BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 1º BACHILLERATO Mas100cia @Mas100Cia

LA DIVERSIDAD DE LA VIDA

BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

1. DIVERSIDAD Y EVOLUCIÓN

Las teorías fijistas, dominantes hasta el siglo XIX, proponían que todos los seres vivos habían aparecido en la Tierra tal como los vemos en la actualidad, no han cambiado a lo largo del tiempo. Por contra, las teorías evolucionistas sostienen que las especies cambian con el tiempo, adaptándose al medio, y todas tienen antepasados comunes más o menos lejanos. Jean -Baptiste de Monet, caballero de Lamarck (1744- 1829), Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Wallace  (1823-1913) elaboraron las primeras teorías evolutivas científicamente desarrolladas. La teoría evolucionista de Darwin y Wallace, basada en la selección natural, fue finalmente aceptada por la comunidad científica. Sin embargo, esta teoría era incapaz de explicar la existencia de variabilidad entre los individuos, así como el mecanismo de la herencia genética. Estos aspectos fueron investigados durante la primera mitad del siglo XX y, junto a la selección natural, dieron lugar a la teoría evolutiva actual, denominada neodarwinismo o teoría sintética de la evolución, que puede resumirse así: La evolución se basa en la variabilidad de los seres vivos, sobre la que actúa la selección natural. La variabilidad tiene dos fuentes básicas: Las mutaciones, cambios al azar en el material genético de los individuos (ADN) y que puede llevar a la aparición de nueva información genética. La recombinación génica que se da durante la meiosis en organismos sexuales. La selección natural actúa preservando a aquellas poblaciones que tienen caracteres más apropiados para su medio ambiente, al tiempo que elimina a las que presentan caracteres desfavorables. La evolución es un hecho científico indiscutible dada las evidencias existentes. Lo que se discute continuamente son los mecanismos que intervienen y su importancia relativa, si bien todos están de acuerdo en que la selección natural es el mecanismo principal. Así, por ejemplo, el gradualismo (apoyado por la teoría sintética mayoritaria) propone cambios muy lentos y graduales en las poblaciones. El saltacionismo o equilibrio puntuado, en cambio, apuesta por saltos bruscos en la evolución. En todo caso, ambas hipótesis no son excluyentes, pues unos caracteres podrían ser gradualistas y otras saltacionistas.

2. RADIACIÓN Y CONVERGENCIA

ADAPTATIVAS

Se denomina radiación adaptativa a la formación de especies distintas a partir de un ancestro común. Es un caso de evolución divergente. Los organismos con un ancestro común comparten características como los órganos homólogos, órganos con el mismo origen y estructura, pero que pueden tener funciones muy diferentes. Por otra parte, organismos muy diferentes, pero que vivan en medios semejantes, pueden desarrollar estructuras muy parecidas aunque no tengan un antepasado común cercano. Se dice que tienen convergencia adaptativa por evolución convergente. Estos organismos suelen presentar órganos análogos, es decir, órganos con la misma función pero con una estructura anatómica y un origen diferentes.

3. ESPECIACIÓN

Llamamos especiación a los mecanismos por los que se forman nuevas especies de seres vivos a partir de otras existentes. La definición de especie no es sencilla siempre. En general se entiende que una especie es un conjunto de poblaciones con aspecto similar y capaces de reproducirse entre sí dando descendencia fértil. Esta definición no siempre es aplicable a los organismos sexuales y, desde luego, no sirve con los de reproducción asexual, como las bacterias, para las que se emplean pruebas bioquímicas. La especiación tiene lugar, normalmente, mediante las siguientes fases: Aislamiento de varios grupos a partir de una especie ancestral. Este aislamiento puede ser geográfico (un río, un desierto, un mar, una montaña…) o de otro tipo (comportamiento, sexual, …). Evolución independiente de los grupos aislados. Los diferentes grupos habitarán en ambientes distintos y sufrirán una selección natural diferente. Con el tiempo, irán acumulando cada vez más diferencias genotípicas y fenotípicas. Aislamiento reproductor: los cambios acumulados en cada grupo terminan imposibilitando el cruzamiento entre ellos, por lo que se considerarían especies distintas.

4. TAXONOMÍA

En el siglo XVIII sólo se conocían unos pocos de miles de seres vivos (5.940 especies de plantas en el libro de Linneo de 1753: Species Plantarum; más de 10.000 animales y plantas en la edición de 1758 de Systema naturæ per regna tria naturæ, secundum classes, ordines, genera, species, cum characteribus, differentiis, synonymis, locis). Actualmente se conocen casi 2 millones y se descubren nuevas especies cada día. Este inmenso número hace necesaria una clasificación de los organismos para poder catalogarlos a todos y añadir las nuevas especies que van apareciendo. La taxonomía es la ciencia que se encarga de establecer los criterios y metodología para clasificar los seres vivos. Nomenclatura binomial La nomenclatura binomial fue desarrollado por Linneo  (1707-1778) y, con ligeras modificaciones, se utiliza en la actualidad para nombrar las especies de seres vivos. El nombre científico de un ser vivo consta de 2 palabras. La primera es el género y se escribe con la inicial en mayúsculas. La segunda es el nombre específico y se escribe con minúsculas. Ambas palabras suelen estar latinizadas y deben escribirse en cursiva o subrayadas. Así: Homo sapiens, Ficus carica, Saccharomyces cerevisiae, Anopheles gambiae, Plasmodium falciparum, etc. Categorías taxonómicas Además de género y especie, existen otros muchos grupos en los que se clasifican los seres vivos y que se denominan categorías taxonómicas. Linneo ya utilizó un sistema de categorías similar al actual. Este sistema está jerarquizado, es decir, que cada categoría incluye a todas las inferiores y está contenida en las superiores. Las categorías más utilizadas, en orden creciente, son: especie, género, familia, orden, clase, filo (o tipo) y reinos. Actualmente existe una categoría por encima de reino: el dominio. Además, pueden establecerse categorías intermedias: suborden, superfamilia, etc. Se denomina taxón a un grupo de organismos que pertenece a una determinada categoría taxonómica. Así, Quercus es un taxón de la categoría género, donde se incluyen la encina, el alcornoque, etc. Hominidae es un taxón con categoría de familia donde se incluyen los seres humanos, chimpancés, gorilas y orangutanes.

5. SISTEMÁTICA Y FILOGENIA

La sistemática es la rama de la biología que se encarga de la clasificación de los seres vivos en función de la filogenia, es decir, de su historia evolutiva. La historia evolutiva se representa mediante árboles filogenéticos, diagrama ramificado con ancestros y descendientes.

5.1. DATOS FILOGENÉTICOS

La sistemática obtiene los datos necesarios para la clasificación de fuentes diversas: Paleontología: es el estudio de los fósiles. Los fósiles pueden datarse y ofrecen mucha información sobre el clima, el ambiente, alimentación, comportamiento, etc de organismos del pasado. Anatomía comparada: el estudio comparativo de los órganos, aparatos y sistemas de los diferentes organismos permite distinguir órganos homólogos, que comparten organismos con un antepasado común. Biología molecular: analiza diferentes moléculas orgánicas para compararlas entre organismos. Cuanto más parecidas sean, más cercanos evolutivamente están los organismos que las tienen. Entre las moléculas estudiadas destacan: Proteínas: se estudia la secuencia de aminoácidos para localizar diferencia y similitudes entre especies. Nucleótidos: se secuencia ADN y ARN buscando igualmente las coincidencias. Hibridación de ADN: en esta técnica se trata de formar una doble cadena de ADN con cadenas sencillas pertenecientes a especies diferentes. Cuanto más parecidas mejor hibridan las cadenas.

5.2. SISTEMÁTICA Y EVOLUCIÓN

La sistemática puede usar tres tipos diferentes de clasificación: tradicional, fenética y cladista.

Sistemática tradicional

Es la empleada tras la publicación de El origen de las especies de Darwin y que aún hoy se emplea. Utiliza características anatómicas que se consideran con significado evolutivo, agrupando a los organismos que comparten esas características.

Sistemática fenética

No se basa en relaciones evolutivas. Emplea el mayor número de características posibles, a las que se les otorga el mismo valor, y agrupa a los organismos que comparten mayor número de características.

Sistemática cladista

Utiliza características exclusivas, similitudes entre grupos derivadas del proceso evolutivo. Representa sus resultados en árboles filogenéticos denominados cladograma. En un cladograma aparecen los grupos más alejados cuanto más tiempo hayan estado divergiendo evolutivamente. Cada rama evolutiva, que incluye un ancestro común y todos sus descendientes, es un clado.

6. REINOS Y DOMINIOS

Aristóteles ya dividió a los seres vivos en dos reinos: Animales y Plantas. Los animales eran móviles y se alimentaban de otros seres vivos. Las plantas eran inmóviles y utilizaban la luz para nutrirse. Esta clasificación tan simple se mantuvo casi intacta hasta el siglo XIX. Sin embargo, el desarrollo de la microscopía, llevó a E. Haeckel (1834-1919) a establecer un tercer reino formado por los recién descubiertos microorganismos: el reino Protistas. Este reino era demasiado heterogéneo, pues incluía organismos procariotas y eucariotas. E. Chatton (1883-1947) separó a las bacterias (procariotas) en un reino diferente: Monera. Sin embargo, el reino Plantas incluía organismos que no eran autótrofos, los hongos, por lo que en 1969 R. Whittaker creó un nuevo reino: Hongos, que incluía tanto organismos pluricelulares como otros unicelulares que estaban en el reino Protistas. Quedaron así establecidos los 5 reinos, redefinidos por L. Margulis en los siguientes: Monera, Protoctista, Fungi  (Hongos), Animalia (Animales) y Plantae (Plantas). Esta clasificación se ha mantenido hasta tiempos recientes y aún se usa en ciertos ámbitos, aunque actualmente la división en 5 reinos ya no se mantiene. C. Woesse estudió el ARN de numerosos organismos para realizar una sistemática basada en la biología molecular. Dedujo que todos los seres vivos pueden agruparse en tres dominios (categoría por encima de la de Reino): Bacteria  (bacterias más abundantes, procariotas), Archaea  (arqueobacterias, organismos procariotas pero con características que los aproximan a los eucariotas) y Eukarya  (organismos eucariotas: animales, plantas, hongos y protoctistas). La sistemática de cada dominio es muy compleja y discutida en algunos de sus taxones, por lo que aquí se seguirá la clásica división en 5 reinos.

6.1. REINO MONERAS

Seres unicelulares, procariotas, la mayoría presenta pared celular de peptidoglicano (salvo algunas que carecen de pared y las arqueas, con paredes muy variadas). Reproducción asexual (aunque tienen procesos parasexuales de intercambio genético). Algunas pueden producir formas de resistencia llamadas esporas. Nutrición autótrofa o heterótrofa. Forman dos dominios: Arqueas: procariotas con características especiales que las diferencian de las bacterias. Aerobias o anaerobias. Muchas viven en ambientes extremos: hipertermófilas  (altas temperaturas), metanógenas (producen metano), halófilas (medios salinos), etc. Bacterias: procariotas con pared de peptidoglicano. Aerobias o anaerobias. Viven en todo tipo de ambiente y presentan todos los tipos de nutrición conocidos (fotosintéticas, quimiosintéticas, heterótrofas). Algunas son parásitos y ocasionan enfermedades a animales (incluido el ser humano), plantas y otros organismos.

6.2. REINO PROTOCTISTAS

Organismos eucariotas. Autótrofos, heterótrofos o ambas  cosas a la vez. Unicelulares o pluricelulares. Tienen reproducción sexual y asexual, con todo tipo de nutrición reproducción y ciclos vitales. Incluye a las algas, los protozoos y los mohos, así como a otros muchos organismos. Constituyen un grupo demasiado heterogéneo de organismos que hoy ha dejado de tener sentido y está dividido en numerosos taxones diferentes. Algas: organismos acuáticos, autótrofos con clorofila, fotosintéticos. Incluye organismos unicelulares como las diatomeas (con esqueleto de sílice) y los dinoflagelados (con flagelos). La mayoría, sin embargo, son pluricelulares, aisladas o formando colonias. Se suelen clasificar en cianofitas (algas verdes, consideradas plantas), rodofitas (algas rojas, incluidas en las plantas a veces) y feofitas (algas pardas). Son parte fundamental del fitoplancton, base de la alimentación en ecosistemas acuáticos. Protozoos: organismos unicelulares heterótrofos, fagocíticos. Se desplazan mediante pseudópodos  (amebas), cilios (ciliados) o flagelos  (dinoflagelados). Incluyen a los esporozoos, parásitos entre los que se encuentra el género Plasmodium, causante de la malaria. Mohos: organismos productores de esporas. Incluye a los mixomicetos (mohos mucilaginosos), oomicetos  (mohos filamentosos) y acrasiomicetos.

6.3. REINO HONGOS

Organismos eucariotas, heterótrofos, uni o pluricelulares, con paredes celulares de quitina. Su organización suele ser talofítica, con el talo formado por hifas, filamentos de células que pueden o no estar separadas por un septo. El conjunto de hifas forma una masa llamada micelio. Reproducción asexual por fragmentación o esporas, pero también sexual por fusión de hifas. Según su tipo de nutrición pueden ser: Saprobiontes: se alimentan de materia en descomposición que convierten en moléculas orgánicas sencillas. Actúan, por tanto, como descomponedores. Parásitos: causan enfermedades en animales (”pie de atleta” y tiña en humanos) y plantas. Simbiontes: asociados a otros seres vivos con beneficio para ambos. Así, los líquenes (hongo+algas) y micorrizas (hongo + plantas). La clasificación de los hongos es muy extensa y compleja.
“Para ir a donde no se sabe hay que ir por donde no se sabe.” San Juan de la Cruz “It must be a strange world not being a scientist, going through life not knowing--or maybe not caring about where the air came from, where the stars at night came from or how far they are from us. I WANT TO KNOW” Michio Kaku