BIOLOGIA BÁSICA 1

Universidad Católica de Cuenca
Sede Azogues
Unidad Académica de Salud y Bienestar
Ciclo de Nivelación Y Admisión
Medicina – Odontología – Enfermería
2016 – 2017
Biología
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Unidad I
ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA
Organización y evolución del universo
Teorías del origen del universo (qué edad tiene el universo)
El origen del universo se ha estudiado y discutido mucho; se han propuesto varias teorías para
explicarlo. Una de ellas ha sido la teoría del big bang , también llamada de la gran explosión, se
considera que este término fue atribuido a manera de burla por el científico Fred Hoyle, gran opositor
de esta teoría, en 1949, durante una emisión radial. El origen de esta teoría se atribuye a un sacerdote y
astrofísico belga llamado George Lemaître (1894-1966), quien en los años veinte propuso que el
universo comenzó hace aproximadamente 10 000 o 20 000 millones de años, a partir de un único
átomo primigenio; una onda expansiva masiva hizo que toda la materia del universo surgiera a partir
de algún tipo de energía desconocida. A medida que el tiempo transcurrió, la materia se enfrió y dio
origen a diversos átomos que se condensaron en estrellas y galaxias. Esta teoría ha sido muy
cuestionada, en especial por la Iglesia, que se basa en la teoría del creacionismo: según el Génesis 1,
“En el comienzo de todo, Dios creó el cielo y la Tierra. La Tierra no tenía entonces ninguna forma;
todo era un mar profundo cubierto de oscuridad, y el espíritu de Dios se movía sobre el agua.
Entonces Dios dijo “¡Que haya luz!...”. Estas teorías contradictorias han creado una brecha entre la
ciencia y la Iglesia; por ejemplo, el científico Stephen Hawking afirmó que “preguntarse qué había
antes del big bang es como preguntarse qué hay al norte del polo norte”, lo que generó críti cas por
parte de la Iglesia. Sin embargo, en los últimos años la brecha ha ido disminuyendo para mantener la
armonía entre Iglesia y ciencia. En opinión del papa Francisco, “El inicio del mundo no es obra del
caos que debe a otro su origen, sino que se deriva directamente de un principio supremo que crea por
amor. El big bang, que hoy se sitúa en el origen del mundo, no contradice la intervención de un
creador divino, al contrario, la requiere. La evolución de la naturaleza no contrasta con la noción de
creación, porque la evolución presupone la creación de los seres que evolucionan”.
Para la ciencia, el universo y su evolución son objetos de estudio de la cosmología, del griego cosmos =
universo organizado y logía = tratado. Según esta disciplina, el universo es todo lo que nos rodea y
permanece en orden.
Existen diversas teorías sobre cómo se originó el universo, entre las más aceptadas tenemos:
1. La teoría del big bang o de la gran explosión
La teoría de mayor aceptación en el mundo científico fue propuesta por el físico ruso Alexander
Friedman (1888–1925) y por el astrónomo belga George Lemaitre (1894–1966) y se conoce como la
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teoría del big bang o de la gran explosión. Según esta, el universo se formó hace aproximadamente 14 000
millones de años, cuando toda la materia estaba en un solo lugar del espacio. En un momento
determinado, las altas presiones y temperaturas provocaron una explosión que hizo que la materia y la
energía se proyectaran en todas direcciones. Después, la materia se reagrupó y creó las primeras galaxias y
las estrellas. En la última etapa se originó el Sistema Solar. Primero se formó el Sol y millones de años
después los planetas, entre ellos la Tierra.
Etapas del big bang
1. La alta presión y la elevada temperatura
provocaron un estallido que proyectó la materia
y la energía en diferentes direcciones.
2. Se originaron los primeros átomos.
3. Se formaron la Vía Láctea y las demás galaxias.
4. El Sol y los planetas se condensaron a partir de
una nube de gas y polvo.
2. Teoría Evolucionista del Universo
Emmanuel Kant en 1775, en su teoría supone la existencia de elementos primitivos que conformaban una
nube de polvo que llenaban el espacio con materiales sólidos libres en el espacio que se condensaron. Las
partículas más densas atrajeron a las de menor densidad concentrándose en un punto de gran atracción, el
sol. El proceso se repitió con otra partículas circundantes alrededor de este se concentraron en núcleos
menores que formaron los planetas quedando estos en la distancia de atracción gravitacional del sol; de
forma similar se formaron los satélites en la proximidad de los planetas.
Pedro Simón Laplace en 1779, enuncia su teoría que refiere a una masa de gases incandescentes que al
enfriarse, se contrae debido a la gravitación (esa materia da origen al sol) dejando materia en la periferia en
forma de círculo en su movimiento de concentración interna; la materia se concentra en movimiento
circular y con el tiempo se condensa en esferas gaseosas que se enfría y se mueven en orbitas casi circular
dando origen a los planetas.
3. La teoría del universo pulsante u oscilante
Esta teoría, conocida también como gran rebote, fue propuesta por el físico norteamericano Richard
Tolman (1881–1948). Establece que las galaxias dejarán de alejarse cuando se termine el impulso inicial de
la gran explosión; luego, se atraerán por la acción de su propia fuerza de gravedad, lo que causará una
contracción del universo; entonces, las galaxias formarán una sola masa de alta densidad que nuevamente
explotará, e iniciará una nueva fase de explosión – expansión – concentración.
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4. La Teoría del Estado Invariable, Estacionario o Creación Continua
Muchos consideran que el universo es una entidad que no tiene principio ni fin. No tiene principio porque
no comenzó con una gran explosión ni se colapsará, en un futuro lejano, para volver a nacer. La teoría que
se opone a la tesis de un universo evolucionario es conocida como "teoría del estado estacionario" o "de
creación continua" y nace a principios del siglo XX.
El impulsor de esta idea fue el astrónomo inglés Edward Milne y según él, los datos observación de un
objeto ubicado a millones de años luz, deben ser idénticos a los obtenidos en los recabados por
la observación de la Vía láctea desde la misma distancia. Milne llamó a su tesis "principio cosmológico".
En 1948 los astrónomos Herman Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle retomaron este pensamiento y le
añadieron nuevos conceptos. Nace así el "principio cosmológico perfecto" como alternativa para quienes
rechazaban de plano la teoría del Big Bang.
Dicho principio establece, en primer lugar, que el universo no tiene un génesis ni un final, ya que la
materia interestelar siempre ha existido. En segundo término, sostiene que el aspecto general del universo,
no sólo es idéntico en el espacio, sino también en el tiempo.
Edad y estructura de la tierra.
El origen de la Tierra
El surgimiento de la Tierra se percibe en el mismo orden lógico de pensamiento, un proceso gradual de
múltiples cambios, transformaciones hasta llegar a modelar el planeta que tenemos. La Tierra debió iniciar
su existencia como una masa gaseosa desprendida en el momento de la Gran Explosión formando
primero al Sol como a otras estrellas a partir de la acumulación de polvo y gases de hidrógeno y helio hace
5000 millones de años.
El Sol originado a partir de la inmensa nube, se condensó gradualmente a medida que los átomos de
hidrógeno y de helio eran atraídos por la fuerza de la gravedad y caían en el centro de la nube. Cuando la
aglomeración se hizo más densa, los átomos se movieron más rápidamente, más átomos chocaban unos
contra otros y el gas de la nube se tornó más y más caliente. A medida que la temperatura se elevaba, se
intensificó la violencia de las colisiones hasta que los átomos de hidrógeno chocaron con tal fuerza, que
sus núcleos se fusionaron formando átomos de helio adicionales y liberando energía nuclear. Esta reacción
termonuclear aún ocurre en el corazón del Sol y es la fuente de energía que se irradia desde su
incandescente superficie.
Según la teoría actual, los planetas se formaron a partir de los restos del gas y del polvo que giraban
alrededor de la estrella recién formada. Al comienzo, las partículas deben haberse reunido al azar, pero a
medida que la masa aumentaba de tamaño otras partículas comenzaron a ser atraídas por la gravedad de las
masas más grandes. El torbellino de polvo y las esferas en formación continuaron girando alrededor del
sol hasta que finalmente, cada planeta hubo limpiado por completo su propia órbita, recogiendo la materia
suelta, a la manera de una bola de nieve gigantesca.
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La órbita más cercana al Sol fue recorrida por Mercurio, la siguiente por Venus, la tercera por la Tierra, y
así sucesivamente hasta Neptuno y Plutón. Se estima que los planetas incluyendo a la Tierra, han
comenzado su existencia hace aproximadamente 4600 millones de años. Durante el tiempo en que la
Tierra y otros planetas estaban formándose, la liberación de energía a partir de materiales radiactivos
mantenían sus interiores muy calientes. Cuando la Tierra aún estaba tan caliente que era principalmente un
líquido, los materiales más pesados se reunieron en el centro denso, cuyo diámetro es aproximadamente la
mitad del diámetro del planeta. Apenas se agotó la existencia del polvo estelar, piedras y rocas más
grandes, el planeta dejó de crecer. A medida que la superficie de la Tierra se enfriaba, fue formándose una
corteza externa, una cáscara tan delgada como la de una manzana. Las rocas más viejas de esta capa datan,
según los métodos isotópicos, de hace 4 100 millones de años.
Sólo 50 kilómetros por debajo de su superficie, la Tierra está aún caliente y una pequeña fracción de ella
todavía está derretida. Sus evidencias se manifiestan en las erupciones volcánicas que expulsan lava a través
de los puntos débiles de la
corteza terrestre, o en los géiser, que arrojan el agua hirviendo que se había escurrido gradualmente hacia el
interior de la Tierra.
La edad de la Tierra
La Tierra se originó en un período largo de tiempo, esta es una de las cuatro condiciones para poder
explicar el lento diseño de las primeras formas de vida, que iniciaron como estructuras simples, que fueron
transitando a una mayor complejidad como las conocemos ahora. El lapso de tiempo no es un deseo
caprichoso, existen múltiples pruebas que le dan veracidad a esta exigencia.
Determinación de la Edad de la Tierra
El primer intento científico para conocer la edad de la Tierra, fue de Herodoto, que observó cómo los
sedimentos se depositaban en las orillas del Río Nilo y así supo que estudiando la superposición de los
estratos, podría conocerse la edad de la Tierra, además, pensó que calculando el volumen de los
sedimentos que van al mar, permitirían calcular la duración de los períodos erosivos. Por este método se
pensaba que, calculando el tiempo en que se tardó en depositar cada capa, se podría conocer la edad del
planeta determinándose en 600 millones de años.
El método de la salinidad fue otro intento para medir la edad de la Tierra. Se pensó que los mares en un
principio no eran salados y que la salinización se dió en la medida que la sal se desprendía del suelo y era
llevada al mar por los ríos. Por esta forma se calculó la edad de la Tierra en 100 millones de años. Este
método es poco aceptable porque no se sabe si en un principio los mares eran dulces o salados, o si la
concentración de sales se debió a la intensa evaporación del agua del mar o si la sal realmente se
desprendió de las rocas sedimentarias.
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Existieron otros métodos como el petrográfico basado en las semejanzas de las rocas o el
paleontológico en los restos de animales y plantas. “El geólogo James Hutton (1721-1797) propuso que
la Tierra fue moldeada por el viento, el clima y el fluir del agua, su propuesta se le conoció como
uniformitarismo y era relevante por considerar que la Tierra tenía una larga historia, contraria a la postura
cristiana que sólo le atribuía 10 000 años, consideraba que los cambios eran parte de un curso normal de
acontecimientos, por oposición a un sistema estático.
El inglés William Smith (1769-1839) fue de los primeros en estudiar la distribución de los fósiles en las
diferentes capas del suelo, conocidas como estratos geológicos, estableció que cada estrato,
independientemente del lugar en el que se encontrase,
contenía tipos característicos de fósiles y que estos fósiles
eran realmente la mejor manera de identificar un estrato
particular, al identificar diferentes localidades geográficas.
George Cuvier fue el fundador de la paleontología de los
vertebrados y pudo hacer deducciones brillantes a partir de
pocos fragmentos óseos, determinó que muchas especies
que habían existido alguna vez, ya no existían (se sabe
actualmente que mucho menos del 1% de todas las especies que han vivido en algún momento están
representadas actualmente sobre la Tierra)”.
El método que ha tenido mayor aceptación científica, es el radioactivo, en el que se utiliza el Uranio y
Torio y con ello se determinó en 4 500 millones de años la edad de la Tierra, tiempo considerable que
nos da posibilidades de tejer explicaciones sobre los múltiples cambios sufridos en el planeta.
Estructura de la Tierra
La Tierra está formada por numerosas capas, algunas externas y otras internas. Se dividen en varios grupos
según su estado: sólido o semi-líquido, líquido o gas.
La corteza del planeta Tierra es una fina capa formada por placas rígidas que se apoyan sobre el manto
superior. Juntas forman la litosfera y flotan sobre la astenosfera, una capa de materiales calientes y
pastosos que, a veces, salen por una grieta formando volcanes.
La densidad y la presión aumentan hacia el centro de la Tierra. En el núcleo están los materiales más
pesados, los metales. El calor los mantiene en estado líquido, con fuertes movimientos. El núcleo interno
es sólido.
Las fuerzas internas de la Tierra generan movimientos que se notan en el exterior. Los movimientos
rápidos originan terremotos; los lentos forman plegamientos, como los que crearon las montañas.
El rápido movimiento rotatorio y el núcleo metálico generan un campo magnético que, junto a la
atmosfera, nos protege de las radiaciones nocivas del Sol y de las otras estrellas del Universo
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Capas de la Tierra
Desde el exterior hacia el interior podemos dividir la Tierra en cinco partes:
1. Atmósfera: Es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del planeta. Tiene un grosor de más de
1.100 km, aunque la mitad de su masa se concentra en los 5,6 km más bajos.
2. Hidrosfera: Se compone principalmente de océanos, pero en sentido estricto comprende todas las
superficies acuáticas del mundo, como mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas. La
profundidad media de los océanos es de 3.794 m, más de cinco veces la altura media de los
continentes.
3. Litosfera: Compuesta sobre todo por la corteza terrestre, se extiende hasta los 100 km de
profundidad. La litosfera comprende dos capas, la corteza y el manto superior, que se dividen en
unas doce placas tectónicas rígidas. El manto superior está separado de la corteza por una
discontinuidad sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil, la
astenosfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas de la astenosfera, de 100 km de grosor,
permiten a los continentes trasladarse por la superficie terrestre y a los océanos abrirse y cerrarse.
4. Manto: Se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2.900 km. Excepto en
la zona conocida como astenosfera, es sólido y su densidad, que aumenta con la profundidad, oscila
de 3,3 a 6. El manto superior se compone de hierro y silicatos de magnesio como el olivino y el
inferior de una mezcla de óxidos de magnesio, hierro y silicio.
5. Núcleo: Tiene una capa exterior de unos 2.225 km de grosor con una densidad relativa media de
10Kg por metro cúbico. Esta capa es probablemente rígida, su superficie exterior tiene depresiones y
picos. Por el contrario, el núcleo interior, cuyo radio es de unos 1.275 km, es sólido. Ambas capas del
núcleo se componen de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las
temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6.650 °C y su densidad media es de 13. Su presión
(medida en GigaPascal, GPa) es millones de veces la presión en la superficie.
El núcleo interno irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las diversas capas
concéntricas que forman la porción sólida del planeta. La fuente de este calor es la energía liberada
por la desintegración del uranio y otros elementos radiactivos. Las corrientes de convección dentro
del manto trasladan la mayor parte de la energía térmica de la Tierra hasta la superficie.
Materia y Energía
La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La masa es la medida de la
cantidad de materia contenida en una muestra de cualquier material. Mientras más masa tenga un objeto,
más fuerza se requerirá para ponerlo en movimiento. Debido a que todos los cuerpos en el universo
cumplen con la definición de materia, todos están formados por materia.
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La energía se define como la capacidad de realizar trabajo o transferir calor. Se conocen diversas formas
de energía, incluyendo energía mecánica, eléctrica, calórica y térmica. Los vegetales utilizan la energía
lumínica del sol para su crecimiento.
La energía eléctrica permite iluminar un cuarto con sólo cerrar un interruptor. La energía calórica permite
cocinar los alimentos y calentar los hogares. La energía se puede clasificar en dos tipos principales: cinética
y potencial.
Un cuerpo en movimiento, posee energía debido a su movimiento, esta energía se denomina energía
cinética, y representa la capacidad de realizar trabajo en forma directa y se transfiere fácilmente de un
objeto a otro.
La energía potencial, es la energía que posee un cuerpo debido a su posición o su composición. El
carbón, por ejemplo, posee energía química, una forma de energía potencial debido a su composición. Una
roca que se encuentra en la cima de una montaña, posee energía potencial debido a su altura, cuando se
despeña, convierte esa energía potencial en energía cinética.
Aquellos procesos químicos que están acompañados de cambios de energía hacia el medio circundante,
generalmente en forma de energía calórica, se denominan exotérmicos. Sin embargo, otras reacciones son
endotérmicas, es decir, absorben energía del medio circundante.
Propiedades de la Materia
Las propiedades de la materia pueden ser generales o específicas. Las propiedades generales, o también
llamadas extrínsecas, son aquellas comunes a todos los tipos de materia, no permiten diferenciar una
sustancia de otra. Las propiedades específicas, o también llamadas intrínsecas, son aquellas que permiten
diferenciar una sustancia de otra, pues tienen un valor específico. Por ejemplo, si tienes un vaso con una
sustancia líquida y determinas que su volumen es de 150 ml, con este dato no puedes saber qué sustancia
es; pero si mides su densidad y determinas que es de 1g/ml puedes saber que es un vaso con agua.
Propiedades Generales de la Materia
Las propiedades generales de la materia se presentan tanto en la materia como en los cuerpos que son
proporciones de la misma, las propiedades generales son:
Extensión: todos los cuerpos ocupan un lugar en el espacio, el lugar que ocupa el cuerpo es su volumen.
Impenetrabilidad: como cada cuerpo ocupa un lugar en el espacio, su lugar no puede ser ocupado al
mismo tiempo con otro cuerpo.
Inercia: consiste en la tendencia que tiene los cuerpos de continuar en su estado de reposo o movimiento
en que se encuentran si no hay una fuerza que los cambie.
Masa: es la cantidad de materia contenida en un volumen cualquiera, la masa del cuerpo es la misma en
cualquiera parte de la tierra o en otro planeta.
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Peso: es la acción de la gravedad de la tierra sobre los cuerpos, en lugares donde la fuerza de gravedad es
menor, por ejemplo, en una montaña o en la luna, el peso de los cuerpos disminuye.
Divisibilidad: es la propiedad que tiene cualquier cuerpo de poder dividirse en pedazos más pequeños,
hasta llegar a las moléculas y los átomos.
Porosidad: como los cuerpos están formados por partículas diminutas, estás dejan entre si espacios vacíos
llamados poros.
Elasticidad: propiedad que tiene los cuerpos de cambiar su forma cuando se les aplica una fuerza
adecuada y recobrar la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza.
Dureza: es la resistencia que opone un cuerpo al corte, a la penetración y a ser rayado.
Tenacidad: es la resistencia que ofrece un cuerpo a romperse o a deformarse cuando se le golpea.
Ductilidad: es la propiedad que tiene algunas materias, principalmente metales de estirarse para formar
hilos o alambres.
Maleabilidad: consiste en la facilidad que tiene algunas materias para extenderse en láminas.
Propiedades Específicas de la Materia
Densidad: es la masa que hay en gramos por unidad de volumen. Nos permite diferenciar unos materiales
de otros.
Punto de Fusión: Es la temperatura a la cual una sustancia se funde, es decir, cambia de estado sólido a
líquido. Mientras las sustancias se funden, la temperatura permanece constante, por ejemplo, un bloque de
hielo se funde a 0 grados centígrados.
Elasticidad: Propiedad de un cuerpo sólido para recuperar su forma cuando cesa la fuerza que lo altera.
Brillo: Aspecto que ofrece la superficie de un mineral al reflejar la luz.
La dureza: es la oposición que presentan los materiales al ser rayados.
Punto de ebullición: La temperatura en la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor
del medio en el que se encuentra. Coloquialmente, se dice que es la temperatura a la cual la materia cambia
del estado líquido al estado gaseoso.
Resistencia: Es la propiedad de ciertos materiales, como el acero, para soportar grandes esfuerzos.
Estados de la Materia.
La materia se presenta en cuatro estados distintos que son: sólido, líquido, gaseoso y plasma.
En el estado sólido, los cuerpos tienen forma definida y volumen propio, son prácticamente
incompresibles, son rígidos y no pueden fluir.
En el estado líquido, los cuerpos tienen volumen propio pero no tienen forma propia, sino que adoptan
la forma del recipiente que los contiene. Son poco compresibles y pueden fluir.
En el estado gaseoso, los cuerpos no tienen ni forma ni volumen propio, pues ocupan totalmente el
recipiente que los contiene, se expanden fácilmente y son muy compresibles.
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Estado plasma es similar al gaseoso, que se presenta cuando la materia se somete a temperaturas muy
elevadas. Si el agua se somete a temperaturas superiores a los 2000ºC, se vuelve plasma. Si bien el plasma
es poco común en la tierra, constituye el 99% de la materia en el resto del universo. Por ejemplo las
estrellas.
Los cuerpos pueden cambiar de estado cuando se modifican las condiciones de presión y temperatura a las
cuales están sometidos. Así un sólido que se calienta, se transforma en líquido y el proceso se llama fusión.
Inversamente si se enfría un líquido se transforma en sólido, llamándose solidificación. Un líquido que
pasa a gas se dice que se vaporiza o evapora y la forma gaseosa se denomina vapor. Si un gas (vapor) pasa
a líquido decimos que se condensa. Algunos sólidos pueden pasar al estado gaseoso y de éste al estado
sólido, sin pasar por el estado líquido. Ambos fenómenos se llaman sublimación.
Ley de la Conservación de la Energía
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Ley de la Conservación de la Energía
“La energía se conserva en los cambios, pero tiende a transformarse en formas de energía menos
aprovechables”
Aunque en cualquier proceso la cantidad de energía se conserva, no se conserva su calidad por que tiende
a transformarse en formas de energía menos útiles, en las transformaciones energéticas, una parte de la
energía inicial se disipa caloríficamente y no puede ser íntegramente convertida de nuevo en la forma que
tenía la energía inicial.
Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor, pero esto no puede transformarse
íntegramente en otro tipo de energía, se dice entonces que el calor es una forma degradada de energía.
Teoría de la Relatividad
Esta teoría fue realizada por Albert Einstein, durante los años 1905 y 1915 estas fueron planteadas en 2
formas, la teoría de la relatividad especial y la teoría de la relatividad general, en las cuales dedujo que la
energía es igual a masa y viceversa, poniendo en duda las teorías ya presentes en esos días impuestas por
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Newton, donde exponía que el universo está dividido en espacio y tiempo, regla que hasta ese día nadie
había negado, sino fue después de que Albert Einstein propuso otra forma para esa teoría.
La teoría de la relatividad especial: En esta teoría se descubrió que el movimiento es relativo a
cualquier otra cosa, esto quiere decir que dependiendo del lugar en el que se encuentre un suceso, o el
ángulo del que se lo vea, pueden existir muchas maneras de ver el problema. Además descubrió que la
velocidad de la luz es siempre constante en el espacio, se podría decir que es una constante universal, su
velocidad es de 30000km/s, después planteo la ecuación E=MC2 para saber cuál es valor de energía,
donde E es la energía, M es masa y C corresponde a la velocidad de la luz. Por ejemplo, el núcleo de un
átomo de helio está constituido por dos protones y dos neutrones, pero la masa del núcleo de helio es un
poco menor, cerca del 4%, que la masa sumada de dos protones y dos neutrones separados; en
consecuencia, al unirse estas cuatro partículas pierden una fracción de masa que se transforma en energía;
éste es el principio de la fusión nuclear, que permite brillar al Sol y a todas las estrellas.
La teoría de la relatividad general: Se dedujo que no había nada absoluto, excepto la luz, también se
percató que el tiempo no es absoluto sino es un factor que se puede deformar, dependiendo del lugar en el
universo en el que se encuentre, puede moverse más rápido o más lento, si se pudiera transformar la
materia en energía se tuviera una fuente de energía inimaginable.
Origen y Evolución de la Vida y de los Organismos
Teorías Sobre el Origen de la Vida
Creacionismo
Su principal defensor fue Carlos Linneo por el año de 1770, sostiene el
criterio de que las especies... “Son inmutables y experimentan cambios sin
más modificaciones que las que permiten distinguir unas de otras, cada
especie según esta teoría es independiente de las restantes incluso las más
afines”.
La propuesta de Van Helmont se fundamentaba en unir la materia
orgánica y la temperatura para el surgimiento de la vida, caso particular el
origen del ratón. (Dibujo hecho a mano, tomado del Lazcano).
Este planteamiento se basa en las narraciones bíblicas del Génesis, afirma
que la Tierra no tiene más de 10.000 años, que cada especie fue creada por
separado durante un breve lapso de actividad divina ocurrido hace 6000
años y que cada especie tiende a mantener su peculiaridad única y bien definida.
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La creación según el Génesis
La Biblia en el apartado de Génesis da cuenta detallada de cómo se creó la vida en seis días y a partir del
día séptimo Dios descansó al ver su obra terminada. Menciona que la tierra estaba desordenada y vacía, y
las tinieblas estaban sobre el haz del abismo. Mientras la luz activa de Dios estaba moviéndose de un lado
a otro sobre la superficie de las aguas.
Primer día (el día bíblico puede abarcar mil años o más, no se traduce al de 24 horas)
La tierra estaba desordenada y vacía, y las tinieblas estaban sobre el haz del abismo. “Hágase la luz”
entonces llegó a haber luz. Y empezó Dios a llamar la luz Día, pero a la tiniebla llamó Noche. Y fue la
tarde y la mañana, un día. (Génesis)
Segundo día.
“Llegue haber una expansión en medio de las aguas y ocurra una división entre las aguas y las aguas”. Hizo
Dios la expansión, y apartó las aguas que estaban debajo de la expansión más no las que deberían estar
sobre la expansión, (lluvia). Y llegó a ser así, y empezó Dios a llamar la expansión Cielo”. Y fue la tarde y
la mañana, el día segundo. (Génesis).
Tercer día
“Júntense las aguas que están debajo de los cielos en un mismo lugar y descúbrase la seca”. Y llegó a ser
así, y llamó Dios a la seca Tierra y a la reunión de las aguas llamó Mares, y vió Dios que era bueno. Y dijo:
Produzca la tierra hierba verde, hierba que dé simiente, árbol de fruto que de fruto según su género, que su
simiente esté en él sobre la tierra. Y fue así. Y fué la tarde y la mañana, el tercer día. (Génesis)
Cuarto día
“Llegue haber lumbreras en la expansión de los cielos para hacer una división entre el día y la noche; y
sean por señales para estaciones, días y años. Y sean en la expansión de los cielos para brillar sobre la tierra
(Estrellas). Y llegó a ser así. Y procedió Dios a hacer las dos grandes lumbreras, la lumbrera mayor para
dominar el día (Sol) y la lumbrera menor para la noche (Luna)” Fué la tarde y mañana, día cuarto.
(Génesis)
Quinto día
“Produzcan las aguas reptiles de animal viviente y aves que vuelen sobre la tierra en la abierta expansión de
los cielos. Y empezó Dios a crear las grandes ballenas y toda cosa viva que se anda arrastrando, las aguas
produjeron según su género y toda ave alada según su especie.” Y Dios los bendijo diciendo: Fructificad y
multiplicad y henchid las aguas en los mares. Y fué la tarde y la mañana del día quinto. (Génesis)
Sexto día
“Produzca la tierra seres vivientes según su género, animal doméstico, animal moviente y bestia salvaje de
la tierra según su especie”. Y fue así (Génesis) “Y dijo Dios: Hagamos al hombre a nuestra imagen,
conforme a nuestra semejanza y creó Dios al varón y hembra, y los bendijo diciéndoles: Fructificad y
multiplicad y henchid la faz de la tierra. He aquí la vida eterna.” Y fue la tarde y mañana del día sexto.
(Génesis)
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Séptimo día
Y fueron acabados los cielos y la tierra, y todo su ornamento. Terminó Dios, reposó en el día séptimo y
bendijo Dios al día séptimo, santificólo porque en él reposó de toda su obra que había Dios criado y
hecho. (Lo que ahora nosotros llamamos Domingo día de descanso) (Génesis).
Los que defienden ésta teoría son partidarios de la inmutabilidad y sostienen que las especies se originaron
independientemente unas de otras, por un acto de creación y que cada una se conserva fiel al tiempo
original con que fueron creadas. Se considera que la creación de las especies de los distintos organismos,
obedece a un plan predefinido de perfección orgánica que tienen una complicación progresiva y que según
este plan las especies fueron apareciendo en orden progresivo de complicación, hasta culminar con el
hombre.
Teoría de la Generación Espontánea (Abiogénesis)
El término espontáneo, es para indicar que la vida ocurrió en un lapso muy pequeño de tiempo y sin
influencia de otros organismos o de materia viviente. Su principal defensor fue el filósofo griego
Aristóteles que por el año 340 a.C. afirmaba... “de estos insectos, la pulga se originó de una ligerísima
cantidad de materia putrefacta, ya que donde quiera que haya excremento seco, es seguro encontrar una
pulga. Las chinches son generadas por la humedad de los animales vivientes y cuando ésta se seca, saltan
de sus cuerpos. Los piojos son generados por la carne de los animales”. Aristóteles creía también que las
moscas salían de la carne podrida de los animales. Pensaba que otros tipos de insectos salían de la madera,
de las hojas secas y hasta del pelo de los caballos.
Durante la Edad Media los estudiantes resucitaron los escritos de los filósofos griegos, agregaron literatura
y otras ideas fantásticas, como: “Los árboles ganso producen gansos bajo ciertas circunstancias”. El
pensamiento de la generación espontánea se contraponía en ese mismo momento a la observación de que
los organismos procedían de otros semejantes como lo relata nuevamente el mismo Aristóteles en su libro
Animalium... “La mayoría de los peces se originan de los huevecillos de otros peces. Existen sin embargo,
algunos peces que pueden originarse del lodo. En un estanque completamente seco, observé que al
llenarse éste nuevamente con agua de lluvia aparecían otra vez pececillos, estos animales no pudieron
haberse originado ni de los huevecillos, ni de la copulación y por lo tanto deben haberse originado del
lodo”.
Por su parte Boethius escribió... “Si se arroja un trozo de madera al mar, con el tiempo se crían gusanos en
él y en éstos van apareciendo la cabeza, los pies, las alas y finalmente las plumas. Cuando por fin acaba de
crecer tiene el tamaño de una oca, y vuela como las otras aves haciendo uso de sus alas. Un naturalista
describe un caso que apoya las observaciones anteriores. Un gran barco que tenía el nombre de Cristóbal,
había permanecido anclado por tres años. Fue arrastrado hacia la tierra, y la parte que había permanecido
13
bajo el agua estaba llena de agujeros rebosantes de gusanos. Algunos no se habían formado todavía como
aves, pero otros ya tenían ese aspecto”.
Así, la generación espontánea supone el surgimiento de la vida a partir de condiciones, tales como la
humedad, la temperatura y materia orgánica, lo que llevó a eminentes científicos a no dudar de esta
propuesta como fueron Newton, W Harvey, Descartes y Van Helmont. Este último propuso una receta
para generar ratones de las camisas (trapos viejos sudados, más paja en un rincón generará ratones).
Aunque estas ideas parecen increíbles, no olvidemos que todas tienen rasgos que las justifican. Pueden ser
probadas con la lógica y las bases científicas de su tiempo. Muchos de los experimentos clásicos de la
biología fueron hechos por el deseo de comprobar la teoría de la generación espontánea. Es necesario
recordar que la fuerza de este planteamiento duró cerca de 2000 años, del 340 a.C. en que se dejan
testimonios del pensamiento hasta el año 1700 de nuestra era.
Teoría de la Biogénesis
Esta teoría sostiene que la vida se originó de la vida y que lo semejante engendra a lo semejante, se opone
a la teoría del creacionismo y a la de la generación espontánea, sobre todo a ésta última, porque es posible
comprobar experimentalmente que la vida no surge de ésta manera, en el creacionismo no es posible
intentarlo de la misma forma. Sus principales defensores fueron Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani y
Louis Pasteur.
Experimento clásico de Francesco Redi (1626-1697)
En 1668 el físico, médico y poeta italiano Francesco Redi, realizó un experimento trascendental bajo
condiciones controladas con el fin de refutar la idea de la generación espontánea. Su experimento estaba
dirigido especialmente a observaciones e ideas ya generalizadas que aparentemente apoyaban a la teoría de
la generación espontánea. “Redi dijo: “Aunque es motivo de observación diaria, que un número infinito de
gusanos se formen en un cuerpo muerto y en plantas podridas, me siento inclinado a creer que estos
gusanos son generados por contaminación y la materia pútrida en la cual se encuentran, sólo actúa como
un medio adecuado donde los animales, en época de cría depositan los huevecillos para encontrar allí, un
medio nutritivo para su desarrollo”.
Es decir, Redi expresó que las larvas y gusanos no eran
generados por la materia muerta, sino que eran la
descendencia de sus progenitores, como la de cualquier otro
animal. Para demostrar esta idea, puso dos pedazos de carne
en frascos (carne de anguila) una parte quedó expuesta a las
moscas y otros insectos. Los gusanos sólo aparecieron en el
frasco abierto y no en el frasco cerrado”.
14
El uso de diversos frascos donde se permitía el contacto
de las moscas con la carne y otros en los que se evita,
favoreció la conclusión de que la mosca sólo proviene de
la misma mosca y no de manera espontánea.
Lo que Redi observó fue el ciclo completo de
la mosca que consta de huevo, larva, pupa y adulto.
Redi relata: “Coloqué tres serpientes muertas en una caja y las dejé descomponerse. A los tres días estaban
cubiertas de larvas, las que fueron consumiendo poco a poco toda la carne de las serpientes hasta que
quedaron sólo huesos. Hacia el decimonoveno día algunas larvas quedaron inmóviles, como si estuvieran
durmiendo. Parecieron acortarse y tomar una forma oval, como de un huevo. Después adquirieron una
consistencia dura, como la de las pupas de las orugas.
Redi puso algunas de estas pupas en un vaso de vidrio, y lo tapó cuidadosamente con papel. Después de
ocho días, las bolitas duras se rompieron y salió de cada una de ellas una mosca gris. Al principio, las
moscas se movían muy lentamente y tenía las alas cerradas. Después de unos cuantos minutos desplegó las
alas y pronto tuvo la apariencia de una mosca normal. Todas las moscas maduraron de una manera
semejante”, entonces Redi propuso su hipótesis. Habiendo considerado los hechos anteriores principié a
pensar si las larvas fuesen los renuevos de las moscas y no derivados de la descomposición de la carne. La
hipótesis me pareció plausible, porque antes de la aparición de las larvas siempre encontraba sobre la carne
moscas adultas del mismo tipo de las que surgían de las pupas”. Ya en el siglo XIX ningún científico
continuaba creyendo que los organismos complejos aparecían espontáneamente. Sin embargo el
advenimiento de la microscopia con Antonio van Leeuwenhoeck (1632-1723) llevó a que se reanimara con
mayor fuerza la generación espontánea de organismos simples. Solamente era necesario poner sustancias
en descomposición en un lugar cálido durante un corto período de tiempo y minúsculas “bestias vivas”
aparecían bajo la lupa ante los propios ojos. “Leewenhoek examinó muestras de agua de los pantanos, del
río de Delft y del agua de lluvia que había caído en las macetas. En todas estas muestras encontró
pequeños seres vivos”
El italiano Lazzaro Spallanzani. (1729-1799)
Eminente investigador, que tuvo aportes como el haber descubierto la forma de desplazamiento de los
murciélagos a través de su radar ubicado en las orejas y en 1785 desarrolló un sistema de inseminación
artificial en perros para demostrar la importancia de los espermatozoides. Este científico retoma los
trabajos dejados a su muerte por Leewenhoek “John Needham (1713-1781) y Lázaro Spallanzani (17291799) conocieron los trabajos de Leewenhoeck en relación a los seres pequeñísimos que se producían tan
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rápidamente que daban la impresión de generarse espontáneamente, por lo que decidieron someter a
prueba la teoría de generación espontánea utilizando éste recurso, aunque desde puntos de vista opuestos.
John T. Needham se inclinaba a creer que la teoría de la generación espontánea era válida. Por lo mismo,
pretendió demostrar que en la materia orgánica hay una “fuerza vital” creadora: entonces efectuó una serie
de experimentos, hirviendo caldo de carnero por poco tiempo; colocándolo luego en frascos que tapó con
corchos, y teniendo como resultado que en un período corto, el caldo presentó colonias de
microorganismos.
Spallanzani planteaba... si un caldo nutritivo se le sella el aire mientras está hirviendo nunca produce
microorganismos por lo cual no se descompone.
“No aceptaba lo que Needham creía haber demostrado y no sólo repitió los experimentos de éste sino que
ideó otros, además cambió un poco las condiciones; somete el caldo de carnero a ebullición por más
tiempo y con temperatura elevada. Ciertamente, en ninguno de los frascos del caldo de Sapllanzani hay
microorganismos.”
Frascos de Spallanzani. Mediante este experimento se pudo
demostrar que existe vida en el aire a partir de esporas, sin
embargo, no pudo responder al cuestionamiento de los vitalistas.
Needman, objetó que lo sucedido se debía a que al hervir excesivamente el caldo y al quitar el aire se
producía una incompatibilidad con la vida (recordemos que el vitalismo era una postura necesaria para que
los organismos tuvieran vida).
“Spallanzani decide demostrar el error de Needham. Colocó caldo en ocho frascos, tapó cuatro de ellos
con corcho y selló herméticamente los otros cuatro. ¡Los resultados fueron espectaculares! En los frascos
tapados con corcho se encontró gran cantidad de microorganismos, mientras que en los sellados la
ausencia de éstos fue absoluta”. Pudo demostrar que al romper sus frascos y permitir la entrada del aire
nuevo el caldo se descompuso inmediatamente. Sin embargo no pudo comprobar que el aire dentro de los
frascos no estaba contaminado.
En 1860 la controversia se había vuelto tan fogosa que la Academia de París ofreció un premio para los
experimentos que arrojaran nueva luz sobre el problema”.
16
Luis Pasteur
El premio fue reclamado en 1864 por Louis Pasteur, quien ideó un experimento para mostrar que los
microorganismos aparecían solamente por causa del aire contaminado, no espontáneamente como
sostenían sus opositores.
En sus experimentos usó matraces con cuello de cisne, porque permitían la entrada de oxígeno, pensaba
que el elemento faltante en el experimento de Spallanzani, que después de 100 años Pasteur modificó
parcialmente, era necesario para la vida, mientras en sus cuellos largos y curvos quedaban atrapadas
bacterias, esporas de hongos y otros tipos de vida microbiana, impidiéndose así que el contenido de los
matraces se contaminara.
Pasteur mostró que si se hervía el líquido en el matraz (lo cual mataba a los microorganismos presentes) y
se dejaba intacto el cuello del frasco, no aparecería ningún microorganismo, solamente si se rompía el
cuello del matraz permitiendo que los contaminantes entren en el frasco, aparecerían microorganismos
(algunos de sus matraces originales todavía estériles permanecen en exhibición en el Instituto Pasteur de
París).
Frascos con cuello en forma de cisne, con los que
Pasteur pone fin a la polémica de generación
espontánea, estos frascos a más de cien años de
su experimento permanecen intactos en el
instituto Pasteur en Francia.
En retrospección, los excelentes planteamientos de Pasteur en sus experimentos, resultaron decisivos,
porque el amplio problema de la generación espontánea había ocurrido alguna vez o no bajo las
condiciones específicas que -se alejaban para ello. Los experimentos de éste científico daban respuesta
solamente a este último asunto pero los resultados eran tan dramáticos que muy pocos científicos fueron
capaces de vislumbrar la posibilidad de que, en condiciones muy diferentes, cuando la tierra era joven,
podría en verdad haber ocurrido alguna forma de generación espontánea. El problema acerca del origen de
los primeros sistemas vivos quedó sin respuesta hasta bien avanzado el siglo XX.
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Exogénesis (Teoría de la Panspermia)
El químico sueco Svante A. Arrhenius, publica en 1908, su libro “la formación de los mundos”. En él
sustenta la teoría de la Panspermia. En donde afirma que la vida surge en la Tierra por la llegada de
esporas (organismos vivientes) de diferentes puntos del universo, transportadas a través de meteoritos.
Supone que esas esporas resistieron el frío y la falta de aire del espacio exterior, viajaron hasta encontrar un
medio para poder vivir y reproducirse.
Existen algunas objeciones a la Panspermia. La principal es que no aclara el origen de las esporas. Es decir,
no explica realmente el origen de la vida. También se duda de la resistencia de las esporas a las radiaciones
que existen en el espacio exterior y de que puedan sobrevivir a las altas temperaturas ocasionadas por la
caída de los meteoritos en la superficie terrestr|e.
Esta propuesta no es tan descabellada dada la inmensidad del universo, que en la Tierra existen
organismos en aguas termales en completa ebullición que otros organismos soportan condiciones extremas
como la mosca de la sal o el crecimiento de pastos de suelos salobres. Sin embargo, los seguidores a esta
propuesta son pocos dadas las evidencias.
Evolucionismo
Esta teoría biológica sostiene que todos los seres vivos actuales proceden, por evolución y a través de
cambios más o menos lentos a lo largo de los tiempos geológicos, de antecesores comunes.
Hacia 1830 surgen en Europa algunas teorías que intentarán explicar similitudes y diferencias entre
fenómenos socio-culturales de modo tal que surgió así una teoría general de la humanidad, desvinculada de
condicionamientos míticos o religiosos. El hilo conductor fue el concepto de evolución cuya idea central
era que es posible ordenar en serie las formas de vida natural de tal modo que se infiera intuitivamente el
paso de una forma de vida a la otra.
A lo largo de la historia de la biología, siempre ha habido científicos que se han preguntado sobre el origen
de la gran diversidad de especies, entre los más notables encontramos:
Jean Baptiste de Monet caballero de Lamarck (1744-1829)
En 1809 Lamarck público su obra Filosofía zoológica, considerada la primera teoría evolucionista de la
historia científica moderna.
La teoría de Lamarck se puede resumir en los siguientes tres puntos:
1. Todas las especies actuales proceden de otras especies anteriores, a partir de las cuales se han
originado mediante cambios sucesivos.
2. Estos cambios se han producido por un esfuerzo intencionado de los organismos, dirigido a
mejorar ciertas cualidades. Estas cualidades mejoradas serán los llamados caracteres adquiridos.
3. Los caracteres adquiridos a lo largo de la vida de un organismo que resultan beneficiosos pasaran a
sus descendientes.
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El siguiente ejemplo hipotético esquematiza la teoría de Lamarck:
Charles Darwin (1809-1882)
Es uno de los científicos más conocidos e influyentes de la historia de la biología. Darwin destaco por sus
grandes dotes como observador naturalista.
El viaje de Darwin
Después de abandonar los estudios de Medicina, Darwin emprendió un viaje alrededor del mundo a bordo
del Beagle que duro cinco años (1831-1836). Durante este viaje llevo a cabo numerosas expediciones a
tierra firme, en el transcurso de las cuales:

Observo las variaciones de diferentes poblaciones cercanas en el espacio, pero separadas por barreras
geográficas, como las poblaciones de pinzones en las islas Galápagos.

Elaboro detalladas descripciones de toda la flora y la fauna que iba estudiando.

Tomo muestras de fósiles, animales y vegetales.
Posteriormente, dedicó su vida al estudio de las notas y las muestras recopiladas. Todos los datos que iba
obteniendo de su estudio apuntaban hacia una teoría evolucionista. En 1858, un joven científico llamado
Alfred Russel Wallace remitió sus teorías evolucionistas a Darwin. Viendo los numerosos puntos en
común de las dos investigaciones, decidieron publicar conjuntamente sus opiniones. Un año después, en
1859, Darwin público su obra El origen de las especies, en la que exponía ampliamente la teoría sobre la
evolución de las especies.
La teoría de la evolución de Darwin se asienta en tres puntos fundamentales:
La variabilidad: Las poblaciones de seres vivos no son uniformes, sino que presentan cierta variabilidad,
mayor o menor en función de la especie observada. En un ambiente estable con suficientes recursos, las
poblaciones mantienen el número de individuos y conservan su variabilidad.
La adaptación: Ante un cambio en el ambiente desfavorable a una especie, de entre toda la variabilidad
existente, habrá algunos individuos que quizá presentaran unas características más adecuadas al nuevo
ambiente. Estos individuos estarán mejor adaptados.
19
La selección natural: Los individuos mejor adaptados se reproducirán más fácilmente y dejaran más
descendencia. Esta descendencia heredara los caracteres que determinan una mejor adaptación. Si la
selección se repite en cada generación durante miles de años, toda la población presentara el carácter que
determina una mejor adaptación. El siguiente ejemplo esquematiza la teoría de Darwin:
Los pinzones de Darwin: Una de los
animales que más llamo la atención de
Darwin, durante su estadía en las islas
Galápagos, fueron los pinzones. Darwin
observo a las trece especies diferentes que
existen en las islas, y todavía una especie
más en el continente; y pudo comprobar que
estas aves son muy similares entre si excepto
por la forma y tamaño de su pico.
A pesar de que todas estas especies forman parte del mismo grupo taxonómico y son muy cercanas entre
sí, presentan una clara diferenciación en la estructura de su pico, lo cual se ha convertido en una de las
pruebas más importantes a favor de la teoría darwinista de la evolución de las especies. Después de
numerosos estudios, se ha demostrado que la estructura del pico de los pinzones está directamente
relacionada con la alimentación de cada uno de ellos y, por tanto, con los alimentos disponibles en cada
isla del archipiélago de Galápagos. De esta manera, existen pinzones que se alimentan de frutas, otros de
insectos y otros de semillas. Los pinzones frugívoros tienen un pico similar al de un loro, preparado para
romper los frutos; mientras que los que se alimentan de semillas tienen un pico grueso que les permite
machacar las semillas con facilidad; mientras que los pinzones insectívoros tienen un pico más fino y
alargado para alcanzar larvas o cazar insectos con facilidad.
Este hecho es un claro ejemplo para ilustrar las ideas de Darwin sobre la evolución de las especies. Unas
aves, en principio similares, pero con cierta variabilidad entre sus individuos, se vieron sometidas a
20
distintos ambientes (en cada isla existían distintas condiciones ambientales y diferentes alimentos
disponibles). Esto provocó que los individuos con distintas características fueran seleccionados en las islas
en las que el ambiente les era más favorable y fueran desapareciendo en el resto de islas. De esta forma, los
pinzones que consiguieron sobrevivir lo hicieron porque se adaptaron al medio en el que se encontraban.
Como estos individuos se adaptaron mejor, tuvieron más descendencia, con lo que sus características se
seguían repitiendo en las siguientes generaciones. De esta forma, la selección natural fue actuando hasta
dejar en cada isla solamente pinzones con características adecuadas para la supervivencia en cada una de
ellas.
Pruebas de la Evolución
La evolución biológica es, posiblemente, el proceso más importante que afecta al conjunto de seres vivos
que habitan en la Tierra, aunque este proceso no se dé directamente sobre seres vivos determinados, ya
que es un proceso que se prolonga mucho en el tiempo y tarda miles o millones de años en manifestarse; a
pesar de ello, es un proceso imparable que comenzó con la aparición de la vida y desde entonces no ha
perdido nada de vigor.
Podemos tener una mayor certeza de la existencia de este proceso en el pasado, ya que según lo que
acabamos de ver, la evolución no se puede demostrar en la actualidad por su extremada lentitud; esta
certeza, sin embargo, la podemos obtener a partir de una serie de hechos que nos van a probar su
existencia.
Como hemos visto, Darwin elaboro su teoría a partir de la observación de las especies en los diferentes
ambientes y también a partir del estudio de fósiles. Desde entonces, los diversos científicos que han
estudiado la evolución han tenido que encontrar pruebas que justificasen sus teorías.
Las principales pruebas de la evolución con las que contamos actualmente son el registro fósil, la anatomía
comparada, los estudios de embriología comparada, los estudios de comparación de ADN y la
biogeografía.
1. Registro Fósil
El estudio de los fósiles ha permitido conocer las características de especies que dejaron de existir por uno
de los siguientes motivos:

Su hábitat cambio, y como no estaban bien adaptadas al nuevo hábitat, se extinguieron.

Evolucionaron y dieron lugar a otras especies.
El registro fósil es una importante fuente de información para entender los cambios evolutivos de muchas
especies, pero presenta ciertos problemas a la hora de interpretarlos.
21
Registro incompleto: Para que se forme un fósil se tienen que dar unas condiciones muy específicas. Ello
supone que no disponemos de fósiles de todas las especies que han existido y, por tanto, hay huecos en la
interpretación de la evolución de muchas especies.
Dificultad en la datación: Es muy importante datar un fósil para poder situarlo dentro de la historia
evolutiva de una especie, pero no siempre es fácil hacerlo. Históricamente se ha utilizado la datación
estratigráfica, basada en los estratos geológicos. Actualmente, también se utilizan métodos fisicoquímicos,
como la datación por carbono 14 (14C), que tiene un límite de datación de 70 000 años, o la datación por
potasio 40 (40K), que se utiliza a partir de 100 000 años de antigüedad. El problema se da cuando la
datación estratigráfica y la fisicoquímica no coinciden.
Tipo de restos fósiles: Debido a las características del proceso de fosilización, mayoritariamente solo se
conservan restos óseos, ya que raramente fosilizan las partes blandas de los organismos.
2. Anatomía Comparada
La actual diversidad de especies se ha generado por especiaciones sucesivas a partir de los primeros seres
vivos. Por tanto, todos los seres vivos actuales estamos ≪emparentados≫ en mayor o menor grado.
Este hecho se puede demostrar mediante la anatomía comparada, que se encarga del estudio y
comparación de órganos de diferentes especies. En anatomía comparada se distinguen tres tipos de
órganos:
Órganos homólogos: Son órganos de especies diferentes
que presentan la misma estructura pese a ser utilizados para
funciones distintas. Esto significa que comparten un
antepasado común del cual heredaron la estructura del
órgano.
Son
órganos
homólogos
las
extremidades
anteriores de los siguientes organismos:
Órganos análogos: Son órganos de especies diferentes que
tienen distinta estructura, pero una forma similar, ya que son
utilizados para la misma función. Los órganos análogos son una
prueba de la adaptación del grupo de especies al medio donde
viven. Las aletas de una ballena y un pez óseo son órganos
análogos.
Órganos vestigiales: Son estructuras que ya no se utilizan y que, a lo
largo de la evolución de una especie, han quedado atrofiadas. Los
órganos vestigiales son reminiscencias estructurales de órganos que eran
útiles en los antepasados de una especie. Un ejemplo de órgano vestigial
es el tubérculo de Darwin en humanos, reminiscencia de la punta de la
22
oreja que presentaría alguno de nuestros antepasados. En nuestros antepasados dicha punta seria parecida
a la de los simios actuales.
3. Embriología Comparada
En los animales con reproducción sexual, desde la fecundación hasta el nacimiento del nuevo individuo, el
embrión va sufriendo una serie de cambios. La modalidad de la biología que se encarga del estudio de esos
cambios es la embriología. Si comparamos el desarrollo de los embriones de diferentes especies de
vertebrados, observaremos que en los primeros estadios los embriones son casi idénticos entre sí. Las
diferencias se van
acentuando
según
avanza el desarrollo
embrionario.
Cuanto más tiempo
tarden
en
diferenciarse
los
embriones de dos
especies,
más
próximas
evolutivamente
estarán
estas
dos
especies.
4. Comparación del ADN
La información genética de todos los seres vivos está contenida en su ADN. Todos ellos comparten el
mismo código genético y solo se diferencian por el número y el tipo de genes. Estas diferencias son
debidas a que las especies van acumulando mutaciones como resultado del proceso evolutivo. Por tanto,
dos especies se diferenciaran entre sí por el número y el tipo de mutaciones que han ido acumulando.
Las técnicas de ingeniería genética actuales permiten el análisis y secuenciación del ADN. Cuando se
dispone de esta información, se puede comparar el material genético entre distintas especies. Así, dos
especies evolutivamente cercanas presentaran menos diferencias en sus respectivas secuencias.
5. Biogeografía
Parte de la biología estudia la distribución geográfica de las diferentes especies.
Frecuentemente, se han estudiado grupos de especies muy parecidas que viven en entornos cercanos, pero
aislados entre sí. De su estudio se puede deducir que las diferencias entre estas especies son fruto de las
23
sucesivas adaptaciones que los individuos han ido haciendo a los nuevos hábitats a partir de una única
especie antecesora.
La biogeografía, como prueba de la evolución, ya la utilizo Darwin. En su viaje a bordo del Beagle estudio
la distribución de las diferentes especies de pájaros pinzones de las islas Galápagos. De esta distribución
dedujo que los cambios evolutivos se pudieron suceder como resultado de la adaptación a cada nuevo
ambiente.
Teorías de Oparin y Haldane
La vida surgió a partir de un lento proceso de evolución química. Es decir, que a partir de sustancias
inorgánicas sencillas se formaron sustancias orgánicas cada vez más complejas, hasta integrar las primeras
formas de vida. Esta idea fue propuesta por Alexander Ivanovich Oparín en 1924 y coincidentemente por
John Haldane, por lo que muchos la han bautizado como la hipótesis de Oparín- Haldane. A partir de
esta propuesta, múltiples trabajos han reafirmado que la vida surgió por única vez, de manera lenta pero
constante a partir de múltiples reacciones químicas favorecidas por las condiciones de la atmósfera
primitiva, ésta idea cobró fuerza y para 1935 era ampliamente aceptada. “Se piensa que al inicio la
temperatura de la Tierra era baja, pero al continuar la compactación gravitacional se produjo calor, este
aumentó en respuesta a la energía de la desintegración radiactiva. El calor se liberó en manantiales
térmicos o volcanes, que a su vez produjeron gases, los cuales formaron la segunda atmósfera reductora,
con poco oxígeno libre o sin él. Los gases producidos incluían dióxido de carbono, monóxido de carbono,
vapor de agua, contenía también un poco de amoniaco, sulfuro de hidrógeno y metano, aunque estas
moléculas reducidas bien pudieron haberse degradado por la radiación ultravioleta del Sol.
Con el enfriamiento gradual de la Tierra, el vapor de agua se condensó produciendo lluvia torrencial que
formaron los océanos, además, estas lluvias erosionaron la superficie de la Tierra agregando minerales a los
océanos haciéndolo salados. La energía de los relámpagos, sumado al calor que surgía del interior del
planeta y las radiaciones ultravioleta provenientes del Sol, produjo una variedad de sustancias orgánicas
sencillas en la atmósfera, las cuales se acomodaron en poco tiempo en los mares primitivos. Puesto que no
había seres vivos que pudieran degradar esas sustancias orgánicas y porque la atmósfera promotora seguía
sintetizando ininterrumpidamente moléculas hasta que adquirieron las características de un caldo
primitivo.
Los mares debieron haber recibido una constante aportación de nuevas partículas orgánicas, ya que en la
tierra en constante enfriamiento debieron ocurrir torrenciales tormentas eléctricas durante muchos miles
de años.
La siguiente etapa fue crucial para la hipótesis de Oparín. Las sustancias orgánicas de los mares fueron
concentrándose cada vez más, lo que les permitió formar moléculas cada vez más grandes y de mayor
complejidad especial, es decir, coloides con propiedades especiales de carga eléctrica, capacidad de
dividirse al llegar a ciertas dimensiones. Oparín les dió el nombre de Coacervado, aunque el término le
24
corresponde originalmente a B. Jhon, Oparín lo fundamentó mayormente con sus investigaciones, por lo
que se le atribuye
más a él, a esos coloides específicos de gran complejidad organizacional; los
coacervados adquirían forma de gota gracias a que los rodeaba una “jaula” de moléculas de agua
perfectamente ordenada. Por consiguiente había una clara línea divisoria entre las moléculas de la gota y las
de agua circundante. Las propiedades de absorción de los coacervados hacían que éstos crecieran, pero en
última instancia debió formarse una membrana verdadera en la interface coacervado-agua, con lo cual
aumentó la permeabilidad selectiva de la pequeña gota.
Esquema de coacervado en el que se resalta el proceso metabólico de las sustancias.
Un coacervado que contiene fosforilasa y amilasa fue capaz de absorber glucosa 1
fosfato del medio y convertirla en maltosa. (Ville, p. 429)
En opinión de Oparín, desde las primeras etapas del desarrollo de la materia viviente debió haber síntesis
de proteínas a partir de aminoácidos. Dado que las proteínas pueden funcionar como catalizadores, su
formación debió ser un mecanismo que promovió el establecimiento de un orden en las reacciones
químicas, es decir, el surgimiento de un metabolismo controlado, Oparín no mencionó el probable
mecanismo de reproducción de esas complejas organizaciones de moléculas orgánicas, que en el año de
1924 aún no se sabía nada acerca de las funciones de los poli nucleótidos. Con todo ello es claro que la
formación de esas moléculas portadoras de información es fundamental para cualquier teoría acerca de la
evolución gradual de la vida a partir de sistemas abióticos más sencillos.
Condiciones que Permitieron la Vida
Hay ciertas condiciones que son propias de nuestro planeta e indispensables para el desarrollo de la Vida.
A continuación, explicamos de que se tratan.
1. Ubicación del Sistema Solar en la Vía Láctea
El sistema planetario que comprende al planeta Tierra, llamado Sistema Solar, está ubicado dentro de la
galaxia llamada Vía Láctea. El Sistema Solar se encuentra a mitad de camino entre el centro de la galaxia y
su periferia, alejado del agujero negro del núcleo de la galaxia, de estrellas explotando, y de las zonas de
mayor radiación, en lo que se conoce como la “zona galáctica habitable”.
2. Características del Sol
La Tierra orbita alrededor del Sol, nuestra mayor fuente de energía. De los distintos tipos de estrellas, el
Sol se categoriza como una estrella tipo espectral G2, enana de secuencia principal. Esto es importante ya
que, por ejemplo, si el Sol fuera menos masivo, la distancia a la que la Tierra debería estar para garantizar
25
otras condiciones que caracterizan la “zona habitable”, sería menor, y por tanto, al estar más cerca del Sol,
su atracción gravitacional bloquearía la rotación de la Tierra, generando dos caras con situaciones muy
distintas, una enfrentando continuamente al Sol y otra oscura, donde el frío sería constante.
En estas condiciones la Vida como la conocemos, no sería posible.
3. Ubicación de la Tierra en el Sistema Solar
Nuestro planeta se encuentra a una distancia del Sol determinada que hace posible que el elemento agua
se encuentre en estado líquido. Esto es importante ya que en éste estado, el agua puede absorber el calor
del Sol.
La Tierra está ubicada en una zona donde no hace ni demasiado calor para que los océanos se evaporen, ni
demasiado frío para que se congelen.
4. Existencia y tamaño de la Luna
La luna es el único satélite natural de la Tierra y es ¼ de su tamaño. Esto ejerce una atracción
gravitacional sobre la Tierra que estabiliza el ángulo de nuestro eje de rotación a una constante de 23,5
grados. Esto garantiza cambios estacionales relativamente templados, y un clima favorable para el
desarrollo de organismos vivos complejos.
5. Tamaño de la Tierra y campo magnético
El núcleo de la Tierra compuesto de hierro líquido, genera un campo magnético que nos protege del
viento solar y otra radiación cósmica, posibilitando la existencia de una atmósfera. Si nuestro planeta fuera
más pequeño, el campo magnético sería más débil y no podría protegernos.
6. La Atmósfera, efecto invernadero natural, capa de ozono y oxígeno
La atmósfera es una capa invisible de gases que rodea la Tierra. Su composición actual es de 78%
nitrógeno, 21% oxígeno, y 1% de dióxido de carbono, vapor de agua, ozono y otros gases.
Gracias a su composición y estructura, la atmósfera protege la superficie terrestre de la radiación solar, de
la radiación de otros rayos cósmicos y de los meteoritos. La capa de ozono es responsable de absorber los
rayos ultravioletas. Pero al mismo tiempo, la atmósfera permite la entrada de luz y absorbe la radiación
infrarroja que calienta la Tierra, dando lugar al efecto invernadero, sin el cual la temperatura en la
superficie terrestre experimentaría un descenso de hasta 30 grados.
26
7. La Litósfera, corteza terrestre y su espesor
La litósfera es la capa externa y sólida de la Tierra. La capa superficial de la litósfera se denomina corteza
terrestre y se fragmenta en placas tectónicas, que están en continuo movimiento sobre la astenósfera,
gracias a las corrientes de convección generadas por el núcleo de la Tierra que allí se dan.
Este movimiento de placas, posible también gracias al espesor de la corteza terrestre de entre 7 y 70 km, es
esencial para regular la temperatura interior del planeta y para los ciclos biogeoquímicos de los que
depende la Vida en la Tierra.
8. La Hidrósfera
El volumen total de agua en la Tierra es de 1,4 mil millones de km3.
El 93% del agua está en los océanos que cubren 2/3 de la superficie terrestre, y absorben el calor del
Sol, regulando la temperatura de la superficie. El agua se encuentra también en mares, ríos, lagos, glaciares,
en forma subterránea, y en la atmósfera.
Se llama agua dulce al agua utilizada por los organismos vivos como nutriente, es el 3% del total de agua
de la Tierra, pero gracias a diversos procesos se renueva constantemente y siempre está disponible para
los organismos vivos.
9. Las Criósferas
Los polos norte y sur de la Tierra se conocen como criósferas, zonas cubiertas por el hielo y la nieve.
Ayudan a regular la temperatura ambiente y el nivel del mar. El hielo y la nieve son de color
blanco, reflejan la luz solar, y enfrían el planeta equilibrando el calentamiento generado por los océanos.
Criósfera y océanos reEgulan la temperatura.
10. El Clima
El clima surge de la interacción entre la energía del Sol y la atmósfera, hidrósfera, criósferas,
y biósfera (sistema que comprende a los seres vivos), que distribuyen esta energía en el planeta.
Los elementos constituyentes del clima son temperatura, presión, vientos, humedad y precipitaciones.
Estos elementos generan un constante movimiento del aire, moderando las temperaturas en
la superficie terrestre.
Evolución Prebiótica
27
El
bioquímico
Alexander
Oparin
propuso
por
vez
teoría
la
ruso
evolución
primero
de
la
prebiótica.
Según esta teoría, los
elementos primordiales
de
la
tierra
eran
inicialmente simples e
inorgánicos,
como
el
agua, metano, amoniaco
y el hidrogeno; los cuales provenían de las numerosas erupciones volcánicas.
La radiación ultravioleta solar, las descargas eléctricas de las constates tormentas y, posiblemente, los
impactos de meteoritos, aportaron una gran cantidad de energía que provoco que estas moléculas
inorgánicas sencillas se asociaran en moléculas orgánicas simples, como los aminoácidos, los azucares y los
ácidos grasos.
Según Oparin, estas moléculas orgánicas simples se acumularon en los océanos o en las charcas aisladas,
protegidas de la excesiva radiación ultravioleta, conformando así lo que se llamó el caldo primordial. Allí,
interactuaron entre ellas para diversificarse y evolucionar en forma de proteínas, ácidos nucleicos y lípidos.
A su vez, los ácidos nucleicos, las proteínas y los lípidos interactuaron para originar células vivas. La vida
sería pues, el resultado de la evolución de la materia desde inorgánica, a orgánica simple; luego, a orgánica
más compleja y, finalmente a un ser vivo, que sería el resultado más complejo de la materia. Para que esto
fuera posible, la atmosfera debía ser reductora, es decir, carecer de oxigeno libre, ya que el oxígeno habría
destruido las primeras moléculas orgánicas. Además, la temperatura en la Tierra debía descender lo
suficiente para permitir la presencia de agua líquida.
Origen del Oxígeno en la Tierra
El Oxigeno (O2) un componente muy importante en la vida cotidiana que lo hemos conocido desde que
nacimos, conocemos que la mayor parte de la creación terrestre necesita oxígenos para vivir o funcionar,
también conocemos las plantas son algo fundamental en nuestro entorno ya que son los “pulmones” de la
tierra; Si bien es cierto muchos científicos han estado estudiando a fondo y creando teorías de cómo fue la
creación del oxígeno. Lazcano-Araujo en 1989 defiende la teoría de la evolución química del oxígeno que
trata sobre… la fusión de átomos de hidrógeno (H) a elevada temperatura para formar nuevos átomos:
dos átomos de H más 2 neutrones originarían un átomo de helio (He). Dos átomos de Helio darían lugar a
un átomo de Berilio (Be). El carbono (uno de los elementos pilares de la vida) se originaría a partir del
Helio más Berilio. Posteriormente, el oxígeno se formaría a partir de Helio y Carbono. Sin embargo, el O 2
28
tardaría en aparecer, ya que la mayoría de átomos de oxígeno estaba asociado a otros elementos (H2O,
SO2, NO2).
La tierra también tiene un papel en este tema ya que contribuye liberando compuestos que contienen
oxigeno; Ejemplo: los volcanes al estar activos liberan CO2, SO2. Posteriormente la acción de los fuertes y
continuos rayos ultravioletas forma la capa alrededor del planeta que es la capa de ozono.
Otra persona que hizo una investigación sobre la creación del oxígeno fue el Dr. Donald E. Canfield,
quien a la vez público un par de sus estudios donde aparecen pruebas significativas de la historia del
oxígeno. Al parecer, nuestra poco común atmosfera debe su alto contenido de oxígeno a una particular
mezcla de movimientos geológicos y sucesos biológicos. Para estudiar la atmosfera primigenia, los
científicos examinan las huellas químicas que quedan grabadas en las piedras.
Algunas teorías también hablan sobre que aproximadamente hace unos tres millones de años organismos
habían evolucionado de tal manera que podían efectuar fotosíntesis. Mientras estos organismos flotaban
en la superficie marina se alimentaban de los rayos solares mientras desechaban oxígeno a la atmosfera.
Aquellos organismos desaparecieron por el motivo de que ellos vivan en una atmosfera con ausencia de
oxígeno, y al ir apareciendo cada vez más el oxígeno dichos organismos murieron. Cabe decir que en la
actualidad los organismos que han ido apareciendo son anaerobios (pueden vivir tanto en presencia como
en ausencia de oxigeno) son presumiblemente descendientes de aquellos antiguos organismos, solo que
ahora los actuales se han adaptado a esta nueva atmosfera con oxígeno.
Nutrición de los Primeros Organismos
Los primero organismos contrario de lo que se cree, eran heterótrofos se alimentaban de los materiales
que se encontraban en el medio (caldo primitivo), que eran moléculas prebióticas originadas de la unión de
elementos de la que nos hablaba Oparin en su teoría del origen de la vida, estos primeros organismos eran
pseudo-virus muy primitivos que no tenía funciones complejas y no hacían nada más que recoger alimento
del medio y reproducirse, debido a que la energía que podían lograr de las reacciones, que se llevaban a
cabo con las moléculas prebióticas primitivas era escaza , solo les permitía seguir alimentándose
y reproducirse, por eso los primero organismos tardaron miles de años en evolucionar, debido a estas
pequeñas cantidades de energía poco útiles, pero después de un tiempo el alimento prebiótico empezó a
escasear debido a que estos organismo evolucionaron.
Fotosíntesis
Según se ha deducido, los primeros organismos eran procariotas heterótrofos fermentadores. La
fermentación, al no precisar de oxígeno, es el proceso metabólico óptimo para obtener energía de las
moléculas orgánicas, que constituían el caldo primitivo, en una atmósfera sin oxígeno, como era la
primitiva. Cuando estas moléculas empezaron a agotarse, resultaron más aptos aquellos organismos,
29
surgidos antes de que esto sucediera, que tenían la capacidad de utilizar la luz como fuente de energía, es
decir, los que eran capaces de realizar la fotosíntesis.
Hace unos 3 000 millones de años aparecieron las cianobacterias, microorganismos que ya podían realizar
una fotosíntesis más eficaz y que desprendía oxígeno. Mediante este proceso descomponían el agua (H20)
para obtener hidrógeno (H), con el cual reducían el dióxido de carbono y así sintetizaban materia orgánica
y liberaban oxígeno (O2). Este gas no deseado enriqueció la atmósfera primitiva. Los rayos ultravioletas
del Sol provocaron la transformación de parte de este oxígeno en ozono. Este gas constituye una pantalla
que no deja pasar los rayos ultravioletas, que son muy nocivos para las células, contenidos en las
radiaciones del Sol y posibilitando así la vida fuera del agua.
Evidencias de todo ello son los estromatolitos de hace 3 000 millones de años, que son formaciones
laminares superpuestas en forma de cúpulas de decenas de centímetros que forman las cianobacterias.
También se deben destacar las formaciones de óxidos de hierro en bandas de hace 2 200 millones de años
originadas al combinarse el oxígeno con el hierro presente en las rocas.
La presencia de oxígeno en la atmósfera favoreció el predominio de los seres vivos que realizan la
respiración aeróbica, en la que se obtiene una gran cantidad de energía.
Reproducción Primigenia
Una teoría química a partir de la cual el origen animal y vegetal se conformó desde la unión y evolución de
varios compuestos dependientes del carbono.
Esta teoría que es desde los inicios del siglo XX y fue formulada por Oparin defiende que gracias a las
primeras moléculas de carbono que fueron formados distintos compuestos que aun hoy en día conocemos
fueron los que hicieron surgir la vida en la Tierra, en el caso de nuestro planeta lo hemos dejado en una
etapa muy temprana de la historia cuando apenas había empezado a formarse una costra que
posteriormente formaría la corteza terrestre y sobre ella soplaban los vientos de una ardiente y asfixiante
atmosfera de hidrogeno, metano, amoniaco y vapor de agua.
En los primeros lagos que se formaron en la superficie terrestre había numerosas sales minerales,
magnesio, azufre, hierro. El agua estaba a unas temperaturas muy elevadas y sobre ella había metano,
vapor de agua y amoniaco. Todo esto ocurría en la más completa oscuridad, el Sol aún no había entrada en
ignición y la nebulosa solar impedía que se viera el más mínimo destello de luz estelar.
El caldo primitivo, también llamado primordial de la vida, sopa primitiva, entre otras, denominaciones era
el punto central de la hipótesis más aceptada para la ciencia de la vida en nuestro planeta. La hipótesis de
Oparin fue retomada por Stanley Miller, que puso en práctica el experimento en el que logro crear
parcialmente materia orgánica a partir de la materia inorgánica.
30
La Biología como Ciencia
Historia de la Biología
El término Biología se le atribuye a Jean Baptieste Caballero de Lamarck en el año de 1800, en el que se
pretendió concentrar las diferentes disciplinas (Botánica y Zoología), que estudiaban a los seres vivos, sin
embargo, la unificación del concepto se debe a Thomas Hernry Huxley que lo trabaja y lo contextualiza.
Sabemos que cuando una ciencia se consolida, no quiere decir que en ese momento surge, ya que el
estudio de los animales y plantas se remonta con los antiguos pobladores que podían saciar su hambre o
curar sus heridas con los organismos de su entorno. ¿Cuándo y a qué horas cazar? ¿Dónde localizar las
plantas y animales cuando se les requerían? ¿Qué plantas eran benéficas y cuáles perjudiciales?, eran
preguntas vitales para la sobrevivencia. La importancia de los animales y las plantas ha sido de gran valor
como lo demuestran las pinturas elaboradas en las cavernas y/o el aprecio que se les tenía a las personas
que se dedicaban a su cuidado o cultivo en las antiguas culturas de Egipto, Mesopotamia, China, etc. La
sistematicidad de este conocimiento comienza a darse con los griegos, particularmente con Aristóteles,
Teofrasto, Galeno e Hipócrates quienes dejan testimonios de sus ideas, planteamientos y observaciones.
La Biología es una ciencia dinámica, de gran importancia en la actualidad, está siendo reestructurada
constantemente, para responder a múltiples preguntas relacionadas con el acontecer de los organismos que
nos permitan conocerlos, comprenderlos y así, aprovecharlos de la mejor manera.
Concepto de Biología
El término Biología se deriva de la voces griegas: el prefijo bios que significa vida (o entraña la idea de
algo vivo) y el sufijo logia que es el estudio o tratado. Así, en el sentido amplio, es la ciencia de la vida,
vida que es representada por los diversos organismos que cubren el planeta y que hasta el momento se han
clasificado en 5 reinos, así nuestro concepto lo podemos precisar como la ciencia que estudia a los 5 reinos
y sus fenómenos comunes: sus orígenes (cómo se formó la vida en la Tierra), su continuidad (cómo se han
dado los cambios y transformaciones a lo largo del tiempo), su diversidad (representado por los reinos:
monera, protista, fungi, plantas y animales) y sus relaciones ( la manera cómo interactúan los factores
bióticos con los abióticos y viceversa).
Relación de la Biología con otras Ciencias
El objeto de estudio de la Biología es la vida, sin embargo ésta es muy compleja, ha sido necesario recurrir
al auxilio de otras disciplinas científicas y a la creación de nuevas ramas que permitan lograr el objetivo, sus
límites han sido difíciles de determinar y su amplitud es tal, que no hay una persona que la domine, se ha
requerido el auxilio de otras ciencias, sobre todo, si partimos de que los seres vivos estamos regidos por las
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leyes de la física y la química, las ciencias que han auxiliado a la Biología en diferentes momentos históricos
son: Astronomía, Economía, Ética, Oceanografía, Geología, Matemáticas, Física y Química.
Aportes de las ciencias auxiliares:
Química.- Nos facilita comprender el funcionamiento de los organismos, la manera cómo transforman
los alimentos, cómo son degradados para obtener energía, la forma cómo fijan la energía los vegetales, su
composición química y cómo son reintegrados a la tierra a partir de los ciclos biogeoquímicos.
Física.- Sus aportes a la conformación de la microscopía, ha dotado de una gran herramienta de trabajo, el
aporte de la termodinámica, expresada a través de las leyes que llevan su mismo nombre, nos dan
posibilidades de interpretar mejor los ciclos biogeoquímicos, el comportamiento de la energía a través de
las cadenas alimenticias, nos da posibilidades de comprender mejor el mecanismo de la respiración.
Matemáticas.- La posibilidad de analizar los fenómenos biológicos de manera cuantitativa, nos permite
predecir el comportamiento de las poblaciones en cuanto a su aumento o disminución, el cómo se difunde
una enfermedad o cómo se trasmiten los caracteres de padres a hijos para obtener variedades mejoradas.
Geografía.- La influencia de la latitud, longitud, altura sobre el nivel del mar, los tipos de suelo, como
factores determinantes para la distribución de los organismos, su ubicación o abundancia dependiendo de
cada uno de ellos.
Geología.- Aporta elementos importantes para el estudio de los fósiles ubicados en sustratos de suelo o
incrustados en un tipo de roca, la forma como evolucionaron los continentes para establecer la Teoría de
la Pangea, la formación de diferentes envases o cuerpos de agua que dan la posibilidad de crear algún tipo
de ecosistema.
Astronomía.- Favorece la explicación acerca del ciclo astral de los animales, es decir determina cuándo se
aparean, cuándo se dará la floración en función de las horas luz o la fructificación relacionada a las horas
frío, por qué y cómo se da el comportamiento migratorio de los organismos y el establecimiento del reloj
biológico.
Oceanografía.- Estudia el comportamiento de los océanos y su impacto en las formas de vida no sólo
marinas sino continentales a través de los ciclones; la forma como influyen las corrientes marinas o el
fenómeno del niño y niña que son determinantes en los climas y por ende, el desarrollo de la vida en
general.
Historia.- Nos ayuda a la reconstrucción de los hechos biológicos, como la conformación de las eras
geológicas y los acontecimientos que en cada una de ellas encierra, nos ha facilitado establecer la
cronología celular, los diferentes acontecimientos que se dieron antes y después del DNA, los diferentes
científicos que intervinieron durante 2000 años, para finalmente, conocer la forma de cómo los vegetales
producen sus alimentos o lo que llevamos recorridendo entorno al origen de la vida.
Ética.- Como parte de la Filosofía que trata de la moral y de las obligaciones del hombre, abre un espacio
de reflexión a través de fuertes cuestionamientos, entorno a lo que podrían considerarse excesos
relacionados con la vida: El aborto, la eutanasia, la pena de muerte, congelación de embriones humanos,
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madres incubadoras, la clonación en humanos, cuestionamientos que se basan en principios, normas y
valores y que van encausando el actuar de la Biología en relación a su objeto de estudio: La vida y todo lo
que a ella le afecte.
Política.- Aunque no se le puede considerar una ciencia, actualmente se ha constituido en un fuerte
auxiliar, no para comprender la forma como se llevan a cabo los procesos biológicos sino la búsqueda de
formas que permitan proteger las diferentes expresiones de la vida como: Las selvas y bosques, evitar y
sancionar el contrabando de flora y fauna, de la contaminación, o la sobreexplotación, todo esto a través
de formular leyes, decretos, reglamentos, emitir sanciones, negociar internacionalmente para adquirir
recursos económicos para mantener las áreas protegidas o hacer que las fronteras realmente funcionen
para detener el contrabando de especies, la circulación de sustancias tóxicas o normar la existencia de
basureros radioactivos.
Ramas de la Biología
Múltiples son las ciencias que se han desprendido, como ramas creadas a través del tiempo, por la
necesidad de precisar el análisis de la vida en diferentes niveles, como el atómico, el celular, funcional,
estructural o de biodiversidad: plantas, animales, hongos, protozoarios o bacterias. Las siguientes ramas de
la Biología, pueden abordar indistintamente, a cualquiera de los reinos existentes desde diferentes niveles:
CIENCIA
OBJETO DE ESTUDIO
Genética
Los mecanismos, leyes de la herencia y variaciones genéticas.
Citología
Las células, su estructura y función.
Fisiología
El funcionamiento de los organismos.
Anatomía
La estructura de los organismos.
Paleontología
Los organismos del pasado por sus fósiles.
Taxonomía
La clasificación y relación de los organismos con la evolución.
Biología molecular La estructura de los genes y las proteínas.
Biofísica
Las leyes de la física y su impacto en los procesos biológicos.
Bioquímica
Las reacciones químicas que se dan en la célula.
Evolución
El cómo surgen especies nuevas y cómo influyen en las antiguas.
Ecología
La forma como se relacionan los organismos entre sí y su medio Ambiente.
Estas ramas se especializan en alguno de los reinos:
Zoología
Los animales.
Botánica
Las plantas.
Microbiología
Los microorganismos.
Micología
Las características de los hongos.
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Las siguientes ramas se identifican por su especialidad en alguno de los organismos:
Mastozoología
Los mamíferos.
Virología
Los virus.
Ornitología
Las aves.
Ictiología
Los peces.
Entomología
Los insectos.
Herpetología
Los reptiles.
Ficología
Las algas.
Nematología
Gusanos filamentosos.
Las siguientes ramas manejan ecosistemas generales:
Biología marina
La vida en el mar.
Hidrobiología
Los ecosistemas de aguas continentales.
Ecología
Los organismos en relación a su medio ambiente.
Sociobiología
Las relaciones sociales que se dan entre las poblaciones animales.
Etología
Comportamiento de los animales.
Parasitología
Los organismos que viven a expensas de otros.
Estas ramas manejan algún nivel de expresión de los organismos:
Histología
Los tejidos y sus propiedades.
Dendrología
La edad de los árboles y su interpretación en relación al clima.
Embriología
Las primeras etapas de desarrollo de los seres vivos.
Neurofisiología
El cerebro y el sistema nervioso.
Se consideran ramas de reciente aplicación:
Biomedicina
La aplicación de los principios biológicos a la salud.
Biotecnología
Lleva a escala industrial procesos biológicos (por ejemplo la respiración).
O ramas muy especializadas como:
Conquiología
Las conchas de los moluscos.
Nomenclatura de las Unidades Biológicas
El número de seres vivos que habita la Tierra es tan grande que siempre ha existido la necesidad de
clasificarlos. El primero en clasificar a los seres vivos fue el filósofo Aristóteles en el siglo IV a.C., y los
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agrupó en animales y vegetales. Inicialmente, se lo hacía de manera empírica, colocando categorías como
medicinales, alimentarias, venenosas, acuáticas, terrestres. Posteriormente, se vio la necesidad de crear
categorías jerárquicas partiendo de lo general a lo particular; así aparece la taxonomía.
Sistema Binomial
Linneo introdujo un sistema para nombrar a los organismos. Esto fue de gran importancia. El número
conocido de especies estaba aumentando rápidamente. Los nombres comunes ya no eran suficientes. Por
ejemplo el león de montaña también se llama puma y pantera. El nombre común usado depende de la
costumbre de diferentes regiones del país.
El sistema de Linneo todavía se usa actualmente, y se denomina sistema binomial también conocido como
nomenclatura binaria (bi = dos; nomen = nombre), lo que significa que es un sistema de asignación de
nombres mediante el cual cada individuo recibe un nombre formado por dos partes.
Linneo usó palabras latinas para nombrar a los organismos; las palabras latinas todavía están en uso. Este
científico tenía buenas razones para usar el latín. Era el lenguaje que los científicos usaban en el siglo
XVIII. Era entendido por todos los científicos alrededor del mundo. Además, el latín es descriptivo y
constituye la raíz de muchos idiomas modernos.
En la nomenclatura binaria, la primera palabra nombra al género al cual pertenece el organismo, la segunda
palabra nombra a la especie. Por ejemplo, la palabra latina para perro es Canis, Linneo uso esta palabra
para representar al género de los animales parecidos al perro, incluyendo al perro doméstico, al lobo y al
coyote. Para distinguir cada tipo de animal parecido al perro, se agrega una segunda palabra, que representa
a la especie. Así el perro domestico se llama Canis familiaris, el lobo Canis lupus (lupus = lobo) y el coyote
Canis latrans (latrare = ladrar).
Los nombres científicos de los organismos son necesarios para evitar confusión, facilitan la comunicación
y sistematización de la información, por ejemplo, si estamos haciendo un trabajo de investigación sobre el
venado y le pedimos al centro de investigación que está en Sonora que nos mande sus avances sobre lo
que han trabajado, lo primero que nos preguntará es a qué venado nos referimos (bura, temazate o cola
blanca).
Así las características del sistema binomial podemos resumirla en los cinco puntos siguientes:
1. Primero va el género y luego la especie: Odocoileus virginianus (venado cola blanca), Faseolus
vulgarus (frejol).
2. Se escribe el género y luego el epíteto (características distintivas del organismo), por ejemplo
Drosophyla melanogaster, donde melano es oscuro y gaster abdomen, la mosquita de la fruta tiene
su abdomen oscuro, o virginianus de virginidad, blancura, pureza, o en el caso del frejol vulgarus
de familiar, de común o popular.
3. Se escribe en latín.
4. Se subraya o se escribe con letra cursiva o itálica.
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5. El nombre genérico siempre empieza con letra mayúscula; mientras que la especie comienza con
minúsculas.
Niveles de Organización Biológica
Uno de los principios fundamentales de la biología es que los seres vivos obedecen a las leyes de la física y
la química. Los organismos están constituidos por los mismos componentes químicos (átomos y
moléculas) que las cosas inanimadas. Sin embargo, podemos establecer claras diferencias entre sistemas
biológicos y no biológicos.
La complejidad de los organismos es tal, que para entenderlos necesitamos dividirlos en partes más
sencillas biológica y funcionalmente distinguibles, cada una de estas partes la denominamos nivel de
organización biológica; los organismos funcionan como un todo complejo a partir de la suma del
funcionamiento de sus partes (aunque el todo, es más que la suma de sus partes, es claro que el hidrógeno
y el oxígeno por si solos tienen propiedades diferentes y que unidos dan una molécula con características
diametralmente opuestas).
Si partimos de lo más simple a lo complejo, el primer nivel de organización es el subatómico (protones,
neutrones, electrones). “Estas partículas se organizan en átomos que constituirían el segundo nivel y la
organización de los átomos en moléculas representa el tercer nivel. Aunque cada nivel está formado por
componentes del nivel precedente, la nueva organización de los componentes en un nivel da como
resultado la aparición de propiedades nuevas que son diferentes de las del nivel precedente”.
En un cuarto nivel de organización surge la propiedad más notable de todas: la vida, en la forma de
célula. Otras propiedades surgen cuando las células individuales, especializadas, se organizan, en un nivel
todavía superior: en un organismo multicelular. Organizadas de una manera, la unión de células da como
resultado tejidos y éstos a su vez órganos para dar como resultado aparatos y sistemas y constituir de
esta manera el quinto y sexto nivel. Con todo esto es, a su vez, solo parte de una entidad mayor, cuyas
características son diferentes de aquellas del cerebro, aunque dependen de las de éste. El organismo
individual tampoco es el nivel último de organización biológica, se le puede considerar como el séptimo
nivel. Los organismos vivos actúan recíprocamente formando el octavo nivel denominado población
(podría ser una población de coyotes, nopales, pinos) que van a interactuar para constituir un noveno
nivel identificado como comunidad, (población de pinos, conejos, venados, coyotes, águilas) y la
relación entre comunidades va a dar como resultado el décimo nivel expresado en los ecosistemas, (un
lago, un bosque, una plantación de maíz), donde van a interactuar no sólo los organismos, sino también,
los factores ambientales como el clima, la humedad, la presión atmosférica y finalmente, la biosfera, (la
esfera de la vida) onceavo nivel que expresa toda la vida en el planeta, en un espacio confinado desde las
profundidades oceánicas, hasta los cinco kilómetros de altura sobre el nivel del mar en que se han
encontrado formas vivientes.
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Es de esperarse que en la naturaleza no se da un funcionamiento fragmentado como lo acabamos de
presentar; lo hacemos como una estrategia para comprender la gran complejidad que representan las
formas de vida.
Para cada nivel de organización, la biología ha conformado disciplinas que permitan fijarla como su objeto
de estudio. El análisis de esta ciencia generalmente empieza por la célula para dar el salto a los mecanismos
hereditarios entre los organismos; analizar los mecanismos que influyen en su evolución; finalmente la
forma como se relacionan unos con otros, para conformar verdaderos ecosistemas como unidades
ecológicas de alta complejidad organizativa.
Clasificación de los Seres Vivos
La riqueza biológica del planeta esta ordenada en 5 reinos (categoría taxonómica de mayor complejidad) y
2 dominios el procariota y eucariota. La clasificación de los organismos ha cambiado a medida que los
instrumentos y conocimientos se van haciendo más precisos; tradicionalmente los organismos se han
dividido en vegetales y animales; con el descubrimiento del microscopio se descubre un tercer reino, el
microscópico; a partir de estas tres grandes expresiones de vida se logra precisar el surgimiento de los tres
restantes, protistas, hongos y protozoarios.
Los diferentes grupos se han ido reorganizando, por ejemplo, los hongos estuvieron mucho tiempo
contemplados con las plantas dada la característica de que ambos tienen pared celular, sin embargo se
puede apreciar grandes diferencias en su reproducción y particularmente en su alimentación, ya que en las
plantas es fototrófico mientras que los hongos son heterótrofos.
De igual manera los microscópicos los
podemos separar en sésiles y por
movimiento, los segundos comienzan a
tener estructuras especializadas como
los flagelos, tricosistos (espina), ocelos
(falsos
ojos)
los
cuales
tienen
movimiento y sobre todo comienzan a
formar colonias, de los que surge;
gonium, volvox y eudorina que son
formas de agrupación que sostienen la
teoría sobre el seguimiento de los pluricelulares.
Hasta el momento la clasificación de mayor aceptación es la de Whittaker establecida en 1969.
37
Características de los Seres Vivos
La teoría evolucionista nos plantea la lenta transformación de la tierra y lo que en ella habita, lo animado e
inanimado están vinculados por los mismos elementos, sin embargo hay características que solo son
distinguibles para los seres vivos como son:
1. Estructura
y
4. Metabolismo
9. Irritabilidad
organización
5. Nutrición
10. Movimiento
compleja.
6. Respiración
11. Reproducción
2. Ciclo Vital
7. Homeostasis
12. Tiempo de vida
3. Estructura celular
8. Crecimiento
13. Evolución
Estructura y organización compleja
En comparación con la materia sin vida de tamaño similar, los seres vivos son muy complejos y se
organizan. Un cristal de sal de mesa, por ejemplo consta de sólo dos elementos químicos, sodio y cloro,
dispuestos de manera cúbica precisa: el cristal de sal es organizado, pero simple. Los océanos son
complejos, contienen átomos de todos los elementos naturales que se encuentran en ellos, pero estos
átomos están distribuidos de manera aleatoria. Por el contrario, una pequeña pulga de agua está formada
por docenas de elementos diferentes, unidos en cientos de combinaciones específicas, que se organizan en
elementos mayores y más complejos, para formar estructuras como los ojos, las patas, el tracto digestivo y
el sistema nervioso. La unidad estructural y funcional en los organismos es la célula, fragmento de vida
más sencillo que puede vivir con independencia, que ocupa un apartado en los niveles de organización. Las
células cumplen todas las funciones de los seres vivos, como la eliminación de desechos, respiración,
reproducción, entre otros, que origina nuevas células y permite la formación de tejidos y órganos.
Algunos seres están formados por una sola célula y se conocen como unicelulares, mientras que otros
están formados por millones de células y se conocen como multicelulares. Los unicelulares son capaces de
cumplir con todas las funciones en una sola célula, mientras que los multicelulares dividen las funciones en
diferentes tipos de células que, al unirse, forman los tejidos, órganos, sistemas y aparatos. Los procesos de
todo el organismo son la suma de funciones coordinadas de sus células constitutivas, la célula misma tiene
una estructura y organización específica.
La vida en la Tierra presenta niveles estructurales jerárquicos, de los que cada uno se basa en el nivel
previo y provee el fundamento para el nivel superior.
Ciclo Vital
El ciclo vital es una propiedad de los seres vivos que asegura la supervivencia de la especie: nacen, crecen,
se reproducen y mueren. Es una orientación que permite entender las debilidades y oportunidades de
invertir durante etapas del desarrollo.
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Ciclo de vida de los seres vivos
Todos los seres vivos empiezan con un ciclo de vida: nacen, crecen, se reproducen y mueren. Se
desarrollan en ambientes o ecosistemas, los cuales tienen gran influencia sobre los organismos que los
habitan.
Los seres vivos con forme al tiempo que va pasando van teniendo distintas etapas que conforma el ciclo
vital. La mayoría de los individuos de diferentes especies al nacer poseen características muy diferentes
conformes van creciendo.

Nacer
El periodo prenatal comprende el proceso de desarrollo entre la concepción y el desarrollo que tiene lugar
entre la concepción y el nacimiento, en los siguientes meses desarrollan la capacidad y la coordinación
motora del niño.

Crecer
En esta etapa el ser humano continúa su rápido crecimiento físico, cognoscitivo y lingüístico.
La adolescencia es entre la niñez y la vida adulta durante el cual acontece la maduración sexual, y ocurre la
preparación para ingresar al mundo de los adultos.

Reproducir
Aparentemente, la reproducción humana es igual que en los animales. Sin embargo, ella no es instintiva,
está gobernada por los sentimientos, el ser humano comienza a dejar descendencia por medio de la
reproducción

Morir
A todos nos llega el momento de abandonar este mundo. Sin embargo, no todos lo abandonan de la
misma forma. En ocasiones, la última etapa de la vida puede ser dolorosa y ardua: una enfermedad
terminal largamente prolongada, una agonía lenta en la cama de un hospital o del propio hogar, una
imposibilidad para valerse por sí mismo.
Ciclo de vida de las plantas
Las plantas son organismos inmóviles que brotan en un lugar único en el suelo o tierra, y permanecen allí
por el resto de sus vidas. Aunque algunas plantas pueden propagarse a través de una superficie, como las
hiedras, muchas permanecen en un área muy pequeña desde la germinación hasta la muerte o el consumo.
El ciclo de vida básico de una planta comienza a partir de una semilla que crece, florece y produce semillas
propias. Algunas plantas completan este proceso en semanas, mientras que otras plantas, como los árboles,
viven durante cientos de años.
Estructura de la Célula
39
La célula es
una
estructura
constituida
por
tres
elementos
básicos: membrana
plasmática,
citoplasma y material genético (ADN). Las células tienen la capacidad de realizar las tres funciones vitales:
nutrición, relación y reproducción
Se distinguen dos clases de células:
-Las células procariotas: Se llama procariota a las
células sin núcleo celular definido, es decir, cuyo
material genético se encuentra disperso en el
citoplasma.
-Las células eucariotas: son mucho más
evolucionadas y que presentan núcleo, cito
esqueleto
en
el
citoplasma
y
orgánulos
membranosos con funciones diferenciadas.
Estructura de las Células Procariotas
Las células procariotas no poseen núcleo definido porque no tienen una membrana nuclear y tampoco
otras membranas internas. Casi todas estas células están rodeadas por una pared celular que las protege y
las comunica con el exterior.
Luego de la pared se encuentra la membrana celular y después el citoplasma, que contiene muy pocas
estructuras celulares como los ribosomas; estos se encargan de fabricar proteínas. El material hereditario es
circular y está disperso en el citoplasma.
Numerosos estudios han demostrado que los organismos de este grupo pueden vivir en condiciones
extremas y alimentarse de sustancias como metano y azufre. Por otra parte, algunas pueden realizar
procesos de fotosíntesis, descomponer restos de materia orgánica, contribuir en la producción de
alimentos y, en muchos casos, convertirse en parásitos que ocasionan enfermedades a los demás seres
vivos.
40
Estructura de las Células Eucariota
Las células eucariotas se caracterizan porque tienen su información genética dentro de una membrana
nuclear y cuentan con organelos formados por membranas, como las mitocondrias y el retículo
endoplasmático, entre otros. Entre estas estructuras internas de la célula se establecen una serie de
relaciones que permiten su funcionamiento y continuidad.
Metabolismo
Los organismos necesitan materiales y energía para mantener su grado elevado de complejidad y
organización, para crecer y reproducirse. Los átomos y las moléculas, de los cuales todos los organismos
están formados, pueden obtenerse del aire, el agua, el suelo o a partir de otros seres vivos. Los organismos
obtienen estos materiales, llamados nutrimentos, del medio y los incorporan en sus propias moléculas.
Cuando los nutrientes llegan a las células, sufren una serie de reacciones químicas conocidas con el
nombre de metabolismo, proceso mediante el cual la célula consume o sintetiza moléculas con las
consecuentes transformaciones energéticas.
En el metabolismo se distinguen dos procesos: el anabolismo y el catabolismo.
41
Durante el anabolismo hay síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas, por
ejemplo, la síntesis de polipéptidos a partir de la polimerización de aminoácidos. El catabolismo es un
proceso antagónico del anabolismo, ya que las moléculas complejas se degradan a moléculas
sencillas, como ocurre en la transformación de la glucosa en moléculas de ATP (portadoras de la energía
biológicamente útil) durante la respiración celular. Si comemos carne que contiene proteína será degradada
hasta aminoácidos (catabolismo) con los cuales la célula podrá elaborar sus propias proteínas (anabolismo).
Nutrición
El proceso por el cual los organismos obtienen la materia y energía de su medio para efectuar sus
funciones se llama nutrición y puede ser autótrofa o heterótrofa.
La nutrición autótrofa (autos = uno mismo, tropos = alimento) es aquella que realizan los organismos
capaces de sintetizar sus propios alimentos. Este tipo de nutrición puede ser quimiosintética o
fotosintética.
En la quimiosintética fabrican sus alimentos mediante reacciones químicas de oxidación de sustancias
inorgánicas, tales como el azufre y el amoniaco. Algunas bacterias sulfurosas de las aguas termales y los
fondos oceánicos (donde no llega la luz) son autótrofos quimiosintéticos. También lo son las bacterias
nitrificantes que oxidan amoniaco para formar nitritos, el olor de aguas estancadas o del drenaje puede ser
un ejemplo. Las bacterias quimiosintéticas autótrofas obtienen energía a partir de las oxidaciones
respectivas que llevan a cabo y dicha energía es empleada para sintetizar las biomoléculas orgánicas
necesarias para sus reacciones metabólicas vitales.
La nutrición autótrofa fotosintética (foton = luz) la realizan las plantas, las algas y algunas bacterias que
contienen un pigmento fotosintético como la clorofila. La mayoría de los autótrofos fabrican su alimento
utilizando la energía luminosa. La energía de luz se convierte en la energía química que se almacena en los
hidratos de carbono. El proceso mediante el cual estos autótrofos fabrican su propio alimento se llama
fotosíntesis.
Fotosíntesis
La fotosíntesis es el proceso por el cual los organismos autótrofos transforman la energía luminosa en
energía química, todos los seres vivos requieren de energía para efectuar sus funciones vitales: respirar,
nutrirse, reproducirse, excretar.
Muchos de ellos lo obtienen de la energía química elaborada por los vegetales durante el proceso de la
fotosíntesis, aunque no siempre en forma directa como sería nutriéndose del vegetal, sino de productos
provenientes de animales que incorporan esa energía química a través de su alimentación.
42
Los factores necesarios para la fotosíntesis son:

Energía radiante del sol.

Clorofila contenida en los cloroplastos de las células vegetales.

Bióxido de carbono.

Aceptores o transportadores de electrones (citocromos, ferrodoxina, plastoquinona, plastocianina,
flavoproteína).

Agua.
La luz solar es la fuente de energía que atrapa la clorofila, pigmento verde en las células que los autótrofos
utilizan para la fotosíntesis. El bióxido de carbono y el agua son las materias primas. Las enzimas y las
coenzimas controlan la síntesis de glucosa, a partir de estas materias primas.
Hay varias clases de clorofila las cuales, generalmente, se designan como a, b, c y d. Algunas clases de
bacterias poseen una clase de clorofila que no está en las algas ni en las plantas. Sin embargo, todas las
moléculas de clorofila contienen el elemento magnesio (Mg).
Los autótrofos también poseen unos pigmentos llamados carotenoides que pueden ser de color
anaranjado, amarillo o rojo. El color verde de la clorofila generalmente enmascara estos pigmentos los
cuales, se pueden ver en las hojas durante el otoño, cuando disminuye la cantidad de clorofila en las hojas.
Los carotenoides también absorben luz, pero son menos importantes que la clorofila en este proceso.
La fotosíntesis ocurre en dos etapas principales: (1) la que depende de la energía de luz y (2) la que no
depende de la luz. Las reacciones químicas que dependen de la energía luminosa se llaman reacciones
dependientes de luz (fase luminosa). Las reacciones químicas que no dependen directamente de la luz se
llaman reacciones de oscuridad (fase obscura). Esto no significa que se lleven a cabo de noche, lo que
significa que no necesitan luz para que ocurran. Las reacciones dependientes de luz ocurren en las granas
de los cloroplastos. Las reacciones de oscuridad ocurren en el estroma. A continuación ofrecemos una
descripción de las reacciones dependientes de luz.
La clorofila y otras moléculas de pigmento presentes en las granas del cloroplasto absorben la energía de
luz. Esto aumenta la energía de ciertos electrones en las moléculas de los pigmentos activándolos.
Llevándolos a un nivel de energía más alto. A medida que los electrones de los pigmentos llegan a un nivel
de energía más bajo, liberan energía. Los electrones regresan a un nivel de energía más bajo al pasar por
una cadena de transporte de electrones, en forma muy parecida a lo que ocurre en la respiración celular.
En el proceso de liberación de energía de los electrones, se produce ATP (trifosfato de adenosina). En
otras palabras, la energía de los electrones se convierte en energía utilizable (ATP) en los cloroplastos. El
ATP que se produce en las reacciones dependientes de luz se utiliza en las reacciones de oscuridad de la
fotosíntesis.
La producción de ATP no es el único resultado de las reacciones dependientes de luz. En las reacciones
dependientes de luz, el agua se rompe en iones de oxígeno y de hidrógeno y se libera oxígeno. Algunas
veces, se pueden ver pequeñas burbujas en la superficie de las hojas de plantas acuáticas. Estas burbujas
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contienen el oxígeno que se ha liberado en las reacciones de luz en la fotosíntesis. Los iones de hidrógeno
que se forman cuando el agua se rompe en las reacciones dependientes de luz, se unen a un portador de
electrones para formar NADPH (adenin dinocluótido fosfato de nicotinamida reducido) que se utiliza en
las reacciones de oscuridad.
La
siguiente
reacciones
de
figura
la
ilustra
fotosíntesis
las
y
muestra la forma en que se utiliza el
agua en las reacciones dependientes
de luz y la manera en que se forman
el oxígeno, el ATP y los hidrógenos.
El oxígeno se libera. El ATP y los
hidrógenos que se forman en las
reacciones dependientes de luz, se
utilizan
en
las
reacciones
de
oscuridad.
En las reacciones de oscuridad que ocurren en el estroma de
los cloroplastos, se usa bióxido de carbono y se forma glucosa. Las
reacciones de oscuridad pueden ocurrir en presencia de luz, a
pesar de que esta no es necesaria, estas incluyen una serie de
reacciones llamadas ciclo de Calvin. En las reacciones de
oscuridad cada paso está bajo el control de una enzima, como se
describe a continuación:
El bióxido de carbono se une a un compuesto llamado RDP
(difosfato de ribulosa) para producir PGA (ácido fosfoglicérico). A
partir del PGA, y usando el ATP y los hidrógenos que lleva el
NADPH formados durante las reacciones dependientes de luz, se
sintetizan
moléculas
de
un
compuesto
llamado
PGAL
(fosfogliceraldehído). En otra serie de reacciones, la glucosa se
forma del PGAL. La glucosa que se forma, contiene enlaces de
alta energía que se utilizan en las diversas reacciones metabólicas
que mantienen vivos a los organismos.
Nutrición heterótrofa: Los organismos heterótrofos (heteros = diferente y tropos = alimento) no
cuentan con procesos bioquímicos para llevar a cabo la síntesis o producción de sus propios alimentos,
requieren conseguirlos y lo hacen a partir del consumo de los organismos autótrofos disponibles o de
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materia orgánica proveniente de ellos. Este tipo de nutrición la realizan la gran mayoría de especies de
bacterias los hongos, protozoarios y los animales. Algunos heterótrofos como las vacas y los venados
comen plantas (herbívoros), otros como los lobos y los leones (carnívoros) se comen a los herbívoros. Por
lo tanto, podemos decir que la energía que atrapan los autótrofos se mueve a través de todos los seres
vivientes.
Respiración
La respiración es el nombre que comúnmente se le da al proceso fisiológico que los organismos aeróbicos
deben necesariamente efectuar para poder vivir. Se refiere a la entrada y salida de oxígeno de un
organismo vivo, obtenido del aire. Este proceso otorga el oxígeno que el organismo precisa para que se
produzcan en las células las reacciones bioquímicas, y para eliminar el anhídrido carbónico resultante.
Los organismos anaeróbicos (microorganismos, como la levadura y los gusanos intestinales) no necesitan
el oxígeno para vivir y producen la descomposición de sustancias orgánicas por fermentación.
Respiración en las plantas: Las plantas toman el
oxígeno del aire y a partir de la utilización de las
reservas de hidratos de carbono expulsan al exterior
del dióxido de carbono y vapor de agua. Este proceso
lo realizan a través de los estomas (que son unas
aberturas de las hojas y de las partes verdes de las
plantas) y de las raíces. La respiración de la planta sería como una especie de la fotosíntesis pero al
contrario. Ya que en la fotosíntesis planta expulsa el oxígeno y guarda el dióxido de carbono, mientras en
la respiración es al revés.
Respiración animal:
Los animales inferiores usan todas las células de su cuerpo para capturar el oxígeno, sin tener órganos
respiratorios específicos. En la respiración cutánea toda la piel se halla encargada del proceso, por ejemplo
en los anélidos.
En los organismos acuáticos la respiración es branquial. La mayoría de los
animales acuáticos tienen un sistema que les permite absorber el oxígeno que
hay disuelto en el agua mediante las branquias. Las branquias se encuentran en
la parte posterior de la cabeza. Están formadas por una serie de láminas
superpuestas y recorridas por vasos sanguíneos. El agua penetra por la boca o
por los orificios nasales y circula entre las branquias, donde la sangre absorbe
el oxígeno y lo distribuye a todo el cuerpo.
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Los insectos y arañas tienen respiración traqueal. Presentan
una serie de tubos, llamados tráqueas que se abren al exterior
por unos orificios que son los estigmas. Estos tubos se
ramifican por todas las partes del cuerpo lo que permite que el
intercambio de los gases, oxígeno y dióxido de carbono, se
realice directamente en todas las células.
Mientras que la respiración pulmonar es la que poseen los anfibios, reptiles, aves y mamíferos. El grupo de
los
vertebrados
a
excepción de los peces
se caracterizan porque
tienen
respiración
pulmonar.
Los
pulmones son bolsas de
finas paredes que sirven
para
realizar
intercambio
el
gaseoso,
para lo que conectan
con el exterior mediante
una serie de conductos.
Proceso en seres humanos:
1.- La inspiración o inhalación: al absorber el
oxígeno del ambiente por la nariz, el diafragma
(músculo debajo de los pulmones) y los
músculos entre las costillas se contraen.
Esto genera que la cavidad del tórax se alargue y
aplane, empujando hacia arriba y afuera las
costillas, lo que permite el ingreso del aire a los
pulmones.
2.- La espiración o exhalación: en este caso el
CO2 que está en nuestro cuerpo es arrojado al ambiente. Aquí el diafragma sube y empuja a los pulmones,
haciéndolos expulsar el aire.
Después de este proceso, el diafragma y las costillas se relajan y vuelven a su posición inicial. Terminado
esto, otra vez se realiza la inspiración.
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Homeostasis (homos = mismo, stasis = estar)
Las estructuras organizadas y complejas no se mantienen fácilmente, para permanecer vivos y funcionar
eficazmente, los organismos deben mantener condiciones constantes dentro de su cuerpo, proceso
llamado homeostasis. Una de las muchas condiciones que regula es la temperatura corporal. Entre los
animales de sangre caliente, por ejemplo, los órganos vitales como el cerebro y el corazón se mantienen a
una temperatura constante y caliente, a pesar de amplias variaciones en la temperatura ambiental, podrá la
temperatura estar a 10°C en el exterior, pero nuestro cuerpo forzosamente deberá estar a 36.5°C. El
mantenimiento de la homeostasis se efectúa por una gran variedad de mecanismos automáticos. En el caso
de la regulación de la temperatura, éstos incluyen la sudoración cuando hay temperaturas elevadas; cuando
hay bajas temperaturas, el metabolismo emplea más alimento. Por supuesto, que no todo permanece igual
durante la vida de un organismo. Suceden cambios mayores, tales como el crecimiento y la reproducción,
pero éstos no representan fallas de la homeostasis, sino que son partes genéticamente programadas del
ciclo de vida de los organismos.
Crecimiento
En algún momento de su ciclo de vida, todos los seres vivos se hacen más grandes, esto es, crecen. Tal
característica es obvia para las plantas, los pájaros y los mamíferos, que inician su vida con un tamaño muy
pequeño y durante el ciclo de la misma su crecimiento es evidente, las bacterias unicelulares son pequeñas
aun cuando se forman y crecen hasta casi el doble de su tamaño original antes de que se dividan. En todos
los casos, el crecimiento comprende la conversión de materiales adquiridos del medio en moléculas
específicas del cuerpo del organismo que las captó. Crecimiento es el aumento de la biomasa (peso vivo),
si peso 40 y 80 kg., esa sería mi biomasa.
Irritabilidad
Es la capacidad de los seres vivos de responder a estímulos en su medio interno y externo. Los animales
han formado durante su evolución órganos sensoriales complejos y sistemas musculares que les permiten
detectar y responder a estímulos del medio que los rodea, como la luz, el sonido, las sustancias químicas y
la temperatura. Los estímulos internos se perciben por medio de receptores sensibles a la presión, el dolor
y a los estímulos químicos. Por ejemplo, cuando siente hambre, percibe contracciones en el estómago
vacío y también concentraciones bajas de azúcares y grasas en la sangre.
Usted responde a este estímulo externo eligiendo los objetos apropiados para comer, digamos, una
rebanada de fruta en lugar del plato y el tenedor. Los animales, con sus complejos sistemas nerviosos y sus
cuerpos móviles, no son los únicos organismos que reciben y responde a estímulos. Las plantas que se
encuentran junto a su ventana crecen orientadas hacia la luz y las bacterias que lleva una persona en el
intestino producen diferentes tipos de enzimas, dependiendo de si bebió leche, ingirió dulces o ambos.
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Movimiento
Es el desplazamiento de un organismo o parte de él con respecto a un punto de referencia. Por ejemplo,
las hojas de una planta que se orientan hacia el sol o un animal que persigue a su presa. También hay
movimiento de los organelos dentro del citoplasma. Hay que recalcar que existen seres vivos que no
realizan movimientos propios, sino por efecto del medio que los rodea, como los tentáculos de las
anémonas, que se mueven por efecto del movimiento del agua en la que están sumergidas.
También hay organismos que se desplazan dentro del cuerpo, por el movimiento de la sangre, como las
bacterias parásitas.
Reproducción
La continuidad de la vida sucede porque los organismos se reproducen y dan origen a descendientes del
mismo tipo. La reproducción, es copiarse así mismo es un acto a través del cual se perpetua la especie. Los
procesos para generar descendientes son variados, puede ser sexual y asexual pero los resultados de la
perpetuación del material genético de los padres son los mismos. La diversidad de la vida sucede en parte
porque los descendientes, aunque provienen del material genético proporcionado por los padres, por lo
general, son diferentes.
Los mecanismos por medio de los cuales los rasgos pasan de una generación a la siguiente, valiéndose de
una “huella genética” contenida en moléculas de DNA, produce estos descendientes variables.
Tiempo de Vida
EL tiempo de vida de los seres vivos empieza desde el momento de su nacimiento y culmina con su
muerte.
En los humanos:
Los humanos son los mamíferos que más viven. El periodo máximo de duración de una vida humana es
de 120 años, pero la esperanza de vida puede variar mucho de un lugar a otro. El aumento de la esperanza
de vida se ha conseguido a través de métodos tradicionales: la mayor seguridad alimentaria, la higiene y la
medicina. Podemos decir que la vida se alarga, por tanto, gracias al ser humano.
En los animales:
La mayoría de los animales envejecen más rápido que los seres humanos. Al igual que nosotros los
animales difieren de acuerdo a la nutrición, el ejercicio y la salud que tuvieron en las distintas fases de sus
vidas. Los animales de más edad sufren de los mismos “males” que las personas de edad avanzada, como
la artritis, la pérdida de la audición y la visión.
En las plantas:
Las plantas tienen ciclos vitales, hay plantas de temporada, de ciclo anual, bianual, etc.

Anuales: Las anuales son plantas que viven durante un año o menos, también se conocen como de
temporada de floración de plantas que florecen sólo de tres a cuatro meses. Normalmente se
48
cultiva a través de semillas. Ellos crecen, dan flores, semillas y hasta su ciclo de vida que mueren
dentro de un año.

Bianuales: Una planta que tiene dos años para crecer desde la semilla al fruto, sacar su flor y morir,
una planta que dura dos años es una bienal, que significa «dos años». Estos son también plantas
con flores de temporada que sólo saca la flor en el segundo año de la plantación.

Perennes: El latín ‘perennis’ que significa «muchos años». Perennes son las plantas con flores que
duran más tiempo y llevar a la floración.
Evolución
Aunque la característica genética de un solo organismo es casi la misma durante toda la vida, la
composición genética de una especie, comprendida como un todo, cambia a lo largo de muchos periodos
de vida. Con el tiempo, las mutaciones y la variabilidad en los descendientes proporcionan diversidad en el
material genético de una especie. En otras palabras, las especies evolucionan. La fuerza más importante en
la evolución es la selección natural, proceso mediante el cual los organismos con mayores rasgos
adaptativos sobreviven y se reproducen de manera más satisfactoria que otros que carecen de tales rasgos.
Los rasgos adaptativos que surgen de una mutación genética, que incrementa la supervivencia, pasan a la
siguiente generación.
El Medio Ambiente y su Relación con los Seres Vivos
El ecosistema y sus componentes
Un ecosistema es el conjunto de seres vivos que habita un espacio, junto con los factores físicos y
químicos con los que los organismos interactúan. El ecosistema tiene límites definidos y diferentes
tamaños, desde la totalidad del planeta hasta un pequeño charco. Los elementos que componen un
ecosistema se interconectan para formar una compleja red de relaciones; cualquier cambio en alguno de
ellos, como la temperatura o el número de organismos, afecta a los otros. Un ejemplo es el caso predadorpresa: al aumentar el número de predadores disminuye la cantidad de presas.
La ecología toma el ecosistema como unidad y para analizarlo combina campos de la ciencia, por ejemplo,
la química, la física y la biología. En la Tierra existen ecosistemas terrestres y acuáticos, cada uno
compuesto por factores bióticos y abióticos.
Los factores bióticos son los componentes vivos del ecosistema. Estos incluyen a los organismos
integrantes de una comunidad y sus relaciones; entre los organismos se establecen relaciones que son
intraespecíficas si se producen entre individuos de la misma especie, o interespecíficas si suceden entre
especies diferentes.
Los factores abióticos son los componentes no vivos del ecosistema y dependen de las características del
medio inerte. Algunos son limitantes y condicionan la adaptación de los organismos al medio. Los
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organismos poseen límites de tolerancia a estos factores; si se superan estos límites, su supervivencia se
puede ver afectada. Entre estos factores podemos mencionar los siguientes:
La luz
La luz proviene del Sol y con ella las plantas y las algas sintetizan su alimento a través de la fotosíntesis.
Con la luz, los organismos regulan sus ciclos vitales, por ejemplo, la floración de las plantas, la migración y
la producción de hormonas en el cuerpo humano. La cantidad de luz que recibe un ecosistema en el día y
durante el año depende principalmente de la longitud y latitud en la que se encuentra ubicado el
ecosistema en el planeta, por ejemplo, los polos reciben menos luz que los trópicos, y en los ecosistemas
acuáticos la luz es filtrada por el agua y no llega hasta las profundidades.
El agua
El agua en estado líquido es indispensable para la vida; los seres vivos la usan directamente. Transporta
nutrientes de un sitio a otro y junto con la humedad atmosférica ayuda a la regulación de la temperatura
del ecosistema y es el principal componente de los ecosistemas acuáticos.
La salinidad
Es la cantidad de sales disueltas en el agua. El agua dulce posee menos de 5 g/l de sales disueltas y el agua
salada de los mares entre 33 y 37 g/l. Los organismos que viven en el mar tienen adaptaciones para
soportar el elevado grado de salinidad.
La temperatura
La temperatura es la medida de la energía cinética de las partículas. Depende del lugar del planeta en el que
se encuentre el ecosistema y de la época del año. A medida que se aleja de la línea del ecuador hacia los
polos, un ecosistema tiene variaciones de temperatura durante el año que corresponden a las estaciones.
En contraste, los ecosistemas más cercanos a la línea del ecuador no presentan variaciones tan drásticas en
su temperatura a lo largo del año. La temperatura también depende de la altitud en la que se ubica un
ecosistema. Por esto, aquellos que están sobre las montañas son más fríos que los que se encuentran cerca
del nivel del mar.
La mayoría de los organismos no sobreviven por encima de 50 ºC ni por debajo de 0 ºC, aunque hay
excepciones; una de ellas son las arqueobacterias.
El aire
Es una mezcla de varios gases, entre ellos, el oxígeno que respiras, el dióxido de carbono que expulsas al
respirar y el nitrógeno que está presente en mayor proporción. El aire hace parte de la atmósfera y es uno
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de los principales componentes de los ecosistemas terrestres. El viento, por su parte, es el movimiento del
aire y gracias a él, muchas semillas de las plantas se esparcen y colonizan otros lugares.
Presión de Aire
Es la fuerza que ejerce el aire sobre la superficie terrestre, esto depende sobre la presión que se ejerce
sobre la tierra.
La presión del aire varía por la acción de factores como la altura, temperatura y la humedad.

Altura. A mayor altura la presión disminuye y a menor altura, la presión aumenta

Temperatura. El aire frio y el cálido tienden a no mezclarse debido a la diferencia de densidad y
cuando se encuentran el aire frio empuja hacia arriba al caliente provocando inestabilidad por causas
dinámicas, y todos los puntos que se encuentran a la misma altura dentro de una columna de aire
soportan la misma presión.
La presión puede variar en un mismo lugar geográfico, de acuerdo con los cambios de temperatura
que ocurra durante el día. En las zonas ecuatoriales, las temperaturas son altas y la presión atmosférica
baja. En zonas polares existen bajas temperaturas por consiguiente la presión atmosférica es alta
durante todo el año. En las zonas templadas la temperatura varía durante todo el año, por eso la
presión también es variable: alta en invierno y baja en verano.

Humedad. En lugares donde hay mayor humedad, hay menor presión y donde hay menor humedad,
hay mayor presión, esta se encuentra relacionada con la altura.
Los seres vivos están adaptados a vivir en nichos ecológicos en la que la presión que ejerce el aire es
determinante. La presión atmosférica va de la mano con la altura sobre el nivel del mar.
En las actividades agrícolas la presión del aire influye en la regulación de las lluvias. Las limitaciones
agrícolas en zonas altas están asociadas a las bajas temperaturas, no a las bajas presiones atmosféricas
El suelo
Es una capa delgada que cubre
la porción terrestre del planeta,
la cual se ha formado en un
proceso muy lento mediante la
acción de los agentes como el
viento,
los
cambios
de
temperatura, etc. Se compone
de
elementos
abióticos
y
bióticos.
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Densidad Poblacional
La densidad de población es una medida de distribución de población de un país o región, que es
equivalente al número de habitantes dividido entre el área donde habitan. Indica el número de personas
que viven en cada unidad de superficie, y normalmente se expresa en habitantes por km2.
Para calcular la densidad de habitantes que hay en un territorio usamos la siguiente formula:
población
Densidad =
superficie
Hábitat
Es el lugar físico donde vive un organismo, se encuentra en una localidad que se caracteriza por
condiciones aceptables para una determinada especie, ya sea en la tierra, en el aire o en el agua. Podemos
hablar de áreas tan amplias como el mar, un bosque o tan restringidas como una piedra. Un hábitat
fundamental en el bosque es por ejemplo, un tronco podrido sobre el suelo, donde viven insectos y
hongos comedores de madera. Otro es un árbol viejo en pie con troncos semipodridos donde cavan sus
nidos las lechuzas y come larvas de insectos el pájaro carpintero.
Tipos de Hábitat

Aeroterrestre

Terrestre

Acuático
Nicho Ecológico
Es la estrategia de supervivencia utilizada por una especie, incluye la forma de alimentarse, de competir
con otras, de cazar, de evitar ser comida. En otras palabras, nos referimos a la «ocupación» o a la función
que desempeña cierto individuo dentro de un mismo hábitat.
Se refiere no sólo al espacio físico ocupado por un organismo. Sino también a su papel funcional en la
comunidad y a su posición en los gradientes ambientales de temperatura, humedad, pH, suelos, etc.
El nicho ecológico de un organismo depende de dónde vive, de lo que hace, como transforma la energía,
se comporta, reacciona a su medio físico y biótico y lo transforma, y de cómo es influenciado por las otras
especies.
Cada especie desempeña un papel importante y es único en cualquier ecosistema dado. En los ecosistemas
se pueden reconocer las mismas “profesiones”: polinizadores, foto sintetizadores, carroñeros,
distribuidores de semillas, descomponedores de materia orgánica.
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Cuando hay desequilibrio en los ecosistemas se produce la llegada de especies animales o vegetales
exóticas y es por ello que dichas especies exóticas luchan por un lugar en el mismo nicho ecológico con las
especies autóctonas.
Se deduce entonces que organismos
de distintas especies pueden compartir
el hábitat, pero que es prácticamente
imposible que coincidan en el mismo
nicho ecológico.
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