El Ambiente Vivo

EL AMBIENTE VIVO.

La gente se cuestiona mucho acerca de los seres vivos: cuántas especies diferentes hay, cómo son, dónde habitan, cómo se interrelacionan y cómo se comportan. Los científicos tratan de responder éstas y muchas otras preguntas acerca de los organismos que pueblan la Tierra. Particularmente, intentan desarrollar conceptos, principios y teorías que permitan a cualquier persona comprender mejor el ambiente de los seres vivos. Los organismos vivos están hechos de los mismos componentes que cualquier otra materia, interviene el mismo tipo de transformaciones de la energía y se mueven utilizando los mismos tipos básicos de fuerzas. Así, todos los principios físicos que se comentaron en el capítulo 4 se aplican a la vida de la misma forma que a las estrellas, las gotas de lluvia y las televisiones. Pero los organismos vivos también poseen características que se pueden entender mejor a través de la aplicación de otros principios.

DIVERSIDAD DE LA VIDA

Existen millones de diferentes tipos de organismos individuales que habitan la Tierra al mismo tiempo algunos son muy similares entre sí; otros, muy distintos. Los biólogos los clasifican dentro de una jerarquía de grupos y subgrupos con base en semejanzas y diferencias de su estructura y comportamiento. Una de las distinciones más generales entre los conjuntos de órganos se da entre las plantas, las cuales toman directamente su energía del Sol, y los animales, que consumen inicialmente los alimentos ricos en energía sintetizados por las plantas. Pero no todos los organismos están claramente definidos. Por ejemplo, existen algunos unicelulares sin núcleos organizados (bacterias), que se clasifican como un grupo distinto.

Los animales y las plantas tienen una gran variedad de formas corporales, con diferentes estructuras generales y disposiciones de partes internas para realizar las operaciones básicas de preparar o encontrar alimentos, obtener energía y sustancias de éstos, sintetizar nuevos materiales y reproducirse. Cuando los científicos clasifican los organismos, consideran primero los detalles anatómicos y después la conducta o el aspecto general. Por ejemplo, debido a rasgos como las glándulas secretoras de leche y la estructura del cerebro, las ballenas y los murciélagos se clasifican juntos al ser más parecidos entre sí que las ballenas con los peces o los murciélagos con los pájaros. En diferentes grados de afinidad, los perros se clasifican con los peces por la columna vertebral, con las vacas por el pelo y con los gatos por ser carnívoros.

Para organismos que se reproducen sexualmente, una especie abarca todos aquéllos que pueden aparearse entre sí para producir una descendencia fértil. Sin embargo, la definición de especie no es precisa; en los límites puede resultar difícil decidir sobre la clasificación exacta de un organismo en particular. En efecto, los sistemas de clasificación no son parte de la naturaleza. Más bien son marcos creados por biólogos para describir la enorme diversidad de organismos, sugerir relaciones entre éstos y formular preguntas de investigación.

La variedad de las formas de vida terrestre se evidencia no sólo en el estudio de las semejanzas y diferencias anatómicas y conductuales entre los organismos, sino también en el estudio de similitudes y diferencias entre sus moléculas. Las moléculas más complejas que se sintetizan en los organismos vivos son cadenas de estas mismas pero más pequeñas. Los diversos tipos de pequeñas moléculas son casi idénticos en todas las formas de vida; pero las secuencias específicas de los componentes que constituyen las muy complejas son características de cada especie. Por ejemplo, las moléculas de ADN son cadenas largas que unen sólo cuatro tipos de moléculas más pequeñas, cuya secuencia exacta codifica la información genética. La proximidad o lejanía de la relación entre organismos puede inferirse a partir del grado en que sus secuencias de ADN son semejantes. La afinidad de los organismos deducida de la similitud en su estructura molecular casi concuerda con la clasificación basada en semejanzas anatómicas.

La preservación de la diversidad de las especies es importante para la humanidad, ya que depende de dos cadenas alimentarias para obtener la energía y los materiales necesarios para la vida: Una principia con plantas y algas microscópicas del océano, e incluye a los animales que se alimentan de éstas y a los animales que se alimentan de esos animales. La otra comienza con plantas terrestres e incluye animales que se alimentan de éstas, y así sucesivamente. Las complicadas interdependencias entre las especies sirven para estabilizar estas cadenas alimentarias. Perturbaciones menores en un sitio particular tienden a originar cambios que con el tiempo restauran el sistema; pero los trastornos graves de las poblaciones vivas o sus ambientes pueden resultar en cambios irreversibles en las cadenas alimentarias. Mantener la diversidad aumenta la probabilidad de que algunas variedades fortalezcan su naturaleza para sobrevivir en condiciones cambiantes.

HERENCIA

Es muy común observar que la descendencia se parece mucho a los padres pero siempre presenta alguna variante: los hijos difieren en algo de los padres y de entre uno y otro de ellos. Por generaciones, estas diferencias se van acumulando, de tal manera que los organismos pueden ser muy distintos en comportamiento y aspecto de sus antepasados remotos. Por ejemplo, los seres humanos han criado animales domésticos y cultivados plantas para lograr en ellos las características más adecuadas; los resultados son modernas variedades de perros, gatos, ganado, aves, frutas y cereales, que son visiblemente distintos de sus ancestros. También se observan cambios en granos, por ejemplo que son capaces de producir nuevas especies. De hecho, algunas ramas de descendientes de la misma especie progenitora son tan diferentes de otras que ya no se pueden cruzar entre sí.

Las instrucciones para el desarrollo se transmiten de padres a hijos en miles de genes discretos, cada uno de los cuales, se conoce ahora, es un segmento de la molécula de ADN. La descendencia de organismos asexuales (clonas) heredan todos los genes de sus padres. En la reproducción sexual de animales y plantas, se fusionan una célula especializada de una hembra y una de un macho. Cada una de estas células sexuales contiene una mitad impredecible de la información genética del progenitor. Durante la fecundación, se fusionan una célula específica masculina y una femenina, de lo cual se forma una célula con una serie completa de información genética apareada, una combinación de la mitad de la serie de cada progenitor. Conforme la célula fecundada se multiplica para formar un embrión, y finalmente un individuo maduro, o una semilla, se replican las series combinadas en cada nueva célula.

La clasificación y combinación de genes en la reproducción sexual da por resultado una gran variedad de mezclas genéticas en la descendencia de dos progenitores. Existen millones de posibles combinaciones diferentes de genes en la mitad asignada a cada célula sexual separada, y también hay millones de posibles mezclas de cada una de las células sexuales específicas masculinas y femeninas.

Sin embargo, las nuevas combinaciones de genes no son la única fuente de variación en las características de los organismos. Aunque las instrucciones genéticas pueden trasmitirse prácticamente sin cambios por miles de generaciones, a veces llega a alterarse algo de la información en el ADN de una célula. Pueden ocurrir de manera espontánea supresiones, inserciones o sustituciones de segmentos de ADN por errores aleatorios en el proceso de copiado, o bien, originarse por exposición a sustancias químicas o radiaciones. Si un gen que ha sufrido mutación se encuentra en la célula sexual de un organismo, las copias de éste se trasmiten a la descendencia, llegando a ser parte de todas sus células y tal vez dándoles a los hijos características nuevas o modificadas. Algunas de estas características pueden hacer que aumente la capacidad de los organismos para crecer y reproducirse, en tanto que otras pueden reducirla, y otras más pueden no causar ningún efecto apreciable.

CÉLULAS

Todas las formas de vida que se autorreplican están compuestas de células desde las bacterias unicelulares hasta los elefantes, con sus muchos millones de células. Aunque unas cuantas células gigantes, como los huevos de gallina, se pueden ver a simple vista, la mayor parte de ellas son microscópicas. Muchas de las funciones básicas de los organismos se llevan a cabo en el nivel celular: síntesis proteínica, extracción de energía a partir de los nutrientes y replicación, entre otras.

Todas las células vivas tienen tipos similares de moléculas complejas que intervienen en las actividades básicas de la vida. Estas moléculas interactúan en una mezcla, de unos dos tercios de agua, limitada por una membrana que controla lo que entra y sale. En células más complejas, algunos de los tipos comunes de moléculas están organizados en estructuras que realizan las mismas funciones básicas de manera más eficiente. En particular, un núcleo encierra al ADN y un esqueleto proteínico ayuda a organizar las operaciones. Además de las funciones celulares básicas comunes a todas las células, la mayor parte de las células en organismos pluricelulares realizan algunas funciones especiales que otras no efectúan. Por ejemplo, las células glandulares secretan hormonas, las musculares se contraen y las nerviosas conducen señales eléctricas.

Las moléculas de las células están compuestas por átomos de un número pequeño de elementos principalmente carbono, hidrógeno,

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