Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-6

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Introducción a la vida en la Tierra 1 5
B A C T ER IA A R C H A EA E U K A R Y A
animales
p ia r lo s
pro lista
P R IM E R A S C É L U L A S 
A F IG U R A 1-11 L o s d o m in io s y re in o s d e la v id a
m u n ica n co n m u ch a p rec is ión acerca de cu a lq u ie r o rgan ism o. En 
los párrafos sigu ientes d arem os un a breve in tro d u cc ió n a los d o ­
m in io s y re ino s de la v ida . En la u n id ad 3 ap renderem os m ucho 
m ás sobre l a in c re íb le d ivers id ad y la e vo lu c ió n d e los seres v ivos.
H a y excepciones a to d o co n ju n to s im p le de crite rios usa­
dos para caracterizar los d o m in io s y re inos, p ero tres característi­
cas so n particu larm ente útiles: t ip o d e célu la, can tid ad d e células 
en cada o rgan ism o y fo rm a d e ad q u ir ir la energía (T ab la 1-1).
Los dom inios Bacte ria y A rchaea están com puestos 
por células procariontes; el dom inio Eukarya está 
com puesto por células eucariontes
H a y d o s tipos d e células esencialm ente d istintas: p ro c a r io n te s y 
e u ca r io n te s . La te rm inac ión -carióme se refiere al n ú c k o de la cé­
lu la, u n saco en vu e lto p o r un a m em brana que con tiene e l material 
genético ce lu lar (v ía n la figura 1-2). Pro - significa 'a n te s ' e n grie­
go. Es casi seguro q ue las célu las procariontes hayan evo luc ionad o 
antes que las eucariontes (y , co m o verem os e n el cap ítu lo 17, es 
c ts i seguro que las eucariontes evo lucionaron a partir d e las pro-
a r io n te s ). La célu las procariontes n o tienen núcleo, s in o que su 
m aterial genético está e n el citop lasm a. En general so n pequeñas, 
tienen u n d iám etro de un a o dos m ieras, y carecen d e organelos 
de lim itados por m em branas. I.os d o m in io s Bacteria y A rchaea 
constan de célu las procariontes. En cam b io , las células d e Eukarya, 
co m o lo dice su nom bre, son eucariontes. Eu significa 'v e rd ad e ro ' 
en griego, pues las célu las eucariontes poseen u n n ú c le o 'verdade­
r o ' de lim itado p o r un a m em brana. En general, las célu las euca- 
ñontes so n m ás grandes q ue las procariontes y contienen otros y 
diversos organelos.
Los organism os de los dom inios Bacteria y Archaea 
son unicelulares. C asi todos los organism os de los 
reinos Fungí, P lan tae y Anim alia son m ulticelulares 
To do s los o rg in ism os d e los dom in io s Bacteria y A rchaea están for­
m ados de un a so la célu la, son u n ice lu la re s , au n q u e algunos v iven 
en cadenas o ag lom eraciones d e célu las con p oca com unicación , 
cooperación u organización entre ellos. l a m ayoría d e los m iem ­
bros de los re inos Fungí, P lan tae y A n im a lia están form ados d e mu-
Dominio
Bacteria
Reino
(En discusión)
T ipo de cAlula
Procarlonte
N úm ero d e cólulas
Unicelular
A dqu isic ión de la energ ía
Autótrofa o heterótrofa
Archaea (En discusión) Procaz lonte Unicelular Autótrofa o heterótrofa
Eu karya Fungí Fucarionte Multicelular Heterótrofa
Plantae Eucarlonte Multicelular Autótrofa
Animalia Eucaoonte Multicelular Heterótrofa
•Protistas** Eucarlonte Uní-y multicelular Autótrofa o heterótrofa
• U » * p 'o U » U » ' W " u n « x t u i t o í i i p t o d r o r g i n a n u i q u e r O u í r n v i n m m * » ! q u r « U n e n d i K u V C n
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1 6 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
«has células, so n m u lt ice lu la re s ; su v id a depcn tle de la co m u n i­
cación y cooperación ín tim a de num erosas célu las especializadas.
L o s o rg a n is m o s d e lo s d ife re n te s re in o s tien en 
m a n e ra s d is t in ta s d e o b te n e r energ ía
Los organism os fotosintéticos, <|ue inc luyen algunas ar«jueas, bac­
terias, protistas y casi texias las plantas, son a u tó tro fo s , es decir, 
se a lim en tan e llos m ism os, l o s organism os que n o pueden hacer 
fotosíntesis, co m o algunas ar<|ueas, bacterias, protistas y todos los 
hongos y los an im a les, son h r t r r ó t r o fo s , es dedr, q ue se a lim en ­
tan «le otros. Algun<» heterótrofos, co m o las ar«|ueas, bacterias y 
hongos, absorben m oléculas a lim entic ias ind iv id ua les del exterior;
otros, co m o la m ayo ría d e los an im ales, ing ieren trozos «le a lim en ­
tos q ue descom ponen e n m oléculas dentro d e s u tracto «ligestivo.
E s t u d i o d e c a s o c o n t i n u a c i ó n
Los v irus, ¿e s tá n v ivo s?
O bserva que no inclu im os a los v iru s en el sistem a de 
clasificación de la v ida . Infectan la s célu las de todas las 
form as de v id a conoc idas, pero no se sabe cóm o n i cuándo 
evolucionaron.
fjs Enlaces con la vida diaria
El conocimiento de la biología arroja luces sobre la vida
Algunas personas consideran q ue la c ienc ia es una actividad 
‘deshum anlzadora’ y p iensan que un a com prensión tan 
profunda del m undo nos q u ita visión d e cor^unto y capacidad 
de asom bro. N ada puede estar m ás ale jado d e la verdad, com o 
descubrim os una y o tra vez en nuestra v ida . Por e jem plo, 
las flores del lupino tienen d o s péta los bajos q ue forman 
una va ina q ue guarda las partes reproductivas masculina 
y fem enina (F IG U R A E1-4X En las flo res jóven es, el peso de 
una abeja sobre esos péta los hace q ue el polen (que lleva el 
esperm a) salga d e la va ina y se pegue al vientre d e la abeja 
(véasee l recuadro en la figura E l -4). En las flo res m aduras, 
listas para ser fecundadas, la parte reproductiva fem enina 
se proyecta por entre los péta los bajos. Cuando llega una 
abeja cubierta de polen, deja algunos g ranos que contienen el 
esperm a de lupino.
¿Este conocim iento d e las flo res del lupino nos im pide 
apreciarlas? Lejos d e ello. Contem plam os los lup inos con gran 
deleite porque entendem os a lg o d e las relaciones reciprocas 
entre form a y función, entre abejas y flo res, q ue conform aron 
la evo lución d e la flor. Hace algunos artos, cuando estábamos 
acuclillados Ju n to a un lup ino silvestre en el O lym pic National 
Pa rk (Parque Nacional O lím p ico ) del Estado de W ashington, un 
anciano se acercó y nos preguntó q ué m irábam os con tanta 
Insistencia. Escuchó con interés la explicación q ue le dim os 
de la estructura d e la p lan ta y se fue a o tra m ata d e lupinos 
a observar a las abejas alim entándose. Él también sintió el 
aumento en e l asom bro que viene con el entendim iento.
En este lib ro querem os transm itirte ese entendim iento 
y asombro, y esperam os que tú tam bién lo experim entes. 
Asim ism o, enfatizam os que la b io log ía no e s una obra 
concluida, sino una exploración que , de hecho , acab a de 
com enzar. No podríam os ser m ás enfáticos e n Invitarte a unirte 
a la aven tura d e los descubrim ientos b io lógicos a lo largo de tu 
vida, aunque no pienses e n hacer una carrera en este campo. 
No asum as que la bio logía e s o tra m ateria q ue tienes que 
cursar, otro grupo d e hechos por m em orlzar; por el contrario, 
piensa q ue la bio logía es una ru ta hacia nuevos conocim ientos 
sobre t i m ism o y sobre la v id a q ue te rodea en la Tierra.
A F IG U R A E l -4 L u p in o s s ilv e s tre s M ie s de personas visitan 
Hurrlcane Rtdge, en e l O lym pic National Park (Parque Nacional 
O límpico) del Estado de Washington, para contemplar con 
asombro el monte O lim po, pero pocos se toman la molestia de 
hvestigar las pequertas maravillas que tienen a sus pies. (Inserto) 
Ir ia flor de lupino deposita polen e n el abdomen d e una abeja.
V
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Introducción a la vida en la Tierra 1 7
E s t u d i o d e c a s o o t r o v i s t a z o
Los virus, ¿están vivos?
Los Investigadores dieron su primera o jeada a los v iru s a mediados 
de la década de 1930,a través d e l recién inventado microscopio 
electrónico. Descubrieron q ue los v irus m ás sim ples contienen 
m aterial genético (ADN o ARN) rodeado por una capa d e proteínas. 
Éste fue el prim er Indicio d e q ue los v iru s no están compuestos 
p or células. M uchos virus, como el del Ébola y d e l herpes, son algo 
m ás complejos y tienen una recubrimiento derivado en parte d e la 
membrana de la s células que infectan (F IG U R A 1 -12). T ienen picos 
de proteina que salen d e su superficie y les ayudan a adherirse e 
infectar las célu las de sus victim as. Pero esta complejidad no se 
acerca a la d e una célula.
Los virus parecen ser paquetes Inertes de compuestos biológicos 
complejos, e s decir, m ientras no Invaden una célula vtva. Cuando 
un v irus penetra en la célula anfitrlona, se apodera d e sus procesos 
metabóllcos y usa la energía, los organelos y los materiales de ésta 
para producir nuevos virus. Una vez recién formados salen d e la 
célula, muchas veces rompiéndola, y e n ocasiones adoptan una 
envoltura hecha de la membrana plasmática de ésta, los errores en 
la copia del material genético del virus o la recombinación accidental 
de material genético d e diversos virus, o d e la propia célula, producen 
mutaciones que permiten a los virus evolucionar. Mediante su 
evolución, a veces los virus se vuelven m ás contagiosos o más 
mortíferos o adquieren la capacidad de Infectar nuevos huéspedes.
l a estructura poco compleja d e los virus, Junto con los 
sorprendentes avances de la biotecnología, ha permitido a 
los cientificos sintetizar v irus en e l laboratorio, con materiales 
disponibles en las compañías d e suministros químicos. El primer 
virus sintetizado fue el pequeño y relativamente simple virus 
de la polio, lograron esta proeza e n 2002 Eckard W immer y sus 
colaboradores de la Universidad d e Nueva York en Stony Brook. ¿Los
investigadores crearon vida en el 
laboratorio? A lgunos científicos 
contestarían afirmativamente, 
parque definen la vida por su 
opacidad d e reproducirse y 
erolucionar. La definición m ás 
rigurosa de vida propuesta en este 
capitulo explica porqué la mayoría 
d? los científicos concuerda en 
c*je los v irus no son exactamente 
m a "forma de v ida ': no están 
compuestos d e células, no obtienen 
rt aprovechan su propia energía 
y nutrimentos, no hacen nada 
par mantener la homeostasis, no 
esponden a los estímulos y no 
crecen. Com o dice el viró logo lu is Villarreal d e la Universidad de 
California en Irvine: *tos virus son parásitos que bordean los limites 
entre la vida y la materia inerte".
B io É t i c a C o n s id e ra e s to
El anuncio de W lm m cr y sus colaboradores de que hablan 
sintetizado e l virus de la pollo generó gran polém ica dentro y fuera 
de la comunidad científica, t a gente mostró su preocupación de 
que estas Investigaciones pusieran en peligro la erradicación de la 
polio, pues la vacunación general casi ha erradicado al virus. Se teme 
que ahora, b ioterroristas sinteticen virus letales y m u y contagiosos, 
como del Ébola. Los investigadores respondieron que sólo aplicaron 
conocimientos y técnicas y a conocidas para dem ostrar el principio 
de que los virus son entidades esencialmente químicas q ue se 
pueden sintetizar en e l laboratorio. ¿Crees que los científicos deben 
sintetizar virus? ¿Cuáles son las Implicaciones de prohibir esas 
investigaciones?
proteina
A F IG U R A 1-12 V iru s del 
herpes
Repaso del capítulo
Resum en d e concep tos clave
1.1 ¿C ó m o estud ian los den tíficos la v ida?
Los científicos establecen un a jerarqu ía d e niveles de organización, 
co m o se ilustra e n la figura 1-1. La b io log ía se basa e n los prind- 
píos den tíficos d e causalidad natural, un iform idad e n el e sp ad o y 
el tiem p o y percepdón com ún. En b io log ía, el co n o d m ie n to se ad­
quiere m ed ian te la ap licad ó n del m étodo d en tífico , q ue com ienza 
con un a observadón q ue lleva a un a pregunta y ésta a una h ip ó te ­
sis. La hipótesis lle va a un a p red iedón q ue se som ete a p rueba con 
experim entos controlados q ue deben ser rcpetibles. Los resultados 
d e los experim entos va lid an o refutan la hipótesis y llevan a una 
conclusión sobre la va lidez d e ésta. U n a teoría científica es un a ex­
p licac ión general d e fenóm enos natura les fo rm u lad a m ediante 
copiosos experim entos y observaciones reprodudbles.
1.2 Evo lu c ión : la teo ría un ificadora que cohesiona 
la biología
La e vo lu d ó n es la teoría den tífica d e q ue los organism os m oder­
nos descienden, con m odificadones, d e form as de vida anteriores, 
l a e vo lu d ó n o a irre co m o co n se a ien d a d e diferencias genéticas
(causadas p o r m u tad o n es ) en tre los m iem bros d e un a pob ladó n , 
d e la herencia de esas variadones e n los descendientes y d e la se- 
le ca ó n na tu ra l de aquellas variadones q ue m ejo r adaptan u n orga­
n ism o a su am biente.
1 .3 C a r a c t e r í s t ic a s d e lo s s e re s v iv o s
lo s organism os poseen las siguientes características: su estructura 
es co m p le ja y organizada, m an tienen la homeostasis, responden 
a los estím ulos, to m an energ ía y m ateriales d d am biente, crecen, 
se reproducen y tienen la capadd ad d e e vo lu d o n ar. lo s organis­
m os fotosintéticos captan y a lm acenan la energ ía de la lu z solar 
en m oléculas energéticas. C as i todos obtienen sus nutrim entos del 
am b ien te ab ió tico . Los organism os q ue n o pueden fotosintetizary, 
p o r tanto, tienen q ue com er a otros organism os, obtienen toda su 
energía y ca s i todos sus nutrim entos d e los organism os q ue com en.
1 .4 ¿ C ó m o c la s if i c a n lo s c ie n t í f i c o s l a d iv e r s id a d 
d e la v id a ?
1.08 organism os pueden agruparse e n tres p rindp a les categorías 
llam adas dom in ios: A rchaea, Bacteria y Eukarya. E n e l d o m in io 
Eukarya h a y tres re inos: Fungi, M antae y A n im a lia , y eucariontes 
un icelu lares co n od d o s co lectivam ente co m o 'p ro lis tas’ . Las carac­
terísticas que se em p lean para clasificar a los organism os son: tipo 
d e célu la (eucariontc o procarionte ), cantidad d e célu las (u n ice ­
lu la r o m u lt ice lu la r ) y la fo rm a d e ad q u ir ir energía (au tótro fos o 
heterótrofos). E l m aterial genético de las eucariontes está guardado 
e n u n núcleo rodeado por un a m em brana. Las células procariontes
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1 8 Introducción a la vida en la Tierra
n o tienen núcleo. El a lim e n to q ue obtienen los organism os heteró- 
tro íos se ingiere e n trozos o s e absorbe e n m o lécu las del am biente, 
la s características d e dom in io s y re inos se resum en e n la tabla I- 1 .
Térm inos dave
á c id o d e s o x irT ib o n u c le ic o 
(A D N ) , 10 
a d a p ta c ió n , 1 0 
ap a ra to s o s istem as, 2 
á to m o , 2 
au tó tro fo , 16 
b io d ive rs id ad , 1 2 
b io sfe ra , 2
ca u sa lid ad n a tu ra l, 4
cé lu la , 2
c ito p lasm a , 1 1 
c o m u n id a d , 2 
c o n c lu s ió n , 5 
co n tro l, 5 
c ro m o so m a , 1 0 
d o m in io , 14 
e cos istem a, 2 
e le m e n to , 2 
e n e rg ía , 13 
especie, 2 
e u c a r io n te , 15 
e vo lu c ió n , 9 
exp erim en to , 5 
fo tos ín tes is , 13 
gen , I I 
h e le ró tro fo , 16 
h ip ó tes is , 5 
h o m eo stas is , 13
m e m b ran a p la sm á tica , 1 1 
m éto d o d e n t if ic o , 4
m o lé cu la , 2
m o lé cu la o rg á n ic a , 2 
m u lt ice lu la r , 16 
m u ta c ió n , 1 0 
n ú c leo . 15 
n u tr im e n to , 13 
o b se rva c ió n , 4 
o rg a n r lo , 1 1 
o rg an ism o , 2
ó rg an o , 2 
p o b la c ió n , 2 
p re d icc ió n , 5 
p reg u n ta , 5 
p ro ca rio n te , 15 
razo n am ien to d ed u c t iv o , 9 
razo n am ien to in d u c t ivo , 9 
rein o , 14 
se le cc ió n n a tu ra l, 9 
s is tem a b in o m i n a l, 14 
te jid o , 2 
te o r ía c e lu la r , 1 1 
te o r ía r ie n t íf ic a , 8 
te o r ía c ie n t íf ic a d e la 
e vo lu c ió n , 9 
u n ice lu la r , 15 
v a riab le , 5
Razonam iento de conceptos
Llena b s espacios
L l a m ín im a p an ícu la de u n e lem en to q u e conserva todas
las p rop iedades d e éste es u n / a __________________. l a m ín im a
u n id a d d e la v id a es e l/ la . C as i todas las
m o lécu las d e las célu las t ien e n un a estructura de á to m o s de
________________y se llam an . Las cé lu las d e un
t ip o esp ed fico de los o rgan ism os m u ltice lu lares se co m b i­
n a n para fo rm a r_____________________________.
2 . l ln / a es una exp licad ón general de fenóm enos
naturales q ue se basa e n pruebas y observariones am p lias y 
reproducibles. En cam b io , un/a ___________________ es un a ex­
p licad ó n propuesta d e sucesos observados. Para responder 
preguntas espedficas sobre los seres v ivos, los b iólogos siguen 
un sistem a general l la m a d o ____________________________ .
3 . U n a im portan te teo r ía c ientífica q u e exp lica p o r q u é los or­
gan ism os son ta n parecidos y a l m ism o tiem p o ta n d ive r­
sos es la t e o r ía ___________________________ , la cu a l postu la que
la d ivers id ad d e la v id a es resu ltado p r in d p a lm e n te d e la
4 . La m o lécu la q ue g u la la fo rm ad ó n y fu n d o n a m ie n to del 
cuerpo d e u n o rgan ism o se lla m a (no m b re co m p le to ) 
 y se a b re v ia . Es ta m o ­
lécu la g rande con tiene segm entos d ife ren dad o s con instruc­
cio nes especificas. Estos segm entos se lla m a n :________________ .
5 . A nota lo sigu iente respecto d e los seres v ivos: Los seres vivos 
a* m an tien en m e d ia n te ______________u n m e d io in te rno _relati­
vam ente estab le . Ix » seres vivos responden a .
lo s seres v ivo s adqu ieren y ap ro vech an __________________ y
________________ d e l am b ien te . Los seres vivos están com pues­
tos d e cé lu las co n estructuras y
Pregun tas d e repaso
1. A nota la jera rqu ía d e la o rg an izad ón d e la v id a d e u n á to m o 
a u n o rg an ism o m u ltice lu la r y explica e n fo rm a breve cada 
nivel.
2 . ¿C uá l es la d iferencia en tre un a teo r ía r ien tífica y un a h ip ó ­
tesis? Explica có m o los d en tíf ico s se va len d e cada una. ¿P o r 
q ué los c ien tíficos llam an "teorías* a los p r in d p io s básicos y 
no 'h e ch o s * ?
3 . Exp lica las d ife rendas en tre razonam ien to ind uctivo y d e ­
d u ctivo y d a u n e jem p lo , real o h ipotético , d e cada uno.
4 . D escribe el m é to d o cien tífico . ¿C ó m o usam os e l m étodo 
d en tif ico e n la v id a co tid iana?
5 . ¿C uá les so n las d iferencias e n tre u n cristal d e sa l y un á rbo l? 
¿C uá l está v iv o ? ¿C ó m o se sabe?
6 . D e fin e y exp lica los té rm inos se le cd ó n natural, evo lución , 
m u ta d ó n , crea rio n ism o y p o b la d ó n .
7 . ¿Q u é es la e v o lu d ó n ? D escribe b revem en te có m o ocu rre la 
e vo lu d ó n .
8 . D e fin e hom eostasis. ¿P o r q ué los organism os d eb en ad q u ir ir 
con tinuam en te energía y m ateria les del am b ien te externo 
para m an tener la hom eostasis?
A p licación de conceptos
1 . Repasa la características de los seres v ivo s y com enta s i los 
seres h u m an os som os únicos.
2 . Repasa el experim ento d e A lexander F lem in g q u e lle vó al 
d escub rim ien to d e la p c n id lin a . D iseña u n co n tro l ap rop ia­
do para el experim ento e n q ue F lem in g a p licó u n m ed io f i l­
trado d e un c u lt iv o d e Pe n ic illiu m a p lacas d e bacterias.
3 . l a r ie n d a se basa e n p r in d p io s co m o el de u n ifo rm id ad en 
d e sp ad o y el t iem p o y el d e percepción com ún. Sup on g a ­
m os que los seres h u m an os encon tram os v id a in te ligen te en 
un p laneta de o tra galaxia, la cu a l e v o lu d o n ó e n co n d ir ion es 
m u y d iferen tes. C o m e n ta lo s dos p r in d p io s q ue acabam os 
de m e n d o n a r y exp lica có m o afectarían la natura leza d e las 
observaciones d en tfficas e n los dos planetas, a s í co m o la co ­
m u n icac ión d e esas observariones.
4 . Iden tifica d o s tipos d iferentes d e organism os que hayas v is­
to e n in te raed ón ; p o r e jem p lo , u n a oruga e n un a p lan ta de 
a lg od o nc illo o un a abeja e n un a flo r. A ho ra , p lan tea una 
h ipótesis s im p le sobre la in te raed ón . U sa e l m é to d o den- 
tífico y tu im ag in ac ió n para d iseñar u n experim ento co n el 
que pondrías a p rueba la h ipótesis. D eterm ina las variab les y 
contrólalas.
5 . Exp lica u n caso e n el q ue tu co n o c im ie n to d e un fen ó m e n o 
refuerza tu a p re r ia r ió n d e l m ism o.
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