Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-5

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1 2 Introducción a la vida en la Tierra
G uardián de la T ierra
¿Por qué conservar la biodiversidgd?
La p é rd id a d e la s esp ecies es la in se n sa te z q ue q u iz á nunca 
nos p erd o n arán n u e stro s d escen d ien tes.
E . O . W ilson
Pro feso r d e la U n ivers idad d e Harvard
¿3ué es la biodiversidad y por qué debem os conservarla? La 
b io d iv e rs id a d se refiere a l número total d e especies d e una 
región dada. Se ca lcula q ue en los 3,500 millones d e años de 
historia d e la vida e n la T ierra, la evolución h a producido 
de ocho a 10 m illo nes de especies irrcm plazables. D e éstas, 
los científicos han clasificado aproxim adam ente 1.4 millones 
y sólo se ha estud iado una d im inuta fracción d e esta cifra.
Ahora bien, la evo luc ión no sim plem ente ha producido 
en m asa m illones d e especies independientes. A l paso de 
los m ilenios, los organism os de un a región dada han sido 
m oldeados por fuerzas d e selección natural q ue ejercen 
o tras especies vivas, adem ás del medio am biente en e l que 
existen. El resu ltado e s la com unidad, una red com plejísim a 
de organism os Interdcpendientes cuyas Interacciones se 
sostienen un as a otras. Al an tic ipar e l ciclo natural d e l agua, 
oxigeno y otros nutrim entos y al p roducir un suelo fértil y 
purificar los desechos, las com unidades contribuyen tam bién al 
sostenim iento d e la vida humana.
Los tróp icos son el hogar de la gran m ayoría de las especies 
de la T ierra, qu izá unos siete u ocho m illones estab lecidos en 
com unidades com p le jas. La destrucción acelerada d e l hábitat 
en los tróp icos (de los bosques llu v iosos a los arrecifes de 
cora l) com o resultado d e las activ idades hum anas es tá llevando 
a la extinción a numerosas especies (F IG U R A E l -3). La m ayor 
parte de estas especies no estaba clasificada y o tras nunca 
fueron descubiertas. A dem ás de la s cuestiones é ticas de 
erradicar form as d e vida irrem plazables a l producir la extinción 
de organism os desconocidos, perdem os posibles fuentes de 
medicina, a lim ento y m aterias prim as para la industria.
fb r e jem plo, un pariente silvestre del maíz q ue e s muy 
resistente a la s enferm edades y tam bién perenne (es decir, 
que d ura m ás de un a tem porada d e siembra), se encontró en 
una parcela d e 10 hectáreas e n M éxico q ue se p laneaba ta la r y 
quem ar la sem ana siguiente a l descubrim iento. Q u izá los genes 
d e esta p lanta algún día podrían m ejorar la resistencia del 
m aiz a las enferm edades, o c rea r una p lanta d e m aíz perenne. 
La perv inca rosa, una p lanta con flo res del bosque tropical 
de la is la d e Madagascar (frente a la co sta oriental d e África; 
véasee I detalle d e la figura E l -3). produce dos sustancias que 
ahora se s intetizan y venden para e l tratam ier*o de la leucemia 
infantil y la enferm edad d e Hodgkin, un cáncer de los órganos 
linfáticos. E l hábitat silvestre d e la pervinca ha sido deforestado 
extensamente. Só lo alrededor d e 3 * de las p lantas con flores 
del p laneta han sido estud iadas en busca de sustancias que 
pudieran com batir e l cáncer u otras enferm edades. En región 
del Pacifico noroeste, los ta ladores cortaban y quem aban el 
tejo com o una 'especie molesta* hasta q ue se descubrió e n su 
corteza el activo d e l m edicam ento anticáncer Taxol*.
A m uchos ecó logos tam bién le s preocupa q ue a l elim inar 
especies localm ente o en su totalidad, las com unidades d e las
A F IG U R A E1-3 B io d ive rs id ad am en az ad a ta destrucción de 
b s bosques tropicales amenaza el mayor alm acén de diversidad 
biológica de la T ierra. El hábitat de la pervinca rosa ha disminuido 
significativamente por la tala en Madagascar.
que son parte cam bien, p ierdan estab ilidad y queden más 
vulnerables a enferm edades o a condiciones am bientales 
adversas. C ie rtos resultados experim entales justifican esta 
postura, pero las interacciones dentro de las com unidades 
son tan com p le jas que se trata d e h ipótesis m u y d ifíciles de 
poner a prueba. Es evidente que a lgunas especies tienen un 
papel mucho m ás Im portante q ue o tras en la conservación de 
la estab ilidad de un ecosistem a, pero nadie sabe cu á le s sean 
las m ás c ru c ia le s para cada uno. Las activ idades hum anas 
han aumentado el índice natural de extinción con un factor 
de a l m enos 1 0 0 y posib lem ente hasta l .0 0 0 veces e l factor 
antes de q ue aparecieran los seres humanos. A l reducir la 
b iodiversidad para sostener a m ás y m ás personas y estilos 
de v id a derrochadores, nos hem os m etido s in saberlo e n un 
experim ento p lanetario sin controlar, e n e l que la T ierra es 
el laboratorio. Los ecó logos d e Stanford Paul y Ann Ehrlich 
comparan la pérd ida d e la b iodiversidad con la acc ió n de 
quitarle los rem aches a las alas de un avión. Qu ienes 
lo hacen creen q ue hay m uchos m ás rem aches de los q ue se 
necesitan, hasta q ue un d ía , cuando e l av ió n despegue, 
se dem uestre q ue com etieron un trág ico error. A m edida que 
las activ idades hum anas llevan a las especies a extinguirse 
s in q ue sepam os gran cosa de la función que cum ple cada 
una e n la com pleja tram a de la v ida , correm os el riesgo de 
quitar un rem ache d e más.
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Introducción j la vida en la Tierra 13
Los seres vivos m antienen relativam ente constantes 
sus condiciones internas m ediante la hom eostasis
N o es fác il m an tener estructuras organ izadas y com p le jas . Sea que 
pensem os e n las m o lécu las d e l cuerpo o e n los libros y papeles 
d e tu escrito rio , la o rgan izac ión tiende a d iso lverse e n el caos si 
n o se ap lica energ ía para sostenerla (vo lverem o s a este concepto 
e n e l ca p itu lo 6 ). Pa ra conservar la v id a y func ionar, los organis­
mos deben m an tener razonab lem ente constantes sus co n d ic io ­
nes in ternas; e n o tras palabras, d eb en conservar la h o m e o s ta s is 
(q u e se deriva de dos palabras griegas q u e s ign ifican 'm antenerse 
igua l* ). Po r e jem p lo , los organism os d eb en regular co n precisión 
la cantidad de agua y sales d en tro de las células. Sus cuerpos tam ­
b ién deben m an tener tem peraturas ap rop iadas para q u e ocu rran 
las fu n d o n e s b io lóg icas. En tre los an im a les d e sangre caliente, 
ó rganos vita les co m o e l cerebro y e l co razó n se m an tien en a un a 
tem pera tu ra t ib ia constan te pese a las am p lia s flu c tuad o nes de 
la tem pera tu ra externa. La hom eostasis se m an tien e p o r m edio 
d e va rio s m ecanism os. E n e l caso de la rrg u lad ó n d e la tem ­
peratura tenem os: la su d o rad ó n e n t iem p o cá lid o y duran te el 
e je rd d o , ro da rse co n agua fresca (F IG U R A 1-9) m etab o liza r más 
a lim entos e n t iem p o frío, to m a r e l so l o s im p lem ente ajustar el 
term ostato d e un a hab itac ión .
D esde luego, n o todo se m an tien e igual d u ran te la v id a de 
u n organism o, s in o q ue se p rod ucen cam b ios im portantes, co m o 
e l crec im ien to y la rep rod ued ón . P e ro n o son fallas d e la hom eos­
tasis, son partes específicas y program adas genéticam ente d e l ri­
e lo d e v id a de los organism os.
Los seres vivos responden a los estím ulos
Para v iv ir, rep rodud rse y conservar la homeostasis, los organism os
deben p e rd b ir y responder a los estím u lo s d e l m e d io in te rno y el
▲ F IG U R A 1-9 Los seres vivos m an tienen la h o m eo stas is El
enfriamiento por evaporación d e agua, tanto de sudor como 
de la botella, hace que el atleta mantenga la homeostasis de la 
temperatura corporal.
externo. Los an im ales han ad qu ir id o p o re vo lu d ó n órganos senso­
rialesy sistem as m usculares para detectar y responder a lu c o , 
sonidos, tacto, com puestos quím icos y m u chos otros estím ulos del 
am biente. Los estím ulos internos son p erd b id os por receptores de 
estiram iento, temperatura, d o lo r y d iversas com puestos quím icos. 
Po r e jem p lo , cuando tienes ham bre, perdbes las con tracdones de 
tu estóm ago vac ío y las bajas concentrariones d e azúcares y grasas 
en la sangre. Entonces, respondes a los estím ulos extem os esco­
g iendo algo ap ropiado para com er, co m o u n sán dw ich y n o un 
p lato . S in em bargo, los an im a les, co n su e labo rado sistem a ner­
vioso y capaddad d e m ovim ien to , n o so n los ún icos organism os 
que p erdben y responden a los estím ulos, la s p lantas d e tu ven ­
tan a crecen hacia la luz y hasta las bacterias intestinales se m udan 
ad ond e las co n d ido n es sean favorables, para alejarse d e sustancias 
n exivas.
Los seres vivos adquieren y usan 
m ateriales y energía
Los o rg in ism os necesitan m ateriales y energ ía para m an tener su 
n ive l d e com p le jidad y organización, para crecer, m an tener la ho ­
meostasis y reprodudrse. lo s organism os adquieren los m ateriales 
que necesitan, llam ados n u tr im e n to s , del aire, e l agua, e l su e lo o 
d e otros seres vivos, lo s nutrim entos so n m inerales, oxígeno, agua 
y todas las dem ás sustancias qu ím icas q ue con fo rm an las m olécu­
las b iológicas. Estos nutrim entos se obtienen d e l en to rno , donde 
con tinuam en te se intercam bian y re d d a n en tre los seres v ivo s y el 
m e d io ab ió tico (F IG U R A 1-10).
Para sostener la v id a , los o rgan ism os d eb en o b ten e r ener­
gía, q ue es la ca p a d d ad d e realizar un trabajo, p o r e jem p lo , 
e fectuar reacciones quím icas, p rod uc ir hojas e n la p rim ave ra o 
con traer u n m úscu lo . E n ú ltim a instanda , la energ ía que sostiene 
p rácticam ente to d a la v id a p rocede de la lu z del Sol. \m p lan ­
tas y a lgunos o rgan ism os un ice lu lares captan la energ ía d e la luz 
so la r d irectam ente y la guardan e n m o lécu las energéticas, com o 
los azúcares, m ed ian te el p roceso llam ad o fo to s ín te s is . S ó lo los 
o rgan ism os fo tosin téticos pueden captar la energía so lar. Ix » or­
gan ism os que n o pueden fotosin tetizar, co m o los an im a les y los 
hongos, ap rovechan la energ ía a lm acenada e n las m oléculas del 
cuerpo d e o tros o rgan ism os. Así, Lt energ ía flu ye e n d irecc ión ú n i­
ca d e l S o l a casi todas las fo rm as de v id a . A l fin a l, la energía se 
libera e n fo rm a d e ca lor, q ue n o p uede u tilizarse para im p u lsa r la 
v id a (véase la figura 1 -1 0 ).
Los seres vivos crecen
En algún m o m e n to d e l d e lo d e v ida , todo o rgan ism o se hace más 
grande; es dedr, crece. A unque esta característica es ev iden te e n casi 
todos los an im a les y plantas, hasta las bacterias un icelu lares crecen 
m ás o m enos al d o b le d e s u tam año in ic ia l antes d e d ivid irse. En 
todos los casos, e l c re r im ie n to com prende la conversión de las m a­
terias adquiridas d e l am b ien te e n m oléculas específicas d e l cuerpo 
d e l organism o.
Los seres vivos se reproducen
lo » organism os se reproducen, tienen descendientes d e su m ism o 
tipo y p erm iten la co n tin u idad d e la vida. la s m aneras e n q ue ocu­
rre la reproducción varían eno rm em ente co n las form as d e vida, 
p ero el resu ltado es e l m ism o : la perp e tuad ó n de los genes d e los
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1 4 I n t r o d u c c i ó n a la v id a e n la T ie r r a
► F IG U R A 1-10 E l R u jo d e la energ ía 
y e l rec ic la je d e lo s nu trim en to s Los
organismos fotosintétlcos obtienen energía de 
b luz solar (flecha amarilla), ésta se transfiere 
a los organismos que consumen otras formas 
* vida (flechas rojas) y se pierde como ca lor 
(flechas anaranjadas) en un flujo de una sola 
dirección. Por el contrarío, los nutrimentos 
(flechas moradas) se reciclan entre los 
organismos y el ambiente abiótlco.
Los seres vivos, en conjunto, poseen 
la capacidad de evolucionar
la s pob laciones d e in d iv id u o s evo lu c io nan e n respuesta a los 
cam b ios d e l am biente. A u n q u e la co m p os ic ió n genética de un 
ú n ico o rg an ism o es b ásicam ente la m ism a a lo largo de su v id a , la 
d e un a p ob la c ió n c a m b ia con e l tiem p o p o r ob ra d e la selección 
natural.
E s tu d io d e ca so c o n t i n u a c i ó n
Los virus, ¿están vivos?
Los v irus poseen sólo dos d e las características d e la v id a que 
describ im os aquí: se reproducen cuando están en una cé lu la y 
evolucionan.
D en tro de los reinos, las categorías so n filum , clase, o rden , 
fam ilia , g énero y especie. Estos ag o lp am ien to s fo rm an u n a jerar­
q u ía e n la q ue cada categoría abarca a todas las inferiores. En la 
ú lt im a categoría, la especie, los m iem bro s so n tan parecidos que 
pueden cruzarse. Los b ió logos se va le n de u n s is tem a b ln o m in a l 
(d e l la tín q ue significa 'd o s n o m b re s ') para des ignar a las espe­
cies. ¿P o r qué? P o r e je m p lo , al a n im a l d e la figura 1 -8 se le conoce 
co m o pulga de agua o d afn ia , p ero co m o hay m u chos tipos d e pul­
gas de agua, qu ienes las estud ian tienen que ser m ás precisos. A 
cada t ip o d e o rg an ism o se le asigna u n n o m b re cien tífico d e dos 
partes: género y especie. F.I género siem pre va co n m ayúscu la ¡n i­
d a l y la espede co n m inú scu la ; los dos se ponen e n cursivas. Asf, 
la D aphn ia lon g isp in a , la p u lga de agua d e la figura 1-8, pertenece 
a l género D ap hn ia (q u e in d u y e m uchas otras pulgas d e ag u a ) y 
a la especie km gúpina (q u e se re fiere a la púa Larga q ue sobresale 
d e su parte posterio r y q ue caracteriza a esta d afn ia e n p articu lar). 
Las personas estam os clasificadas co m o Hom o sapiens y so m o s los 
ú n ico s m iem bros d e este género y espede. Ifor este sistem a bino- 
m ina l d e nom encla tu ra , los científicos d e to d o e l m u n d o se co-
1.4 ¿C Ó M O C LA S IF IC A N LO S C IE N T ÍF IC O S 
LA D IV E R S ID A D D E LA V ID A ?
Todos los seres vivos poseen las características generales q ue expu­
sim os e n los párrafos anteriores, p e ro la e vo lu d ó n h a p roducido 
un a variedad sorprendente d e form as d e v ida . Ix » rien tificos cla­
sifican a los organism os e n tres grandes grupos o d o m in io s : Bac­
teria, A rchaea y Eu karya (F IG U R A 1-11). Esta d as ificad ón expresa 
diferencias fundam entales en tre las célu las que los com ponen. Los 
m iem bros del d o m in io Bacteria y A rchaea constan d e célu las s im ­
ples y únicas. Lo s sistem áticos (d en tffico s q ue d as ifican los orga­
nism os por sus re ladones evo lu tivas) n o se h a n puesto d e acuerdo 
sobre có m o d istingu ir a los re ino s d e esos dos dom in ios, e n parte 
porque L»s célu las d e los organism os d e cada d o m in io son m uy 
sim ples y tienen m u ch o e n com ún . E n cam b io , los m iem bros del 
d o m in io Eu karya están com puestos por un a o m ás células c o m ­
plejas. Este d o m in io tiene tres grandes d ivisiones o re in o s : R ing j, 
Plan tae y A n im a lia , asf co m o un co n ju n to d iverso d e organism os 
a s i todos unicelu lares llam ados protislas [véase la figura 1 -1 1 ).
¿Te has p reg u n tad o ...
por qué los científicos estudian cosas oscuras, 
como las dafnias?
Cuanto más aprendemos de la vida, más nos percatamos de la 
ríterdependencia de sus formas. Las pulgas de agua o dafnias 
comen algas microscópicas y, en su momento, son la comidade peces jóvenes, que sobreviven, crecen y alim entan a otros 
peces, aves, mamíferos y personas. Además, a l consumir algas 
microscópicas suspendidas, las dafnias lim pian el agua de los 
hgos y asi la luz solar penetra por la superficie y las plantas 
sumergidas prosperan. Estas plantas dan alim ento y hábitat 
a diversos Insectos acuáticos que mantienen poblaciones de 
peces adultos, l a dafnia también e s m uy fácil de criar e n los 
bboratorios y es sensible a compuestos tóxicos, asi que a veces 
tos científicos prueban la calidad def agua determ inando si las 
dafnias pueden v iv ir e n ella. ¿C u á le s la conclusión? Menciona 
cualquier organismo y los científicos darán buenas razones para 
estudiarlo.
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