50 temas de biología y teorías sobre la vida

GUÍA BREVE

50 TEMAS DE BIOLOGÍA Y TEORÍAS SOBRE LA VIDA QUE INCITAN A PENSAR

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Título original 30-Second Biology Edición Susan Kelly, Stephanie Evans, Tom Kitch, Joanna Bentley Dirección creativa Michael Whitehead Diseño Ginny Zeal Ilustraciones Steve Rawlings Texto de glosarios Charles Phillips Traducción Dr. Ing. Alfonso Rodríguez Arias Revisión de la edición en lengua española Manel Pijoan Rotgé Coordinación de la edición en lengua española Cristina Rodríguez Fischer Primera edición en lengua española 2016 © 2016 Art Blume, S. L. Carrer de les Alberes, 52, 2.º 08017 Vallvidrera, Barcelona Tel. 93 205 40 00 e-mail info@blume.net © 2016 The Ivy Press Limited East Sussex, Reino Unido I.S.B.N.: 978-84-9801-964-3 Impreso en China Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, sea por medios mecánicos o electrónicos, sin la debida autorización por escrito del editor.

WWW.BLUME.NET Este libro se ha impreso sobre papel manufacturado con materia prima procedente de bosques de gestión responsable. En la producción de nuestros libros procuramos, con el máximo empeño, cumplir con los requisitos medioambientales que promueven la conservación y el uso responsable de los bosques, en especial de los bosques primarios. Asimismo, en nuestra preocupación por el planeta, intentamos emplear al máximo materiales reciclados, y solicitamos a nuestros proveedores que usen materiales de manufactura cuya fabricación esté libre de cloro elemental (ECF) o de metales pesados, entre otros.

CONTENIDO

6

Introducción

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

La vida GLOSARIO Orígenes de la vida. Virus Arqueas Bacterias Perfil: Lynn Margulis Protistas Hongos Plantas Animales Controversia: Vida sintética

32 34 36 38 40 42 44 46 48

Los genes GLOSARIO ADN, ARN, proteínas Genética mendeliana Genética de poblaciones Epigenética Genómica y otras -ómicas Perfil: Bill Hamilton Controversia: Criba genética

50 52 54 56 58 60 62 64 66 68

De los genes a los organismos GLOSARIO Células y división celular Comunicación celular Perfil: Harald zur Hausen Inmunidad Neuronas Músculos Sistema circulatorio Controversia: Células madre

70 Crecimiento y reproducción 72 GLOSARIO 74 Desarrollo y reproducción: bacterias 76 Desarrollo: animales 78 Reproducción: animales 80 Desarrollo: plantas 82 Reproducción: plantas 84 Cáncer 86 Perfil: Elizabeth Blackburn 88 Controversia: Organismos MG (OMG) 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108

Energía y nutrición GLOSARIO Respiración celular Perfil: Norman Borlaug Fotosíntesis Metabolis mo Nutrición Excreción Senescencia y muerte celular Controversia: Biocombustibles

110 112 114 116 118 120 122 124 126 128

Evolución GLOSARIO Adaptación y especiación Selección sexual Coevolución Perfil: Charles Darwin Mutualismos Comportamiento Árbol filogenético global Controversia: Por qué envejecemos

130 132 134 136 138 140 142 144 146 148 150

Ecología GLOSARIO Biogeografía Ecología de poblaciones Redes alimenticias Energética de los ecosistemas Perfil: Jane Goodall Biología del cambio climático Especies invasoras Extinción Controversia: el Antropoceno

152 154 156 158 160

Apéndices Fuentes Notas sobre los colaboradores Índice Agradecimientos

ANIMALES el tema en 30 segundos Es más fácil reconocer un animal RESUMEN EN 3 SEGUNDOS

Los animales son seres vivos con muchas células, aunque se reproducen mediante óvulos unicelulares y espermatozoos. Se alimentan de otros seres vivos.

SÍNTESIS EN 3 MINUTOS

Los animales evolucionaron a partir de protistas unicelulares hace entre 650 y 550 millones de años.

Nadie sabe el número de especies de animales existentes, aunque la mayoría, por lo menos un millón, son insectos, motivo por el que, cuando le preguntaron al biólogo J. B. S. Haldane sobre la mente de Dios, bromeó diciendo que «le gustaban demasiado los escarabajos» (de los que existen más de 375 000 especies). Sin embargo, es posible que los animales con más éxito en términos de población y biomasa sean pequeños crustáceos marinos como los copépodos y el kril.

28 g La vida

que definirlo. ¿O no? Muchos animales parecen plantas; otros tienen formas extrañas o raros hábitos; algunos son invisibles a ojo desnudo y muchos son desconocidos excepto para los científicos especializados. Mucha gente y la mayoría de los niños identifican el término «animal» con el de «mamífero», grupo al que pertenecemos, así como la mayoría de los animales domésticos, como los gatos, los perros, las ovejas, los cerdos y las vacas. Sin embargo, los mamíferos son solo una parte de un grupo mayor de animales, los vertebrados, que incluye también a las aves, los peces, los anfibios y los reptiles.

Si vamos más allá, entre los parientes más próximos de los vertebrados se encuentran, sorprendentemente, las ascidias y algo más lejos, las estrellas de mar.

Los animales abarcan también a los artrópodos, criaturas con apéndices articulados como los insectos, los crustáceos y las arañas. Comprenden asimismo a los anélidos, gusanos segmentados tales como las lombrices y las sanguijuelas, así como a los moluscos, como las almejas y los calamares. Animales aún más sencillos son las anémonas de cuerpo gelatinoso y las medusas; los más simples de todos son las esponjas. Hay unos 37 filos de animales, algunos de ellos muy extraños. Existen organismos unicelulares como las amebas que no se clasifican hoy en día como animales sino como protistas.

TEMAS RELACIONADOS

Véanse también PROTISTAS pág. 22 HONGOS pág. 24 ÁRBOL FILOGENÉTICO GLOBAL pág. 126

MINIBIOGRAFÍAS GEORGES CUVIER

1769–1832

Zoólogo francés que hizo uno de los primeros intentos serios de clasificación ordenada de los animales LIBBIE HYMAN

1888–1969

Zoóloga estadounidense cuyos libros de texto sobre la anatomía de los animales mantienen su vigencia en la actualidad

TEXTO EN 30 SEGUNDOS Henry Gee

Los mamíferos constituyen solo una rama en el árbol genealógico de los animales, cuyas raíces se remontan a los protistas unicelulares de hace 600 millones de años.

1948

1975

1986

Nace en Snug, Tasmania hija de un matrimonio de médicos

Se casa con John Sedat

Es nombrada profesora titular en Berkeley

1975 1974

Inicia investigaciones post-doctorado en Yale

Se doctora en Biología Molecular en la Universidad de Cambridge

1975

Empieza a enfocar sus investigaciones en los telómeros 1977

Se traslada a la Universidad de California, San Francisco 1978

Pasa a la Universidad de California, Berkeley, como profesora asistente

1986

Nace su hijo Benjamin David 1990

Se traslada con su laboratorio al Departamento de Microbiología e Inmunología de la Universidad de California, San Francisco 1998

Presidenta de la American Society for Cell Biology 2001–2003

Forma parte de la Comisión de Bioética de Estados Unidos 2009

Recibe el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2012

Recibe la Medalla de Oro del American Institute of Chemists

ELIZABETH BLACKBURN Nacida en Tasmania, Elizabeth Blackburn ha dedicado su carrera a la Biología molecular, con lo que obtuvo el premio Nobel por su trabajo sobre los telómeros, las «etiquetas» en los extremos de los cromosomas.

Nacida en un pequeño pueblo costero del estado australiano de Tasmania, Blackburn mostró desde su infancia interés por los animales, coleccionando renacuajos y viviendo en una casa con una colección de mascotas que abarcaba desde canarios a perros y gatos. Este interés se mantuvo cuando la familia se trasladó primero a Launceston, una ciudad más grande, y más tarde a Melbourne, donde se graduó en Bioquímica. Una vez conseguida la maestría en Melbourne, obtuvo el doctorado en la Universidad de Cambridge, donde trabajó a las órdenes de Fred Sanger en el laboratorio de Biología molecular, en la secuenciación de bacteriófagos (virus que atacan a las bacterias).

Tras casarse con John Sedat, que se iba a trasladar a la Universidad de Yale, Blackburn cambió sus planes de realizar trabajos de investigación post-doctorado en la Universidad de California, San Francisco, y obtuvo un puesto en Yale. Allí empezó a desarrollar los medios para secuenciar el ADN en los extremos de unos cortos «minicromosomas» que se encuentran en un protozoo unicelular. Las investigaciones sobre estas partes terminales del ADN,

denominadas telómeros (del griego télos, fin o término y meros, parte), continuaron en la Universidad de California, San Francisco, donde los dos Blackburn consiguieron empleo. Fue allí donde, junto con Carol Greider, descubrió la enzima telomerasa, que tiene la función de añadir secciones adicionales a los extremos de los telómeros, revirtiendo su tendencia natural a acortarse. Blackburn lo expresó así: «Junto con los colegas... pude abordar los maravillosos sistemas biológicos de los telómeros y la telomerasa».

En el siglo xxi, Blackburn se ha involucrado cada vez más en los impactos sociales y éticos de la genética y la biología molecular, en particular durante el tiempo en que formó parte de la Comisión de Bioética del presidente George W. Bush, en el que consideró que podía aportar una sólida base de pruebas científicas a los debates cargados de política.

Fue despedida después de dos años cuando sostuvo puntos de vista que diferían considerablemente de los de la administración y la dirección de la Comisión, lo que levantó una ola de apoyo público a su postura.

En 2009 obtuvo el premio Nobel, repartido equitativamente con Greider y Jack Szostack, por «el descubrimiento de cómo los cromosomas son protegidos por los telómeros y la enzima telomerasa».

Brian Clegg

Elizabeth Blackburn g 87

BIOLOGÍA DEL CAMBIO CLIMÁTICO el tema en 30 segundos El clima de la Tierra siempre ha RESUMEN EN 3 SEGUNDOS

El rápido cambio climático antropogénico (causado por los humanos) es un reto a la capacidad de las especies para mantenerse íntimamente adaptadas a su entorno; ¿pueden evolucionar lo suficientemente rápido para seguir el ritmo?

SÍNTESIS EN 3 MINUTOS

... vemos alteradas las estaciones. El granizo de cabeza cana cae en el fresco regazo de la encarnada rosa, y una guirnalda de perfumados botones se pone como por burla sobre la barba del viejo invierno y encima de su corona de hielo.

La primavera, el verano, el fértil otoño, el sañudo invierno, cambian sus acostumbradas libreas, y el mundo, atónito con su aumento, no sabe ahora distinguir las unas de las otras. acto ii, escena ii el sueño de una noche de verano william shakespeare 144 g Ecología

sufrido cambios. Hubo tiempos en los que el contenido de CO₂ en la atmósfera era 10 veces superior al actual, los niveles del mar eran mucho más altos y el planeta era tan cálido que las plantas tropicales crecían cerca del polo Norte. Las preocupaciones actuales sobre el cambio climático se deben a que es rápido y está causado por los humanos. Urge medir el impacto en las plantas y los animales de los cambios de la temperatura y de la concentración de CO₂, la fusión del hielo de los casquetes polares, la subida del nivel de los mares, el aumento de la acidez de los océanos, las sequías y las inundaciones.

Los organismos están muy adaptados a sus entornos; con el cambio climático, se reducen las áreas de distribución de algunas especies que pueden llegar a extinguirse, mientras otras se expanden y se hacen problemáticas. Parece que los anfibios (ranas, tritones, salamandras) son especialmente sensibles y sus extinciones se han relacionado con las pérdidas de hábitats, las enfermedades y el cambio climático. Por otra parte, es posible que la langosta del desierto se vuelva aún más destructiva con el incremento previsto de las precipitaciones extremas en la región norteafricana del Sahel. También están cambiando los ritmos de los eventos biológicos a lo largo del año; en los casos en los que organismos diferentes, como las plantas con flores y los insectos polinizadores, programan sus actividades estacionales para que sean coincidentes, las respuestas diferentes al cambio climático pueden ser muy perjudiciales. Hay que entender las respuestas al cambio climático para proteger la biodiversidad de la Tierra.

TEMAS RELACIONADOS

Véanse también BIOGEOGRAFÍA pág. 134 ENERGÉTICA DE LOS ECOSISTEMAS pág. 140 EXTINCIÓN pág. 148 CONTROVERSIA: EL ANTROPOCENO pág. 150

MINIBIOGRAFÍAS CAMILLE PARMESAN

1961–

Pionera estadounidense en la evaluación de los impactos del cambio climático en la vida salvaje SIR BRIAN HOSKINS

1945–

Matemático británico que abogó por el tema de la meteorología e hizo hincapié en la importancia del cambio climático para la sociedad

TEXTO EN 30 SEGUNDOS Nick Battey

El cambio climático está modificando el entorno de las especies en todo el planeta.

Las plantas y los animales, así como la manera en que viven y mueren, puede parecer algo sencillo, pero ¿qué ocurre realmente en el interior de los organismos vivos? ¿Puede explicar cómo funciona el sistema respiratorio o cómo se defienden las plantas? ¿Cómo nos puede ayudar el conocimiento de la epigenética para combatir las enfermedades? ¿De qué manera afecta el cambio climático a la extinción de las especies? Conozca las respuestas y podrá participar en cualquier debate sobre la vida en la Tierra.

Este libro analiza lo más importante de las ciencias biológicas, ahondando en las teorías y desarrollos que han conformado el conocimiento del mundo que nos rodea. Dedique medio minuto a descubrir los orígenes de la vida o a cómo y por qué las especies interactúan entre ellas. Explore los pros y los contras de las bacterias y descubra los secretos que se esconden tras la comunicación entre las células. Dado que el impacto de las poblaciones humanas es causa de una preocupación a nivel global, es el mejor momento para mejorar sus conocimientos del mundo natural.

Nick Battey es profesor de Desarrollo vegetal y Mark Fellowes lo es de Ecología, ambos en la Universidad de Reading. Sus conocimientos conjuntos abarcan toda la diversidad de las ciencias biológicas: el profesor Battey es experto en la biología vegetal pura y aplicada, y muestra un acusado interés por la historia de la biología; por su parte, los objetivos de las investigaciones del profesor Fellowes incluyen la ecología de los insectos y los efectos de la urbanización en la vida silvestre.

Preservamos el medio ambiente • Reciclamos y reutilizamos.

• Usamos papel de bosques gestionados de manera responsable.

ISBN 978-84-9801-964-3

9 788498 019643

orígenes de la vida. virus arqueas bacterias protistas hongos plantas animales vida sintética adn, arn, proteínas genética mendeliana genética de poblaciones epigenética genómica y otras -ómicas criba genética células y división celular comunicación celular inmunidad neuronas músculos sistema circulatorio células madre desarrollo y reproducción: bacterias desarrollo: animales reproducción: animales desarrollo: plantas reproducción: plantas cáncer organismos mg (omg) respiración celular fotosíntesis metabolismo nutrición excreción senescencia y muerte celular biocombustibles adaptación y especiación selección sexual coevolución mutualismos comportamiento árbol filogenético global por qué envejecemos biogeografía ecología de poblaciones redes alimenticias energética de los ecosistemas biología del cambio climático especies invasoras extinción antropoceno