Fundamentos de la Biología: Nutrición, Relación y Reproducción
Nutrición
Proceso por el cual los seres vivos obtienen energía y materia en forma de nutrientes para mantener su estructura.
- Nutrición autótrofa: Organismos que fabrican su propia materia orgánica a partir de materia inorgánica. Su fuente de energía es la luz solar (fotosíntesis) o reacciones químicas (quimiosíntesis).
- Nutrición heterótrofa: Organismos que utilizan la materia orgánica de otros seres vivos como fuente de alimento. Su fuente de energía son las reacciones químicas derivadas de la descomposición de esta materia.
Relación
Función por la cual los seres vivos perciben estímulos del entorno y responden a ellos. Además, mantienen estables sus condiciones internas mediante la homeostasis.
Reproducción
Proceso biológico que permite la creación de nuevos organismos, siendo una característica común de todas las formas de vida conocidas para perpetuar la especie.
Pruebas de la Evolución
Pruebas Anatómicas
Se basan en el estudio comparado de órganos de distintas especies.
- Órganos análogos: Realizan la misma función, pero su estructura interna es diferente (ej. las alas de una mosca y las de un ave).
- Órganos homólogos: Tienen la misma estructura morfológica, pero se utilizan de diferente manera (ej. el brazo de un humano, la aleta de una ballena y el ala de un murciélago).
- Órganos vestigiales: Órganos que ya no cumplen una función en los organismos en los que están presentes, pero que fueron funcionales en sus antepasados (ej. el cóccix en humanos).
Pruebas Paleontológicas
Se basan en el estudio de los fósiles.
- Fósiles: Restos o impresiones de animales o plantas que vivieron en épocas pasadas.
- Formas intermedias: Restos fósiles de organismos con características intermedias entre una especie actual y su antepasado.
- Series filogenéticas: Sucesión de fósiles de especies que muestra cómo ha ido evolucionando un grupo de organismos a lo largo del tiempo.
Pruebas Embriológicas
Consisten en el estudio comparado del desarrollo embrionario de distintos seres vivos para determinar su parentesco evolutivo, basándose en las similitudes que presentan en sus primeras etapas.
Pruebas Biogeográficas
Estudian la distribución geográfica de las especies. Las especies que habitan en lugares relacionados geográficamente suelen parecerse más entre sí.
Pruebas Moleculares
Comparan organismos a nivel molecular (ADN, proteínas). Cuanto mayor es la similitud molecular, mayor es su parentesco evolutivo.
Teorías de la Evolución
Lamarckismo
Teoría propuesta por Jean-Baptiste Lamarck, basada en los siguientes principios:
- Los cambios producidos en el entorno hacen que los seres vivos modifiquen sus órganos para adaptarse.
- La función crea el órgano: el uso o desuso de un órgano provoca su desarrollo o atrofia.
- Estos cambios adquiridos en los órganos se heredan a la descendencia.
Darwinismo y la Selección Natural
Teoría propuesta por Charles Darwin, que se basa en el concepto de la selección natural: proceso mediante el cual los organismos mejor adaptados a un medio son capaces de sobrevivir y dejar más descendencia.
- Los cambios en una especie se producen al azar.
- Estos cambios dependen de la variabilidad genética preexistente en la población.
- Los cambios en el entorno favorecen a unos caracteres sobre otros, seleccionando a los individuos más aptos.
Neodarwinismo o Teoría Sintética
Esta teoría integra el darwinismo con la genética moderna. Sostiene que las mutaciones y la recombinación genética (mezcla de genes) crean la variabilidad entre los seres vivos. La selección natural actúa sobre esta variabilidad, haciendo que los más adaptados sobrevivan y se reproduzcan. Con el tiempo, la acumulación de estos cambios puede dar lugar a la formación de nuevas especies.
Teoría del Equilibrio Puntuado (Puntualismo)
Propone que las especies cambian muy poco durante largos periodos de tiempo (estasis), pero experimentan periodos cortos de cambios rápidos que crean nuevas formas. Esto explica por qué no se encuentran muchos fósiles de formas intermedias.
Mecanismos Evolutivos
Especiación
Es el proceso de formación de nuevas especies. Puede ocurrir por:
- Aislamiento geográfico: Cuando una barrera física (un río, una montaña, etc.) separa a los organismos de una población, impidiendo el cruce entre ellos y llevando a evoluciones divergentes.
- Aislamiento reproductivo: Cuando, aunque vivan en el mismo lugar, los organismos ya no pueden reproducirse entre sí por diferencias genéticas, de comportamiento o morfológicas.
Factores de Cambio Global y sus Consecuencias
Factores de Cambio en el Planeta Tierra
- Tectónica de placas: El movimiento de los continentes cambió el clima y los hábitats, haciendo que las especies se adaptaran, se movieran o desaparecieran.
- Impactos de meteoritos: Causaron cambios bruscos en el clima y extinciones masivas, como la que acabó con los dinosaurios.
- Actividad volcánica: Al liberar grandes cantidades de gases y cenizas, alteraron la composición de la atmósfera y el clima global.
- Radiación solar: Sus variaciones a lo largo del tiempo provocaron épocas frías (glaciaciones) y cálidas.
- Cambios en la atmósfera y los océanos: Algunos fueron causados por los propios seres vivos, como el aumento del oxígeno en la atmósfera primitiva gracias a los organismos fotosintéticos.
Consecuencias
- Extinciones masivas: Desaparición de un gran número de especies en un periodo de tiempo geológicamente corto debido a grandes cambios en la Tierra.
- Radiación adaptativa: Proceso por el cual aparecen muchas especies nuevas en un corto periodo de tiempo para ocupar distintos nichos ecológicos que han quedado libres.
Biodiversidad y Clasificación
Biodiversidad
Es el conjunto de seres vivos distintos que existen en una zona concreta. Se puede estudiar a diferentes niveles:
- Diversidad de especies: Se refiere a las distintas especies que hay en un ecosistema.
- Diversidad genética: Describe los diferentes genes (y sus variantes o alelos) que hay dentro de una misma especie.
- Diversidad de ecosistemas: Cuantos más ecosistemas diferentes hay en un lugar, mayor es su biodiversidad.
Clasificación de los Seres Vivos
Para estudiar la gran variedad de seres vivos que existen, es necesario clasificarlos. La sistemática es la ciencia que los agrupa según sus relaciones evolutivas. Antiguamente se clasificaban por su utilidad o su forma, pero hoy se utiliza la filogenia, que estudia la historia evolutiva de cada especie.
Para clasificar, se utilizan datos de diversas fuentes:
- Anatomía comparada: Compara órganos y estructuras entre especies.
- Paleontología: Estudia los fósiles para entender linajes pasados.
- Ontogenia: Analiza cómo se desarrollan los embriones.
- Bioquímica y Genética: Compara el ADN y las proteínas para establecer relaciones de parentesco.
Taxonomía
Es la herramienta que utiliza la sistemática para nombrar, describir y clasificar a los seres vivos en un sistema jerárquico.
- Para nombrar una especie se utiliza la nomenclatura binomial (Género + especie).
- Los seres vivos se organizan en grupos jerárquicos llamados taxones (ej. Reino, Filo, Clase, Orden, Familia, Género, Especie).
Tipos de Taxones
- Monofilético: Grupo de seres vivos que incluye al antepasado común más reciente y a todos sus descendientes.
- Parafilético: Grupo que incluye al antepasado común más reciente pero no a todos sus descendientes.
- Polifilético: Grupo que no incluye al antepasado común más reciente de todos sus miembros; está formado por descendientes de diferentes ancestros.
Criterios de Clasificación en los Reinos
Los grandes reinos de los seres vivos se distinguen según criterios como:
- Tipo de célula: Procariotas (sin núcleo definido) y eucariotas (con núcleo definido).
- Número de células: Unicelulares (una sola célula) y pluricelulares (múltiples células).
- Nutrición: Autótrofa (producen su propio alimento) y heterótrofa (consumen a otros organismos).
- Presencia de tejidos: Si sus células se organizan o no en tejidos especializados.