martes, 22 de febrero de 2022

 EVOLUCIÓN

La evolución orgánica es el proceso de transformaciones que experimentan las especies a lo largo del tiempo, lo cual les ha permitido ajustarse a las necesidades de su medio para tratar de sobrevivir. Los mecanismos que utilizan los seres vivos para efectuar ese ajuste se conocen con el nombre de adaptación. La evolución puede ser simpátrica (dos poblaciones ocupan el mismo territorio) o alopátrica (la población se separa geográficamente del resto de la especie). (Imagen tomada de https://scientificillustration.tumblr.com/image/18656821655)

Son cuatro las fuerzas básicas o elementales que actúan sobre el fondo común de genes de una población produciendo cambios de una generación a otra; a saber:

  • Las mutaciones, que son desde el punto de vista evolutivo, la fuente principal de variabilidad en las especies, ya que los cambios en el material genético dan por resultado nuevos alelos y por lo tanto, nuevas combinaciones génicas. La producción de mutaciones eleva la variabilidad  genética dentro de una población y por lo tanto, el potencial de nuevas adaptaciones.
  • La deriva genética o desplazamiento genético al azar, que se presenta principalmente en pequeñas poblaciones que se entrecruzan, disminuyendo la frecuencia de características heterocigotas y aumentando la de los homocigotas, proceso totalmente fortuito (al azar), al cabo de varias generaciones, la población resultante contará con grandes diferencias respecto a la original. La deriva genética tiende a reducir la variabilidad genética dentro de una población, pero aumenta las diferencias genéticas entre distintas poblaciones. Dos términos importantes relacionados con esta fuerza evolutiva son el “cuello de botella”, que ocurre cuando una población sufre una reducción drástica en el tamaño, y el efecto fundador, debido a la instalación de una población por un número pequeño de individuos.
  • La migración genética, que ocurre cuando se transfieren genes de una población a otra por la entrada o salida de individuos de la misma especie pero con características diferentes.  Los organismos salientes retiran sus genes del fondo común de la población  “A” y los aportan por entrecruzamiento a la población “B”, de esta manera la frecuencia alélica de ambas poblaciones se verá afectada, originando los respectivos cambios. Se incrementa la variabilidad genética dentro de la especie y, si el flujo genético entre dos poblaciones es muy grande, estas tenderán a volverse genéticamente similares.
  • Selección natural: Se da la lucha por la existencia y sobreviven los mejor adaptados


      Recordemos que se entiende como especie aquel grupo de organismos similares, con estructura y fisiología idénticas, que se reproducen entre sí dando lugar a una descendencia fértil, por lo tanto, individuos de la misma especie comparten el mismo fondo de genes.  La formación de especies o especiación esta determinada por los siguientes patrones evolutivos:
  •       Variabilidad dentro de la especie (intraes
    pecífica
    ): cuanto mayor sea la variación en una población, mayor es su oportunidad de evolucionar y originar nuevas especies mediante la reproducción sexual. 
  •     Aislamiento de una subpoblación: cuando se imponen barreras al cruzamiento entre subpoblaciones, estas se aíslan de manera tal que terminan originando nuevas especies.  Si el mecanismo aislante es una barrera física (un río, una montaña, el mar), el aislamiento es de tipo geográfico; normalmente, un aislamiento geográfico prolongado provoca tales diferencias entre las subpoblaciones que pierden la capacidad de cruzarse, lo que se conoce como aislamiento genético o reproductor.  Existe también el aislamiento ecológico, que sucede si las subpoblaciones de una misma zona geográfica ocupan diferentes hábitats, o cuya época de procreación ocurra en distintas épocas del año.
  •          Competenciapor alimento, abrigo, pareja, etc. Puede ser interespecífica o intraespecífica.
  •             Radiación adaptativa: sucede cuando un ancestro común da origen a varias especies, el organismo se diversifica o se ramifica 2 o más veces en linajes o líneas uno de otro.

 EVIDENCIAS DEL PROCESO EVOLUTIVO.

        Toda aquella prueba que dé información sobre la evolución de las especies es denominada evidencia del proceso evolutivo y pueden ser clasificadas en cuatro tipos:

  •      Registro fósil: las evidencias fósiles o paleontológicas se refieren a cualquier muestra de vida perteneciente a épocas pasadas.  Pueden ser organismos completos preservados en ámbar, hielo, brea o alquitránpartes duras como huesos o conchas, estructuras petrificadas o huellas y otros moldes impresos en sedimentos. La
    edad de los fósiles se averigua por medio de la prueba del carbono 14.
  •       Anatómicas o morfológicas: se estudian las diferencias anatómicas de las etapas postnatales (después del nacimiento) de las diversas especies para ser comparadas y poder así determinar si se trata de estructuras homólogas o análogas; por ejemplo las patas delanteras de ranas y caballos, los brazos del hombre tienen el mismo origen anatómico pero diferente función, por lo que se afirma que son estructuras homologas; en cambio, las alas de los murciélagos y pájaros tienen la misma función pero distinto origen estructural, o sea, son análogas
  •       Embriológicasse trata de demostrar por este medio, que aquellos seres provenientes de un mismo ancestro, presentan estructuras semejantes durante su etapa embrionaria (prenatal). Por Ejemplo, los embriones de pez, tortuga, pollo y hombre son casi idénticos en sus primeras etapas.
  •      Bioquímicaspor medio de la composición y estructura de los compuestos bioquímicos se puede determinar la relación entre diferentes especies. Algunos de estos compuestos pueden ser la hemoglobina de la sangre,  el semen, la insulina y el ADN.
  •          Extinciones. Tal y como la palabra lo sugiere, se que considera que la extinción ocurre cuando muere el último individuo de una especie. Ejms: dinosaurios, sapito dorado.

Cuadro N°1. Principales postulados acerca del origen de la vida y de las especies

Hipótesis

Postulados

Experimentación,   panspermia o cosmozoica (E.T.)

La vida se originó en este planeta a partir de formas de vida provenientes de otros lugares del Universo (Cosmos), o sea, de ambientes extraterrestres. El medio de transporte de estas formas de vida pudo ser por meteoritos o por polvo espacial (esporas o semillas espaciales).

De la generación espontánea(gusanos del cas, ratones de la ropa sucia)

Propone que los seres vivos pueden reproducirse espontáneamente a partir de materia orgánica no viviente. Por ejemplo, se creía que las moscas se originaban de la basura destapada, o la carne descompuesta y que los ratones se producían de los sacos de cereal en los graneros o de la ropa vieja guardada.

Del origen quimiosintético

El origen de la vida ocurre en una “sopa” de sustancias químicas inorgánicas, en las que, mediante una serie progresiva de reacciones químicas, se dio la formación de una protocélula (conglomerado prebiótico) y luego de una célula. Fue propuesta por el ruso Alexander I. Oparín en su libro “El origen de la vida”.

  

 


Cuadro No. 2. Principales postulados de las teorías sobre la evolución de las especies.

Teorías

Autores

Postulados

Uso y desuso de los órganos (Características adquiridas)

Jean B. Lamarck

El medio introduce la necesidad de una nueva estructura en un organismo; el ser vivo trata de resolverla y en respuesta al esfuerzo, su estructura se modifica.  Luego, este cambio de estructura es transmitido por él a su descendencia.


Selección natural

Charles Darwin y Alfred Wallace

Debido a la lucha por la existencia (competencia por espacio, agua y alimento), sobreviven a esa lucha aquellos seres mejor dotados, quienes heredan esas características a las siguientes generaciones conduciéndolas a la adaptación.

Mutacionismo

Hugo de Vries, Bateson y Morgan

El avance evolutivo y la aparición de nuevas especies se producen cuando una mutación favorable aparece reemplazando a su menos válido predecesor.


Sintética



Teodor Dobzhansky

El darwinismo y los hallazgos de la genética son compatibles. El azar, las mutaciones, las barreras geográficas y la selección natural producen poblaciones con genes diferentes a los de la población original, que al no poder cruzarse entre sí, originan especies nuevas.

Gradualismo

 

La evolución se da gradualmente, poco a poco (como subiendo gradas).


Equilibrio intermitente o puntuado



Stephen J. Gould y N. Eldredge

Este modelo intenta explicar que la especiación ocurre periodos breves, desencadenados quizás por cambios ambientales y seguidos de lapsos mayores de estabilidad o poca evolución llamados estasis. Esta teoría es útil para explicar la aparición  abrupta de nuevas especies en el registro paleontológico, con poco o nulo registro fósil  de formas intermedias.

lunes, 9 de junio de 2014

3. LA UNIDAD DE LA VIDA

Introducción.

"Todos los seres vivos están formados por células". La aseveración anterior, que talvez nos parece tan simple y lógica, es el fundamento de lo que hoy se conoce como Teoría Celular y que constituyó el producto de las investigaciones de muchos científicos, luego de la invención del microscopio por parte de los holandeses Hans y Zacarías Janssen primero y luego por Anton van Leewenhoek, quien observó diversos microorganismos y algunas células de la sangre y espermatozoides. 
El mejoramiento de este instrumento permitió al inglés Robert Hooke observar una muestra de corcho y describir que estaba formado por pequeñísimas estructuras a las que en latín llamó cellulas, en español, celdas o células. En realidad, Hooke lo que observó fue las paredes de células muertas, por lo que fue hasta 1833 que Robert Brown, científico escocés, observó tejido vivo y descubre que las células poseen, en su contenido, un corpúsculo al que luego se denominó núcleo.


Años más tarde, los alemanes Matthias Schleiden (botánico) y Theodor Schwann (zoólogo), llegan a la conclusión de que tanto plantas como animales están formados por células. El ruso Rudolf Virchow, basado en sus investigaciones enuncia que toda célula proviene de la división de células preexistentes. Así queda completa la Teoría Celular, la cual establece que
  •         Todos los seres vivos están formados por células.
  •          Las células son las unidades funcionales  de la materia viva.
  •         Toda célula surge de células preexistentes.


Aunque se considera a Schleiden y Schwann los padres de dicha teoría, véase que sin el enunciado de Virchow quedaría incompleta.  Un concepto de célula derivado de la Teoría Celular se presenta en el siguiente esquema.



 3.1 Anatomía y fisiología celular.


Gracias al perfeccionamiento del microscopio y al desarrollo de técnicas bioquímicas, los científicos han ido descubriendo el increíble mundo celular. Hasta hace relativamente poco tiempo se hablaba de que toda célula constaba de tres partes básicas llamadas membrana plasmática o celular, citoplasma y núcleo. No fue sino con el estudio de las bacterias que se observó que algunos seres carecían de núcleo definido en sus células, por lo que actualmente se consideran dos tipos de células a partir de este criterio:

·       Procariotas, procarióticas o procariontes: De las raíces griegas proantes y karyon núcleo, se designan con este nombre las células cuyo material genético no está delimitado y protegido por una membrana, sino que se encuentra disperso en forma de cromosoma, por lo que se afirma que no poseen núcleo definido. Aunque poseen un sistema de membranas que les permiten realizar sus funciones, no se han encontrado organelas membranosas como la mitocondria, los plástidos o el complejo de Golgi. Sí poseen ribosomas.





·       Eucariotas, eucarióticas o eucariontes: Los términos provienen de los vocablos griegos eu (bueno, verdadero) y karyon (núcleo). Estas células tienen en común las partes básicas ya mencionadas y una serie de organelas membranosas como la mitocondria, el complejo de Golgi y el retículo endoplasmático.





    Cabe destacar que entre las células eucariotas se encuentran algunas diferencias que han llevado a clasificarlas en animales y vegetales, de acuerdo con la presencia o ausencia de organelas y estructuras. En la siguiente entrada se explicará esta distinción, así como la estructura, composición y funciones de las diferentes partes de una célula, siguiendo el patrón de la célula eucariótica.







viernes, 30 de mayo de 2014

2.2 Sustancias orgánicas.

Se les llama sustancias orgánicas a todas a aquellas que tienen el carbono como componente fundamental. El carbono tiene la particularidad de formar cuatro enlaces covalentes con otros átomos, que por lo general suelen ser hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo o azufre. Estos enlaces se caracterizan por su estabilidad, lo que le permite al carbono formar largas cadenas y anillos. Además, los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples, dobles o triples a lo largo de las cadenas; todas estas características lo convierten en un elemento muy especial.



Muchos de estos compuestos que tienen como base el carbono se forman debido a un proceso químico conocido como polimerización, que consiste en la unión de pequeñas unidades llamadas monómeros, para dar como resultado otras de mayor tamaño denominadas polímeros. Algunos polímeros son tan grandes que reciben el nombre de macromoléculas.


2.2.1 CHO, CHOP, CHON.

La mayor parte de la materia orgánica que forma a los seres vivos está constituida por cinco tipos de macromoléculas: carbohidratos, lípidos, proteínas, vitaminas y ácidos nucleicos. En el siguiente cuadro se resume información básica sobre carbohidratos, lípidos y proteínas.


















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Actividad: Examina tus conocimientos en la prueba que aparece en http://www.daypo.com/naturaleza-vida-2.html
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2.2.2 Los ácidos nucleicos.

Son moléculas orgánicas compuestas químicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Estructuralmente están constituidos por largas cadenas de unidades llamadas nucleótidos. Un nucleótido está formado por un azúcar de cinco carbonos o pentosa, una base nitrogenada y un ácido fosfórico.


ESTRUCTURA DE UN NUCLEÓTIDO

Según el ácido al que pertenezca el nucleótido, la pentosa puede ser ribosa o desoxirribosa; las bases nitrogenadas, de estructura molecular cíclica, se clasifican en púricas o purinas, si las forma un solo anillo de carbono-nitrógeno, y pirimídicas o pirimidinas, si están formadas por dos anillos. La adenina y la guanina son purinas, mientras que la citosina, la timina y el uracilo son pirimidinas. El ácido fosfórico (H3PO4) es el punto de enlace entre los nucleótidos para formar las cadenas.



Tomando en cuenta las características anteriores, existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN)
El ARN está formado por una banda simple de polinucleótidos, cuyo azúcar es la ribosa y sus bases nitrogenadas son adenina, guanina, citosina y uracilo. Existen tres clases de acuerdo con la actividad que desempeñan en la síntesis de proteínas, donde participa activamente: mensajero (ARNm) , de transferencia (ARNt) y ribosomal (ARNr). Se localiza en el núcleo celular y en el citoplasma.


Un nucleótido de ARN que muestra su 
base diferenciante y el azúcar ribosa
Cadena simple de ARN











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Investiga el significado de las palabras codón y anticodón 

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El ADN se localiza en el núcleo celular y en pequeñas cantidades, en mitocondrias y cloroplastos; de acuerdo con el modelo propuesto por los científicos James Watson y Francis Crick, está formado por dos bandas de polinucleótidos unidos entre sí por puentes de hidrógeno entre sus bases y dispuestas en forma helicoidal (de hélice). Las bases nitrogenadas se complementan de modo que siempre se encontrarán formando los pares adenina-timina y guanina-citosina. Véase que en el ARN no hay timina y en el ADN no existe el uracilo. 
El azúcar que caracteriza al ADN es la desoxirribosa. Debido a que contiene la información genética que caracteriza a un ser vivo, se le asocia la función de transmitir estas características a un nuevo organismo, gracias a la capacidad que tiene de autoreplicarse, o sea, hacer copias de sí mismo.




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Actividad

  • Con la información anterior, construya un cuadro en el que se describan las diferencias entre ADN y ARN en cuanto a ubicación, azúcar, base nitrogenada diferenciante, forma y función.
  • CON BASE EN LA SIMULACIÓN que se encuentra en la página http://www.ibercajalav.net , pulsa la pestaña APLICACIONES DIDÁCTICAS, luego ADN. El alfabeto de la vida  y contesta: 

  1. Replicación: a) Defina que es un cromosoma. b) ¿Cuántos cromosomas caracterizan a la especie humana? c) Describe con tus propias palabras como sucede la replicación del ADN. d) Anota los pares de bases que se formaron durante el ejercicio. e) ¿Por qué importante la replicación del ADN?
  2. Transcripción: a) ¿Qué es la transcripción? b) ¿Cuál es la función del ARNm en esta parte de la simulación? c) Escribe el nombre en que quedaron las bases nitrogenadas del ARNm.
  3. Traducción: a) Describe en que consiste el proceso de traducción del mensaje genético. b) Anota un ejemplo de tres bases que formen un codón. c) ¿Quién aporta los aminoácidos para la formación de la proteína?  d) Escribe el nombre de los aminoácidos utilizados en la simulación para formar el segmento de proteína. ¿Cuál es el nombre de la proteína formada?
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2.2.3 Conozcamos otras biomoléculas con más detalle:
  • Aminoácidos: son sustancias que se obtienen de la unión de un grupo químico llamado amino (-NH2) y otro llamado carboxilo (-COOH), a un mismo átomo de carbono, el cual se encuentra a su vez enlazado a una cadena hidrocarbonado (R).


Existen cerca de 22 aminoácidos que difieren entre sí por tener cada uno un grupo R distinto. La variedad de combinaciones entre esos 22 aminoácidos formando largas cadenas dan por resultado las proteínas, gracias a los enlaces peptídicos que se forman entre el grupo amino de uno y el carboxilo de otro, cediendo una molécula de agua entre cada unión.
Algunos aminoácidos no pueden ser fabricados por el organismo, por lo que deben obtenerse de fuentes externas, a estos se les llama aminoácidos esenciales; por el contrario, los aminoácidos no esenciales son los que sí puede sintetizar el cuerpo.

Nombre de los 22 aminoácidos
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Investiga el nombre de los aminoácidos esenciales y en qué alimentos se pueden encontrar.
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  • Enzimas: Todos los procesos biológicos requieren de la presencia de enzimas para su realización. Recordemos que las enzimas son catalizadores biológicos de origen proteico. ¿Cómo funcionan? La mayoría de las reacciones bioquímicas necesitan cierta cantidad de energía y tiempo para efectuarse; a nivel celular y por razones obvias, no puede emplearse calor ni permitir que pasen semanas, meses y hasta años para que se completen. Así es que las enzimas catalizan las reacciones, o sea que reducen la cantidad de energía necesaria para iniciar el proceso y aumentan la velocidad de reacción sin sufrir transformación alguna. Esto lo logran asociándose inicialmente con la o las sustancias sobre las cuales actuará  y que reciben el nombre de sustrato. La unidad que se forma se denomina complejo enzima-sustrato; una vez que la reacción ha terminado, se forman los nuevos productos y la enzima se separa quedando libre para participar en otra transformación. Veamos los dos sentidos en los que funciona la enzima:
Sentido anabólico (de construcción)
      
Sentido catabólico (de descomposición)

El siguiente vídeo reforzará lo aprendido:



2. BASE QUÍMICA DE LA VIDA: LAS BIOMOLÉCULAS.

Todo ser viviente está compuesto por sustancias químicas. De acuerdo con estudios científicos, el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno son los elementos más abundantes en la materia viva, un 98 % en promedio, presentándose también en menores cantidades, pero no por ello menos importantes, otros como hierro, magnesio, iodo, potasio, sodio, fósforo, calcio, azufre y cloro.

Para su estudio, estas sustancias se han dividido en inorgánicas y orgánicas, tomando en cuenta como parámetro la presencia de carbono.
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Antes de continuar, anota el nombre y el símbolo de los elementos mencionados en el primer párrafo.
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2.1 Sustancias inorgánicas.

Se conocen como sustancias inorgánicas aquellas que no contienen carbono como componente fundamental, y si está presente no se encuentra enlazado con átomos de hidrógeno, por ejemplo, el dióxido de carbono (CO2). En este grupo se ubican sustancias como el agua, las sales minerales, ácidos, bases y gases. El papel que desempeñan algunas de estas sustancias se explica a continuación.
  • Cerca del 70% de nuestro peso es agua
    Agua: Llamado el solvente universal, gracias a que posee propiedades químicas que le permiten disolver una gran cantidad de sustancias, actúa como medio o soporte para que se realicen la mayor parte de las reacciones químicas de un organismo o como reactivo en las transformaciones metabólicas (en la fotosíntesis por ejemplo); sirve además de vehículo de transporte de sustancias, como regulador de la temperatura corporal, lubricante amortiguador del roce entre células y órganos y también brinda flexibilidad y estabilidad a los tejidos.
  • Fotografía de fuentes de calcio
    Sales minerales, ácidos y bases: Las sales, junto con los ácidos y las bases, proporcionan los iones esenciales para muchas funciones vitales; cuando una sal, un ácido o una base se disuelve en agua, se forman iones capaces de conducir la corriente eléctrica, estos iones pueden ser positivos (cationes) o negativos (aniones) y en general se conocen como electrolitos. Algunos iones minerales de importancia son los cationes calcio, fósforo, magnesio, sodio y potasio y los aniones cloruro, bicarbonato, fosfato y sulfato. Cuando se secretan líquidos en gran cantidad (sudor, vómito, diarrea), se pierden electrolitos, por lo que se deben reponer ingiriendo líquidos que los contengan. Entre las funciones de los iones minerales se encuentran:
   -  Sostén o protección: en la formación de huesos, conchas, caparazones y otras 
      estructuras.
   -  Contracciones musculares y transmisión de impulsos nerviosos.
   -  Regulación de la acidez y la proporción de agua en el cuerpo (función osmótica).
   -  En algunos casos, actúan como disolventes y como coenzimas en la acción enzimática.
  • Gases: el oxígeno, el dióxido de carbono son gases de suma importancia en los procesos de respiración celular y fotosíntesis. 
  • Los oligoelementos: son elementos que se requieren en cantidades muy pequeñas (menos de 100 mg), pero que son esenciales para el correcto funcionamiento del organismo. Los siguientes son ejemplos de oligoelementos: iodo (yodo), flúor, selenio, hierro, cromo, cobre, manganeso y zinc.
Si necesitas saber más sobre este interesante tema y su aplicación para la salud consulta en

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Actividad: Esquematiza la información sobre sustancias inorgánicas usando palabras clave.
Investiga: cuáles son las funciones que cumplen del iodo, el hierro, el selenio, el magnesio y el calcio en los seres humanos, cuáles son las consecuencias de su deficiencia y en qué alimentos los podemos encontrar.
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