CIENCIAS NATURALES_____________Lic. Francisco Chamam.

ORGANIZACIN Y DIVERSIDAD BIOLOGICA.

La biodiversidad o diversidad biolgica es la variedad de la vida. Este reciente concepto incluye varios niveles de la organizacin biolgica.

Abarca a la diversidad deespeciesde plantas y animales que viven en un sitio, a suvariabilidad gentica, a losecosistemasde los cuales forman parte estas especies y a lospaisajesoregionesen donde se ubican los ecosistemas. Tambin incluye los procesos ecolgicos y evolutivos que se dan a nivel de genes, especies, ecosistemas y paisajes.

El concepto fue acuado en 1985, en el Foro Nacional sobre la Diversidad Biolgica de Estados Unidos. Edward O. Wilson (1929 - ), entomlogo de la Universidad de Harvard y prolfico escritor sobre el tema de conservacin, quien titul la publicacin de los resultados del foro en 1988 como Biodiversidad.

Los seres humanos hemos aprovechado la variabilidad gentica y domesticado por medio de la seleccin artificial a varias especies; al hacerlo hemos creado una multitud de razas de maces, frijoles, calabazas, chiles, caballos, vacas, borregos y de muchas otras especies. Las variedades de especies domsticas, los procesos empleados para crearlas y las tradiciones orales que las mantienen son parte de labiodiversidad cultural.

En cada uno de los niveles, desde genes hasta paisaje o regin, podemos reconocer tres atributos: composicin, estructura y funcin.

Lacomposicines la identidad y variedad de los elementos (incluye qu especies estn presentes y cuntas hay), laestructuraes la organizacin fsica o el patrn del sistema (incluye abundancia relativa de las especies, abundancia relativa de los ecosistemas, grado de conectividad, etc.) y lafuncinson los procesos ecolgicos y evolutivos (incluye a la depredacin, competencia, parasitismo, dispersin, polinizacin, simbiosis, ciclo de nutrientes, perturbaciones naturales, etc.)

NIVELES DE LA ORGANIZACIN BIOLOGICA

La organizacin biolgica o jerarqua de la vida, es la jerarqua de estructuras y sistemas biolgicos complejos que definen la vida mediante una aproximacin reduccionista. Jerarqua tradicional, como se detalla ms abajo, va desde eltomo(como nivel inferior) a labiosfera. Los niveles superiores de este esquema se les da frecuentemente el nombre deorganizacin ecolgica.Labiologa(la ciencia que estudia a los seres vivos) se ocupa de analizar jerarquas o niveles de organizacin que van desde laclulaa los ecosistemas. Este concepto implica que en el universo existen diversos niveles de complejidad.Por lo tanto, es posible estudiar biologa a muchos niveles, desde un conjunto de organismos (comunidades) hasta la manera en que funciona una clula o la funcin de las molculas de la misma.Para una mayor comprensin, partiendo desde la materia no viva, en orden ascendente mencionaremos los principales niveles de organizacin:1.- Nivel molecular:Es el nivel abitico o de la materia no viva.En este nivel molecular se distinguen cuatro subniveles:-Subnivel subatmico:Lo constituyen las partculas subatmicas; es decir, los protones, electrones y neutrones.-Subnivel atmico:Constituido por los tomos, que son la parte ms pequea de un elemento qumico que puede intervenir en una reaccin.-Subnivel molecular:Constituido por las molculas;, es decir, por unidades materiales formadas por la agrupacin de dos o ms tomos mediante enlaces qumicos (ejemplos: O2, H2O), y que son la mnima cantidad de una sustancia que mantiene sus propiedades qumicas. Distinguimos dos tipos de molculas: inorgnicas y orgnicas.-Subnivel macromolecular:Est constituido por lospolmerosque son el resultado de la unin de varias molculas (ejemplos: protenas, cidos nucleicos). La unin de varias macromolculas da lugar aasociaciones macromoleculares(ejemplos: glucoprotenas, cromatina). Por ltimo, las asociaciones moleculares pueden unirse y formarorganelos u orgnulos celulares(ejemplos.: mitocondrias y cloroplastos).Las asociaciones moleculares constituyen el lmite entre el mundo bitico (de los seres vivos) y el abitico (de la materia no viva o inerte).Por ejemplo, los cidos nucleicos poseen la capacidad de autorreplicacin, una caracterstica de los seres vivo

2.- Nivel celular:Incluye a la clula, unidad anatmica y funcional de los seres vivos. La ms pequea unidad estructural de los seres vivos capaz de funcionar independientemente.Cada clula tiene un soporte qumico para la herencia (ADN), un sistema qumico para adquirir energa etc.Se distinguen dos tipos de clulas:Lasclulas procariotas: son las que carecen de envoltura nuclear y, por lo tanto, la informacin gentica se halla dispersa en el citoplasma, aunque condensada en una regin denominadanucleoide.Lasclulas eucariotasson las que tienen la informacin gentica rodeada por una envoltura nuclear, que la asla y protege, y que constituye elncleo.Las clulas son las partes ms pequeas de la materia viva que pueden existir libres en el medio. Los organismos compuestos por una sola clula se denominanorganismos unicelulares, y deben desarrollar todas las funciones vitales.3.- Nivel pluricelular u orgnico:Incluye a todos los seres vivos constituidos por ms de una clula. En los seres pluricelulares existe una divisin de trabajo y una diferenciacin celular alcanzndose distintos grados de complejidad creciente:-Tejidos: es un conjunto de clulas muy parecidas que realizan la misma funcin y tienen el mismo origen. Por ejemplo eltejido muscular cardaco.rganos:Grupo de clulas o tejidos que realizan una determinada funcin. Por ejemplo, elcorazn, es un rgano que bombea la sangre en el sistema circulatorio.-Sistemas: es un conjunto de varios rganos parecidos que funcionan independientemente y estn organizados para realizar una determinada funcin; por ejemplo, elsistema circulatorio.-Aparatos:Conjunto de rganos que pueden ser muy distintos entre s, pero cuyos actos estn coordinados para constituir una funcin.4.- Nivel de poblacin: Los seres vivos generalmente no viven aislados, sino que se relacionan entre ellos.Unapoblacines un conjunto de individuos de la mismaespecie, que viven en una misma zona en un momento determinante y que se influyen mutuamente.Grupos de individuos similares que tienden a aparearse entre s en un rea geogrfica limitada. Esto puede ser tan sencillo como un campo con flores separado de otro campo por una colina sin flores, o una manada de cabras en un predio.

Una Comunidad esla relacin entre grupos de diferentes especies. Por ejemplo, las comunidades del desierto pueden consistir en conejos, coyotes, vboras, ratones, aves y plantas como los cactus. La estructura de una comunidad puede ser alterada por cosas tales como el fuego, la actividad humana y la sobrepoblacin.5.- Nivel deecosistema:La diferentes poblaciones que habitan en una misma zona en un momento determinado forman unacomunidadobiocenosis. Las condiciones fisicoqumicas y las caractersticas del medio en el que viven constituyen elbiotopo. Al conjunto formado por la biocenosis, el biotopo y las relaciones que se establecen entre ambos se denominaecosistema.6.-Bisfera: La suma de todos los seres vivos tomados en conjunto con su medio ambiente. En esencia, el lugar donde ocurre la vida, desde las alturas de nuestra atmsfera hasta el fondo de los ocanos o hasta los primeros metros de la superficie del suelo (o digamos mejor kilmetros s consideramos a las bacterias que se pueden encontrar hasta una profundidad de cerca de cuatro kilmetros de la superficie). Dividimos a la Tierra enatmsfera(aire),litsfera(tierra firme),hidrsfera(agua), ybisfera(vida).

CARACTERIZACION DE LOS REINOSCARACTERSTICAS DE LOS CINCO REINOSLinneo, en el siglo XVIII, separ a los seres vivos en dos grandes grupos, el ReinoAnimaly el ReinoVegetal. En el siglo XIX, Haeckel propuso un nuevo grupo de seres vivos, el ReinoProtistas.En 1969, Whittaker agrupa a los seres vivos en cinco reinos, los tres anteriores y dos nuevos, llamados ReinoHongosy ReinoMoneras. Posteriormente,Margulis y Schwartz modifican los criterios de clasificacin y los nombres de algunos reinos. Los reinos que proponen sonMoneras,Protoctistas,Hongos,PlantasyAnimales.Karl Woese, en 1991, plantea una nueva variacin en este sistema. Woese crea un nuevo taxn por encima de los reinos y lo denominaDominio. Segn estanueva clasificacin,los seres vivos se agruparan en tres dominios, Bacteria, Archaea y Eukarya.CARACTERSTICAS DE LOS CINCO REINOSLas caractersticas aqu recogidas las cumplen la mayor parte de los organismos englobados en cada Reino

MnerasProtoctistasHongosPlantasAnimales

Tipo de clulasProcariotasEucariotasEucariotasEucariotasEucariotas

ADNCircularLinealLinealLinealLineal

N de clulasUnicelularesUnicelulares / PluricelularesUnicelulares / PluricelularesPluricelularesPluricelulares

NutricinAuttrofos / HetertrofosAuttrofos / HetertrofosHetertrofosAuttrofosHetertrofos

Energa que utilizanQumica / LuminicaQumica / LuminicaQumicaLuminicaQumica

ReproduccinAsexualAsexual /SexualAsexual /SexualAsexual /SexualSexual

Tejidos diferenciadosNo existenNo existenNo existenExistenExisten

Existencia de pared celularExisteExiste / No existeExisteExisteNo existe

MovilidadS / NoS / NoNoNoS

Definicin de gentica

Lagentica(delgriego antiguo, genetikosgenetivo y este de gnesis ,es el campo de labiologaque busca comprender la herencia biolgica que se transmite de generacin en generacin.El estudio de la gentica permite comprender qu es lo que exactamente ocurre en elciclo celular, (replicar nuestrasclulas) yreproduccin, (meiosis) de losseres vivosy cmo puede ser que, por ejemplo, entreseres humanosse transmiten caractersticas biolgicasgenotipo(contenido del genoma especfico de un individuo en forma deADN), caractersticas fsicasfenotipo, de apariencia y hasta de personalidad.El principal objeto de estudio de la gentica son losgenes, formados por segmentos deADN(doble hebra) yARN(hebra simple), tras la transcripcin deARN mensajero,ARN ribosmicoyARN de transferencia, los cuales se sintetizan a partir de ADN. ElADNcontrola la estructura y el funcionamiento de cadaclula, con la capacidad de crear copias exactas de s mismo, tras un proceso llamadoreplicacin, en el cual elADNse replica.En1865un monje cientfico checo-alemn llamadoGregor Mendelobserv que los organismos heredan caracteres de manera diferenciada. Estas unidades bsicas de la herencia son actualmente denominadasgenes.En 1941Edward Lawrie TatumyGeorge Wells Beadledemuestran que los genes [ARN-mensajero] codifican protenas; luego en 1953James D. WatsonyFrancis Crickdeterminan que la estructura del ADN es una doble hlice en direcciones antiparalelas, polimerizadas en direccin 5' a 3', para el ao 1977 Fred Sanger,Walter Gilbert, yAllan MaxamsecuencianADNcompleto del genoma delbacterifagoy en1990se funda elProyecto Genoma Humano.

ORGANISMOS UNICELULARES Y PLURICELULARES. Unorganismo unicelularest formado por una nicaclula. Ejemplos de organismos unicelulares son las bacterias o losprotozoos. Aunque resulte sorprendente, los seres unicelulares representan la inmensa mayora de los seres vivos que pueblan actualmente la Tierra; en nmero sobrepasan con mucho al resto de los seres vivos del planeta. Sin embargo, los seres vivos que nos resultan familiares estn constituidos por un conjunto de clulas con funciones diferenciadas; son organismospluricelulares. No obstante, no debe olvidarse que estos organismos pluricelulares proceden de una nica clula en el origen de su vida. Todos los organismos pasan en un momento inicial de su existencia por ser una sola clula (cigoto).La mayora de seres unicelulares sonprocariotas, como las bacterias, pero existen algunos seres unicelulareseucariotas, como los protozoos.Los seres unicelulares son considerados ms primitivos que los pluricelulares, por su menor complejidad. Los organismos unicelulares estn constituidos por una nica clula, en cambio los organismospluricelularesestn formados por muchas clulas juntas especializadas en determinadas funciones. Juntas hacen tejidos; esos tejidos se unen y forman rganos, y un conjunto de rganos forman un sistema de rganos, y finalmente, una agrupacin de estos forma un organismo complejo.La circulacin en los organismos unicelulares se realiza por el movimiento del citoplasma de la clula que se denominaciclosis.

Paramecio, ejemplo de organismo formado por una nica clula.Unorganismopluricelularomulticelulares aquel que est constituido por 2 o msclulas, en contraposicin a los organismosunicelulares(protistasybacterias, entre muchos otros) que renen todas sus funciones vitales en una nica clula.Los organismosmulticelulares-como plantas, animales y algas pardas- surgen de una sola clula la cul se multiplica generando un organismo. Las clulas de los organismos multicelulares estndiferenciadaspara realizar funciones especializadas y se reproducen mediantemitosisymeiosis. Para formar un organismo multicelular, estas clulas necesitan identificarse yunirsea las otras clulas. Los organismos multicelulares tienen uniones celulares permanentes, es decir, las clulas han perdido su capacidad de vivir solas, requieren de la asociacin, pero esta debe darse de manera tal que desemboque en diferentes tipos celulares que generan organizacin celular en tejidos, rganos y sistemas, para as conformar un organismo completo.1Los organismospluricelularesson el resultado de la unin de individuos unicelulares a travs de formacin de colonias, filamentos o agregacin. La multicelularidad ha evolucionado independientemente enVolvoxy algunasalgas verdesflageladas.23Un conjunto de clulas diferenciadas de manera similar que llevan a cabo una determinada funcin en un organismo multicelular se conoce como untejido. No obstante, en algunos microorganismos unicelulares, como lasmixobacteriaso algunos microorganismos que formanbiofilms, se encuentran clulas diferenciadas, aunque la diferenciacin es menos pronunciada que la que se encuentra tpicamente en organismos multicelulares.Los organismos multicelulares deben afrontar el problema deregenerarel organismo entero a partir declulas germinales, objeto de estudio por labiologa del desarrollo. La organizacin espacial de lasclulasdiferenciadas como un todo lo estudia laanatoma.Los organismos multicelulares pueden sufrircncer, cuando falla la regulacin del crecimiento de lasclulasdentro del marco de desarrollo normal. Los ejemplos deorganismosmulticelulares son muy variados, y pueden ir desde unhongoa unrbolo unanimal:

En esta imagen, se ve, un Caenorhabditis elegansdeltipo silvestre, se ilumina para observar los ncleos de sus clulas.

FORMAS EUCARIOTAS Y PROCARIOTASTodas las clulas comparten dos caractersticas esenciales. La primera es una membrana externa, lamembrana celular o membrana plasmtica- que separa elcitoplasma de la clula de su ambiente externo. La otra es el material gentico -la informacin hereditaria- que dirige las actividades de una clula y le permite reproducirse y transmitir sus caractersticas a la progenie.Existen dos tipos fundamentalmente distintos de clulas, lasprocariotas y laseucariotas. En las clulas procariticas, el material gentico se encuentra en forma de una molcula grande y circular deDNAa la que estn dbilmente asociadas diversas protenas. En las clulas eucariticas, por el contrario, el DNA es lineal y est fuertemente unido a protenas especiales. Dentro de la clula eucaritica, el material gentico est rodeado por una doble membrana, laenvoltura nuclear que lo separa de los otros contenidos celulares en unncleobien definido. En las procariotas, el material gentico no est contenido dentro de un ncleo rodeado por una membrana, aunque est ubicado en una regin definida llamadanucleoide.En el citoplasma se encuentra una gran variedad de molculas y complejos moleculares. Por ejemplo, tanto los procariotas como los eucariotas contienen complejos proteicos y deRNA llamadosribosomas que desempean una funcin clave en la unin de losaminocidos individuales durante la sntesis deprotenas Las molculas y complejos moleculares estn especializados en determinadas funciones celulares. En las clulas eucariticas, estas funciones se llevan a cabo en una gran variedad de estructuras rodeadas por membranas -llamadasorganelas que constituyen distintos compartimientos internos dentro del citoplasma. Entre las organelas se destacan losperoxisomas que realizan diversas funciones metablicas; lasmitocondrias centrales energticas de las clulas y, en las algas y clulas vegetales, los plstidos como loscloroplastos donde acontece la fotosntesis.La membrana celular de los procariotas est rodeada por unapared celular externa que es elaborada por la propia clula. Ciertas clulas eucarsticas, incluyendo las de las plantas y hongos, tienen una pared celular, aunque su estructura es diferente de la de las paredes celulares procariticas. Otras clulas eucarsticas, incluyendo las de nuestros propios cuerpos y las de otros animales, no tienen paredes celulares. Otro rasgo que distingue a los eucariotas de los procariotas es el tamao: las clulas eucariticas habitualmente son de mayor tamao que las procariticas.En las clulas eucariticas, ciertas protenas se organizan formando intrincadas estructuras que dan lugar a una especie de esqueleto interno, elcitoesqueleto, que aporta sostn estructural y posibilita el movimiento celular.Algunos ejemplos de clulas procariotas son la bacteriaEscherichia coliy las cianobacterias, grupo de procariotas fotosintticos llamadas antes algas azules. Un eucariota fotosinttico unicelular es el algaChlamydomonas.

}LaEscherichia colies un procariota heterotrfico que resulta ser el ms estudiado de todos los organismos vivos. El material gentico (DNA) se encuentra en la zona ms clara, en el centro de cada clula. Esta regin no delimitada por membrana se llama nucleoide. Los pequeos granos del citoplasma son los ribosomas. Las dos clulas del centro se acaban de dividir y todava no se han separado completamente

LaChlamydomonas, clula eucaritica fotosinttica que contiene un ncleo ("verdadero") rodeado por una membrana nuclear doble y otras organelas abundantes. La organela ms destacable es el cloroplasto, de forma irregular, que llena casi toda la clula. Est formado por doble membrana y es el lugar donde se realiza la fotosntesis. Otras organelas membranosas son las mitocondrias, que proporcionan energa para el movimiento batiente de los dos flagelos. Estos movimientos propulsan la clula por el agua. Las reservas energticas de la clula estn en forma de granos de almidn, alrededor y dentro de una estructura llamada pirenoide. La membrana plasmtica envuelve todo el citoplasma y por fuera hay una pared celular formada porpolisacridos.La comparacin entre los dos tipos de clulas ponen de manifiesto la mayor complejidad de las clulas eucariticas frente a las procariticas. Sin embargo, ambas comparten muchas semejanzas en su funcionamiento, lo que no deja dudas acerca de su parentesco. Los cientficos han podido establecer que, en algn momento de la historia de la Tierra, diversos tipos de eucariotas se escindieron de un tronco procaritico, formando ramas que evolucionaron de manera independiente.El paso de los procariotas a los primeros eucariotas (losprotistas) fue una de las transiciones evolutivas principales slo precedida en orden de importancia por el origen de la vida. La cuestin de cmo ocurri esta transicin es actualmente objeto de viva discusin. Una hiptesis interesante, que gana creciente aceptacin, es que se originaron clulas de mayor tamao, y ms complejas, cuando ciertos procariotas comenzaron a alojarse en el interior de otras clulas.La investigadora L. Margulis propuso el primer mecanismo para explicar cmo pudo haber ocurrido esta asociacin. La llamada "teora endosimbitica" (endosignifica interno ysimbiontese refiere a la relacin de beneficio mutuo entre dos organismos) intenta explicar el origen de algunas organelas eucariticas. Hace aproximadamente 2.500 millones de aos, cuando la atmsfera era ya rica en oxgeno como consecuencia de la actividad fotosinttica de las cianobacterias, ciertas clulas procariticas habran adquirido la capacidad de utilizar este gas para obtener energa de sus procesos metablicos. La capacidad de utilizar el oxgeno habra conferido una gran ventaja a estas clulasaerbicas, que habran prosperado y aumentado en nmero. En algn momento, estos procariotas aerbicos habran sido fagocitados por clulas de mayor tamao, sin que se produjera una digestin posterior. Algunas de estas asociaciones simbiticas habran sido favorecidas por la presin selectiva: los pequeos simbiontes aerbicos habran hallado nutrientes y proteccin en las clulas hospedadoras a la vez que stas obtenan los beneficios energticos que el simbionte les confera. Estas nuevas asociaciones pudieron conquistar nuevos ambientes. As, las clulas procariticas, originalmente independientes, se habran transformado en las actuales mitocondrias, pasando a formar parte de las flamantes clulas eucariticas.

Investigaciones recientes sugieren que la relacin metablica entre los miembros del par simbitico podra haber sido diferente de lo postulado por Margulis. En la actualidad, varias lneas de evidencia sustentan la teora de la endosimbiosis. De forma anloga, se cree que los procariotas fotosintticos ingeridos por clulas no fotosintticas de mayor tamao fueron los precursores de loscloroplastos. Por medio de la hiptesis endosimbitica, Margulis tambin explica el origen decilias yflagelos por la simbiosis de ciertas clulas con espiroquetas de vida libre.La mayor complejidad de la clula eucaritica la dot de un nmero de ventajas que finalmente posibilitaron la evolucin de organismos multicelulares.

La figura anterior muestra, condensados en un da, los sucesos ms importantes de la historia biolgica durante los 4.600 millones de aos de la Tierra. La vida aparece relativamente temprano, antes de las 6 de la maana, en una escala de tiempo de 24 horas. Los primeros seres pluricelulares no surgen hasta bien entrada la tarde, y Homo, el gnero al cual pertenecemos los humanos, hace su aparicin casi al acabar el da, a slo 30 segundos de medianoche.Los primeros organismos multicelulares hicieron su aparicin hace apenas 750 millones de aos y se cree que los principales grupos (hongos, plantas y animales) evolucionaron a partir de diferentes tipos de eucariotas unicelulares.Las clulas de los organismos multicelulares estn especializadas para llevar a cabo una funcin bastante limitada en la vida del organismo. Sin embargo, cada una sigue siendo notablemente una unidad con mantenimiento autnomo.Ntese cun similar es una clula de una hoja de una planta de maz a unaChlamydomona. Esta clula vegetal tambin es fotosinttica y satisface sus propias necesidades de energa a partir de la luz del Sol. No obstante, a diferencia del alga, es parte de un organismo multicelular y depende de otras clulas para obtener agua, minerales, proteccin contra la desecacin y otras necesidad.

El ncleo de esta hoja de maz puede verse a un lado en la clula central. El material granulado del ncleo es la cromatina. Contiene DNA asociado con las protenas histonas. Elnucloloes la regin del ncleo donde se sintetizan los componentes de RNA ribosmico. Obsrvese que las mitocondrias y los cloroplastos se encuentran envueltos por membranas. Lavacuola una regin llena de lquido rodeada por una membrana, y lapared celular son caractersticas de las clulas vegetales y no se encuentran en los animales. Como puede verse por comparacin, esta clula es muy parecida a Chlamydomonas.El cuerpo humano, constituido por billones de clulas individuales, est compuesto, cuando menos, por 200 tipos diferentes de clulas, cada una especializada para su funcin particular, pero todas trabajando como un conjunto cooperativo.Los organismos se agrupan en tres categoras principales llamadasdominios (Bacteria, Archaea y Eukarya). Dentro del dominio de los Eukarya se encuentran los reinos protistas, hongos, plantas y animales, todos ellos eucariontes. Los organismos pertenecientes al dominio Bacteria incluyen el reino de las Eubacterias. En el dominio Archaea se pueden mencionar las archeobacterias acidfilas, termoplasmales y metanobacterias. Tanto las Eubacterias como las Archeobacterias son procariontes.Los procariotas son esencialmente unicelulares, aunque en algunos tipos las clulas forman racimos, filamentos o cadenas; este reino incluye formasquimiosintticas,fotosintticas yhetertrofas . Los protistas son un grupo diverso de organismos eucariticos unicelulares y algunos multicelulares simples; incluyen tanto hetertrofos como auttrofos fotosintticos. Los hongos, las plantas y los animales son organismos eucariticos multicelulares. Todos los animales y hongos son hetertrofos, mientras que todas las plantas, con unas pocas excepciones curiosas (como la pipa india o montropa y la cuscuta, que son parsitas) son auttrofos fotosintticos. Sin embargo, dentro del cuerpo de una planta multicelular, algunas de las clulas son fotosintticas, como las clulas de una hoja, y algunas son hetertrofas, como las clulas de una raz. Las clulas fotosintticas suministran sacarosa a las clulas hetertrofas de la planta.

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