DE LA PRIMERA CÉLULA A LOS ORGANISMOS

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DE LA PRIMERA CÉLULA A LOS ORGANISMOS PLURICELULARES
En nuestro cuerpo existen diferentes tipos de células. No es lo mismo una neurona, que
una célula de la piel, o una célula de la sangre. Cada tipo de célula cumple una función
particular. Incluso, tienen formas adaptadas a esa función. Por ejemplo, una neurona es
diferente a un glóbulo rojo. Normalmente, la gran mayoría de las células se renueva. Unas
células mueren y otras se forman en su lugar. Pero, en ocasiones la formación de nuevas
células se realiza para reparar un tejido dañado, como al lastimarse la piel. En cualquier
caso, las células se originan por un proceso de división celular: de una célula se forman
otras. En los embriones, los diferentes tipos de células se originan a partir de células
indiferenciadas que se llaman células madre. Estas células pueden especializarse y formar
todo el cuerpo del bebé. Pero, también hay células madre en el cuerpo de los adultos. ¿Qué
función cumplen? Pueden regenerar tejidos dañados. Es decir, no pueden formar todo un
organismo, pero sí un tejido o un órgano nuevo. Por ejemplo, hay células madre que dan
origen, específicamente, a células de la sangre. Los científicos especializados investigan la
posibilidad de desarrollar terapias basadas en células madre para tratar determinadas
enfermedades.
¿Alguna vez pensaron… por qué puede ser importante guardar células de la sangre del
cordón umbilical de un recién nacido?
Hay seres vivos formados por una sola célula, procariota o eucariota, y otros por muchas.
Pero, no todas las células de un mismo organismo son iguales. Existe una gran variedad:
hay células que se mueven y otras que permanecen quietas, las hay que proveen el
alimento a otras, que protegen al organismo, algunas transportan sustancias, las hay de
diferentes tamaños y múltiples formas. Es decir, existe diversidad celular así como también
existen diversos seres vivos. ¿Cómo se formó toda esta diversidad a partir de un ancestro
común, un organismo simple que surgió hace 3500 millones de años? Vamos a intentar
aproximarnos al diverso mundo de los seres vivos para conocer las claves de su
organización.
DE UNA A MUCHAS CÉLULAS
Si se transportaran hace unos 3500 millones de años, podrían ser testigos del surgimiento
de los primeros seres vivos que habitaron este planeta. Estos organismos estaban formados
por una sola célula, del tipo procariota. Esa única célula se encargaba de realizar todas las
funciones vitales. Tuvieron que transcurrir mil millones de años más (¿pueden imaginar
tanto tiempo?) para que aparecieran en forma azarosa, las primeras células eucariotas.
Todo este proceso estuvo acompañado de diversos cambios en la atmósfera terrestre, en
los océanos y en los suelos. Pero, hasta entonces, solo los microorganismos reinaban en el
planeta Tierra.
Si nos adelantamos unos cuantos millones de años desde aquel entonces hasta la
actualidad, podemos observar en todas partes seres vivos formados, en muchos casos, por
un número inimaginable de células. ¿Cómo llegamos a esta situación? ¿Cómo aparecieron
los arrecifes de coral que hay en aguas tropicales? ¿Cómo surgieron los bosques repletos de
árboles, plantas y lombrices? ¿Cómo se cubrieron los cielos de aves? Es decir, ¿cómo
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comenzaron a aparecer en la Tierra, plagada de seres microscópicos, los organismos
pluricelulares? ¿Representaba alguna ventaja adaptativa su condición de pluricelulares?
Seguramente que si, sino no hubieran prosperado en la Tierra. Pero, ¿cuál era esa ventaja?
Las colonias de individuos
En algún momento de la evolución, algunos seres unicelulares se agrupan formando
colonias. Las colonias pueden ser consideradas como un ejemplo del pasaje evolutivo desde
los organismos unicelulares independientes hasta los pluricelulares. Es lo que se conoce
como estado de transición evolutiva. Las colonias son un conjunto de seres vivos que se
agrupan con mayor o menor organización, compartiendo las tareas en forma cooperativa.
Algunas veces distribuyen las funciones entre sus integrantes. A diferencia del dicho
popular “mejor solos que mal acompañados”, en el caso de las colonias, cada individuo se
ve beneficiado por compartir funciones vitales, como obtener mayor cantidad de alimento
y protección, sin perder su individualidad.
Una colonia se puede formar cuando los organismos unicelulares que la integran, se
multiplican y no se llegan a separar de su progenitor. De esta forma, al no independizarse,
estos organismos quedan agrupados formando las colonias. Un ejemplo de este tipo de
“cooperativa” de individuos es la colonia Volvox, que se muestra en la imagen, formada por
un conjunto de algas unicelulares eucariotas. En este caso, las funciones de la colonia están
repartidas entre individuos diferentes.
Volvox es una colonia formada por una esfera hueca (construida por los propios integrantes
de la colonia) que tiene hasta 600.000 individuos. Algunos se encargan de la alimentación, y
se los conoce como células vegetativas. En la superficie, es posible encontrar células
reproductoras, mientras que en el interior de la esfera se pueden observar colonias hijas que
serán expulsadas y formarán nuevas colonias.
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Algunas colonias se denominan heteromorfas ya que sus integrantes se diferencian
en su forma y función. En las colonias homomorfas todos los individuos realizan las
mismas funciones y tienen una apariencia similar.
I
II
I: Colonia heteromorfa formada por varios tipos de pequeños animales (eucariotas,
pluricelulares) emparentados con las medusas. Algunos de sus integrantes se
encargan de la captura del alimento, otros de la defensa, otros de la reproducción.
II. Colonia homomorfa de corales marinos formada por pequeños animales muy
similares entre sí que habitan en estructuras rígidas de colores muy vivos.
Las células procariotas (pro-anterior, caryon-núcleo) tienen el material genético
disperso en el citoplasma. Las células eucariotas (eu-verdadero, caryon-núcleo)
tienen su material genético encerrado en una envoltura nuclear formando un
núcleo. Las bacterias son unicelulares cuya célula es procariota, mientras que los
protistas son unicelulares cuya célula es eucariota. Los animales y las plantas son
pluricelulares con células eucariotas. Los hongos tienen estructuras parecidas a las
células del tipo eucariota.
Mitocondria
Material
genétcio
Membrana
plasmática
Membrana
plasmática
Material
genético
Pared
celular
Nucelolo
Célula procariota
Célula eucariota animal
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LA APARICIÓN DE ORGANISMOS PLURICELULARES EN LA TIERRA
A medida que algunos unicelulares se fueron agrupando, comenzaron a surgir estructuras
con un número cada vez mayor de células. El aumento de tamaño podía representar una
ventaja ya que los organismos más grandes podían incorporar mayor cantidad de alimento.
Sin embargo, podría ser una desventaja ya que, al estar formados por muchas células, las
más internas, no estarían en contacto con el entorno con el cual intercambiar nutrientes,
gases y desechos. Sin estos recursos las células internas morirían y los organismos
pluricelulares no hubieran sobrevivido. Sin embargo, los organismos pluricelulares existen,
lo que demuestra que han sido exitosos en la carrera evolutiva. Esto se explica por la
división de tareas que se desarrolló en estos organismos. El poseer múltiples células les
permitió a estos individuos repartir sus funciones en células especializadas. Por ejemplo,
algunas células se encargaron de transportar los nutrientes al resto de las células. Esto
representó una ventaja evolutiva ya que las células transportadoras proveen a todas las
células del organismo, incluso las más internas, de nutrientes y oxígeno, y recogen sus
desechos. De esta forma, la vida de un ser pluricelular puede ser eficiente y viable.
¿Cuándo surgieron los pluricelulares? Se cree que hace unos 600 millones de años hubo
una gran “explosión evolutiva”, y como resultado aparecieron en el agua, una gran variedad
de invertebrados. Algunas de estas especies se han conservado hasta la actualidad y otras
se han extinguido, dejando pocos registros fósiles que den cuenta de su presencia.
La Spirulina es una cianobacteria (bacteria fotosintética). Desde hace unos años, se
comercializan cápsulas adelgazantes con Spirullina en polvo. Al parecer, al
consumirlas, su contenido se hidrata (se llena de agua) en el estómago dando
sensación de saciedad a la persona y, de esta forma, no ingiere alimentos por un
rato. Los especialistas afirman que, si bien el contenido de la cápsula tiene cierto
valor nutricional, de ningún modo sustituye la ingesta adecuada de alimentos.
I
II
I) Spirullina. II) cápsulas de Spirulina
CONCEPTOS BÁSICOS.
Invertebrados. Organismos sin esqueleto interno. Ejemplos de invertebrados son las
medusas, lombrices, gusanos, insectos, entre otros.
I) Spirullina. II) cápsulas de Spirulina
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El origen de los primeros animales
El origen de los primeros seres vivos, los primeros unicelulares, se desarrolló en los océanos
de la Tierra primitiva, en el caldo primitivo. Se cree, que los seres pluricelulares también
surgieron en ese medio. Y se cree que fueron heterótrofos, es decir que se alimentaban de
otros seres vivos o de sus productos y restos.
Los primeros animales incorporaban su alimento mediante una abertura que les servía de
cavidad bucal, lo digerían, y los desechos eran eliminados por esa misma abertura. Por este
motivo, la alimentación debía ser periódica, para que la ingesta no interfiriera con la
eliminación de desechos. En algún momento, surgieron de forma azarosa, animales con dos
aberturas, una con la cual incorporaban alimento (boca) y otra por la cual eliminaban
desechos (ano). Separar estas funciones hizo más eficaz y continua la alimentación, lo que
representó una ventaja en la supervivencia.
La figura (A) representa el
tubo digestivo de los primeros
animales que aparecieron en
la Tierra. Este tubo digestivo
contaba
con
una
sola
abertura. (B) Animales que
desarrollaron una segunda
abertura. Estos animales
prosperaron por resultar más
eficiente la alimentación y
eliminación
de
desechos
mediante
dos
aberturas
separadas.
Hace aproximadamente 400 millones de años, las relaciones de competencia y de
depredación entre estos animales se volvieron más diversas e intensas, a medida que
surgían distintas especies. Entre éstas comenzaron a aparecer animales con un caparazón
de protección. Un ejemplo de estos seres, fueron los Trilobites. Estos artrópodos, extintos
en nuestros días, solían deslizarse en las aguas barrosas y eran presa fácil del molusco
(“pariente” de los caracoles) Nautilus de mayor tamaño.
A
B
Los Trilobites (A) son los fósiles de animales con caparazón más antiguos que se conocen.
Actualmente, es posible encontrar a Nautilus (B) en el océano Pacífico. Su caparazón puede
tener diversos y brillantes colores dependiendo de la especie.
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Algunos depredadores comenzaron a ser cada vez más veloces así como sus presas al
escapar de ellos. Los mecanismos de locomoción de muchos organismos mejoraron
haciendo que se vuelvan más eficientes para desplazarse. Sus sentidos de agudizaron,
permitiendo que estén más alertas a los peligros así como también al alimento. Así, se
habían poblado las aguas de diferentes seres vivos, muchos de los cuales ya no existen hoy
en día pero que fueron los antepasados de especies vivientes en la actualidad.
CONCEPTOS BÁSICOS:
Competencia. Es un tipo de relación entre seres vivos de la misma especie o de especies
diferentes. La competencia puede ser por el alimento, el territorio, las hembras, etc.
Depredación. Es una relación entre seres vivos en general de especies diferentes en donde
el depredador caza y mata a la presa para comerla.
Artrópodos. Grupo muy variado de animales que se caracterizan por tener un esqueleto
externo a modo de caparazón. Ejemplos de artrópodos son los insectos, las arañas, las
langostas y los ciempiés, entre otros.
Competencia
Depredación
Los desafíos del medio terrestre y aéreo
Los primeros vegetales, al igual que los animales, surgieron en el medio acuático hace más
de 400 millones de años. Eran algas de diferentes colores, formas y tamaños que hasta el
día de hoy, viven en el agua y en zonas húmedas. Las algas son seres vivos con una
organización más simple que las plantas. Existen también plantas acuáticas como la Elodea
(frecuente en los acuarios).
Entre la diversidad de plantas que se formaron en esa época, surgieron algunas capaces de
sobrevivir y mantenerse erguidas en el medio terrestre. Tenían tallos más gruesos y raíces
que absorbían el agua de la tierra, con la que realizaban el proceso de fotosíntesis. Las
primeras plantas que, se cree, poblaron el medio terrestre y que tienen descendientes en la
actualidad son los musgos y los helechos. Posteriormente surgieron plantas con flores.
I
II
I) Si caminan por un bosque húmedo, podrán ver que las rocas o los troncos de los árboles
están tapizados de verde. Si toman una lupa observarán pequeñas plantas con raíces, tallo
y hojas: son musgos. II) Helechos.
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El medio terrestre ofrecía un ambiente nuevo, con vegetales que podían servir de alimento.
Sólo faltaba algún ser vivo capaz de aprovecharlo. Fue así que algunos artrópodos, que
hasta entonces habitaban el mar, encontraron en el medio terrestre un ambiente propicio
para sobrevivir, con abundante alimento. Estos animales tenían un esqueleto externo que
les proporcionaba protección, sostén y era impermeable. Otra característica que les
permitió habitar el medio terrestre era su capacidad de aprovechar los gases del aire
debido a estructuras respiratorias adaptadas al nuevo medio.
Simultáneamente, en el agua surgieron peces diversos. Algunos comenzaron a desplazarse
de un estanque a otro en busca de alimento pasando períodos de tiempo cada vez más
largos en el suelo terrestre. Estos peces fueron los antecesores de los anfibios, que
aparecieron hace unos 350 millones de años. Los anfibios, entre ellos sapos y ranas, se
caracterizan por vivir parte de su vida en el agua y la etapa adulta en la tierra. Es decir que
no pudieron independizarse del medio acuático por completo ya que se reproducen y
ponen sus huevos en el agua.
Algunos animales desarrollaron cambios que resultaron beneficiosos para sobrevivir a
situaciones de escasez de agua, lo que les permitió independizarse totalmente del medio
acuático. Por ejemplo, pudieron reproducirse fuera del agua mediante la formación de
huevos con cáscara dura que evitaba la desecación del embrión que había en su interior.
Además, tenían una piel gruesa y con escamas que evitaba la pérdida de agua. Estos nuevos
organismos que poblaron el medio terrestre se llamaron reptiles, cuyos representantes
primitivos fueron los dinosaurios, hoy extintos.
Hace 80 millones de años surgían en los árboles los primeros primates que serían los
antecesores de los humanos. Se llaman musarañas y tienen descendientes en nuestros días.
Aunque no se parezcan mucho a los
monos y menos a los humanos, las
musarañas de los árboles fueron los
primeros primates. Se alimentan de
insectos. Son animales ágiles y de
hábitos nocturnos.
CONCEPTOS BÁSICOS.
Primates. Grupo de animales integrado por el hombre, los monos, los simios, y otras
especies emparentadas.
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Si analizan el contenido de este capítulo, notarán que al describir las condiciones de
vida de los seres vivos que fueron apareciendo en la Tierra, se toman en cuenta
aspectos como: de qué se alimentaban, cómo era el lugar donde vivían, etc.
Siguiendo este tipo de descripción, realicen una lista de aspectos a tener en cuenta
a la hora de describir la vida de los primeros primates, las musarañas. Es decir, ¿qué
se preguntarían sobre la vida de estos seres vivos cuando surgieron, hace casi 100
millones de años?
LAS CÉLULAS CUMPLEN UN CICLO
Un ciclo es un evento o un proceso que se da en forma repetitiva, que se renueva, por
ejemplo el ciclo lunar, el ciclo menstrual, el ciclo del agua. Si se parte de un momento del
ciclo, al recorrerlo, se debería llegar al mismo punto.
Todas las células cumplen un ciclo celular cuya duración va a depender del tipo de célula
que se trate. Por ejemplo, los glóbulos rojos en la sangre viven 120 días aproximadamente.
Un óvulo, célula reproductora, vive 3 días al salir de los ovarios. Hay células que no se
dividen, como las neuronas, y su ciclo de vida dura el tiempo que viva el organismo.
Algunas bacterias, en condiciones óptimas, cumplen un ciclo en solo 20 minutos.
En cualquier caso, las etapas del ciclo son similares y se representan en el siguiente
esquema:
Duplicación del
material genético
Este esquema representa un ciclo celular,
representado por un círculo. El ciclo tiene dos
etapas: la etapa de Interfase durante el cual la
célula realiza todas sus funciones vitales,
incorpora nutrientes y otras sustancias de su
entorno, elimina desechos, y crece de tamaño.
Es la etapa en la cual pasa la mayor parte de su
vida celular. La etapa de división celular, se
denomina mitosis. Previo a la división celular, se
nota que la célula duplica su material genético.
La división celular implica que la célula se divide y forma dos células nuevas, repartiendo en
forma equitativa su material genético y todo el contenido celular. Las células nuevas
emprenderán un nuevo ciclo celular. Esta etapa de división celular se llama Mitosis al tipo
de división celular que se da en este caso. En general, este proceso funciona de tal manera
que las células que se formaron producto de la división, sean idénticas entre si e idénticas a
la célula que las formó (con idénticas nos referimos además a que el contenido de material
genético de ambas células nuevas es igual).
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 Siempre se habla del ciclo vital o ciclo de la vida. Si se parte del nacimiento
para comenzar el ciclo, se debería finalizar con la muerte. Según esta
situación: ¿el nacimiento y la muerte son situaciones iguales?. En base a esta
respuesta, piensen si es adecuado o no, decir que la vida cumple un ciclo.
¿De qué manera gráfica representarían las etapas por las cuales pasa un ser
vivo en el transcurso de su vida (nacimiento, juventud, adultez, etc.)?
 Escherichia coli, (E. coli) es una bacteria que vive en el interior del intestino
de muchos animales, incluido el hombre. En condiciones óptimas E. coli se
divide cada 20 minutos, es decir que su ciclo celular dura 20 minutos.
¡Calculen la cantidad de estos microorganismos que pueden formarse en un
día, teniendo en cuenta que en el intestino habitan muchísimas E. coli!
.
El material genético en las células eucariotas
En el siglo XX, en la década del 30, un investigador alemán, Joachim Hämmerling, realizó
una investigación con un alga del género Acetabularia. El alga Acetabularia está formada
por una sola célula que mide 5 centímetros de largo aproximadamente. Una célula que se
puede ver a simple vista! Su cuerpo posee un pedúnculo (a modo de raíz) que le permite
fijarse al suelo, un tallo o pie, y un “sombrero”. El núcleo de la célula se localiza en el
pedúnculo.
Hammerling se interesó en la relación que pudiera haber entre el núcleo de la célula y las
características del alga. Para eso realizó experimentos con dos especies de Acetabularia: A.
mediterránea cuyo sombrero es circular liso y A. crenulata cuyo sombrero es circular
dentado.
I: Acetabularia mediterránea. II: Acetabularia crenulata.
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El investigador cortó los sombreros de ambas especies, y cortó además sus tallos. Luego,
intercambió los tallos con los pedúnculos. ¿Qué habrá ocurrido? Al pasar el tiempo, el
pedúnculo de A.crenulata con el tallo injertado de A. mediterránea, generó un sombrero
circular dentado (tipo A. crenulata). A la inversa, el pedúnculo de A. mediterránea con el
tallo injertado de A. crenulata generó un sombrero circular liso, propio de A. mediterránea.
Es decir que la forma del sombrero se
invierte, al igual que los núcleos. Por
lo tanto, en el núcleo había “algo” que
determinaba cómo sería el sombrero
de la planta.
¿Cómo se explican esos resultados?
Hammerling dedujo que el núcleo,
localizado en el pedúnculo, era el que
controlaba la actividad celular, el que
tenía la información para producir el
sombrero correspondiente a esa
especie. Pero, ¿que es lo que contiene
el núcleo para ejercer ese control? El
núcleo de las células eucariotas
contiene el material genético que
regula y controla la actividad y
estructura celular.
La división celular.
En los organismos unicelulares como las bacterias, el ciclo celular equivale a su ciclo de
vida, ya que al dividirse la única célula que forma al organismo, genera un nuevo
organismo.
Por lo tanto, en los seres procariotas la división celular es su forma de reproducción, lo que
les permite aumentar el número de individuos. En cambio, en un organismo pluricelular, la
división celular no genera nuevos organismos, sino nuevas células de un mismo organismo.
Tanto los organismos unicelulares como la mayoría de las células que componen a los seres
pluricelulares se dividen por el proceso denominado mitosis.
En este tipo de proceso la célula se divide (luego de haber duplicado su material genético),
y se originan dos nuevas células con la misma cantidad de material genético y otros
componentes celulares. Es decir, dos nuevas células iguales entre sí e iguales a las que le
dio origen. La célula que se divide no muere ni desaparece: se divide en dos y forma parte
de dos células nuevas. Si tomamos el ejemplo de una bacteria, cuando ésta se divide,
origina dos bacterias iguales a ella, se reproduce. Si se trata de una célula de la piel que se
divide, se forman dos células iguales entre si e iguales a la célula que se dividió. Pero, como
explicamos, en este caso no se origina un nuevo individuo (no hay reproducción), sino que
se obtienen más células que podrían, por ejemplo, regenerar un sector lesionado de la piel.
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Mitosis. Es un tipo de división celular en el cual una célula se divide formando dos células
nuevas idénticas. Además, es el mecanismo de reproducción que tienen las bacterias. b)
Reproducción asexual en una bacteria. Se divide por mitosis, formando dos bacterias nuevas
que comenzarán su ciclo celular.
Teniendo en cuenta que en la mitosis de una célula se obtienen dos células nuevas
idénticas entre si, ¿Por qué creen que en el ciclo celular, la duplicación del material
genético sucede antes (en la Interfase) o previo a la división celular? Es decir, ¿qué
relación guarda la duplicación del material genético con la mitosis? ¿Por qué creen
que la célula se divide en dos y no en cuatro o en otro número? ¿Qué sucedería si
las células no se dividieran?
LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA
La materia es lo que forma tanto a los seres vivos como a los objetos inanimados (que no
tienen vida). Si tocan su propia mano, su cara, el tronco de un árbol, una mesa, etc.…eso es
materia. La materia en la naturaleza se organiza desde niveles sencillos hasta niveles cada
vez más complejos. De hecho, la diferencia fundamental entre los seres vivos y aquello que
no tiene vida, es su nivel de organización. Es decir, los componentes químicos pueden ser
similares, pero la materia inerte alcanza niveles de organización más simples, que no llegan
a constituir “algo” con vida. Por ejemplo, el aire está compuesto por gases que están
formados por los mismos elementos químicos que la materia de una célula (carbono,
oxígeno, hidrógeno, nitrógeno), sin embargo el aire no tiene vida y la célula sí. ¿Por qué
ocurre esto? ¿A qué llamamos niveles de organización?
Quizás hayan escuchado hablar del sistema circulatorio, del corazón, del tejido epitelial que
compone la piel, o de los glóbulos rojos que son un tipo de células de la sangre. Estos
componentes pertenecen a diferentes niveles de organización.
Cada nivel de organización de la materia está formado por el conjunto de los componentes
de los niveles inferiores. Pero, es importante aclarar que un nivel de organización no es la
simple suma de los integrantes de los niveles de menor organización, sino que tiene
propiedades nuevas que son únicas de ese nivel. Por ejemplo, una molécula de agua no es
simplemente la suma de átomos de oxígeno y de hidrógeno, sino que implica un
ordenamiento de estos átomos que hacen que la molécula de agua tenga una estructura y
propiedades determinadas, diferentes a las propiedades del hidrógeno y del oxígeno por
separado. Los átomos de hidrógeno y de oxígeno dejan de tener sus propiedades
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particulares para pasar a integrar una molécula con propiedades totalmente diferentes.
Estas moléculas son las que forman la sustancia agua que conocemos.
A
B
A. Modelo molecular del agua. Se representan los tipos, cantidad y ordenamiento de los
átomos que la integran.
B. Aspecto de la sustancia agua en estado líquido.
1. Elaboren una lista de los componentes con vida y aquellos sin vida que puedan
observar en el aula.
2. ¿Creen que pueden existir en el aula, seres vivos y objetos inanimados que no
puedan evidenciar a simple vista?
3. En relación a lo comentado acerca de la molécula de agua y los átomos que la
componen: ¿el nivel de organización de los átomos es menor o mayor que el
nivel de las moléculas?
CONCEPTOS BÁSICOS.
Modelo: es una representación conceptual o gráfica de un fenómeno, sistema o proceso
natural, que se elabora para facilitar su comprensión y el estudio de su comportamiento.
El nivel celular
Resulta difícil imaginar cómo es una célula y que sucede dentro y fuera de ella porque las
células son estructuras microscópicas. De hecho, no fue hasta el siglo XVII que, utilizando
un microscopio rudimentario, se reveló el sorprendente mundo de las células, las que
forman parte de un organismo pluricelular, como las que forman a un ser unicelular.
Como ya estudiaron, las células están organizadas en compartimentos, las organelas, cada
una con una función particular. Por ejemplo, en la mitocondria se realiza la respiración
celular, mientras que los cloroplastos se encargan de captar la luz en células vegetales.
Pero, la célula es más que la simple suma de las organelas que la componen. Las organelas,
a su vez están formadas por moléculas de diferente tipo y en diferente cantidad. Al
organizarse, se forma un nuevo nivel de organización más complejo, la célula. Las células
son el nivel más simple de organización en el cual podemos encontrar vida. Es decir que las
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moléculas y organelas que las componen no tienen vida. A su vez, si se analizan los
componentes de una molécula (los átomos) tampoco tienen vida. Es decir que el primer
nivel de organización en el cual se encuentra la vida como propiedad es la célula.
Las neuronas, las células óseas, las células de la sangre, las epiteliales y las musculares, son
ejemplos de células animales especializadas ya que cumplen una función específica. las
formas y los tamaños de las células, se relacionan con las funciones que cumplen. Algunas
células pueden cambiar de tamaño o de forma como los glóbulos blancos, un tipo de célula
sanguínea que tiene la función de defensa del organismo. Estas células, emiten
prolongaciones citoplasmáticas que van englobando al microorganismo o partícula extraña
que ingresa al cuerpo.
Esquema de un glóbulo blanco que emite
prolongaciones (seudópodos) que engloban
a dos bacterias, las introducen en su interior
y luego las destruyen. Este proceso se llama
fagocitosis. Muchas bacterias utilizan este
mecanismo para alimentarse.
Las neuronas, son células nerviosas que
tienen prolongaciones largas y delgadas.
Las prolongaciones conectan a los centros
nerviosos con los músculos haciendo que se
muevan.
Los glóbulos rojos son células que forman
parte de la sangre. Su función es transportar
el oxígeno a todas las células del cuerpo. Su
forma les permite doblarse y viajar por los
vasos sanguíneos más finos.
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La siguiente imagen está representando los niveles de organización de la materia.
Este es un tipo de representación que ejemplifica cómo se pueden ordenar los distintos
niveles de organización y complejidad de la materia. Si comenzamos a “leer” este esquema
en un orden de menor a mayor complejidad, el primer nivel representado es el de los
átomos. Incluso, se representan las partes que componen a los átomos (electrones,
protones, neutrones). Y el mayor nivel de organización representado es el del ecosistema,
formado por los componentes y las relaciones que se establecen entre los seres vivos y el
ambiente.
Los tejidos
Se cree que las primeras células fueron observadas por el célebre científico inglés, Robert
Hooke, en 1665 utilizando un microscopio que el mismo había inventado, que aumentaba
los objetos unas 50 veces. Hooke cortó una delgada lámina de corcho (tejido vegetal) y la
observó. Como se representa en la imagen, Hooke vio estructuras a modo de celdillas, que
llamó células.
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Los tejidos animales y vegetales, están formados por un conjunto organizado de células
similares entre sí, y que cumplen una misma función. Hay diferentes tipos de tejidos con
diferentes funciones. Por ejemplo, el tejido muscular se caracteriza por células musculares,
especializadas en la contracción, mientras que El tejido epitelial constituye una cubierta
para el cuerpo y sus cavidades.
Imagen observada por Hooke en
1665 al observar un tejido
vegetal.
En la imagen se muestran distintos tipos de
tejidos epiteliales que revisten y tapizan
diferentes partes del cuerpo. Por ejemplo, la
piel, el interior del sistema digestivo y del
sistema respiratorio, entre otros.
Como explicamos anteriormente, un nivel de organización no es la suma de los niveles
inferiores, sino más que eso. Teniendo en cuenta esto, observen las siguientes figuras:
Figura 1
Figura 2
Si se observa en un microscopio ambas figuras, para un observador poco entrenado pueden
parecer lo mismo, es decir, un montón de células una al lado de la otra. Pero no es así. Si
tomamos una muestra de agua de estanque, quizás veamos algo parecido a lo que se
muestra en la figura 1: muchas células independientes, organismos unicelulares. En cambio,
en la figura 2 se muestra un fragmento de tejido cartilaginoso. En el primer caso, se
representa el nivel de organismo y en el segundo el nivel de organización de tejidos.
Las células que forman los tejidos, están relacionadas entre sí, a través de la sustancia
intercelular. Hay tejidos cuyas células están más separadas y otros que están más juntas, y
por lo tanto, tienen menos sustancia intercelular. La sustancia intercelular tiene una
composición diferente dependiendo el tipo de tejido, aunque su componente principal es el
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agua. En el tejido conjuntivo laxo, que es el tejido que acompaña a casi todo el resto de los
tejidos, la sustancia intercelular tiene fibras colágenas y elásticas, mientras que en el tejido
óseo, que forma a los huesos, ésta sustancia tiene minerales como el calcio que es lo que le
da dureza al hueso. Es decir que la diferencia entre la piel y los huesos no está en sus
células, sino en la sustancia que rodea a las células.
CONCEPTOS BÁSICOS:
Tejido cartilaginoso o cartílago. Es un tejido blanquecino, más blando que el hueso. En
nuestro cuerpo lo encontramos en el pabellón de las orejas, en la punta de la nariz, y en los
extremos de los huesos.
El colágeno
es una
proteínalos
que
se encuentra
en laeucariotas.
sustancia intercelular
la piel. Hace
Las
células que
conforman
tejidos
son células
Éstas tienende
organelas
en su
algunosenaños,
se se
está
utilizando
para repartida,
la industriatodas
cosmética.
Actualmente
hay muchas
interior
donde
cumplen
en forma
las funciones
de la célula.
El tipo de
personasyque
consumen
cremas
colágeno
cuyos
organela
la cantidad
que
haya adebase
ese de
tipo,
determina
la fabricantes
función de aseguran
esa célula.que
Por
nutre y rejuvenece
la piel.
Hay casosque
en donde
colágeno en
partes delde
ejemplo,
en las células
musculares
formansealinyectan
tejido muscular,
hayciertas
gran cantidad
cuerpo como los
para
los surcos
aparecen
en la piel
mitocondrias*.
Estopómulos,
determina
que“rellenar”
la producción
de granque
cantidad
de energía
paracon
queelse
avance delalos
años.
produzca
contracción
muscular (movimiento del músculo). En los espermatozoides, que
son las células sexuales masculinas presentes en los pluricelulares también hay gran
cantidad de mitocondrias, lo que les permite generar la cantidad de energía que necesitan
para moverse hacia la célula sexual femenina.
¿En qué momento de la vida se forman los tejidos? Durante la gestación, algunas células
comienzan a diferenciarse de sus vecinas y lentamente se van agrupando para formar un
tejido. Esto sucede con todos los tejidos del cuerpo del animal. Luego, algunos de esos
tejidos, se reúnen para formar los diferentes órganos y éstos últimos se asocian para
formar los sistemas de órganos.
Los órganos de los animales y de los vegetales
Un órgano está formado por un conjunto de tejidos diferentes que se agrupan y se
organizan para cumplir una función determinada. Por ejemplo, los huesos están formados
por tejido conectivo (impregnado con cristales duros de calcio que le otorgan rigidez y
dureza), tejido nervioso y tejido epitelial. Cada hueso está rodeado por una cápsula
protectora que contiene los vasos sanguíneos que aportan oxígeno y alimento al hueso.
Si se analiza la estructura de un hueso largo, se puede apreciar que está rodeado por una
capa de hueso compacto, muy denso y duro. Debajo de ella, hay una capa de hueso
esponjoso, menos compacta pero muy resistente. En el interior del hueso hay una cavidad
llena de médula ósea, que puede ser roja o amarilla. La médula ósea roja se encuentra
fundamentalmente en el interior de las costillas, de las vértebras, de los huesos de la pelvis
y del cráneo. Su función consiste en fabricar las células de la sangre (glóbulos rojos,
glóbulos blancos y plaquetas). La médula ósea amarilla se encuentra en el interior de los
huesos largos, y constituye un depósito de grasas que actúa como reserva de energía. Los
extremos de los huesos largos están revestidos por cartílago, un material blanquecino, de
textura lisa que evita el rozamiento entre los huesos, y de esta forma, facilita el
movimiento.
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El fémur es un hueso largo
ubicado en el muslo. Dentro de
este hueso hay médula ósea, un
tejido cuyas células dan origen a
las células que componen la
sangre (glóbulos rojos, glóbulos
blancos y plaquetas).
En el organismo existen grupos de células, llamadas células madre, que se especializan
para formar un tipo particular de tejido. Por ejemplo, las células madre que forman a los
componentes de la sangre se llaman hematopoyéticas. Estas células madre nos
acompañan durante toda la vida, alojadas en la médula ósea en el interior de muchos de
los huesos del cuerpo.
La piel, es el órgano más extenso del cuerpo humano. Mide aproximadamente 2 m 2. La piel
actúa como primera barrera de defensa ante organismos o partículas extrañas que,
“aprovechando” una herida como puerta de entrada, pueden ingresar al cuerpo y causar
alguna infección. La capa de la piel que toma contacto con el exterior es la epidermis y la
capa más profunda es la dermis. La dermis siempre esta acompañada de una capa de grasa.
En la dermis se localizan los folículos pilosos en donde se forman los pelos, hay glándulas
que producen cebo y sudor y también una serie de estructuras nerviosas que reciben
estímulos y determinan el sentido del tacto.
I
II
I) Esta imagen representa un corte de piel. La epidermis (la capa más superficial) está
formada por tejido epitelial que a su vez se compone de células epiteliales planas. II)
Nuestra piel tiene marcas y surcos con los cuales nacemos y que nos identifican, son las
huellas digitales.
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El cerebro es un órgano del sistema nervioso que controla casi todas las
funciones del cuerpo. Es posible dividir áreas que se encargan de
diferentes funciones: el habla, la memoria, el oído, el movimiento de los
músculos, el sueño, etc. Casi todos los órganos del cuerpo están
conectados al cerebro por medio de nervios.
En los vegetales también es posible identificar órganos. Las plantas tienen tres tipos de
órganos: raíz, tallo y hojas. Las raíces absorben el agua y minerales del suelo, el tallo realiza
la función de conducción de sustancias desde la raíz hacia las hojas y viceversa, y las hojas
realizan la fotosíntesis (alimentación) y respiración.
Algunos órganos vegetales están modificados en relación a la función que cumplen. Por
ejemplo, los cactus viven en ambientes calurosos y con poco agua. Para evitar la
desecación, el agua que obtienen del suelo la reservan en el tallo y mediante las espinas,
que son hojas modificadas, evitan que se evapore el agua a la vez que ahuyenta a los
animales predadores. En este caso, el proceso de fotosíntesis lo realiza el tallo.
El cactus es una planta que vive en climas
desérticos o muy secos y calurosos. La
conservación del agua es esencial para su
supervivencia.
Los sistemas de órganos.
Un sistema puede ser definido como un conjunto de componentes que se relacionan entre
si, donde cada uno de ellos tiene una función específica y que actúan de forma coordinada.
Por ejemplo, un auto puede considerarse un sistema formado por diferentes componentes
como las ruedas, el motor, el caño de escape, etc. Cada parte tiene una función particular, y
todos actúan de forma coordinada de manera tal que permiten el movimiento del auto.
Pero, el auto es el que tiene la propiedad de desplazarse y no el motor, o los asientos. Es
decir, el sistema tiene propiedades diferentes a las de sus componentes, pero necesita de
cada uno de ellos para cumplir sus funciones. Si uno de esos componentes falla, el sistema
en su totalidad se ve afectado.
En los animales, los órganos que integran un sistema también funcionan en forma
coordinada y dependen unos de otros. Por ejemplo, el sistema digestivo, está formado por
órganos que cumplen funciones específicas en la digestión. Y en conjunto permiten que el
alimento ingrese al cuerpo, sea digerido y que los nutrientes pasen a la sangre. Asimismo,
el sistema respiratorio permite el intercambio de gases como el oxígeno y el dióxido de
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carbono entre el cuerpo y el exterior, y entre los pulmones y la sangre. Si alguno de los
componentes, como las vías respiratorias, se obstruye, la función respiratoria en su
totalidad se ve afectada.
El sistema digestivo. Órganos y
glándulas anexas.
LOS ORGANISMOS
Si quisieran saber cuántos tipos diferentes de seres vivos existen en nuestro planeta, no
tendrían una respuesta concreta. Si bien, según cálculos actuales, se han identificado cerca
de 2 millones de especies diferentes, se estima que aún faltan por identificar otras 14
millones más, aproximadamente. Para darles una idea, en un gramo de tierra puede haber
hasta 10.000 especies de bacterias de las cuales los biólogos quizás hayan identificado un
30 por ciento. Todas estas formas de vida, son producto de millones de años de cambios a
partir de un ancestro común. El concepto de diversidad biológica o biodiversidad
comprende a la cantidad de seres vivos diferentes que existen en un área determinada. Por
lo tanto, se puede calcular la biodiversidad en la biósfera, como también se puede calcular
la biodiversidad en una selva tropical o en la sabana africana. Existen regiones en nuestro
planeta con mayor biodiversidad, como sucede en la selva Amazónica.
CONCEPTOS BÁSICOS:
Biósfera es la parte del planeta Tierra donde habitan los seres vivos.
LOS ORGANISMOS SE CLASIFICAN
Muchas veces clasificamos objetos. Por ejemplo, podemos clasificar lápices de colores
según su tamaño, entonces agrupamos por un lado a los más chicos y por el otro a los de
mayor tamaño. Por lo tanto, juntamos los que son parecidos en base a un criterio: el
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tamaño. Ese es un criterio de clasificación elegido, pero podría ser también el color, la
forma, la utilidad, etc., tantos criterios como a la persona que clasifica le interese. Ahora
bien, no es lo mismo clasificar lápices que seres vivos. ¿Cómo utilizarían los conocimientos
que tienen acerca de los seres vivos para clasificarlos en categorías? ¿Podrían incluir a las
ballenas, los delfines y los tiburones en el mismo grupo?
Es útil clasificar a los seres vivos y nombrarlos, ya que eso permite ordenar la diversidad,
reconocerla y estudiarla. Para realizar esta tarea es imprescindible conocer las
características de los seres vivos, y encontrar criterios para agruparlos. En el caso de las
ballenas, los delfines y los tiburones, el criterio propuesto podría ser correcto si tomamos
en cuenta como criterio de clasificación el medio en que viven. Pero, si queremos
considerar el parentesco evolutivo de estos seres vivos, no sería correcto incluirlos en el
mismo grupo. Pero, no siempre se supo que los organismos tienen una historia evolutiva en
común, por lo tanto, los criterios de clasificación fueron cambiando a medida que se
conoció más acerca de los seres vivos.
Los criterios de clasificación
La historia de las clasificaciones se remonta a
Grecia antigua. El filósofo Aristóteles, en el siglo IV
A.C. clasificó a los seres vivos en animales y
vegetales. San Agustín, ocho siglos después,
catalogó a los animales en tres categorías: útiles,
dañinos y superfluos. No fue hasta el siglo XVIII
que, mediante los avances científicos y
tecnológicos (como la invención del microscopio)
se utilizaron otros criterios biológicos para
clasificarlos. En el siglo XVIII, el naturalista sueco
Carl Linneo, propuso otro criterio de clasificación
basado en la semejanza de estructuras que poseen
los seres vivos entre sí. Este sistema divide a los
organismos
por
categorías
ordenadas
jerárquicamente, desde lo más amplio a lo más
específico, o sea, del grado de menor semejanza
hasta el grado de mayor semejanza en las
estructuras. Es así que cada ser vivo que se
descubre se trata de clasificar en base a 7
categorías ordenadas jerárquicamente. Estas
categorías son de la más amplia a la más
específica: Reino, Filo (o División), Clase, Orden, Familia, Género y Especie.
Es así que creó el Sistema Binomial para designar a los seres vivos. El sistema binomial
(“dos nombres”) se refiere al Género y la Especie; sería como el apellido y el nombre. El
género (apellido) abarca a varios integrantes, mientras que, al agregar el nombre se
identifica exactamente de qué especie se trata.
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Utilizando estos criterios de semejanzas,
en 1969, el investigador Robert
Whittaker propuso agrupar a los seres
vivos en cinco reinos: Mónera, Protista,
Fungi, Vegetal y Animal.
El Reino Monera está integrado por
organismos unicelulares, procariotas
como las bacterias. El Reino Protista, lo
componen seres vivos unicelulares,
eucariotas, como la Ameba. El Reino
Fungi, está compuesto por individuos uni
y pluricelulares, eucariotas, como las
levaduras. El Reino Vegetal está formado
por seres pluricelulares, con células
eucariotas vegetales, como los árboles, y
el Reino Animal, está compuesto por
organismos pluricelulares, cuyas células
son eucariotas, como las lombrices.
Estas clasificaciones no son naturales.
Son categorías que utiliza el hombre para
agrupar a los seres vivos para estudiarlos.
Los taxónomos, que se ocupan de
clasificar a los seres vivos, analizan no
solo el aspecto externo del organismo, sino también su estructura interna, y su desarrollo
embrionario.
Actualmente, con los conocimientos que aportan las diferentes ramas de la ciencia, la
clasificación incluye un criterio evolutivo, se busca los antecesores que tiene cada especie
en la historia de la evolución, registros fósiles, se estudia la composición molecular y
genética de ese ser vivo para encontrar su lugar en la evolución. Hace algunos años,
algunos investigadores propusieron un grupo más: Archaebacteria. Se trata de organismos
que se cree que derivan de los seres vivos más primitivos que aparecieron en la Tierra. Es
posible incluir en este grupo a aquellas bacterias que viven en aguas muy saladas, en
volcanes, en glaciares, y en todo tipo de ambientes donde sería inimaginable la vida y que
se las denomina extremófilas.
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ACTIVIDADES
1. Ubiquen en el esquema el nivel de organización al que corresponden los siguientes
términos: sangre, óvulo, mitocondria, piel, proteína, Escherichia coli, flor, núcleo
celular, glóbulo blanco, elemento carbono, agua, bacteria, levadura.
2. Cuando el núcleo de una Ameba (organismo unicelular eucariota, perteneciente al
Reino Protista), se extrae, la ameba no crece y muere al cabo de unos pocos días.
Analicen y comparen este resultado con el obtenido en el experimento que realizó
Hammerling. ¿Qué conclusiones pueden sacar de esto? ¿Por qué la ameba no creció más
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y murió al poco tiempo? ¿Por qué creen que se utilizó un organismo unicelular para esta
experiencia y para el experimento que realizó Hammerling y no uno pluricelular?
3. La siguiente imagen está representando al alga Spirogyra, perteneciente al Reino
Vegetal. Si bien cada una de sus células que son muy similares entre sí, cumplen con
todas sus funciones vitales y, al dividirse, quedan unidas unas a las otras, formando
largos filamentos que es posible observar a simple vista en un charco de agua dulce.
Comparten sus funciones por el bien de la colonia. En la imagen se puede observar que
los cloroplastos de Spirogyra, donde se realiza la fotosíntesis, tienen forma espiralada.
En base a lo trabajado en el texto y a esta imagen, respondan:
Unión entre las células
Imagen de un alga Spirogyra en
la que se puede observar el
cloroplasto espiralado y las
uniones entre las células.
Imagen de un alga
Spirogyra en la que se
Cloroplasto espiralado
puede observar el
cloroplasto espiralado
y las uniones entre las
células.
Imagen de un alga
1) ¿Qué tipo de colonia es Spirogyra, homomorfa o heteromorfa?
Spirogyra en la que se
2) ¿Por qué piensan que es de color verde?
puede observar el
3) Comparen a Spirogyra y a Volvox (en el texto). ¿Qué colonia puede ser considerada más
cloroplasto espiralado
compleja en términos evolutivos: aquella que tiene células que se especializan o aquella
y las uniones entre las
cuyas células cumplen todas la misma función?
células.
4. Analicen el siguiente esquema y respondan a las preguntas:
Imágenes representan la riqueza de la diversidad biológica de la Tierra.
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1) ¿Cómo interpretan las proporciones de tamaño entre las diferentes especies, es decir,
por qué creen que el insecto es de mayor tamaño que el árbol? Comparen las relaciones de
tamaño de las diferentes especies entre si.
2) ¿Qué datos pueden extraer de este esquema acerca de la biodiversidad de la Tierra?
3) ¿El hombre está representado en este esquema? ¿Dónde?
4) ¿Qué tipo de organismos se representan en relación al número de células que poseen?
5) Si se incluyera a los microorganismos en este esquema, qué tamaño creen que deberían
tener, o en qué lado de la línea los colocarían? Justifiquen su respuesta.
5. Clasificándonos a nosotros mismos.
Deben completar el texto con los términos que faltan en base a las características
mencionadas. Al terminar tendrán la clasificación del ser humano, y nuestro nombre
como especie.
Si nuestro organismo está compuesto por células con un núcleo definido, entonces son
células __________. Si estas células no tienen cloroplastos, entonces son células ________ y
nuestro tipo de alimentación es __________. Si tenemos más de una célula, entonces somos
_____________. Dadas esas características, podemos decir que pertenecemos al reino
_________. Pero, ¿qué tipo de animales somos? Si tuvimos cuando éramos embriones, un
esqueleto cartilaginoso y tenemos una columna vertebral, entonces somos __________.
Entre los Vertebrados hay peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Si podemos mantener
nuestra temperatura corporal constante (que en el caso de los humanos es de 36 grados
Celsius aproximadamente), entonces somos o aves o mamíferos. Como no tenemos plumas
y si poseemos pelos y dientes y si somos hembras podemos amamantar a nuestros hijos,
entonces somos ___________. Si no nacimos a partir de un huevo y nuestra madre no nos
cargó y amamantó dentro de una bolsa, entonces somos mamíferos ___________ y
crecimos dentro del útero materno recibiendo todas las sustancias necesarias a través de la
placenta. Como tenemos la capacidad de oponer los dedos de la mano, nuestros ojos están
ubicados al frente, tenemos uñas planas, entonces somos __________, categoría que
compartimos con los monos, simios, y otros seres vivos similares. Tenemos una postura
erecta, extremidades inferiores más largas que las superiores, no mucho pelo corporal,
entonces pertenecemos a la Familia _________. Esta familia tiene un solo Género viviente y
una sola especie: _______ ________ que somos nosotros.