Conceptos Fundamentales de Biología

La Biología es la ciencia que estudia todo lo concerniente a los seres vivos. Su fin supremo es describir las leyes generales a las que obedecen los fenómenos biológicos, entendiendo por fenómeno biológico toda manifestación material y energética de los seres vivos.

Teorías sobre el Origen del Universo y la Vida

Teoría del Big Bang

El padre de la teoría del Big Bang fue el belga Georges Édouard Lemaître, quien en 1927 propuso que un «átomo primigenio» denso y muy caliente estalló para formar el universo actual. Esta teoría se complementa con modelos como el de Friedman, que muestra al universo en sucesivas expansiones y contracciones.

El Creacionismo

Esta explicación acerca del origen de la vida es tan antigua como el hombre mismo. Postula la creación de la vida mediante la intervención de un ser supremo y omnipotente: Dios.

La Teoría de la Generación Espontánea y el Vitalismo

Esta teoría planteaba que la vida podía aparecer de la materia inanimada por sí sola. Por otro lado, el Vitalismo manifestaba que era necesaria la existencia de una fuerza vital. Muchos científicos encontraron en esta última la respuesta a la interrogante del origen de la vida durante dos mil años.

La Biogénesis: Refutación de la Generación Espontánea

Los defensores de la biogénesis estaban convencidos de que algo tan complejo como la vida no podía surgir de la materia inerte. Para demostrar su teoría, realizaron numerosos experimentos, sobresaliendo los de Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani y Louis Pasteur.

La Teoría Cosmozoica (Panspermia)

Aun si la llegada de vida desde el espacio hubiese sido posible, esta teoría no proporciona una explicación universal acerca del origen de la vida, puesto que no indica cómo y cuándo se habría originado esta en su lugar de origen.

Teoría de la Evolución Química (Quimiosintética)

La teoría quimiosintética o evolución química fue propuesta por Alexander Oparin con ayuda del inglés John Haldane en 1936.

Según esta teoría, debido a la altísima radiación solar, al calor reinante y a las descargas eléctricas que sacudían al planeta primitivo, se habrían generado compuestos orgánicos más complejos que se habrían acumulado en los cuerpos de agua. En ese ambiente, no habría existido oxidación o descomposición aeróbica. Este proceso, mencionado por Oparin, fue demostrado experimentalmente en 1953 por los científicos Stanley Miller y Harold Urey, haciendo reaccionar los gases que formaban la atmósfera primitiva con descargas eléctricas en un laboratorio.

Gracias a millones de años de acumulación de estas moléculas, se habrían creado condiciones de concentración que permitieron la interacción de estas moléculas entre sí y la creación de otras más complejas, como proteínas y ácidos nucleicos. Más tarde, estas moléculas orgánicas más complejas se habrían organizado en «colecciones de moléculas» a las que denominaron coacervados, que adquirieron la capacidad de realizar algunas reacciones precursoras de lo que hoy llamamos «lo vivo».

Características de los Seres Vivos

Los seres vivos son porciones limitadas de materia que presentan una organización compleja. Sus principales características son:

• Metabolismo

  El metabolismo permite a los seres vivos procesar sus alimentos, utilizando una cantidad de estos nutrientes y almacenando el resto para usarlo cuando efectúan sus funciones. Durante el metabolismo se realizan reacciones químicas y energéticas.

• Irritabilidad

  La capacidad biológica de responder a ciertos estímulos del medio ambiente constituye la función de la irritabilidad. Por lo general, los seres vivos no son estáticos; son irritables y responden a cambios físicos o químicos, tanto en el medio externo como en el interno.

• Reproducción

  Los seres vivos son capaces de multiplicarse. Mediante la reproducción se producen nuevos individuos semejantes a sus padres y se perpetúa la especie. Esta forma de reproducción permite la combinación de diversas características hereditarias.

• Homeostasis

  Es la capacidad de los seres vivos para regular su equilibrio interno.

• Adaptación

  Las condiciones ambientales en que viven los organismos vivos cambian, ya sea lenta o rápidamente. Estos cambios pueden ser ocasionados por un incendio, una tormenta, una bajada o subida de temperatura, o una sequía. Los seres vivos deben adaptarse a estos cambios que ocurren en el medio que los rodea para poder sobrevivir.

Eras Geológicas de la Tierra

Los geólogos, al estudiar los tipos de rocas y sus engrosamientos, han determinado aproximadamente la edad de la Tierra.

Principales Acontecimientos

Origen de la vida.

Era Paleozoica

• Período Cámbrico

  Al principio del período, los mares poco profundos cubrieron grandes extensiones de tierra, que al retirarse, permitieron el depósito de arenisca y caliza. El clima de este período fue muy caluroso.

• Período Ordovícico

  Al principio del período, los mares poco profundos cubrieron grandes extensiones de tierra, que al retirarse, permitieron el depósito de arenisca y caliza. El clima de este período fue muy caluroso.

• Período Silúrico

  El clima del planeta tenía grandes desequilibrios. Se observó el crecimiento de grandes arrecifes coralinos en las aguas cálidas y surgieron los primeros insectos terrestres.

• Período Devónico

  Este período se caracteriza por un clima cálido que fomentó el desarrollo de grandes bosques. Aparecen los primeros artrópodos. Un grupo de peces desarrolló lóbulos en lugar de aletas y se convirtieron en los primeros anfibios, que al final del período, invadieron la Tierra.

• Período Carbonífero

  Gran difusión de bosques y organismos marinos. Esta situación produjo que los sedimentos de este período sean los generadores del carbón, petróleo y gas natural de hoy día. Aparecen los primeros reptiles, desarrollándose a partir de los primeros anfibios.

• Período Pérmico

  Hacia el final del período, ocurrió una de las mayores extinciones masivas que los científicos han descubierto.

Era Mesozoica

• Período Triásico

  Grandes reptiles marinos como el Ictiosaurio y el Plesiosaurio. Evolución de los primeros mamíferos a partir de un grupo de reptiles llamados Terápsidos. Grandes extinciones de Belemnites y Ammonites.

• Período Jurásico

  En los mares, el Ictiosaurio y el Plesiosaurio; en el aire, el Pterosaurio; y en la tierra, los Alosaurios y Apatosaurios, pueblan el planeta.

• Período Cretáceo

  Difusión de las angiospermas. Al final del período, ocurrió una extinción masiva de dinosaurios y otras especies.

Era Cenozoica

• Período Paleoceno

  Este período se caracteriza por la gran difusión de mamíferos.

• Período Eoceno

  La existencia de un clima subtropical originó el gran desarrollo de palmeras. Rápida evolución de nuevas especies de mamíferos, tales como caballos, rinocerontes, camellos, murciélagos, primates, ardillas, etc. Desarrollo de grandes cocodrilos, que alcanzaron hasta los 15 metros de largo.

• Período Oligoceno

  Los mamíferos dominan la vida en la Tierra.

• Período Mioceno

  Los grandes plegamientos producen las extensas llanuras y praderas. Disminución de los grandes bosques.

• Período Pleistoceno

  El Pleistoceno fue un período con grandes glaciaciones. Hace unos 20,000 años se produjo la extinción de los primeros rinocerontes, mastodontes, tigres dientes de sable y mamuts. Es la edad de los seres humanos, aparecen los Australopithecus, Homo habilis, Homo erectus y el Homo sapiens.

• Período Holoceno

  Se toma como punto de partida de este período el fin de la última glaciación. El progresivo retiro de los glaciares produjo grandes cuencas hidrográficas que suministraron el agua, en torno a la cual se inició el desarrollo de las grandes comunidades y civilizaciones. Se evidencian profundas modificaciones de la biosfera por la forma de vida de la especie humana.

La Evolución de las Especies

Se define como evolución al proceso mediante el cual los seres vivos cambian gradualmente a lo largo del tiempo, partiendo desde formas ancestrales primitivas hasta los millones de especies que existen actualmente.

La Teoría de Lamarck: Lamarckismo

Lamarck empleó el caso del cuello largo de las jirafas para explicar su ley. Postuló que todo lo que la naturaleza ha hecho adquirir o perder a los individuos, por la influencia de las circunstancias, se transmite de una generación a otra; es decir, los caracteres adquiridos son hereditarios.

La Selección Natural o Darwinismo

Planteada inicialmente por Alfred Russel Wallace en 1858, fue mejorada y difundida por Charles Darwin en su libro El origen de las especies. Darwin explica el fenómeno de la evolución por un mecanismo de mutaciones aleatorias sucesivas. El potencial reproductivo de las especies permite el incremento de las poblaciones en progresión geométrica, en comparación con el incremento de sus alimentos que siguen una progresión aritmética. La reproducción de los individuos con características más ventajosas permite el desarrollo de ciertos individuos y la desaparición de otros que poseen características poco ventajosas, generando con el paso del tiempo la aparición de nuevas especies.

Teoría de la Mutación

Hugo de Vries se opone al carácter lento y gradual de la evolución y postula que la modificación de las especies puede ser drástica, a nivel de su material genético. Las variaciones ordinarias que existen entre los individuos de una especie no tienen nada en común con las mutaciones.

El Neodarwinismo o la Genética de Poblaciones

Según esta teoría, los genes irán combinándose a medida que aparezcan nuevas generaciones e irán aumentando su número al transcurrir de los años. Los individuos de la población realizarán una selección genética según las ventajas que ofrezcan determinados genes para la supervivencia de la especie. Este proceso, por lo general, es lento y permite la desaparición de determinadas características dentro de una especie. La aparición de características nuevas se explica por la aparición espontánea de las mutaciones, las cuales, si son beneficiosas, aumentarán su número dentro de la especie, permitiendo cambios graduales y, tal vez, la aparición de nuevas especies.

Evidencias de la Evolución

• Paleontología

  Es el estudio de los fósiles. Con el registro fósil se puede reconstruir la morfología de organismos antiguos y el medio ambiente en que vivieron, y así poder compararlos con los organismos actuales.

• Anatomía Comparada

  • Órganos Homólogos: Aquellos que poseen un mismo origen, pero distinta función.
  • Órganos Análogos: Aquellos con diferente origen, pero igual función.
  • Órganos Vestigiales: Son aquellos órganos que son rudimentarios o carecen de uso en una especie, pero que en otras están más desarrollados o cumplen una función.

• Bioquímica Comparada

  Se considera que a mayor similitud bioquímica entre los distintos organismos, existe una relación evolutiva más cercana.

La Hominización: Evolución Humana

Los homínidos continuaron su evolución como individuos erectos y terrestres. El ser humano y los antropoides probablemente evolucionaron a partir de un primate muy parecido al chimpancé moderno, el Procónsul, que vivió hace unos 25 millones de años.

Del Australopithecus al Homo Sapiens

• Australopithecus

  Los científicos sostienen que el primer homínido antepasado del ser humano actual fue este género, procedente de las sabanas africanas, donde se han encontrado los fósiles humanos más antiguos. Era pequeño, pesaba unos 40 kg, tenía aspecto simiesco, con la cara corta y ancha, la frente muy pequeña, las mandíbulas muy robustas y poco prominentes, y dientes fuertes.

• Homo Habilis

  El cuerpo del Homo habilis era menos pesado que el de los Australopithecus. Tenía un cráneo con una capacidad cerebral de 670 a 770 cm³, mentón retraído, dientes pequeños, rasgos simiescos menos acentuados y caminaba erguido.

• Homo Erectus

  Los rasgos del Homo erectus eran distintos a los del Australopithecus y más aproximados a los del ser humano actual.

• Homo Sapiens

  Su cerebro era tan grande o más que el de un humano actual; su avanzada cultura sugiere que era inteligente. Las primeras personas semejantes a las actuales pertenecen a la especie Homo sapiens sapiens.

Clasificación de los Seres Vivos: Los Cinco Reinos Biológicos

En 1969, Robert Whittaker propuso la existencia de cinco reinos biológicos para clasificar a los seres vivos: Monera, Protista, Fungi, Plantae y Animalia. Posteriormente, en 1985, Lynn Margulis incorporó a las algas en el reino Protista, al cual se le denominaría Protoctista.

A continuación, se presentan los reinos:

• Reino Monera
• Reino Protista (o Protoctista)
• Reino Fungi
• Reino Plantae
• Reino Animalia

Introducción a la Ecología

La Ecología es la ciencia que estudia las condiciones en que viven los seres vivos y las interacciones de todo tipo que existen entre dichos seres vivos y su medio ambiente.

La Ecología es una amplia disciplina, ya que se relaciona con la etología, la fisiología, la bioquímica, la genética, la zoología, la botánica y la microbiología; también con la geología, porque toma en cuenta las condiciones de la corteza terrestre.

Conceptos Ecológicos Fundamentales

• Especie

  Grupo de organismos similares, con estructura y funciones idénticas, y antepasado común. En la naturaleza solo se reproducen entre sí, dando origen a una descendencia fértil.

• Población

  Conjunto de individuos de la misma especie que viven en un lugar y tiempo determinado.

• Comunidad

  Conjunto de poblaciones de animales, plantas, etc., que viven en un lugar y tiempo determinado.

• Hábitat

  Es el lugar donde vive un organismo.

• Nicho Ecológico

  Es la función natural de una especie en su ecosistema o en su comunidad. Se dice que es la «profesión» de un organismo.