombre: La tala
inmoderada obliga a sus habitantes a emigrar o a morir.
La agricultura no planificada origina la desaparición de las especies que habitaban en
esos renglones antes de ser desmontadas, al igual que la contaminación, la
urbanización, la cacería y el tráfico de especies.
DIVERSIDAD DE LOS ORGANISMOS
El tema de la biología es la vida, pero ¿cómo sería posible estudiar la vida sin un sistema para nombrar y clasificar sus miríadas de formas? La unidad básica en que los biólogos se han puesto de acuerdo para clasificar los organismos es la especie****. Resulta difícil dar una definición del término que sea igualmente aplicable a todo el mundo vivo, pero definiremos la especie , en general, como una población de individuos semejantes entre sí, parecidos en sus caracteres estructurales y funcionales, que en la naturaleza pueden entrecruzarse libremente y producir descendientes fértiles. Las especies íntimamente emparentadas se agrupan en la siguiente unidad de clasificación, el género. Cada organismo recibe un nombre científico formado por dos palabras, el género y el epíteto específico , en latín. El nombre científico del roble americano es Quercus alba , mientras que el del roble europeo es Quercus robur. Otro árbol, el sauce blanco, Salix alba , pertenece a un género diferente. El nombre científico del ser humano es Homo sapiens. El género Homo es monoespecífico, ya que no hay otras especies vivas que pertenezcan al género. Sí hubo especies del género Homo desaparecidas: H. habilis y H. erectus , por ej. Los organismos se asignan a categorías cada vez más generales, en las que tienen cada vez menos características en común. La categoría más general es el reino 2. Siendo un aspecto opinable, naturalmente no existe unanimidad en cuanto al número de reinos que existen. Una de las opiniones con más consenso es que pueden reconocerse cinco reinos: Monera, Protista, Fungi, Planta y Animalia. Reino Monera Las bacterias se diferencian de otros organismos por el hecho de carecer de envoltura nuclear (y en consecuencia no poseen un núcleo definido, sino una estructura menos definida, el nucleoide ) y de otros organelos limitados por una membrana. Estos organismos también son conocidos como procariotes. Todos los demás seres vivos son eucariotes ; es decir, organismos cuyas células tienen un núcleo bien definido, rodeado por una envoltura nuclear, y diversos organelos membranosos intracitoplásmicos. Las bacterias son organismos microscópicos que actúan como desintegradores en el ecosistema. Algunas bacterias son patógenos de los seres humanos y de otros organismos. Algunas bacterias son fotosintéticas, ya que poseen algún tipo de clorofila (las que antiguamente se denominaban cianobacterias desarrollan una fotosíntesis muy similar a la de las plantas, con desprendimiento de oxígeno en el proceso). En general los organismos que integran este grupo se asocian formando agrupaciones laxas de individuos denominadas colonias. Reino Protista
2 Más recientemente se ha incorporado el concepto de dominio, fundamentado en el
conocimiento provisto por la biología molecular. Sus propulsores proponen que a
partir de un ancestro común se generaron tres líneas evolutivas: el dominio Archaea,
que incluye a las arqueobacterias, que usualmente viven en condiciones extremas, el
dominio Bacteria, donde se ubica al resto de las bacterias, y el dominio Eukaria, que
incluye todo el resto de formas de vida.
Los miembros del reino Protista son eucariotes unicelulares que por lo general viven solitarios, aunque algunas especies forman colonias Los protistas de tipo animal, los protozoarios, suelen ser más grandes que las bacterias y están dotados de movilidad; los de tipo vegetal incluyen varias divisiones de algas; estos organismos contienen clorofila y son fotosintéticos. Sin embargo, las algas carecen de otras características respecto a las plantas, como son los órganos reproductores multicelulares y la ausencia de embriones. Algunos protistas fungoides se parecen a los hongos en ciertos aspectos, pero tienen rasgos distintivos; algunos grupos presentan flagelos. Reino Fungi Los hongos son un grupo diverso de eucariotes que obtienen su alimento por absorción a través de su superficie en lugar de ingerirlos como hacen los animales, ya que carecen de clorofila. Algunos tienen importancia ecológica como desintegradores al absorber nutrientes a partir de materia orgánica en descomposición; otros son parásitos. Los hongos pueden producir esporas sexuales y asexuales durante la reproducción. En este reino se incluyen las levaduras unicelulares, los mohos multicelulares, las setas y los hongos en repisa, entre otros. Varias especies de hongos, así como de bacterias, son empleados en importantes procesos tecnológicos, como la fabricación de antibióticos y vitaminas. Reino Plantae (vegetales) Los vegetales son organismos pluricelulares adaptados para realizar la fotosíntesis. Sus pigmentos fotosintéticos, como la clorofila, se localizan dentro de organelos membranosos llamados cloroplastos. Las células vegetales están rodeadas por una pared celular rígida que contiene celulosa, y típicamente tienen grandes sacos llenos de líquido llamados vacuolas. En el reino Plantae se incluyen las algas pluricelulares, las briófitas y las plantas vasculares. Las briófitas son los musgos y hepáticas. Estas plantas terrestres necesitan ambientes muy húmedos para poder completar su ciclo reproductivo. Debido a que carecen de un sistema eficiente de transporte interno, las briófitas no suelen ser grandes (sólo unos pocos centímetros). Las plantas vasculares incluyen helechos, gimnospermas (coníferas, como pinos, cipreses y araucarias) y plantas con flores (angiospermas). Su eficiente sistema de transporte interno lleva el agua y los nutrientes de una parte a otra de la planta, lo que les permite alcanzar enormes dimensiones. Reina Animalia (animales) Todos los animales son heterótrofos pluricelulares. Sus células carecen de pigmentos fotosintéticos, de modo que los animales obtienen sus nutrientes devorando otros organismos. Los animales complejos tienen un alto grado de especialización en sus tejidos y su cuerpo está muy organizado; estas dos características surgieron a la par que la movilidad, los órganos sensoriales complejos, los sistemas nerviosos y los sistemas musculares. Las diferencias entre plantas y animales obedecen esencialmente al modo de procurarse alimento. Los animales deben fijarse en el suelo para procurarse de agua, desarrollar órganos elaboradores aéreos y diseñar un eficaz sistema de transporte del agua y los nutrientes minerales. Esto implica el sacrificio de la locomoción y el riesgo permanente de la depredación. Por ello tienen crecimiento indefinido. En los animales, en cambio, la necesidad de buscar alimento (y de evitar convertirse en alimento de especies carnívoras) les hizo desarrollar la locomoción y los órganos de los sentidos. Se reconoce, en general, la existencia de 10 grupos principales o phyla (singular phylum ) de animales. Entre ellos se encuentran los siguientes: Esponjas. Las esponjas son los animales más simples. Son acuáticas y sésiles. Su cuerpo está perforado por muchos poros y las partículas alimenticias son filtradas del agua que pasa a través de ellos. Cnidarios. Los cnidarios son las aguavivas o medusas, anémonas y corales. Estos animales acuáticos, marinos en su mayoría, presentan como características células urticantes. Su cuerpo es básicamente un saco simple, cuya única abertura, que comunica con la cavidad digestiva, la boca (que también debe funcionar como ano), está rodeada por un círculo de tentáculos provisto con células urticantes. Platelmintos. Al igual que los cnidarios, tienen una cavidad digestiva abierta al exterior por un orificio único. Estos animales viven en aguas dulces o saladas, aunque también hay especies terrestres. Los platelmintos son bilateralmente simétricos, lo que significa que el cuerpo puede dividirse en dos mitades, una derecha y una izquierda, aproximadamente iguales. Existe una concentración de tejido nervioso y órganos sensoriales en el extremo anterior (frente) del animal, lo que constituye una ventaja definitiva para cualquier organismo
Las primera clasificaciones fueron realizadas de manera empírica y se establecieron con criterios de tipo extrínseco, basados en la experiencia y en la apreciación de los sentidos; por ejemplo: clasificaron a las plantas en comestibles y no comestibles; útiles y esenciales. Aristóteles (384 – 322 A.C.). fue el primero en clasificar a las plantas y animales de manera científica. Teotrasto (372 – 287 A.C.), discípulo de Aristóteles, clasificó a las plantas en: árboles, arbustos y hierbas. Plinio “El Viejo” (23 – 79 D.C.) Clasificó a los seres vivos en especial a los animales en los de agua, tierra, aire. Recopiló conocimientos de 326 autores griegos y 196 romanos en un libro llamado “Historia Natural”, desafortunadamente en sus descripciones utilizó animales de leyendas como dragones, sirenas, etc. Los trabajos de Linneo: Karl Von Linné (Carlos Lineo 1707 – 1778), físico químico que publicó un libro llamado “Sistemas Naturales” en donde agrupa a las plantas de acuerdo a la disposición de los órganos sexuales. Dicha clasificación se considera artificial debido a que no toma en cuenta las relaciones evolutivas de los seres vivos. Estableció lo que se conoce como Nomenclatura binomial o binaria en donde se establece el nombre científico para cada especie, éste debe estar formado por las siguientes características: dos nombres, 1° género, 2° especie, ambos escritos en latín (latinizados) La primera letra del género con mayúscula, la primera de la especie con minúscula y ambos subrayados o escrito en letra cursiva Canis familiaris (perro); Canis familiaris El sistema Lineano se ha conservado en cuanto al agrupamiento de las especies en categorías taxonómicas cada vez más amplias. Todas las especies vivientes han evolucionado a partir de otras preexistentes y por lo tanto, se pueden establecer categorías no sólo con base en semejanzas morfológicas, sino también al parentesco evolutivo.
Niveles Taxonómicos: Taxonomía.- Conjunto de técnicas y procedimientos para ordenar y agrupar a los seres vivos en grupos afines o taxones. Sistemática.- Se encarga de agrupar a los seres vivos de acuerdo a criterios de semejanzas y diferencias y relaciones evolutivas. Establece árboles genealógicos: Reino. - Conjunto de phyla Phylum. - Conjunto de clase Clase .- Conjunto de órdenes similares. Orden .- Conjunto de familias relacionadas Familia. - Reúne a los géneros con grandes semejanzas. Género .- Conjunto de especies muy cercanas entre sí. Especie. - Es la unidad fundamental de clasificación y se define como conjunto de organismos que poseen antepasados comunes anatómicos o fisiológicos similares.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DEL SER
VIVIENTE
COMPUESTOS INORGANICOS
BIOELEMENTOS
Los elementos de la vida
Todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los
mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza
terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres vivos. Esto confirma la idea de
que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas
propiedades físico-químicas idóneas acordes con los procesos químicos que se
desarrollan en los seres vivos.
Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos
químicos que forman parte de los seres vivos. Atendiendo a su abundancia (no
importancia) se pueden agrupar en tres categorías:
- Bioelementos primarios o principales : C, H, O, N
Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la
masa total.
Las propiedades físico-químicas que los hacen idóneos son las siguientes:
•..1 Forman entre ellos enlaces covalentes , compartiendo electrones •..2 El carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de
electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran
versatilidad para el enlace químico
•..3 Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente,
por lo que dichos enlaces son muy estables.
•..4 A causa de la configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los
diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales
diferentes. Esta conformación espacial es responsable de la actividad
biológica.
•..5 Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno,
elhidrógeno, el nitrógeno, etc. permiten la aparición de una gran variedad
de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de
sustancias orgánicas. Estos presentan características físicas y químicas
diferentes, y dan a las moléculas orgánicas propiedades específicas, lo que
aumenta las posibilidades de cración de nuevas moléculas orgánicas por
reacción entre los diferentes grupos.
