Teoría de la Panspermia u Origen Extraterrestre

La vida surge en la Tierra por la acción de otro planeta, desde donde llegaron bacterias o esporas resistentes, capaces de viajar por el espacio u otros medios.

A. Hoyle

Propone que los compuestos químicos tenían un origen extraterrestre porque la Tierra había estado sometida, desde su formación, al bombardeo continuo de materia cósmica. Esta teoría se fundamentó al analizar el meteorito Murchinson, que cayó en Australia en 1969.

Origen de las Moléculas Biológicas

En 1920, Oparín (bioquímico ruso) y Haldane (genetista inglés) sugirieron que, a pesar de que la atmósfera primitiva de la Tierra era reductora, pobre en O₂ y rica en H, los compuestos orgánicos formados en esa atmósfera eran similares a los que utilizan los seres vivos modernos. Concluyeron que la vida pudo haber surgido de la materia no viviente mediante reacciones químicas simples, lo que se llamó Evolución Química o Evolución Prebiótica (antes de la vida).

Miller

Mezcló en un aparato de vidrio metano, amoniaco y gases de H. Se generaba una chispa eléctrica, mientras que en un recipiente más pequeño se hervía agua para proporcionar vapor a la chispa y hacer circular los gases. Los compuestos que se formaron por la acción de las descargas eléctricas se condensaban o bien recirculaban si eran volátiles. Resultaron ser relativamente sencillos e incluían aminoácidos y sustancias como la urea, que se encuentran en los seres vivos.

Del experimento de Miller y la Teoría de Hoyle se puede concluir que:

• La atmósfera primitiva era reductora.
• En la atmósfera se pueden producir compuestos orgánicos.
• Estos compuestos orgánicos pueden llegar a la Tierra por meteoritos o cometas.

Existió una pre-adaptación molecular para todos los procesos bioquímicos que desembocan en la formación de la vida:

• Había fuente de Energía
• Productos químicos
• Temperatura
• Disolvente: H₂O

Evolución

Lamarck

La principal aportación de Lamarck fue la ruptura con el concepto creacionista y fijista del pensamiento científico al uso; el impulso a la transformación reside en los propios organismos, al margen de intervenciones divinas directas y constantes para la creación de especies.

Teoría de la Selección Natural (Alfred Russel, Ernst Haeckel, Thomas Henry, Charles Darwin)

• Los organismos suelen producir más descendientes que los que pueden sobrevivir y reproducirse.
• Los descendientes que sobreviven tienden a ser los mejor adaptados.
• Los descendientes heredan los caracteres de los padres.
• Como consecuencia de las anteriores premisas, al cabo de muchas generaciones, las estirpes mejor adaptadas se impondrán a las más débiles o menos aptas.

Teoría Sintética de la Evolución

Esta teoría concluye en la explicación unitaria del proceso evolutivo. A esta revisión de la teoría de Darwin se le ha venido en llamar la «teoría sintética de la evolución» o neodarwinismo. Los fenómenos evolutivos se explican por la acción conjunta de: pequeñas mutaciones fortuitas, recombinación de genes, selección natural y aislamiento.

Las frecuencias alélicas de una población permanecerán constantes si se cumplen las siguientes condiciones:

• Que no haya mutación.
• Que no haya inmigración o emigración diferencial de individuos.
• Que la población sea suficientemente grande.
• Que todos los cruzamientos se realicen al azar.
• Que todos los genotipos tengan una capacidad de reproducción semejante.

Motores de la Evolución

Las mutaciones, las migraciones, la reproducción desigual, el tamaño de la población, la supervivencia desigual.

Modelo Gradualista

La especiación sucede por la acumulación de innumerables, aunque pequeñas, diferencias genéticas entre dos poblaciones que, poco a poco, divergirán hasta convertirse en especies distintas. Este proceso requiere miles e incluso millones de años.

Modelo de los Equilibrios Interrumpidos

• La especiación es un fenómeno rápido, en términos geológicos, y es impulsada por un relativamente pequeño número de cambios genéticos, tales como mutaciones en genes reguladores.
• Las especies (u otros taxones) permanecen estables durante prolongados periodos de tiempo.

Homeostasis

• El universo tiende al desorden.
• Necesita menos energía para su mantenimiento.
• Los organismos vivos tienden al orden.
• Necesitan de mucha energía para su mantenimiento.
• Asegura la supervivencia para garantizar la perpetuidad de la especie.
• Prefijo «homeo» = semejante; Sufijo «estasis» = condición. (condición similar), también definida como «una relativa constancia del medio interno».

Propiedades de la Homeostasis

1. Importancia tanto del sistema nervioso como del endocrino en el mantenimiento de los mecanismos de regulación.
2. Nivel tónico de actividad: Un agente puede existir cuando tiene una moderada actividad que puede variar ligeramente arriba o abajo.
3. Controles antagónicos: Si un factor puede cambiar un estado homeostático en una dirección, habrá otro factor o factores con efectos opuestos.
4. Las señales químicas pueden tener diferentes efectos en diferentes tejidos corporales; antagonistas en una región del cuerpo, pueden ser agonistas en otras regiones.

Factores que Influyen en la Homeostasis

Medio Interno

Productos de desecho del metabolismo.

Medio Externo

• Independencia de los organismos con su entorno mediante la captura y conservación de la energía procedente del exterior.
• La interacción con el exterior se da por sistemas que captan los estímulos externos.

Termorregulación

• Todos los seres vivos realizan continuamente intercambio de energía con el entorno: ambiente térmico.
• La fuente primaria proviene de la radiación solar.
• Para aminorar el efecto de los cambios de temperatura ambiental, los organismos deben desarrollar diferentes funciones.

Clasificación Según Capacidad de Regular su Temperatura Corporal

• Poiquilotermos: No pueden regular su temperatura corporal y la mantienen cercana a la temperatura ambiental.
• Homeotermos: Mantienen su temperatura corporal estable (+/- 2ºC) a pesar de las variaciones en la temperatura ambiental.
• Endotermicos: Mantienen su Temperatura corporal generando calor por el metabolismo (aves y mamíferos).
• Ectotermicos: Mantienen su Temperatura corporal a través de fuentes externas de calor (sol), como los reptiles.

Mecanismos de Intercambio de Energía

• Conducción: Transferencia de calor por contacto directo.
• Radiación: Transferencia de calor entre dos cuerpos sin contacto por la emisión de energía electromagnética.
• Evaporación: Se pone en marcha por encima de determinadas temperaturas. Se produce sudor que se evapora por el calor.
• Convección: Transferencia de calor por movimiento de un fluido o de un gas. Son más importantes en posición vertical que en horizontal.

Termostato Hipotalámico

El control de la temperatura corporal es función del hipotálamo: integra los diferentes mecanismos de producción y pérdida de calor con sus correspondientes procesos físicos y químicos.

• Región preóptica del hipotálamo anterior: centro que regula el exceso de calor.
• Hipotálamo posterior: centro de mantenimiento del calor que regula el exceso de frío y la pérdida de calor.

Sistema Regulador de la Temperatura

Sistema de control por retroalimentación negativa y posee tres elementos esenciales:

1. Receptores que perciben las temperaturas existentes en el núcleo central.
2. Mecanismos efectores que consisten en los efectos metabólicos, sudomotores y vasomotores.
3. Estructuras integradoras que determinan si la temperatura existente es demasiado alta o demasiado baja y que activan la respuesta motora apropiada.

Detección del Frío

• Surgen en receptores térmicos periféricos distribuidos por la piel y en la parte superior del tracto gastrointestinal.
• Estímulos aferentes que llegan hasta el hipotálamo posterior.
• Activa el mecanismo necesario para conservar el calor.

Detección de Calor

• El organismo comienza de inmediato a sudar profusamente.
• Se produce una vasodilatación en la piel de todo el cuerpo.
• Disminución del tono de la musculatura estriada.

El Ambiente y la Ecología

El ambiente es un término amplio que incluye todas las condiciones y factores externos (vivientes y no vivientes) que afectan a cualquier organismo o forma de vida.

La ecología analiza las interrelaciones de los organismos con su medio ambiente físico y biótico. Es el estudio de organismos en su hábitat. Intenta explicar dónde se encuentran los organismos, cuántos hay y por qué.

Subdivisiones de la Ecología

• Autoecología: Estudio del organismo individual; lo que necesita y tolera a través de todas las etapas de su ciclo vital, por su forma de vida, funcionamiento y por su medio ambiente.
• Ecología de la población: Estudia las poblaciones de organismos: todos los individuos de una especie que viven en una región, en un mismo tiempo. El comportamiento de la población, su estabilidad, su crecimiento rápido o decadencia.
• Ecología de la comunidad: Estudia las comunidades bióticas: todos los organismos de todas las especies que viven en una región determinada.
• Ecología aplicada: Tiene por objeto proteger la naturaleza y su equilibrio en el medio ambiente humano.
• Ecología de sistemas: Usa la teoría de sistemas como base para estudiar los sistemas ecológicos.

Niveles de Organización

• Individuo u Organismo: es la unidad funcional esencial de la ecología. Cada organismo tiene un genotipo distinto que le confiere propiedades y características distintas que son muy importantes.
• Especie: es un conjunto de individuos semejantes que transmiten este parecido de generación en generación.
• Población: conjunto de organismos de la misma especie que conviven en tiempo y espacio. Pueden intercambiar natural y espontáneamente sus características genéticas.
• Gremios: conjunto de organismos de la misma especie que conviven en tiempo y espacio. Pueden intercambiar natural y espontáneamente sus características genéticas.
• Biota/comunidad biótica: agrupamiento de plantas, animales y microbios que observamos al estudiar bosques, pastizales, charcas, arrecifes y áreas inexploradas.
• Biotopo: comunidad de seres vivos. Los componentes del biotopo son el medio y los factores ambientales. El medio puede ser terrestre o acuático.
• Factores abióticos: elementos físicos y químicos inertes. Ej: el agua, la humedad, la temperatura, la salinidad, la clase del suelo.
• Ecosistema: sistema funcional formado por una comunidad integrada en su medio. Es la comunidad biótica y las condiciones abióticas en las que viven sus elementos.
• Ecotono: es la región de transición de la superposición de ecosistemas.
• Bioma: agrupamiento de todos los ecosistemas de la misma clase. Ej: el bioma de los bosques templados del sur incluye diversas comunidades arbóreas dominadas por distintas especies de árboles.
• Biosfera: es el conjunto de los ecosistemas naturales desarrollados en el seno de los mares o en la superficie de los continentes. Es el conjunto de organismos del planeta. Un solo ecosistema gigantesco.

La Estructura Biótica

Basada en las relaciones de alimentación; 3 categorías de organismo:

• Productores: elaboran su propio alimento. Principalmente plantas verdes. Son los que con la energía de la luz convierten las sustancias inorgánicas en orgánicas.
• Consumidores: se alimentan de los productores o de otros consumidores.
• Saprofitos y descomponedores: se alimentan de materia orgánica muerta.

Los Factores Ambientales Abióticos

Agentes físicos y químicos; principales:

• Régimen de lluvias: monto y distribución anual y humedad del suelo.
• Temperatura, luz, viento, nutrientes químicos, pH (acidez), salinidad, incendios.

Un Ecosistema Sostenible

Debe tener 3 características básicas:

1. El reciclado de los nutrientes.
2. El aprovechamiento de la luz solar como fuente básica de energía.
3. Poblaciones de dimensiones que no tengan un consumo excesivo.

Estrés Abiótico

Alteración en el metabolismo celular, inducido por factores abióticos con efecto sobre la fisiología y desarrollo de las plantas.

Sintomatología del Estrés Abiótico

Aborto de embriones, necrosis de hojas, abscisión, marchitez y disminución del crecimiento.

Eventos Críticos en la Tolerancia del Estrés Abiótico

Limitar el daño a niveles reparables, mantener la integridad celular durante el estrés, inducir mecanismo de reparación luego de pasado de estrés.

Tipos de Estrés Más Relevantes

Bajas temperaturas, anegamiento, déficit hídrico, estrés oxidativo.

Hipoxia

Ocurre cuando el nivel de oxígeno baja por un drenaje pobre o anegamiento periódico.

Anoxia

Interrupción de la respiración aeróbica y síntesis de ATP mitocondrial.

¿Por qué en Regiones Diferentes se Presentan Ecosistemas Distintos?

• Las diferentes regiones del mundo tienen condiciones climáticas muy diferentes.
• Las plantas y animales están específicamente adaptados a condiciones particulares → especies diferentes prosperan en condiciones distintas.

Clasificación de los Ecosistemas

Hay ocho grandes ecosistemas o biomas en el mundo. Cada uno es muy diferente de los otros: la tundra, el bosque boreal, los bosques templados, las praderas templadas, chaparral y bosques esclerófilos, los desiertos, las sabanas y praderas tropicales, el bosque tropical o lluvioso, la zona montaña o alpina.

Ecología de Ecosistemas

Biosfera

Es el conjunto de las zonas donde se permite el desarrollo de la vida.

Ecosistemas

Los ecosistemas están formados por un biotopo, o medio físico, y por la biocenosis, que son los seres vivos del ecosistema. (El conjunto de todos los ecosistemas de la Tierra es la ecosfera).

Los factores ambientales o abióticos más importantes son: la luz, el agua, la temperatura, los gases, la composición del suelo, la situación geográfica.

Biocenosis

Está formada por las distintas especies de seres vivos que se encuentran en el ecosistema.

• Especie: es un conjunto de seres vivos semejantes entre sí y que pueden reproducirse entre ellos.
• Población: es un conjunto de seres vivos de una misma especie que habita en un mismo lugar.
• Biocenosis: el conjunto de poblaciones.
• Hábitat: el lugar físico que ocupa una especie, junto a los factores bióticos y abióticos propios del ecosistema.
• Nicho ecológico: son todos los factores bióticos y abióticos que una especie necesita para poder vivir y poder cumplir funciones dentro del ecosistema.
• Parasitismo: es una relación interespecífica en la que el parásito vive a costa del huésped.
• Simbiosis y mutualismo: son relaciones entre dos organismos o simbiontes, en la que ambos salen beneficiados.

Los organismos se agrupan según su nivel trófico, esto es, según de lo que se nutren, y tenemos 3 grandes niveles:

• Productores: son los organismos autótrofos, que hacen la fotosíntesis como algas y plantas. Toman materia inorgánica y la transforman en orgánica.
• Consumidores: son heterótrofos, se alimentan de otros seres vivos. Toman materia orgánica.
  • Primarios: comen productores.
  • Secundarios: comen consumidores primarios.
  • Terciarios: comen consumidores secundarios.
• Descomponedores: son organismos heterótrofos que se nutren de materia orgánica muerta. La transforman en materia inorgánica que pasa al suelo.

• Cadenas tróficas: son representaciones lineales de los organismos que se alimentan unos de otros.
• Redes tróficas: son una representación de diversas cadenas tróficas interconectadas en un ecosistema.

Cladística

• Basada únicamente en los caracteres homólogos.
• Aproximación más estricta y objetiva.
• No permite nada más que grupos monofiléticos (descendientes de un ancestro común).
• Reagrupa TODOS los descendientes de un ancestro común para formar un clado.

Comunidad del Suelo

Estructura/Agregación, materia orgánica, descomposición, ciclo de los nutrientes, lixiviación de nitratos, humificación.

Fauna del Suelo

• Microfauna: protozoos, vermes, rotíferos (hasta 100 micrones).
• Mesofauna: ácaros, colembolos, vermes (entre 100 micrones y 2 mm).
• Macrofauna: isópodos, miriápodos, larvas, caracoles, escarabajos (2 mm a 20 mm y +).