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Biología de 2º Bachillerato 1. Introducción a la Biología


1. INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA

1.1. CARACTERISTÍCAS DE LOS SERES VIVOS

Los seres vivos están formados por moléculas que, analizadas individualmente, se rigen según lo establecido en las leyes de la física y de la química. Sin embargo, los organismos presentan además una serie de propiedades extraordinarias que dificultan el definir el concepto de Vida. Durante la Edad Media, las características de la vida se explicaban por medio de una “fuerza vital”, misteriosa y divina; era la doctrina del vitalismo. La ciencia actual define la vida de forma indirecta, es decir, explicando los procesos vitales más importantes que se producen en los seres vivos y que los distinguen del medio inanimado. De este modo se considera ser vivo todo aquel que realiza las 3 funciones siguientes:

a) Reproducción: es la capacidad de los seres vivos para producir copias de sí mismos, es decir, generar nuevos seres similares a sus progenitores. La importancia de esta función reside en la limitada duración de la vida de los organismos y la necesidad de que la misma se perpetúe en el tiempo. Esta función se localiza en la secuencia de unidades básicas correspondientes a una o varias moléculas de ácidos nucleicos, principalmente ADN, que constituyen la información genética.

b) Nutrición: es la capacidad de los seres vivos para extraer y transformar la energía del medio, construyendo y manteniendo con ella sus propias estructuras y realizando sus funciones vitales. Este proceso implica un crecimiento y un desarrollo y requiere dos fases que se engloban bajo la denominación de metabolismo: una fase en la que se incorporan las sustancias con las que el ser vivo construye sus propias moléculas, llamada anabolismo, y otra fase en la que se destruye parte de los productos obtenidos en la fase anterior y se utiliza la energía liberada para mantener las funciones vitales; esta última se denomina catabolismo.

c) Relación o sensibilidad: permite a los seres vivos recibir estímulos y reaccionar frente a ellos. Es muy importante porque facilita la realización de las funciones anteriores.

Estos tres procesos pueden observarse sin dificultad en bacterias, plantas y animales; sin embargo no son tan fáciles de apreciar en los virus ya que no poseen metabolismo propio y necesitan de otro ser vivo que les permita reproducirse. Sin embargo no son materia inanimada ya que las moléculas que encierran en su interior poseen la información necesaria para obtener copias de sí mismos. Por ello se dice que los virus están en la frontera entre lo vivo y lo inerte, es decir, en la frontera de la vida.
1.2. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS

Las características que presentan los seres vivos permiten pensar en la existencia de varios niveles de organización con diversos grados de complejidad estructural que van más allá de la simple unión de sus componentes moleculares. Para facilitar su estudio se dividen estos niveles en 5 grandes grupos. En muchos casos es difícil establecer una correspondencia exacta entre un nivel y los seres vivos correspondientes.

a) Nivel molecular: las partículas subatómicas (neutrones, protones y electrones) forman los átomos. A su vez la unión de dos o más átomos mediante enlaces químicos forma las moléculas que son la parte más pequeña de una sustancia que conserva sus propiedades. A las moléculas que forman parte de los seres vivos se les denomina biomoléculas (ej. aminoácidos). Las macromoléculas son el resultado de la unión de distintas moléculas (ej. proteínas, formadas por la unión de miles de aminoácidos). La unión de varias macromoléculas da lugar a las asociaciones macromoleculares (ej.1: complejos multienzimáticos, formados por la unión de varios enzimas, es decir, un tipo particular de proteínas; ej.2: membranas celulares, formadas por la unión de proteínas y fosfolípidos). Estas asociaciones macromoleculares se asocian para formar los orgánulos celulares (ej. mitocondrias y cloroplastos, formados ambos por dobles membranas celulares y complejos multienzimáticos, entre otras cosas).

Este nivel molecular de organización también se denomina nivel abiótico, debido a que engloba únicamente materia inanimada. Ningún ser vivo pertenece a este nivel. Excepcionalmente algunos autores incluyen en él a los virus bajo la consideración de que son complejos supramoleculares (en realidad están compuestos únicamente por proteínas y una molécula de ácido nucleico de un solo tipo). Los restantes 4 niveles son bióticos puesto que es en ellos donde se encuentran los seres vivos.

b) Nivel celular: una agregación compleja de distintos orgánulos forma una célula. A este nivel pertenecen todas las células, ya sean procarióticas o eucarióticas.

c) Nivel orgánico: Las células que poseen existencia propia independiente y las que se agrupan con otras células forman los organismos, en el primer caso son unicelulares y en el segundo son pluricelulares. En estos últimos tiene lugar una división del trabajo entre las distintas células que lo forman y una diferenciación celular. Esto da lugar a la formación de tejidos, éstos se reúnen para formar órganos y un conjunto de varios órganos que actúen de forma coordinada para desempeñar una determinada función forman un aparato.
d) Nivel de población: los seres vivos no viven aislados sino que se relacionan entre ellos. Esto trae consigo la aparición de un nivel superior de organización dentro de la materia viva que es el de población (conjunto de individuos de la misma especie que viven en la misma zona geográfica en un determinado período de tiempo).

e) Nivel de ecosistema: las distintas poblaciones que habitan en una misma zona forman una comunidad o biocenosis. Las condiciones y características de esa zona forman un biotopo. El conjunto formado por la biocenosis, el biotopo y las relaciones que se establecen entre ellos forman un ecosistema. Los factores climáticos delimitan zonas de vegetación similar que a su vez condiciona la existencia de una fauna concreta, repitiéndose dichas zonas en  áreas muy extensas de la Tierra que reciben el nombre de biomas. El conjunto de todos los biomas terrestres forma la Biosfera, es decir, la capa de la Tierra habitada por seres vivos y, por tanto, el nivel de organización más amplio.
1.3. EL ORIGEN DE LOS SISTEMAS VIVOS

En 1953, Miller (Universidad de Chicago) realizó un experimento en el que reprodujo, en un matraz cerrado, la composición de la atmósfera primitiva (hace 4.000 m.a.) tal y como la describían los geofísicos de la época, y al hacer saltar en la mezcla unas descargas eléctricas, que harían las veces de radiaciones solares y cósmicas de los comienzos de la Tierra, obtuvo una solución acuosa de sustancias orgánicas entre las que había algunos aminoácidos sencillos.

Este experimento fue una confirmación parcial de la hipótesis de Oparin de 1938 sobre el origen de la materia orgánica en el planeta. Según esta hipótesis, hace unos 3500 m.a. la Atmósfera de la Tierra estaba formada fundamentalmente por metano, amoniaco y vapor de agua. Estas moléculas sencillas, excitadas por radiaciones solares y descargas eléctricas se fueron condensando y diversificando, dando lugar a gran variedad de moléculas orgánicas, las cuales al enfriarse la Tierra, fueron arrastradas por torrenciales lluvias hasta el océano.

El primitivo océano estaba formado por masas de agua caliente donde se iban acumulando gran cantidad de estas moléculas orgánicas. A todo este medio se le conoce como caldo primitivo. Su temperatura favorecía las reacciones entre las moléculas que, al unirse, iban adquiriendo un mayor grado de complejidad y tamaño. Todas estas moléculas se fueron asociando formando agregados heterogéneos que Oparin denominó coacervados. Estos coacervados estaban provistos de una envuelta que al mismo tiempo que les separaba del medio, les permitía tomar de él nuevas moléculas orgánicas. Los coacervados no sólo eran capaces de nutrirse, sino que también se duplicaban dando lugar a otros. En consecuencia, se pueden considerar a estos coacervados las primeras formas de Vida. Toda esta etapa de la evolución de los seres vivos recibe el nombre de abiótica, puesto que no se puede considerar aun a los coacervados como seres vivos. La etapa posterior de evolución a partir de auténticas células se llama ya evolución biótica.

Al margen de la hipótesis de Oparin, la Ciencia actual está muy lejos de aclarar los procesos que originaron la vida, aunque se está investigando sobre el tema.


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