BIOLOGIA 2

Clase 6. Los 5 reinos de la naturaleza CELULAS PROCARIOTTICAS Y EUCARIOTICAS Entre las células procarióticas y eucarióticas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna.

Las procarióticas, que comprenden bacterias y cianobacterias (bacterias fotosintéticas), son células pequeñas, de entre 1 y 10 µm de diámetro, y de estructura sencilla; carecen de citoesqueleto, retículo endoplasmático, cloroplastos y mitocondrias. El material genético (ADN) está concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana que separe esta región del resto de la célula. Las células eucarióticas, que forman todos los demás organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y animales, son mucho mayores (entre 10 y 100 µm de longitud) y tienen el material genético envuelto por una membrana que forma un órgano esférico conspicuo llamado núcleo. De hecho, el término eucariótico deriva del griego ‘núcleo verdadero’, mientras que procariótico significa ‘antes del núcleo’.

Eucariota: célula animal Las estructuras internas de la célula animal están separadas por membranas. Destacan las mitocondrias, orgánulos productores de energía, así como las membranas apiladas del retículo endoplasmático liso (productor de lípidos) y rugoso (productor de proteínas). El aparato de Golgi agrupa las proteínas para exportarlas a través de la membrana plasmática, mientras que los lisosomas contienen enzimas que descomponen algunas de las moléculas que penetran en la célula. La membrana nuclear envuelve el material genético celular.

Procariota: cianobacteria

Las bacterias y otras células procarióticas carecen casi siempre de muchas de las estructuras internas propias de las células eucarióticas. Así, el citoplasma de las procarióticas está rodeado por una membrana plasmática y una pared celular (como en las células vegetales), pero no hay membrana nuclear ni, por tanto, núcleo diferenciado. Las moléculas circulares de ADN están en contacto directo con el citoplasma. Además carecen de mitocondrias, retículo endoplasmático, cloroplastos y aparato de Golgi. Aunque, en general, las células procarióticas carecen de estructuras internas delimitadas por membrana, las cianobacterias, como la ilustrada aquí, sí contienen numerosas membranas llamadas tilacoides, que contienen clorofila y pigmentos fotosintéticos que utilizan para captar la energía de la luz solar y sintetizar azúcares.

Eucariota: célula vegetal Las células vegetales, así como las animales, presentan un alto grado de organización, con numerosas estructuras internas delimitadas por membranas. La membrana nuclear establece una barrera entre la cromatina (material genético) y el citoplasma. Las mitocondrias, de interior sinuoso, convierten los nutrientes en energía que utiliza la planta. A diferencia de la célula animal, la vegetal contiene cloroplastos, unos orgánulos capaces de sintetizar azúcares a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar. Otro rasgo diferenciador es la pared celular, formada por celulosa rígida, y la vacuola única y llena de líquido, muy grande en la célula vegetal.

Células procariotas - Pequeñas ( 1- 10 µ) - ADN en un nucleoide, no está rodeado por envoltura nuclear. No hay cromosomas - División celular directa. Principalmente por fisión binaria.

- Formas multicelulares escasas. Sin desarrollo de tejido - Muchas formas anaerobias (son capaces de vivir sin oxígeno, el oxígeno causa su muerte), anaerobias facultativas (puede vivir en ausencia y/o presencia de oxígeno), microaerofílicas (toleran el oxígeno en pocas cantidades) y aerobias (necesitan oxígeno para vivir) - Ausencia de mitocondrias - Flagelos simples Células eucariotas - Grandes (10 -100 µ). Algunos son microbios - Núcleo rodeado por una membrana. Contiene cromosomas - División celular según varias formas de mitosis - Los organismos multicelulares muestran un desarrollo extensivo de tejidos - Casi todos son aerobios - Flagelos complejos (undilopodios) Autótrofo: Célula u organismo capaz de elaborar su propio alimento. Ej: la célula vegetal que en la fotosíntesis elabora glucosa Heterótrofo: Célula u organismo que obtiene su alimento de fuertes externas, Ej: el hombre que debe comer carne para nutrirse

Diversidad: Propiedad fundamental de la vida que permite la existencia de organismos vivientes en, prácticamente, todos los lugares del planeta Sistemática: es la parte de la Biología cuyo objetivo es crear sistemas de clasificación que expresen de la mejor manera posible los diversos grados de similitud entre los organismos vivos Partes de la Sistemática son la Clasificación, la Taxonomía y la Nomenclatura. Tras la aparición de la teoría de la evolución (s. XIX), se elaboraron clasificaciones que reflejaban las relaciones reales de parentesco entre organismos procedentes de antecesores comunes. Su desarrollo constituye la sistemática o taxonomía evolutiva Nomenclatura: es la parte de la Sistemática que se dedica a dar nombre a los seres vivos y grupos de seres vivos Los primeros nombres que tuvieron los seres vivos fueron los nombres vernáculos o nombres comunes, pero estos tienen los siguientes inconvenientes: no son universales, sólo son aplicables a una lengua sólo algunas seres vivos tienen nombre vernáculo a menudo dos o más seres vivos no relacionadas tienen el mismo nombre o una mismo ser vivo tiene diferentes nombres comunes. La nomenclatura biológica trata de evitar estos problemas y establece una serie de reglas llamadas Códigos de Nomenclatura: El primero que sugirió la idea para adoptar sólo dos palabras (sistema binomial/binominal) fue Gaspar Bauhin. Pero no fue hasta la publicación de Species Plantarum por Linneo en 1753 que el sistema binomial fue establecido definitivamente. Linneo describió y nombró por tal sistema todo el mundo vivo conocido hasta la fecha. En 1758 publicó la décima edición de Systema naturae con los nombres de las especies animales en el nuevo sistema binomial.

El nombre científico o nombre específico de un organismo vivo es una combinación de dos palabras en latín: el nombre genérico o género y la especie. Así, por ejemplo, el encino es Quercus rotundifolia Lam., el pino piñonero es Pinus pinea L., el león marino es Zalophus californianus L, la ardilla es Xerus erythropus L, el oso pardo es Urdus arctos L. y el gato montes europeo es Felis silvestris L. El nombre científico siempre se acompaña del apellido abreviado del autor que lo describió por primera vez de forma efectiva o válida. Lam. es abreviación de Lamarck y L. es la abreviación de Linneo. Ningún nombre científico está completo sino se acompaña del nombre del autor o forma abreviada de este.

Taxonomia : Cencia que estudia el ordenamiento y la clasificación de todas las formas de vida. En nuestro planeta existen millones y millones de seres vivos diferentes y los científicos tuvieron que ordenarlos y clasificarlos, para poder estudiarlos.

Uno de los primeros intentos de clasificación lo hizo, en 1753, el botánico suizo, Carolus Linnaeus, el cual clasificó a todos los organismos conocidos en dos grandes grupos: el reino Animalia y el reino Plantae. Es decir, animales y plantas. Linnaeus también estableció una clasificación jerárquica, en la cual, la unidad básica, es La Especie. Una especie es un grupo de organismos con características genéticas, fisiológicas y fisonómicas similares, capaces de reproducirse y generar descendencia fértil, como los leones, los perros, o las vicuñas. En esta clasificación jerárquica, las categorías mayores se dividen en otras mas pequeñas, de la siguiente forma: Reino, Phylum, Clase, Orden, Familia, Género y Especie.

Ejemplo: Reino: Animalia

(algunos miembros: estrella de mar, mosca, pulpo, coral, león, etc.)

Phyllum: Cordados

(algunos miembros: tiburón, rana, avestruz, león, etc.)

Clase: Mammalia

(algunos miembros: cabra, rinoceronte, canguro, león, etc.)

Orden: Carnívora

(algunos miembros: zorro, mapache, panda, oso polar, león, etc.)

Familia: Felidae Género: Panthera

(algunos miembros: guepardo, lince, puma, leopardo, gato montes, león, etc.) (algunos miembros: tigre, leopardo, león, etc.)

Especie: Panthera leo

(el individuo León)

Género: las especies que comparten el mismo Género tienen un antepasado muy cercano que los relaciona, mientras que la especie: Identifica a un animal en particular, de esta forma el león (nombre vulgar) pertenece a la especie Panthera leo.

Ejemplo: El Otorongo

Reino:Animal Phyllum:Cordados Clase:Mammalia Orden:Carnívoros Familia:Felidae Género:Panthera Especie Panthera onca

En el mundo existen muchas formas de decir "Otorongo" pero un científico sólo necesita decir "Panthera onca" para que todos los científicos sepan que están hablando de un Otorongo.

El Otorongo es un animal cordado, mamífero, carnívoro, felino, pantera y su nombre CIENTÍFICO es Panthera onca

Los Cinco Reinos de la Naturaleza: Hasta el siglo XIX, los biólogos dividían a los seres vivos en sólo dos reinos: Animalia y Plantae. Sin embargo, los científicos descubrieron otros tipos de vida, como bacterias y hongos, que no se encuadraban en ninguna de esas dos categorías. Por ello en 1969, Robert Whittaker propuso cinco reinos para agrupar todas las formas de vida, éstos son los Reinos: Plantae, Animalia, Fungi, Protista, y Monera.

Reino Monera: Agrupa a todos los organismos microscópicos y unicelulares. Estos organismos se nutren por absorción o por fotosíntesis.

Se reproducen asexualmente, por bipartición.

Integran este reino todas las bacterias. La mayoría de las enfermedades, como la neumonía, tuberculosis o el cólera son producidas por seres del Reino Monera Reino Protista: Comprende a los organismos microscópicos multicelulares conocidos como eucariotas. Suelen ser más grandes que las bacterias y están dotados de movilidad. Los Protista son acuáticos, sean marinos, de agua dulce o habitantes de los tejidos húmedos de otros organismos. Estos seres contienen clorofila y son fotosintéticos. Pertenecen a este reino varios tipos de algas y musgos.

Reino Fungi: Agrupa a los hongos comunes. Los hongos obtienen su alimento absorbiendo los nutrientes de la materia descompuesta. Crecen en lugares oscuros y sombreados. Forman esporas que tienen gran resistencia al calor y a la sequedad. Algunos hongos viven sobre vegetación. Otros son parásitos altamente especializados que viven a expensas de animales y seres humanos.

Reino Plantae: Comprende todas las plantas que existen en nuestro planeta. Ellas son las que producen los alimentos que consumimos los animales y seres humanos. Sin ellas no existiría nuestra forma de vida. También producen fibras, carbón y muchos materiales de utilidad. Las plantas poseen la capacidad de transformar la energía solar en alimento y además, producir oxígeno, a través de la fotosíntesis.

Los Phylum de Plantas: Dentro del Reino Plantae existen dos "Phylum" o tipos de plantas: a) Las Briófitas o no vasculares (carecen de vasos conductores), son plantas muy pequeñas que no tienen semillas ni flores, se reproducen por esporas. Viven en lugares húmedos y crecen pegadas al suelo o a las rocas, formando un tapiz verdoso, como por ejemplo, los musgos y las plantas hepáticas. b) Las Traqueófitas poseen un eficiente sistema de transporte interno que lleva el agua y los nutrientes de una parte a otra de la planta, lo que les permite alcanzar enormes dimensiones. Aquí se encuentran los helechos, coníferas, como pinos, cipreses y araucarias y plantas con flores.

Dentro de las plantas vasculares están las Gimnospermas o plantas con semillas desnudas, que generalmente no tienen flores, y las Angiospermas o plantas con semillas contenidas en un fruto generalmente tienen flor.

Las Angiospermas también se conoce como Fanerógamas, son vegetales que tienen flores y órganos de reproducción sexual, se puede diferenciar la raíz, el tallo, las hojas, las flores y los frutos con las semillas. También presentan una clara diferenciación interna, donde existen tejidos perfectamente diferenciados estructural y funcionalmente.

Las flores: Son los órganos reproductores de algunas plantas. Existen flores de muy distintas formas, tamaños y colores.

Las flores constan de cuatro partes: cáliz, corola, pistilo y estambre.

El polen es producido por el estambre y es transportado por el viento, el agua o los animales hasta el pistilo de otra flor, en un proceso llamado polinización.

Criptógamas: Grupo de vegetales que no tienen flores ni órganos de reproducción sexual. Dentro de este grupo se encuentran las algas hongos, líquenes, briofitas y pterodofitas.

Reino animal: Todos los animales son multicelulares y heterótrofos. Sus células carecen de pigmentos Fotosintéticos, de modo que los animales obtienen sus nutrientes devorando otros organismos. Su modo de reproducción suele ser sexual. Los animales complejos tienen un alto grado de especialización en sus tejidos y su cuerpo está muy organizado.

Estas características surgieron junto con la movilidad, los órganos sensoriales complejos, los sistemas nerviosos y los sistemas musculares.

Los Phylum del reino animal son: Los Poríferos, como las esponjas, que viven principalmente en los pisos de los océanos.

Los Celentéreos, animales acuáticos de gran belleza, como las malaguas, anémonas y los corales.

Los Platelmintos que son gusanos planos como la Planaria y la Tenia, o gusanos redondos, como el oxiuro y la traquina, parásitos terribles, que causan muchas muertes en todo el mundo.

Los Moluscos son animales de cuerpo blando, muchos están cubiertos por conchas duras que les sirven de protección, como las almejas, las ostras y los caracoles. Pero también los hay sin conchas como las babosas, los pulpos y calamares.

Los Anélidos están formados por gusanos de agua o tierra, que viven en hábitats húmedos y sombreados, como la lombriz de tierra, los gusanos marinos y las sanguijuelas.

Los Artrópodos forman el mayor grupo de animales. Los principales son los arácnidos como las arañas, ácaros y escorpiones. Los Crustáceos, como los cangrejos, langostas y calamares. Los insectos como las moscas, mosquitos, mariposas, hormigas y escarabajos.

Los Equinodermos son otro tipo de animales, su cuerpo está cubierto de espinas, como las erizos y estrellas de mar.

Los Cordados son los animales de organización más compleja. Todos ellos tienen esqueleto llamado cuerda dorsal, un sistema nervioso, un tubo digestivo completo y se reproducen sexualmente.

Entre los principales Cordados se encuentran: a) Los Peces, que son los vertebrados más antiguos que se conocen. b) Los Anfibios, que viven en tierra y en agua, como las ranas y sapos. c) Los Reptiles, que son animales de sangre fría que se reproducen a través de huevos. Reptiles son los caimanes, lagartos, lagartijas y tortugas. d) Las Aves son Cordados que tienen alas y están cubiertos de plumas, como las gaviotas, los loros o el cóndor. e) Los Mamíferos también son cordados; son animales de sangre caliente, la mayoría de ellos son vivíparos, es decir, se desarrollan completamente dentro del vientre de la madre hasta el momento del parto. Ejemplos de Cordados Mamíferos son los perros, los monos, las llamas y el hombre.

Un ejemplo: El Hombre Reino:Animal Phyllum:Cordados Clase:Mammalia Orden:Primates Familia:Homínidos Género:Homo Especie:Homo sapiens

Clase 7. Principios unificadores, mitosis y meiosis Para determinar si un ente está vivo o no, se deben cubrir ciertos requisitos conocidos como Principios unificadores, que no es más que una lista de características que todo ser vivo tiene, y que son las siguientes: UNIDAD: Significa que todo ser vivo está compuesto por una unidad funcional, la cual es la célula, por lo que una célula sola, ya es considerada cono un ser vivo.

ORDEN: Existe una organización compleja en cada organismo que lo distingue de los seres inertes. Esta organización está dada por los niveles de organización en biología: Podemos ver un orden Biológico en cada organismo existente, y podemos encontrar niveles de organización desde los átomos, hasta el mayor ser vivo: Los átomos se organizan para formar moléculas, las moléculas para formar células, las células para formar tejidos, los tejidos para formar órganos, los órganos para formar aparatos y sistemas, y éstos forman un total llamado ser vivo. Un grupo de individuos que comparten las mismas características genéticas (una especie) forma una población, un grupo de poblaciones diferentes constituyen una comunidad, las comunidades actúan recíprocamente con su ambiente para constituir un Ecosistema, la suma de todos ecosistemas y comunidades en la Tierra es la Biosfera.

REPRODUCCIÓN: La reproducción es la característica de vida que permite al individuo hacer copias de sí mismo.

Aunque algunas moléculas orgánicas sean capaces de hacer duplicados de ellas mismas, ellas carecen de las otras características de los seres vivientes.

CONTINUIDAD: La continuidad de la vida depende de la transmisión de las características hereditarias, las cuales residen en las moléculas de los ácidos nucleicos. ÁCIDOS NUCLEICOS. El ADN (ácido desoxirribonucleico) es una macromolécula constituida por dos cadenas formadas por nucleótidos. Estas cadenas forman una especie de cadena retorcida que se llama doble hélice. Cada nucleótido está formado por tres unidades: a) Una molécula de azúcar, que es una pentosa y se llama desoxirribosa b) Un grupo fosfato c) Bases nitrogenadas, que son: adenina (A), timina (T) , citosina (C) y guanina (G). Recuerda que la A se una con la T por medio de un enlace doble, mientras que la C se una con la G por medio de un enlace triple.

El ADN lleva la información necesaria (ya que constituye a los genes) para dirigir la síntesis o producción de proteínas que la célula necesita para realizar sus actividades y desarrollarse.

ARN (ácido ribonucleico) Esta macromolécula está implicada en la producción de proteínas. Está compuesta por nucleótidos, los cuales a su vez están formados por: a) Una molécula de azúcar, que se llama ribosa b) Un grupo fosfato y las c) Bases nitrogenadas: adenina (A), uracilo (U), citosina (C) y guanina (G). La A se une con el U por medio de un doble enlace y la C con la G por medio de un enlace triple.

De acuerdo a la función que desarrolla se pueden encontrar diferentes tipos de ARN: - ARN mensajero (ARNm): Transporta la información necesaria para la síntesis de proteínas. Esta molécula “viaja” desde el núcleo celular hasta el citoplasma.

- ARN de transferencia (ARNt): Se encuentra en el citoplasma y se encarga de transferir la información necesaria para la síntesis de proteínas.

- ARN ribosomal (ARNr): Se encuentra formando parte de los ribosomas, que son las estructuras en donde se llevará a cabo la síntesis de proteínas

METABOLISMO: Consiste en la obtención de energía a través de los nutrientes, el metabolismo esta compuesto por dos procesos: el anabolismo y el catabolismo. El anabolismo consiste en extraer energía de los nutrientes para que las células la usen, mientras que el catabolismo consiste en desechar lo que a la célula ya no le sirve.

EVOLUCIÓN: Los seres vivientes actúan recíprocamente con su ambiente. Cuando las condiciones del entorno cambian, los organismos tienen que adaptarse a esos cambios. La evolución se refiere a los cambios que deben ocurrir en los organismos para que ellos se adapten a los cambios del ambiente. Para que esos cambios en el organismo sean considerados en el contexto de la adaptación evolutiva, ellos deben ocurrir en el ADN. De esta manera, el cambio será heredado a la progenie.

DIVERSIDAD: Todos los organismos muestran diferencias entre sí aunque pertenezcan a una misma especie, por ejemplo, todos los humanos somos iguales porque tenemos 2 ojos, 2 pies etc., pero ninguno es igual a otro, es decir somos una especie diversa.

INTERACCIÓN: Todos los seres vivos se relacionan o interactúan entre sí y con el medio ambiente que los rodea.

IRRITABILIDAD: Consiste en responder a los estímulos que el ambiente le proporciona a un ente vivo, por ejemplo cuando sientes frío y tus vellos se erizan, o cuando al mirar la luz del sol cierras los ojos, Reproducción.

MITOSIS La reproducción es el proceso biológico por medio del cual se perpetua una especie (animal o vegetal) en el espacio y el tiempo.

A nivel de organización de los seres vivos, existen tres tipos de reproducción: 1. Molecular: Cuando el ADN se duplica 2. Celular: Cuando las células se dividen. Aquí es importante decir que existen dos tipos de células: las somáticas y las germinales, sexuales o gametos.

Las células somáticas son todas las que forman nuestro cuerpo, como por ejemplo las células de la piel, las neuronas, las células del hígado, del riñón, del intestino etc. Se dividen asexualmente por mitosis Las células germinales o gametos (sexuales) son el óvulo en las mujeres y el espermatozoide en los hombres. Se dividen por meiosis.

En la división celular participan 2 procesos: cuando el núcleo se divide se denomina cariocinesis y cuando el citoplasma se divide el proceso es llamado citocinesis.

3. Organismos: Cuando los organismos se reproducen.

De acuerdo al tipo de células que participan se reconocen dos tipos de reproducción: 1. Asexual: Consiste en la producción de la cría sin que participen células gaméticas. Es común en los microorganismos, plantas y animales de organización simple. En todos los tipos de reproducción asexual la descendencia resulta idéntica a los progenitores todos los aspectos, mientras crezca en condiciones ambientales similares a las de éste.

2. Sexual: participan 2 individuos de la misma especie, pero de sexo opuesto y los nuevos individuos se originan por la unión de los gametos de la hembra y el macho.

Existen varios tipos de reproducción asexual, en este curso veremos los siguientes: GEMACIÓN: Es característica de las levaduras y consiste en que en las células de levadura se forma un abultamiento que se llama yema. El núcleo de la célula madre se divide y uno de los núcleos hijos pasa a la yema.

BIPARTICIÓN: La célula madre se divide para generar dos células hijas idénticas a ella. Este tipo de reproducción es característico de la amibas.

ESPORULACIÓN: La realizan los hongos y ciertas plantas y se efectúa por la formación de esporas. Las esporas son cuerpos pequeños que contienen un núcleo y una pequeña porción de citoplasma, son muy livianas y poseen una pared protectora. Su tamaño y su peso les permiten ser trasportadas a grandes distancias por corrientes de aire, así las esporas funcionan como agentes de dispersión, que hace posible la propagación del organismo en nuevos lugares. La cubierta resistente de la espora permite que la planta se mantenga protegida en estado de vida latente a través de periodos en los cuales prevalecen condiciones desfavorables.

MITOSIS. Este es un proceso de división celular realizado por células somáticas.

Para entender este proceso es importante entender el concepto de ciclo celular.

Un ciclo es una sucesión de hechos que se repiten indefinidamente en el tiempo, el concepto de ciclo celular nació con el estudio de células que se dividen a intervalos regulares cuando se cultivan in vitro. El ciclo celular consiste en la

división celular (que puede ser mitosis o meiosis) y en la interfase, que es el periodo de tiempo que transcurre entre dos divisiones mitóticas consecutivas Con el paso del tiempo se observó que la interfase estaba dividida a su vez en 3 etapas más: las fases G1, S, G2. Por lo que actualmente el ciclo celular se divide en cuatro fases: G1, S, G2 y M. Después de la fase M que consiste en la división celular y la división citoplasmática (citocinesis), las células hijas inician la interfase de un nuevo ciclo. La interfase comienza con la fase G1, en la que las células adquieren una elevada velocidad de biosíntesis ya que las células preparan toda la maquinaria necesaria para la duplicación del material genético (ADN). La fase S comienza cuando se inicia la síntesis de ADN y termina cuando el contenido de ADN del núcleo se ha duplicado y los cromosomas se han replicado. La célula pasa entonces a G2, que es el periodo en el que las células se preparan para la división.

Existe una fase conocida como G0, se sitúa fuera del ciclo, y es en donde se encuentran las células que han perdido la capacidad de replicarse debido a que son células muy especializadas.

Es importante mencionar que el ADN tiene diferentes conformaciones espaciales o niveles de compactación de acuerdo al ciclo celular: Cuando se esta en la interfase el ADN se encuentra en forma laxa o relajada, pero conforme se va acercando la fase M el ADN empieza a asociarse con proteínas para empezar a compactarse. Primero forma un nucleosoma que es la asociación del ADN con las histonas, después se forma un solenoide que es la asociación del nucleosoma con proteínas no histónicas, después este solenoide va formando asas y dominios de tal manera que se va acortando hasta que se conforma un cromosoma metafásico.

Cuando el ADN está asociado con proteínas se llama cromatina y que existen dos tipos de ésta: -La eucromatina que tiene genes que codifican para proteínas funcionales.

- La heterocromatina que tiene secuencias de nucleótidos que no codifican para ninguna proteína funcional.

ESTRUCTURA CROMOSÓMICA. Un cromosoma es una estructura formada por ADN y proteínas y se encuentra en todas las células vegetales y animales.

Las proteínas que conforman al cromosoma pertenecen a cinco tipos de proteínas fuertemente básicas que reciben el nombre de histonas y una cantidad aproximadamente equivalente de proteínas no histónicas.

Un cromosoma mitótico en metafase está compuesto por 2 cromátidas hermanas, un centrómero, un cinetocoro y un telómero.

Las cromátidas hermanas están formadas por ADN y contienen a los genes, el centrómero es ADN pero en esta región no hay genes, el cinetocoro es una placa proteica que sirve como gancho para que el huso mitótico jale a los cromosomas durante la anafase y el telómero es la región terminal del cromosomas.

En las cromátidas de los cromosomas mitóticos se distinguen dos regiones denominadas brazo corto o “p” y el brazo largo “q”

El cromosoma se divide en pequeñas unidades llamadas genes, los cuales determinan las características de la célula o de un organismo. Las células de los individuos de una especie determinada suelen tener un número fijo de cromosomas, que en las plantas y animales superiores se presentan por pares. Cuando el número de cromosomas es par, se dice que el organismo es DIPLOIDE y se representa 2n, cuando el número es impar, el organismo es HAPLOIDE y se representa n.

El ser humano tiene 23 pares de cromosomas. En estos organismos, las células reproductoras tienen por lo general sólo la mitad de los cromosomas presentes en las células somáticas.

TIPOS DE CROMOSOMAS. De acuerdo a la posición del centrómero los cromosomas se dividen en: - Metacéntricos: el centrómero se encuentra a la mitad del cromosoma - Submetacéntricos: El centrómero se encuentra ligeramente desplazado hacia a arriba - Subtelocéntrico: El brazo corto está disminuído - Telocéntrico: el brazo corto es casi invisible.

En la mitosis el contenido del núcleo se condensa dando lugar a cromosomas visibles los cuales, a través de una serie orquestada de movimientos, se separan en dos grupos iguales; luego en la citocinesis, la célula se divide en dos células hijas, cada una de las cuales recibe uno de los dos grupos de cromosomas. La citocinesis termina la fase M y marca el comienzo de la interfase del siguiente ciclo celular.

Basándose en la apariencia y comportamiento de los cromosomas, la mitosis puede ser descrita como una serie de 4 fases: Profase, Metafase, Anafase y Telofase.

Profase: los cromosomas comienzan a condensarse para formar una hebra visible que es característica de esta fase. Cada cromosoma consiste de dos cromátidas hermanas, las cuales están fuertemente unidas en el centrómero. Fuera del núcleo, se ha formado el centrosoma que está rodeado por un par de centriolos. Estas estructuras son centros organizadores de microtúbulos, y es aquí en donde las subunidades de tubulina comienzan a polimerizarse para formar el huso mitótico.

Metafase: los cromosomas se observan alineados en el ecuador, que es el plano medio entre los dos polos del huso mitótico.

Anafase: es el periodo más corto de la mitosis, durante esta fase las cromátidas hermanas se separan y se dirigen hacia los polos opuestos de la célula.

Telofase: los cromosomas hijos ya han llegado a los polos del huso mitótico, los cromosomas se empiezan a descondensar, el huso mitótico se desensambla, y las envolturas nucleares se comienzan a ensamblar alrededor de los dos grupos de cromosomas hijos. Al mismo tiempo, la célula experimenta la citocinesis y se producen dos células hijas.

IMPORTANCIA DE LA MITOSIS. Las células del cuerpo humano tienen un número definido de cromosomas (46) y se le conoce como diploide o 2n, durante la fase S del ciclo celular estos cromosomas se duplican obteniéndose un total de 96 cromosomas, por lo que es tetraploide o 4n. Cuando la célula se divide por mitosis, los 96 cromosomas se dividen entre la célula madre y la célula hija, por loo que el número original de cromosomas se reestablece (pasa de 4n a 2n), así, por medio de la mitosis cada célula hija ha recibido una copia exacta del ADN de su madre y mas o menos la mitad del citoplasma y los organelos.

La mitosis es el mecanismo responsable sable del crecimiento, de la regeneración y del reemplazo celular en un organismo multicelular.

MEIOSIS: Reproducción sexual, porque la llevan a cabo las células sexuales o gametos y comprende dos divisiones celulares. El ciclo celular se lleva a cabo de igual igual manera, la única diferencia es que el periodo de división celular es la meiosis.

La meiosis consiste en dos divisiones celulares consecutivas, pero que comprenden una sola duplicación de los cromosomas. Cuando la célula se divide por meiosis se producen producen 4 células. Cada una contiene la mitad del número diploide (2n) de cromosomas. Este medio número se denomina haploide o n.

Hay que recordar que estas células haploides n son las células sexuales, y cuando se unen, el cigoto resultante obtiene un miembro de cada par de cromosomas procedente de cada gameto y por ende de cada progenitor, por lo que será 2n.

Basándose en la apariencia y comportamiento de los cromosomas, la meiosis se divide en 2 eventos principales: MEIOSIS I y MEIOSIS II LA MEIOSIS I se divide en Profase I, Metafase I, Anafase I y Telofase I. La profase I se divide a su vez en 5 etapas: Leptoteno, Cigoteno, Paquiteno, Diploteno y Diacinecis LEPTOTENO: El núcleo aumenta de tamaño y los cromosomas se vuelven más aparentes. A pesar de que la duplicación de ADN se produjo anteriormente y contienen 2 cromátidas, parecen ser simples en lugar de dobles. Cada cromosoma está unido a la envoltura nuclear nuclear por sus extremos a través de una estructura denominada placa de unión.

CIGOTENO: Se da la sinapsis o apareamiento entre los dos cromosomas homólogos. El apareamiento es muy específico y comprende la formación del llamado complejo sinaptonémico.

PAQUITENO: Los cromosomas se acortan y engruesan porque se enrollan, como los cromosomas homólogos están muy unidos en esta fase se le llaman cromosomas bivalentes o tétradas.

DIPLOTENO: Los cromosomas comienzan a separarse. Están muy enrollados y puede verse que están compuestos por dos cromátidas. La separación no es completa porque permanecen unidos en ciertas zonas, éstas se denominan quiasmas y se produce aquí un intercambio de segmentos cromosómicos entre una cromátida de cada par homólogo. A este fenómeno se le llama cross-over. Tras la ruptura de estos sitios, se intercambian los segmentos quebrados y se funden por medio de procesos moleculares con la cromatina del cromosoma homólogo.

DIACINECIS: Los cromosomas se separan completamente.

Una vez terminada la profase I, siguen la Metafase I, Anafase I y Telofase I. Metafase I: los pares de cromosomas bivalentes se acomodan en la placa ecuatorial. Hay un centrómero por cada cromosoma ya ellos se unen las fibras del huso.

Anafase I: No se produce división de los centrómeros, y los cromosomas enteros, cada uno compuesto por dos cromátidas hermanas migren hacia los polos opuestos.

Telofase I: Se vuelven a formar los núcleos.

Profase I

Anafase I

Metafase I

Telofase I

Interfase: es de duración variable y es seguida por la segunda división meiótica La meiosis II se divide en: Profase II, Metafase II, Anafase II y Telofase II. Esta fase es similar a la mitosis. Los cromosomas están todavía como dobletes. Los centrómeros se adhieren al huso mitótico y se colocan en la placa ecuatorial durante la metafase II. En la anafase II la división de los centrómeros separa las cromátidas y cada una es llevada a su polo respectivo.

Al terminar la segunda división meiótica se han producido 4 células. Cada una contiene un miembro de cada pareja homóloga de cromosomas presente en la célula original. Por consiguiente, estas células contienen precisamente la mitad de los cromosomas de la célula progenitora.

I N T E R F A S E Profase II

Metafase II

Anafase II

Telofase II

IMPORTANCIA DE LA MEIOSIS. Es el principal mecanismo para que los gametos se desarrollen, de este modo se reduce a la mitad el número cromosómico característico de las células somáticas. El cross-over es la fuente de variabilidad genética y responsable de las diferencias genotípicas y fenotípicas entre los organismos vivientes.

3.1 IDENTIFICAR EL PROCESO DE LA EVOLUCIÓN A TRAVES DE LAS TEORIAS Clase 8. Evolución Genética de poblaciones.

La evolución es un hecho histórico completamente establecido, pero ¿qué factores son responsables del cambio evolutivo? La evolución es ante todo un proceso genético, y la genética de poblaciones es la disciplina biológica que

suministra los principios teóricos de la evolución. En esta ciencia se parte del supuesto de que los cambios evolutivos a pequeña escala, los que se dan en el seno de las poblaciones de las especies, contienen todos los elementos necesarios para explicar toda la evolución, pues la macro evolución, o evolución a gran escala, no sería más que la extrapolación en el espacio y en el tiempo de los procesos básicos de las poblaciones. Casi todas las especies están formadas por una o más poblaciones de individuos que se cruzan entre sí, formando una comunidad de intercambio genético denominada población mendeliana. Esta población es el sustrato básico donde se forja la evolución. En el seno de la población se da el hecho inevitable de que algunos individuos dejan más descendientes que otros. Como que el único componente que se transmite de generación en generación es el material genético (los genes), el que un individuo deje más descendientes implica que sus genes estarán más representados en la siguiente generación. De este modo, las frecuencias de los distintos genes cambiarán de una generación a otra, y este cambio será irreversible cuando se considera el conjunto de los genes de la población, pues es muy improbable que se vuelva a una configuración previa en todos los genes. Por tanto, desde el punto de vista de la población, la evolución es en último término un cambio acumulativo e irreversible de las proporciones de las diferentes variantes de los genes, o alelos, en las poblaciones. ¿Qué procesos hacen que unos alelos cambien en frecuencia de generación en generación? Los agentes que cambian las frecuencias génicas de las poblaciones, o sea los factores de evolución, son la mutación, la deriva genética, la migración y la selección natural.

Los factores de evolución La mutación : La variación es la materia prima de la evolución. Sin variación genética no es posible la evolución. La fuente última de toda variación genética es la mutación. Una mutación es un cambio estable y heredable en el material genético. Las mutaciones alteran la secuencia del ADN y por tanto introducen nuevas variantes. Muchas de estas variantes suelen ser eliminadas, pero ocasionalmente algunas de estas variantes pueden tener éxito y incorporarse en todos los individuos de la especie. La mutación es un factor que aumenta la diversidad genética. La tasa de mutación de un gen o una secuencia de ADN es la frecuencia en la que se producen nuevas mutaciones en ese gen o la secuencia en cada generación. Una alta tasa de mutación implica un mayor potencial de adaptación en el caso de un cambio ambiental, pues permite explorar más variantes genéticas, aumentando la probabilidad de obtener la variante adecuada necesaria para adaptarse al reto ambiental. A su vez, una alta tasa de mutación aumenta el número de mutaciones perjudiciales o deletéreas de los individuos, haciéndolos menos adaptados, y aumentando la probabilidad de extinción de la especie. Las mutaciones no tienen ninguna dirección respecto a la adaptación, son como un cambio al azar de una letra por otra en un texto. Este cambio suele producir una falta de significado, y por eso la mayoría de las mutaciones son deletéreas. Pero a veces ciertos cambios pueden introducir nuevos significados, permitiendo nuevas funciones. Cada especie tiene un tasa de mutación propia que ha sido modulada por la selección natural para que la especie pueda enfrentarse de un modo más o menos óptimo a los compromisos contrapuestos de estabilidad-cambio que le impone su ambiente.

La deriva genética : En cada generación se produce un sorteo de genes durante la transmisión de gametos de los padres a los hijos que se conoce como deriva genética. La mayoría de los organismos son diploides (tienen dos ejemplares de cada gen). Los gametos de estos organismos portan solo uno de las dos ejemplares (alelos) de cada gen. El que un gameto lleve un alelo u otro es una cuestión de azar, por lo que la formación de gametos y su consiguiente unión para formar los huevos de la siguiente generación solo puede describirse como un proceso probabilístico. Por ejemplo, en una población de una especie diploide de 50 individuos, para un gen con dos alelos, A y a, que estén en la misma frecuencia habrá 50 copias del alelo A y 50 del alelo a. Cuando estos individuos formen la siguiente generación, es improbable que la nueva generación tenga los mismos 50 alelos A y 50 a. Según este razonamiento, cada generación

esperamos una fluctuación al azar de las frecuencias alélicas en las poblaciones. Si en algún momento durante esta conducta fluctuante un tipo de los alelos no llega a transmitirse a la siguiente generación, entonces este alelo se habrá perdido para siempre. El resultado de la deriva suele ser la pérdida de variabilidad genética, siendo un proceso que contrarresta la entrada de variabilidad genética por mutaciones.

La migración : El intercambio de genes entre poblaciones debido a la migración de los individuos entre poblaciones es otro factor importante de cambio genético en las poblaciones. Si dos poblaciones difieren en las frecuencias de los alelos de algunos de sus genes, entonces el intercambio de individuos entre las poblaciones producirá un cambio de las frecuencias de los genes en cada una de las poblaciones.

La selección natural: Es el único proceso conocido que permite explicar la complejidad inherente a la vida, las adaptaciones de los organismos, y por eso ocupa una posición central en la biología evolutiva. La selección natural es incluso un principio más fundamental que la misma vida, pues como R. Dawkins ha señalado, "la 'supervivencia de los más aptos' de Darwin es un caso especial de una ley general de la supervivencia de lo estable".

Definición de selección natural.: En esencia, la selección natural es reproducción diferencial de unas variantes genéticas respecto de otras. Podemos definirla más rigurosamente como el proceso que resulta del cumplimiento de las tres condiciones siguientes: (1) variación fenotípica entre los individuos de una población, (2) supervivencia o reproducción diferencial asociada a la variación, y (3) herencia de la variación. Si en una población de organismos se dan estas tres condiciones, entonces se sigue necesariamente un cambio en la composición genética de la población por selección natural.

La selección en acción: Para clarificar nuestra definición de selección natural, supongamos que hay una población de polillas cuyos miembros pueden ser de color oscuro o claro. Tenemos por tanto variación fenotípica, nuestra primera condición. Al seguir a ambos tipos de polilla a lo largo de su vida, vemos que en promedio las formas oscuras dejan más descendientes que las claras. Este es el segundo principio, las formas oscuras tienen una mayor éxito reproductor que las claras. Pero esta ventaja de la forma oscura no tendría ninguna trascendencia si la variante oscura no fuese hereditaria. Por lo que es necesario añadir el principio de la herencia. Si el color oscuro esta determinado por un tipo (o alelo) de un gen, mientras que el color claro lo está por otro alelo del mismo gen, el que las formas oscuras dejen más descendientes significa que el alelo oscuro aumentará su representación en la población de la siguiente generación, y por tanto la selección natural aumentará la proporción de formas oscuras. Así es como funciona la selección natural.

La selección natural explica las adaptaciones : Sin duda, el aspecto que más nos fascina cuando estudiamos cualquier especie son sus adaptaciones. La habilidad que muestran las arañas cuando tejen su tela, la conducta rígidamente jerarquizada de un sociedad de hormigas, el camuflaje en forma y color de muchas especies con su medio, la delicada complejidad de un ojo,... Órganos, estructuras, conductas, suelen estar diseñados para la supervivencia y la reproducción. La selección natural produce las adaptaciones. ¿Cómo?

El ejemplo de las polillas que hemos utilizado se corresponde a un caso clásico de selección adaptativa: el del melanismo industrial de la geómetra del abedul Biston betularia. En fecha tan temprana como 1848, durante la revolución industrial en Inglaterra, los naturalistas notaron que en áreas industriales, contrariamente a lo que pasaba en zonas no contaminadas, las formas oscuras predominaban sobre las claras. ¿Por qué las variantes oscuras dejan más descendientes que las claras? El hollín de las fábricas mata los líquenes grisáceos-claros que habitan sobre la corteza de

los árboles, donde estas polillas pasan gran parte de su tiempo, y la ennegrece. A partir de esta evidencia, H. B. D. Kettlewell llevó a cabo una serie de experimentos que demostraron que las formas oscuras se camuflan mejor de las aves depredadoras que la claras en la corteza de los árboles, siendo favorecidas por la selección. Así, el color oscuro es una adaptación porque sus portadores sobreviven más que los de color claro. Las adaptaciones son, por tanto, aquellas características que aumenta su frecuencia en la población por su efecto directo sobre la supervivencia o el número de descendientes de los individuos que la llevan. Las formas claras, por el contrario, eran miméticas en las zonas no contaminadas, siendo aquí seleccionadas a favor. Este caso ilustra que la adaptación no es una propiedad invariante, absoluta, sino contingente, dependientes de cada contexto ecológico. No existe a priori un fenotipo, una forma clara o oscura, mejor. Tenemos que acudir al contexto ecológico de cada especie para conocer la causa de una adaptación.

La mutación no puede explicar las adaptaciones: El ejemplo previo muestra también porqué la selección natural es la única explicación satisfactoria de las adaptaciones. La mutación no puede generar nuevas adaptaciones porque no tiene dirección, es decir, los cambios que produce una mutación en el organismo no tienen ninguna relación directa con el éxito o la eficacia de los organismos que la sufren. La variación por mutación es azarosa. La selección es el proceso ordenador mediante el que se escogerán, de entre todas las variantes existentes en un momento dado, aquellas que sean útiles -en términos de reproducción y supervivencia- para el organismo.

La selección natural es acumulativa: La selección natural es un proceso acumulativo que permite incorporar pequeñas mejoras generación tras generación hasta obtener estructuras muy complejas. Los biólogos suecos D. E. Nilsson y S. Pelger han estimado que el tiempo necesario para la evolución de un ojo como el de los vertebrados es un breve instante comparado con la magnitud del tiempo geológico. La selección natural es verdaderamente la fuerza creativa de la evolución.

Teorías del origen de la vida.

CREACIONISTA O DIVINA: Decía que todos los seres vivientes habían sido creados por Dios.

GENERACIÓN ESPONTÁNEA: Las teorías de la generación espontánea fueron desarrolladas por los griegos. Para Tales de Mileto, Anaximandro y Demócrito, la vida podía surgir del lodo, de la combinación del agua con el fuego o de cualquier combinación de los elementos.

Platón por otro lado, aseguraba que el hombre y la naturaleza se hallaban regidos por los Dioses.

Aristóteles postuló que la generación espontánea era el resultado de la interacción de la materia inerte con lo que el llamo entelequia o fuerza natural capaz de dar vida.

En 1667, Van Helmont trató de demostrar la generación espontánea proponiendo una receta para crear roedores: en un recipiente de boca ancha colocó trigo y ropa sucia, los dejó durante 21 días y afirmaba que los ratones que ahí se encontraban, era el producto de una fuerza vital dadora de vida que había hecho que el trigo y la ropa sucia se convirtieran en ratones. Francisco Redi en 1668, preocupado por el origen de los gusanos que infestaban la carne, demostró que éstos eran larvas que provenían de los huevecillos depositados por las moscas en la misma carne: colocó trozos de carne en recipientes tapados con muselina, y la carne no se agusanó, además de observaron los huevecillos que se encontraban en la tela.

Needham con sus experimentos, en los cuales llenaba botellas con caldos nutritivos, los hervía por 2 minutos, y los sellaba, encontró que los caldos se infestaban de microorganismos, él concluyó que la generación espontánea de los microorganismos era el resultado de la materia orgánica en descomposición, al ser animada por una fuerza vital.

Lázaro Spallanzani convencido de que los resultados obtenidos por Neddham, se debían a una esterilización deficiente, repitió los experimentos hirviendo sus caldos durante lapsos mayores de tiempo, y no aparecieron microbios en ellos.

Los vitalistas rechazaron sus experimentos diciendo que el hervor excesivo había dañado el sistema.

En 1862, Louis Pasteur logró refutar la teoría de la generación espontánea: demostró que en el aire hay una gran cantidad de microorganismos y que cuando el aire se calentaba suficientemente y se hacía pasar una solución nutritiva esterilizada no se desarrollaban microorganismos, utilizando matraces con cuello de cisne.

TEORÍA DE LA PANSPERMIA: Fue propuesta por Arrhenius en 1908 y propuso que la vida había surgido en la tierra desarrollándose a partir de una espora o bacteria que llegó del espacio exterior y que se había desprendido de un planeta en el ya había vida.

TEORÍA QUIMIOSINTÉTICA. En 1921 Alexander I. Oparin propuso que los primeros compuestos orgánicos se habían formado abióticamente sobre la superficie de la Tierra, previamente a la aparición de los seres vivos, y que éstos se habían desarrollado a partir de las sustancias orgánicas que les precedieron.

Oparin sugirió que en la recién formada Tierra, la atmósfera no contenía oxígeno libre, sino que tenía un fuerte carácter reductor debido a la presencia de hidrógeno y de compuestos como el metano y el amoniaco. Estos compuestos habían reaccionado entre sí gracias a la energía de la radiación solar, de la actividad eléctrica de la atmósfera y de fuentes de calor como los volcanes y habían dado como resultado la formación de compuestos orgánicos de alto peso molecular, los que, disueltos en los océanos primitivos, habían de dar origen a los primeros seres vivos.

En 1928 Haldane propone que la Tierra había tenido una atmósfera formada por bióxido de carbono, amoniaco y agua, pero carente de oxígeno libre. Al interaccionar la radiación ultravioleta de origen solar con esta atmósfera, se había formado una gran cantidad de compuestos orgánicos, entre ellos azúcares y aminoácidos, necesarios para la aparición de proteínas, éstos compuestos se acumularon en los mares primitivos formando la llamada sopa primigenia de donde surgieron los seres vivos.

Una de las demostraciones experimentales se dio en 1953, cuando Stanley Miller demostró que era posible simular en el laboratorio la atmósfera primitiva de la Tierra y repetir los procesos de formación abiótica de las moléculas orgánicas entre las cuales destacaban los aminoácidos.

La teoría de la evolución Partiendo del fijismo A pesar de que el viejo Anaximandro de Mileto (siglo VI a.C.) había ya intuido la idea de evolución de los seres vivos, el pensamiento occidental ha defendido, hasta pasado medio siglo XIX, una concepción fijista de la vida. Según el fijismo, tanto la naturaleza como las especies vivas son una realidad definitiva y acabada: los seres vivos son formas inalterables, siendo hoy tal y como fueron diseñadas desde su comienzo. Obviamente, el fijismo iba apareado al creacionismo. Incluso el gran botánico sueco, Carl von Linné (1707-1778), autor de la célebre clasificación u ordenación de todos los seres vivos en géneros y especies, atendiendo semejanzas y proximidades entre formas de vida, nunca escribió sobre la posibilidad de un origen común de las especies parecidas. Las especies habían sido creadas de un modo separada e independiente.

La paleontología y la anatomía comparada, ciencias nacidas a comienzos del siglo XIX, proporcionaron datos que cuestionaban la concepción fijista. Tanto los fósiles de animales nunca vistos, más extraños e increíbles cuanto más antiguos eran los estratos geológicos, como las semejanzas y correlaciones entre los diferentes organismos, incluidas las formas extinguidas, hacían que los científicos del momento se encontrasen en una situación inquietante y conflictiva. George Cuvier (1769-1832), el fijista fundador de la anatomía comparada, intentó solucionar el conflicto sugiriendo que la Tierra había sufrido frecuentes cataclismos o catástrofes, como el diluvio universal de la Biblia, que provocaron la extinción de todas las especies y que, posteriormente, nuevas formas habían sido creadas.

Pero los mismos datos de la paleontología y de la anatomía comparada fueron interpretados de manera diferente por Jean Baptiste de Lamarck (1744-1829). Fue él quién propuso la primera teoría coherente de la evolución o, mejor dicho, de la transformación de los seres vivos. Pero la falta de pruebas de un transformismo según el cual el alargamiento del cuello de las jirafas era un carácter adquirido que se explicaba por los persistentes esfuerzos adaptativos, facilitó que la teoría de las catástrofes de Cuvier, agresivo adversario de Lamarck, acabase imponiéndose.

Así, hacia el 1840, el debate sobre fijismo y evolucionismo estaba resuelto: parecía que el fijismo había ganado la batalla.

Lamarck formuló dos postulados en su teoría, la cual aceptaba la generación espontánea como un acontecimiento frecuente. También consideraba que los caracteres de una especie eran fruto de la combinación de los caracteres de los padres, y por tanto se heredaban. Esta teoría se puede resumir en los siguientes puntos: 1) Los organismos poseen un instinto interno que les lleva a su propio perfeccionamiento.

2) Los organismos generan nuevas necesidades cuando se producen cambios en el ambiente. Esta característica determina que se vean obligados a utilizar ciertos órganos en mayor o menor medida, o incluso a no utilizarlos, lo que provoca que estos órganos sufran formación, desarrollo, atrofias o desaparición, por efecto de estas variables se producen cambios o alteraciones en sus constituciones

3) Las alteraciones o cambios, adquisiciones o pérdidas, son heredables.

En estos mismos años, uno joven inglés, Charles Darwin (1809-1882), estaba reflexionando sobre multitud de observaciones hechas durante los cinco años de viaje acerca de la tierra a bordo del barco [Beagle]. La infinitud de observaciones anotadas en su diario, le decían que la vida es evolución y que unas especies se originan de otras.

La teoría de la evolución de Darwin Tras su regreso a Inglaterra en 1836, Darwin comenzó a recopilar sus ideas acerca del cambio de las especies en sus Cuadernos sobre la transmutación de las especies. La explicación de la evolución de los organismos le surgió tras la lectura del libro Ensayo sobre el principio de la población (1798) del economista británico Thomas Robert Malthus, que explicaba cómo se mantenía el equilibrio en las poblaciones humanas. Malthus sostenía que ningún aumento en la disponibilidad de alimentos básicos para la supervivencia del ser humano podría compensar el ritmo de crecimiento de la población. Este, por consiguiente, sólo podía verse frenado por limitaciones naturales, como las hambrunas o las enfermedades, o por acciones humanas como la guerra.

Darwin aplicó de inmediato el razonamiento de Malthus a los animales y a las plantas, y en 1838, había elaborado ya un bosquejo de la teoría de la evolución a través de la selección natural. Durante los siguientes veinte años trabajó sobre esta teoría y otros proyectos de historia natural. Darwin disfrutaba de independencia económica y nunca tuvo necesidad de ganarse la vida. En 1839 se casó con su prima, Emma Wedgwood, y poco después se instalaron en la pequeña propiedad de Down House, en Kent. Allí tuvieron diez hijos, tres de los cuales murieron durante la infancia.

El origen de las especies por medio de la selección natural fue publicado en 1859.

Darwin hizo pública su teoría por primera vez en 1858, al mismo tiempo que lo hacía Alfred Russel Wallace, un joven naturalista que había desarrollado independientemente la teoría de la selección natural. La teoría completa de Darwin fue publicada en 1859 como El origen de las especies por medio de la selección natural. Este libro, del que se ha dicho que “conmocionó al mundo”, se agotó el primer día de su publicación y se tuvieron que hacer seis ediciones sucesivas.

En esencia, la teoría de la evolución por selección natural sostiene que, a causa del problema de la disponibilidad de alimentos descrito por Malthus, los jóvenes miembros de las distintas especies compiten intensamente por su supervivencia. Los que sobreviven, que darán lugar a la siguiente generación, tienden a incorporar variaciones naturales favorables (por leve que pueda ser la ventaja que éstas otorguen), al proceso de selección natural, y estas variaciones se transmitirán a través de la herencia. En consecuencia, cada generación mejorará en términos adaptativos con respecto a las anteriores, y este proceso gradual y continuo es la causa de la evolución de las especies. La selección natural es sólo parte del amplio esquema conceptual de Darwin. Introdujo también el concepto de que todos los organismos emparentados descienden de antecesores comunes. Además ofreció un respaldo adicional al antiguo concepto de que la propia Tierra no es estática sino que está evolucionando

Charles Darwin formuló la teoría de El Origen de las Especies (1859). En un principio, Darwin, tal como teorizara Lamarck, creía que los caracteres de una especie eran el resultado de heredar los caracteres de los padres. El atribuía la evolución de los caracteres a la selección natural.

Uno de los libros que el joven Charles Darwin había escogido de compañía en su viaje era Principios de Geología, el autor del que era su amigo Charles Lyell (1797-1875). Lyell explicaba los cambios del pasado en la superficie de la tierra por la acción gradual de las mismas causas observables que en el presente actúan, es decir, defendía que el funcionamiento geológico no había cambiado y que iba con extrema lentitud. Darwin asumió este planteamiento de Lyell: los cambios biológicos en el pasado se explican por las mismas causas que actúan en el presente. Otro libro influyó en el joven pensamiento de Darwin, el Ensayo sobre el principio de población de Thomas Malthus (1776-1834), en el cual habla de la inevitable lucha por la vida y de la ventaja que en ésta tienen los individuos más bien dotados; de aquí emerge la célebre idea de la selección natural.

Es conocido que, independientemente de Darwin, el naturalista inglés Alfred Wallace (1823/1913), tras viajar por la Amazónica y otros lugares, llegó a las mismas conclusiones en los mismos años. La elevada calidad personal de ambos naturalistas evitó polémicas sobre quién fue el primero en establecer las ideas claves de la teoría de la

evolución. En el año 1858 apareció una publicación conjunta: un artículo de Wallace sobre la evolución y un resumen de las ideas evolucionistas que Darwin exponía en su manuscrito El origen de las especies por medio de la selección natural, que no osó publicar hasta el 1859. Fue el mismo Wallace quién comenzó a utilizar la expresión darwinismo para designar este común conjunto de ideas.

La teoría evolutiva o darwinismo se concreta en los siguientes puntos o postulados: 1.

Las formas de vida no son estáticas sino que evolucionan; las especies cambian continuamente, unas se originan y otros se extinguen.

2.

El proceso de la evolución es gradual, lento y continuo, sin saltos discontinuos o cambios súbitos.

3.

Los organismos parecidos se hallan emparentados y descienden de un antepasado común. Todos los organismos vivientes pueden remontarse a un origen único de la vida.

La selección natural es la llave, en dos fases, que explica todo el sistema.

La primera fase es la producción de variabilidad: la generación de modificaciones espontáneas en los individuos.

La segunda, la selección a través de la supervivencia en la lucha por la vida: los individuos mejor dotados, los que han nacido con modificaciones espontáneas favorables para hacer frente al medio ambiente van a tener más posibilidades de sobrevivir, de reproducirse y de dejar descendencia con estas ventajas.

Los postulados 1º y 3º, a saber, la afirmación de un mundo en evolución sustituyendo la idea de un mundo estático y la afirmación de la comunidad de descendencia partiendo de un antepasado común, fueron aceptados pronto por la mayor parte de científicos serios. Sin embargo, polémicas y caricaturas mostraban un rechazo popular a la inclusión del hombre en la comunidad de descendencia de los animales.

El 2º postulado, el del gradualismo, siguió trayectorias desiguales: biólogos profundamente convencidos de las ideas evolucionistas, por ejemplo Thomas Henry Huxley, nunca aceptaron un origen gradual y continuo de las especies, defendiendo, alternativamente, un origen saltacionista.

El 4º postulado, el que se centra en el mecanismo de la selección natural, ha sido el más discutido tanto por biólogos como por filósofos. El postulado implicaba atribuir al azar un protagonismo que la ciencia determinista del siglo pasado sólo con resistencia podía aceptar: la armonía ascendente del mundo de los ser vivos no podía ser un resultado arbitrario y aleatorio de la selección natural, era una armonía u orden que exigía un proyecto.

En resumen, Darwin afirmaba que la evolución es un proceso de selección natural en la cual, en una primera etapa se produce una mutación, recombinación y acontecimientos al azar (producción de variabilidad genética), para en una segunda etapa quedar regulada esa variabilidad mediante la selección natural.

Leyes de Mendel

Leyes de Mendel, principios de la transmisión hereditaria de las características físicas. Se formularon en 1865 por el monje agustino Gregor Joham Mendel. Mendel descubrió al experimentar con siete características distintas de variedades puras de guisantes o chícharos de jardín, que al cruzar una variedad de tallo alto con otra de tallo enano, por ejemplo, se obtenían descendientes híbridos. Estos se parecían más a los ascendientes de tallo alto que a ejemplares de tamaño mediano. Para explicarlo, Mendel concibió la idea de unas unidades hereditarias, que en la actualidad llamamos genes, los cuales expresan, a menudo, caracteres dominantes o recesivos. Al formular su primer principio (la ley de la segregación), Mendel planteó que los genes se encuentran agrupados en parejas en las células somáticas y que se segregan durante la formación de las células sexuales (gametos femeninos o masculinos). Cada miembro del par pasa a formar parte de células sexuales distintas. Cuando un gameto femenino y otro masculino se unen, se forma de nuevo una pareja de genes en la que el gen dominante (tallos altos) oculta al gen recesivo (tallos enanos).

Para comprobar la existencia de tales unidades hereditarias, Mendel cruzó entre sí ejemplares de la primera generación de híbridos de tallo largo. Encontró que la segunda generación estaba formada por una proporción de tres descendientes de tallo largo por cada descendiente de tallo corto. Dedujo, con acierto, que los genes se agrupan en pares de los tipos AA, Aa, y aa ('A' representa dominante y 'a' representa recesivo). Tras posteriores experimentos de cruzamiento, descubrió que cuando se polinizaban entre sí ejemplares AA, se producían solamente plantas de tallo alto, y que cuando los cruces se realizaban entre ejemplares aa, se obtenían sólo plantas de tallo enano. Así mismo, los cruces entre híbridos altos Aa generaban una descendencia de plantas de tallo alto y de tallo enano, en una proporción de tres a uno respectivamente. Desde entonces, Mendel pudo comprender que las unidades hereditarias no se mezclan entre sí, como creían sus predecesores; sino que permanecen inalterables en el transcurso de las sucesivas generaciones. Apoyándose en esto, Mendel formuló su segundo principio (la ley de la segregación independiente). En él se afirma que la expresión de un gen, para dar una característica física simple, no está influida, generalmente, por la expresión de otras características. Las leyes de Mendel proporcionaron las bases teóricas para la genética moderna y la herencia (biológica).

Clase 9. HERENCIA LIGADA AL SEXO, ALELOS MULTIPLES Y MUTAGENESIS GENÉTICA: (génesis: formación, origen). Es la ciencia o rama de la biología que se encarga del estudio de las características hereditarias y de la transmisión de las mismas de una generación a otra.

HERENCIA: es la transmisión de padres a hijos de los caracteres físicos, bioquímicos y del comportamiento.

HERENCIA LIGADA AL SEXO Ley de Morgan.

Thomas Hunt Morgan (1866-1945) empezó a trabajar hacia 1908, con la mosca de la fruta la Drosophila melanogaster, que le permitió observar los cambios generacionales mucho más rápidamente y de manera más sencilla (tradicionalmente los botánicos tenían que esperar a que se cumplieran los ciclos normales de las plantas para poder

analizar a su progenie, lo cual, algunas veces, ocurría una vez al año). Esta decisión también le simplificó su presupuesto: estas moscas se pueden cultivar en frascos de vidrio y añadirles simplemente trozos de plátano dentro.

En 1915 Morgan y su grupo de trabajo publicó un libro, ahora ya clásico, llamado El mecanismo de la herencia mendeliana en donde exponen el resultado de sus investigaciones. Describiremos brevemente cuáles fueron las más importantes.

1.

Los factores elementales de los que Mendel hablaba (genes) formaban parte de los cromosomas por lo tanto, los genes podían ser tratados como puntos específicos a lo largo de los cromosomas, y así saber; por ejemplo, su localización dentro de ellos. A esta teoría se le conoce como la teoría cromosómica de la herencia, y gracias a su establecimiento Morgan recibiría el Premio Nobel en fisiología y medicina en 1933.

2.

Hemos dicho que la segunda ley de Mendel se refiere a la herencia independientemente de los pares de caracteres, sin embargo, en algunas ocasiones esta ley no se cumple. Cuando ciertos pares de caracteres tienden a permanecer juntos en generaciones sucesivas se dice que están ligados. El ligamiento ocurre cuando ciertos caracteres son transmitidos juntos con más frecuencia que otros y, por lo tanto, no siguen la segunda ley de Mendel. El ligamiento hace que dos caracteres sean transmitidos juntos, mientras que el entrecruzamiento o recombinación significa que pueden ser separados durante el curso de generaciones posteriores. Un caso de ligamiento es lo que se conoce como HERENCIA LIGADA AL SEXO, fue descubierta por Morgan. Este descubrió que el factor que determina el color de los ojos en la mosca Drosophila se localiza en el cromosoma X. Este descubrimiento fue muy importante pues existen características cuyos genes al estar contenidos en los cromosomas sexuales, aparecerán en correlación con la proporción de los sexos, hembra o macho..

MUTAGÉNESIS Después del establecimiento de la teoría cromosómica de la herencia se estableció la idea de que ciertos factores externos, como la radiación, pueden producir efectos sobre los cromosomas sin lesionar al resto de la célula en forma permanente. A esta nueva rama de la genética se le conoce como mutagénesis. Recordemos que los trabajos de Mendel, y posteriormente los de Morgan, se basaban en la presencia de ciertas características a las cuales se les seguía generación tras generación para averiguar cómo se transmitían. La escuela de Morgan tenía que esperar a que aparecieran nuevas características o mutantes de manera natural para poder analizar su comportamiento; esta nueva característica sería estudiada a través de la recombinación. Ahora sería posible inducir las mutaciones a conveniencia y estudiar el gene individual y su estructura. La contribución más importante de Muller fue el lograr establecer que los genes tienen una existencia física capaz de cambiar o alterarse (mutar) por agentes externos, y que su característica más importante es el que estas variaciones sean heredables. Al mismo tiempo estos estudios plantearon el interrogante de si las radiaciones son las causantes de las mutaciones naturales en el hombre.

Mutaciones.

Una mutación es cualquier cambio súbito que se dá en el material genético y que se hereda de una generación a otra. Aunque la organización del ADN lo hace muy resistente a cambios en el encadenamiento de bases, éstos pueden ocurrir. A estos cambios se les llama mutaciones génicas o puntuales.

Llamar espontánea a una mutación implica que no se sabe cuál es su causa. Sin embargo, se conoce un gran número de agentes que inducen mutaciones.

Agentes mutagénicos: Los rayos X y otros tipos de radiación de onda corta, por ejemplo, los rayos gamma son inductores de mutaciones. Inclusive la radiación ultravioleta cuando penetra a los cromosomas es mutagénica. Se sabe que la luz UV induce la ruptura de la cadena de ADN e inducir enlaces covalentes de T-T y C-T, la reparación de estos defectos puede implicar un cambio en las bases: por ejemplo CG a TA, y por consiguiente un cambio en el código genético.

Los primeros mutagénicos químicos descubiertos fueron gases venenosos utilizados en la primera guerra mundial.

Es importante mencionar que las mutaciones pueden darse en las gónadas (mutaciones germinales), donde se producen los espermatozoides y los óvulos y aquéllas que se presentan en cualquier otra parte del cuerpo (mutaciones somáticas).

ALELOS MULTIPLES: Cuando en una especie hay mas de 2 formas de un gen, se dice que hay alelos múltiples.

Notación: Se escribe una letra del abecedario con otra letra como superíndice Ej: Para el color de la piel de los conejos existen 4 alelos para este fenotipo c: c+ tipo silvestre: coloración completa c ch chinchilla: pelo blanco y color mezclados ch himalaya: blanco con la punta de las extremidades negras c: albino

Estos alelos presentan una graduación en su dominancia, lo que quiere decir que: C+, es dominante sobre Cch, Ch y c Cch es dominante sobre Ch y c Ch es dominante sobre c Otro ejemplo de alelos múltiples son los tipos sanguíneos A, B, 0.

Su notación es la siguiente: Para los individuos con tipo de sangre A (que sería su fenotipo), su genotipo es IA, IA Para los individuos con tipo de sangre B (que sería su fenotipo), su genotipo es IB, IB Para los individuos con tipo de sangre AB (que sería su fenotipo), su genotipo es IA, IB Para los individuos con tipo de sangre 0 (que sería su fenotipo), su genotipo es I0, I0 IA e IB codominantes I0 es recesivo Ejemplo: 1) Si un individuo tiene un genotipo 2) Si un individuo tiene un genotipo 3) Si un individuo tiene un genotipo 4) Si un individuo tiene un genotipo

IA , I0, su tipo de sangre será A IB, I0, su tipo de sangre será B I0 , I0, su tipo de sangre será 0 IA , IB, su tipo de sangre será AB

4.1 IDENTIFICAR LOS DAÑOS QUE LA PRESENCIA DEL HOMBRE HA HECHO AL MEDIO AMBIENTE, MEDIANTE EL ESTUDIO DE LOS FACTORES ECOLOGICOS, ABIOTICOS Y BIOTICOS.

Clase 10 Ecosistemas.

Conceptos Básicos.

- Biocenosis: es la parte viviente del ecosistema, compuesta por todas las poblaciones de seres vivos que habitan en ella.

- Biodiversidad: variedad de organismos que habitan un determinado lugar.

- Biosfera: Todos los lugares de la Tierra en que existe vida.

- Biotopo: es la parte no viviente del ecosistema y comprende el clima, suelo y agua.

- Comunidad: conjunto de poblaciones de animales y plantas que habitan un determinado lugar.

- Ecosistema: es la unidad que integran la biocenosis y el biotopo que ocupa. Comunidad de seres vivos y el espacio físico que ocupan, en donde viven y se relacionan.

- Hábitat: es el lugar donde vive una especie en un ecosistema - Nicho ecológico: es la posición que ocupa una especie dentro de su comunidad o ecosistema Definición de ecosistema Los ecosistemas son sistemas complejos como el bosque, el río o el lago, formados por una trama de elementos físicos (el biotopo) y biológicos (la biocenosis o comunidad de organismos) La organización de la naturaleza en niveles superiores al de los organismos es la que interesa a la ecología. Los organismos viven en poblaciones que se estructuran en comunidades. El concepto de ecosistema aún es más amplio que el de comunidad porque un ecosistema incluye, además de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas las características de clima, temperatura, sustancias químicas presentes, condiciones geológicas, etc. El ecosistema estudia las relaciones que mantienen entre sí los seres vivos que componen la comunidad, pero también las relaciones con los factores no vivos.

Elementos del Ecosistema En los ecosistemas se pueden encontrar 4 componentes que lo forman: 1) Elementos abióticos: estos son agua, sales minerales, el clima y otros factores, incluyendo la energía que fluye a través del sistema.

2) Productores: formado por lo vegetales que realizan la fotosíntesis.

3) Consumidores: son los animales herbívoros y carnívoros, 4) Descomponedores: corresponden a los hongos y las bacterias que se encargan de descomponer la materia orgánica residual de un ecosistema Unidad de estudio de la Ecología : El ecosistema es la unidad de trabajo, estudio e investigación de la Ecología

La ecología estudia a la naturaleza como un gran conjunto en el que las condiciones físicas y los seres vivos interactúan entre sí en un complejo entramado de relaciones Ejemplos de ecosistemas.- La ecosfera en su conjunto es el ecosistema mayor. Abarca todo el planeta y reúne a todos los seres vivos en sus relaciones con el ambiente no vivo de toda la Tierra. Pero dentro de este gran sistema hay subsistemas que son ecosistemas más delimitados. Así, por ejemplo, el océano, un lago, un bosque, o incluso, un árbol, o una manzana que se esté pudriendo son ecosistemas que poseen patrones de funcionamiento en los que podemos encontrar paralelismos fundamentales que nos permiten agruparlos en el concepto de ecosistema.

Emisiones de chimeneas industriales El dióxido de carbono, de azufre y otros contaminantes emitidos por las chimeneas de las industrias contribuyen a la contaminación atmosférica. El dióxido de carbono contribuye al calentamiento global, y el dióxido de azufre es la principal causa de la lluvia ácida en el norte y este de Europa y el noreste de Norteamérica. Otros problemas ambientales incluyen enfermedades respiratorias, el envenenamiento de lagos y ríos y los daños a los bosques y las cosechas.

Funcionamiento del ecosistema El funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido. Todos necesitan una fuente de energía que, fluyendo a través de los distintos componentes del ecosistema, mantiene la vida y moviliza el agua, los minerales y otros componentes físicos del ecosistema. La fuente primera y principal de energía es el sol.

En todos los ecosistemas existe, además, un movimiento continuo de los materiales. Los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire.

En el ecosistema la materia se recicla -en un ciclo cerrado- y la energía pasa - fluye- generando organización en el sistema

Contaminación por los escapes de vehículos Los vehículos emiten una serie de contaminantes aéreos que afectan de forma adversa a la salud de los animales y las plantas y a la composición química de la atmósfera. Las emisiones de dióxido de carbono e hidrocarburos, dos de los principales contaminantes expulsados por los vehículos a motor, contribuyen al calentamiento global y son producto de la combustión de derivados del petróleo. La presencia de niveles elevados de estos productos hacen que la radiación reflejada quede atrapada en la atmósfera, produciendo un efecto de calentamiento que hace subir lentamente la temperatura de la misma.

Bosque de piceas dañado por la lluvia ácida Los bosques, lagos, estanques y otros ecosistemas terrestres y acuáticos del mundo sufren graves daños ocasionados por la lluvia ácida. Ésta se origina por la combinación, con la humedad atmosférica, de los óxidos de azufre y nitrógeno que se emiten a la atmósfera, lo que produce lluvias con un pH muy bajo. La lluvia normal tiene un pH de 6,5, ligeramente ácido, mientras que en la lluvia ácida, el pH puede descender hasta 2,0 o 3,0, una acidez similar a la del vinagre.

Además de quemar las hojas de las plantas, la lluvia ácida también acidifica el agua de los lagos dejando sin vida muchos de estos ecosistemas acuáticos.

Río contaminado La contaminación de ríos y arroyos por contaminantes químicos se ha convertido en uno de los problemas ambientales más graves del siglo XX. La contaminación se divide en dos grandes grupos: la contaminación puntual y la no puntual.

La primera procede de fuentes identificables, como fábricas, refinerías o desagües. La no puntual es aquella cuyo origen no puede identificarse con precisión, como las escorrentías de la agricultura o la minería o las filtraciones de fosas sépticas o depuradoras. Cada año mueren unos 10 millones de personas en el mundo por beber agua contaminada.

Deforestación por tala y quema Esta técnica de deforestación, muy utilizada para despejar grandes áreas de bosque con fines agrícolas y otros, es muy dañina para el medio ambiente. La gran cantidad de dióxido de carbono desprendida contribuye al efecto invernadero.

La desaparición de los árboles y la cubierta vegetal destruye hábitats, acelera la erosión y multiplica la carga de sedimentos de los ríos, haciendo que las inundaciones estacionales sean mucho más graves.

Formación de cárcavas por efecto de la erosión La formación de cárcavas, una forma grave de erosión del suelo, es un proceso geológico natural que puede verse acelerado por actividades del hombre como la deforestación, el sobrepastoreo y la explotación agrícola. La erosión afecta a la capacidad de absorción del suelo y añade sedimentos a las corrientes de agua. Estos procesos se dan en todos los continentes debido a la superpoblación y la industrialización.

Ciclo energético del ecosistema Estudio del ecosistema Los ecosistemas se estudian analizando las relaciones alimentarias, los ciclos de la materia y los flujos de energía. a) La vida necesita un aporte continuo de energía que llega a la Tierra desde el Sol y pasa de unos organismos a otros a través de la cadena trófica o cadena alimenticia. Las redes de alimentación o tramas/cadenas alimenticias (reunión de todas las cadenas tróficas) comienzan en las plantas (productores) que captan la energía luminosa con su actividad fotosintética y la convierten en energía química almacenada en moléculas orgánicas. Las plantas son devoradas por otros seres vivos que forman el nivel trófico de los consumidores primarios (herbívoros).

La cadena alimentaria más corta estaría formada por los dos eslabones citados (ej.: elefantes alimentándose de la vegetación). Pero los herbívoros suelen ser presa, generalmente, de los carnívoros (depredadores) que son consumidores secundarios en el ecosistema. Ejemplos de cadenas alimentarias de tres eslabones serían: * hierba ------ vaca ----- hombre * los hongos que descomponen la materia en una red de detritos pueden dar origen a setas que son consumidas por ardillas, ratones y ciervos en una red de pastoreo.

Las cadenas alimentarias suelen tener, como mucho, cuatro o cinco eslabones - seis constituyen ya un caso excepcional. Ej. de cadena larga sería: Algas----rotíferos ----- tardigrados ------ nemátodos ------ musaraña ------ búho Tardígrados: animales terrestres que habitan en el agua que se deposita sobre las plantas Rotíferos: animales acuáticos, pluricelulares y generalmente microscópicos

Pero las cadenas alimentarias no acaban en el depredador cumbre (ej.: búho), sino que como todo ser vivo muere, existen necrófagos, como algunos hongos o bacterias que se alimentan de los residuos muertos y detritos en general (organismos descomponedores o detritívoros). De esta forma se soluciona en la naturaleza el problema de los residuos.

Los detritos (restos orgánicos de seres vivos) constituyen en muchas ocasiones el inicio de nuevas cadenas tróficas. Las diferentes cadenas alimentarias no están aisladas en el ecosistema sino que forman un entramado entre sí y se suele hablar de red trófica o alimentaria. Una representación muy útil para estudiar todo este entramado trófico son las pirámides de biomasa, energía o número de individuos. En ellas se ponen varios pisos con su anchura o su superficie proporcional a la magnitud representada. En el piso bajo se sitúan los productores; por encima los consumidores de primer orden (herbívoros), después los de segundo orden (carnívoros) y así sucesivamente.

CONSUMIDORES TERCIARIOS CONSUMIDORES SECUNDARIOS CONSUMIDORES PRIMARIOS PRODUCTORES

b) Ciclos de la materia.Los elementos químicos que forman los seres vivos (oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y fósforo, etc.) van pasando de unos niveles tróficos a otros. Las plantas los recogen del suelo o de la atmósfera y los convierten en moléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Los animales los toman de las plantas o de otros animales. Después los van devolviendo a la tierra, la atmósfera o las aguas por la respiración, las heces o la descomposición de los cadáveres, cuando mueren. De esta forma encontramos en todo ecosistema unos ciclos del oxígeno, el carbono, hidrógeno, nitrógeno, etc. cuyo estudio es esencial para conocer su funcionamiento. c) Flujo de energía El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias al flujo de energía que va pasando de un nivel al siguiente. La energía fluye a través de la cadena alimentaria sólo en una dirección: va siempre desde el sol, a través de los productores a los descomponedores. La energía entra en el ecosistema en forma de energía luminosa y sale en forma de energía calorífica que ya no puede reutilizarse para mantener otro ecosistema en funcionamiento. Por esto no es posible un ciclo de la energía similar al de los elementos químicos.

Contaminación: La introducción de agentes extraños en un medio de composición específica La contaminación del aire y su origen Definición: "Cualquier condición atmosférica en la que ciertas substancias alcanzan concentraciones lo suficientemente elevadas sobre su nivel ambiental normal como para producir un efecto mensurable en el hombre, los animales, la vegetación o los materiales". Lo habitual es considerar como contaminantes sólo aquellas substancias que han sido añadidas en cantidades suficientes como para producir un efecto medible en las personas, animales, vegetales o los materiales.

Substancias que pueden ser contaminantes Puede ser un contaminante cualquier elemento, compuesto químico o material de cualquier tipo, natural o artificial, capaz de permanecer o ser arrastrado por el aire. Puede estar en forma de partículas sólidas, gotas líquidas, gases o en diferentes mezclas de estas formas. Los contaminantes atmosféricos son tan numerosos que resulta difícil agruparlos para su estudio. Siguiendo una agrupación bastante frecuente los incluiremos en los siguientes grupos:

1.

Óxidos de carbono , 2.Óxidos de azufre, 3. Óxidos de nitrógeno, 4. Compuestos orgánicos volátiles, 5.

Partículas y aerosoles, 6. Oxidantes 7. Substancias radiactivas, 8. Calor, 9. Ruido

Contaminación primaria y secundaria Resulta muy útil diferenciar los contaminantes en dos grandes grupos con el criterio de si han sido emitidos desde fuentes conocidas o se han formado en la atmósfera. Así tenemos: - Contaminantes primarios.- Aquellos procedentes directamente de las fuentes de emisión - Contaminantes secundarios:- Aquellos originados en el aire por interacción entre dos o más contaminantes primarios, o por sus reacciones con los constituyentes normales de la atmósfera.

En los países desarrollados las dos fuentes principales de contaminación son los vehículos con motor y la industria.

Vehículos: Los automóviles y los camiones liberan grandes cantidades de óxidos de nitrógeno, óxidos de carbono, hidrocarburos y partículas al quemar la gasolina y el gasóleo.

Centrales térmicas e industria: Las centrales térmicas y otras industrias emiten la mayoría de las partículas y de los óxidos de azufre, además de cantidades importantes de los otros contaminantes. Los tres tipos de industria más contaminante, hablando en general, son la química, la metalurgia y siderurgia y la papelera. En definitiva la combustión de combustibles fósiles, petróleo y carbón, es responsable de la mayoría de las emisiones y la industria química es la principal emisora de productos especiales, algunos muy dañinos para la salud. Otra fuente importante de contaminación atmosférica suele ser la destrucción de los residuos por combustión.

Contaminación interior: Desde el punto de vista de la salud humana un tipo de contaminación a la que cada vez se le está dando más importancia es a la del interior de los edificios: viviendas, industrias, oficinas, etc. Los contaminantes más frecuentes en este ambiente son el radón (gas radiactivo de origen natural), el humo de los cigarrillos, el monóxido de carbono, formaldehído, asbestos, etc.

La palabra inglesa smog (de smoke: humo y fog: niebla) se usa para designar la contaminación atmosférica que se produce en algunas ciudades como resultado de la combinación de unas determinadas circunstancias climatológicas y unos concretos contaminantes. A veces, no muy frecuentemente, se traduce por neblumo (niebla y humo). Hay dos tipos muy diferentes de smog: Smog Industrial : El llamado smog industrial o gris fue muy típico en algunas ciudades grandes, como Londres o Chicago, con mucha industria, en las que, hasta hace unos años, se quemaban grandes cantidades de carbón y petróleo pesado con mucho azufre, en instalaciones industriales y de calefacción. En estas ciudades se formaba una mezcla de dióxido de azufre, gotitas de ácido sulfúrico formada a partir del anterior y una gran variedad de partículas sólidas en suspensión, que originaba una espesa niebla cargada de contaminantes, con efectos muy nocivos para la salud de las personas y para la conservación de edificios y materiales.

En la actualidad en los países desarrollados los combustibles que originan este tipo de contaminación se queman en instalaciones con sistemas de depuración o dispersión mejores y raramente se encuentra este tipo de polución, pero en países en vías de industrialización como China o algunos países de Europa del Este, todavía es un grave problema en algunas ciudades.

Smog fotoquímico : Con este nombre nos referimos a una mezcla de contaminantes de origen primario (NOx e hidrocarburos volátiles) con otros secundarios (ozono, peroxiacilo, radicales hidroxilo, etc.) que se forman por reacciones producidas por la luz solar al incidir sobre los primeros. Esta mezcla oscurece la atmósfera dejando un aire teñido de color marrón rojizo cargado de componentes dañinos para los seres vivos y los materiales. Aunque prácticamente en todas las ciudades del mundo hay problemas con este tipo de contaminación, es especialmente importante en las que están en lugares con clima seco, cálido y soleado, y tienen muchos vehículos. El verano es la peor estación para este tipo de polución y, además, algunos fenómenos climatológicas, como las inversiones térmicas, pueden agravar este problema en determinadas épocas ya que dificultan la renovación del aire y la eliminación de los contaminantes.

Contaminación sonora: Los sonidos muy fuertes provocan molestias que van desde el sentimiento de desagrado y la incomodidad hasta daños irreversibles en el sistema auditivo. La presión acústica se mide en decibelios (dB) y los especialmente molestos son los que corresponden a los tonos altos (dB-A). La presión del sonido se vuelve dañina a

unos 75 dB-A y dolorosa alrededor de los 120 dB-A. Puede causar la muerte cuando llega a 180 dB-A. El límite de tolerancia recomendado por la Organización Mundial de la Salud es de 65 dB-A. Lluvia ácida.

La lluvia ácida presenta un pH menor (más ácido) que la lluvia normal o limpia. Constituye un serio problema ambiental ocasionado principalmente por la contaminación de hidrocarburos fósiles. Estos contaminantes son liberados al quemar carbón y aceite cuando se usan como combustible para producir calor, calefacción o movimiento (gasolina y diesel).

El agua de lluvia es ligeramente ácida porque el agua y el dióxido de carbono del aire forman ácido carbónico y tiene un pH entre 5.7 y 7. En lugares contaminados por ácido sulfúrico y ácido nítrico el pH de esa lluvia varía entre 5 y 3.

El dióxido de azufre y los óxidos nítrico y nitroso son originados principalmente por las termoeléctricas, los motores de combustión interna de coches y aviones y algunas otras industrias. El humo del cigarro es una fuente secundaria de esta contaminación, formada principalmente por dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx). Las erupciones volcánicas y los géiseres contribuyen con una pequeña cantidad de estos contaminantes a la atmósfera.

La lluvia ácida se forma generalmente en las nubes altas donde el SO2 y los NOx reaccionan con el agua y el oxígeno, formando una solución diluida de ácido sulfúrico y ácido nítrico. La radiación solar aumenta la velocidad de esta reacción.

SO3+H2O --> H2SO4 2NO2+H20 --> HNO3 + HNO2 Algunas de las especies químicas que hay en la atmósfera como el SO2, NO, NO2 , CO, CO2 , NH3 , pueden interactuar con el vapor de agua del aire produciendo iones o ácidos que son los que forman la lluvia ácida. La lluvia, la nieve, la niebla y otras formas de precipitación arrastran estos contaminantes hacia las partes bajas de la atmósfera, depositándolos sobre las hojas de las plantas, los edificios, los monumentos y el suelo.

A través del ciclo hidrológico, el agua se mueve en plantas y animales, ríos, lagos y océanos, evaporándose a la atmósfera y formando nubes que viajan empujadas por el viento, de tal suerte que si transportan contaminantes, éstos pueden alcanzar casi cualquier lugar sobre la superficie terrestre.

Los contaminantes pueden depositarse también en forma seca, como gas o en forma de pequeñas partículas. De hecho, casi la mitad de la acidez de la atmósfera se debe a este tipo de deposición. El viento se encarga de empujar estos contaminantes sobre los edificios, el suelo, el campo y aún, hacia nuestro interior con el aire que respiramos. Cierta parte de estos contaminantes la podemos ingerir con los alimentos a los que ha llegado polvo y gas.

La lluvia ácida huele, se ve y se siente igual que la lluvia normal, y se podría decir que podemos bañarnos con ella sin sentir un efecto inmediato especial. El daño que produce a las personas no es directo, es más inmediato el efecto de los contaminantes que producen esta lluvia y que llegan al organismo cuando éste los respira, afectando su salud.

Los productos del hombre, monumentos y edificios, son más susceptibles a la acción de la lluvia ácida. Muchas ruinas han desaparecido o están en vías de hacerlo, a causa de este factor. En los bosques la situación es un tanto distinta.

Aunque los científicos no se han puesto de acuerdo con respecto a los efectos inmediatos concretos, todos estiman que la lluvia ácida no mata directamente a plantas y árboles, sino que actúa a través de ciertos mecanismos que los debilitan, haciéndolos más vulnerables a la acción del viento, el frío, la sequía, las enfermedades y los parásitos. La lluvia ácida afecta directamente las hojas de los vegetales, despojándolas de su cubierta cerosa y provocando pequeñas lesiones que alteran la acción fotosintética. Con ello, las plantas pierden hojas y así, la posibilidad de alimentarse adecuadamente. En ocasiones la lluvia ácida hace que penetren al vegetal ciertos elementos como el aluminio (éste bloquea la absorción de nutrientes en las raíces), que afectan directamente su desarrollo.

Los efectos de la lluvia ácida en el suelo pueden verse incrementados en bosques de zonas de alta montaña, donde la niebla aporta cantidades importantes de los contaminantes en cuestión. Las áreas de cultivo no son tan vulnerables a los efectos de la lluvia ácida, toda vez que generalmente son abonadas con fertilizantes que restituyen nutrientes y amortiguan la acidez.

La naturaleza posee ciertos mecanismos para regular la acidez producida por causas naturales. El suelo, sobre todo el calizo, ejerce una acción amortiguadora (buffer) que impide que el pH se torne demasiado ácido. No obstante, la mayor cantidad de contaminantes llegan al medio como producto de la actividad humana, que los produce en cantidades colosales, que no pueden ser amortiguadas.

En sitios donde los suelos no son tan buenos amortiguadores, o donde el aporte de contaminantes es muy superior a lo que puede reciclarse, se acentúan los efectos nocivos de la lluvia ácida.

Destrucción de la capa de ozono.

El ozono es una variedad alotrópica del oxígeno, esto es que el oxígeno puede existir como elemento de más de una forma, una de estas es la que conocemos como ozono.

El oxígeno raramente existe en estado monoatómico (O); normalmente se asocia con otro átomo del mismo elemento y adopta la forma biatómica (O2) que es con la que estamos más familiarizados, siendo esta molécula más estable.

Cuando al oxígeno biatómico O2 le suministramos energía se forma la Se descompone en presencia de Cloro y oxida a la mayor parte de los metales. Es más estable a altas temperaturas, y es muy peligroso ya que en ciertas concentraciones es violentamente explosivo. molécula de ozono, O3 mediante la reacción: 3O2 (g) + Energía -> 2O3 (g) Este gas es sumamente inestable y el tercer átomo de oxígeno tiende a escaparse generalmente unos segundos después de su formación.

Las mayores cantidades de ozono de la atmósfera se producen por acción de los rayos ultravioletas, que penetran en esta y la altura de la estratósfera, entre los 10 a los 50 Km., producen una reacción fotoquímica.

Extinción de especies.

La biodiversidad con que cuenta nuestro planeta está constantemente amenazada por diferentes factores que destruyen, fragmentan o degradan sus hábitats. Esto amenaza las distintas especies habitantes del planeta.

Los científicos consideran que existen dos categorías amplias de procesos que afectan la dinámica de las poblaciones y que brindan los mecanismos fundamentales para la extinción de especies: 1. Los procesos determinísticos (Relación causa-efecto) En este grupo se encuentran las glaciaciones, que afectan a todos los organismos que no toleran las bajas temperaturas y la intervención directa del ser humano sobre el ambiente. Se refleja en contaminación de ríos, aire o suelo, en la destrucción de hábitats por causa de la deforestación o de las quemas.

2, Los procesos estocásticos, como: a) La incertidumbre demográfica (resultado de eventos imprevisibles en la sobrevivencia y reproducción de los individuos). b) La incertidumbre ambiental (causada por cambios impredecibles en el clima, en el suministro de alimentos, por enfermedades, en las poblaciones de competidores, depredadores y parásitos). c)Incertidumbre genética (cambios en las características genéticas de las especies, como por ejemplo las mutaciones). d) Catástrofes naturales (inundaciones, terremotos, huracanes, etc.)

Además, intervienen en esta amenaza: • •

La cacería deportiva o la comercial sin regulaciones legales que las controlen y que reducen peligrosamente el tamaño de las poblaciones silvestres.

El control de depredadores y plagas que alteran el balance de las poblaciones, por la relación que existe en los ecosistemas.

• •

La extracción de especies para mantenerlas como mascotas (iguanas, monos, boas, ardillas, etc.) o bien plantas silvestres para ornato o para vender a coleccionistas, que contribuyen con la extinción de las especies.

La introducción de especies de otro país que puede destruir las especies nativas. Estas nuevas especies compiten por hábitat, alimento y pueden introducir sustancias tóxicas para las especies propias.

En sus 4600 millones de años de existencia, el planeta Tierra ha sufrido cambios en su forma y su clima, que han afectado las especies. Con los cambios de temperatura las plantas y animales sucumben conforme a sus niveles de tolerancia a la lluvia, la luz solar y otros factores que influyen en su sobrevivencia.

La extinción de especies es un proceso natural que ocurre en un período de tiempo suficientemente amplio, que permite la producción de brotes o radiaciones, que aumentan la biodiversidad.

De manera opuesta, los estudios demuestran que por causa de la acción del ser humano desaparecen muchas especies en un corto tiempo de la historia. Una especie en peligro de extinción es aquella que cuenta con tan pocos individuos sobrevivientes que podría desaparecer del todo en la mayoría de los lugares que habita. Esto sucede cuando todos sus miembros mueren sin dejar descendientes.

También puede presentarse lo que se conoce como seudoextinción (seudo significa falsa), que ocurre cuando la especie por evolución, da origen a otros linajes genéticamente distintos, más adaptados a nuevas condiciones ambientales.

Por el contrario, una especie amenazada es aquella que aún es abundante en su ambiente natural, pero que si su número disminuye es posible que lleguen a estar en peligro de extinción.

Características de las especies susceptibles de extinción 1.

Bajo nivel de reproducción que impide la recuperación rápida de sus poblaciones.

2.

Hábitos de alimentación especializados. Si se elimina su única fuente de alimento, la especie desaparece. Los colibríes son un ejemplo de alimentación especializada. Ellos han evolucionado conjuntamente con la planta de donde extraen su alimento.

3.

Especies de gran tamaño que requieren grandes cantidades de alimento y de áreas amplias.

Por ejemplo: felinos, elefantes, ballenas, etc.

4.

Hábitat de reproducción o de anidamiento especializado. La lapa verde requiere especialmente de árboles de almendro para anidar y estos deben tener un diseño especial que identifica el ave, por ejemplo, la existencia de un hueco en su tronco.

5.

Especies endémicas (que sólo habitan en un lugar específico). Por ejemplo, el sapo dorado, que vive sólo en Monteverde de Puntarenas.

6.

Especies con patrones de migración fijos, como los halcones y águilas que migran anualmente de Norte a Sur para evitar el frío invierno.

7.

Felinos que salen de las áreas protegidas en busca de alimento, atacando al ganado, cultivos o personas.

8.

Comportamiento que los acerca a lugares peligrosos como carreteras o fábricas. En la carretera que atraviesa el Parque Nacional Braulio Carrillo es común observar animales muertos que continúan usando esa zona de forma natural.

Explosión demográfica La superpoblación humana es un problema ecológico fundamental, que puede influir, o influye, directamente en los demás problemas ecológicos: al menos porque sabemos que todo ser vivo contamina, en menor o en mayor grado (y el ser humano es el organismo más contaminante), por lo que cuantos más seamos, más contaminación produciremos.

La clave para comprender el problema de la superpoblación no es la densidad de población (número de personas por unidad de superficie), sino el número de personas que viven en una determinada zona en relación con sus recursos y con la capacidad del medio ambiente para sostener las actividades humanas; esto es, la capacidad de carga de dicha zona.

Según este modelo, la totalidad del planeta y prácticamente todas las naciones de la Tierra se hallan más que superpobladas y en el caso especial de casi todos los países ricos, lo son porque están agotando las reservas de recursos en todo el planeta.

Además, sabemos que cada vez cuesta más (en términos económicos y ecológicos) alimentar una población en continuo desarrollo; ya que cuantas más personas habiten en una zona, tanto más deberán esforzarse para evitar todo género de “polución” y una vez superado cierto nivel, cada habitante adicional generará un grado desproporcionadamente superior de contaminación (“ley de rendimientos decrecientes”).

Debemos actuar pronto porque, debido a que las poblaciones humanas suelen aumentar según un esquema “exponencial”, una vez conseguido el Crecimiento Demográfico Cero (CDC) deberemos esperar a que pase el “impulso demográfico”. Éste se define como la tendencia de una población a seguir creciendo mucho después de producirse un descenso en la tasa reproductora, debido a la juventud de las poblaciones que se expanden rápidamente. Suele durar entre 50 y 70 años en la mayoría de las poblaciones pobres, a partir del momento en el que se alcanza la reproducción de sustitución (algo más de dos hijos). De este modo aunque el índice de natalidad descienda la población mundial seguirá aumentando. De manera que debemos reducir el número de habitantes de la Tierra hasta un nivel en el que los recursos puedan renovarse o al menos los sistemas vitales de la Tierra no se vean afectados permanentemente.

Smog sobre Phoenix, Arizona El smog está causado por la contaminación de los vehículos y las fábricas. Las inversiones térmicas provocan que esta contaminación atmosférica se mantenga en una zona durante largos periodos. Un contacto continuado con una contaminación alta puede originar problemas respiratorios o irritaciones en los ojos.

Consideraciones finales: - La población de la Tierra en 1993 se cifra en más de 5500 millones de habitantes, y cada año aumenta en cerca de 95 millones.

- Una superpoblación sin precedentes y un continuo crecimiento demográfico han contribuido de forma decisiva a la destrucción de los sistemas vitales de la Tierra.

- La superpoblación constituye un destacado factor en problemas como el hambre en África, el calentamiento del globo, la lluvia ácida, la amenaza de la guerra nuclear, la crisis de los residuos y el riesgo de epidemias.

- La Tierra no puede sostener durante mucho tiempo a 5500 millones de habitantes, dadas las tecnologías y los patrones de conducta que se desarrollarán en el futuro. Para que la civilización logre sobrevivir, es necesario que se produzca un descenso demográfico por debajo de su volumen actual.

- El control demográfico es el problema más grave al que se enfrenta la humanidad, dada la enorme diferencia de tiempo que transcurre entre el inicio de un programa adecuado y el comienzo del descenso de la población.

Desarrollo sustentable La Sustentabilidad es un proceso - no un estado - que hace referencia a una forma de desarrollo en la que se busca el bienestar humano sin dañar el equilibrio del ambiente y sus recursos naturales, ya que estos, son la base de todas las formas de vida.

Bajo un modelo de Desarrollo Sustentable, las actividades humanas impactan el ambiente y emplean los recursos naturales de manera tal que no se sobrepase la capacidad de la naturaleza de absorber los contaminantes que se emiten y de regenerarse a sí misma. Los problemas internacionales, regionales y nacionales se solucionan localmente. Es un desarrollo con una visión integral, en el que intervienen tres elementos de igual importancia entre sí, que son: Ambiente, Economía y Sociedad.

La relación que tienen los tres elementos es de carácter dinámico. Se debe recordar que la Sociedad depende de la Economía y la Economía depende del Ambiente. Por lo tanto, si contamos con un Ambiente sano y pleno de recursos naturales puede existir una Economía viable y con ella, una Sociedad justa.

De la convergencia de los tres elementos surgen diversos temas que deben estar considerados en la agenda pública y privada.

Los modelos de desarrollo buscan maximizar la producción y la acumulación de riqueza en el corto plazo, de esta forma se logra un crecimiento económico, pero no se consideran los daños en el ambiente, la disminución de los recursos naturales y la extinción de especies y los daños a la salud humana, entre muchos más.

Los indicadores bajo los que se rigen estos modelos no son del todo adecuados porque ponen en grave riesgo la capacidad del planeta de mantener la vida en el largo plazo. Un ejemplo de estos es el PIB (Producto Interno Bruto) que bien puede elevarse al producir granos o al talar un árbol.

La Sustentabilidad debe ser el nuevo punto de origen de los planes de desarrollo y sus políticas. Representa la única forma de garantizar, a nosotros mismos y las futuras generaciones, un ambiente sano, en el que se respete la diversidad biológica, cultural y humana.