Biología II
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Estímulos y respuestas en los seres vivos s ale s tu a c i a nc sy rie pe rica x E istó h na ”, u a os ráfic d era a g alt ovel s o n tid nte en “S uieta inq educación secundaria y os tic ca s í d ífi rio ient pe c s n ulo ació tíc g Ar ivul d e d ue s q ra e l a tu gin lec ar a l m an ñ tas No mpa o c a NAP: 2.º Y 3.º AÑO (ES) PBA: 3.º AÑO (ES) CABA: 2º AÑO (NES) Re cu rso sa ud iov isu ale s Silvia Blaustein Marcela Gleiser Sofía Martínez SERIE Fuera de Biología II Dirección editorial Florencia N. Acher Lanzillotta Coordinación editorial Pablo Salomón Edición Ignacio Miller Autoría Silvia Blaustein Marcela Gleiser Sofía Martínez Corrección Carolina Calabrese Preimpresión y producción gráfica Florencia Schäfer Novela gráfica Idea: Milena Rosenzvit y Pablo Salomón Guión y dibujos: Dante Ginevra Color: Dante Ginevra y Patricio Plaza Dirección de arte Luciano Andújar Cecilia Aranda Asistencia de arte Lucas Frontera Schällibaum Diseño de tapa Cecilia Aranda Diseño de maqueta Natalia Fernández y Cecilia Aranda Diagramación Verónica Trombetta y Silvia Prado (Estudio Golum) Coordinación de documentación Mariana Jubany Documentación fotográfica Anabella Ferreyra Ilustraciones Federico Combi Camila Torre Notari © 2015, Edelvives. Av. Callao 224, 2º piso. Ciudad Autónoma de Buenos Aires (C1022AAP), Argentina. FOTOGRAFÍA Biología II: Fuera de serie / Silvia Blaustein... [et.al.]; dirigido por Florencia N. Acher Lanzillotta; edición a cargo de Ignacio David Miller; ilustrado por Federico Combi y Dante Ginevra. - 1ª ed. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires: Edelvives, 2015. 216 p.; 27x21 cm. ISBN 978-987-642-366-3 1. Biología. 2. Enseñanza Secundaria. I. Blaustein, Silvia II. Acher Lanzillotta, Florencia N., dir. III. Miller, Ignacio David, ed. IV. Combi, Federico, ilus. V. Ginevra, Dante, ilus. CDD 570.712 Este libro se terminó de imprimir en el mes de septiembre de 2015, en FP Compañía Impresora S.A., Buenos Aires, Argentina. Reservados todos los derechos de la edición por la Fundación Edelvives. Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de los ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. Queda hecho el depósito que dispone la ley 11.723. PCCA (PROYECTO CONSERVACIÓN CÓNDOR ANDINO), LIVESCIENCE, CHRIS HILDRETH/DUKE PHOTOGRAPHY, ASBMB (AMERICAN SOCIETY FOR BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY). DR GRAHAM BEARDS (CC BY-SA 3.0),DONKEY SHOT (CC BY-SA 3.0), LUIS FERNÁNDEZ GARCÍA (CC BY-SA 2.5 ES), FUNGI OF GREAT BRITAIN AND IRELAND (CC BY-NC LICENCE), GAGEA (CC BY-SA 3.0), LOUISA HOWARD (CC BY-SA 3.0), RICKLAWLESS (CC BY 3.0), RUSS LONDON (CC BY-SA 3.0), MAGGILAUTARO (CC BY-SA 3.0), PLANTSURFER (CC BY-SA 3.0), DOMINIC SHERONY (CC BY-SA 3.0),TANGOPASO (CC BY-SA 3.0), SUAREZ RUIBAL (CC BY-SA 3.0), WELLCOME LIBRARY, LONDON (CC BY 4.0). SHUTTERSTOCK: AFRICA STUDIO, AGIF, ALENAHK, ALEXILUS, ALILA MEDICAL MEDIA, ALITTLESILHOUETTO, HELDER ALMEIDA, CARLOS AMARILLO, ANDREANITA, APPSTOCK, ARKA38, RADU BERCAN, ZSOLT BICZO, BIKERIDERLONDON, GUIDO BISSATTINI, BOGUMIL, WILLYAM BRADBERRY, TONY CAMPBELL, STEFANO CARNEVALI, CATHERINE311, DIEGO CERVO, CLIPAREA L CUSTOM MEDIA, COPRID, CREATIVENATURE R.ZWERVER, CRITTERBIZ, CUSON, DESIGNUAL, DMITRIMARUTA, ROBERT EASTMAN, ELENAMIV, ELLEPIGRAFICA, EMNIC, AMIT EREZ, ERICK MARGARITA IMAGES, MELINDA FAWVER, FILE404, FINESHINE, SUSAN FLASHMAN, FOTO76, MATT GIBSON, BRIAN GUEST, GOODLUZ, ANTON GVOZDIKOV, NEIL HARDWICK, JUBAL HARSHAW, RAMONA HEIM, SHAWN HEMPEL, HIN255, CYRIL HOU, CLAUDE HUOT, HUMBAK, ERIC ISSELEE, ITSMEJUST, IRINA IVANOVA (IRINAMIRACLE), JAUSA, VARIN JINDAWONG, JIRIPHOTOGRAPHY, JOHANNVILORIA, VASILIY KOVAL, KPG PAYLESS2, KPG_PAYLESS, KREATOREX, D. KUCHARSKI K. KUCHARSKA, DAVID LADE, HUGH LANSDOWN, LAND, DOUG LEMKE, DAVID P. LEWIS, DR. ALAN LIPKIN, LITTLESAM, LUNASEESTUDIOS, JORDAN LYE, INGRID MAASIK, MAJECZKA, MARIDAV, MOLEKUUL.BE, MOMENTE, MR. INTERIOR, MYIMAGES – MICHA, MAKS NARODENKO, NEVODKA, NIKAMO, NINELL, NOPPHARAT, SARI ONEAL, AKKRIT ORRASRI, AMAWASRI PAKDARA, PANDAWILD, ANDREY PAVLOV, PANOM PENSAWANG, PARINYABINSUK, PHOTOBAC, PHOTOICONIX, PINCAREL, DENIS AND YULIA POGOSTINS, POSITIVE THINKER, NICOLAS PRIMOLA, ONDREJ PROSICKY, VALENTINA PROSKURINA, SUBIN PUMSOM; VADIM RATNIKOV, ARTEM AND OLGA SAPEGIN, SCIENCEPICS, SERG64, SHESTAKOFF, SIRIPORN SCHWENDENER, SKYNETPHOTO, SMILE19, SMK4PIX, DMITRIJ SKOROBOGATOV, NIKITA STARICHENKO, DEBBIE STEINHAUSSER, KUTTELVASEROVA STUCHELOVA, SUCCESSO IMAGES, ALEX SUN, SYDA PRODUCTIONS, CRAIG TAYLOR, TEFI, THE GALLERY, PRAIWUN THUNGSARN, ALFONSO DE TOMAS, TOMATITO, TOOYKRUB, TOPSELLER, PACO TOSCANO, TSEKHMISTER, LOLA TSVETAEVA, VLAHUTA TUNGCHEUNG, SERGEY URYADNIKOV, ALEX VERESOVICH, WALKDRAGON, PETER WEY, HUANG ZHENG. Fuera de SERIE Biología II Estímulos y respuestas en los seres vivos Bloque I. La respuesta al medio 1. La función de relación en los seres vivos ¿Cómo percibimos el mundo que nos rodea? .......... 17 La relación con el medio ......................................................... 18 Los seres vivos como sistemas .............................................. 19 La relación con el medio y la ruta de la información ......... 20 La ruta de la información en los animales ........................ 21 La ruta de la información en las plantas, los hongos y los microorganismos .......................................................... 21 La ruta de la información a nivel celular............................ 21 La recepción de estímulos ...................................................... 22 Rango de actuación de los receptores ................................. 23 Mientras tanto, en otro lugar. “Los secretos de la luz ultravioleta”....................................................................................... 23 Notas de laboratorio N.º 1. ¿Hablarles a las plantas estimula su crecimiento? ......................................................... 24 Notas de laboratorio N.º 2. ¿Los seres humanos pueden detectar con el olfato la cantidad de grasa de los alimentos? ...................................................................... 25 Mientras tanto, en otro lugar. “Un perfume inconfundible” . 26 El control y la regulación en los seres vivos ........................ 27 La homeostasis ......................................................................... 28 La osmorregulación ............................................................... 28 La termorregulación .............................................................. 29 El modelo estímulo-percepción-integración-respuesta ..... 30 El modelo EPIR en los animales ........................................... 30 El modelo EPIR en las plantas .............................................. 31 El modelo EPIR en los hongos............................................... 31 El modelo EPIR en los protistas ............................................ 31 El modelo EPIR a nivel celular .............................................. 31 Mientras tanto, en otro lugar. “Robots que aprenden equivocándose, igual que los humanos”................................. 32 Actividades de repaso ............................................................... 33 Actividades de integración...................................................... 34 2. Estímulos y respuestas en los animales ¿Todos los animales perciben los mismos estímulos? ............................................................................... 35 La percepción de estímulos y la elaboración de respuestas en los animales ............................................... 36 Tipos de estímulos y de receptores...................................... 37 Los órganos de los sentidos .................................................. 37 Los estímulos físicos ................................................................ 38 Notas de laboratorio N.º 3. ¿Cómo reaccionan los bichos bolita frente a la luz? .............................................. 38 La percepción de la luz y la visión ....................................... 39 Mientras tanto, en otro lugar. “Lo que ‘ven’ las serpientes y las hormigas” .......................................................................... 40 Electrorrecepción y magnetorrecepción ............................. 41 Mientras tanto, en otro lugar. “Un largo viaje” ....................... 41 Termorrecepción.................................................................... 42 Mientras tanto, en otro lugar. “Cuando la temperatura hace al sexo” .............................................................................. 42 Los estímulos mecánicos ........................................................ 43 La percepción del equilibrio y del movimiento .................. 43 La audición ............................................................................. 44 Mientras tanto, en otro lugar. “Adiestrador de perros ultrasónico”................................................................................ 45 4 Mientras tanto, en otro lugar. “Un misterio ultrasónico” ...... 45 Ecolocalización ...................................................................... 46 Notas de laboratorio N.º 4. ¿Los murciélagos ‘ven’ con los oídos? ............................................................................ 46 Mientras tanto, en otro lugar. “Los cetáceos como indicadores de la contaminación acústica acuática” ............ 47 Los estímulos químicos........................................................... 48 El sentido del olfato ............................................................... 49 Las feromonas........................................................................ 49 El lenguaje químico de las hormigas................................... 50 Mientras tanto, en otro lugar. “Historias de hombres con ‘superpoderes’ olfativos” ................................................... 51 El sentido del gusto ............................................................... 52 Notas de laboratorio N.º 5. ¿Cuál es el papel de la saliva en la percepción de los estímulos químicos que se interpretan como sensaciones gustativas? ............................ 52 Actividades de repaso ............................................................... 53 Actividades de integración...................................................... 54 3. El comportamiento animal ¿Cómo se “construye” el comportamiento? .............. 57 El comportamiento como respuesta...................................... 58 Mientras tanto, en otro lugar. “León y león y nada más que león” .................................................................................... 59 Los comportamientos innatos................................................ 60 Notas de laboratorio N.º 6. ¿El comportamiento de rodadura del huevo de los gansos cenizos es un patrón innato?............ 60 El aprendizaje ........................................................................... 61 Habituación ............................................................................ 61 Impronta ................................................................................. 62 Mientras tanto, en otro lugar. “Títeres para la conservación de los cóndores”......................................................................... 62 Aprendizaje asociativo y aprendizaje por imitación ......... 63 Notas de laboratorio N.º 7. ¿Cómo desarrolla su canto el gorrión de corona blanca?........................................................ 64 Notas de laboratorio N.º 8. ¿La construcción del nido de los periquitos es un comportamiento de acción fija? ...... 64 Comunicación intraespecífica ................................................ 65 Comportamiento y comunicación reproductivos ................ 66 Sistemas de apareamiento ................................................... 66 El cortejo ................................................................................. 67 El comportamiento social ....................................................... 68 Ventajas y desventajas de vivir en grupo ........................... 68 Agresión y dominancia ......................................................... 69 Territorialidad ........................................................................ 69 Sociedades altamente complejas ........................................ 70 Comportamiento humano .................................................... 71 La interacción interespecífica ................................................. 72 Depredación ........................................................................... 72 Parasitismo ............................................................................. 73 Estrategias de defensa .......................................................... 73 Polinización ............................................................................ 74 Actividades de repaso ............................................................... 75 Actividades de integración...................................................... 76 4. Estímulos y respuestas en las plantas ¿Cómo perciben las plantas los cambios del ambiente?........................................................................ 77 Captación de estímulos en las plantas ................................. 78 Variedad de estímulos y receptores..................................... 79 Notas de laboratorio N.º 9. ¿Los receptores que captan la señal lumínica se encuentran localizados en una zona específica del tallo o en toda su superficie? ........................... 79 Variedad de respuestas ......................................................... 80 Tropismos y nastias ............................................................... 80 Notas de laboratorio N.º 10. ¿Cómo se transmite la señal de un estímulo externo desde el lugar donde es detectada hacia otros órganos de la planta? ........................................... 81 Los estímulos lumínicos ......................................................... 82 Fototropismo .......................................................................... 82 Heliotropismo ........................................................................ 83 Evitar la sombra..................................................................... 83 Ritmos circadianos ................................................................ 83 Notas de laboratorio N.º 11. ¿El ritmo circadiano de las hojas responde a estímulos internos de la planta o depende de factores externos, como la luz? ....................... 84 Fotoperiodicidad .................................................................... 85 Los estímulos mecánicos ........................................................ 86 Tigmotropismo ....................................................................... 86 Mientras tanto, en otro lugar. “¿Las plantas oyen?” ............... 86 Tigmonastia............................................................................ 87 El agua como estímulo ............................................................ 88 Hidrotropismo ........................................................................ 88 Hidronastia ............................................................................. 89 Gravitropismo ........................................................................... 90 El letargo y la temperatura ..................................................... 91 Estímulos químicos: nutrientes y sustancias tóxicas ........ 92 La comunicación entra las plantas ..................................... 92 Patógenos y carrera armamentista ..................................... 93 Respuesta al herbivorismo ................................................... 94 Actividades de repaso ............................................................... 95 Actividades de integración...................................................... 96 5. Percepción y respuesta a nivel celular ¿Cómo perciben estímulos las células? ...................... 97 La comunicación celular ......................................................... 98 Tipos de comunicación celular ............................................ 99 La membrana plasmática en la comunicación celular .... 100 Estructura de la membrana plasmática ........................... 100 Proteínas de la membrana plasmática ............................. 101 El transporte de sustancias a través de la membrana plasmática ............................................................................... 102 Transporte pasivo ................................................................ 102 Tonicidad .............................................................................. 103 Notas de laboratorio N.º 12. ¿Cuál es el efecto de la tonicidad en el desplazamiento del agua? .................. 103 Transporte activo ................................................................. 104 Exocitosis y endocitosis ...................................................... 104 Notas de laboratorio N.º 13. ¿Cómo se transmiten los mensajes al interior de las células? ...................................... 105 Recepción de la señal ............................................................ 106 Los receptores intracelulares ............................................. 106 Los receptores de la membrana celular ............................ 107 Mientras tanto, en otro lugar. “Receptores de premios Nobel” ....................................................................................... 108 Transducción: la transmisión al interior de la célula ....... 109 La respuesta celular............................................................... 110 La comunicación celular y la evolución.............................. 110 La comunicación celular en animales y plantas ............... 111 La comunicación celular durante el desarrollo embrionario............................................................................. 112 Actividades de repaso ............................................................. 113 Actividades de integración.................................................... 114 Bloque II. Regulación e integración de funciones en los seres humanos 6. El sistema nervioso ¿Cómo se procesan los estímulos que percibimos a través de los órganos sensoriales? ....................... 119 Un sistema de regulación y control..................................... 120 Funciones del sistema nervioso........................................... 121 La evolución del sistema nervioso ...................................... 122 El desarrollo del sistema nervioso en invertebrados ....... 122 El desarrollo del sistema nervioso en vertebrados .......... 123 El tejido nervioso .................................................................... 124 Las neuronas ........................................................................ 124 Tipos de neuronas ............................................................... 125 Nervios, ganglios y células gliales...................................... 125 El impulso nervioso ............................................................... 126 La naturaleza del impulso nervioso .................................. 127 La sinapsis............................................................................... 128 Notas de laboratorio N.º 14. ¿Cómo se transmite una señal entre una neurona y la célula contigua? ............ 128 Tipos de sinapsis .................................................................. 129 La organización del sistema nervioso humano ................ 130 El sistema nervioso central................................................... 131 El encéfalo ............................................................................ 131 Mientras tanto, en otro lugar. “Los mitos del cerebro”......... 132 La médula espinal ............................................................... 133 Los actos reflejos ................................................................. 133 El sistema nervioso periférico .............................................. 134 Las acciones voluntarias..................................................... 134 Las acciones involuntarias ................................................. 135 Mientras tanto, en otro lugar. “15 minutos de fama” ........... 136 El estudio del cerebro y las afecciones del sistema nervioso .............................................................. 137 Las drogas y el sistema nervioso ......................................... 138 El efecto de las drogas en el organismo ............................ 138 Mecanismo de recompensa ................................................ 139 Memes, creatividad y cultura ............................................... 140 Actividades de repaso ............................................................. 141 Actividades de integración.................................................... 142 7. El sistema endocrino y la regulación hormonal ¿Qué información transmiten las hormonas?........ 143 La regulación hormonal ........................................................ 144 Diferencias entre la regulación hormonal y la regulación nerviosa ...................................................... 145 Tipos de glándulas ............................................................... 145 Tipos de hormonas .............................................................. 146 Notas de laboratorio N.° 15. ¿Qué sucede con las características y el comportamiento de los gallos si se trasplantan sus testículos a otra parte del cuerpo? ............ 146 La organización del sistema endocrino ............................ 147 La acción hormonal y la homeostasis ................................ 148 5 La regulación de la glucemia................................................ 148 La acción de la insulina y el glucagón............................... 149 La diabetes .............................................................................. 150 Notas de laboratorio N.° 16. ¿Existe una relación entre el funcionamiento del páncreas y la diabetes? ................ 150 La diabetes tipo I y la diabetes tipo II ................................ 151 Mientras tanto, en otro lugar. “Súper engórdame”............. 151 El eje hipotálamo-hipófisis ................................................... 152 Hormonas de la neurohipófisis ............................................ 153 Mientras tanto, en otro lugar. “Las dos grandes pasiones de mi vida” ............................................................................... 153 Hormonas de la adenohipófisis.......................................... 154 La somatotropina y la prolactina....................................... 154 La hormona estimulante de la tiroides y las hormonas tiroideas .................................................... 155 Mientras tanto, en otro lugar. “Añadido de yodo a la sal de mesa” ................................................................................... 155 Las hormonas sexuales y la madurez sexual ................... 156 El control hormonal y la formación de los gametos........ 157 La hipófisis en la regulación de la glucosa ........................ 158 Notas de laboratorio N.° 17. ¿Qué hormona hipofisaria interviene en la diabetes? ...................................................... 158 La hormona adrenocorticotropa y los glucocorticoides .. 159 Mecanismos de retroalimentación del eje hipotálamo-hipófisis ................................................. 160 El control hormonal de la concentración de sales y líquidos.................................................................. 161 Integración de la respuesta nerviosa y endocrina ............ 162 Actividades de repaso............................................................ 163 Actividades de integración ................................................... 164 Bloque III. Proteínas y ADN 8. Las proteínas ¿Qué tipo de estructuras son los receptores de las células del olfato? .............................................. 169 Las proteínas en los seres vivos .......................................... 170 Funciones de las proteínas ................................................... 171 Las proteínas como polímeros de secuencia ..................... 172 Los aminoácidos .................................................................. 172 Clasificación de las proteínas ............................................... 173 La primera proteína secuenciada ...................................... 174 Notas de laboratorio N.° 18. ¿Una determinada proteína tiene una secuencia variable de aminoácidos o siempre es la misma? ............................................................................ 174 La estructura de las proteínas.............................................. 175 Estructura primaria ............................................................. 175 Estructura secundaria......................................................... 175 Estructura terciaria ............................................................. 176 Estructura cuaternaria........................................................ 176 Importancia biológica de la estructura ............................. 177 Desnaturalización de las proteínas ..................................... 178 Proteínas y evolución............................................................. 179 Notas de laboratorio N.° 19. ¿Todos los geles presentan el mismo comportamiento frente al calor? ......................... 179 Las enzimas ............................................................................ 180 Desnaturalización enzimática ........................................... 181 Enzimas del hígado ............................................................. 181 6 Las enzimas de los alimentos ............................................ 182 Notas de laboratorio N.° 20. ¿Todas las frutas tienen actividad proteasa? ................................................................. 183 Mientras tanto, en otro lugar. “El mapa de la maquinaria celular humana”...................................................................... 184 Actividades de repaso............................................................ 185 Actividades de integración.................................................... 186 9. El ADN ¿Dónde se guarda la información hereditaria de los seres vivos? ............................................................ 187 El ADN como portador de la información hereditaria ...... 188 La identificación del ADN ................................................... 188 Los ácidos nucleicos .............................................................. 189 El ácido desoxirribonucleico............................................... 189 El ácido ribonucleico ........................................................... 189 Otras funciones de los nucleótidos ................................... 189 El experimento de Griffith..................................................... 190 Notas de laboratorio N.° 21. ¿Es posible conseguir una vacuna para la neumonía mezclando cepas bacterianas virulentas y no virulentas? .................................................... 190 El ADN es la molécula de la herencia ................................. 191 Notas de laboratorio N.° 22. ¿Qué molécula les transmiten los bacteriófagos a las bacterias cuando las infectan? ....... 191 La estructura del ADN ........................................................... 192 La replicación del ADN .......................................................... 193 Genes y proteínas ................................................................... 194 Notas de laboratorio N.° 23. ¿Los genes portan la información para la síntesis de las enzimas? .................. 195 El flujo de la información: los tipos de ARN....................... 196 El proceso de transcripción ................................................ 196 El código genético ................................................................ 197 La maduración del ARN ...................................................... 197 Traducción del ARN: la síntesis de proteínas ................... 198 Las etapas de la traducción ................................................ 199 El Proyecto Genoma Humano ............................................... 200 ¿Qué son las mutaciones?..................................................... 201 Mutaciones y evolución ...................................................... 201 La tecnología del ADN recombinante ................................. 202 Enzimas de restricción ........................................................ 202 La multiplicación del fragmento de interés...................... 202 La obtención del gen ........................................................... 203 La obtención de un organismo transgénico ..................... 203 Aplicaciones forenses de la ingeniería genética ............... 204 Mientras tanto, en otro lugar. “Genética para la identidad” .. 205 La biotecnología ..................................................................... 206 Microorganismos de diseño ................................................ 206 Animales transgénicos........................................................ 207 Plantas transgénicas ........................................................... 207 ¿Cómo se produce una planta resistente a insectos? ..... 208 Notas de laboratorio N.° 24. ¿Se puede transferir un gen de una bacteria a una planta? ............................................... 208 Actividades de repaso............................................................ 209 Actividades de integración.................................................... 210 ¿Cómo es este libro? Una novela gráfica que plantea varios enigmas en los que la biología tiene mucho para aportar... En un pueblo de la Patagonia, una adolescente puede identificar personas sin verlas, con la única ayuda de su extraordinario olfato. ¿Un poder sobrenatural? Cerca de allí, decenas de perros se tiran a un precipicio por causas desconocidas. ¿Qué los empuja a saltar a una muerte segura? ¿Se animan a acompañar a los protagonistas para resolver el misterio? ¡El libro está lleno de recortes de diarios, revistas, folletos y libros! Sobre el margen de las páginas encontrarán anotaciones que acompañarán y guiarán la lectura. En birome se incluyen aclaraciones sobre palabras desconocidas, propuestas para revisar otras partes del libro e ideas clave sobre los contenidos de la página. Mientras tanto, en otro lugar Porque no hay una única fuente de información que sea válida para comprender un tema, el libro incluye propuestas para el análisis de los contenidos científicos a través de la óptica de los medios masivos de comunicación, el cine, la literatura y otros productos culturales. En lápiz van a encontrar preguntas y actividades que los ayudarán a comprender el tema. Notas de laboratorio Propuestas de trabajo para el desarrollo de competencias experimentales genuinas. Invita a reproducir experiencias históricas o actuales. ¿Quién dijo que solo se aprende a imaginar e interpretar experimentos en el laboratorio? Cada vez que encuentren una imagen como esta, preparen el celu, la tablet o la netbook. Estos códigos les permiten acceder a los contenidos audiovisuales con solo apuntar con la cámara de sus dispositivos.* Al finalizar cada capítulo, van a encontrar variedad y riqueza de actividades de repaso e integración que desarrollan sus competencias cognitivo-científicas. ¡Ayudan a desarrollar el pensamiento científico! * Para tener más información sobre el uso de los códigos QR, visiten la siguiente direc ción: http://bit.ly/EDVB2007 Conclusiones que vinculan el enigma de la apertura con los contenidos del capítulo. De este modo, se aplican los aprendizajes en el análisis de casos concretos. ¡Buenísimo! 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ¿Cómo percibimos el mundo que nos rodea? ¿De qué forma nos relacionamos con el medio? ¿Cómo responde el organismo a cada uno de los estímulos que percibimos? Continuará en la página 35. 17 Bloque I 1 La función de relación en los seres vivos La relación con el medio Frente a una situación de peligro, el armadillo puede enrollarse y protegerse dentro de su caparazón, uniendo su cabeza y su cola, y formando una “bola”. Irritabilidad: capacidad de r percibir los cambios y elabora . sta pue una res Señales externas o internas = estímulos 18 Una de las características que comparten todos los seres vivos es la capacidad de recibir información, interpretarla y elaborar una respuesta. Por ejemplo, cuando nuestra mano se acerca a una llama percibimos el calor, y si este es demasiado intenso, se genera una sensación de dolor, frente a la cual respondemos rápidamente alejando la mano del fuego; por su parte, las plantas captan la dirección de la cual proviene la luz y crecen orientándose hacia ella, mientras que los animales detectan la presencia de un depredador, y en función de eso desarrollan una respuesta de huida. La capacidad de los seres vivos de percibir los cambios del medio y de reaccionar a ellos recibe el nombre de irritabilidad. La irritabilidad les permite a los individuos relacionarse con el ambiente y asegurar, así, su supervivencia. La irritabilidad no se limita al medio externo: también comprende la relación que el propio organismo establece entre sus diversos componentes. Además de los cambios externos, los seres vivos pueden registrar los cambios internos y desarrollar las respuestas adecuadas a esos cambios; por ejemplo, tras un ayuno más o menos prolongado, nuestro cuerpo detecta la necesidad de comer, lo que se manifiesta en la sensación de hambre, que nos lleva a buscar y a incorporar alimento. A través de la percepción de las señales del organismo y la elaboración de las respuestas a esas señales, los seres vivos logran mantener el equilibrio interno, con las condiciones óptimas para su vida. Las señales que captan los seres vivos, tanto del medio externo como del medio interno, reciben el nombre de estímulos. Las características de los estímulos que detecta cada especie son diferentes; los elefantes, por ejemplo, pueden escuchar ondas infrasonoras, inaudibles para el oído humano, y los perros pueden detectar una variedad más amplia de olores y a una mayor distancia que nosotros (por eso un perro es capaz de reconocer la llegada de su dueño, aun antes de verlo). Así como los estímulos varían de una especie a otra, las respuestas también son distintas y dependen del grado de complejidad de cada organismo. De esta manera, los seres vivos unicelulares elaboran respuestas sencillas, como la aproximación a una fuente de alimento, el alejamiento de una sustancia tóxica o la división de la célula que los constituye; en cambio, los organismos pluricelulares, como las algas y los hongos pluricelulares, y las plantas y los animales, desarrollan respuestas más complejas, que involucran la participación de varias estructuras internas. Algunas de estas respuestas, como las relacionadas con el crecimiento de los órganos (por ejemplo, el crecimiento de las raíces de las plantas en dirección a una fuente de agua), se realizan a lo largo de un período de tiempo más o menos prolongado y, en ese sentido, son lentas; otras, como las que se observan en los animales frente al alimento (por ejemplo, el león que persigue a una gacela) son mucho más acotadas y veloces. La función de relación en los seres vivos Los seres vivos como sistemas A los fines de estudio, los seres vivos pueden ser considerados sistemas. Un sistema es una agrupación de componentes que se relacionan entre sí y actúan de manera coordinada. Un ejemplo habitual de sistema es la computadora: ya se trate de una notebook, de una tablet o de una computadora de escritorio, cualquier computadora está formada por muchas partes, entre ellas, un procesador, un monitor, un teclado y un disco rígido. Cada una de esas partes cumple una función determinada: el procesador ejecuta los programas, el monitor permite visualizar los textos y las imágenes, el teclado posibilita el ingreso de datos y el disco rígido almacena la información y la interpreta. Para que la computadora pueda funcionar correctamente, todas sus partes deben actuar de manera integrada y coordinada. De la unión e interrelación entre ellas, derivan una serie de propiedades que caracterizan a la computadora en su conjunto. Dichas propiedades, que no son el mero resultado de la suma de las propiedades de cada uno de los componentes, se denominan propiedades emergentes del sistema. Los sistemas se delimitan de forma artificial de acuerdo con aquello que se quiera estudiar. Por ejemplo, esta página puede considerarse en sí misma un sistema, integrado por palabras e imágenes relacionadas entre sí, con un orden y un sentido determinados; a la vez, también se puede definir como una parte de otro sistema más amplio: el libro. Todo aquello que queda fuera de lo que se define como sistema se denomina ambiente o universo. De acuerdo con el intercambio que llevan a cabo con el ambiente, los sistemas se pueden clasificar en abiertos, cerrados o aislados. Los sistemas abiertos intercambian materia y energía; por ejemplo, una fogata encendida es un sistema abierto, ya que libera gases que resultan de la combustión de la madera (materia), y mediante el intercambio de calor con el medio que lo rodea le transmite energía a este. Los sistemas cerrados solo intercambian energía; un tubo de luz es un sistema cerrado, ya que no puede tomar ni perder materia, pero emite energía lumínica. Finalmente, los sistemas aislados no intercambian materia ni energía; un recipiente térmico cerrado herméticamente, por ejemplo, es un sistema aislado. En el caso de los seres vivos, se trata de sistemas abiertos, debido a que incorporan alimentos, agua y gases del medio, eliminan desechos e intercambian energía con el ambiente. Capítulo 1 Sistema abierto: intercambio de materia y energía vaso abierto Sistema cerrado: intercambio de energía solamente vaso tapado Sistema aislado: sin intercambio de materia ni de energía termo Los seres vivos intercambian información con el entorno. ¿Será una forma de intercambio de energía o de materia? Una casa puede considerarse un sistema. Los materiales con los que está construida son los componentes. La relación entre los materiales determina propiedades nuevas (por ejemplo, la creación de un espacio tridimensional), que esos materiales no tenían de forma aislada. 19 Bloque I la respuesta al medio Percepción del estímulo Procesamiento de la información Ejecución de la respuesta ¿Tendrá que ver con el "poder" de Maitén, el personaje de la historia? ¿Cuál será la diferencia entre los estímulos que perciben las plantas y los animales? ¿Y los hongos? ¿Y los organismos unicelulares? La relación con el medio y la ruta de la información En los seres vivos, la información aportada por las señales sigue una suerte de ruta o recorrido, a lo largo del cual se pueden distinguir diversas etapas que involucran distintas estructuras. 1. El estímulo “se presenta”, por decirlo así, al individuo —si se trata de un cambio externo—, o llega a una célula de su organismo —si el cambio es interno—. El estímulo puede ser físico, como las ondas sonoras, o químico, como la cercanía de alguna sustancia (un nutriente o una toxina). 2. El estímulo se capta a través de estructuras específicas llamadas receptores. En muchos animales, los receptores de los estímulos externos forman parte de los órganos sensoriales, como los ojos o la piel. Por su parte, los receptores que detectan los cambios internos se encuentran en el interior de ciertas vísceras y en otras estructuras, como las articulaciones y los huesos. 3. La señal detectada por los receptores se transmite y viaja hacia otras partes del organismo, donde se procesa la información, se la interpreta y se elaboran nuevas señales que, a su vez, viajan por el organismo para desencadenar una respuesta. En la mayoría de los animales, esta tarea es realizada por el sistema nervioso. Por ejemplo, ante la presencia de ciertas sustancias químicas, los receptores situados en la nariz generan una señal que nuestro cerebro interpreta como un olor; si este olor resulta desagradable, se desencadenará una respuesta de alejamiento de la fuente de olor. Además del sistema nervioso, los animales poseen otro sistema, el sistema endocrino, que actúa en conjunto con aquel. Este sistema puede percibir e interpretar estímulos, sobre todo internos, y generar respuestas a través de la producción y liberación de sustancias llamadas hormonas. 4. Por último, la información de la respuesta llega a las estructuras u órganos efectores, que son los encargados de ejecutar la respuesta. La respuesta puede ser externa, como el movimiento de alguna parte del cuerpo, o interna, como la liberación a la sangre de alguna sustancia. El conjunto de respuestas que elabora un ser vivo frente a los estímulos conforma lo que se conoce como comportamiento. La disminución del volumen de la sangre o el aumento de la concentración de sales constituyen para nuestro organismo estímulos. Estos son captados por receptores internos y, luego de ser transmitidos e interpretados, desencadenan la sensación de sed e inducen el comportamiento de ingerir agua. 20 Los receptores presentes en la nariz detectan la presencia de una sustancia química. Esta señal es transmitida y luego interpretada como un olor desagradable. Así, se desencadena una respuesta veloz, que lleva a la persona a mover su mano y taparse la nariz. La función de relación en los seres vivos Capítulo 1 La ruta de la información en los animales Ya se ha indicado que casi todos los animales poseen algún tipo de sistema nervioso. Como se estudiará en el capítulo 6, la unidad estructural de este sistema es la neurona, un tipo de célula especializada en la recepción y la transmisión de información, en forma de señales electroquímicas. En los animales de organización más sencilla, el sistema nervioso forma una red difusa; en los invertebrados más complejos y en los vertebrados, se distingue entre un sistema nervioso central, donde se encuentra el cerebro, y un sistema nervioso periférico, constituido por nervios. En cualquier caso, el recorrido de la información es, básicamente, el mismo: los receptores detectan los estímulos, la información se interpreta e integra, y se elabora y ejecuta una respuesta. En su forma más elemental, esta respuesta consiste en el acercamiento o el alejamiento del estímulo, lo que se conoce con el nombre de tactismo o taxia. El tactismo es positivo cuando el animal se acerca al estímulo, o negativo si se aleja de él. Por ejemplo, las polillas tienen fototactismo positivo, debido a que se ven atraídas por la luz; por eso se acercan a las lámparas encendidas. La ruta de la información en las plantas, los hongos y los microorganismos Las plantas no poseen sistema nervioso, pero ello no implica que carezcan de estructuras para captar estímulos y transmitir e interpretar señales. Ciertas respuestas de las plantas (como el crecimiento de algunos de sus órganos en dirección a la luz o al agua) son movimientos realizados en función de la dirección de un estímulo; tales movimientos se conocen como tropismos. Otras respuestas (como el cierre de las hojas al entrar en contacto con algún objeto, que se observa en algunas plantas) pertenecen a la clase de movimientos no direccionados, denominados nastias. La mayoría de ambas clases de respuestas son reguladas por la acción de hormonas vegetales o fitohormonas. De manera similar a las plantas, los hongos responden a factores tales como las variaciones de luz, temperatura y humedad modificando sus patrones de crecimiento; por ejemplo, algunos hongos crecen en dirección a la luz y, en la mayoría de ellos, la presencia de una fuente de alimentos estimula la reproducción y el crecimiento. En los organismos unicelulares (entre ellos, algunos hongos, como las levaduras) las respuestas se circunscriben a diversos tactismos, como alejarse de alguna sustancia nociva o acercarse al agua o a algún alimento. En la recepción de los estímulos intervienen muchas veces estructuras anexas de estos organismos, como flagelos o cilios. Así como las polillas tienden a acercarse a la luz (fototactismo positivo), las cucarachas tienden a alejarse de ella (fototactismo negativo). Sobre tropismos y nastias Ver capítulo 5, páginas 80 y siguientes. Los paramecios son organismos unicelulares que pueden desplazarse en dirección hacia el alimento. La ruta de la información a nivel celular Si se tiene en cuenta que cada célula de los organismos pluricelulares puede estudiarse como un sistema, en ellas también es posible analizar el recorrido de la información. En la membrana de las células hay moléculas que actúan como receptores, capaces de detectar distintos tipos de estímulos, provenientes tanto del medio en que se halla la célula como de su interior. Los estímulos desencadenan señales que determinan una respuesta por parte de la célula. Por ejemplo, los linfocitos son células del sistema inmunológico que, ante una señal específica, comienzan a fabricar y liberar anticuerpos, que atacan al agente patógeno. La ruta de la información es parecida en todos los seres vivos. ¿Cómo se integrará la información en una única célula? 21 Bloque I la respuesta al medio La recepción de estímulos Aunque el estímulo impacte sobre un receptor, si la información no se interpreta, no hay respuesta. Estímulo Señal nerviosa Receptor primario Receptor secundario Receptor primario (táctil, olfativo) Receptor secundario (auditivo, del equilibrio, gustativo, visual) Los receptores primarios detectan el estímulo y desencadenan directamente la respuesta nerviosa que viaja al cerebro, mientras que los receptores secundarios son células que detectan los estímulos, pero que activan terminales nerviosas. Los receptores son la vía de ingreso de la información. Si bien los estímulos actúan sobre los receptores y, por lo tanto, estos constituyen una condición imprescindible para que un individuo se relacione con el medio, es importante señalar que si la información no puede ser interpretada, no hay percepción. En este sentido, la ruta que realiza la información en los seres vivos puede ser comparada con un circuito y analizada como un sistema, en el que cualquier falla en alguno de sus componentes repercute en la totalidad. Las células contienen receptores formados por una o varias proteínas. Los receptores celulares son específicos para los estímulos que detectan; por lo general, estos consisten en sustancias químicas. Como se dijo ya en la página anterior, la unión del receptor con el estímulo desencadena una señal que lleva a la elaboración de una respuesta por parte de la célula. Por ejemplo, la hormona insulina es una sustancia que, cuando se une a su receptor específico (presente en la membrana de todas las células de nuestro cuerpo), desencadena una señal que genera, entre otras cosas, una respuesta para que se pueda incorporar la glucosa del medio. En los animales, los receptores, tanto externos como internos, desencadenan una señal nerviosa, que viaja hacia el sitio donde esa señal será analizada e interpretada. Muchos receptores son directamente terminales del sistema nervioso, por lo que reciben el nombre de receptores primarios. Por ejemplo, los bulbos de Krausse y los bulbos de Ruffini, que detectan las variaciones de temperatura (el frío y el calor, respectivamente), y los corpúsculos de Paccini, que reaccionan frente a la presión, son receptores primarios que se encuentran en la piel. Otros receptores son células enteras que se conectan con terminales nerviosas; por eso, se los llama receptores secundarios. Los conos y los bastones, que detectan la luz en los ojos de los vertebrados, son ejemplos de este tipo de receptores. Retina Conos Bastones Los conos y los bastones son células receptoras lumínicas. Los conos permiten distinguir los colores durante el día, mientras que los bastones, más sensibles a la luz, permiten la visión nocturna, aunque solo en blanco y negro. 22 La función de relación en los seres vivos Capítulo 1 Rango de actuación de los receptores Los receptores no solo detectan un tipo de señal en particular —por ejemplo, las ondas sonoras—, sino que, además, lo hacen dentro de un rango de valores. De este modo, las señales ubicadas por debajo y por encima de ciertos valores no son detectadas. El rango dentro del cual actúa un receptor varía de una especie a otra. Por ejemplo, los receptores auditivos situados en el oído humano pueden detectar las ondas sonoras que se producen en un intervalo de frecuencias * determinado, y no pueden captar aquellas ondas que están por fuera de ese intervalo. Sabemos que muchos animales pueden percibir sonidos de frecuencias menores a las que detecta el oído humano, así como otros pueden detectar sonidos de frecuencias mayores. Lo que ocurre con el sonido también sucede con otros fenómenos, como la luz, el calor, el sabor y el olor. De allí que lo que percibe un ser vivo puede ser diferente a lo que percibe otro. Lo que los seres vivos perciben depende del tipo y de la cantidad de receptores que poseen. * Frecuencia: número de veces que se repite una vibración en cier to lapso. La frecuencia de las vibraciones sonoras se mide en Hertz (Hz). 1 her tz = 1 vibración por seg undo. PARA REPASAR LO VISTO HASTA ACÁ: PÁGINA 33, ACTIVIDADES 1 Y 2. Campo auditivo humano Infrasonidos 0 20 Ultrasonidos 20.000 40.000 160.000 Frecuencias (Hz) ¿Existe una “verdadera” percepción del mundo? elefante, topo gato, perro murciélago, delfín Como puede apreciarse en este gráfico, el rango de frecuencias de ondas sonoras audibles no es el mismo en todos los animales. LOS MEDIOS LOS SECRETOS DE LA LUZ ULTRAVIOLETA D esde el año 1924 se sabe que las abeũĂƐƟĞŶĞŶƌĞĐĞƉƚŽƌĞƐƋƵĞůĞƐƉĞƌŵŝƚĞŶ ͞ǀĞƌ͟ ůŽƐ ĐŽůŽƌĞƐ ĐŽƌƌĞƐƉŽŶĚŝĞŶƚĞƐ Ă ůĂ ƌĂͲ ĚŝĂĐŝſŶƵůƚƌĂǀŝŽůĞƚĂ͕ŝŶǀŝƐŝďůĞƉĂƌĂĞůŽũŽŚƵͲ ŵĂŶŽ͘DĄƐƚĂƌĚĞ͕ƐĞƐƵƉŽƋƵĞůĂƐĂďĞũĂƐ͕Ă ĚŝĨĞƌĞŶĐŝĂĚĞůŽƐƐĞƌĞƐŚƵŵĂŶŽƐ͕ŶŽƉƵĞĚĞŶ ǀĞƌ ůĂƐ ŽŶĚĂƐ ůƵŵşŶŝĐĂƐ ƋƵĞ ĐŽƌƌĞƐƉŽŶĚĞŶ ĂůƌŽũŽ͕ĂƵŶƋƵĞĞƐƚŽŶŽůĞƐŝŵƉŝĚĞƉŽůŝŶŝnjĂƌ ŇŽƌĞƐĚĞĞƐĞĐŽůŽƌ͘ ŽŶĞůĮŶĚĞĐŽŶŽĐĞƌƋƵĠĞƌĂůŽƋƵĞĂƚƌúà En la página 79 hay una foto de una flor vista con luz ultravio leta. ĂůĂƐĂďĞũĂƐŚĂĐŝĂĚĞƚĞƌŵŝŶĂĚĂƐŇŽƌĞƐ͕ƐĞƐĂͲ ĐĂƌŽŶ ĨŽƚŽƐ Ă ĚŝƐƟŶƚĂƐ ŇŽƌĞƐ ƉŽůŝŶŝnjĂĚĂƐ ƉŽƌ ĞƐƚŽƐŝŶƐĞĐƚŽƐ͕ƵƟůŝnjĂŶĚŽƵŶĮůƚƌŽƋƵĞƉĞƌŵŝͲ ơĂĚĞƚĞĐƚĂƌƷŶŝĐĂŵĞŶƚĞůĂƌĂĚŝĂĐŝſŶƵůƚƌĂǀŝŽͲ ůĞƚĂƌĞŇĞũĂĚĂLJƋƵĞůĂǀŽůǀşĂƉĞƌĐĞƉƟďůĞƉĂƌĂ ĞůŽũŽŚƵŵĂŶŽ͘^ĞĚĞƐĐƵďƌŝſĂƐşƋƵĞůĂƐŇŽƌĞƐ ƚĞŶşĂŶŵĂƌĐĂƐ͕ĂůĂƐƋƵĞƐĞůůĂŵſ͞ĐĂŵŝŶŽƐĚĞ ŶĠĐƚĂƌ͟ŽĐŽůŽƌĞƐĚĞŐƌĂŶĐŽŶƚƌĂƐƚĞ͘'ƌĂĐŝĂƐĂ ĞƐƚĂƐŵĂƌĐĂƐ͕ůĂƐĂďĞũĂƐƉŽůŝŶŝnjĂŶůĂƐŇŽƌĞƐ͕ŝŶͲ ĐůƵƐŽůĂƐƋƵĞƐŽŶƌŽũĂƐ͘r 1. ¿A qué estructuras se deben las diferencias entre la percepción del ojo humano y del ojo de las abejas? 2. Averigüen si lo que ocurre con las abejas y las flores rojas de la amapola sucede también con otras flores y otros agentes polinizadores. ůŐƵŶĂƐĂŵĂƉŽůĂƐƟĞŶĞŶŇŽƌĞƐ ƌŽũĂƐ LJ͕ ƉŽƌ ůŽ ƚĂŶƚŽ͕ ƌĞŇĞũĂŶ ĞƐĞĐŽůŽƌ͘ƉĞƐĂƌĚĞƋƵĞĞůƌŽũŽ ĞƐ ŝŵƉĞƌĐĞƉƟďůĞ ƉĂƌĂ ůĂƐ ĂďĞͲ ũĂƐ͕ĞƐƚĂƐǀŝƐŝƚĂŶĞƐĂƐŇŽƌĞƐĐŽŶ ĨƌĞĐƵĞŶĐŝĂ͕ LJĂ ƋƵĞ ͶƐĞŐƷŶ ƐĞ ĚĞƐĐƵďƌŝſͶƚĂŵďŝĠŶƌĞŇĞũĂŶůĂ ůƵnjƵůƚƌĂǀŝŽůĞƚĂ͘ 23 Bloque I la respuesta al medio RATORIO NOTAS DE LABO EXPERIENCIA N.° 1 ¿Hablarles a las plantas estimula su crecimiento? Cazadores de mitos (en inglés, MythBusters) es un programa de televisión de divulgación científica estadounidense y australiano, en el que se ponen a prueba distintas creencias populares a través de experimentos realizados con rigurosidad científica. En el programa emitido el 29/11/04, se mostró un experimento con el que se intentó comprobar si hablarle a las plantas favorecía o no su crecimiento. Hipótesis: hablarles de forma cariñosa a las plantas favorece su crecimiento. Predicción: las plantas que reciban un estímulo sonoro agradable crecerán más que las plantas que estén en un ambiente silencioso o que reciban un estímulo sonoro desagradable. Materiales: caños y telas de plástico para la construcción de siete invernaderos; 70 macetas; 70 semillas de arvejas; 6 reproductores de discos compactos; discos compactos con música clásica, con música heavy metal y con palabras pronunciadas de diferente manera; equipo de riego automático. Procedimiento: se construyeron siete invernaderos independientes. En cada invernadero se colocaron diez macetas con la misma cantidad de tierra, y en cada una de ellas se plantó una semilla de arveja. Las plantas de cada invernadero se expusieron a diferentes condiciones sonoras: 1: sin sonido; 2: con música clásica; 3: con música heavy metal; 4 y 5: con reproducción de palabras agradables; 6 y 7: con reproducción de palabras desagradables. Tanto la música como las palabras se reprodujeron de forma continua. Todas las plantas recibieron la misma cantidad de agua a través de un sistema de riego automático. Las plantas fueron controladas durante dos meses, una vez por semana. Cuando finalizó el experimento, se midió la longitud de las plantas germinadas y la cantidad de vainas producidas. También se observó el aspecto de las plantas y de las arvejas dentro de las vainas. Finalmente, se extrajeron las plantas de las macetas, se las limpió y se pesó cada una. Resultados: aunque el experimento tuvo que interrumpirse antes de lo previsto por una falla en los controladores de riego, pudieron obtenerse los siguientes resultados: las plantas que alcanzaron un mejor desarrollo fueron las que estuvieron expuestas a la música (en particular, a la música heavy metal). En segundo lugar se ubicaron las plantas que estuvieron expuestas a las palabras, independientemente de si habían sido agradables o no. Los peores resultados se observaron en las plantas del invernadero donde no había sonido. 1. El invernadero en silencio se considera que tiene la función de control del experimento. ¿Qué información brinda? ¿Es necesario? 2. ¿Cuál es el motivo por el que todas las plantas debían recibir el mismo riego? 3. ¿Por qué el sonido debía emitirse de manera continua? 24 4. ¿Hay algún factor que los investigadores no controlaron durante la experiencia y que pudo haber influido en los resultados? 5. Si fuera posible concluir fehacientemente que las plantas responden al sonido, ¿qué deberían tener las plantas para percibir dicho estímulo? Para ver el episodio de "Cazadores de mitos" donde se muestra la experiencia, ingresar a: http://bit.ly/EDVBII024 La función de relación en los seres vivos Capítulo 1 RATORIO NOTAS DE LABO EXPERIENCIA N.° 2 ¿Los seres humanos pueden detectar con el olfato la cantidad de grasa de los alimentos? Durante un estudio realizado en el Centro Monell de los Sentidos Químicos, ubicado en Filadelfia (Estados Unidos), se realizó una serie de experimentos para comprobar si los seres humanos distinguían, a través del olfato, alimentos que contenían más o menos cantidad de grasa. Consideraciones previas: 1. Experimentos realizados con anterioridad habían demostrado que los seres humanos podían detectar niveles elevados de grasa pura en forma de ácidos grasos, pero no se habían efectuado pruebas experimentales en un entorno más realista, es decir, con alimentos. 2. La grasa es un nutriente que tiene un alto valor energético, ya que aporta muchas calorías. Se considera que la capacidad de detectar fácilmente la presencia de dicho nutriente representó una ventaja adaptativa para obtener más energía, y que ello tuvo importancia a nivel evolutivo. Hipótesis: los seres humanos pueden distinguir la presencia de grasa en los alimentos a través del olfato. Predicción: si a diferentes personas con los ojos vendados se les hace oler alimentos con diverso contenido de grasa, podrán determinar cuáles de los alimentos tienen más grasa y cuáles tienen menos grasa a través del olfato. Materiales: se trabajó con tres tipos de leche de consumo habitual: descremada (con un 0,125 % de grasa); semidescremada (con un 1,4 % de grasa); entera (con un 2,7 % de grasa). Procedimiento: se llevaron a cabo tres pruebas, en cada una de las cuales participó un grupo diferente de personas: Experimento 1: 30 individuos de peso normal, del área de Filadelfia. Experimento 2: 18 individuos de peso normal, del área de Wageningen, en los Países Bajos (que no suelen consumir productos con alto contenido graso). Experimento 3: 60 individuos, tanto de peso normal como con sobrepeso, del área de Filadelfia. A todos los participantes se les vendaron los ojos y se les hizo oler leche de tres recipientes distintos. Dos frascos tenían leche con el mismo porcentaje de grasa y el otro tenía una cantidad diferente. Se les pidió a los participantes que reconocieran cuál era el que tenía una cantidad diferente de grasa. ¿Dónde se encuentran los receptores que detectan la presencia de grasa a través del olfato? ¿Serán específicos? Resultados: en los tres experimentos, los participantes pudieron identificar la leche que tenía una proporción de grasa diferente utilizando su olfato. No hubo diferencia entre los resultados de los individuos de peso normal en Filadelfia y los Países Bajos. Tampoco hubo diferencia entre los resultados de los individuos de peso normal y los individuos con sobrepeso. Los resultados del estudio se publicaron en la revista de acceso abierto PLoS ONE el 22/01/14. Pueden consultarlos aquí (en inglés): http://bit.ly/EDVBII025 1. En esta serie de experimentos, ¿hay un componente que 2. ¿Con qué otros alimentos se podría realizar la experiencia? funcione como control, como el invernadero que se man- 3. ¿Cómo se podría determinar si existe alguna relación tuvo sin sonidos en la experiencia de la página anterior? entre la percepción y la edad? 25 Bloque I la respuesta al medio El Mundo 28 de mayo de 2014 UN PERFUME INCONFUNDIBLE La ciencia demostró que el olfato es clave en las primeras horas de vida. C uando nace un bebé, inevitablemente surge la búsqueda de parecidos físicos. “Tiene un aire al tío o al papá”, se suele decir, y tal vez muy pronto se reconozca que posee un “aroma de familia”. Curiosamente, diversas investigaciones demuestran que el recién nacido se deja guiar por su olfato para identificar a su mamá. “A las pocas horas de vida, el niño reconoce el aroma de la leche de su madre. Solo se da vuelta ante ese olor y no con otro”, revela la doctora María Rosa García Medina, del laboratorio de investigaciones sensoriales de la Universidad de Buenos Aires. Diversos experimentos demuestran el efecto sedante que produce en pequeños de tres a diez días de vida el acercar a sus narices una prenda impregnada con el aroma del pecho de la madre. En cambio, continúan inquietos cuando la ropa pertenece a otra parturienta, según revela Richard Porter del departamento de Psicología y Desarrollo humano de la Universidad de Vanderbilt, Estados Unidos. “La mamá tarda un poco más en reconocer a su hijo por el olor”, indica García Medina. Un experimento, por ejemplo, reveló resultados sorprendentes: 42 flamantes madres, divididas en grupos, debían descubrir por medio del aroma cuál era la bata de sus propios hijos, entre cuatro prendas idénticas pertenecientes a distintos niños. Las mujeres del primer grupo, a las cuales solo se les permitió un contacto con sus bebés de apenas nueve minutos antes del test, no mostraron altos niveles de reconocimiento. Sin embargo, el 90 % de aquellas que estuvieron entre diez y sesenta minutos a solas con sus recién nacidos, respondieron correctamente. Las que pudieron estar con sus pequeños durante más de una hora antes de comenzar las pruebas no se equivocaron en ningún caso. “Probablemente —concluyeron los investigadores—, el estrés que produce el contar con apenas nueve minutos para estar con sus hijos incidió en forma negativa en las madres. En ese corto período, el olor del hijo podría quedar enmascarado por otros aromas del ambiente hospitalario”. Varias madres reconocieron también que el aroma seleccionado como el de su bebé se parecía al de otro miembro de la familia; por lo general, al de algún otro hijo. Pero ¿realmente existe un aroma de familia? La pregunta despertó la curiosidad de los científicos, que de inmediato diseñaron otro experimento. Esta vez, personas elegidas al azar debían poner sus narices en remeras que habían sido vestidas por distintos chicos. El objetivo era hallar, aroma mediante, el parecido con las prendas de las madres. Los aciertos superaron el nivel estadístico. "Si bien los olores pueden parecer similares entre familiares directos, no son idénticos", indica la especialista argentina. El olor de los bebés es característico. Pero ¿qué sucede cuando una madre encuentra un aroma atípico o inesperado en el hijo que acaba de dar a luz? El cuerpo humano es, en cierto modo, una combinación de sustancias químicas que despiden olores. Esa combinación, de una u otra manera, puede alterar el aroma. Las variaciones orgánicas producidas por algunas enfermedades pueden ser percibidas a través del olfato. Tal es el caso de la fenilcetonuria, un mal que puede ocasionar retraso mental de por vida si no es detectado a tiempo mediante un análisis de sangre. Los chicos que padecen esta enfermedad producen un aroma característico. "Entonces, las madres dicen oler en sus hijos algo extraño —continúa la investigadora—. Es que, en realidad, perciben elementos que no les resultan familiares”. Se efectúan los análisis de rigor y se confirma la dolencia. Por supuesto, también queda demostrado que el olfato de una madre no se FRVJWPDBr Cecilia DRAGHI, en La Nación, Buenos Aires, 26/04/97 (adaptación). 1. ¿Qué estímulos se mencionan en el artículo? 2. ¿Cómo reaccionan los bebés y sus madres antes esos estímu los: de manera parecida, diferente u opuesta? 3. ¿Qué conclusiones pueden extraerse de los experimentos descriptos en el artículo? 26 La función de relación en los seres vivos Capítulo 1 El control y la regulación en los seres vivos Los seres vivos reciben estímulos externos e internos y elaboran respuestas continuamente. Así, por ejemplo, a medida que ustedes leen esta página, los ojos captan la información visual, y el cerebro interpreta la imagen y el significado de las palabras y de las oraciones. Al mismo tiempo, en el organismo ocurren, de modo involuntario, diversos procesos, como la respiración, la digestión de los alimentos ingeridos hace un rato, el registro de la posición de los músculos y los huesos (necesario para mantener el equilibrio), y el establecimiento de la concentración de la sangre y la temperatura corporal, entre muchos otros. El desarrollo simultáneo de todas las actividades es posible gracias a una serie de mecanismos de control y regulación. Como vimos, en los animales vertebrados hay dos sistemas de órganos involucrados en el control y en la regulación: el sistema nervioso y el sistema endocrino. Ambos sistemas participan en la ruta de la información (percepción, interpretación y respuesta) y controlan la duración y la intensidad de las respuestas. El sistema nervioso actúa de forma veloz; su efecto suele ser temporario y, por lo general, sus respuestas, transmitidas en forma de señales electroquímicas, son ejecutadas por los músculos. A diferencia del sistema nervioso, la acción del sistema endocrino es más lenta y duradera; sus respuestas se realizan a través de la liberación de hormonas elaboradas por diversas glándulas. Este sistema regula y controla, por ejemplo, los procesos de crecimiento y desarrollo. Al igual que los animales, las plantas también llevan a cabo muchas actividades de manera simultánea: incorporan y eliminan gases del ambiente, toman agua a través de las raíces y la conducen por todas las partes de la planta, realizan el proceso de fotosíntesis, distribuyen las sustancias fabricadas en los tejidos fotosintéticos, sintetizan proteínas y crecen. Si bien las plantas carecen de órganos que cumplan una función nerviosa, tienen mecanismos de control y regulación. Como se recordará, estos mecanismos dependen de la producción y la acción de hormonas vegetales. En los hongos, la regulación y el control también está mediado por hormonas, de manera similar a las plantas. A pesar de lo que la simplicidad de su estructura podría hacernos suponer, los organismos unicelulares, como el resto de los seres vivos, controlan la realización de las diversas funciones vitales. Por ejemplo, algunas bacterias, frente a condiciones ambientales adversas, forman una estructura de resistencia contra la desecación, llamada espora, en la que pueden sobrevivir por mucho tiempo en un estado de latencia. Célula bacteriana en estado de latencia Cuando un animal está en peligro, los sistemas nervioso y endocrino actúan de forma simultánea; en el cuerpo, se activa un mecanismo que acelera diversos procesos (como las frecuencias cardíaca y respiratoria), de modo de generar condiciones óptimas para la huida o el ataque. La realización de muchas actividades simultáneas es posible debido a que los seres vivos tienen mecanismos que controlan y regulan todos sus procesos. Los organismos unicelulares, como los paramecios y las bacterias, ¿tendrán mecanismos de control y regulación? Célula bacteriana en estado de latencia En estas microfotografías se observan dos bacterias envueltas en esporas. 27 Bloque I la respuesta al medio La homeostasis * Sal: compuesto químico de formado por cationes (iones s one ani a dos uni a) itiv carga pos a). ativ neg ga car con (iones Todos los seres vivos requieren ciertas condiciones óptimas para su desarrollo; cuando se produce algún cambio, en el organismo se desencadenan mecanismos de regulación que llevan a recuperar y mantener el equilibrio interno, lo que se conoce como homeostasis (del griego omoio-, ‘parecido’, y stásis, ‘estabilidad’). Entre los mecanismos que intervienen en la homeostasis presentes en muchos seres vivos, se encuentran la osmorregulación y la termorregulación. La osmorregulación determina el control de la concentración adecuada de sales* y agua, mientras que la termorregulación permite el mantenimiento de la temperatura óptima del organismo. La osmorregulación La regulación de los líquidos y las sales en un organismo depende del modo en que dichos componentes se mueven entre el medio interno y el medio externo. Las sustancias tienden naturalmente a desplazarse desde la zona donde se encuentran en mayor concentración hacia la zona donde están en menor concentración, hasta igualar las concentraciones en ambas zonas. Este fenómeno RÓBALO se denomina difusión; la difusión del agua a través de una membrana semiperToma de gran Pérdida de agua a meable (como, por ejemplo, la membrana celular) recibe el nombre de ósmosis. cantidad de agua través de la piel La ósmosis se observa cuando en el agua se hallan uno o más solutos con diferente concentración a uno y otro lado de la membrana. En el caso de una célula y su entorno, si la concentración de sales disueltas en el agua es más elevada fuera de la célula, el agua tenderá a salir de ella, y si la concentración salina es Orina concentrada mayor dentro de la célula, el agua tenderá a entrar. Excreción de iones a través de las branquias En los animales, la concentración de sales y agua se regula, principalmente, a través del sistema excretor; en particular, mediante la eliminación de la orina. Las características de la orina y el empleo de otros mecanismos de excreción LUCIOPERCA Absorción de iones a Absorción de agua a están muchas veces relacionados con el ambiente en el que viven los animales. través de las branquias través de la piel Por ejemplo, los peces se enfrentan de forma continua con la necesidad de osmorregular, ya que su cuerpo está en contacto continuo con un medio acuoso que tiene una concentración salina diferente a la interna. En los peces de agua salada, la concentración de sales de su cuerpo es menor que la del agua; por eso, tienden a perder líquido y a incorporar sales. Para compensar esto, beben agua en gran cantidad y liberan una orina muy concentrada. En los peces de agua Orina diluida Toma de poca cantidad dulce sucede lo contrario: la concentración salina es mayor en su cuerpo que en de agua el agua; por este motivo, tienden a acumular mucho líquido y a perder sales. En Movimiento de las sales compensación, excretan una orina diluida, con abundante agua. Movimiento del agua En las plantas, la osmorregulación se lleva a cabo a partir del control en la absorción de agua y sales y en la cantidad de agua que se evapora. El agua ingresa En los peces de agua salada por ósmosis a las células de la raíz, debido a que estas tienen una concentración (arriba), el agua tiende a salir, de sales elevada. En los suelos muy salinos, puede suceder que la relación se inpor lo que deben eliminar el exceso de sales, mienvierta, y que la concentración salina en las raíces sea menor que la del agua del tras que en los peces de terreno. Esto hace que disminuya la capacidad de absorción de las raíces, y las agua dulce (abajo), el agua plantas terminen secándose. Por su parte, el vapor de agua sale al ambiente a tiende a acumularse en el organismo, por lo que deben través de los estomas, unos poros que se ubican fundamentalmente en las hojas; expulsarla para perder meestos se abren o se cierran de acuerdo con la turgencia de las células (es decir, su nos sales. abultamiento o hinchazón debido a la cantidad de agua que poseen). 28 La función de relación en los seres vivos Capítulo 1 La termorregulación El mantenimiento de la temperatura corporal es clave para los organismos, puesto que muchos de los procesos químicos, que ocurren internamente, solo pueden producirse dentro de ciertas temperaturas. En los animales, existen dos estrategias básicas para la regulación de la temperatura. Una de ellas, la ectotermia (del griego ektós, ‘fuera’ y termós, ‘caliente’), consiste en la obtención del calor del ambiente. La otra estrategia, la endotermia (del griego endo-, ‘dentro’, y termós), es la utilización del calor generado por la actividad metabólica del propio organismo. Los peces, los reptiles, los anfibios y la mayoría de los invertebrados son ectotermos. Debido a que estos animales dependen de la temperatura externa para regular la temperatura de su cuerpo, muchos modifican su comportamiento en función de las condiciones ambientales, y, así, se exponen al sol o a la sombra, según sus necesidades. Las aves y los mamíferos son animales endotermos. En estos animales, el aprovechamiento del calor interno va unido a otros mecanismos destinados a regular la temperatura, como el enfriamiento por evaporación cuando la temperatura aumenta. Por ejemplo, en los días calurosos, los caballos liberan sudor, que cubre toda la superficie de la piel; la evaporación del sudor favorece la pérdida del calor. La constricción y la dilatación de los vasos sanguíneos superficiales también participan en la termorregulación. Por ejemplo, cuando corremos nos ponemos “colorados”, debido a que los vasos se dilatan, lo que acelera el desplazamiento de la energía térmica desde la sangre hacia el exterior. Por el contrario, cuando hace frío, los vasos sanguíneos se constriñen; además, se contraen los músculos que producen el erizamiento de los pelos (lo que se conoce como “piel de gallina”), y entre los pelos erizados queda retenida una película de aire, que actúa como aislante. Algunos insectos, como las polillas y las abejas, constituyen un caso particular de endotermia. Estos animales tienen la capacidad de mantener la temperatura torácica durante el vuelo; de este modo, evitan que el cuerpo se caliente por un exceso de trabajo de los músculos que regulan su desplazamiento en el aire. En las plantas, el intercambio térmico se realiza a través de los estomas. Cuando los estomas se abren, se libera el exceso de calor, mediante la transpiración. Para sobrevivir a las condiciones de frío, algunos mamíferos que viven en zonas con estaciones bien diferenciadas hibernan durante el invierno. Así, disminuyen su metabolismo y se mantienen en un estado de letargo hasta la primavera. PARA REPASAR LO VISTO HASTA ACÁ: PÁGINA 33, ACTIVIDADES 3, 4, 5 Y 6. Estoma Los estomas (que aquí se muestran tal como se los puede observar a través de un microscopio) se distribuyen, principalmente, en el envés de las hojas de las plantas. Cada estoma está formado por dos células que, al abrirse o cerrarse, regulan la pérdida de agua de la planta. La dilatación de los vasos sanguíneos superficiales reduce el flujo sanguíneo y, de este modo, favorece la liberación de calor del organismo al exterior. Esta acción es controlada, fundamentalmente, por el sistema nervioso. 29 Bloque I la respuesta al medio El modelo estímulo-percepción-integración-respuesta Estímulo Estructura receptora Transmisión de la señal ción Procesamiento de la informa Elaboración de la respuesta Ejecución de la respuesta La “ruta” de la información (página 20) coincide con el modelo estímulo-percepciónintegración-respuesta. Como se ha visto a lo largo del capítulo, todos los seres vivos tienen mecanismos que le permiten relacionarse con el medio, mantener sus condiciones óptimas de vida, y controlar y regular sus procesos internos. Estos mecanismos no son iguales en los distintos grupos de organismos: mientras que los animales vertebrados cuentan con complejos sistemas de recepción y procesamiento de la información, las plantas solo poseen mecanismos químicos de control. Por su parte, los organismos unicelulares deben mantener su homeostasis con sus estructuras celulares. A pesar de estas diferencias, es posible señalar ciertos rasgos comunes a los diversos grupos de seres vivos. Así, todos poseen estructuras receptoras a través de las cuales detectan estímulos, transmiten la señal detectada al interior, la interpretan, elaboran una respuesta y envían una señal para que esta se ejecute. A los fines de simplificar el análisis, se puede establecer un modelo general de la función de relación: el modelo estímulo-percepción-integración-respuesta (EPIR). Este modelo no solo explica la ruta de la información en los organismos pluricelulares y unicelulares, sino que también se puede aplicar al estudio de la función de relación en cada célula de los organismos pluricelulares. El modelo EPIR en los animales Los receptores en los animales están íntimamente vinculados con el sistema nervioso, que se encarga de conducir la señal al sitio de integración, integrar la respuesta y llevar la señal hasta los órganos o estructuras efectoras. Por ejemplo, cuando una persona se pincha un dedo, el estímulo del pinchazo activa receptores del tacto presentes en la piel. La señal se conduce a lo largo de nervios sensitivos y llega al sistema nervioso central, en el que la información se integra y se elabora la señal para la respuesta. Esta señal de respuesta viaja por nervios motores hacia los órganos efectores (en este caso, los músculos del dedo y de la mano), donde se ejecuta la respuesta (el alejamiento de la mano del objeto punzante). Esta secuencia se puede graficar de la siguiente manera. 1 3 2 En los animales, ¿siempre las respuestas frente a los estímulos son movimientos? 4 Modelo EPIR en animales. 1 Estímulo: pinchazo. 2 Receptor: receptores de la piel. 3 Integración: transporte de la señal por nervios sensitivos, interpretación de la señal en el sistema nervioso central y generación de una señal de respuesta que se envía por nervios motores. 4 Respuesta: movimiento de los músculos de la mano y del dedo, y alejamiento de la mano del objeto punzante. 30 La función de relación en los seres vivos Capítulo 1 El modelo EPIR en las plantas En las plantas los receptores están formados por proteínas que cumplen funciones similares a los receptores de los animales. La aplicación del modelo EPIR a las plantas puede ejemplificarse mediante el modo en que reaccionan a la luz. La luz es un factor imprescindible para la vida de las plantas, ya que la necesitan para realizar el proceso de fotosíntesis. Si la fuente de luz proviene de alguna dirección en particular, se desencadena una señal que lleva a la modificación permanente de la curvatura del tallo hacia el estímulo lumínico. La luz se percibe por fotorreceptores (receptores sensibles a la luz) presentes en el ápice (es decir, en el extremo) de la planta. Las células del ápice responden a este estímulo fabricando y liberando una hormona vegetal hacia los vasos de conducción. Esta hormona lleva la señal a las células del tallo y provoca, así, su curvatura. ¿Los receptores de las plantas podrán ser terminales nerviosas? Levaduras El modelo EPIR en los hongos Al igual que el resto de los seres vivos, los hongos también responden al mismo esquema básico de la función de relación. Por ejemplo, las levaduras son hongos unicelulares que tienen la capacidad de fermentar, es decir, liberar la energía de los azúcares sin necesidad de oxígeno. Estos hongos son muy utilizados en la industria alimenticia para fabricar bebidas alcohólicas fermentadas, como la cerveza, o para levar masas, como la masa de pan o la de pizza. Cuando las levaduras están en un ambiente con escasa cantidad de oxígeno, se desencadena una señal química que lleva a la realización de la fermentación. El modelo EPIR en los protistas Los protistas (y también las bacterias) poseen receptores en la membrana y en el interior de la célula que los constituye. La llegada del estímulo a los receptores desencadena una señal dentro de las células, que provoca finalmente una respuesta. Por ejemplo, las euglenas son microorganismos acuáticos fotosintéticos capaces de moverse gracias a la presencia de un flagelo. Poseen una organela, denominada mancha ocular, que contiene un receptor a través del cual se detecta la luz. Así, se desencadena una señal intracelular que, finalmente, produce el movimiento del flagelo, y le permite al organismo dirigirse hacia la fuente de luz. El modelo EPIR a nivel celular Todas las células poseen estructuras receptoras, tanto en la membrana como en el citoplasma, formadas por una o más proteínas, que son capaces de reconocer específicamente ciertas sustancias químicas. La unión entre los receptores y las sustancias genera una señal dentro de la célula, que desencadena una respuesta. Por ejemplo, los mastocitos son unas células pertenecientes al sistema inmunológico de los animales, que intervienen en los procesos de alergia. La sustancia que produce la alergia constituye el estímulo. Este es captado por una proteína ubicada en la membrana del mastocito, que genera una señal, la cual se transmite al interior de la célula. Como resultado, se origina una respuesta, que consiste en la activación de las vesículas que contienen sustancias acumuladas, las cuales liberan esas sustancias al exterior. PARA REPASAR LO VISTO HASTA ACÁ: PÁGINA 33, ACTIVIDADES 7 Y 8. Como resultado del proceso de fermentación, se originan etanol y dióxido de carbono. Durante la preparación del pan, el dióxido de carbono, que es gaseoso, queda atrapado dentro de la masa que contiene las levaduras (arriba). En consecuencia, tiene lugar el leudado de la masa (abajo). 31 Bloque I la respuesta al medio Buscar... Por Jorge Lázaro. Robots que aprenden equivocándose, igual que los humanos que permitirán a los robots aprender nuevas haInvestigadores de la Universidad de California han desarrollado algoritmos que utilizan los seres humanos en su aprendizaje, bilidades motrices con el método de ensayo y error. El proceso es similar al . lo que supone un hito en el desarrollo de sistemas de inteligencia artificial Los robots son máquinas muy interesantes, pero tienen una incapacidad básica: solo funcionan bien haciendo aquellas cosas para las que están programados. Para VXSHUDUHVWHSXQWRORVFLHQWtÀFRVWUDWDQGHHQVHxDUOHV a aprender por sí mismos. Recientemente, un equipo de investigadores de la Universidad de California, en Berkeley (EE. UU.), ha dado un paso importante, que podría suponer un hito HQ HO SURJUHVR GH VLVWHPDV GH LQWHOLJHQFLD DUWLÀFLDO han desarrollado algoritmos* que permitirán a los robots aprender nuevas habilidades motrices con el método de ensayo y error, de manera similar a como lo hacen los seres humanos. El primer robot que utiliza este sistema responde al nombre de BRETT (Berkeley Robot for the Elimination of Tedious Tasks, o ‘Robot Berkeley para la Eliminación de Tareas Tediosas’). Los investigadores demostraron que BRETT era capaz de completar algunas tareas (colgar ropa, montar un avión de juguete o desenroscar un tapón) sin que se le hubieran ingresado datos sobre su HQWRUQR3DUDORJUDUHVWDKD]DxD%5(77WXYRTXHVHU programado con una serie de algoritmos que aplica noFLRQHVGHXQDUDPDGHODLQWHOLJHQFLDDUWLÀFLDOLQVSLUD da en las conexiones neuronales del cerebro humano, denominada aprendizaje profundo. El objetivo del aprendizaje profundo es crear una robótica de mayor autonomía intelectual, que no tenga que ser programada con tanta asiduidad y que pueda mejorar su desHPSHxRSRUVtPLVPD/RVLQYHVWLJDGRUHVGH%HUNHOH\ tenían claro que no bastaba con que el robot reconociera estímulos, sino que estos tenían que llevarlo a una respuesta práctica. A BRETT se le plantearon tareas motrices reguladas con un sistema de puntuación: si sus acciones lo acercaban a la solución del problema, los puntos aumentaban. Los resultados de la puntuación se guardan en la “red neuronal” del robot; así, el algoritmo que controla su programación le permite aprender para completar nuevas tareas en apenas diez minutos, si conoce la ubicación de los objetos, y en tres horas, si tiene que hacer uso de sus propios sistemas de visión para encontrarlos. Para Pieter Abbeel, uno de los investigadores, los avances que se verán con este proceso serán enormes y estarán ligados al aumento de datos que pueda procesar el robot. Aunque se muestra optimista con los resultados iniciales, destacó que aún queda un largo camino antes de que los robots puedan “limpiar una casa o lavar la ropa”. Tendencias21 (www.tendencias21.net), 27/05/15 (adaptación). *Algoritmo: conjunto de a instrucciones ordenadas par ma ble pro un de ción hallar la solu ad. ivid act una r o realiza 32 20:58 01.11.2015 1. ¿Cuál es la característica que distingue al robot BRETT de otros robots? deben superar los robots? 2. Según los investigadores de la Universidad de Berkeley, ¿cuál es el mayor desafío que ¿De qué manera intentan superarlo? spuesta explicado 3. ¿Puede aplicarse a la conducta de BRETT el modelo estímulo-procesamiento-integración-re ar? ejemplific podría se en las páginas anteriores? En caso afirmativo, ¿cómo seres vivos Bloque 2 Actividades de repaso 1. Expliquen cuál es la ruta que sigue la información en las siguientes situaciones. 4. *OEJRVFOTJMBTTJHVJFOUFTBmSNBDJPOFTTPODPSSFDUBT$ P JODPSSFDUBT* +VTUJmRVFOTVTFMFDDJPOFT a. En todos los seres vivos, la información se integra en el sistema nervioso. b. Todos los seres vivos perciben los estímulos a través de receptores. c. Todos los seres vivos perciben los mismos estímulos. d. Las respuestas a los estímulos siempre son motoras. e. Las plantas tienen mecanismos de control y regulación. f. Los organismos unicelulares no tienen órganos sensoriales. g. Las células son sistemas abiertos. 5. Teniendo en cuenta que en las plantas el vapor de agua sale al exterior a través de los estomas y que estos se encuentran principalmente en las hojas, propongan una explicación acerca de cómo controlan la pérdida de agua las plantas del desierto. 6. Determinen la relación entre la termorregulación en las mariposas y el hecho de que muchas de ellas vuelen y aleteen durante el día, mientras que por la noche permanecen inactivas y cierran sus alas. 2. Discutan: así como hay olores, colores y sonidos que no percibimos, ¿habrá gustos que no detectamos? 3. Indiquen cuál es el motivo por el que durante un día caluroso se siente más sed que durante un día frío. ¿Cómo se relaciona esta situación con la homeostasis? Organismo Estímulo 7. Señalen las principales similitudes y diferencias de la función de relación en los animales, las plantas, los hongos y los organismos unicelulares. 8. Completen el siguiente cuadro (tengan presente que, en algunos casos, hay más de una posibilidad válida). Receptor Integración Respuesta Música Crecimiento de la raíz Fotorreceptor Sistema nervioso Ave Proteína Ingreso de sales 33 Actividades de integración 1. Lean la siguiente información. Luego, resuelvan las consignas. Los perros tienen un sentido del olfato muy agudo. Gracias a esta capacidad, pueden ser entrenados (y de hecho, se los entrena) para que reconozcan específicamente algún olor, a través de un método de adiestramiento no agresivo, que utiliza un sistema de premios. Teniendo en cuenta la gran capacidad olfatoria de los perros, se han realizado algunas investigaciones acerca de la posible capacidad que tienen los perros entrenados de detectar pacientes con cáncer. En una experiencia, se recolectó el aire espirado por distintas personas, entre las cuales había pacientes sanos y enfermos. Los perros pudieron reconocer las muestras de pacientes enfermos con bastante sensibilidad y especificidad. Se espera que en el futuro sea posible aislar las sustancias volátiles que el paciente enfermo libera y estas puedan ser percibidas por los perros. b. Averigüen en qué consiste la técnica de adiestramiento no agresivo que utilizaron en la investigación. Pueden consultar, entre otras fuentes, un trabajo de investigación realizado en la Universidad de La Salle (Bogotá, Colombia), disponible en http://bit.ly/ EDVBII034a. c. ¿Qué utilidad puede tener el adiestramiento de perros para detectar a personas con cáncer? 2. Lean el artículo “Entrenan abejas para que puedan detectar minas explosivas”, disponible en el sitio web del diario La voz del interior: http://bit.ly/EDVBII034b. ¿Qué similitud hay entre el entrenamiento de abejas y el adiestramiento de perros? ¿Las abejas y los perros perciben los mismos aromas? ¿Cuál es la “ventaja” de utilizar abejas y no perros en la detección de minas? 3. De acuerdo con lo que estudiaron en el capítulo, ¿los perros percibirán lo mismo que los seres humanos? ¿Puede ser que perciban algo distinto debajo del puente, que para los seres humanos sea imperceptible? 4. ¿Qué sistemas y órganos determinan la respuesta que tienen los perros en el puente? a. Consideren sus conocimientos previos sobre la evolución de los seres vivos y piensen una explicación posible para el desarrollo del sentido del olfato en los perros. ¿Qué ventaja adaptativa tendría para estos animales contar con un olfato tan sensible? ¿Por qué Maitén tiene un olfato tan sensi ble? Posibles causas: - Tiene súper poderes. Mmm. - Hay "algo" en los receptores de su nariz que le permite reconocer olores que otras personas no sienten. ¡¿Qué?! (Ver subrayado de página 20). - Su cerebro interpreta las señales de los receptores de forma "especial". ¿Por qué? - Otras. ¿Cuáles? 34 5. ¿Cuál es la ruta que sigue la información que hace que Maitén reconozca al chico que le gusta por su aroma? 6. ¿En qué se modifica la ruta de la información cuando Maitén lo reconoce porque lo ve? Sistema Función de relación Estímulo Respuesta Receptor Percepción nen mejor ¿Por qué los perros tie s? Hacer olfato que los humano les una lista con tres posib explicaciones. Homeostasis en: Ver síntesis del tema 34c II0 http://bit.ly/EDVB ¿Todos los animales perciben los mismos estímulos? Viene de la página 17. ¿Cuáles son los órganos de los sentidos en los animales? ¿Qué estímulos se observan en esta página? ¿Cómo responden los organismos de la escena a cada estímulo? ¿Las personas ven colores y objetos igual que el resto de los animales? Continuará en la página 55. 35
