Material genético y reproducción celular

CIENCIAS (BIOLOGÍA, FÍSICA, QUÍMICA)
MÓDULO 2
Eje temático: Material genético y reproducción celular Hormonas y sexualidad humana - Hormonas, crecimiento y
desarrollo - Biología humana y salud – Organismo y ambiente
Material genético y reproducción celular
En el Módulo 1 aprendiste que la célula es la unidad funcional de todo ser
vivo, y que una de sus características más importantes es que contiene el
material genético, el cual permite la continuidad de las especies en el
tiempo. Pero, ¿cómo y dónde específicamente se organiza ese material
genético? ¿Qué procesos experimenta el material genético que permiten
transmitir la información de generación en generación?
Todo organismo, desde los más simples (procariontes) a los más complejos
(eucariontes), posee una gran cantidad de información en cada una de sus
células. Esta información se organiza en un tipo especial de molécula
orgánica: el DNA.
El DNA es un ácido nucleico que permite codificar la información de los
organismos y, gracias a los mecanismos de división celular, posibilita la
transmisión de esa información de una generación a otra. El DNA se
organiza en unidades de información llamadas genes, que corresponden a
los fragmentos más pequeños de una molécula de DNA, y poseen
información completa para un caracter determinado. El lugar específico que
ocupa un gen en el cromosoma se denomina loci o locus. Técnicas de
mapeo permiten determinar la ubicación de diferentes genes a lo largo de
un cromosoma en distintas especies.
Para optimizar el almacenamiento de esta gran cantidad de información en
cada célula, el DNA se empaqueta junto a unas proteínas estructurales
llamadas histonas, formando los nucleosomas (Fig. 1).
Fig. 1: Esquema que muestra la organización del DNA y las histonas.
1
Los nucleosomas son parte de la cromatina, complejo de DNA y proteínas
que durante la interfase del ciclo celular se encuentra descondensada.
Cuando en la célula se inicia el proceso de división, el material genético
experimenta un empaquetamiento y los cromosomas se estructuran (Fig.
2).
En las células somáticas los cromosomas se presentan en pares idénticos,
conocidos como homólogos, uno de los cuales es de origen paterno y otro
de origen materno. Cuando la célula contiene el número total de
cromosomas 2n, es diploide, mientras que si la célula presenta la mitad de
la dotación cromosómica, es haploide n, como en el caso de los gametos. La
representación del conjunto de cromosomas de un individuo ordenados en
parejas de mayor a menor, constituye su cariotipo.
Cromosoma
Nucleosomas
empaquetados
Cromatina
condensada
Cromatina
extendida
Proteína de
andamiaje
Fig. 2: Organización de un cromosoma
Ahora que hemos visto la forma en que se organiza el material genético,
estudiaremos el comportamiento de los cromosomas en dos importantes
tipos de división celular: mitosis y meiosis.
2
Ciclo celular y mitosis
Las actividades celulares de crecimiento y división pueden describirse según
el ciclo vital de la célula o ciclo celular (Fig. 3).
La mitosis es parte del ciclo celular de división que experimenta toda célula
para multiplicarse, e implica la participación del núcleo asegurando que
cada célula generada reciba una copia de cada cromosoma de la célula
progenitora.
Mitosis
G2
G1
INTERFASE
(G1 + S + G2)
S
(Duplicación de
cromosomas)
Fig. 3: Ciclo celular
Durante la mitosis se distinguen distintas etapas que se identifican
claramente a través del microscopio, ya que los cromosomas están
condensados.
En el siguiente esquema se ilustran las distintas etapas del ciclo celular y
sus principales características (Fig. 4).
3
Interfase
Corresponde a la etapa entre dos divisiones sucesivas. Es la fase de mayor
duración y en ella ocurre la duplicación del material genético y la síntesis de
proteínas.
Profase
La cromatina se condensa y se hacen visibles los cromosomas. En los polos
comienza a aparecer el huso mitótico, que une ambos centríolos. Comienza
a desaparecer la envoltura nuclear.
4
Metafase
Desaparece la envoltura nuclear. Las fibras del huso se unen al cinetocoro
de los cromosomas cortos y gruesos, los cuales están condensados. Se
disponen en el plano central de la célula.
Anafase
Las cromátidas hermanas se separan gracias a los microtúbulos del huso.
Una de las cromátidas de cada cromosoma se desplaza hacia un polo de la
célula y la otra hacia el polo contrario.
5
Telofase
Cuando los cromosomas alcanzan los polos, se forma la envoltura nuclear
sobre los cromosomas.
Esta etapa termina con la citocinesis, es decir, la división del citoplasma
para generar dos células hijas.
La meiosis es un tipo especial de división celular que ocurre en las células
germinales y genera células con la mitad de la dotación cromosómica. Esta
reducción del material genético tiene especial importancia en la
reproducción sexual, en la cual la unión de los gametos (generados por
meiosis) permite mantener la dotación cromosómica de una generación a
otra y al mismo tiempo generar variabilidad. La meiosis consiste en dos
divisiones sucesivas de una célula diploide, con una sola duplicación del
material genético.
6
A continuación puedes observar los eventos más importantes en cada etapa
(Fig. 4).
7
Fig.
4: a.de
Etapas
de la meiosis. b. Proceso de crossing over que no se muestra
Etapas
la meiosis
en el esquema general (ocurre en la profase I, durante el paquiteno)
Meiosis I
Profase I: es la fase más larga de la meiosis y en ella los cromosomas
homólogos se aparean entre sí, formando una estructura compleja de DNA
y proteína. La estructura resultante se denomina tétrada, por estar formada
por las dos cromátidas de cada cromosoma. A continuación se produce un
entrecruzamiento o crossing-over entre los cromosomas homólogos, el cual
consiste en un intercambio de fragmentos cromosómicos entre dos
cromátidas homólogas (no hermanas).
Metafase I: las tétradas se alinean en el ecuador de la célula. Las fibras del
huso se "pegan" al centrómero de cada par homólogo y los eventos
subsiguientes son similares a la mitosis.
Anafase I: las tétradas se separan y los cromosomas son arrastrados a los
polos opuestos por las fibras del huso. Los centrómeros en la anafase I
permanecen intactos.
Telofase I: esta fase varía en los diferentes organismos. A veces los
cromosomas pierden su condensación y se forman las membranas
nucleares alrededor de cada uno de los polos. Otras veces, los cromosomas
pasan directamente a la meiosis II.
Citocinesis: Corresponde a la división del citoplasma en las células hijas,
proceso que se denomina citocinesis.
Meiosis II
Profase II: los cromosomas están completamente condensados y se hallan
en número haploide. No han experimentado duplicación del material
genético luego de la citocinesis.
8
Metafase II: los cromosomas se encuentran en el plano ecuatorial y se
unen al huso mitótico a través de sus centrómeros.
Anafase II: las cromátidas, ahora cromosomas hijos, se separan y migran
hacia los polos.
Telofase II: se forman las membranas nucleares y los cromosomas
comienzan a descondensarse.
Citocinesis: la telofase II finaliza con la división del citoplasma que da
lugar a las células hijas.
Consecuencias genéticas de la meiosis
Reducción del número de cromosomas a la mitad: esta reducción a la
mitad es la que permite que, en el fenómeno de la fecundación, se
reconstituya el número de cromosomas de la especie. Por ejemplo, en el ser
humano se tienen 46 cromosomas y se forman células haploides (gametos)
de 23 cromosomas.
Recombinación de información genética heredada del padre y la
madre: el apareamiento de los cromosomas homólogos y el consecuente
crossing-over permiten que se intercambie la información. La consecuencia
de este fenómeno es que ningún hijo heredará un cromosoma íntegro de
uno de sus abuelos.
Segregación al azar de cromosomas maternos y paternos: la
separación de los cromosomas paternos y maternos recombinados, durante
la anafase I y II, se realiza completamente al azar, por lo que contribuyen
al aumento de la diversidad genética. En el ser humano, con 23 pares de
cromosomas homólogos, la posibilidad de recombinación es de 223
(8.388.608) combinaciones. Este número no considera las múltiples
combinaciones dadas por la recombinación durante el crossing-over.
Durante la gametogénesis (formación de gametos) ocurre la meiosis y se
generan gametos con la mitad de dotación cromosómica para que, en la
reproducción sexual, se mantenga la diploidía. En la figura 5 y 6 puedes ver
esquemas de la espermatogénesis y ovogénesis, y comparar ambos
procesos.
9
PERIODOS DE
MULTIPLICACIÓN
ESPERMIOHISTOGÉNESIS
CRECIMIENTO
MEIOSIS
ESTADOS
ESPERMATOGONIOS (2n)
ESPERMATOCITOS ESPERMATOCITOS
I (2n)
II (n)
ESPERMATIDAS
(n)
Figura 5: Esquema de la espermatogénesis
10
ESPERMIOS
(n)
PERIODOS DE
MULTIPLICACIÓN
(A partir de la 5ª semana
hasta los 6 meses)
CRECIMIENTO
(Entre los 2 y 6 meses
después del nacimiento.
Se detiene en profase I)
MADURACIÓN
(Se completa la meiosis en la
pubertad)
Cuerpo
polar
Cuerpo
polar
ESTADOS
OVOGONIOS (2n)
OVOCITO
OVOCITOS PRIMARIOS
(4n)
OVOCITO
SECUNDARIO (2n)
Figura 6: Esquema de la ovogénesis
Hormonas y sexualidad humana
Las hormonas influyen de diferente manera en el desarrollo de la sexualidad
desde la concepción hasta la madurez sexual, pues determinan el desarrollo
de las características anatómicas, fisiológicas y de comportamiento que
distinguen al hombre y a la mujer.
Existen diferentes tipos de hormonas, de las cuales las esteroidales son las
que desempeñan un papel fundamental en el desarrollo sexual y del
comportamiento. Debido a que las moléculas esteroidales son pequeñas y
solubles en las grasas, atraviesan fácilmente las membranas celulares. Una
vez en el interior celular, los esteroides pueden unirse a receptores en el
citoplasma o el núcleo y de esta manera influir sobre la expresión genética.
Por lo tanto, las hormonas esteroidales ejercen acciones variadas y de larga
duración sobre la función celular.
11
En esta sección estudiaremos específicamente el efecto de las hormonas
sexuales en el ciclo menstrual y, en consecuencia, en el desarrollo de los
óvulos. Para ello, comenzaremos dando una descripción de los eventos más
importantes presentes en el ciclo menstrual y ovárico.
Ciclo menstrual
Desde la aparición de la primera menstruación (menarquia) hasta la
desaparición de ella (menopausia), las mujeres experimentan cambios
cíclicos en los ovarios y el útero.
Cada ciclo tiene una duración de unos 28 días aproximadamente e implica la
maduración de un ovocito y la adecuación del endometrio para recibir a
éste, en el supuesto de que quede fertilizado. Si no ocurre la fertilización, el
endometrio se desprende, dejando unas áreas hemorrágicas que producen
el sangrado menstrual. Podemos distinguir dos ciclos que se producen
simultáneamente (Fig. 7):
El ciclo ovárico, que consiste en la maduración de un folículo y expulsión de
un ovocito.
El ciclo menstrual, que consiste en la preparación de un ambiente apto para
recibir al ovocito y, si este no está fertilizado, en la eliminación del mismo.
Ciclo ovárico
En el ovario ocurren una serie de eventos que en definitiva llevan al
desarrollo de los ovocitos. Las etapas fundamentales de estos cambios son:
Fase folicular (Crecimiento folicular): se refiere a la evolución del
ovocito primario y el comportamiento de las células que lo acompañan (teca
y granulosa). Es una fase de duración variable que comienza con el
desarrollo de un grupo de folículos por influencia de la FSH (Hormona
Folículo estimulante) y la LH (Hormona Luteinizante). Luego, se selecciona
un folículo (dominante) que va madurando y aumentando de tamaño hasta
el día de la ovulación y que secreta estrógeno.
Ovulación: es el evento central del ciclo femenino y corresponde a la
descarga del óvulo del folículo maduro. Se produce por el brusco aumento
de la hormona luteinizante (“peak” de LH), que es seguido en un lapso de
horas por la ruptura de la pared folicular. En este evento se completa la
primera división meiótica.
Formación del cuerpo lúteo: tiene una duración constante de 14±2 días.
Después de la ovulación, la estructura folicular que queda en el ovario se
reorganiza y se convierte en una glándula conocida como cuerpo lúteo, que
secreta progesterona: hormona encargada de preparar al útero para la
eventual gestación.
12
Si entre los 8 a 10 días después de la ovulación no aparece alguna señal de
presencia embrionaria, el cuerpo lúteo inicia un proceso regresivo autónomo
con caída en la producción de estrógeno y progesterona, lo que gatilla la
menstruación.
Ciclo menstrual
El ciclo menstrual es la secuencia mensual de eventos que prepara al
cuerpo para un posible embarazo. Comprende:
Fase proliferativa:
corresponde
al
engrosamiento
gradual
revestimiento uterino debido al aumento del nivel de estrógenos.
del
Fase secretora: comienza con la ovulación y la progesterona modifica el
endometrio, inhibiendo la fase proliferativa y preparándolo para aceptar,
implantar y nutrir al posible embrión.
Fig. 7: Ciclo folicular y Ciclo menstrual o endometrial y cambios hormonales
asociados
13
El control de la reproducción en la mujer es muy complejo. En él participan
el hipotálamo, la hipófisis y los ovarios. El siguiente esquema muestra cada
una de estas estructuras, las hormonas secretadas y los efectos que
generan sobre el ciclo menstrual.
Libera la Hormona Liberadora
de Gonadotropina (GnRH)
Actúa sobre el lóbulo anterior de
la hipófisis, estimulando la
liberación de FSH y LH
Libera Oxitocina.
Actúa sobre el útero,
estimulando la
contracción y liberación
de prostaglandinas, y
sobre las glándulas
mamarias, estimulando
la expulsión de la
leche.
Hipófisis
anterior
Libera Hormona
Luteinizante (LH)
Actúa sobre los
ovarios, estimulando la
ovulación y el
desarrollo del cuerpo
amarillo.
Libera Hormona Folículo
Estimulante (FSH)
Actúa sobre los ovarios,
estimulando el desarrollo de los
folículos y la secreción de
estrógeno.
Libera Prolactina
Actúa sobre las mamas, estimulando la producción de leche
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Ovarios
Libera Estrógenos (estradiol).
Su acción es general, ya que estimula el crecimiento de los
órganos sexuales en la pubertad y el desarrollo de los
caracteres sexuales secundarios (desarrollo de mamas,
distribución femenina de grasa y músculo, ensanchamiento
pélvico).
También actúa específicamente en estructuras
reproductivas, estimulando la preparación del endometrio
para el embarazo. Induce el adelgazamiento y
alcalinización de la mucosa cervical.
Libera Progesterona (secretada por el cuerpo amarillo).
Actúa sobre el útero y actúa completando la preparación del endometrio para el
embarazo.
Fig. 8: Principales hormonas sexuales femeninas: lugar de liberación y acción.
Hormonas, crecimiento y desarrollo
La adolescencia es un período complejo en el desarrollo de cualquier
persona e involucra una serie de cambios físicos, psicológicos y hormonales,
los cuales permiten adquirir la capacidad de reproducirse.
La pubertad está asociada a un crecimiento rápido y a la aparición de las
características sexuales secundarias, mientras que la adolescencia es un
período de transición entre la pubertad y la edad adulta. La adolescencia
comienza con la aparición de los caracteres sexuales secundarios y termina
cuando cesa el crecimiento somático.
Los cambios asociados al comienzo de la adolescencia están relacionados
con el desarrollo del eje hipotalámico – hipofisiario – gonadal. Al comenzar
la pubertad, el hipotálamo empieza a aumentar gradualmente la secreción
de la hormona liberadora de gonadotropinas (de GnRH), la que estimula al
lóbulo anterior de la hipófisis para que secrete FSH y LH. En el hombre,
estas hormonas actúan sobre los testículos, estimulando la producción de la
testosterona (hormona sexual masculina), con la cual aparecen los
caracteres sexuales secundarios. En las mujeres, las hormonas generadas
por la hipófisis actúan sobre los ovarios, los que liberan estrógeno y
progesterona (hormonas sexuales femeninas), que provocan el crecimiento
de los tejidos de los órganos sexuales femeninos y la aparición de los
caracteres sexuales secundarios.
El ser humano presenta una diferenciación de sexos que puede verse
incluso antes del nacimiento y viene determinada por el aparato genital
femenino (ovarios, útero y vagina) y masculino (pene y testículos), los que
constituyen los caracteres sexuales primarios.
15
Pero, al transformarse en adulto, aparecen diferencias de tipo corporal entre
los dos sexos; tales diferencias constituyen los caracteres sexuales
secundarios.
En la mujer las características que aparecen son las siguientes:
•
Crecimiento de los huesos.
•
Aumento del tamaño de las glándulas mamarias.
•
Ensanchamiento de las caderas.
•
Crecimiento del vello en las axilas y en la zona púbica.
•
Aparición de la menstruación.
•
Aumento de la actividad de las glándulas sebáceas.
Por su parte, los hombres presentan, entre otros, los siguientes cambios:
•
Crecimiento de los huesos.
•
Desarrollo muscular.
•
Aumento del espesor de la piel.
•
Crecimiento del vello en las axilas, el bigote, la barba, el tórax, las
piernas, los brazos y el pubis.
•
Eyaculación, la que algunas veces ocurre durante el sueño.
•
Aumento de la actividad de las glándulas sebáceas.
El estado emocional de los adolescentes es frecuentemente afectado por los
cambios corporales.
Los hombres pueden estar preocupados por la falta o exceso de vello, la
aparición del bigote, la fortaleza de los músculos, los cambios de la voz y la
presencia de la primera eyaculación. Las mujeres pueden sentir vergüenza
por el tamaño de los senos, o preocuparse por la forma de las piernas, la
acumulación de la grasa en el cuerpo y el inicio temprano o tardío de la
menstruación. Conforme el adolescente se acostumbra a los cambios, surge
la preocupación por la apariencia, el deseo de poseer un cuerpo más
atractivo y la fascinación por la moda.
16
Biología humana y salud
La diabetes Mellitus de tipo I se caracteriza porque se presenta a edad
temprana y tiene relación con una disminución de las células pancreáticas
beta, productoras de insulina. Por esta razón, los pacientes tienen
dificultades para regular su glicemia y deben aplicarse la insulina
periódicamente de forma exógena.
Los diabéticos tipo II producen la hormona, pero sus células blanco
presentan incapacidad para captar la insulina o resistencia a ésta. La
enfermedad se desarrolla en forma gradual y es común en personas con
exceso de peso y las mayores a 40 años. Puede tratarse con una dieta
adecuada, ejercicio y disminución de peso. En casos más graves, debe
tratarse con hipoglucemiantes que estimulen la secreción de insulina,
promoviendo la acción de ésta.
La insulina se administra a través de inyecciones subcutáneas, ya que si se
tomase por vía oral sería destruida en el aparato digestivo antes de pasar al
flujo sanguíneo. Sin embargo, se está investigando su posible
administración mediante inhaladores, aunque surge el problema de
determinar la dosis correcta para cada paciente, ya que la velocidad con
que el organismo absorbe la insulina inhalada es muy variable.
Herencia
Un individuo pertenece a una especie determinada porque presenta rasgos
que son comunes a los de esa especie. Tales rasgos pueden referirse a:
Características físicas: como color y grosor del pelo, forma y color de los
ojos, talla, peso, etc.
Comportamiento: como agresividad, inteligencia, pautas sexuales.
Fisiología: como la presencia de ciertas hormonas y enzimas.
Estos rasgos distintivos y comunes para todos los individuos de la misma
especie se denominan caracteres, y se heredan de los padres mediante la
reproducción. Para que un carácter se herede es necesario que esté
codificado en los genes, segmentos del material hereditario (DNA) que
están en los cromosomas del núcleo celular. Cada carácter suele presentar
dos o más formas diferentes. A cada uno de los aspectos o manifestaciones
concretas de un carácter se le denomina fenotipo, que corresponde a las
características que podemos ver o detectar con nuestros sentidos en un
individuo determinado. Sin embargo, el fenotipo no corresponde
íntegramente a la información codificada en un gen, sino que es el resultado
de la interacción con otros genes y a menudo es afectado e incluso
determinado por el ambiente (aunque las influencias externas ambientales
no son heredables, es decir, no se transmiten a la descendencia) (Fig. 9).
17
Genotipo
Otros
genes
Ambiente
Fenotipo
Fig. 9: Determinantes del fenotipo
En las especies diploides cada cadena de DNA está duplicada, una copia es
heredada del padre y otra de la madre (cromosomas homólogos), y cada
gen está también dos veces, uno en cada cadena, por lo que realmente
cada carácter está determinado por la acción de dos alelos. Cuando los dos
alelos de un par son iguales, o sea, codifican para la misma información
(solo ojos claros), al individuo se le denomina homocigoto. Si cada alelo del
par codifica para una característica diferente (ojos claros y ojos oscuros)
hablamos de individuos heterocigotos o híbridos.
Existen distintos tipos de herencia dependiendo de la predominancia
fenotípica de los alelos.
En el caso de la herencia dominante, uno de los alelos tiene más fuerza
para manifestarse que el otro; al más fuerte se le denomina alelo
dominante (representado por una letra mayúscula) y al más débil alelo
recesivo (representado por una letra minúscula), de manera que, cuando
están juntos el dominante y el recesivo, el dominante se manifiesta
mientras que el recesivo queda oculto.
En el caso de la herencia intermedia, ambos alelos de un gen tienen la
misma fuerza para manifestarse, por lo que ninguno domina sobre el otro
(alelos codominantes). En este caso, aparece un nuevo fenotipo que es
intermedio entre los otros. Gráficamente ambos alelos se nombran con
letras mayúsculas.
Herencia mendeliana
Mendel realizó varios experimentos que consistieron en cruzar entre sí
diferentes variedades de plantas y estudiar su descendencia. A través del
estudio de estos cruces, Mendel quería determinar si existían regularidades
o reglas en la transmisión de los caracteres de una generación a otra.
18
Para llevar a cabo esta investigación, utilizó la arveja por la facilidad de su
cultivo, su corto período de desarrollo y la facilidad con que se pueden ver
las características.
Para empezar, Mendel realizó sucesivos cruces y obtuvo lo que él llamó
"razas puras", que correspondían a plantas que, al cruzarlas entre sí, solo
daban plantas iguales que los padres. A estos individuos genéticamente
iguales se les denominó generación parental.
El segundo paso consistía en cruzar dos razas puras de semillas con distinto
fenotipo, obteniendo en la 1ª generación filial (F1) el 100% de plantas con
el fenotipo dominante (Fig. 10).
El tercer paso fue cruzar entre sí plantas de la generación F1, es decir cruzó
híbridos (heterocigotos), volviendo a obtener de nuevo los fenotipos de la
generación parental, aunque en diferentes proporciones (Fig. 10).
A partir de estos experimentos Mendel pensaba que, al cruzarse los padres,
había algo que pasaba a los descendientes para que tuvieran las semillas de
cierto color, y a eso lo llamaba "factores hereditarios". Suponía, además,
que los factores hereditarios debían ser dos, ya que uno venía de la planta
padre y otro de la planta madre. Hoy en día, nosotros llamamos alelos a los
factores hereditarios.
P1
Verde
P1
P2
X
Homocigoto
Recesivo
Amarillo
P2
X
Homocigoto
Dominante
F1
F1
Heterocigoto X
Amarillo
X
Heterocigoto
Amarillo
F2
F2
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Verde
Homocigoto
Dominante
Heterocigoto
Homocigoto
Recesivo
Fig. 10: a) Resultados para los cruces sucesivos de arvejas partiendo de
características puras. b) Interpretación de los cruces realizados en a) en base a
segregación de alelos
19
A partir de los resultados obtenidos de los cruces en arvejas, se obtuvieron
los siguientes postulados:
1ª ley de Mendel o ley de la segregación (separación de factores): Al
cruzar entre sí dos heterocigotos, los factores hereditarios (alelos) de cada
individuo se separan, ya que son independientes. Los pares de factores o
genes se separan durante la meiosis, por lo cual cada gameto recibe
solamente un miembro de cada par.
2ª ley de Mendel o ley de asociación independiente de factores: Al
cruzar entre sí dos dihíbridos los caracteres hereditarios se separan, puesto
que son independientes, y se combinan entre sí de todas las formas
posibles. Es decir, los genes determinantes de dos o más caracteres se
transmiten independientemente unos de otros y se combinan al azar (Fig.
11).
20
P1
P2
X
Amarillas
lisas
Verdes
rugosas
Amarillas
lisas
AL
AL
Al
Al
AAL L
aL
AA Ll
AAL l
aL
al
Aa LL
AA ll
al
Aa LL
Aa Ll
Aa Ll
Aa LL
Aa Ll
Aa ll
aa LL
Aa ll
aa Ll
aa Ll
aa ll
Fig. 11: Cruzamiento de dihibridismo.
21
Organismo y Ambiente
Efectos ambientales
El desarrollo de la sociedad humana está basado en el consumo de grandes
cantidades de energía de distinto tipo.
Esta energía se transfiere en los ecosistemas y permite mantener a todos
los seres vivos.
La mayor parte de la energía que usamos procede de los recursos naturales
de nuestro planeta, lo que puede originar serios problemas cuando se
obtiene de recursos no renovables; es decir, de recursos que una vez
agotados no pueden ser regenerados en lo absoluto, o aquellos para los que
se requieren lapsos de tiempo de muchísimas generaciones humanas para
que se renueven.
La acción del ser humano sobre el ecosistema, con el fin de obtener
energía, suele provocar alteraciones en la biodiversidad. Estas alteraciones
pueden suceder en la variedad de organismos y ecosistemas en que estos
viven, incluyendo el número de especies distintas, la variedad genética
dentro de cada una de ellas, y la variedad de interacciones dentro de
ecosistemas y entre ellos.
Aunque el crecimiento no destruya inmediatamente un ecosistema, la
construcción de carreteras, cercos o viviendas, puede obstruir o interrumpir
los esquemas de la vida silvestre, creando así fragmentación ecológica y
desequilibrio, que tienen un efecto durante un período de tiempo mayor. A
pesar de que el ambiente es capaz de adaptarse a las circunstancias
naturales cambiantes, su modificación por el desarrollo humano dificulta la
recuperación del ambiente, tomando a menudo décadas, en el mejor de los
casos, para recuperar su equilibrio.
Las principales actividades humanas que causan pérdida de la biodiversidad
son:
Alteración y destrucción de ecosistemas. Debido a la gran diversidad
existente en la selva tropical, este es uno de los ecosistemas más
vulnerables a la creciente intervención humana, la cual está dirigida a
obtener madera, suelos agrícolas y terrenos habitables.
La deforestación constituye la principal causa de destrucción de las áreas
naturales y, junto a la alta vulnerabilidad de las especies, combinada a la
rápida pérdida o degradación de sus hábitats, favorece en numerosos casos
su proceso de extinción.
Prácticas agrícolas. Ciertas prácticas agrícolas pueden afectar la
diversidad cuando se descuida minimizar sus efectos. En primer lugar, la
agricultura causa un gran impacto al convertir ecosistemas diversos en
tierras de cultivo.
22
Por otro lado, los pesticidas pueden envenenar a muchos organismos
además de crear su acción. Finalmente, los monocultivos introducen una
uniformidad tan grande en extensas áreas que reducen enormemente la
diversidad.
Caza, exterminio y explotación de animales. La caza de ciertos
animales considerados como una amenaza para el ganado, ha llevado a
ciertas especies hasta su exterminio. La caza indiscriminada también ha
tenido los mismos efectos. En la actualidad, el comercio de algunos
animales exóticos, la captura de otros con supuestas propiedades curativas
(especialmente apreciadas en la farmacopea china) y el turismo masivo,
entre otros factores, amenazan a distintas especies.
Introducción de especies nuevas. Ya sea para actuar contra plagas o por
causas involuntarias, como el desplazamiento y el transporte de
mercancías, el ser humano actúa como un gran introductor de especies
nuevas en ecosistemas en los que, hasta entonces, no existían. Esto es
especialmente peligroso en lugares como las islas y los lagos antiguos, que
suelen ser ricos en especies endémicas, porque son lugares en los que la
evolución se ha producido con muy poco intercambio con las zonas vecinas
debido a las evidentes dificultades geográficas.
Contaminación de aguas y atmósfera. La contaminación local tiene
efectos pequeños en la destrucción de especies, pero las formas de
contaminación más generales, como el calentamiento global, pueden tener
efectos muy dañinos.
La meta del manejo de la biodiversidad es lograr el equilibrio óptimo entre
la conservación de la diversidad natural y el avance sustentable de la vida
humana. Por ello, el objetivo de las estrategias es mantener un máximo de
biodiversidad, para lo cual es necesario conjugar los beneficios de la
conservación de la biodiversidad con los intereses de las personas.
El manejo de la biodiversidad es por ello un esfuerzo abocado a:
•
•
proteger y utilizar sustentablemente la biodiversidad y los recursos
biológicos, asegurando una distribución equitativa y adecuada de los
beneficios generados por ella. En lo posible evitar la destrucción,
degradación o conversión de hábitats y ecosistemas.
desarrollar instituciones (humanas, de infraestructura, financieras)
adecuadas para establecer áreas protegidas en las que se mantengan
las funciones y procesos de un ecosistema.
23