LA BIOLOGIA

INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA

CONCEPTO DE SER VIVO. CARACTERÍSTICAS.

La biología es la ciencia que estudia la vida, entendiendo por vida el conjunto de cualidades propias de los seres vivos. Un ser vivo es un ser con una compleja estructura material capaz de nutrirse relacionarse y reproducirse, es decir, realizar las tres funciones vitales.

Los seres vivos están formados por moléculas que se rigen por las leyes de la física y la química, sin embargo presentan una serie de propiedades extraordinarias, lo que hace difícil definir el concepto de vida. Ante esta dificultad se define vida en función de las características que diferencian los seres vivos de los seres inertes. La primera es la capacidad de reproducción, que consiste en formar nuevos organismos con las mismas capacidades y con características casi idénticas a los padres. Para ello los seres vivos utilizan un tipo especial de molécula que es el ADN. Esta molécula es la portadora del mensaje genético, además los seres vivos ingieren de su entorno sustancias que incorporan a sus estructuras o a los procesos vitales que desarrollan. Por ello la finalidad de la función de nutrición es doble, ya que algunas moléculas forman parte de la propia estructura del ser vivo, mientras que otras se utilizan como fuente de energía para mantener los procesos vitales.

Los seres autótrofos toman la energía directamente del medio y con ella reducen las moléculas inorgánicas. Los heterótrofos incorporan sustancias reducidas que pueden ser oxidadas y la energía desprendida en este proceso es aprovechada en los procesos vitales.

Además todos los seres vivos desarrollan su actividad en un medio cambiante y por ello tienen que adaptar su funcionamiento a esta circunstancia. Para ello poseen sensores que indican constantemente el estado del medio, órganos de asociación que computan y comparan las informaciones recibidas y órganos efectores que adaptan el funcionamiento del organismo a las variaciones del ambiente. Las especies actuales son el desarrollo de los procesos evolutivos, donde los procesos de reproducción y relación se han ido perfeccionando y adaptando a los distintos medios. En los procesos evolutivos los principales factores de adaptación son la versatilidad y la selección. La versatilidad supone que la especie puede vivir en la mayor variedad posible de ambientes, y la selección implica que en cada ambiente tendrán más éxito aquellos individuos que mayor provecho le puedan sacar.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN

Tanto el mundo inerte como el viviente presentan distintos niveles de complejidad y por tanto de organización crecientes. Se establece una serie de jerarquías en las que cualquier nivel contiene a todos los niveles inferiores y a su vez es un componente de los niveles superiores. El paso de un nivel de organización a uno superior sólo puede realizarse con gasto de energía. Para mantener organizados los niveles bióticos se necesita la energía conseguida en el metabolismo, por lo que cada nivel tiene particularidades que no aparecen en los niveles inferiores (se puede decir que el todo es más que la suma de las partes), así, un tejido es algo más que un acumulo de células. LA ventaja fundamental de la cooperación es la eficacia operativa que hace posible la especialización y ésta es la explicación por la que el mundo vivo ha seguido el camino de los organismos pluricelulares, pues permiten una división de trabajo que evita duplicar esfuerzos y que supone un enorme ahorro energético. Se consideran los siguientes niveles de organización en la materia viva:

• Nivel subatómico: lo forman las partículas más sencillas de la materia viva, como son protones, neutrones o electrones.

• Nivel atómico: está constituido por los átomos, parte más pequeña de un elemento que puede intervenir en una reacción.

• Nivel molecular: incluye a las moléculas unidades materiales formadas por la agrupación de dos o más átomos mediante enlaces químicos. Las moléculas que forman la vida se denominan biomoléculas o principios inmediatos.

• Nivel celular: abarca a las células, unidades de materia viva formadas por una membrana citoplasmática y núcleo. Se distinguen dos tipos de células: procarióticas (carecen de envoltura nuclear) y eucarióticas (poseen envoltura nuclear y núcleo bien diferenciado)

• Nivel pluricelular. Comprende a todos los seres vivos formados por más de una célula. Dentro de éste nivel, se pueden distinguir varios subniveles como tejidos, órganos, aparatos y sistemas.

• Nivel población: engloba a todos los organismos de la misma especie, no en cuanto a individuos concretos, sino desde el punto de vista de las relaciones que se establecen entre ellos. Se entiende por población el conjunto de individuos d la misma especie que viven en una misma zona en un determinado momento

• Nivel de ecosistema. En él se estudian el conjunto de poblaciones que viven interrelacionadas (comunidad o biocenosis) y el lugar junto a sus condiciones físico-químicas (biotopo) y este conjunto biocenosis- biotopo es lo que se denomina ecosistema.

Aunque todos los seres vivos comparten las funciones básicas (nutrición, relación, reproducción) la evolución ha hecho que surja una variedad enorme de formas de vida. Ante esa diversidad surge la necesidad de una clasificación, y así los seres vivos se agrupan en cinco categorías principales llamadas reinos: reino monera, el reino protista, el reino hongos, reino plantas y el reino animales. Esta clasificación se hace fundamentalmente en función del tipo celular, el número de células en cada organismo y el modo de adquisición de energía.

EL ORIGEN DE LOS SISTEMAS VIVOS

En la historia evolutiva la materia se ha organizado progresivamente desde los niveles más simples a los más complejos. Según la hipótesis del big-bang, el universo comenzó en forma de partículas subatómicas originadas por la agrupación de partículas elementales que posteriormente dieron lugar a los átomos para luego formar los compuestos químicos y la macromoléculas. Algunas macromoléculas originaron las primeras formas de vida que al principio fueron unicelulares y después pluricelulares. Hasta hace poco tiempo la formación de las primeras biomoléculas y el modo de cómo llegaron a reaccionar para formar las primeras células eran una mera especulación. En los últimos años los químicos demostraron que la mayoría de los compuestos básicos que se encuentran en los seres vivos pueden formarse espontáneamente a partir de los elementos que suponemos en la Tierra hace miles de millones de años. Por otra parte los biólogos moleculares afirman que las formas de vida actuales poseen un antepasado común, pero la respuesta a cómo se formó el primer organismo plantea problemas de diversa índole y no está totalmente cerrada. Según la hipótesis de Oparín, la atmósfera primitiva sería reductora, probablemente con altas concentraciones de metano, vapor de agua, amoníaco y algo de hidrogeno. Conforme la Tierra se enfrió, buena parte del vapor de agua se condensó y se formaron los mares primitivos. Las turbulencias atmosféricas debieron producir tormentas eléctricas donde la energía de los relámpagos así como las radiaciones ultravioleta procedentes del Sol llevarían a la formación de moléculas orgánicas sencillas en los mares primitivos. Éstas se concentrarían cada vez más, lo que permitió formar moléculas cada vez de mayor tamaño y mayor complejidad estructural con capacidad de replicación e incluso de división al llegar a ciertas dimensiones. Oparín llamó a estos coloides “coacervados”. Los coacervados serían el prototipo de las primeras células. Al principio de los años '50, Miller dio apoyo experimental a Oparín: diseñó un aparato que simulaba en laboratorio las características de la atmósfera primitiva. Introdujo en el aparato una mezcla de metano, amoníaco, vapor de agua e hidrógeno. Estos gases fueron sometidos a una serie de descargas eléctricas y varios días después comprobó que se formaban moléculas orgánicas sencillas, como aminoácidos, aldehidos, ácidos, etc. Se pensó que en condiciones semejantes en la atmósfera primitiva se habrían sintetizado los primeros monómeros (moléculas sencillas) que se irían arrastrando desde la superficie terrestre hasta depositarse en el mar, formando una sopa o caldo primitivo. En el seno de esta sopa primitiva por evaporación del agua, sobretodo en la orilla del mar y lagos, pudo originarse una gran concentración de monómeros, así tendría lugar la síntesis de polímeros (moléculas complejas). También se admite la posibilidad de que ciertas moléculas podrían haberse encontrado al unirse a arcilla, pues estas tienen una gran superficie de absorción y harían posible que al aproximarse entre sí moléculas simples diesen lugar a la formación de biomoléculas complejas.

La hipótesis de Oparín establece que los primeros organismos, que él denominó “progenotas”, fueron heterótrofos anaerobios. Se alimentaban de la materia orgánica del caldo primitivo. Así la materia orgánica fue agotándose lentamente. La solución al problema fue la aparición de los organismos fotosintéticos, ya que la fotosíntesis lleva a un desprendimiento de oxígeno y ello conduce a la atmósfera actual. Poco a poco la atmósfera se fue enriqueciendo en oxígeno al mismo tiempo que las radiaciones ultravioletas y las descargas eléctricas transformaron gran parte del oxígeno en ozono, formando una capa que impide la llegada de gran cantidad de radiación ultravioleta que tiene efectos mutágenos. Los primeros fósiles de organismos procariontes tienen una antigüedad de aproximadamente mil millones de años. Se han

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