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Objeto de estudio de la Biología.

Características generales de los sistemas biológicos.

¿Qué es la vida?

Es más fácil intentar diferenciar a un organismo vivo de algo no vivo.

Cuando los científicos tratan de definir la vida, lo que tratan es de delimitar la frontera entre los organismos vivos y lo no vivo.

Animismo. Del latín anima, alma. Los primeros humanos seguramente no hacían una distinción entre los seres vivos y lo no vivo y a ambos les atribuyeron un alma o espíritu que moraba dentro de ellos, así el sol, la luna, los ríos, montañas, árboles y animales estaban dotados de alma y eran venerados o temidos como dioses. Esta idea con el paso del tiempo fue cambiando, pero se hizo una distinción entre organismos vivos y materia inerte o inanimada (sin alma) en la que los organismos vivos poseen “algo” que les da vida y que se pierde o sale del cuerpo cuando mueren. Posteriormente, al menos en la cultura occidental, durante la revolución científica, entre los siglos XVI y XVII se desecha la idea del animismo (la capacidad de poseer alma) y sólo se conserva para el ser humano, pero en muchos casos sólo para aquellos humanos que aceptan a la religión cristiana y no para aquellos con religiones que los occidentales llamaban paganas, como la de los pueblos americanos entre otros.

Al eliminarse el animismo, surgen nuevas ideas que intentan explicar las propiedades de los organismos vivos como es el caso de los mecanicistas (mas tarde llamados fisicistas) que aseguraban que los organismos vivos y la materia inanimada eran lo mismo. Tal es el caso de Descartes, que sólo considera libre de mecanicismo a la actividad psíquica superior, a la vida de la conciencia, es decir, al alma humana y a Dios. Todo lo demás, seres inorgánicos, plantas y animales irracionales son, según él, meras máquinas explicables en términos de materia y movimiento local.

Opuestos a estas ideas se encontraban los vitalistas, quienes pensaban que los organismos vivos eran producto de una fuerza especial a la que llamaban vital que los diferenciaba de lo inanimado. Se trataba de una fuerza distinta de la energía y de otras fuerzas físicas, químicas o mecánicas conocidas, sin la cual era imposible su existencia. En la actualidad no se acepta ninguna de las ideas mecanicistas o vitalistas, aunque en algunos aspectos tenían razón, por ejemplo; los fisicistas aseguraban que no existe un componente metafísico (más allá de la naturaleza o más allá de lo físico) de la vida y que ésta se puede explicar utilizando los principios físico-químicos, mientras que el vitalismo tenía razón al afirmar que los organismos vivos no son materia inerte ya que posen características propias como es el que puedan transmitir sus características genéticas a sus descendientes, mientras que eso no sucede con la materia inanimada.

Posteriormente, se fusionaron algunas de las ideas de ambas corrientes dando origen al organicismo que es el paradigma (modelo o teoría) dominante en la actualidad. Este nuevo paradigma acepta que todos los procesos a nivel molecular se pueden explicar por mecanismos físico-químicos, pero que éstos tenían una menor influencia en los niveles de integración superiores. Es decir, que las características propias de los organismos no se deben a su composición, sino a su organización y de ahí se desprende el término de organicismo, introducido por W. E. Ritter en 1919. Para los organicistas; De las interacciones de las partes, surgen nuevas características, que no sólo son más complejas cuantitativamente, sino que son diferentes cualitativamente. Así, mediante las interacciones de las partes surgen nuevas características, que son consecuencia de que las partes se afectan y aun modifican unas a otras “el todo es más que la suma de sus partes”.

Por ejemplo; en un organismo multicelular, debido a la interacción entre sus células, al describir el funcionamiento de los diferentes tipos celulares que lo componen por separado, no se puede explicar las propiedades del sistema en su conjunto. Es la organización de las partes lo que controla todo el sistema vivo. Existe integración de los componentes celulares en todos los niveles; Células, tejidos, órganos, aparatos y sistemas que forman al individuo. Ningún sistema vivo se puede explicar describiendo las propiedades de sus componentes de manera aislada. Los seres vivos no sólo son agregados moleculares o celulares, ya que su característica de ser vivos funcionales está determinada por su organización e interrelaciones mutuas.

Los seres vivos están formados por una o más células, que realizan tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. En la biología, se considera seres vivo lo que tenga las siguientes características:

• Organización

• Regular su medio interno (Homeostasis)

• Responder a estímulos (Irritabilidad)

• Metabolismo

• Reproducción

• Relación

• Movimiento

A continuación se explica cada una de las características anteriores:

Organización.

Los sistemas vivos son el producto de una organización específica. En el interior de cada ser vivo se realizan diversas actividades al mismo tiempo, las cuales están vinculadas unas con otras. Asimismo todos los seres vivos poseen una determinada y compleja organización, según la teoría celular esta organización tiene como característica que todo ser vivo se encuentra conformado por células.

Regular su medio interno (Homeostasis).

Tomando en cuenta la tendencia de las estructuras biológicas a deteriorarse en ausencia de nutrientes, regeneración y reparación, los organismos vivos están determinados a mantener un control sobre su estructura física y sus funciones vitales, denominada homeostasis; para lograr esto se utiliza energía, misma que se obtiene a partir de los nutrientes.

Algunos de los factores regulados son:

Termorregulación: Se denomina termorregulación a la regulación de la temperatura del ser vivo, con lo cual se mantiene la temperatura más apropiada para el funcionamiento de las moléculas (enzimas) implicadas en el mantenimiento de la vida.

Osmorregulación: Se denomina osmorregulación a la regulación de la concentración de agua y de iones en el interior del organismo. En este proceso participa el intercambio de líquidos, iones y otras sustancias entre el exterior y el interior del ser vivo.

Responder a estímulos (Irritabilidad).

Cuando hablamos de la reacción a ciertos estímulos: sonidos, olores, etc. del medio ambiente hacemos referencia a la función de respuesta de los seres vivos a los estímulos. De manera general los seres vivos se adaptan, generan respuestas y cambios frente a modificaciones en el medio ambiente, además responden a cambios físicos y químicos, tanto en el medio externo como en el interno.

Por lo tanto la respuesta a los estímulos es una característica de todos los seres vivos, esto les permite adaptarse a los cambios ambientales de temperatura, humedad, intensidad de luz, presión atmosférica, olor, sed, hambre, entre otras sensaciones, para mantenerse homeoestables.

Metabolismo.

El fenómeno del metabolismo es aquel que permite a los seres vivos procesar los nutrientes para obtener energía y mantener sus funciones homeostáticas, algunos de estos nutrientes son utilizados y otros son almacenados para situaciones de escasez.

En el fenómeno metabólico se efectúan dos procesos fundamentales:

Anabolismo: Es el proceso mediante el cual se transforman las sustancias sencillas de los nutrientes en sustancias complejas.

Catabolismo: Es el proceso mediante el cual se desdobla las sustancias complejas de los nutrientes con ayuda de enzimas en moléculas más sencillas liberando energía.

Durante el metabolismo se realizan reacciones químicas y de producción de energía que haciendo posible el crecimiento del ser vivo, por lo tanto su auto reparación y la liberación de energía son necesarias para mantener la vida del organismo.

A las reacciones mencionadas con anterioridad las llamamos procesos metabólicos:

El ciclo material. Es el proceso metabólico mediante el cual se generan los cambios químicos de sustancia en los distintos períodos del ciclo vital, tales como el crecimiento, equilibrio y reproducción.

El ciclo energético Es el proceso metabólico mediante el cual se genera la transformación de la energía química de los alimentos en calor cuando el animal está en reposo, o bien en calor y trabajo mecánico cuando realiza actividad muscular.

De la misma manera el ciclo energético se genera en la transformación de la energía luminosa en energía química en las plantas. En los organismos heterótrofos, la sustancia y la energía se obtienen por medio de los alimentos, estos actúan formando la sustancia propia para en crecimiento y la reparación el desgaste, suministran energía y proporcionan las sustancias reguladoras del metabolismo.

Reproducción.

Los seres vivos poseen la capacidad de reproducirse o multiplicarse. Por medio de la reproducción se producen nuevos individuos semejantes a sus progenitores y con ello se perpetúa la especie.

Existen dos tipos de reproducción:

Reproducción asexual: En este tipo de reproducción un solo organismo es capaz de originar otros individuos, que son genéticamente copias exactas del progenitor, por ejemplo la reproducción de una bacteria es la división en dos bacterias idénticas genéticamente. Por lo tanto no hay intercambio de material genético, es decir los seres vivos nuevos mantienen las características de su progenitor.

Reproducción sexual: En este tipo de reproducción se necesita la intervención de dos individuos de sexos diferentes. Los descendientes serán resultado de la combinación del ADN de ambos progenitores, por lo tanto son genéticamente distintos a los progenitores y en general también distintos entre sí. La reproducción sexual es la más frecuente en los organismos vivos multicelulares, en el proceso reproductivo participan dos células haploides originadas por meiosis, los gametos, que se unirán mediante la fecundación.

Relación.

Cuando hablamos de esta característica de los seres vivos estamos haciendo referencia a la función de relación como una de las características esenciales y diferenciadoras de los seres vivos. Las condiciones ambientales en que viven los organismos vivos cambian, son dinámicas, y los seres vivos deben adaptarse a estos cambios para sobrevivir. A este proceso por el que una especie se condiciona para sobrevivir de frente a los cambios ambientales, se le denomina adaptación o evolución biológica. Por medio de la evolución los seres vivos mejoran sus características de adaptación al medio en el que se encuentran, para aumentar sus probabilidades de supervivencia.

Movimiento.

El movimiento es el desplazamiento que utilizan los seres vivos para diferentes actividades. Se entiende como movimiento a los tropismos de las plantas, e incluso al desplazamiento de distintas estructuras a lo largo del citoplasma.

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• Niveles de organización biológica.

En el estudio de la biología encontramos diversos niveles de organización, entre estas jerarquías se pueden identificar: los niveles abióticos o de materia no viva y los niveles bióticos o de materia viva: que van desde la célula hasta los ecosistemas.

A continuación se describen los principales niveles de organización:

Nivel subatómico: Este nivel se encuentra compuesto por las partículas subatómicas que forman los elementos químicos: protones, neutrones y electrones.

Nivel atómico: En el nivel atómico se identifica como su nombre lo indica a los átomos que forman a los seres vivos (bioelementos). Los bioelementos los podemos agrupar en tres categorías: bioelementos primarios: función estructural, bioelementos secundarios: función estructural y catalítica y los oligoelementos o elementos vestigiales: función catalítica.

Nivel molecular: Dentro de esta jerarquía encontramos a las moléculas formadas por la agrupación de átomos (bioelementos). A las biomoléculas o moléculas orgánicas las podemos agrupar en dos categorías: inorgánicos (agua, sales minerales, iones, gases) y orgánicos (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).

En este nivel también debemos agrupar las macromoléculas y los virus. Las primeras resultan de la unión de monómeros (aminoácidos, nucleótidos, etc.) y los segundos son la unión de proteínas con ácidos nucleicos. Cabe mencionar que en este nivel también podemos agrupar a las macromoléculas y a los virus.

Nivel celular: En este nivel se encuentra a la célula, la cual es la más pequeña unidad estructural de los seres vivos, cada célula posee un soporte químico para la herencia y un sistema químico para adquirir energía. Existen dos tipos de organizaciones celulares: la eucariota que corresponde a células animales y vegetales y la procariota que corresponde las bacterias.

Nivel pluricelular: Esta jerarquía se encuentra constituida por aquellos seres formados por más de una célula, surge de la diferenciación y especialización celular. Aquí encontramos distintos niveles de complejidad tales como tejidos, órganos, sistemas y aparatos. Los tejidos son organismos multicelulares de origen y forma parecida, que realizan una determinada función, un ejemplo de esto es el tejido muscular cardíaco.

Los órganos son organismos multicelulares de tejidos diferentes que realizan una determinada función, un ejemplo de esto es el corazón. Los sistemas son conjuntos de células, tejidos y órganos, que están organizados para realizar una determinada función, un ejemplo es el sistema circulatorio.

Nivel de individuo: En el nivel de individuo existen una o más células caracterizadas por un único tipo de información codificada en su ADN. Puede ser unicelular o multicelular.

Nivel de población: la población se define como un grupo de organismos de la misma especie que presenta interacciones tanto genéticas como ecológicas y que ocupan un área determinada en un mismo lapso. Un ejemplo puede ser un campo con flores separado de otro campo por una colina sin flores.

Nivel de especie: En esta jerarquía se describe un grupo de individuos similares que se aparean entre sí y dan descendencia fértil o fecunda. Cabe destacar que existen especies identificadas, no por su reproducción (especies biológicas) sino por su forma (especies anatómicas).

Nivel de comunidad: El tipo de lugar donde normalmente encontramos individuos de una especie en particular se conoce como hábitat. El hábitat de cualquier organismo se caracteriza por sus factores físicos y químicos, pero también por la presencia de otras especies que viven en el mismo lugar. Directa o indirectamente las poblaciones de cada una de las especies en un hábitat se asocian unas con otras formando comunidad, por tanto, ésta se define como un total de poblaciones de todas las especies que ocupan una misma área. Un ejemplo pueden ser las comunidades desérticas, las cuales pueden estar constituidas por conejos, víboras, ratones y plantas como los cactus, magueyes y cirios.

Nivel de ecosistema: El concepto de ecosistema aún es más amplio que el de comunidad porque un ecosistema incluye, además de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas las características de clima, temperatura, sustancias químicas presentes, condiciones geológicas, etc. El ecosistema estudia las relaciones que mantienen entre sí los seres vivos que componen la comunidad, pero también las relaciones con los factores no vivos Las poblaciones se establecen en una zona geográfica determinada donde se interrelacionan con otras poblaciones (comunidad o biocenosis) y con el medio no orgánico (Biotopo). Esta asociación configura el llamado ecosistema.

Nivel de bioma: Es una zona de vida dentro del globo terrestre o más precisamente un tipo principal de hábitat en el que la vegetación dominante comprende algunos tipos característicos que reflejan las tolerancias del ambiente y a la que se vinculan determinadas comunidades animales. Es lógico que encontremos biomas acuáticos y continentales. Los primeros podrán subdividirse a su vez en lacustres o palustres (correspondientes a las lagunas y lagos), fluviales (ríos) y marinos (mares y océanos). En tierra firme podemos reconocer biomas específicos: al bosque, la tundra, el desierto, la pradera, la estepa y la selva.

Nivel de biosfera: Todos los ecosistemas del mundo se combinan para formar un nivel de organización llamado biosfera, que es la suma total de todos los lugares físicos en los cuales viven los organismos. La biosfera es la capa de la tierra de alrededor de 22 kilómetros, que va desde los límites superiores de la atmósfera hasta las profundidades de las trincheras oceánicas. Si comparamos la tierra con una manzana, la biosfera sería el equivalente en grosor a la cáscara, y toda la vida se desarrolla en esa delgada capa.