Biodiversidad: La Variedad de la Vida en la Tierra

El término biodiversidad se utiliza para referirse a la variedad de formas de vida existentes en la Tierra, es decir, la enorme diversidad de seres vivos en cuanto a modelos anatómicos, estructuras corporales, estrategias de adaptación, etc. La definición de biodiversidad incluye diversidad genética, diversidad de especies y diversidad ecológica.

Diversidad Genética

Un gen se define como un fragmento de ADN que porta información para un determinado carácter, por lo que constituye la unidad de información hereditaria. La información genética de un organismo está organizada en una o más moléculas de ADN que constituyen los cromosomas. Al conjunto de genes contenido en los cromosomas se le llama genotipo, cuya expresión externa es el fenotipo.

Las dos fuentes de variabilidad genética son las mutaciones y la recombinación genética.

Las Mutaciones

Son alteraciones en la información genética de un individuo. Si afectan a las células reproductoras, pueden ser transmitidas a la descendencia.

La Reproducción Sexual

A través de los gametos se transmiten los genes a la descendencia, lo que garantiza casi infinitas combinaciones de los distintos alelos existentes en una especie, debido al sobrecruzamiento entre los cromosomas homólogos y su posterior reparto aleatorio entre las células hijas.

Concepto de Especie

Una especie se define como un conjunto de individuos que pueden reproducirse entre sí produciendo descendencia fértil, pero no pueden hacerlo con individuos de otras poblaciones aunque sean similares.

Diversidad Ecológica

Un ecosistema es un sistema natural que está formado por un conjunto de seres vivos o biocenosis, el medio físico donde se desarrollan o biotopo, y las relaciones de los seres vivos con el medio.

La biocenosis está constituida por una comunidad, que es el conjunto de poblaciones de distintas especies que comparten el mismo ecosistema.

El espacio dentro de un ecosistema que ocupa una determinada especie recibe el nombre de hábitat; sin embargo, dentro de un mismo hábitat, cada especie puede tener distintos nichos ecológicos, es decir, puede establecer diferentes relaciones con otros organismos o con el medio ambiente.

La biocenosis de un ecosistema se organiza en niveles tróficos:

• Productores: Sintetizan materia orgánica a partir de materia inorgánica.
• Distintos niveles de consumidores: Carnívoros, herbívoros, carroñeros.
• Descomponedores: Transforman la materia orgánica en inorgánica.

Concepto de Factor Limitante

Los factores limitantes son los determinados intervalos de tolerancia a factores ambientales que manifiestan las distintas especies.

Origen de la Vida

La Hipótesis de la Panspermia

Sostiene que formas de vida microscópicas llegaron a la Tierra transportadas por meteoritos o cometas que impactaron en su superficie.

Las Hipótesis Abiogénicas

Defienden que el origen de las primeras células estaría en el ensamblaje de moléculas orgánicas obtenidas por síntesis química.

Las Primeras Hipótesis (Oparin y Haldane) y la Síntesis Prebiótica

Las primeras hipótesis propuestas por Oparin y Haldane apuntaban a la formación de aminoácidos a partir de los constituyentes de la atmósfera, gracias a la energía aportada por tormentas eléctricas (H₂O, NH₃, CO₂, CH₄, H₂S); sin embargo, hoy se piensa que la vida surgió en el fondo de un océano primitivo, en las aproximaciones de fumarolas hidrotermales, a partir de los compuestos reductores emanados de ellas, que habrían permitido la quimiosíntesis de los primeros compuestos orgánicos precursores de la vida. Es lo que se conoce como síntesis prebiótica.

Mundo ARN

Concepto que postula que el ARN fue la principal molécula portadora de información genética y catalítica en las primeras formas de vida.

Mundo Hierro-Sulfuro

Hipótesis que sugiere que la vida pudo haber surgido en ambientes hidrotermales ricos en compuestos de hierro y azufre.

Las primeras células serían procariotas y heterótrofas. Probablemente la competencia por los nutrientes determinó la aparición de las primeras bacterias fotosintéticas (cianobacterias) y con ellas el oxígeno atmosférico y los organismos aerobios. Hoy en día, la aparición de las células eucariotas se explica por la teoría endosimbiótica propuesta por Lynn Margulis.

Evolución de los Seres Vivos: Evidencias

La evolución biológica se sustenta en diversas evidencias que demuestran el cambio de las especies a lo largo del tiempo:

• El Registro Fósil

  Muestra especies que ya no existen mediante restos o señales de su actividad.

• Anatomía Comparada

  Consiste en comparar órganos de distintas especies para encontrar similitudes y diferencias que sugieran un ancestro común.

• Órganos Vestigiales

  Son los órganos que no tienen función o la tienen reducida y derivan de órganos funcionales de una especie antecesora.

• Embrionología

  Es el estudio comparado del desarrollo embrionario de especies diferentes, revelando patrones de desarrollo similares.

• Biogeografía

  La distribución de las especies en el mundo no es aleatoria; esta ciencia se ocupa de estudiar esa distribución y sacar conclusiones al respecto.

• Genética Molecular

  Se trata de comparar la secuencia de ADN entre especies semejantes para confirmar su estrecha similitud y relaciones filogenéticas.

Teorías Explicativas de la Evolución

• Lamarckismo

  Se basa en tres principios:

  1. Tendencia a la complejidad de los seres vivos debido a la existencia de un impulso vital.
  2. La necesidad provoca la aparición de nuevos órganos y el desuso provoca la atrofia y desaparición de otros.
  3. Los caracteres adquiridos durante la vida de un individuo se conservan y se transmiten a la descendencia.

• Darwinismo

  Defiende la aparición de nuevas especies por adaptación al medio; según esta teoría, sobrevivirán las especies que mejor se adapten a dicho medio.

• Neodarwinismo

  Defiende lo mismo que el darwinismo, pero de forma más avanzada; la evolución se debería a la suma gradual de pequeñas mutaciones favorecidas por la selección natural, que se transmitirán a la descendencia.

• Neutralismo

  La selección natural actuaría por sucesos fortuitos que hacen que la proporción de determinados alelos aumente o disminuya. La causa de la evolución sería más molecular que ambiental.

• Equilibrio Puntuado

  Mientras el gradualismo propone que los cambios evolutivos ocurren de forma lenta o mediante pasos graduales, el equilibrio puntuado afirma que la evolución se produce a saltos, es decir, que hay largos periodos de estabilidad durante los que las especies están en equilibrio y no sufren cambios, y periodos durante los que aparecen numerosas especies en un plazo corto de tiempo.

• Evo-Devo (Biología Evolutiva del Desarrollo)

  Se basa en el descubrimiento de un nuevo grupo de genes conocidos como genes Hox, que regulan la expresión de otro grupo de genes y la organización de las diferentes regiones del cuerpo durante el desarrollo embrionario.

• Eco-Evo-Devo (Ecología, Evolución y Desarrollo)

  Esta teoría es una ampliación de la teoría Evo-Devo, puesto que incorpora los factores ambientales a los factores causantes del cambio evolutivo.

Mecanismos Evolutivos

• Microevolución
• Macroevolución

Distribución de los Seres Vivos

Factores Abióticos (Físicos y Climáticos)

• Clima, latitud, altitud, relieve, orientación, continentalidad y barreras geográficas.
• En medios acuáticos: temperatura, pH, luz, presión, salinidad.

Factores Biológicos

Principales Adaptaciones de las Plantas a los Factores Ambientales

Adaptaciones a la Luz

• Las plantas que viven en zonas de umbría, como las selvas tropicales, crecen por encima de las demás o desarrollan estructuras trepadoras.
• Otras especies orientan sus hojas para aprovechar mejor la luz incidente, como sucede con el haya.

Adaptaciones a la Temperatura

• Las plantas adaptadas a climas fríos suelen ser pequeñas y pasan las épocas frías en forma de semillas o bulbos.
• Las plantas caducifolias pierden la hoja durante el invierno y quedan en fase de reposo invernal. Las especies marcescentes mantienen la hoja seca en el árbol durante la época fría.

Principales Adaptaciones de los Animales a los Factores Ambientales

Adaptaciones a la Luz

• Las estrategias varían desde la pérdida de visión por reducción o atrofia ocular y el desarrollo de otros sistemas de orientación (murciélagos), hasta el desarrollo de grandes ojos (animales nocturnos) o la bioluminiscencia para atraer a sus presas (peces abisales).

Adaptaciones a la Temperatura

• Los animales ectotermos no tienen capacidad para controlar su temperatura corporal, la cual varía en función de la temperatura ambiente; y los animales endotermos pueden regular su temperatura corporal mediante reacciones metabólicas.
• Acumular grasa para protegerse del frío.
• Producir sustancias anticongelantes.

Relaciones Interespecíficas

Las interacciones entre diferentes especies pueden clasificarse en:

• Positivas para una especie y negativas para otra: depredación o parasitismo.
• Positivas para ambas: mutualismo o simbiosis.
• Negativas para ambas: competencia.
• Neutras: comensalismo.

Concepto de Taxonomía

Es una disciplina al servicio de la sistemática que tiene por objeto agrupar a los seres vivos en grupos de amplitud creciente, denominados taxones, en función de sus relaciones de parentesco.

Concepto de Nomenclatura Binomial

Es un convenio estándar establecido para denominar las diferentes especies de organismos. A veces se hace referencia a la nomenclatura binomial como sistema de clasificación binomial. El nombre está formado por dos palabras procedentes del latín; así se puede decir que cada especie tiene nombre y apellido.

Grupos de Invertebrados

• Poríferos

  Ejemplo: Esponjas de mar. Característica: Presencia de coanocitos.

• Cnidarios

  Ejemplos: Pólipos, medusas, corales. Característica: Presencia de cnidoblastos.

• Gusanos

  • Platelmintos (planos): Ejemplos: Tenias, planarias.
  • Nematodos (redondos sin anillos): Ejemplos: Triquina, lombriz intestinal.
  • Anélidos (redondos con anillos): Ejemplo: Lombriz de tierra.

• Moluscos

  • Bivalvos: Ejemplos: Mejillones, ostras.
  • Gasterópodos: Ejemplos: Caracol, babosa.
  • Cefalópodos: Ejemplos: Pulpos, calamares, sepia.

• Artrópodos

  Características: Apéndices articulados, exoesqueleto de quitina.

  • Insectos: 3 pares de patas (6 patas). Ejemplos: Pulga, mariposa, hormiga.
  • Arácnidos: 4 pares de patas (8 patas). Ejemplos: Arañas, escorpiones, garrapatas.
  • Crustáceos: 5-10 pares de patas. Ejemplos: Gambas, cangrejos, langostas.
  • Miriápodos: Muchas patas. Ejemplos: Ciempiés, milpiés, escolopendra.

• Equinodermos

  Características: Aparato ambulacral, dermoesqueleto. Ejemplos: Estrellas de mar, erizos de mar.

Grupos de Vertebrados

• Peces

  • Agnatos (Peces sin mandíbula): Ejemplo: Lampreas.
  • Condrictios (Peces cartilaginosos): Sin escamas, sin vejiga natatoria. Ejemplos: Tiburones y rayas.
  • Osteictios (Peces óseos): Esqueleto óseo, con vejiga natatoria. Ejemplos: Salmón, bacalao.

• Anfibios

  • Anuros (Sin cola): Patas diferentes (2 a 2). Ejemplos: Rana, sapo.
  • Urodelos (Con cola): Patas iguales. Ejemplos: Salamandra, tritones.

• Reptiles

  • Saurios: Ejemplos: Lagartijas, camaleones, iguanas.
  • Quelonios: Ejemplos: Tortugas, galápagos.
  • Ofidios: Ejemplos: Serpientes.
  • Crocodilianos: Ejemplos: Cocodrilos, caimanes.

• Aves

  • Rapaces: Ejemplos: Águila, halcón.
  • Voladoras: Ejemplos: Gorrión, paloma.
  • No voladoras: Ejemplos: Gallina, avestruz.
  • Acuáticas: Ejemplos: Pato, cisne.

• Mamíferos

  • Monotremas: Ejemplos: Ornitorrinco, equidna.
  • Marsupiales: Ejemplos: Canguros, koalas, zarigüeyas.
  • Placentarios: La mayoría de los mamíferos. Ejemplos: Humanos, perros, ballenas.