INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA 2019 INTRODUCCIÓN 1.1. CARACTERISTÍCAS DE LOS SERES VIVOS Los seres vivos están formados por moléculas que, analizadas individualmente, se rigen según lo establecido en las leyes de la física y de la química. Sin embargo, los organismos presentan además una serie de propiedades extraordinarias que dificultan el definir el concepto de Vida. Durante la Edad Media, las características de la vida se explicaban por medio de una “fuerza vital”, misteriosa y divina; era la doctrina del vitalismo. La ciencia actual define la vida de forma indirecta, es decir, explicando los procesos vitales más importantes que se producen en los seres vivos y que los distinguen del medio inanimado. De este modo se considera ser vivo todo aquel que realiza las 3 funciones siguientes: a) Reproducción: es la capacidad de los seres vivos para producir copias de sí mismos, es decir, generar nuevos seres similares a sus progenitores. La importancia de esta función reside en la limitada duración de la vida de los organismos y la necesidad de que la misma se perpetúe en el tiempo. Esta función se localiza en la secuencia de unidades básicas correspondientes a una o varias moléculas de ácidos nucleicos, principalmente ADN, que constituyen la información genética. Ilustración 1 Reproducción de los humanos como característica importante para mantener la especie b) Nutrición: es la capacidad de los seres vivos para extraer y transformar la energía del medio, construyendo y manteniendo con ella sus propias estructuras y realizando sus funciones vitales. Ilustración 2 Pirámide alimenticia con representación de los grupos alimenticios más importantes Este proceso implica un crecimiento y un desarrollo y requiere dos fases que se engloban bajo la denominación de metabolismo: una fase en la que se incorporan las sustancias con las que el ser vivo construye sus propias moléculas, llamada anabolismo, y otra fase en la que se destruye parte de los productos obtenidos en la fase anterior y se utiliza la energía liberada para mantener las funciones vitales; esta última se denomina catabolismo. c) Relación o sensibilidad: permite a los seres vivos recibir estímulos y reaccionar frente a ellos. Es muy importante porque facilita la realización de las funciones anteriores. I Ilustración 3 Poder de reaccionar a los estímulos ambientales. INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA 2019 Estos tres procesos pueden observarse sin dificultad en bacterias, plantas y animales; sin embargo, no son tan fáciles de apreciar en los virus ya que no poseen metabolismo propio y necesitan de otro ser vivo que les permita reproducirse. Sin embargo, no son materia inanimada ya que las moléculas que encierran en su interior poseen la información necesaria para obtener copias de sí mismos. Por ello se dice que los virus están en la frontera entre lo vivo y lo inerte, es decir, en la frontera de la vida. 1.2. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS Las características que presentan los seres vivos permiten pensar en la existencia de varios niveles de organización con diversos grados de complejidad estructural que van más allá de la simple unión de sus componentes moleculares. Para facilitar su estudio se dividen estos niveles en 5 grandes grupos. En muchos casos es difícil establecer una correspondencia exacta entre un nivel y los seres vivos correspondientes. Ilustración 4 Niveles de organización de la materia viva a) Nivel molecular: las partículas subatómicas (neutrones, protones y electrones) forman los átomos. A su vez la unión de dos o más átomos mediante enlaces químicos forma las moléculas que son la parte más pequeña de una sustancia que conserva sus propiedades. A las moléculas que forman parte de los seres vivos se les denomina biomoléculas (ej. Aminoácidos). Las macromoléculas son el resultado de la unión de distintas moléculas (ej. Proteínas, formadas por la unión de miles de aminoácidos). La unión de varias macromoléculas da lugar a las asociaciones macromoleculares (ej.1: complejos multienzimáticos, formados por la unión de varios enzimas, es decir, un tipo particular de proteínas; ej.2: membranas celulares, formadas por la unión de proteínas y fosfolípidos). Estas asociaciones macromoleculares se asocian para formar los orgánulos celulares (ej. mitocondrias y cloroplastos, formados ambos por dobles membranas celulares y complejos multienzimáticos, entre otras cosas). Este nivel molecular de organización también se denomina nivel abiótico, debido a que engloba únicamente materia inanimada. Ningún ser vivo pertenece a este nivel. Excepcionalmente algunos autores incluyen en él a los virus bajo la consideración de que son complejos supramoleculares (en realidad están compuestos únicamente por proteínas y una molécula de ácido nucleico de un solo tipo). Los restantes 4 niveles son bióticos puesto que es en ellos donde se encuentran los seres vivos. b) Nivel celular: una agregación compleja de distintos orgánulos forma una célula. A este nivel pertenecen todas las células, ya sean procarióticas o eucarióticas. II INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA 2019 c) Nivel orgánico: Las células que poseen existencia propia independiente y las que se agrupan con otras células forman los organismos, en el primer caso son unicelulares y en el segundo son pluricelulares. En estos últimos tiene lugar una división del trabajo entre las distintas células que lo forman y una diferenciación celular. Esto da lugar a la formación de tejidos, éstos se reúnen para formar órganos y un conjunto de varios órganos que actúen de forma coordinada para desempeñar una determinada función forman un aparato. d) Nivel de población: los seres vivos no viven aislados, sino que se relacionan entre ellos. Esto trae consigo la aparición de un nivel superior de organización dentro de la materia viva que es el de población (conjunto de individuos de la misma especie que viven en la misma zona geográfica en un determinado período de tiempo). e) Nivel de ecosistema: las distintas poblaciones que habitan en una misma zona forman una comunidad o biocenosis. Las condiciones y características de esa zona forman un biotopo. El conjunto formado por la biocenosis, el biotopo y las relaciones que se establecen entre ellos forman un ecosistema. Los factores climáticos delimitan zonas de vegetación similar que a su vez condiciona la existencia de una fauna concreta, repitiéndose dichas zonas en áreas muy extensas de la Tierra que reciben el nombre de biomas. El conjunto de todos los biomas terrestres forma la Biosfera, es decir, la capa de la Tierra habitada por seres vivos y, por tanto, el nivel de organización más amplio. 1.3. EL ORIGEN DE LOS SISTEMAS VIVOS En 1953, Miller (Universidad de Chicago) realizó un experimento en el que reprodujo, en un matraz cerrado, la composición de la atmósfera primitiva (hace 4.000 m.a.) tal y como la describían los geofísicos de la época, y al hacer saltar en la mezcla unas descargas eléctricas, que harían las veces de radiaciones solares y cósmicas de los comienzos de la Tierra, obtuvo una solución acuosa de sustancias orgánicas entre las que había algunos aminoácidos sencillos. Este experimento fue una confirmación parcial de la hipótesis de Oparin de 1938 sobre el origen de la materia orgánica en el planeta. Según esta hipótesis, hace unos 3500 m.a. la atmósfera de la Tierra estaba formada fundamentalmente por metano, amoniaco y vapor de agua. Estas moléculas sencillas, excitadas por radiaciones solares y descargas eléctricas se fueron condensando y diversificando, dando lugar a gran variedad de moléculas orgánicas, las cuales, al enfriarse la Tierra, fueron arrastradas por torrenciales lluvias hasta el océano. III INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA 2019 ASPECTOS PRELIMINARES DE LA BIOLOGÍA Ilustración 5 Representación del origen de la vida por un árbol filogenético El primitivo océano estaba formado por masas de agua caliente donde se iban acumulando gran cantidad de estas moléculas orgánicas. A todo este medio se le conoce como caldo primitivo. Su temperatura favorecía las reacciones entre las moléculas que, al unirse, iban adquiriendo un mayor grado de complejidad y tamaño. Todas estas moléculas se fueron asociando formando agregados heterogéneos que Oparin denominó coacervados. Estos coacervados estaban provistos de una envuelta que al mismo tiempo que les separaba del medio, les permitía tomar de él nuevas moléculas orgánicas. Los coacervados no sólo eran capaces de nutrirse, sino que también se duplicaban dando lugar a otros. En consecuencia, se pueden considerar a estos coacervados las primeras formas de Vida. Toda esta etapa de la evolución de los seres vivos recibe el nombre de abiótica, puesto que no se puede considerar aun a los coacervados como seres vivos. La etapa posterior de evolución a partir de auténticas células se llama ya evolución biótica. Al margen de la hipótesis de Oparin, la Ciencia actual está muy lejos de aclarar los procesos que originaron la vida, aunque se está investigando sobre el tema. 1. ETIMOLOGIA: Deriva de dos voces griegas que se combinan para dar nombre a la ciencia que se ocupa de los seres vivos: BIOS = Vida LOGOS= Tratado o Discurso 2. DEFINICIÓN Es la ciencia que estudia las leyes que rigen a los seres vivos, sus múltiples formas, manifestaciones o comportamientos y relaciones con el medio. 3. DIVISIÓN DE LA BIOLOGÍA: Se divide en tres grupos: BIOLOGIA GENERAL: Es una ciencia esencialmente inductiva, trata de establecer los caracteres del organismo como también las leyes que éstos obedecen. BIOLOGÍA ESPECIAL O SISTEMÁTICA (TAXONÓMICA) Se interesa por las diferencias que existe entre los distintos seres vivos que permite su clasificación de animales y plantas y luego cada uno de estos grupos en categorías, tipos, clases, órdenes, etc BIOLOGÍA APLICADA Estudia la relación de los seres vivos con otras ciencias como la medicina, agricultura, ganadería, veterinaria, sociología, psicología, derecho, etc. 4. RAMAS DE LA BIOLOGIA Encontramos dos criterios para poder mencionar las ramas de la Biología, siendo: a) Por la especialidad, es decir a la materia de estudio. b) Por el tipo de organismo que estudia RAMAS DE LA BIOLOGÍA POR LA ESPECIALIDAD: * Morfología: Llamada también biostática, se ocupa de estudiar la forma IV INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA 2019 externa y estructura interna de los organismos en reposo. * Anatomía: Estudia las estructuras del cuerpo humano y las relaciones entre los diferentes órganos * Organografía: Estudia las estructuras macroscópicas (órganos) * Histología: Estudia las estructuras microscópicas (Tejidos) * Citología: Estudia las estructuras microscópicas (células) * Micelas: Estudias las estructuras finas que están dentro del campo de las estructuras coloidales. FISIOLOGÍA: Llamada también biodinámica se encarga de estudiar las funciones de las distintas partes del cuerpo y de otros individuos. * Fisiología Orgánica: Estudia la fisiología de los órganos * Fisiología Histológicamente: Funciones de los tejidos. * Fisiología Citológica: Estudia las funciones de la célula. BIOFÍSICA: Estudia los fenómenos físicos y las leyes de la energía en su aplicación directa o indirecta a los fenómenos vitales. BIOQUÍMICA: Estudia la composición química de los seres vivos y los cambios químicos que se producen en ellos. * Biofísica: Estudia los cuerpos químicos que constituyen los organismos * Biodinamoquímica: Estudia las transfomaciones químicas de los componentes de los organismos o de los que toma del ambiente. Estudia el origen de los seres vivos en el tiempo y en el espacio. * Ontogenia o Embriología: Estudia el desarrollo del individuo desde le huevo hasta su perfección como individuo. * Filogenia: Estudia el origen y evolución de las especies en el tiempo. * Etimología: Estudia el proceso de la aparición de las especies en el tiempo. * Etología: Estudia el comportamiento de los animales. BIOTAXIA: Ordena los seres vivos en grupos metódicos, atendiendo a normas establecidas para su clasificación. * Taxonomía: Agrupa las especies, según las semejanzas o diferencias, en tipos, clases, etc. * Biogeografía: Ordena a los seres vivos, relacionando a la distribución de éstos en la superficie terrestre. * Zoogeografía * Fitogeografía * Paleontología: Estudia los organismos fosilizados, estableciendo relaciones entre si con los seres vivientes actuales. Pleozoología: Estudia los organismos fosilizados animales. Paleobotánica: También llamado fitopaleología, estudia los organismos fosilizados vegetales. ECOLOGIA: Estudia las relaciones recíprocas entre los organismos y el medio físico, químico y biológico en el que se desenvuelve. GENÉTICA: Estudia la herencia biológica y sus variaciones, fundada en los genes. EXOBIOLOGÍA: Llamado también Astrología, siendo ésta una rama de la Biología que se ocupa del estudio del espacio exterior, es decir trata de estudiar la vida en el espacio. POR EL TIPO DE ORGANISMO QUE ESTUDIA ZOOLOGÍA: Estudia a los animales: Entomología : Insectos Ictiología : Peces Ornitología : Aves Helmintología : Gusanos Herpetología : Reptiles V INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA 2019 Batracología : Anuros (sapos y ranas) Mastozoología: Mamíferos Carcinología: Crustáceos Malacología : Moluscos BOTANICA: Estudia las plantas Algología o ficología : Algas Briología : Musgos Pteriodología : Helechos Etnobotánica : Diversidad de plantas PROTOZOOLOGÍA: Organismos unicelulares MICROBIOLOGÍA: Estudia las formas microscópicas de vida Bacteriología : Bacterias Micología : Hongos Virología : Virus ANTROPOLOGIA: Estudia las características históricas del ser humano VI
