Existe una estrecha relación entre la fotosíntesis y la respiración celular ya que, los productos de un sistema son los reactivos del otro. Ambos consumen y crean las mismas sustancias como agua, glucosa, oxígeno y dióxido de carbono, pero de diferentes maneras. Juntos, permiten que la vida en la Tierra reúna energía para su uso en otras reacciones.
Fotosíntesis
Respiración celular
Utiliza
Luz solar, agua y dióxido de carbono.
Glucosa y oxígeno.
Producto
Glucosa y oxígeno.
Dióxido de carbono y agua.
Ocurre en:
Plantas y otros organismos fotosintéticos.
Todos los seres vivos.
Propósito
Capturar, convertir y almacenar la energía.
Liberar energía.
Función en común
Sintetizar y usar ATP
Sintetizar y usar ATP
Proceso metabólico
Anabólico
Catabólico
Ubicación
Cloroplasto
Citoplasma y mitocondrias
Fuente de energía
Luz solar
Glucosa
Portadores de electrones
NADPH
NADH y FADH2
Etapas
Reacciones de luz y ciclo de Calvin.
Glucólisis, oxidación del piruvato, ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones.
Durante milenios los seres humanos se han preguntado cómo surge la nueva vida, y esto se ha mantenido en una constante disputa entre la religión, la filosofía y la ciencia. Una de las primeras explicaciones fue la teoría de la generación espontánea, ampliamente aceptada durante la Edad Media.
Teoría de la generación espontánea
Esta teoría tiene como objetivo explicar el surgimiento aparentemente repentino de organismos en la materia inerte. Sugiere que estos no descienden de otros organismos y que sólo requiere que se cumplan ciertas condiciones en su entorno para que ocurra la creación.
La generación espontánea es la hipótesis incorrecta de que las cosas no vivas son capaces de producir vida.
Aristóteles como precursor
Aristóteles fue quien teorizó que la materia no viva contenía un calor vital llamado pneuma. Sugirió que los animales y las plantas podrían surgir de la tierra y del líquido, porque había calor vital en el aire, aire en el agua y agua en la tierra. Esta creencia sentó las bases para la teoría de la generación espontánea.
Generación espontánea de ratones
Para crear ratones se requiere que la ropa interior sucia y el grano de trigo se mezclen y se dejen al aire libre. En 21 días o menos, aparecerían los ratones. La causa real puede parecer obvia desde una perspectiva moderna, pero para los defensores de esta idea, los ratones surgieron espontáneamente de los granos de trigo.
La teoría de la generación espontánea persistió en el siglo XVII, cuando los científicos realizaron experimentos adicionales para apoyarla o refutarla.
Redi Vs. Needham
En 1668 un científico italiano llamado Francesco Redi diseñó un experimento para probar la creación espontánea de gusanos. Redi sospechaba que las moscas que aterrizaban en la carne ponían huevos y estos eventualmente se convertían en gusanos.
Para probar esta idea realizó el siguiente experimento:
Usó tres piezas de carne.
Una de ellas la colocó debajo de una hoja de papel, como resultado las moscas no pudieron poner huevos en la carne y no se desarrollaron gusanos.
La segunda pieza la dejó al aire libre, donde aparecieron los gusanos.
La tercera pieza la cubrió con una gasa. Las moscas fueron capaces de poner los huevos en la gasa pero en la carne no se desarrollaron gusanos.
Para concluir, colocó la gasa que contenía los huevos en un trozo de carne fresca y observó como se desarrollaron los gusanos.
El experimento de Redi demostró que fueron los huevos los que originaron las moscas y no la generación espontánea.
En Inglaterra, John Needham desafió los hallazgos de Redi al realizar un experimento en el que colocó un caldo orgánico en una botella, lo calentó para matar cualquier organismo que estuviese dentro y luego la selló. Días después, informó sobre la presencia de vida en el caldo y anunció que la vida había sido creada a partir de materia no viva.
Experimento de Spallanzani
Lazzaro Spallanzani, también un científico italiano, revisó los datos y el diseño experimental de Redi y Needham y concluyó que quizás el calentamiento de la botella de Needham no mató todo lo que había dentro, por lo que construyó su propio experimento.
Colocó caldo en cada una de las dos botellas.
Hirvió el caldo en ambas botellas.
Selló una botella y dejó la otra abierta.
Días después, la botella sin sellar estaba llena de pequeños seres vivos que observó con más precisión en el microscopio recién inventado. La botella sellada no mostraba signos de vida.
El experimento de Spallanzani ciertamente excluye a la generación espontánea como una teoría viable.
Llegada de la microscopía
La invención del microscopio en ese momento sirvió para realzar la creencia de la generación espontánea. La microscopía reveló un mundo completamente nuevo de organismos que parecían surgir espontáneamente.
Algunos científicos notaron que Spallanzani, al haber privado la botella de aire, había obviado el hecho de que éste era necesario para la generación espontánea. Aunque su experimento fue exitoso, una fuerte refutación debilitó sus afirmaciones.
Experimento de Pasteur
Louis Pasteur, un científico francés, aceptó el desafío de recrear el experimento y dejar el sistema abierto al aire.
Diseñó varias botellas con cuellos curvos en S orientados hacia abajo para que la gravedad impidiera el acceso de materiales extraños en el aire.
Colocó un caldo enriquecido con nutrientes en una de las botellas de cuello de cisne.
Hirvió el caldo y no observó vida en la botella durante un año.
Luego rompió la parte superior de la botella, la expuso más directamente al aire y observó formas de vida en el caldo en unos días.
Concluyó que mientras el polvo y otras partículas en el aire quedaran atrapadas en el cuello en forma de S de la botella, no se crearía vida hasta que se eliminara ese obstáculo.
Pasteur finalmente convenció al mundo de que aunque la materia inerte estuviese expuesta al aire no surgirían formas de vida en ella.
¿Sabías qué...?
La pasteurización originalmente fue el proceso de calentar los alimentos para eliminar microorganismos dañinos antes del consumo humano.
Van y vienen, algunos sólo nadan y otros pueden saltar. Se los ve en los arroyos, ríos, mares, océanos y en los hogares. Son tan coloridos como las flores y tan preciados como el oro. ¡Vamos a sumergirnos con los peces!
Hace 500 millones de años, el primer pez nadó en las aguas de la Tierra.
Son los primeros vertebrados que llegaron a la Tierra; están dotados de aletas y branquias para poder vivir en el medio acuático. Existen más de 20.000 especies y son tan diferentes entre sí que resulta complejo compararlos.
Para el hombre siempre representaron una gran fuente de alimento. Su carne contiene en su fracción seca entre un 15 y 30% de proteínas. Además reúne los diez aminoácidos esenciales para el organismo humano y posee bajo contenido en azúcar. La comercialización es redituable pero ha generado grandes perjuicios en el medio ambiente.
En el ecosistema también cobran importancia; pues su desaparición significa un desequilibrio en el medio acuático. Por ejemplo, las algas dependen de los peces para vivir, ellos son los encargados de devolver al agua nutrientes, como el nitrógeno y el fósforo, mediante la excreción.
LA VIDA EN EL AGUA
Para poder vivir en el agua se requiere una fisonomía particular y un sistema de órganos adaptados al medio. Los peces indudablemente lo tienen y ahora lo vamos a descubrir.
Esqueleto: Todos los peces poseen un esqueleto interno, por eso se dice que son animales vertebrados. Algunos tienen un esqueleto de cartílago en vez de huesos y por eso se les dice “peces cartilaginosos”; es el caso de los tiburones y las rayas. Pero la mayoría tienen esqueleto de huesos (óseos o teleósteos). La forma no es igual en todos los peces, depende del modo de vida y del ambiente donde viva. Por ejemplo, los peces que habitan en el océano tienen poderosos músculos y requieren espinas dorsales fuertes.
Percepción: El cerebro de los peces es el encargado de recibir los datos del mundo exterior mediante órganos sensoriales como los ojos. También perciben en la línea lateral, allí hay un tubo lleno de fluido que corre bajo la piel; entonces, cuando las vibraciones entran en el canal a través de los poros de la piel, unos pequeños bultitos gelatinosos comienzan a vibrar estimulando las terminales nerviosas. De este modo, perciben los movimientos del entorno.
Los peces tienen el olfato muy desarrollado, lo utilizan para detectar enemigos y conseguir alimentos.
¿Sabías qué...?
El “pez luna” puede alcanzar los 3 metros, pesar hasta 1 tonelada y tiene un cerebro de 4 gramos.
Locomoción: El principal medio donde se desplazan los peces es el agua; allí utilizan sus aletas. Algunas de ellas son. Aletas dorsales: les otorgan estabilidad y maniobrabilidad. Aleta caudal: se encuentra en la cola, permite impulsar el nado. Aletas anales: son estabilizadoras. Aletas pectorales: situadas detrás de las branquias, son estabilizadoras. Aletas pélvicas o ventrales: ventrales a las aletas pectorales.
Respiración: Los peces no poseen pulmones para respirar como los seres humanos, sino que cuentan con unas estructuras denominadas branquias. Se encuentran a los lados de la cabeza y están formadas por delicadas laminillas por donde corre sangre. Cuando el agua fluye entre las branquias, el oxígeno (contenido en el agua) pasa a la sangre y así se distribuye por todo el cuerpo.
Ilustración del sistema respiratorio. En azul se gráfica el circuito del agua y en rojo las laminillas de las branquias.
El corazón: Está conformado por dos cavidades: una aurícula y un ventrículo. Bombea sangre oxigenada hacia las branquias que se ocupan de distribuirla hacia todo el cuerpo. Finalmente, la sangre que fluyó y se desoxigenó porque le llevó oxígeno a las diferentes partes del cuerpo, regresa al corazón.
Alimentación: Existen peces carnívoros, herbívoros u omnívoros. Los primeros consumen insectos, peces, crustáceos, moluscos o gusanos poliquetos; los herbívoros, plantas o algas; y los omnívoros, tanto vegetales como animales.
Los peces no tienen el mismo tipo de boca, varía de acuerdo a su alimentación y entorno. Por ejemplo, los peces cazadores tienen hocicos alargados y numerosos dientes para atrapar sus presas. Hay otros que no han desarrollado boca y tienen mandíbulas; estas especies acceden a una variedad mucho más amplia de alimentos, incluyendo plantas.
Una vez ingerido el alimento, se desglosa en el estómago y otros órganos, como el hígado y el páncreas, que le aportan enzimas digestivas. La absorción de nutrientes se realiza en el intestino.
Excreción: Los peces excretan residuos nitrogenados en forma de amoníaco por dos vías: una parte es expulsada por las branquias en el agua y el resto mediante los riñones que filtran la sangre. Los peces de agua salada están dotados de riñones que concentran la basura y expulsan tanta agua como sea posible; en cambio, los que habitan en aguas dulces poseen riñones adaptados para bombear grandes cantidades de orina diluida. Algunos peces han desarrollado riñones especialmente adaptados que cambian su función, permitiéndoles trasladarse de agua dulce a agua de mar.
Reproducción: La mayoría de las especies se reproducen colocando huevos en el agua. Las hembras los ponen y los machos los fecundan con su esperma. De los huevos nacen pequeñas larvas que se nutren del resto de la yema de huevo que llevan adherido. Con el tiempo se convierten en alevines, con una estructura más desarrollada y finalmente se convierten en adultos.
Existen ciertas especies que directamente paren a la cría completamente formados; y otros, que retienen los huevos hasta la eclosión. Hay muchas excepciones al modo normal de reproducción, por ejemplo el caballito de mar macho guarda los huevos en desarrollo en una pequeña bolsa de su propio cuerpo hasta que eclosionan.
¿Sabías qué...?
El caballito de mar sólo puede alcanzar velocidades de 0.016 kilómetros por hora.
LA VIDA MARINA EN PELIGRO
Actualmente se llevan a cabo actividades sin previsión que perjudican al medio marino, cuando éste representa un gran tesoro para la humanidad. Los científicos estiman que el 60% de los grandes ecosistemas marinos han sido degradados o están siendo utilizados de manera no sostenible. Esto quiere decir que a largo plazo ya no podremos sacar provecho de los servicios esenciales que nos otorgan los ecosistemas marinos.
Lo que está ocurriendo:
Sobreexplotación comercial de las reservas pesqueras. Sólo por mencionar un ejemplo, la totoaba (Totoaba macdonaldi), un pez de gran valor económico por su considerable tamaño y el sabor de su carne, fue llevado casi al exterminio por una sobre pesca.
El medio marino está recibiendo aguas residuales y desechos de la agricultura. Esto ha generado el aumento de las “zonas muertas”, es decir, de regiones donde la vida marina no es posible por la falta de oxígeno.
Emisiones de CO2. Provoca acidificación en los océanos, esto afecta el crecimiento de los arrecifes de coral y a la normal reproducción de las especies. Además acaba con ciertas especies de plancton y zooplancton que son la base de la cadena alimentaria marina.
Los océanos sufren las consecuencias de los derrames de hidrocarburos y productos tóxicos.
Destrucción de manglares, arrecifes, estuarios y embalses.
Urbanización sin previsión, modificación de costas.
Aguas residuales vertidas en el mar.Barco de pesca de gambas.Derrame de petróleo.
Lo que se hace para protegerlo:
La FAO (Organización para el alimento y la agricultura) trabaja con estimaciones, en investigaciones y proyectos de protección ambiental.
La Comisión Oceanográfica Intergubernamental de la UNESCO (COI) gestiona el Sistema de Información Biogeográfica de los Océanos, que forma parte del Intercambio Internacional de Datos e Información Oceanográficos. Además trabaja junto con los Estados para conservar la diversidad biológica en todas las regiones marinas y para asegurar su futuro. La Comisión proporciona la base científica necesaria para hacer el inventario mundial de las zonas marinas de importancia biológica y ecológica que necesitan protección.
La Red de sitios marinos del Patrimonio Mundial de la UNESCO trabaja para preservar el medio marino y coopera con otras organizaciones que se proponen el mismo fin.
El Programa sobre el Hombre y la Biosfera (MAB) es un Programa Científico Intergubernamental que busca establecer una base científica con el fin de mejorar la relación global de las personas con su entorno.
Organizaciones No gubernamentales Ambientalistas también procuran proteger el medio ambiente con diferentes acciones. Una de las más conocidas es Greenpeace.
Diversos organismos llevan a cabo investigaciones para establecer líneas de acción.
PECES EXTRAÑOS
Peces con huesos verdes
Es el caso del pez aguja marino que tiene un esqueleto color verde brillante. Cuando los pescadores lo capturan, no tienen mucha aceptación porque genera impresión ver el esqueleto brillar aun cuando fue hervido.
Peces con patas
Existen peces que pueden “caminar” utilizando sus extrañas aletas como patas. Incluso pueden abandonar el agua y respirar aire por una largo tiempo. Uno de estos peces es el saltarín de barro que “salta” en los manglares y costas de África, sudeste de Asia y Australasia.
Peces que se inflan
Hay peces que tienen la capacidad de inflarse y erizar sus espinas para resguardarse de los enemigos. De este modo pueden lastimar a su predador. El pez ballesta, el pez globo y ciertas especies de bagres son algunos de los peces que tienen esta capacidad.
Peces limpiadores
Son pequeños peces que han firmado un muy buen contrato con los peces grandes: los más pequeños se ocupan de quitar los restos de comida que quedan en los dientes de los peces grandes para alimentarse y los peces grandes, conscientes de las ventajas de la limpieza, no los atacan. Como ejemplo podemos encontrar los Labridae, Cichlidae, Siluriformes y Gobiidae.
Peces con electricidad
Estos peces no sólo llaman la atención por tener un aspecto bastante similar al de una serpiente, sino porque tienen la habilidad de emitir descargas eléctricas de hasta 600 voltios para cazar presas, defenderse y comunicarse con otras anguilas.
CURIOSIDADES
¿Los peces duermen?
No, ellos no pueden conciliar el sueño; sólo pueden reposar. Si bien carecen de parpados, tienen una membrana que cubre sus ojos para impedir el ingreso de luz. Cuando reposan regulan la altura de flotación mediante la vejiga natatoria y se mantienen en equilibrio con las aletas. De esta manera, disminuyen el ritmo cardíaco y entran en un período de descanso.
Decimos que simplemente reposan porque ponen en descanso la mitad de su cerebro ya que siempre están alertas para advertir depredadores. No todos los peces descansan de la misma forma, por ejemplo, algunos posan su aleta inferior o posterior en el fondo marino para asegurarse de que no son arrastrados por la corriente.
¿Necesitan beber agua los peces?
Los peces de río no beben agua porque ingresa a su cuerpo mediante la piel y las branquias. En cambio los peces de mar sí beben agua ya que si no lo hicieran, se deshidratarían porque pierden agua a través de su piel. Cuando se observa a un pez mover su boca, como si estuviera bebiendo, en realidad está respirando. Esa agua va hacia sus branquias y nunca llega al estómago.
¿Por qué los peces no se congelan en los Polos?
Las temperaturas de 1,8 grados centígrados bajo cero deberían ser lo bastante frías como para congelar a cualquier pez, ya que el punto de congelación de la sangre de estos animales es de alrededor de 0,9 grados centígrados bajo cero. El enigma de cómo los peces de los polos son capaces de seguir moviéndose sometidos a estas temperaturas tan gélidas ha intrigado desde hace mucho tiempo a la comunidad científica.
Hace 50 años, se descubrió en estos peces la presencia de proteínas especiales anticongelantes, capaces de protegerles de la congelación de la sangre. Estas proteínas anticongelantes funcionan mejor que cualquier anticongelante doméstico. Sin embargo, hasta ahora ha estado poco claro cómo actúan dentro de los peces.
Ocultas más allá de las limitaciones de la visión humana, las células han permitido dar origen a los seres más complejos de nuestro planeta.
Células vistas desde un microscopio.
Muchas veces es difícil asimilar que la vida comience en elementos tan pequeños, completamente imperceptibles para el ojo humano. Sin embargo, la ciencia ha permitido que accedamos a este conocimiento mediante microscopios cada vez más refinados, logrando que el reino celular quede a nuestro alcance para ser estudiado en profundidad.
La célula puede definirse como la unidad fundamental de los organismos vivos capaz de reproducirse independientemente. Esto no sólo quiere decir que con ella se inicia la vida, sino que además su presencia es requisito para el desarrollo de otros seres vivos más complejos.
Dentro de una célula se llevan a cabo una gran cantidad de funciones vitales en las que participan los distintos elementos que la conforman, al servicio de tareas particulares como la reproducción, la respiración, la nutrición o el crecimiento. En este sentido puede decirse que cada una de ellas es una unidad funcional en sí misma, pero como no todas son capaces de sobrevivir solas, tienden a unirse con otras para formar órganos o tejidos.
Debido a la gran variedad de funciones y a la capacidad de adaptarse que tienen las células, las mismas pueden ser de diversos tamaños y colores, a pesar de que posean los mismos elementos constitutivos entre sí. Por otro lado, todas ellas poseen en su interior la información genética necesaria para poder heredar sus características, por lo que una célula puede dar origen a otras con propiedades semejantes a ella.
Esquema de una célula típica.
El origen de la vida
Si bien la ciencia no ha podido establecer el momento en que aparecieron por primera vez células vivas en el planeta, diversos estudios han permitido estimar un tiempo aproximado, valiéndose de las escalas temporales construidas gracias a antiguos restos encontrados en diversas partes de la Tierra.
Los fósiles más antiguos que se hallaron han sido organismos similares a las bacterias que conocemos en la actualidad, y su origen se remonta aproximadamente a 3.500 millones de años, es decir, unos 1.100 millones de años después de que se conformara el planeta.
Sin embargo, se han encontrado algunos indicios de vida anteriores (aproximadamente 3.800 millones de años de antigüedad) que si bien no se han constituido en restos fosilizados de organismos, han dejado restos rastreables de su actividad química. El hallazgo se realizó en la isla de Isua (oeste de Groenlandia) y luego de diversos estudios permitió afirmar que los organismos responsables de la actividad observada habrían surgido antes de una importante lluvia de meteoritos que sufrió la superficie terrestre en aquel entonces.
A pesar de estos indicios, no resulta sencillo determinar el modo ni el tiempo exacto en el cual, hace millones de años, algún cúmulo de elementos diversos dispuestos en el planeta pudo comenzar a tener vida.
Organismo pluricelular.
Los organismos unicelulares y pluricelulares
Una forma de clasificar los organismos es de acuerdo a la cantidad de células que los conforman. En este sentido podemos hablar de aquellos que están constituidos por una única célula, mientras que otros se encuentran formados por millones de ellas.
Los primeros se denominan unicelulares y tienen la capacidad de realizar la totalidad de las funciones necesarias para asegurar su subsistencia. El volumen, forma y características varían según se trate de una bacteria, un alga, un hongo o un protozoo.
Por otro lado, hablamos de organismos pluricelulares cuando nos referimos a aquellos que se encuentran formados por miles o millones de células que se desarrollan en forma conjunta y que provienen de una única célula inicial. Entre ellos se encuentran los animales, las plantas, las algas y los hongos.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que la principal diferencia que se presenta entre las células eucariotas unicelulares y las pluricelulares, es que estas últimas tienen la capacidad de especializarse, pudiendo realizar cada una de ellas una función específica.
Se estima que los primeros organismos pluricelulares aparecieron hace aproximadamente unos 800 millones de años. Los diferentes organismos multicelulares como los hongos, las plantas, los animales y algunos protistas multicelulares, se originaron mediante organismos eucariotas formados por una célula, con los cuales comparten algunas características como la de sus membranas celulares y la de sus organelas.
Netrium, un alga Unicelular.
Células procariotas y eucariotas
Como ya se mencionó anteriormente, no todas las células son iguales, por lo que para clasificarlas se han seguido diferentes parámetros. Siguiendo esta línea deben introducirse dos nuevos conceptos:
• Las células procariotas se caracterizan por ser las más diminutas y las que poseen el modo de organización más simple, encontrándose en bacterias y cianobacterias. No poseen núcleo, por lo que su información genética, que consiste en una molécula de ADN circular, se encuentra directamente dispuesta sobre el citoplasma.
Por otra parte, este tipo de células posee una pared en su exterior que rodea a la membrana plasmática, impidiendo el crecimiento desproporcionado de la misma y otorgándole forma y rigidez.
• Las células eucariotas tienen núcleo y cuentan con un volumen mucho mayor que el de las procariotas. Pueden hallarse tanto en animales y plantas como en los protozoos, las algas y los hongos, es decir, pueden ser de tipo animal o vegetal. El núcleo se encuentra separado del citoplasma por medio de una doble membrana porosa que posibilita el intercambio entre ellos.
Célula procariota.
Células vegetales y animales
Otra forma de clasificar a las células es en animales y vegetales. Si bien a grandes rasgos son muy similares existen notables diferencias entre ellas, especialmente en lo que respecta a la pared celular, los cloroplastos y las vacuolas:
• Pared celular: las células vegetales poseen una membrana plasmática, pero a diferencia de las animales cuentan también con una pared celular que les otorga mayor rigidez.
• Cloroplastos: dentro de las células vegetales existen estas organelas que poseen clorofila en su interior, un pigmento que otorga a las plantas su característico color verde, y que es fundamental para llevar a cabo el
proceso de fotosíntesis.
• Vacuolas: son una especie de saco constituido por una membrana, cuya función es la de almacenar agua, azúcares, sales y otros compuestos, además de contribuir con el sustento de la estructura celular. En las células vegetales existe una única vacuola de gran tamaño pero en las animales son más pequeñas y se presentan en cantidades mayores.
Para ver en detalle la constitución de una célula animal y el detalle de los elementos que la componen, puede consultarse la infografía relacionada con el tema en la página 95.
Estructura de célula animal.Estructura célula vegetal.
La reproducción celular
Las células se reproducen para formar otras nuevas por medio de un proceso de división que les permite repartirse en dos semejantes a ella. Cuando se trata de un organismo unicelular, la multiplicación celular aumenta el número de individuos, pero cuando se trata de organismos pluricelulares, el proceso permite el crecimiento y desarrollo de los diferentes tejidos que lo conforman, así como el remplazo de las células muertas o dañadas.
La división celular no es en todos los casos igual. La forma de reproducción que encontramos en organismos como bacterias y ciertos organismos eucariotas, como las levaduras, es la fisión binaria o bipartición, mientras que en el resto de las células eucariotas la reproducción ocurre por mitosis y meiosis.
Esquema de división celular.
BIPARTICIÓN
Denominamos fisión binaria o bipartición al mecanismo por medio del cual se realiza la división celular en organismos, como los procariotas (bacterias), los protistas y las levaduras. Mediante este proceso las células se dividen en dos partes similares.
Antes de que se produzca la bipartición, la célula madre debe duplicar su material genético, el ADN. Luego se reparte de igual forma entre las dos células hijas que serán genéticamente idénticas a la original.
Luego, tiene lugar la separación del citoplasma de la célula por medio de un proceso denominado “citocinesis” que logra finalmente originar a dos células hijas.
Mitosis
Es la división celular que realizan las células eucariotas. Al igual que la fisión binaria tiene por objetivo distribuir el material genético previamente duplicado para originar dos células hijas.
Este mecanismo de multiplicación, se lleva a cabo en varios pasos o fases que permiten compactar los filamentos de ADN y formar los cromosomas.
Luego de que los cromosomas se han duplicado y separado quedan ubicados en extremos diferentes de la célula. Pero la separación final ocurre con la citocinesis que divide la totalidad del citoplasma para producir las dos células hijas.
Representación de la mitosis.
Meiosis
A diferencia de la mitosis, durante la meiosis se producen cuatro células de una, conteniendo cada una la mitad del número de cromosomas que la progenitora. Es un proceso propio de aquellas células que pertenecen a individuos pluricelulares con reproducción sexual, y que dan lugar a la fusión entre las células sexuales masculina y femenina. A diferencia de las restantes células del individuo, las células sexuales que cuentan con la mitad de cromosomas.
La biología es el estudio de la vida, que incluye el origen, la evolución, la función, la estructura y la distribución de los organismos vivos. Esta ciencia se ocupa también de la clasificación de los organismos y de la interacción de estos dentro de un entorno.
No se puede negar la interrelación que existe entre las diferentes ramas de la ciencia. Cada una de ellas se relaciona con otras y en particular la biología, ya que esta necesita como base la inclusión de otras ciencias para el estudio de los organismos. Esto constituye la base de las ciencias interdisciplinarias.
La biología está ligada a otras ciencias de la siguiente manera:
Física
La física proporciona la base para la biología. Sin espacio, materia, energía y tiempo, que son los componentes que conforman el universo, los organismos vivientes no existirían.
La física ayuda a explicar cómo los murciélagos usan ondas de sonido para volar en la oscuridad y cómo las alas dan a los insectos la capacidad de moverse por el aire.
En algunos casos, la biología ayuda a probar las leyes y las teorías físicas. El físico Richard Feynman afirma que la biología ayudó a los científicos a elaborar la ley de conservación de la energía.
La interacción entre estas dos ciencias dio origen a la biofísica, que se ocupa del estudio de los principios de la física, aplicables a los fenómenos biológicos. Por ejemplo, hay una similitud entre los principios de trabajo de la palanca en la física y las extremidades de los animales en la biología.
Química
La química y la biología no solo están relacionadas, sino que están completamente entrelazadas, ya que todos los procesos biológicos derivan de procesos químicos. Así que la capacidad de crecimiento, reproducción, actividad funcional y cambio continuo en los seres vivos no puede ocurrir sin reacciones químicas.
Incluso los procesos aparentemente físicos, tales como el movimiento muscular, requieren de la liberación de energía química, que siguen procesos ordenados por el código de ADN de un organismo.
El ADN es en sí mismo una cadena codificada de sustancias químicas que implementa sus instrucciones mediante procesos químicos.
Es allí, por tanto, que entra la bioquímica una rama específica del estudio biológico que se centra en los soportes químicos de la vida misma. Trata del estudio de la química de los diferentes compuestos y procesos que se producen en los organismos vivos.
El estudio de los metabolismos básicos de la fotosíntesis y la respiración se basan en reacciones químicas.
Estrecha relación con la Física y la Química
Inicialmente, la biología era una ciencia descriptiva que buscaba estudiar la morfología de los seres vivos y su organización sistemática en grupos y subgrupos basados en similitudes y diferencias.
El conocimiento actual en el campo de la biología se ha logrado con la ayuda de ciencias como la física y la química. Este enfoque multidisciplinario es esencial por diversos motivos:
Todos los organismos vivos están formados por compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos en agua.
Los compuestos inorgánicos se presentan en forma de iones. Estos influyen en el ambiente interno de los seres vivos y, en consecuencia, en los procesos de la vida.
El equilibrio ácido-base mantiene el pH específico dentro de los organismos para proporcionar el entorno más adecuado en la realización de diversas reacciones bioquímicas.
La tensión superficial y la capilaridad producida por la fuerza cohesiva y adhesiva de los líquidos también ayudan en ciertos procesos de vida.
La difusión y la ósmosis son responsables del movimiento de iones y moléculas dentro y fuera de las células.
La transferencia de energía y la transformación de energía son dos acontecimientos importantes en todas las células vivas.
Matemática
A diferencia de la física y la química, la biología no suele ser una ciencia asociada a las matemáticas. Pero debido a que hay aspectos cuantificables de las ciencias de la vida, las matemáticas juegan un papel importante en la comprensión del mundo natural.
La biología matemática es un campo de investigación que examina las representaciones matemáticas de los sistemas biológicos.
Ejemplo cuantificable
Un biólogo que estudia migraciones de mariposas entra en el campo y cuenta una población de la muestra en una región confinada y después multiplica los números de la muestra por el rango geográfico total para conseguir una estimación de la población.
A continuación, vuelve a su laboratorio y revisa los informes de otros investigadores que describen el lapso del patrón de migración y el uso de cálculos vectoriales para predecir su futuro recorrido. Finalmente, examina los datos de años anteriores sobre el número de mariposas y la ubicación para establecer un margen de error probable para su predicción.
En cada paso de este proceso, intervienen las matemáticas para medir, predecir y comprender los fenómenos naturales.
Un subcampo de la ciencia biológica es el campo de la bioestadística, en el cual se usan análisis estadísticos para describir y explicar las ciencias de la vida, con el propósito de encontrar correlaciones o relaciones interdependientes entre variables y comparar variables entre sí.
Geografía
La geografía y la biología se relacionan en el estudio de la ocurrencia y distribución de diferentes especies de organismos en las distintas regiones geográficas del mundo, esto es lo que se conoce como biogeografía.
La biogeografía aplica el conocimiento de las características particulares de las regiones geográficas para determinar las de los organismos vivos allí encontrados.
Antropología
La antropología biológica es el estudio de la evolución de la especie humana y se ocupa especialmente de comprender las causas de la diversidad humana actual. Dentro de esta definición abarca campos tan heterogéneos como la paleontología humana, la biología evolutiva, la genética humana, la anatomía comparada y la fisiología, el comportamiento de los primates, la ecología del comportamiento humano y la biología humana.
La biología y la antropología se unen en la búsqueda de fósiles que permitan explicar el origen y evolución de la humanidad.
Agronomía
La relación se da por medio de la agricultura biológica, la cual entiende la necesidad de equilibrio entre los tres aspectos del suelo, físico, químico y biológico para sostener la vida.
Todo proviene del suelo y vuelve al suelo, es un sistema no vivo con billones de organismos que reciclan nutrientes y sostienen la vida.
La forma en que se maneja el suelo y la vida microbiana determina la vitalidad de los alimentos de origen vegetal que consumimos.
La pareja dispareja
Hay casos en que la física no puede explicar los sucesos biológicos y viceversa. La física y la biología no pueden explicar el origen de la vida o cómo los objetos inorgánicos pasaron a la vida orgánica. La Universidad de Cornell de Nueva York afirma que la teoría biológica de la evolución contradice la segunda ley de la termodinámica, puesto que la naturaleza no puede crear el orden a partir del desorden y la evolución es un proceso que crea niveles crecientes de orden.
Alguna vez te has preguntado ¿Cómo es posible que existan tantos organismos?, pues esto se explica recordando que el ser vivo tiene la capacidad de nacer, crecer, reproducirse y morir. La reproducción es el proceso natural donde un ser vivo puede tener descendientes.
La reproducción permite la preservación de las distintas especies que habitan el planeta.
La reproducción es muy variada, es decir, que tiene diferentes maneras de darse en los distintos seres vivos. En el siguiente mapa conceptual desglosaremos la reproducción para comprender los términos fundamentales que debemos conocer:
REPRODUCCIÓN ASEXUAL
Es la reproducción que realiza un solo organismo, que tiene la característica de originar descendientes o ‘hijos’ por sí mismo, sin la presencia de otro organismo de su misma especie.
Algunos de estos organismos no se diferencian sexualmente, es decir que no se les denomina macho o hembra, como es el caso de algunos organismos unicelulares. Éstos, sin usar gametos sexuales pueden dividirse o multiplicarse y dar descendientes o ‘hijos’.
Hay organismos que se reproducen asexualmente (sin gametos) y sexualmente por medio de gametos sexuales, tanto masculinos como femeninos; como en el caso de la planaria, que se reproduce asexualmente por bipartición y sexualmente por autofecundación. A la condición que presenta un organismo de poseer ambos sexos se le denomina hermafroditismo.
Los organismos hermafroditas poseen dos sexos, tanto masculino como femenino. Esta condición varía, ya que hay organismos que en la etapa inicial de su vida se comportan como hembras, y luego lo hacen como machos; otros comienzan a relacionarse como machos y posteriormente como hembras; mientras que la mayoría pueden ser machos y hembras a la vez durante toda su vida.
Tipos de reproducción asexual
Fisión binaria o bipartición: Es típica en los protozoarios, que consiste en la división de un organismo en dos, dando origen a un nuevo individuo exactamente igual. Algunos platelmintos como la planaria utilizan este tipo de reproducción.
Gemación: Es una clase de reproducción asexual que consiste en la separación o división de un organismo, dando como origen un nuevo organismo hijo igual a su progenitor. Algunos poríferos como los pólipos se reproducen de esta manera.
Los pólipos se reproducen asexualmente por gemación.
Esporulación: Consiste en la formación de endoesporas que se forman dentro del progenitor y se van multiplicando cada vez más hasta ser liberadas como células hijas iguales a la madre.
¿Sabías qué...?
Los virus, aunque estén dentro de una célula y se reproduzcan rápidamente, no son seres vivos debido a que no poseen todas las organelas celulares.
Algunas bacterias como el bacillus, usan la esporulación como reproducción.
Fragmentación o escisión: Es un tipo de reproducción asexual basada en la formación de un nuevo organismo a partir del cuerpo del organismo progenitor, hasta que éste crezca unido, luego se separa. Se da en algunos animales como las estrellas de mar y en plantas. La fragmentación en plantas puede darse por bulbos, donde éstos forman raíces que originan un nuevo ser; también ocurre por estolones, cuando el tallo aéreo tiene contacto con el suelo y puede formar un nuevo organismo; otra forma es por rizomas que forman nuevas plantas como el caso de los helechos, y otro tipo de reproducción es gracias a los tubérculos que forman nuevos tallos subterráneos.
Regeneración: Consiste en la pérdida de alguna parte del cuerpo del progenitor, que es reconstituida. Del fragmento se forma un individuo igual al progenitor.
Los asteroideos al perder su brazo lo regeneran, y del extremo perdido se origina un nuevo organismo.
REPRODUCCIÓN SEXUAL
Requiere la presencia de los gametos sexuales del macho y la hembra (intervienen dos seres) que al unirse forman un nuevo organismo con la mitad de la carga genética de cada uno de sus progenitores.
Estos organismos normalmente son unisexuales, es decir, que solamente poseen un órgano sexual.
¿Cómo diferenciamos a los machos de las hembras?
Pues en algunos animales, hay características fisiológicas y morfológicas que nos permiten diferenciarlos, como por ejemplo el tamaño, el color, y sus órganos genitales. A esta condición que permite distinguirlos se le llama dimorfismo sexual.
El gallo se diferencia de la gallina por la cresta más grande, las espuelas y el tamaño.
Tipos de reproducción sexual
Dependiendo del tipo de morfología del gameto:
Reproducción sexual isogámica: En ella los gametos tienen la misma forma y función y se les denomina gameto positivo (+) y gameto negativo (-). Es típica de las algas.
Reproducción sexual anisogámica: Es el tipo de reproducción más común de la mayoría de los organismos, ya que los gametos sexuales del macho y de la hembra son diferentes, siendo el espermatozoide el masculino y el óvulo el femenino.
Los gametos sexuales se diferencian por su tamaño, movilidad y función.
Dependiendo del sitio o lugar donde se unen los gametos:
Reproducción externa: Ocurre cuando los gametos sexuales son liberados al medio exterior y es allí donde se unen. Es típica en peces y anfibios como los sapos.
Reproducción interna: Es el tipo de reproducción común en los mamíferos, y los gametos sexuales se unen dentro del cuerpo de la madre, siendo allí su crecimiento.
Los anfibios protegen sus cigotos en el agua.
Dependiendo del desarrollo del nuevo individuo, puede realizarse la siguiente clasificación:
Reproducción ovípara:El nuevo ser se desarrolla en una estructura llamada huevo, que se forma dentro de la madre y luego es liberado al exterior para su formación. Es típica en aves y reptiles.
Las aves incuban sus huevos hasta que eclosionan.
Reproducción ovovivípara: El nuevo organismo se desarrolla dentro de un huevo que no es liberado al medio exterior, sino que permanece dentro del cuerpo de la madre o padre, como el caso de los hipocampos.
El caballito de mar (macho) es quien lleva los huevos y los protege en su interior.
Reproducción vivípara: En este tipo de reproducción los organismos se forman dentro de un saco vitelino dentro de la madre y su desarrollo embrionario es más duradero, ya que se da en organismos más desarrollados como los mamíferos.
El parto en mamíferos.
En la reproducción sexual es necesaria la unión de dos gametos sexuales:
Óvulo
Espermatozoide
Es el gameto o célula sexual femenina aportado por las hembras, tiene forma esférica de mayor tamaño que el espermatozoide y recibe usualmente una sola célula masculina.
Es el gameto o célula sexual masculina aportado por los machos, de forma alargada, formado por una cabeza y una cola (flagelo) que le sirve para el desplazamiento.
Fecundación
Cuando las células sexuales se unen, inicia el proceso de fecundación, que consiste en la formación de un huevo o cigoto que empezará una etapa de división embrionaria, y esta unión del óvulo ya fecundado con el tiempo de desarrollo formará un nuevo organismo.
¿Sabías qué...?
La fecundación asistida in vitro es un método de fecundación artificial usada en humanos con problemas de fertilidad.
El flagelo del espermatozoide ayuda a que este sea móvil y pueda unirse con el ovocito, atravesando la membrana del mismo y permitiendo el intercambio de material genético en la primera división celular. El cigoto se forma con las dos células, del “padre” y la “madre”. En la segunda etapa, la segmentación, el cigoto se divide por mitosis y las células que se van formando son de menor tamaño, hasta que llega el momento de la etapa de compactación.
Posteriormente sigue la blastulación, donde se forma una estructura llamada blastocito, formada por células internas y externas. Las células internas formarán en sí el embrión que sería el nuevo ser en desarrollo, las células externas formarán los órganos anexos como por ejemplo la placenta. El blastocito se implanta en la pared uterina para que éste pueda acoplarse allí y seguir desarrollándose.
En el desarrollo embrionario, el cigoto se va multiplicando.
Luego, sigue una nueva etapa llamada gastrulación, donde el embrión posee 3 capas distintas denominadas:
Endodermo, que es la primera capa que formará el aparato digestivo y respiratorio.
Mesodermo o capa media que dará origen al sistema óseo y muscular.
Ectodermo, la última capa que dará origen al sistema nervioso y al sistema tegumentario o piel.
Esta formación de órganos es denominada organogénesis. Luego de un mes y medio a dos meses, el embrión tendrá sus órganos desarrollados y comenzará la etapa fetal en la que se aprecian las extremidades o miembros; el ser desarrolla los ojos, huesos, el encéfalo, por lo que su cabeza empieza a tomar la forma final. En esta etapa del desarrollo humano el embrión pasa a llamarse feto, hasta que transcurren los 9 meses de gestación. En el caso de algunos animales este periodo varía dependiendo de la especie.
A nivel mundial, los pastizales se usan para criar ganado, recolectar recursos energéticos renovables y no renovables, proveer hábitat a animales silvestres y como espacios abiertos para la recreación humana.Los pastizales proporcionan gran beneficio a la sociedad cuando se utilizan de manera adecuada y para múltiples propósitos.
¿Qué es un pastizal?
Son aquellas tierras en las que la vegetación nativa está compuesta principalmente por hierbas o arbustos aptos para el pastoreo. Los pastizales incluyen praderas, sabanas, muchos humedales, algunos desiertos, tundra y ciertas comunidades de bosques y arbustos.
Estas tierras proporcionan forraje para ganado de carne, ganado lechero, ovejas, cabras, caballos y otros tipos de ganado doméstico.
Importancia de los pastizales
Los valores ambientales de estas tierras son extensos y proporcionan muchos servicios esenciales del ecosistema, tales como agua limpia, vida silvestre, hábitat de peces y oportunidades de recreación.
Los valores escénicos, culturales e históricos de estas tierras proporcionan beneficios económicos y valores de calidad de vida.
¿Sabías qué...?
Los pastizales desempeñan un papel ecológico importante al reducir los efectos del dióxido de carbono en la atmósfera mediante el secuestro de carbono.
Las hierbas y arbustos que crecen en los pastizales son una fuente importante de forraje para los animales de pastoreo. El ganado convierte eficientemente estos forrajes en proteínas de carne de alta densidad para alimentar a nuestra creciente población mundial. El pastoreo doméstico de ganado a menudo reduce los combustibles finos que, si no se controlan, crean un mayor riesgo de incendios forestales.
Los pastizales están generalmente dominados por plantas de la familia de las gramíneas.
Los pastizales también son importantes para preservar el espacio abierto con fines de recreación; además, proporcionan recursos renovables como agua potable y vientos para la producción de energía y recursos no renovables como el petróleo, el carbón y otros minerales.
Uso de los pastizales
Producción ganadera
El pastoreo ganadero es uno de los usos más extensos e importantes de los pastizales. Los recursos vegetales renovables proporcionan forraje para ganado de rumiantes como ganado, ovejas y cabras. El ganado de pastoreo debe manejarse adecuadamente para asegurar la sostenibilidad a largo plazo de la base de recursos suelo-planta-animal.
Pastoreo en tierras públicas
Desde fines del siglo pasado, el gobierno federal ha regulado el uso de forraje por el ganado doméstico en sus tierras a través de la expedición de permisos de pastoreo. Estos programas son administrados por la Oficina de Gestión de Tierras, el Servicio Forestal y, en el caso de algunos monumentos nacionales, el Servicio de Parques. Al igual que con otros usos permitidos de estas tierras, tales como las concesiones de parques y la caza, los permisos de parcelas de pastoreo deben cumplir con las regulaciones federales que incluyen numerosas restricciones ambientales.
El debate sobre las tierras públicas que pastan ha alcanzado un tono agudo.
Minería
A medida que la población mundial crece, la demanda de recursos minerales y energéticos aumenta. Al mismo tiempo, las industrias mineras y de combustibles se enfrentan a una creciente investigación pública a medida que los ciudadanos cuestionan las políticas pasadas y exigen estándares ambientales más altos.
Fauna silvestre
Los pastizales proporcionan hábitat para una gran cantidad especies de mamíferos, aves, reptiles, peces y anfibios, algunos de los cuales se encuentran exclusivamente en estas tierras.
Para llevar a cabo servicios ecológicos claves como el ciclo de nutrientes y la formación de suelos, es necesario mantener la biodiversidad. Hoy en día, el crecimiento de la población humana y sus actividades asociadas, amenazan la supervivencia de muchas especies de pastizales.
La biodiversidad de los pastizales cambia constantemente por la reducción del hábitat, el uso de la tierra, la pérdida de especies, el cambio ambiental global y la invasión de especies exóticas.
Suelo en los pastizales
El suelo es el componente básico de los ecosistemas de pastizales y está asociado con casi todos los procesos que ocurren dentro del mismo. Proporciona un medio para apoyar el crecimiento de las plantas y también es el hogar de muchos insectos y microorganismos.
El proceso de formación del suelo es lento, especialmente en climas áridos y semiáridos. Se cree que puede tomar cientos de años reemplazar una pulgada de suelo superior perdido por la erosión.
El suelo del pastizal es producto del material rocoso, clima, factores biológicos, topografía y tiempo.
Clima en los pastizales
Los pastizales de todo el mundo están estrechamente ligados a los climas locales y regionales, beneficiándose de períodos de mayor precipitación y perjudicándose durante periodos prolongados de sequía. La variabilidad y el cambio climático plantean desafíos únicos a los productores ganaderos, pastores y administradores de tierras de todo el mundo.
Una mayor comprensión de los modos de variabilidad climática a gran escala, puede ayudar en la planificación de la sequía y los esfuerzos de preparación, así como también, beneficiar las operaciones de producción y guiar la administración de la tierra.
Pasto perfecto
Es un sistema de forraje ambiental y económicamente sostenible que satisface las necesidades del ganado de pastoreo y del productor. Cuando los pastos están adecuadamente tratados, almacenados y fertilizados, producen un cultivo forrajero de alta calidad que satisface las necesidades nutricionales del ganado durante gran parte del año.
Los anfibios evolucionaron de los peces hace unos 400 millones de años cuando la cantidad de tierra firme aumentó en nuestro planeta, por lo que algunos peces se adaptaron a estas condiciones cambiantes al desarrollar gradualmente miembros para el desplazamiento y pulmones para respirar.La bajada va con un color específico y cursiva, corroborar en el instructivo que mandó Milad
Los anfibios fueron los primeros vertebrados que vivieron en tierra firme.
Características
Por ser un grupo de transición entre peces y reptiles, los anfibios presentan características similares a ellos:
No regulan automáticamente su temperatura corporal, es por ello que se los conoce como animales ectotérmicos.
La mayoría son ovíparos.
Se reproducen en diferentes lugares según sus necesidades, pero la mayoría lo hace en agua dulce.
Sus larvas o renacuajos maduran en el aguan y respiran a través de branquias, mientras que los adultos lo hacen a través de los pulmones y la piel.
En su etapa larval los anfibios presentan una estructura similar a una aleta pero a medida que crecen ésta desaparece y da paso a las extremidades anteriores y posteriores.
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