1º Año - Escuela Técnica Raggio

ESCUELAS TÉCNICAS RAGGIO
CUADERNILLO DE BIOLOGÍA DE 1º AÑO
Autores:
Profesor: Lic. Alejandro Salvago
Profesora: Lic. Claudia Abendaño
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LA BIOLOGÍA Y EL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO
Las ciencias naturales son todas aquellas ciencias que estudian los fenómenos de la naturaleza.
Existen varias ciencias naturales, y cada una se diferencia de la otra por el objeto de estudio específico que
tiene.
Astronomía: se ocupa del estudio de los cuerpos celestes, sus movimientos, los fenómenos ligados a ellos, su
registro y la investigación de su origen.
Física: se ocupa del estudio de las propiedades del espacio, el tiempo, la materia y la energía, teniendo en
cuenta sus interacciones.
Geología: se ocupa del estudio de la forma interior del globo terrestre, la materia que lo compone, su
mecanismo de formación, los cambios o alteraciones que ésta ha experimentado desde su origen, y la textura
y estructura que tiene en el actual estado.
Química: se ocupa del estudio de la composición, la estructura y las propiedades de la materia, así como de
los cambios de sus reacciones químicas.
La Biología también es una ciencia natural: La Biología es la ciencia que estudia los seres vivos y todo lo
concerniente a las características, propiedades y procesos relacionados con la vida.
¿QUÉ ES LA CIENCIA?
La ciencia constituye un conjunto de conocimientos que intenta dar explicaciones y fundamento a los
fenómenos que rigen la realidad. Busca tener un dominio de las cosas a partir de conocer sus causas y sus
principios.
Todas las ciencias buscan describir de la forma más exacta posible las cosas o los fenómenos, mediante
explicaciones claras, comprensibles y coherentes.
Para alcanzar la comprensión de un fenómeno natural, los científicos recurren al método científico. El método
científico no es extraordinario ni fijo, hay variantes en él, pero los resultados deben ser aceptables, y de
acuerdo con las observaciones.
El método de investigación en Biología es el método hipotético-deductivo.
El término "hipotético" denota que deben formularse dos o más hipótesis antes de la experimentación.
"Deductivo" se refiere a obtener una conclusión particular a partir de un concepto general o universal.
EL MÉTODO CIENTÍFICO
En términos generales, los científicos deben seguir una sistematización para obtener una deducción válida
acerca de algo. Esta sistematización se resume en los pasos del Método Científico.
Pasos del Método Científico: Esta explicación es una descripción general del método científico. El
procedimiento no tiene qué seguir exactamente orden como el descrito aquí.
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El primer paso en cualquier investigación es la OBSERVACIÓN. La observación consiste en fijar la atención
en una porción del Universo. Mediante la observación nosotros identificamos realidades o acontecimientos
específicos del cosmos a través de nuestros sentidos.
PROBLEMA O PREGUNTA
Una vez que se ejecuta la observación, surgen una o más preguntas, generalmente generadas por la
curiosidad del observador. La pregunta surgida debe ser congruente con la realidad o el fenómeno observado,
y debe adherirse a la lógica. El investigador siempre debe tener en cuenta que las preguntas que comienzan
con un "por qué" son muy difíciles (si no imposibles) de contestar. El investigador objetivo prefiere comenzar
sus preguntas con un "qué", un "cómo", un "dónde", o un "cuándo". La pregunta podría ser también un "para
qué es". Por ejemplo, ¿Cuál es la causa por la cual las plantas verdes se marchitan en la obscuridad?
Luego, el observador, mediante RAZONAMIENTO INDUCTIVO, trata de dar una o más respuestas lógicas a
las preguntas. Cada respuesta es una introducción tentativa que puede servir como una guía para el resto de
la investigación. Estas soluciones preliminares a un problema son las hipótesis.
HIPÓTESIS
La hipótesis es una declaración que puede ser falsa o verdadera, y que debe ser sometida a comprobación
(experimentación). Cada hipótesis debe ser sometida a una prueba exhaustiva llamada experimentación. Los
resultados de la experimentación determinarán el carácter final (falso o verdadero) de la hipótesis. Por
ejemplo, "Probablemente durante la fotosíntesis las plantas crean su propio alimento".
Después de que ha enunciado una o más hipótesis, o explicaciones propuestas, el investigador elabora una o
más predicciones, las cuales deben ser consistentes con las observaciones e hipótesis. Para hacer esto, el
investigador usa el Razonamiento Deductivo.
Enseguida, las predicciones son sometidas a pruebas sistemáticas para comprobar su ocurrencia en el futuro.
Estas comprobaciones en conjunto reciben el nombre de EXPERIMENTACIÓN.
La EXPERIMENTACIÓN consiste en someter a un sujeto o proceso a variables controladas de manera
artificial.
La experimentación puede realizarse de diversas maneras, pero la experimentación controlada es una
característica propia del método científico, de tal manera que otros sistemas más sencillos no son viables para
el propósito de la ciencia.
En experimentación controlada debemos tener dos grupos de prueba: un sujeto llamado grupo control o grupo
testigo, y otro llamado grupo experimental. El grupo de control y el grupo experimental, son sometidos a las
mismas condiciones, excluyendo la variable que se ha elegido para el estudio. El grupo de control no es
sometido a la variable, sólo se somete al grupo experimental. Se observan los resultados y se registran las
diferencias entre ambos grupos. Si el investigador nota una diferencia entre ambos grupos, entonces puede
deducir una respuesta. Conforme la investigación avanza, las hipótesis falsas se rechazan una a una, hasta
obtener la respuesta más plausible de todas las hipótesis que se presentaron inicialmente. Cuándo la
hipótesis se verifica, entonces se procesa la declaración final, que en ciencias se llama TEORÍA.
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TEORÍA
La teoría es una declaración parcial o totalmente verdadera, verificada por medio de la experimentación o de
las evidencias y que sólo es válida para un tiempo y un lugar determinados. Por ejemplo, "las plantas con
clorofila fabrican su propio alimento durante la fotosíntesis".
Si la teoría se verificara como verdadera en todo tiempo y lugar, entonces es considerada como ley.
LEY
Una teoría está sujeta a cambios, una ley es permanente e inmutable. Una ley es comprobable en cualquier
tiempo y espacio en el Cosmos. Sin embargo, una teoría es verdadera sólo para un lugar y un tiempo dados.
Por ejemplo, la Evolución es una teoría que se perfecciona de acuerdo a nuevos descubrimientos, mientras
que lo relacionado con la Gravitación es una ley, pues ocurre en todo tiempo y lugar del universo conocido.
EJEMPLO SOBRE EL PROCEDIMIENTO COMPLETO
En un laboratorio de Gabinete de Biología se crian guppys para embellecer el ambiente de trabajo. Hay dos
peceras para este propósito.
En una de las peceras, se observa un aletargamiento en los movimientos natatorios de algunos peces. Esto
se agravó al grado de que los guppys comenzaron a morir.
¿Cuál era la causa de muerte de los guppys? Ésta es la primera pregunta, la cual es seguida por varias
hipótesis.
Las hipótesis podrían ser las siguientes:
1. Los guppys están envenenándose con algún producto químico que fue añadido al agua.
2. La pecera se colocó muy cerca de una estufa del laboratorio (a un metro de distancia), entonces el calor
excesivo podría estar matándolos.
Para probar la hipótesis número 1, se decide llevar a cabo un experimento controlado.
Se Separan a los guppys del acuario saludable en dos grupos:
Como grupo de control, se colocan 10 guppys en la "pecera saludable", 5 hembras y 5 machos.
Como grupo experimental, se coloca otro grupo de 10 guppys en la "pecera asesina", 5 hembras y 5 machos.
Se mantienen las mismas condiciones ambientales para ambos grupos.
Después de 48 horas, el grupo experimental (los peces en el acuario asesino) comienzan a presentar
movimientos letárgicos.
Por otro lado, el grupo de control está en condiciones normales. Después de 57 horas, los individuos del
grupo experimental comienzan a morir.
El análisis preliminar es que la muerte de guppys sólo ocurre en la pecera asesina, por lo tanto, el problema
reside solamente en dicha pecera. Entonces, se deberá probar si alguna substancia tóxica es la causa de las
muertes.
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Se envía a realizar el análisis químico del agua de ambas peceras a un laboratorio de análisis químicos. Los
resultados revelan que no hay substancias tóxicas en el agua de las peceras. Las diferencias en la
composición química entre las muestras de agua, de una y otra peceras, no son significativas.
Por lo tanto, la primera hipótesis se rechaza parcialmente (siempre persiste cierto grado de incertidumbre
debido a varios factores concernientes a los procesos analíticos).
Finalmente, se decide probar la segunda premisa. Se verifica la temperatura del agua en ambas peceras.
El agua en la pecera asesina era 4.7 °C más caliente que el agua de la pecera saludable. Entonces, esta
puede ser la causa.
Para verificarlo, se coloca el acuario asesino a una distancia de tres metros desde la estufa, con respecto a la
posición original. Desde entonces los guppys no mueren por "causa desconocida"; por lo menos, no hasta
ahora.
Conclusión: la Experimentación permitió que conociéramos la verdadera causa de la muerte de los peces. Al
verificar la segunda hipótesis ya se pudo considerar como teoría.
Dos cuestiones muy importantes: A lo largo de todo el proceso de la investigación, los científicos recurren a
otras fuentes de información que les puedan aportar datos acerca de lo que están investigando. Buscan saber
qué conoce sobre el tema que están estudiando, qué partes del problema están ya resueltas y contrastadas
por la Ciencia. Por eso, antes de empezar debe reunirse toda la información posible relacionada con el
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fenómeno. Las fuentes permiten que se apoye la investigación con conocimientos existentes. Al principio de
una investigación, estas sirven para formular el “marco teórico” o “marco de referencia” sobre el tema de
interés. Luego aportan datos para su desarrollo. Una fuente se define como una persona o una publicación
que provee información considerada legítima y confiable sobre un tema. Hay diversos tipos de fuentes:
personas, monografías, obras de consulta general, publicaciones periódicas, páginas Web, recursos
audiovisuales.
Siempre que se realiza un trabajo de investigación y se obtienen resultados, los científicos deben compartir
esos resultados con todos los demás científicos. Es decir, los conocimientos científicos deben ser publicados
y puestos a disposición de todos los demás. Las publicaciones se realizan por lo general a través de revistas
especializadas, pero también están disponibles en páginas Web.
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CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS
La biología permite adentrarse en características más complejas que aparecen con la vida.
¿Cuáles son las características que permiten distinguir un ser vivo de un no vivo?
Son entidades materiales. Están formados por los mismos átomos que la materia inanimada, pero las
moléculas responsables del desarrollo y funcionamiento de los organismos (ácidos nucleicos, proteínas,
carbohidratos) son moléculas que no existen en la naturaleza no viva.
ORGANIZACIÓN
Tal como lo expresa la TEORÍA CELULAR (uno de los conceptos unificadores de la biología) la unidad
estructural de todos los organismos es la CÉLULA. La célula en sí tiene una organización específica, todas
tienen
tamaño
y
formas
características
por
las
cuales
pueden
ser
reconocidas.
Algunos organismos estás formados por una sola célula: unicelulares, en contraste los organismos complejos
son multicelulares, en ellos los procesos biológicos dependen de la acción coordenada de las células que los
componen, las cuales suelen estar organizadas en tejidos, órganos, etc.
Intercambian materia y energía
Una característica de la vida es el proceso de adquisición de energía (de la luz solar, de productos químicos
inorgánicos o de otros organismos), el almacenamiento de la misma en moléculas como el ATP (adenosín
trifosfato) y su posterior utilización en procesos de síntesis. Teniendo en cuenta esta característica los
podemos clasificar como autótrofos y heterótrofos.
Irritabilidad
Es la respuesta o reacción de los seres vivos a estímulos de sus ambientes interno o externo.
Por ejemplo los animales: a través de los órganos de los sentidos, perciben los estímulos externos y los
internos a través de receptores de temperatura, dolor, presión.
REPRODUCCIÓN
Es el proceso biológico por medio del cual los seres vivos forman nuevos individuos semejantes a ellos, que
además de continuar su especie, remplazan a los que van desapareciendo. Puede ser:
REPRODUCCIÓN SEXUAL
Es la que se produce con la participación de gametos femenino y masculino, y que al unirse mediante la
fecundación originan un huevo o cigoto
REPRODUCCIÓN ASEXUAL
Es la que se lleva a cabo sin la participación de gametos o células reproductoras. Es la que emplean los
organismos menos evolucionados como las bacterias o los protozoarios.
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METABOLISMO
Es el conjunto de procesos mediante los seres vivos transforman y aprovechan la materia y energía, para
realizar sus funciones. Estas reacciones químicas son reguladas por las enzimas (catalizadores químicos).
Hay dos tipos de metabolismo:
• Anabolismo
• Catabolismo
ANABOLISMO
Es el proceso por el cual las sustancias mas simples se convierten en otras mas complejas.
Va de menos a más. (Sintetiza sustancias y utilizan energía).
Ejemplo: La síntesis de carbohidratos, lípidos, proteínas, que a su vez forman células y tejidos y que ayudan a
crecer.
CATABOLISMO
Es el proceso que transforma sustancias más complejas en sustancias mas simples.
Va de más a menos. (Degrada sustancias y liberan energía)
Por ejemplo: En la digestión, los alimentos se degradan en compuestos sencillos como azucares simples,
aminoácidos o ácidos grasos).
CRECIMIENTO Y DESARROLLO
El crecimiento Es cuando los seres vivos aumentan progresivamente de tamaño hasta alcanzar los límites
característicos de su especie, gracias a la utilización de los nutrientes adquiridos de sus alimentos. Incluso los
organismos unicelulares crecen. Cuando están recién formados después de que tiene lugar una división,
poseen un tamaño y deben crecer hasta convertirse en células maduras. Los organismos multicelulares pasan
por un proceso más complicado: diferenciación y organogénesis
HOMEOSTASIS
Es la capacidad de los seres vivos de mantener el equilibrio biológico de su interior , por medio de sus
mecanismos homeostáticos, en forma independiente de las variantes externas e internas.
Por ejemplo: Regular el calor de nuestro cuerpo, cuando hace calor el cuerpo transpira, cuando hace frío el
cuerpo metaboliza más alimentos.
ADAPTACIÓN
Conjunto de características anatómicas, fisiológicas y de comportamiento que le permiten al ser vivo sobrevivir
al ambiente.
La adaptación es progresiva y se manifiesta mediante cambios en sus estructuras , tamaños, colores,
comportamientos.
Desde una perspectiva evolutiva la selección natural es el mecanismo que la regula.
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GLOSARIO
El guppy, lebistes o pez millón es un pez ovovivíparo de agua dulce procedente de Centroamérica que habita
en zonas de corriente baja de ríos, lagos y charcas.
BIBLIOGRAFÍA
http://www.biocab.org/ciencia.html
EL ORIGEN DE LA VIDA
CARÁCTERISTICAS EN EL ORIGEN DE LA VIDA
Los detalles del origen de la vida se desconocen, aunque se han establecido algunos principios generales,
tales como:
 La Tierra se formó hace 4.600 millones de años aproximadamente.
 Alrededor de 1000 millones de años más tarde ya albergaba seres vivos.
 Que la vida comenzó en los océanos primitivos.
 Los restos fósiles más antiguos conocidos se remontan a hace 3.800 millones de años y demuestran la
presencia de microorganismos rudimentarios.
 Se han descubierto, que las primeras formas de vida tenían de actividad fotosintética o sea
transformaban el CO2 (dióxido de carbono) en O2 (oxigeno).
 La actividad volcánica era intensa y los gases liberados por las erupciones eran la fuente de la
atmósfera primitiva, compuesta sobre todo de vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno,
amoníaco, sulfuro de hidrógeno y metano y carente de oxígeno.
Ninguno de los organismos que, actualmente vive en nuestra atmósfera hubiera podido sobrevivir en esas
circunstancias.
APARICION DE LAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS
Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los seis elementos químicos más
abundantes en los seres vivos son el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (C,H,O,N,P,S),
con ellos se crean todo tipos de sustancias o biomoléculas (proteínas, aminoácidos, ARN, ADN, lípidos, etc ).
La primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en 1924 el bioquímico ruso
Alexander Oparin. Se basaba en el conocimiento de las condiciones físico-químicas que reinaban en la Tierra
hace de 3.000 a 4.000 millones de años. Oparin postuló que, gracias a la energía aportada primordialmente
por la radiación ultravioleta procedente del sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las
pequeñas moléculas de los gases atmosféricos, dieron lugar a moléculas cada vez más complejas, hasta que
surgió una molécula que poseía la capacidad de hacer copias similares a ella misma (“el primer replicador”).
La naturaleza de esta molécula se desconoce. Haciendo copias de sí mismo, el replicador funcionaba con
exactitud, pero algunas copias contenían algún error. Si este cambio destruyera la capacidad de hacer nuevas
copias, el mismo no se repetiría y se extinguía. De otra manera, algunos cambios harían más rápida o mejor
la réplica: esta variedad llegaría a ser numerosa y exitosa. Otras estrategias para poder replicarse más
eficientemente cuando haya poco material de replicación podrían ser, las siguientes: utilizar nuevas moléculas
(o sea nueva comida), o hacer moléculas que detengan el progreso de otros replicadores.
Se han propuesto varios modelos para explicar cómo podría desarrollarse el replicador. Se han propuesto
diferentes cadenas, incluidas algunas como las proteínas modernas, ácidos nucleicos, fosfolípidos, cristales.
Actualmente no hay forma de determinar cual de estos modelos pudo ser el originario de la vida en la Tierra.
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Entre estos compuestos orgánicos simples estarían los bloques con los que se construiría la vida. A medida
que aumentaba esta "sopa orgánica", las diferentes moléculas reaccionaban unas con otras.
Este primer replicador ha sido reemplazado en funciones, a lo largo del tiempo, por el actual replicador el
ADN. Según Oparín, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de aguas poco profundas
formadas en el litoral del océano primitivo. Al concentrarse, continuaron
evolucionando y diversificándose.
Estas hipótesis inspiró las experiencias realizadas a principios de la década de
1950 por el estadounidense Stanley Miller, quien recreó en un balón de vidrio la
supuesta atmósfera terrestre de hace unos 4.000 millones de años (es decir, una
mezcla de metano, amoníaco, hidrógeno, sulfuro de hidrógeno y vapor de agua).
Sometió la mezcla a descargas eléctricas de 60.000 Voltios que simulaban las
descargas eléctricas de las tormentas. Después de apenas una semana, Miller
identificó en el balón varios compuestos orgánicos, en particular diversos
aminoácidos, urea, ácido acético, formol, ácido cianhídrico y hasta azúcares, lípidos y alcoholes, moléculas
complejas similares a aquellas cuya existencia había postulado Oparín.
PRIMERAS CÉLULAS
Todos los seres vivientes están formados por células cada una de ellas encerradas en una membrana rica en
lípidos especiales que la aísla del medio externo.
Pueden formarse membranas lipídicas en ausencia de vida. Esto ya lo demostró Oparin, quien, en efecto,
obtuvo en el curso de sus experimentos medio ricos en moléculas biológicas separadas del medio acuoso por
una membrana rudimentaria. Estas "gotitas", a las que llamó coacervados, recuerdan a células rudimentarias.
Otros investigadores han obtenido también estructuras similares. La teoría de Oparin se vio reforzada por los
descubrimientos de un paleontólogo francés que identificó estructuras de este tipo con una antigüedad de
3.000 millones de años; se llaman cocoides, y se consideran antepasados de las bacterias.
FUENTES HIDROTERMALES Y ORÍGEN DE LA VIDA
En el océano Pacífico a muchos miles de metros de profundidad, se han descubierto fuentes hidrotermales de
agua que brotan a una temperatura de 350ºc y está cargada de numerosas sustancias, entre ellas sulfuro de
hidrógeno y otros compuestos de azufre. Alrededor de estas fuentes abunda la vida y proliferan unas
bacterias quimiosintéticas que extraen su energía de los compuestos azufrados del agua y que, de este modo,
reemplazan a los organismos fotosintéticos, que toman la energía de la luz solar (además, estas bacterias no
pueden vivir en medios con oxígeno). Las condiciones de vida que reinan en la proximidad de estas fuentes
recuerdan bastante a las comunes hace 3.500 millones de años. Por eso algunos investigadores defienden la
idea de que la vida apareció en el fondo oceánico, cerca de estas fuentes hidrotermales, y no en la superficie,
en las charcas litorales expuestas a luz solar intensa.
EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA Y DIVERSIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS
Fuese cual fuese el lugar en que surgió la vida, es seguro que los primeros seres vivos eran bacterias
anaerobias, es decir, capaces de vivir en ausencia de oxígeno, pues este gas todavía no se encontraba en la
atmósfera primitiva. De inmediato comenzó la evolución y la aparición de bacterias distintas, capaces de
realizar la fotosíntesis. Esta nueva función permitía a tales bacterias fijar el dióxido de carbono abundante en
la atmósfera y liberar oxígeno. Pero éste no se quedaba en la atmósfera, pues era absorbido por las rocas
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ricas en hierro. Hace 2.000 millones de años, cuando se oxidó todo el hierro de las rocas, el oxígeno pudo
empezar a acumularse en la atmósfera.
Su concentración fue aumentando y el presente en las capas altas de la atmósfera se transformó en ozono, el
cual tiene la capacidad de filtrar los rayos ultravioletas nocivos para los seres vivos. A partir de este momento
se asiste a una verdadera explosión de vida. Las primeras células eucariotas (las células que constituyen
nuestro cuerpos) aparecieron hace unos 1.500 millones de años y los primeros pluricelulares hace unos 670
millones. Cuando la capa de ozono alcanzó un espesor suficiente, los animales y vegetales pudieron
abandonar la protección que proporcionaba el medio acuático y colonizar la tierra firme.
BIBLIOGRAFÍA
Lehninger, A. L. 1976. Curso breve de bioquímica. Omega, Barcelona ISBN 84-282-0445-4
ACTIVIDADES
1.
2.
a)
b)
c)
d)
3.
4.
5.
6.
¿Cuánto tiempo hace aproximadamente que hay vida en el planeta?
Tachar lo que no corresponda. La vida, se origino en:
Los volcanes
La atmosfera
Los océanos
Los continentes
¿A que se llama biomoleculas?. Enumere 5.
Describa con sus palabras, que es y cómo funciona el primer replicador.
Investigue al menos otras dos teorías del inicio de la vida en nuestro planeta.
Complete el siguiente cuadro
A
O
B
R
C
I
D
G
E
E
F
N
DE
LA
G
V
H
I
15
I
D
J
A
ABCDEFG-
Donde se origino la vida en el planeta.
Nombre de la molécula que es fundamental para la teoría de Alexander Oparin.
Cual era la actividad fundamental que tenían las primeras formas de vida.
Nombre del gas que no existía o era carente en la atmosfera primitiva.
Nombre de una biomolécula.
Nombre del replicador actual.
Nombre (pl) de las formaciones geológicas, que expulsan dióxido de carbono, nitrógeno, amoniaco,
etc.
H- Nombre (pl) de las células de 3.000 millones de años de antigüedad.
I- Nombre (pl) de unas de las moléculas qué identifico Miller en su experimento.
J- Nombre (pl) de las células modernas, o células verdaderas.
CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS
La vida se expresa de infinitas formas diferentes, y a la gran variedad de formas de vida la llamamos
BIODIVERSIDAD
La biodiversidad incluye a todos y cada uno de los seres vivos que habitan el planeta Tierra, incluyendo a los
ecosistemas de los que ellos forman parte.
Para estudiar la gran diversidad de los seres vivos que existen, es necesario ordenarlos, agruparlos y
clasificarlos, es decir ponerles nombre.
Desde el punto de vista biológico, clasificar no es otra cosa que ordenar a los seres vivos en grupos,
basándose en características que tengan en común. Pero para poder incluir un organismo dentro de un grupo,
primero hay que describirlo. Una vez hecho esto, se comparan sus características con las de otros seres vivos
conocidos y se incluye al ejemplar junto a aquellos que tengan características comunes. Finalmente, se da
un nombre que lo identifique, que es el nombre de la especie, llamado nombre científico. Este nombre les
permite a los científicos saber de qué organismo se trata. Nosotros, nuestros hermanos, nuestros padres,
nuestros vecinos, los italianos, los asiáticos y los africanos, todos, pertenecemos a la misma especie: Homo
sapiens. La especie representa a un grupo de individuos semejantes y con antepasados comunes.
Carlos Linneo ( 1707 – 1778), fue un científico, naturalista, botánico y zoólogo sueco que
estableció los fundamentos para el esquema moderno de la nomenclatura binominal.
La nomenclatura binominal es un convenio estándar usado para denominar los diferentes tipos de
organismos. Consta de dos palabras; la primera es el género y la segunda es la especie; la letra inicial de la
primera palabra que es el género al que corresponde un organismo, se escribe con mayúscula, las demás con
minúscula; la segunda palabra en la taxonomía binominal corresponde a la especie a la que corresponde el
organismo, en esta segunda palabra, todas las letras deben ser minúsculas. Ejemplo: Homo sapiens (ser
humano).
Zea mays (maíz).
Oryza sativa (arroz)
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Linneo, definió la posición de los humanos en el marco general de las especies naturales, en correlación con
las especies zoológicas y botánicas, además de incluir a la especie humana y a los monos en el orden
especial de los primates.
En realidad Linneo no utilizó el concepto de raza sino que se limitó a dividir al género humano en variedades,
tuvo el mérito de dar origen a un nuevo e inmenso campo epistemológico, el de la antropología, si bien se
limitó a enunciarlo y no lo cultivó. A él tendrán que remitirse todos los científicos posteriores, tanto para
retomar sus definiciones como para criticarlas.
Carlos Linneo, publicó el primer libro –“Systema naturae”- en el cual se describen y clasifican las especies,
sobre todo en lo que se refiere a la especie de plantas. Este sistema fue el punto de partida formal para la
taxonomía moderna (la ciencia de clasificar a los seres vivos).
LA TAXONOMÍA, LA CIENCIA DE LA CLASIFICACIÓN
La ciencia encargada de nombrar y clasificar a los organismos en categorías organizadas jerárquicamente se
denomina taxonomía; es una subdisciplina de la Biología Sistemática, la cual estudia las relaciones de
parentesco de los seres vivos y su historia evolutiva o filogenia.
LOS 5 REINOS
Retomando la clasificación de los organismos, desde fines de los años ‘60 y en base a la propuesta del
investigador Robert Whittaker, ecólogo vegetal, algólogo, botánico estadounidense, activo entre 1950 y 1980,
la mayoría de los biólogos agrupa a los seres vivos en 5 grandes grupos llamados REINOS, basados
principalmente en tres características:
1- tipo de célula
2- número de células en cada organismo
3- la forma de obtención de energía.
Clasificación de los
seres vivos en Reinos
Monera
Fungi
Características
generales
Este Reino, rico en
diversidad de especies,
agrupa a los
organismos
denominados
procariontes por poseer
un tipo de célula
nombrada procariota
carentes de núcleo
rodeado por membrana.
En estudios de
laboratorio se
determinó que tienen
sólo un cromosoma
circular
Ejemplos
Bacterias: Vibrio cholerae
Clostridium tetani
Cianofíceas: Algas verde azuladas.
El Reino de los hongos.
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En ocasiones los
confundimos con
plantas, sin embargo
los hongos por sus
características no
tienen familiaridad
alguna con el Reino
Plantae
Plantae
Animalia
Hongos Chytridiomycetes:
Blastocladiella emersonii (hongo acuático)
Penicillium notatum (penicilina)
Hongos Zigomicetes:
Rhyzopus stolonifer (moho negro del pan)
Los perteneciente al
reino Fungi son
organismos
eucarióticos
filamentosos y en raras
ocasiones, unicelulares.
Los hongos son
heterótrofos saprobios
o parásitos, su nutrición
es por absorción. Se
han descrito cerca de
100.000 especies.
Hongos Ascomicetes:
El Reino de las Plantas
o Plantae, con más de
300 000 tipos diferentes
poblando el planeta,
son Eucariotas
pluricelulares
fotosintéticos
adaptados a la vida
terrestre.
Las Plantas presentan
el pigmento
fotosintético como la
clorofila A, la clorofila B
y otros. Obtienen
nutrientes por
fotosíntesis proceso
este que necesita la luz
del sol como fuente
energética y una fase a
obscura donde no
utilizan luz alguna. Sus
paredes celulares
difieren de las células
de los animales, entre
otras cosas por cierta
rigidez y contener
celulosa, otros
polisacáridos,
monosacáridos libres,
proteínas y sales
minerales
Los Animales son
organismos
Briófitas: musgos
Plantas vasculares:
 Sin semillas: Helechos
 Con semillas: plantas con flores
(gimnospermas, angiospermas)
Saccharomyces cerevisiae (levadura)
Hongos Basidiomicetes:
Amanita phalloides (hongo venenoso)
Agaricus bisporus (champignon)
vertebrados
peces
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pluricelulares
eucarióticos, presentan
como modo de nutrición
fundamental la
ingestión.
De diferentes maneras
los miembros del reino
animal suelen
trasladarse
observándose que por
regla general los
animales suelen tener
aparatos especializados
para su locomoción.
Generalmente las
células que presentan y
componen los órganos
de los animales
carecen de pared
celular rígida como el
caso de las plantas. En
el desarrollo de los
animales se observa en
la mayoría que ocurre
una considerable
migración y
reorganización celular
de los tejidos durante el
desarrollo embrionario.
Su reproducción es
primariamente sexual.
Protista
El Reino Protista
incluye organismos
Eucariotas, Son en su
mayoría unicelulares o
multicelulares formando
colonias, heterótrofos o
autótrofos.
anfibios
reptiles
aves
mamíferos
invertebrados A
Insectos
R
T
Arácnidos
R
O
Crustáceos
P
O
D
Miriápodos
O
s
M
Gasterópodos
O
L
U
Bivalvos
S
C
O
cefalópodos
S
GUSANOS
EQUINODERMOS
MEDUSAS
ESPONJAS
Euglenozoa: Euglena viridis
Protozoarios: Paramecium caudatum
Archaezoa: Protistas que no poseen
mitocondrias
Gran parte de ellos son
móviles y poseen
variados sistemas de
locomoción.
Observados al
microscopio electrónico
se alcanzo a ver
estructuras para la
locomoción como
flagelos, cilios y
seudópodos, algunas
especies son
trasladadas libremente
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en el medio donde
habitan.
Hasta los años ’90, el reino fue considerado la categoría sistemática más inclusiva dentro del sistema de
clasificación taxonómico. Sin embargo, el conocimiento de la estructura molecular de las proteínas, el genoma
y, sobre todo, la secuenciación de ciertos genes demostró que ciertos organismos agrupados hasta ese
momento dentro de algunos reinos, particularmente el Monera, presentaban diferencias tan grandes entre
ellos que no justificaban la inclusión en el mismo grupo.
Los protistas son un grupo muy variado de organismos de tipo eucariótico. Desde sus inicios, fue un reino por
defecto, es decir, todo aquello que no era ni fungi, ni planta ni animal, se lo incluía dentro de este grupo.
LOS TRES DOMINIOS
Con una mirada innovadora y en busca de mayor exactitud a la hora de clasificar a los organismos, el
microbiólogo estadounidense Carl Woese, junto a otros biólogos interesados en la historia evolutiva de los
microorganismos, cambió la mirada sobre la clasificación. Su innovación fue la aplicación de métodos que
permitían comparar secuencias de ácidos nucleicos, utilizando como herramienta filogenética la secuencia del
ARN ribosomal de la subunidad pequeña del ribosoma.
En base a esto, y luego de diversos estudios, establecieron que lo que hasta entonces se había considerado
como el reino Monera se componía en realidad de dos clases muy diferentes de organismos. Woese dio a
estos dos grupos los nombres de Bacteria y Archaea. Los integrantes de estos dos grupos no tenían un
parentesco más cercano entre sí que el que tienen con cualquier eucariota. Esto indicó que el árbol de la vida
se había dividido en tres partes muy al principio de la historia de la vida, mucho antes de que se originaran las
plantas, los animales y los hongos.
En base a esto, y luego de varias reorganizaciones del sistema de clasificación, en los años ’90 Woese
propuso una nueva jerarquía taxonómica: el dominio, que abarca a cada uno de los linajes conocidos
anteriormente. La clasificación de tres dominios establece que todos los seres vivos provienen de un ancestro
común que se separó en tres líneas evolutivas:



Eubacteria
Archaea
Eukarya
Dos de los linajes incluyen organismos del tipo procariótico (Eubacteria y Archaea) y el tercero, a los
organismos de tipo eucarioticos
DOMINIO
REINO
Bacteria
(No definidos aún)
TIPO DE
CÉLULAS
Procariótica
Archaea
Eukarya
(No definidos aún)
Protista
Procariótica
Eucariótica
Fungi
NÚMERO DE
CÉLULAS
Unicelular
Unicelular
Unicelular
pluricelular
Eucariótica
PRINCIPAL MODO
DE NUTRICIÓN
Absorción,
Fotosíntesis
Absorción
o Absorción,
ingestión
fotosíntesis
o
Multicelular
20
Plantae
Eucariótica
Multicelular
Absorción
Animalia
Eucariótica
Multicelular
Fotosíntesis
Ingestión
LOS SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN EN LA ACTUALIDAD
El cambio a un sistema de tres dominios hizo indispensable que los sistemáticos reexaminaran los reinos
dentro de cada dominio, y el proceso de establecer tales reinos aún no concluye. Nuevos sistemas
de clasificación van surgiendo y se van modificando a medida que se avanza en el conocimiento de la
diversidad biológica.
Si se aceptan que las considerables diferencias entre plantas, animales y hongos demandan que cada uno de
estos linajes evolutivos conserve su estatus de reino, entonces la lógica de clasificación requiere también que
se asigne el estatus de reino a grupos que se derivaron del árbol de la vida antes que estos tres grupos de
eucariotas pluricelulares. Siguiendo esta lógica, los sistemáticos reconocen unos 15 reinos entre el dominio
Bacteria y tres o más entre el Archaea.
Los sistemáticos también reconocen reinos adicionales dentro del dominio Eukarya, lo que refleja un número
de divisiones evolutivas muy tempranas dentro del conjunto diverso de eucariotas unicelulares antes
agrupados en el reino Protista. Sin embargo, los sistemáticos aún no llegan a un consenso en torno a las
definiciones precisas de los nuevos reinos procariota y eucariota. De manera que la clasificación a nivel de
reinos se encuentra en un estado de transición, en tanto que los sistemáticos tratan de incorporar la
información más reciente.
EL ÁRBOL FILOGENÉTICO UNIVERSAL
El árbol filogenético universal es como el mapa de carreteras de la vida. Describe la historia evolutiva de todos
los organismos y las relaciones entre ellos. Muestra claramente los tres grupos principales de organismos en
sus respectivos dominios. La raíz del árbol universal representa un punto en la historia evolutiva en el que
toda la vida existente en la Tierra estaba representada por un antepasado común, el llamado Antecesor
Universal.
La siguiente figura es una adaptación simplificada del árbol filogenético universal
21
Árbol filogenético universal. Construido a partir de la comparación de las secuencias de los ARN
ribosómicos 16S y 18S. Dentro de cada dominio solo se muestran algunos organismos clave de cada linaje. El
círculo rojo sombreado es la raíz hipotética del árbol y representa el antecesor común de todas las células.
Adaptado de Aharon Oren, 2008.
ACTIVIDADES
Clasifica los siguientes seres vivos, teniendo en cuenta los reinos estudiados. Justifica tu respuesta:
Esponja de mar
Camalote
Loto
Levadura
Coral
Anémona
mar
Serpiente
cascabel
Caracol
jardín
de Cortadera
Flor de otoño
de Trucha marrón
Palta
Ameba
Escherichia coli,
Lobo marino
Cóndor
americano
Palo borracho
Tipa
22
Ricino
Ornitorrinco
Libélula
Avestruz
Cocodrilo
Diente de león
Estrella de mar
Musgo
Helecho
serrucho
Araucaria
Pulpo
Langostino
Vinchuca
Araña
Champiñón
Tortuga
Lagartija
Rana
23
LA CÉLULA
DEFINICIÓN
Por tanto, podemos definir a la célula como la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la
célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. Como tal posee una membrana de
fosfolípidos con permeabilidad selectiva que mantiene un medio interno altamente ordenado y diferenciado del
medio externo en cuanto a su composición, sujeta a control homeostático, la cual consiste en bio-moléculas y
algunos metales y electrolitos. La célula se auto mantiene mediante el metabolismo, asegurándose la
coordinación de todos los elementos celulares y su perpetuación.
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES

Individualidad: Todas las células están rodeadas de una envoltura (que puede ser una bicapa lipídica
desnuda, en células animales; una pared de polisacárido, en hongos y plantas; una membrana externa
y otros elementos que definen una pared compleja, en bacterias Gram negativas; una pared de
peptidoglicano, en bacterias Gram positivas; o una pared de variada composición, en arqueas) que las
separa y comunica con el exterior, que controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial
de membrana.

Contienen un medio interno acuoso, el citosol, que forma la mayor parte del volumen celular y en el
que están inmersos los orgánulos celulares.

Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las
instrucciones para el funcionamiento celular, así como ARN, a fin de que el primero se exprese.

Tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan, junto con otras biomoléculas, un metabolismo activo.
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES

Nutrición. Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a otra, liberan energía
y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo.

Crecimiento y multiplicación. Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de
los procesos nutricionales, una célula crece y se divide, formando dos células, en una célula idéntica a
la célula original, mediante la división celular.

Diferenciación. Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso llamado
diferenciación celular. Cuando una célula se diferencia, se forman algunas sustancias o estructuras
que no estaban previamente formadas y otras que lo estaban dejan de formarse. La diferenciación es
a menudo parte del ciclo celular en que las células forman estructuras especializadas relacionadas con
la reproducción, la dispersión o la supervivencia.

Señalización. Las células responden a estímulos químicos y físicos tanto del medio externo como de
su interior y, en el caso de células móviles, hacia determinados estímulos ambientales o en dirección
24
opuesta mediante un proceso que se denomina quimiotaxis. Además, frecuentemente las células
pueden interaccionar o comunicar con otras células, generalmente por medio de señales o mensajeros
químicos, como hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento... en seres pluricelulares en
complicados procesos de comunicación celular y transducción de señales.

Evolución. A diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y pluricelulares
evolucionan. Esto significa que hay cambios hereditarios (que ocurren a baja frecuencia en todas las
células de modo regular) que pueden influir en la adaptación global de la célula o del organismo
superior de modo positivo o negativo. El resultado de la evolución es la selección de aquellos
organismos mejor adaptados a vivir en un medio particular.
Las propiedades celulares no tienen por qué ser constantes a lo largo del desarrollo de un organismo:
evidentemente, el patrón de expresión de los genes varía en respuesta a estímulos externos, además de
factores endógenos. Un aspecto importante a controlar es la pluripotencialidad, característica de algunas
células que les permite dirigir su desarrollo hacia un abanico de posibles tipos celulares. En metazoos, la
genética subyacente a la determinación del destino de una célula consiste en la expresión de determinados
factores de transcripción específicos del linaje celular al cual va a pertenecer, así como a modificaciones
epigenéticas. Además, la introducción de otro tipo de factores de transcripción mediante ingeniería genética
en células somáticas basta para inducir la mencionada pluripotencialidad, luego este es uno de sus
fundamentos moleculares.
LA CÉLULA PROCARIOTA
Las células procariotas son pequeñas y menos complejas que las eucariotas. Contienen ribosomas pero
carecen de sistemas de endomembranas (esto es, orgánelas delimitados por membranas biológicas, como
puede ser el núcleo celular). Por ello poseen el material genético en el citosol, este material puede ser un solo
cromosoma circular, o tener elementos extracromosómicos, que son materiales genéticos circulares de menor
tamaño, llamados plasmidos. Sin embargo, existen excepciones: algunas bacterias fotosintéticas poseen
sistemas de membranas internos.
Por lo general podría decirse que los procariotas carecen de citoesqueleto hay algunas excepciones.
De gran diversidad, los procariotas sustentan un metabolismo extraordinariamente complejo. Los procariotas
se clasifican, según Carl Woese, en arqueas y bacterias (eubactria).
ARQUEAS O ARQUEA BACTERIA
ARQUEA
Las arqueas, al igual que las bacterias, no tienen membranas internas que delimiten orgánulos. Como todos
los organismos presentan ribosomas, pero a diferencia de los encontrados en las bacterias que son sensibles
25
a ciertos agentes antimicrobianos. La membrana celular tiene una estructura similar a la de las demás células,
pero su composición química es única, con enlaces tipo éter en sus lípidos. Casi todas las arqueas poseen
una pared celular (algunos Thermoplasma son la excepción) de composición característica, por ejemplo, no
contienen peptidoglicano, propios de bacterias.
Como en casi todos los procariotas, las células de las arqueas carecen de núcleo, y presentan un sólo
cromosoma circular. Existen elementos extracromosómicos, tales como plásmidos. Pueden reproducirse por
fisión binaria o múltiple, fragmentación o gemación.
BACTERIA
Diagrama de una bacteria
Las bacterias son organismos relativamente sencillos, de dimensiones muy reducidas. Carecen de un núcleo
delimitado por una membrana, aunque presentan un nucleoide, una estructura elemental que contiene una
gran molécula generalmente circular de ADN. Carecen de orgánelas delimitados por membranas biológicas.
En el citoplasma se pueden apreciar plásmidos, pequeñas moléculas circulares de ADN que coexisten con el
nucleoide y que contienen genes: son comúnmente usados por las bacterias en la resistencia a antibióticos. El
citoplasma también contiene ribosomas y diversos tipos de gránulos. En algunos casos, puede haber
estructuras compuestas por membranas, generalmente relacionadas con la fotosíntesis.
Poseen una membrana celular compuesta de lípidos, en forma de una bicapa y sobre ella se encuentra una
cubierta en la que existe un polisacárido complejo denominado peptidoglicano; dependiendo de su estructura
y subsecuente su respuesta a la tinción de Gram, se clasifica a las bacterias en Gram positivas y Gram
negativas. El espacio comprendido entre la membrana celular y la pared celular (o la membrana externa, si
26
esta existe) se denomina espacio periplásmico. Algunas bacterias presentan una cápsula. Otras son capaces
de generar endosporas a veces llamadas simplemente esporas (estadios latentes capaces de resistir
condiciones extremas), en algún momento de su ciclo vital. Entre las formaciones exteriores propias de la
célula bacteriana destacan los flagelos (de estructura completamente distinta a la de los flagelos eucariotas) y
los pili (estructuras de adherencia).
Su reproducción, binaria y muy eficiente en el tiempo, permite la rápida expansión de sus poblaciones,
generándose un gran número de células que son virtualmente clones, esto es, idénticas entre sí.
CÉLULA EUCARIOTA
Las células eucariotas son el exponente de la complejidad celular actual. Presentan una estructura básica
relativamente estable caracterizada por la presencia de distintos tipos de orgánulos intracitoplasmáticos
especializados, entre los cuales destaca el núcleo, que alberga el material genético. Especialmente en los
organismos pluricelulares, las células pueden alcanzar un alto grado de especialización. Por otro lado, la
estructura de la célula varía dependiendo de la situación taxonómica del ser vivo: de este modo, las células
vegetales difieren de las animales, así como de las de los hongos. Por ejemplo, las células animales carecen
de pared celular, son muy variables, no tiene plastos, puede tener vacuolas pero no son muy grandes y
presentan centríolos (que son agregados de microtúbulos cilíndricos que contribuyen a la formación de los
cilios y los flagelos y facilitan la división celular). Las células de los vegetales, por su lado, presentan una
pared celular compuesta principalmente de celulosa), disponen de plastos como cloroplastos (orgánulo capaz
de realizar la fotosíntesis), cromoplastos (orgánulos que acumulan pigmentos) o leucoplastos (orgánulos que
acumulan el almidón fabricado en la fotosíntesis), poseen vacuolas de gran tamaño que acumulan sustancias
de reserva o de desecho producidas por la célula y finalmente cuentan también con plasmodesmos, que son
conexiones citoplasmáticas que permiten la circulación directa de las sustancias del citoplasma de una célula
a otra, con continuidad de sus membranas plasmáticas.
MEMBRANA PLASMÁTICA
La composición de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la
que se encuentre, pero posee elementos comunes. Está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por
proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y por glúcidos unidos covalentemente a lípidos o proteínas.
27
Esquema de una membrana celular. Se observa la bicapa de fosfolípidos, las proteínas y otras moléculas
asociadas que permiten las funciones inherentes a este orgánulo.
Dicha estructura de membrana sustenta un complejo mecanismo de transporte, que posibilita un fluido
intercambio de masa y energía entre el entorno intracelular y el externo. Además, la posibilidad de transporte
e interacción entre moléculas de células aledañas o de una célula con su entorno, las faculta a estas poder
comunicarse químicamente, esto es, permite la señalización celular. Neurotransmisores, hormonas,
mediadores químicos locales afectan a células concretas modificando el patrón de expresión génica mediante
mecanismos de transducción de señal.
TRANPORTE DE MEMBRANA
En biología celular se denomina transporte de membrana biológica al conjunto de mecanismos que regulan el
paso de sustancias, a través de membranas plasmáticas. Se necesitan diferentes mecanismos debido a que
la membrana posee una gran selectividad (es decir que sustancias pasan o no), gracias a esta propiedad las
membranas celulares las faculta como agentes de separación específica de sustancias de distinta índole
química.
Los movimientos de casi todas las sustancias a través de la membrana están mediados por proteínas
transportadoras de membrana, más o menos especializadas en el transporte de moléculas.
TIPOS DE TRANSPORTE
DIFUSIÓN SIMPLE
Una membrana semipermeable separa dos compartimentos con concentraciones distintas de un soluto: con el
paso del tiempo, el soluto difundirá hasta alcanzar el equilibrio a ambos lados. Como se mencionó
anteriormente, la difusión pasiva es un fenómeno espontáneo ya que no requiere de la intervención de
proteínas de membrana.
28
DIFUSIÓN FACILITADA
La difusión facilitada involucra el uso de un proteína para facilitar el movimiento de moléculas a través de la
membrana. En algunos casos, las moléculas pasan a través de canales con la proteína. En otros casos, la
proteína cambia su forma, permitiendo que las moléculas pasen a través de ella.
TRANSPORTE ACTIVO
En él se efectúa un transporte en contra del gradiente de concentración o electroquímico y, para ello, las
proteínas transportadoras implicadas consumen energía metabólica (comúnmente adenosín trifosfato, ATP),
el compuesto que actúa como moneda energética,
Algunos rasgos importantes del transporte activo, además de su capacidad de intervenir aun en contra de
gradiente es, el empleo de ATP y tienen un elevado grado de selectividad.
ACTIVIDAD
Indique a que procesos de transporte, se muestran en la siguiente figura:
29
1
2
3
4
BIBLIOGRAFIA
Lodish et al. (2005). Biología celular y molecular. Buenos Aires: Médica Panamericana.
Mathews, C. K.; Van Holde, K.E et Ahern, K.G (2003). Bioquímica (3ª edición).
EXPRESIÓN GÉNICA
El ADN y sus distintos niveles de empaquetamiento. Las células eucariotas poseen su material genético en,
generalmente, un sólo núcleo celular, delimitado por una envoltura consistente en dos bicapas lipídicas
atravesadas por numerosos poros nucleares y en continuidad con el retículo endoplasmático. En su interior,
se encuentra el material genético, el ADN, observable, en las células en interfase, como cromatina de
distribución heterogénea.
Dicho material genético se encuentra inmerso en una actividad continua de regulación de la expresión génica;
las ARN polimerasas transcriben ARN mensajero continuamente, que, exportado al citosol (citoplasma), es
traducido a proteína, de acuerdo a las necesidades fisiológicas. Asimismo, dependiendo del momento del ciclo
celular, dicho ADN puede entrar en replicación, como paso previo a la mitosis, reproducción celular. No
obstante, las células eucarióticas poseen material genético extranuclear: concretamente, en mitocondrias y
plastos (solo en las plantas); estos orgánulos conservan una independencia genética.
30
SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DE MACROMOLÉCULAS
Dentro del citosol, esto es, la matriz acuosa que alberga a los orgánulos y demás estructuras celulares, se
encuentran inmersos multitud de tipos de maquinaria de metabolismo celular: orgánulos, inclusiones,
elementos del citoesqueleto, enzimas, etc.
Ribosoma: son los encargados de ensamblar proteínas a partir de la información genética que les llega en
forma de ARN mensajero. Desempeñan su función de síntesis de proteínas en el citoplasma. Están formados
por ARN ribosómico y por diversos tipos de proteínas. Estructuralmente, tienen dos subunidades. También
pueden aparecer asociados al retículo endoplasmático rugoso o a la envoltura nuclear.
Retículo endoplasmático: El retículo endoplasmático es orgánulo vesicular interconectado que forma
cisternas, tubos aplanados y sáculos comunicados entre sí. Intervienen en funciones relacionadas con la
síntesis proteica, glicosilación de proteínas, metabolismo de lípidos y algunos esteroides, detoxificación, así
como el tráfico de vesículas.
Aparato de Golgi: El aparato de Golgi es un orgánulo formado por apilamientos de sáculos denominados
dictiosomas. Recibe las vesículas del retículo endoplasmático rugoso que han de seguir siendo procesadas.
Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección,
destinación y la síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular. Posee tres compartimientos; uno proximal
al retículo endoplasmático, denominado «compartimento cis», donde se produce la fosforilación de las
manosas de las enzimas que han de dirigirse al lisosoma; el «compartimento intermedio», con abundantes
manosidasas y N-acetil-glucosamina transferasas; y el «compartimento o red trans», el más distal, donde se
transfieren residuos de galactosa y ácido siálico, y del que emergen las vesículas con los diversos destinos
celulares.
Lisosoma: Los lisosomas son orgánulos que albergan multitud de enzimas hidrolíticas. De morfología muy
variable, no se ha demostrado su existencia en células vegetales. Una característica que agrupa a todos los
lisosomas es la posesión de hidrolasas ácidas: proteasas, nucleasas, glucosidasas, lisozima, arilsulfatasas,
lipasas, fosfolipasas y fosfatasas. Procede de la fusión de vesículas procedentes del aparato de Golgi, que, a
su vez, se fusionan en un tipo de orgánulo denominado endosoma, el cual, al acidificarse y ganar en enzimas
hidrolíticos, pasa a convertirse en el lisosoma funcional. Sus funciones abarcan desde la degradación de
macromoléculas endógenas o procedentes de la fagocitosis a la intervención en procesos de apoptosis.
Vacuola vegetal: Las vacuolas, son orgánulos exclusivos de los representantes del mundo vegetal. Inmersas
en el citoplasma, están delimitadas por el tonoplasto, una membrana lipídica. Sus funciones son: facilitar el
31
intercambio con el medio externo, mantener la turgencia celular, la digestión celular y la acumulación de
sustancias de reserva y subproductos del metabolismo.
Inclusión citoplasmática: Las inclusiones son acúmulos nunca delimitados por membrana de sustancias de
diversa índole, tanto en células vegetales como animales. Típicamente se trata de sustancias de reserva que
se conservan como acervo metabólico: almidón, glucógeno, triglicéridos, proteínas... aunque también existen
de pigmentos.
Mitocondria: Las mitocondrias son orgánulos de aspecto, número y tamaño variable que intervienen en el ciclo
de Krebs, fosforilación oxidativa y en la cadena de transporte de electrones de la respiración. Presentan una
doble membrana, externa e interna, que dejan entre ellas un espacio perimitocondrial; la membrana interna,
plegada en crestas hacia el interior de la matriz mitocondrial, posee una gran superficie. En su interior posee
generalmente una sola molécula de ADN, el genoma mitocondrial, típicamente circular, así como ribosomas
más semejantes a los bacterianos que a los eucariotas.
La siguiente figura es un modelo de una mitocondria, ud. deberá colocar los nombres correspondientes de su
estructura interna que se detallan a continuación: membrana interna; membrana externa; cresta mitocondrial;
matriz mitocondrial.
Cloroplasto: Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos eucariotas fotosintéticos se
ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y
32
contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas
implicadas en la conversión de la energía luminosa en energía química. Además de esta función, los plastidios
intervienen en el metabolismo intermedio, produciendo energía y poder reductor.
Peroxisoma: Los peroxisomas son orgánulos muy comunes en forma de vesículas que contienen abundantes
enzimas de tipo oxidasa y catalasa; de tan abundantes, es común que cristalicen en su interior. Estas enzimas
cumplen funciones de detoxificación celular. Se forman de vesículas procedentes del retículo endoplasmático.
CITOESQUELETO.
Las células poseen un andamiaje que permite el mantenimiento de su forma y estructura, pero más aún, este
es un sistema dinámico que interactúa con el resto de componentes celulares generando un alto grado de
orden interno. Dicho andamiaje está formado por una serie de proteínas que se agrupan dando lugar a
estructuras filamentosas que, mediante otras proteínas, interactúan entre ellas dando lugar a una especie de
retículo. El mencionado andamiaje recibe el nombre de citoesqueleto, y sus elementos mayoritarios son: los
microtúbulos, los microfilamentos y los filamentos intermedios.
CUESTIONARIO
¿Cuál es la definición moderna de célula?
¿Cuál es la definición de homeostásis? (investigar).
Describa las características estructurales, características funcionales de una célula ideal.
¿Cuál es el tamaño, la forma y la función de las células?
¿A que se llama “célula procariota”?
¿A que se llama “arquea bacteria”?
33
¿A que se llama “bacteria o eubactria”?
¿A que se llama “célula eucariota”?
Arme un cuadro comparativo entre células eucariotas y procariotas
Ponga los nombres en el diagrama de una célula eucarita, (abajo) a cada uno de los números: Nucléolo,
Núcleo, Ribosoma, Vesícula, Retículo endoplasmático rugoso, Aparato de Golgi, Citoesqueleto (microtúbulos),
Retículo endoplasmático liso, Mitocondria, Vacuola, Citoplasma, Lisosoma. Centríolos
Viendo el esquema anterior y el siguiente, realice un cuadro comparativo entra las células animales y
vegetales:
34
CUESTIONARIO
¿Qué son las organelas, descríbalas?
De la definición membrana plasmática, superficie celular.
¿A que se llama señalización celular?
Ponga los nombres al siguiente diagrama, del la imagen de un núcleo, el retículo endoplasmático y el aparato
de Golgi: Núcleo. Poro nuclear. Retículo endoplasmático rugoso (REr). Retículo endoplasmático liso (REl).
Ribosoma en el RE rugoso. 6, Proteínas siendo transportadas. Vesícula (transporte). Aparato de Golgi. Lado
cis del aparato de Golgi. Lado trans del aparato de Golgi. Cisternas del aparato de Golgi.
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¿A que se llama síntesis y degradación de macromoléculas y conversión energética?
¿Qué es el citoesqueleto?
Describa el ciclo vital
EL NÚCLEO
El núcleo es la estructura característica de la célula eucariota. Se distinguen las siguientes partes:
● Membrana nuclear o envoltura nuclear: formada por dos membranas que provienen del retículo
endoplasmático.
Toda la superficie está salpicada de poros por los que entra y sale información.
36
● Nucléolo: es una zona muy densa formada por ADN, ARN y proteínas. Es el lugar donde se forman los
ribosomas.
● ADN o material genético: se encuentra condensado en forma de cromatina. El ADN contiene la información
genética y controla la actividad celular.
37
núcleo
ADN
Cuando la célula entra en división la cromatina se espiraliza hasta formar los cromosomas.
Las partes de un cromosoma son las siguientes:
● Cromátidas, son partes idénticas, contienen la misma información genética.
● Centrómero zona central del cromosoma
● Brazos zonas situadas por encima o por debajo del centrómero. Los brazos contienen distinta información
genética.
No todos los cromosomas son iguales. Atendiendo a la longitud de los brazos cromosómicos se clasifican en
cromosomas metacéntricos, submetacéntricos, acrocéntricos y telocéntricos.
38
Cromosoma duplicado
1- cromátida: cada una de las partes
idénticas de un cromosoma luego de la
duplicación del ADN
2- centrómero: el lugar del cromosoma
en el cual ambas cromátidas se tocan
3- brazo corto
4- brazo largo
CARIOTIPO
Todos los seres humanos tienen 22 pares de cromosomas iguales, denominados autosomas, y un par de
cromosomas diferentes según el sexo del individuo, los cromosomas sexuales o heterocromosomas.
Los cromosomas de cada especie poseen una serie de características, como la forma, el tamaño, la posición
del centrómero y las bandas que presentan al teñirse. Este conjunto de particularidades, que permite
identificar los cromosomas de las distintas especies, recibe el nombre de cariotipo, y su representación
gráfica, ordenada por parejas de cromosomas homólogos, se denomina cariograma.
A continuación se puede ver un cariograma:
39
Es recomendable realizar un cariotipo de un individuo en los siguientes casos:

Para confirmar síndromes congénitos.

Cuando se observan algunas anomalías específicas o que pueden estar relacionadas con los
heterocromosomas (cromosomas sexuales)

En situaciones de abortos repetidos, problemas de esterilidad.
Mediante el estudio del cariotipo es posible detectar anomalías en el número o en la forma de los
cromosomas. La mayoría de estas anomalías provocan deficiencias, y muchos individuos no llegan a nacer o
mueren en los primeros meses de vida. La determinación del cariotipo del feto permite detectar, antes del
nacimiento, algunas de estas deficiencias.
Para determinar el cariotipo de un individuo, es necesario llevar a cabo un cultivo de células y, cuando estas
comienzan a dividirse, teñirlas y hacer una preparación microscópica para fotografiar los cromosomas.
En un feto, las células se pueden obtener por amniocentesis, es decir, efectuando una punción en el vientre
de la madre para obtener líquido amniótico o bien por punción directa del cordón umbilical para extraer sangre
del feto. En un individuo adulto se utilizan los glóbulos blancos de la sangre.
El último paso para determinar el cariotipo es ordenar y emparejar los cromosomas, y verificar si es correcto.
EL CICLO CELULAR
El ciclo celular tiene distinta duración entre las células de diferentes seres vivos, incluso entre células del
mismo ser vivo. En todo caso, la mayor parte del ciclo está ocupada por la interfase. Después de ella
se produce la división celular.
INTERFASE
Esta fase es la que no presenta grandes cambios visibles en la estructura de la cromatina. Sin embargo, la
célula se encuentra en plena actividad de síntesis de todo tipo de sustancias, incluidas las necesarias
para dividirse después de la interfase.
Se divide en 3 periodos llamados G1, S y G2.
40

G1: fase en la que se sintetizan gran cantidad de moléculas que le permitirá aumentar su
tamaño, incrementando el número de orgánulos heredados de la célula que la ha originado.

S: La fase S consiste en la duplicación del ADN. En este proceso la célula gasta mucha
energía para hacer una copia idéntica de la información genética que contiene. El proceso se
basa en la adición de nuceótidos de bases complementarias a las hebras ya existentes. De
cada hebra de la doble hélice se hace una hebra nueva. Una vez completado el proceso, la
célula contiene la información genética por duplicado en cada cromosoma. De este modo, se
podrá repartir en las dos células hijas formadas por la división celular.

G2: Antes de que se produzca la división celular y después de la duplicación del ADN, la célula
entra en una fase denominada G2. En ella, la célula sintetiza gran número de proteínas
implicadas en la creación del huso acromático. En las células de tipo animal se sintetizan
nuevos centriolos. A partir de cada uno de los preexistentes se forma uno nuevo, perpendicular
a él.
MITOSIS
La mitosis es una división celular de tipo asexual que forma dos células idénticas genéticamente
entre sí y clones de la célula madre. Consiste en el reparto equitativo de la información genética y la
posterior separación de las células al dividirse el citoplasma por citocinesis.
La mitosis se divide en profase, metafase, anafase y telofase.
PROFASE
A nivel citoplásmico, las parejas de centríolos se han dispuesto lo más separado posible el uno del otro. Entre
ellos se ha construido un citoesqueleto formado por microtúbulos.
Esta estructura recibe el nombre de huso acromático. Se genera a partir de cada pareja de centríolos un áster
de microtúbulos que crece hacia la zona ecuatorial de la célula.
Los microtúbulos de un polo y otro contactan entre sí. La cromatina se condensa, formando los
cromosomas. Se deshace el nucleolo.
METAFASE
Es la fase de mayor duración. Se produce la colocación de todos los cromosomas en la zona central de la
célula es la formación de una placa oscura llamada placa ecuatorial.
ANAFASE
Las cromátidas de cada cromosoma se separan cada una a un polo. Las cromátidas son arrastradas a los
polos celulares, con lo que aparecen el mismo número de cromátidas en cada polo.
41
TELOFASE
La envoltura nuclear se organiza a partir del retículo endoplásmico rugoso, sobre las cromátidas que
empiezan a descondensarse y se forma el nucleolo, necesario para sintetizar ribosomas.
Generalmente continúa el proceso con una citocinesis, en la que los citoplasmas de las dos células nuevas,
se separa.
CITOCINESIS
En las células de tipo animal se produce un anillo contráctil que se contrae en la zona donde estaba la placa
ecuatorial, estrangulando el citoplasma de esta región. Finalizando el proceso, el espacio es tan
pequeño que la membrana plasmática se fusiona y separa una célula hija de la otra.
En las células de las plantas la citocinesis se produce por intervención de microtúbulos del citoesqueleto
dispuestos en el ecuador celular y vesículas del aparato de Golgi que contienen las sustancias que
forman la pared celular. Las vesículas se fusionan entre sí, formando un disco lleno de hemicelulosa y
pectina. La membrana del disco se fusiona con la membrana plasmática, con lo que las dos células hijas
quedan separadas y entre ellas aparece la lámina media.
Esta pared primordial es compartida por las dos células y está atravesada en muchos puntos por
puentes citoplásmicos, que forman los plasmodesmos.
La citocinesis implica un reparto de los orgánulos de la célula madre para las células hijas recién
formadas. Este reparto se produce de forma equitativa cuando el citoplasma dividido es la mitad. Una vez
dividida, la célula crece aumentando el número de orgánulos. En el caso de las mitocondrias y los plástidos,
estos orgánulos tienen cierta autonomía de división, con lo que incrementan su número dependiendo de las
necesidades fisiológicas de la célula.
No todas las citocinesis reparten por igual los componentes citoplásmicos. La gemación consiste en
un modo de reproducción asexual en el que la célula madre duplica y aporta su información genética a la hija
que recibe menos cantidad de citoplasma. Este modelo de división se produce en las levaduras.
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MEIOSIS
La meiosis es un modelo de división celular en el que se produce intercambio de información entre
cromosomas homólogos y se reduce a la mitad el número de cromosomas en las células formadas, por lo que
son haploides.
Así,
cuando dos células haploides se fusionen,
la célula formada restablece el número de
cromosomas de manera que permanece invariable este número a lo largo del tiempo. Por el contrario, el
contenido de la información genética que aparece en esa nueva célula ha variado.
Este avance evolutivo permite que aparezcan seres variados genéticamente, que pueden resultar
mejor o peor adaptados que sus progenitores al medio ambiente en el que se desarrollan.
La meiosis ocurre en dos etapas de división, denominadas primera división meiótica y segunda división
meiótica. Cada una de ellas se divide en 4 fases que reciben el nombre de profase, metafase, anafase y
telofase.
PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA
PROFASE I
La cromatina se condensa formando cromosomas, visibles al microscopio óptico, que se unen por sus
extremos a la envoltura nuclear.
Los cromosomas homólogos (de una misma pareja) se juntan produciendo un emparejamiento en el que se
produce intercambio de información genética (recombinación genética), mediante un sobrecruzamiento de las
cromátidas.
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A nivel citoplásmico se ha formado el huso acromático a partir de los microtúbulos que salen de las regiones
polares, en las que se encuentra las parejas de centriolos, una en cada polo celular.
METAFASE I
Se origina la placa ecuatorial por la unión de los cromosomas homólogos a los microtúbulos del huso
acromático.
ANAFASE I
Los cromosomas homólogos se separan, dirigiéndose cada uno a un polo opuesto de la célula.
En cada polo aparece la mitad de cromosomas (n).
TELOFASE I
Los cromosomas alcanzan los polos celulares. En torno a ellos se forma la membrana y aparece el
nucleolo. Generalmente se produce una citocinesis, que conlleva un reparto de citoplasma, que en
muchos casos no es equitativo.
SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA
Entre la primera y la segunda división no se produce duplicación de ADN.
PROFASE II
Los cromosomas vuelven a condensarse, con sus dos cromátidas diferentes, resultado de la recombinación
genética producida por el sobrecruzamiento. Desaparece el nucleolo y la envoltura nuclear y los
cromosomas se adhieren a los microtúbulos del nuevo huso acromático.
METAFASE II
Los cromosomas se disponen en el ecuador celular, formando la placa ecuatorial.
ANAFASE II
Las cromátidas de cada cromosoma se separan, cada una a un polo.
TELOFASE II
Se organiza una envoltura nuclear alrededor de los cromosomas que se van descondensando.
Aparece el nucleolo y se reparte el contenido citoplasmático mediante una citocinesis.
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RESULTADO DE LA MEIOSIS
El resultado obtenido es de 4 células (a veces, sólo una) con la mitad de información genética que la célula de
la que se parte. Cada célula obtenida es diferente a las demás, ya que se ha producido una variabilidad
grandísima, debido al reparto de los cromosomas homólogos y al reparto de las cromátidas. Además las
cromátidas son diferentes de las que aparecían en la célula madre, debido a los intercambios generados por
el sobrecruzamiento.
Las células obtenidas en la meiosis pueden fusionarse con otras, produciendo una nueva célula que tiene el
mismo contenido genético que la célula inicial. Sin embargo, mediante este mecanismo es imposible
que se forme una célula genéticamente idéntica a la inicial.
La meiosis implica un avance evolutivo en la forma de reproducción de los organismos al producirse
un intercambio de materiales genéticos de distintas células, por lo que se generan células genéticamente
nuevas, diferentes a las progenitoras. Esta variabilidad supone la posibilidad de adaptación de algunos
organismos a las condiciones cambiantes en el medio donde viven, perviviendo los mejor adaptados.
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ACTIVIDADES
Ciclo celular
Escoge la respuesta correcta
1. La citocinesis es:
a○ La duplicación de los centriolos.
b○ La separación de las cromátidas.
c○ El reparto del material genético.
d○ La separación del citoplasma de las células recién formadas.
2. La profase de la mitosis es:
a○ La fase en la que se separan las cromátidas.
b○ La fase en la que se descondensa la cromatina.
c○ La duplicación del ADN.
d○ La fase en la que se condensa la cromatina.
3. La fase G1:
a○ Es la fase en la que se duplica el ADN.
b○ Sintetiza sustancias necesarias para la duplicación del ADN.
c○ Separa los cromosomas.
d○ Forma el huso acromático.
4. En la telofase de la mitosis:
a○ Se separan las cromátidas de los cromosomas.
b○ Se descondensan los cromosomas.
c○ Se forma la placa ecuatorial.
d○ Se duplica el material genético.
5. En la metafase de la mitosis:
a○ Se condensa la cromatina.
b○ Se forma la placa ecuatorial.
c○ Se duplica el material genético.
d○ Se duplican los centriolos.
6. La mitosis es:
a○ La fase del ciclo en la que no hay división celular.
b○ La duplicación del ADN.
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c○ Una división celular sexual.
d○ Una división celular asexual.
7. En la anafase de la mitosis:
a○ Se forma la placa ecuatorial.
b○ Se condensa la cromatina.
c○ Se separan las cromátidas a cada polo.
d○ Se duplican los centriolos.
8. La meiosis es:
a○ La fase del ciclo en la que no hay división celular.
b○ Una división celular asexual.
c○ Una división celular sexual.
d○ La duplicación del ADN.
9. En mitosis se obtienen:
a○ Dos células hijas con idéntica dotación cromosómica.
b○ Dos células hijas con la mitad de dotación cromosómica que la madre.
c○ Dos células hijas con el doble de dotación cromosómica que la madre.
d○ Cuatro células hijas con la misma dotación cromosómica.
10. La interfase está subdividida en:
a○ Profase, metafase, anafase y telofase.
b○ Mitosis y meiosis.
c○ Mitosis, fase G1, fase S y fase G2.
d○ Fase G1, fase S y fase G2.
2- Ordena la secuencia
A- Los cromosomas se unen al huso acromático. Los cromosomas se separan en cromátidas. Las cromátidas
llegan a los polos. Se forman los cromosomas.
B- Telofase II. Metafase I. Profase II. Profase I. Telofase I. Metafase II. Anafase I. anafase II
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3- ¿Hombre o mujer?
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4- Vamos a comparar
Características a comparar
¿Cuantas
MITOSIS
MEIOSIS
divisiones
celulares se producen?
¿Qué
sucede
con
el
número de cromosomas?
¿Cuál es el número de
cromosomas al finalizar el
proceso?
¿En
qué
células
se
produce?
¿Cómo se llaman estas
células por el número de
cromosomas
que
contienen?
FOTOSINTESIS
Comencemos por definir a la fotosíntesis como "síntesis (formación) con la ayuda de la luz". En realidad
cuando hablamos de fotosíntesis nos estamos refiriendo al proceso que llevan a cabo las plantas y otros
microorganismos y que consiste, en términos generales, en la formación de materia orgánica mediante la luz.
Como la materia orgánica contiene fundamentalmente carbono, hidrógeno y oxígeno, la fotosíntesis se refiere
mayoritariamente a la incorporación de estos elementos, que proceden del CO2 y el agua, en materia
orgánica.
No debemos olvidar que la fotosíntesis también se refiere a la reducción de compuestos inorgánicos
diferentes del CO2 como son el nitrato y el sulfato y su incorporación, en aminoácidos.
HISTORIA DEL CONOCIMIENTO DE LA FOTOSÍNTESIS
Uno de los primeros pensamientos recogidos acerca de la función de hojas en las plantas se debe a
Aristóteles que dijo que éstas tienen como misión dar sombra y proteger a las partes tiernas y débiles de la
planta, como son los brotes. Esa era una observación sagaz pero errónea aunque compresible por nosotros si
pensamos fue elaborada en un caluroso día de verano en Grecia. No podía imaginar Aristóteles que las hojas
eran una activa factoría en la que se produce el intercambio de gases y fabricación de material para la planta.
Si nos referimos a la historia de la fotosíntesis podemos decir que empieza poco después de que se
descubriera la composición del aire. En 1648, el holandés van Helmont cultivó una planta en un recipiente y
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comprobó que la tierra perdía mucho menos peso que lo que se incorporaba en la planta que, en caso de ser
un árbol, era muy grande. Pensó que el aumento de peso se debía al agua que había que añadirle a la tierra
durante todo el crecimiento de la planta y dedujo, por lo tanto, que la masa de la planta procedía solamente
del agua.
Fue casi un siglo más tarde cuando el clérigo inglés Stephan Hales reconoció que una parte del aire contribuía
a alimentar a la planta diciendo que el Creador había puesto al aire para que respiraran los animales así como
también las plantas. Se rompía así con la tesis de Aristóteles que proponía que las plantas se alimentaban
exclusivamente del humus que contiene la tierra. En realidad los tres tenían razón porque la planta asimila
agua, humus y una parte del aire. Hales también intuyó que la luz tenía un papel importante en el proceso,
aunque no llegó a probarlo.
Fue el pastor inglés inconformista y simpatizante con la Revolución francesa Priestley, al que por este motivo,
le saquearon su casa emigrando a Pensilvania, quien demostrará que en el aire había un elemento, que
llamaría aire deflogisticado y posteriormente Lavoisier oxígeno. Priestley pudo demostrar que una planta
restauraba el aire empobrecido por arder una vela en él. De esta manera se pudo explicar racionalmente por
qué el aire de nuestro planeta se mantiene puro a pesar de que los hombres y animales lo consuman
constantemente mediante la combustión y no se haga irrespirable. De acuerdo con sus observaciones ya dijo
que ello hace que cualquier planta, por minúscula y olvidada que se encuentre en un rincón de nuestro
planeta contribuye a limpiar y purificar nuestra atmósfera.
EXPERIENCIA DE PRISTLEY
- En “A” se coloca un ratón dentro de una campana de vidrio transparente que impide el intercambio gaseoso
con el exterior. El ratón después de cierto tiempo muere.
- En “B” se coloca una vela dentro de la campana de vidrio transparente. La vela se apaga.
- En “C” se coloca una vela y una planta (en agua) dentro de una campana de vidrio transparente. La vela
puede permanecer prendida.
- En “D” se coloca una planta (en agua) junto con el ratón en la campana de vidrio transparente. Ambos
organismos pueden coexistir dentro del dispositivo por un largo periodo de tiempo.
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PREGUNTAS:
a) ¿Qué conclusiones se puede sacar de los resultados observados en cada una de las experiencias?
b) ¿Cuál de las experiencias brinda información específica sobre la fotosíntesis?
c) ¿Los resultados obtenidos en las cuatro experiencias se condicen con la ecuación general de la
fotosíntesis? ¿Por qué?
Un médico de la corte de la emperatriz de Austria María Teresa, el holandés Jan Higenhousz, impresionado
por los descubrimientos de Priestley, al que había oído en una conferencia que se dio en Londres, alquiló en
la primera ocasión que tuvo, que fue unos seis años después, una casita en Londres para hacer experimentos
sobre el efecto de la luz en la acción limpiadora del aire que llevan a cabo las plantas. En un libro publicado en
1796 y titulado “Experimentos con vegetales, descubrimiento del poder purificador del aire en la luz y de su
envenenamiento en la oscuridad”. Se decía que las plantas, a través de las hojas y tallos verdes, purifican el
aire tanto más cuanto más expuestas están a la luz y que en la oscuridad se desprenden gases muy nocivos.
Por ese mismo tiempo el pastor suizo Jean Senebier publicó en Ginebra un tratado sobre la influencia de la
luz solar para modificar los seres de tres reinos, sobre todo del vegetal. Hizo esencialmente la misma
observación que Hignehousz, pero añadió que la actividad de restauración del aire por las plantas dependía
de la presencia de "aire fijado" que es como se denominaba entonces al dióxido de carbono.
Quedaba por descubrir el otro reactivo implicado en la fotosíntesis, que había sido descrito cualitativamente
por van Helmont, pero no medido: el agua. Nicolas de Saussure, también de Ginebra, midió cuidadosamente
el peso de la planta y descubrió que el peso de ésta, junto con el del oxígeno desprendido, pesaban mucho
más que el "aire fijado" por la planta y que la diferencia era el agua que se añadía a la tierra. Propuso la
siguiente ecuación:
LUZ
aire fijado + agua
aire vital + materia orgánica
PLANTA VERDE
En esta ecuación:
 el aire fijado y la materia orgánica se deben a Senebier
 la inclusión del agua a Saussure
 La implicación de luz y la planta verde, que se refiere, en realidad, a los cloroplastos, a Ingenhousz
 el aire vital, el oxígeno, a Priestley.
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Queda un nombre que añadir al nacimiento de la fotosíntesis y es el del médico alemán Julius Robert Mayer
que propuso que la energía luminosa se transforma en energía química.
Las plantas no sólo son creadoras de materia orgánica sino que son también los almacenadores de la energía
que pasa a ser energía química.
Se podría entonces escribir la ecuación:
CO2 + H2O + luz
O2 + materia orgánica + energía química
No obstante, se creyó erróneamente que el oxígeno que se desprendía procedía del CO2 y no del agua, como
ocurre reacciones básicas de la fotosíntesis.
La fotosíntesis puede formularse, en sus términos actuales como la reacción mediante la cual el dióxido de
carbono es asimilado por las plantas transformándolo en almidón y desprendiendo oxígeno molecular.
Dicha reacción tiene lugar en las plantas en los orgánulos cuerpos cloróficos o cloroplastos, de acuerdo con la
ecuación:
CO2 + H2O
(CH2O)n + O2
Los cloroplastos de la célula vegetal son los orgánulos en los que se realiza la fotosíntesis
.
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Dicha reacción implica que se asimila el dióxido de carbono, que procede del aire, además de agua y, todo
ello en presencia de la luz, que es un elemento indispensable para la fotosíntesis.
Otros organismos llevan a cabo el proceso de la fotosíntesis, aunque no esté formulada exactamente como se
ha escrito más arriba.
Algunos organismos procariotas, como son las bacterias fotosintéticas, no utilizan el agua como donador de
electrones y, por tanto, no desprenden oxígeno.
Otros procariotas, como son las cianobacterias, llevan a cabo una fotosíntesis análoga a la de las plantas, es
decir oxigénica.
Se puede dividir la fotosíntesis en dos tipos de procesos:

los que implican el aprovechamiento de la luz y su transformación en energía química, lo que se
denomina la fase luminosa de la fotosíntesis, y

aquella mediante la cual el dióxido de carbono se fija mediante el consumo de ATP y NADPH, un
proceso típicamente bioquímico, y que se denomina fase oscura, no porque requiera la oscuridad, sino
porque no se necesita la luz.
No cabe duda que la medida del proceso completo de la fotosíntesis resulta complejo ya que son muchos los
requisitos exigidos.
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BIBLIOGRAFIA
Fotosíntesis: sol, agua, tierra y aire M.A. de la Rosa, M.G. Guerreo y M. Losada
Mundo Científico nº vol 13 138 744 (1993)
Fotobioquímica M. A. de la Rosa, M. Hervás, A. Serrano y M. Losada Editorial Síntesis, Madrid 1990
http://www.porquebiotecnologia.com.ar/index.php?action=cuaderno&opt=5&tipo=3&note=106
BIODIVERSIDAD Y EVOLUCIÓN
La explicación tradicional de la diversidad de los seres vivos sostenía que la gran variedad de especies
vegetales y animales que nos rodean existió desde un principio. En tal concepción, las especies permanecen
inalterables en el tiempo, por más que los individuos que las componen se renueven por los nacimientos y las
muertes. Esa diversidad indujo a los naturalistas a agrupar organismos similares en categorías, para
clasificarlos, tarea en la que se destacó Carl Linnaeus, un médico sueco del siglo XVIII también
conocido por Linné o Linneo. En su sistema de clasificación definió géneros y especies, y los designó con
sendas palabras latinas que identifican a toda planta o animal. Este sistema constituye la base de la
taxonomía aún en uso. Así, un hornero se designa inequívocamente en todo el mundo como Furnarius rufus y
un tala como Celtis spinosa, independientemente de los variados nombres cotidianos que reciban en diversas
lenguas y regiones.
Pintura de Carl von Linné realizada por Alexander Roslin en 1775, exhibida en la Real Academia de Ciencias
Sueca.
Esta primera idea, sin embargo, comenzó a ponerse en duda ante indicios y evidencias –recogidos de
observaciones del mundo natural– de que las especies no son inmutables en el tiempo, sobre todo en tiempos
prolongados como los correspondientes a la historia geológica
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LA EVOLUCIÓN: UNA IDEA GRIEGA
Como es sabido, Charles Darwin (1809-1882) se hizo famoso por su idea de que las plantas y animales
sufren cambios evolutivos –es decir, de que la evolución es un fenómeno natural–, pero no fue el primero en
sostenerlo. Dejando de lado mitos más antiguos o pertenecientes a tradiciones ajenas al origen de la ciencia
moderna, la idea evolucionista se instaló en el pensamiento filosófico griego, en el que, sin embargo, no tuvo
una posición dominante, ya que prevaleció en él la noción de que las especies son inmutables. Esta visión
estaba ligada también a la concepción bíblica, la otra gran fuente del pensamiento occidental, especialmente
al relato de la creación en el libro del Génesis.
Anaximandro (610-546 a.C.) sostuvo que el mundo no fue creado repentinamente, y que los vertebrados,
incluidos los seres humanos, descendían de los peces. Contrariamente, para Platón (427-347 a.C.), las cosas
y los seres vivos respondían a una idea o esencia inmutable, como las sombras que pueden producir en el
fondo de una caverna objetos que están en un mundo inaccesible fuera de ella. Su discípulo Aristóteles (384322 a.C.), en cambio, más que en reflexionar sobre esencias invariables, se interesó por clasificar a los
organismos vivos. Los organizó en forma ascendente, del más simple al más complejo, como sobre una
escalera en la que cada peldaño estuviera ocupado por uno, pero su scala naturae (en la denominación de
sus traductores al latín) era inmutable: no admitía cambios en los organismos ni movilidad.
Aristóteles clasificó los organismos en una escalera en la que cada peldaño estaba representado por un
organismo diferente, del más simple al más complejo. Esta concepción no admitía evolución.
Si bien la concepción de Aristóteles, casi siempre unida a la idea cristiana de la Creación, dominó el
pensamiento científico durante siglos, la noción de Anaximandro de que las especies sufren cambios
constituye el corazón de la teoría evolutiva moderna.
EL RELATO BÍBLICO PUESTO EN CUESTIÓN COMO EXPLICACIÓN CIENTÍFICA
Hacia fines del siglo XVIII los naturalistas encontraron evidencias que los llevaron a cuestionar tanto la
literalidad del relato bíblico, como la noción de que las especies son inmutables. Era la época en que los
europeos emprendían grandes viajes exploratorios al África, América y el Pacífico, y traían animales y
vegetales desconocidos en Europa, pertenecientes a especies no mencionadas en la Biblia. Por otro lado, las
numerosas excavaciones realizadas en busca de carbón, tan necesario en la primera revolución industrial que
por entonces se desarrollaba, resultaron en el descubrimiento de innumerables fósiles de plantas y animales
que, aparentemente, habían poblado otrora el continente europeo y eran también desconocidos. ¿Cuándo
habían vivido esas criaturas?
55
Georges Cuvier, un anatomista francés, fue el primero en estudiar sistemáticamente los fósiles. Sugirió que
son productos de los primeros experimentos de Dios en la creación. Una de las ideas populares de la época
era que se trataba de organismos muertos con el Diluvio, pues no habían podido subir el arca de Noé. Pero
Cuvier consideró improbable que murieran todos en forma simultánea y con ello abrió el camino a pensar que
tal vez hubieran vivido en distintas épocas. En tal caso, los restos encontrados en diferentes capas o estratos
habrían
pertenecido
a
seres
desaparecidos
en
sucesivas
catástrofes,
idea
que
pasó
a
llamarse catastrofismo.
El descubrimiento de los fósiles llevó también a pensar que la Tierra podía ser más antigua que lo que se
suponía sobre la base del relato bíblico, que había llevado a asignarle una edad de 6000 años. En el siglo
XVII se comenzó a explorar seriamente la superficie de la Tierra, lo que condujo a la conclusión de que el
paisaje había sido erosionado a lo largo de los años por el viento y el agua. En 1788, un geólogo escocés
llamado James Hutton sostuvo que la Tierra era eterna y que había sido moldeada por ciclos de
levantamientos, erosión y sedimentación. Charles Lyell, considerado el padre de la geología moderna ,
completó esta teoría y sugirió que los cambios habían sido lentos y continuos, teoría que se
llamó uniformismo.
Charles Lyell
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LAMARCK Y LA EVOLUCIÓN BIOLÓGICA
La idea de que los seres vivos evolucionan proporcionó el marco conceptual que permitió entender el sentido
de los nuevos conocimientos y explicaciones de geólogos y naturalistas, aunque los científicos del siglo XVIII
no se mostraron demasiado inclinados por aceptarla. Entre los que la consideraron favorablemente se
contaron Erasmus Darwin, abuelo de Charles, y Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon.
El más importante de los evolucionistas anteriores a Darwin fue el francés Jean-Baptiste de Monet,
caballero de Lamarck, quien había estudiado medicina y botánica y, en 1793, ya renombrado taxónomo, fue
designado profesor de zoología en el Jardin de Plantes de París. Lamarck había advertido una clara relación
entre los fósiles y los organismos modernos. A partir de estas observaciones dedujo que los fósiles más
recientes estaban emparentados con los organismos modernos. Esbozó una teoría de la evolución biológica
que se puede sintetizar como sigue:

los individuos cambian físicamente durante su vida para adaptarse al medio que habitan;

los organismos adquieren caracteres que no tenían sus progenitores. Estos cambios o caracteres
adquiridos se deben al uso o desuso de sus órganos;

los caracteres adquiridos se transmiten por herencia biológica a sus descendientes

la sucesión de cambios adaptativos muestra una tendencia hacia complejidad y la perfección.
La teoría de Lamarck fue criticada con vehemencia por la comunidad científica de su época, principalmente
por Cuvier, quien, además de ser un científico de renombre, ocupó el cargo de Inspector General de
Educación en Francia. Este y sus contemporáneos insistían en que las especies habían sido creado de
manera independiente y que eran inmutables. Para probarlo, hicieron varios experimentos. Uno de ellos
consistió en amputar la cola a ratones, que, aún después de 20 generaciones de haber sido sometidos a tal
cambio, producían descendencia con cola. En otras palabras, mostraron que los caracteres adquiridos por
interacción con el medio (como la pérdida de cola) no se transmitían por herencia biológica. En esto, la visión
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de Lamarck, basada en el proceso de herencia de los caracteres adquiridos, no era adecuada, pero su
intuición general de que las especies evolucionan resultó correcta.
UN VIAJE QUE CAMBIÓ LA HISTORIA
En Inglaterra de principios del siglo XIX, las ciencias naturales gozaban de gran popularidad: no había casa
noble o burguesa que no tuviera un acuario, colecciones de mariposas o de caracoles y helechos disecados.
Charles Darwin creció en medio de esa obsesión nacional: desde chico juntó piedras, insectos y huevos de
pájaro. Hijo de un médico, inició estudios de medicina en Edimburgo y de teología en Cambridge, pero no
finalizó ninguno de los dos. Pero se había destacado en los cursos de ciencias, en especial en los de zoología
y geología, por lo que a los 26 años recibió el ofrecimiento de embarcarse como naturalista en el viaje de
exploración alrededor del mundo en el velero Beagle. La misión oficial del capitán del barco, Robert Fitz Roy,
era encontrar pruebas para la interpretación bíblica de la creación, por lo que éste eligió a Darwin debido a su
formación religiosa.
Ese viaje de cinco años, entre 1831 y 1836, cambió la historia personal de Darwin así como la de la biología.
El joven naturalista regresó con cajas repletas de especies vegetales y animales, encontró el mejor fósil
conocido de megaterio (un perezoso sudamericano extinguido, del tamaño de un elefante), descubrió una
nueva especie de delfín, realizó investigaciones geológicas en los Andes y hasta elaboró una teoría sobre la
formación de los atolones de corales. Entre sus minuciosas descripciones, habló de la belleza de las mujeres
y la venalidad de los hombres de Buenos Aires.
Acuarela de Conrad Martens en la que muestra la llegada del Beagle a Tierra del Fuego y la recepción de sus
habitantes.
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Uno de los hechos que constató fue que en las islas Galápagos había pinzones y tortugas claramente
distintos a los del continente sudamericano, y aun diferentes de una isla a otra. Observó que los picos de esos
pájaros estaban “adaptados” a los alimentos que encontraban en las islas: donde predominaban los frutos con
cáscara dura, los pinzones tenían picos cortos y fuertes, mientras que en las islas con frutos blandos, estas
aves tenían picos largos y finos. Dedujo de esas constataciones que las especies que agrupan a los seres
vivos cambian y que lo hacen en formas que los convierten en mejor adaptados a los ambientes que habitan.
La teoría darwiniana de la evolución
1. ¿Qué aportó Darwin a la ciencia?
2. La evidencia a favor de la evolución
Luego de su regreso a Inglaterra, Darwin leyó el Ensayo sobre el principio de población, de Thomas Robert
Malthus, quien sostenía que la población humana aumentaba en forma geométrica mientas que la producción
de alimentos lo hacía en forma aritmética. Por ello, la población llegaría a exceder los recursos disponibles.
Darwin extendió esta visión a todas las poblaciones y comenzó a pensar que la vida era una lucha continua
para obtener recursos, y que sólo una pequeña fracción de los individuos que nacen, sobrevive y se
reproduce. Llamó selección natural a este proceso supervivencia, y dedujo que era el mecanismo por el cual
las especies sobrevivían o se extinguían. Darwin no usó la expresión “supervivencia del más apto”, ni el
término de evolución, sino que habló de descendencia con modificación.
Cinco años después de su regreso, comenzó a bosquejar su teoría, tarea que le llevó dos años. En el año
1844 se publicó un libro anónimo cuyo autor sugería que los seres humanos podrían haber evolucionado de
ciertos primates inferiores, y dejaba de lado la visión bíblica de su creación en un momento posterior al de
todas las demás especies. Como era de esperar, este libro causó gran revuelo e indujo a Darwin a mantener
sus ideas en secreto. Pero veinte años más tarde un suceso inesperado lo hizo cambiar de ideas: Alfred
Russel Wallace, discípulo de Malthus, le mandó el borrador de un trabajo en el que esbozaba una teoría
de la selección natural sorprendentemente parecida a la darwiniana aún sin publicar. Wallace también había
viajado por el mundo y, al igual que Darwin, había recorrido las áreas tropicales en las que la variedad de
especies es más abundante. Este hecho probablemente contribuyó a que ambos llegaran a las mismas
conclusiones.
Para no entrar en una disputa de autoría, ambos naturalistas presentaron juntos la teoría ante la Sociedad
Linneana de Londres, pero con el tiempo, Wallace se fue alejando del tema, que progresivamente asociado
sólo con Darwin, quien finalmente, en 1859, publicó El origen de las especies, libro que alcanzó un éxito
comercial inmediato.
59
La teoría de la evolución, cosechó diversas críticas y se convirtió en el centro de acaloradas disputas, sobre
todo en los paises anglosajones en los que predominaban las iglesias protestantes apegadas a la
interpretación literal de la Biblia. Una de las críticas al evolucionismo Darwiniano fue que el registro fósil no
revelaba formas de transición entre las especies de las que hablaba Darwin. L amas célebre e ironizada de
stas formas era “el eslabón perdido entre primates superiores y humanos. Si la evolución creaba
continuamente nuevas especies, las formas transicionales debían estar representadas en el registro fósil. Con
el tiempo, sin embargo, se advertiría que no hubo eslabón perdido entre los actuales primates y los humanos,
porque estos no descienden de aquellos, sino que ambos tienen ancestros comunes extinguidos. Por eso,
más que formas transicionales hay formas ancestrales que el registro fósil permitió revelar.
Darwin postuló que los organismos tenían un origen en común.
Darwin logró reunir suficiente evidencia para demostrar que las especies cambian, e imaginó un posible
proceso de modificación. Su teoría de la evolución de las especies se puede sintetizar en las siguientes ideas:

El mundo natural no es estático sino que cambia;

Las especies de seres vivos evolucionan;

Las especies están compuestas de individuos que no son idénticos entre sí;

La población de cada especie desciende de un ancestro en común;

Las especies emparentadas descienden de ancestros comunes más cercanos en el tiempo.
Según Darwin, este proceso ocurre en forma ramificada y gradual por el mecanismo de:
a. aparición de variaciones heredables, y
b. la eliminación de organismos menos aptos o, lo que es igual, la supervivencia de los mejor adaptados,
que dejan más descendencia y, a la larga, alteran la especie y hasta pueden constituir una nueva.
LA EVIDENCIA A FAVOR DE LA EVOLUCIÓN
La teoría de Darwin deriva su fortaleza no sólo de su consistencia lógica y de proporcionar, por el momento, la
mejor explicación de los fenómenos que se observan en el mundo natural, sino, principalmente, de los
distintos tipos de evidencia en que se apoya. Entre ellos, el registro fósil, la taxonomía, la biogeografía, la
embriología comparada, la anatomía comparada y la cría doméstica de animales.
60

El registro fósil. Se compone de los restos fosilizados de organismos encontrados en los estratos
geológicos. Desde el siglo XVIII los científicos saben que los estratos superiores son más recientes
que los más profundos. Entre las evidencias que proporciona el registro fósil se cuentan:
o
Las rocas de la misma edad contienen casi los mismos grupos de organismos. Por ejemplo, en
las rocas más antiguas se encontraron trilobites, pero no dinosaurios, mientras que rocas más
modernas contienen dinosaurios, pero no trilobites. Esto indica que las especies aparecen y
desaparecen, pero una vez que se extinguen no vuelven a aparecer.
o
El orden temporal en el cual se hallan los organismos en el registro fósil sugiere una secuencia
evolutiva. Por ejemplo: los primeros mamíferos se encuentran en estratos más recientes que
ciertos reptiles.
o
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Los fósiles más modernos se asemejan a los organismos actuales.
Taxonomía. Las clasificaciones tradicionales de los organismos se basaron ante todo en sus
caracteres anatómicos, cuyo estudio lleva a discernir una línea evolutiva. Aunque Linneo pensaba que
las especies eran inmutables, su clasificación contempla el agrupamiento por características comunes.
Darwin dedujo que las clasificaciones sugerían cierto parentesco. Estas posibles relaciones
constituyen, a su vez, una evidencia de la evolución.

Biogeografía o distribución geográfica de plantas y animales. La visión de que las distintas especies de
organismos fueron creadas de forma independiente llevó a concluir que, por ejemplo, si en Sudamérica
no había rinocerontes era porque Dios no los había puesto allí. Sin embargo, el descubrimiento de
similitudes entre floras y faunas de distintas regiones llevó a Darwin a pensar que podían tener un
origen común, pero que ciertos organismos habían migrado (idea inconcebible para el siglo XIX). Una
de las evidencias citadas por Darwin era la similitud entre los pinzones de las Galápagos y los del
continente.

Anatomía comparada. La presencia de estructuras anatómicas similares (u homólogas) en distintas
especies indica un ancestro en común. Se puede deducir que cada especie evolucionó de manera
distinta, pero retuvo ciertas características. Así, los brazos humanos son homólogos a los miembros
anteriores de los caballos, los murciélagos, las ballenas, etcétera, aunque cada uno cumpla una
función distinta. Algunas estructuras homólogas no tienen uso aparente, porque son vestigios de
estructuras ancestrales. Otras son intermediarias. Ello sugiere un proceso de cambio en el cual las
estructuras antiguas evolucionan.

Embriología comparada. Darwin sospechó que el estudio del desarrollo embrionario podía aportar
claves para entender la evolución. En general, todos los embriones en estadios tempranos de
desarrollo se parecen, pero luego pasan por etapas que los asemejan a los organismos de los cuales
descienden. Este desarrollo es consistente con la explicación evolucionista.

Cría doméstica de animales. Darwin estaba obsesionado con el trabajo de selección artificial que
hacían jardineros, agricultores y criadores de palomas. Él mismo coleccionó muchas variedades de
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paloma y, cuando estudió sus esqueletos concluyó que tenían ancestros comunes a pesar de ser bien
distintas.
ACTIVIDADES
1- Observa las siguientes imágenes y explica cuál fue el pensamiento de Darwin y Lamarck frente a la
longitud del cuello de la jirafa.
2- Lee el siguiente texto sobre Biston betularia e indica cual sería el pensamiento de Darwin y Lamarck
frente al color de estas mariposas.
¿Cuál sería la causa de los colores de las mariposas para Lamarck y Darwin?
La Biston betularia es una mariposa que sirve de alimento a muchas especies de pájaros. Existen las
variedades claras y oscuras. Hasta 1850 sólo existía en Inglaterra la variedad clara, color similar al de la
corteza de los árboles sobre los que se suele posar. A partir de 1850, con el desarrollo industrial y la
proliferación de las fábricas, la variedad oscura pasó a ser la más abundante en las zonas industriales, en las
zonas agrícolas continua siéndolo la variedad clara.
Si los árboles no están contaminados sus cortezas tienen una tonalidad clara, debido a los líquenes que viven
sobre ellas. En este caso la variedad mejor adaptada es la variedad clara, pues no es vista por las aves. Los
pocos ejemplares oscuros que aparecen por mutación son fácilmente detectados por las aves que se los
comen y, como consecuencia, no dejan descendientes.
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Con la contaminación los líquenes mueren y la corteza de los árboles se vuelve más oscura. Los ejemplares
oscuros que aparecen por mutación se ven peor y no son detectados. Los ejemplares claros, peor adaptados,
sufren los efectos de la depredación. En estas condiciones cada vez habrá más ejemplares oscuros.
BIBLIOGRAFÍA
http://aportes.educ.ar/biologia/nucleo-de-herramientas/materiales-para-la-ensenanza/
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