LOS SERES VIVOS Y SUS NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN LA MADRE TIERRA

1. Características de la Madre Tierra que posibilitan la vida: Medio líquido, elementos químicos, fuentes de energía y temperatura.

El milagro de la vida en el planeta Tierra

En un pequeño planeta insignificante en la inmensidad del espacio sucedieron, hace alrededor de 4.000 millones de años, unas condiciones particulares que hicieron posible la vida. Desde compuestos orgánicos simples, como algas o bacterias; hasta organismos pluricelulares, como animales y plantas que aparecieron hace solo 570 millones de años. La Tierra ha dado vida a todos los organismos vivientes de nuestro alrededor gracias a sus condiciones.

Hasta nuestros días, las circunstancias han continuado relativamente estables para la mayoría de los seres vivos, lo que ha permitido que hoy en día se estime que existan aproximadamente 8,7 millones de especies de animales y plantas, de las cuales solo 1.9 millones han sido descubiertas. Además, también se conoce que cerca del 99% de todas las especies que habitaron la Tierra en algún momento de la historia se han extinguido en la actualidad.

A continuación, vamos a detallar una por una las condiciones que hicieron posible la vida en nuestro planeta:

• El agua en estado líquido.
• La distancia entre la Tierra y el Sol (la luz y la temperatura).
• Las dimensiones de la Tierra.
• La existencia de atmósfera.
• Elementos químicos especiales.
• Campo magnético terrestre

La existencia de agua en estado líquido

El agua es esencial para desarrollar y mantener vida. Todas las reacciones químicas del metabolismo de los seres vivos se realizan en ella, y es la base de todos los organismos vivos que se conocen. Este elemento es necesario para hidratar, limpiar, regular el clima, aportar energía e incluso albergar vida. Un compuesto imprescindible para que exista cualquier tipo de vida.

Quizás, uno de los datos que mejor demuestra esta importancia tan marcada para la existencia de vida es el porcentaje de agua que hay en la Tierra. Ya sea en forma sólida, líquida o en vapor, un 70% del planeta se compone de agua, de ahí que comúnmente se denomine el planeta azul, y curiosamente es el mismo porcentaje de agua que hay en el organismo humano.

Por otro lado, la temperatura media de la Tierra oscila los 15ºC, con zonas más frías y otras más cálidas dependiendo de la cercanía de la estrella a los distintos puntos geográficos de la Tierra. Esto también da lugar a la existencia de las estaciones y los cambios climáticos, que a su vez permiten la presencia de muchos ecosistemas que dan vida a muchas especies.

La temperatura, a su vez, facilita la existencia de agua líquida, ineludible elemento para la vida. Sin la energía solar, el agua no cambiaría de estado y se mantendría, probablemente, en estado sólido, por lo que los seres vivos no podrían sobrevivir.

Por lo tanto, el Sol como fuente energética principal de todo el planeta, nos aporta luz y calor y es esencial para el bienestar de los organismos vivos que habitan la Tierra, circula a través de ellos y les da la vida.

Otras de las características del planeta Tierra que hacen posible la vida, son las dimensiones o tamaño del planeta y que haya atmósfera.

El tamaño de la Tierra es lo suficientemente grande como para atraer a su atmósfera. De hecho, si su tamaño fuese menor, su masa no provocaría la fuerza gravitatoria suficiente para retenerla; y de lo contrario, si su masa fuese mayor, y por consiguiente su gravedad también, la atmósfera se haría densa y espesa, impidiendo la entrada de la luz del Sol.

Además, la atmósfera podría definirse como una capa protectora que nos proporciona elementos necesarios para la vida, como el oxígeno, y que a la vez nos protege de lo nocivo. Así, esta capa permite que la energía de la luz del Sol penetre en nuestro planeta para dar lugar a la vida mientras nos protege de las radiaciones perjudiciales, como las ultravioletas, la radiación gamma o los rayos X. No obstante, a pesar de la importancia de la atmósfera, los seres humanos estamos dañándola inconscientemente, poniendo en riesgo nuestra propia existencia.

Una serie de elementos químicos presentes en la superficie terrestre, es decir los componentes de la Tierra que son resultado directo del resto de condiciones que favorecen la vida en la Tierra, permiten la existencia de las biomoléculas que componen a los organismos vivos.

La combinación de los elementos químicos de nitrógeno, carbono, oxígeno e hidrógeno, junto con otros en menor cantidad también procedentes de la Tierra, hacen posible la vida.

El planeta azul tiene una estructura interna que se extiende desde el interior de la Tierra, el núcleo interno, hasta su límite en el que choca con el viento solar. Esta estructura forja un campo o barrera magnética esencial para proteger a los organismos vivos de la radiación solar en la superficie, por lo que su función principal se centra en mantener el equilibrio del planeta frente a los rayos del Sol que golpean la Tierra.

Si este campo no existiera, la vida no podría desarrollarse porque:

• Nos protege de la radiación del Sol dañina al hacer de filtro o barrera.
• Muchas aves realizan migraciones guiadas por este.
• Ciertos animales se ubican gracias al mismo.
• Es fundamental para el crecimiento de las plantas.
• En general, es esencial para la salud de todos los organismos.

2. Elementos químicos que conforman a los seres vivos: bioelementos y biomoléculas.

Los bioelementos:

Son bioelementos los elementos químicos que forman parte de la materia orgánica. La inmensa mayoría de los seres vivos están formados por los mismos elementos químicos. La tierra se compone de unos 100 elementos químicos y la vida se constituye en un 96% por cuatro de ellos: Oxígeno, Carbono, Hidrógeno y Nitrógeno. Aunque el oxígeno es el elemento mayoritario, es el carbono el elemento más representativo de la materia viva por su capacidad para combinarse con otros elementos y formar largas y muy variadas cadenas.

El carbono se puede unir a otros cuatro átomos iguales o diferentes a él, como si el carbono fuera el centro de un tetraedro (foto) y los otros los vértices. Cuando se une a más carbonos forma largas cadenas lineales o cíclicas interesantes para la vida. El carbono también es frecuente en la materia inorgánica, en las rocas y minerales y en la atmósfera.

Las biomoléculas:

Las biomoléculas o también llamados principios inmediatos son las combinaciones de los bioelementos formando moléculas. Las que pueden existir fuera y en los seres vivos son las inorgánicas y las que son exclusivas de la materia viva son las biomoléculas orgánicas.

Las moléculas inorgánicas son el agua y las sales minerales. 
El agua es la molécula mayoritaria en todos los seres vivos. Cuanto más actividad tiene una célula u organismo y más joven es, más cantidad de agua posee. Es el medio de transporte de sustancias, es el medio físico en el que se producen las reacciones químicas y mantiene la temperatura y las condiciones internas de los seres vivos constantes.
Las sales minerales forman parte de los minerales y las rocas. Se encuentran en estructuras sólidas (esqueletos, conchas, cenizas, huesos...).

Las moléculas orgánicas son exclusivas de la materia viva. Son los azúcares o glúcidos que tienen función energética, de reserva y formadores de estructuras, los lípidos: son los aceites y las grasas con misiones fundamentalmente energéticas y estructurales; las proteínas: largas cadenas formadas por aminoácidos con múltiples e importantísimas funciones como reguladoras, estructurales, defensivas, transportadoras, reserva...; y los ácidos nucleicos: cadenas largas formadas por nucleótidos que almacenan la información genética.

Más informacion https://ue.aprendiendomas.com.bo/pluginfile.php/139/mod_book/chapter/700/Bioelementos%20y%20biomol%C3%A9culas.pdf

2.1. ¿Qué son los enlaces químicos? ¿Qué tipos de enlaces químicos existen?

2.2. Enlaces Quimicos

3. Niveles de organización biológica.

Niveles de organización biológica:

 Biosfera: La suma de todos los seres vivos de la Tierra. La Tierra es la suma de varias capas: atmósfera (aire), litosfera (tierra firme), hidrosfera (agua) y biosfera (vida).

Ecosistema: La relación entre un grupo de organismos entre sí y su medio ambiente. 

Comunidad: Es la relación entre grupos de diferentes especies de una mismo medio. Por ejemplo, las comunidades del desierto pueden consistir en conejos, coyotes, víboras, ratones, aves y plantas como los cactus.

Población: Grupos de individuos de la misma especie. Por ejemplo, los distintos coyotes que viven en el desierto.

Organismo: Puede estar formado por una o múltiples células (unicelular o pluricelular respectivamente). Se caracteriza porque todas sus células presentan un mismo genotipo.

Sistema: Es el grupo de células, tejidos y órganos que están organizados para realizar una determinada función. Por ejemplo, sistema circulatorio.

Órganos: Grupo de células o tejidos que realizan una determinada función. Por ejemplo el corazón.

Tejido: Grupo de células que realizan una determinada función. Por ejemplo el tejido muscular cardíaco.

Célula: Es la más pequeña unidad estructural de los seres vivos capaz de funcionar independientemente.

Orgánulo celular: una subunidad de la célula. Se encuentra relacionada con una determinada función celular. Por ejemplo, la mitocondria realiza la respiración celular.

Biomoléculas: Conjunto de moléculas que forman parte de la vida.

Bioelementos: Conjunto de elementos químicos formadores de biomoléculas.

3.1. Niveles de organización de la materia viva

4. Teoría celular: La célula como unidad de todo ser vivo.

La teoría celular es la parte fundamental y mas relevante de la bilogía que explica la constitución de la materia viva a base de células y el papel que tiene estas células en la constitución de la materia viva. A la teoría celular se llego gracias a un a serie de avances científicos que fueron ligados a la mejora de la calidad de los microscopios. En 1665, el científico inglés, Robert Hooke, examinado una laminilla de corcho al microscopio, observo que estaba formada por pequeñas cavidades poliédricas a las que denomino células, se le considera como el descubridor de la célula.

Lamina de Corcho descrita en la Micrographia de Robet Hooke

Antony Van Leeuwenhoek (1632-1723), contemporáneo de Hooke, realizo detalladas observaciones de las células animales y vegetales e incluso descubrió el mundo de los microorganismos, protozoos y bacterias, utilizando un microscopio simple de una sola lente construido por él.

Pero hasta que no se dispuso de buenos microscopios ópticos, a principios del sigo XIX, no se descubrió que todos los seres vivos, tanto animales como vegetales, están formados por células. Este principio es el que desarrolla la teoría celular que se atribuye al botánico Matthias Schleiden (1838) y al zoólogo Theodor Schwann (1839). De acuerdo con la teoría celular, podemos concluir que: la célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, de manera que la actividad vital de estos es el resultado de la suma de las actividades de todas sus células, entre las cuales existe una coordinación.

En 1858, Virchow completo la teoría celular con su celebre principio omnis cellula e cellula, es decir, toda célula proviene de otra célula.

En 1889, August Weismann amplio la información de Virchow desde un punto de vista evolutivo resaltando que hay una continuidad interrumpida entre las células actuales (y los organismos que ellas componen) y las células primitivas que aparecieron por primera vez sobre la tierra hace 3500 millones de años. La prueba del origen común de todas las células actuales reside en la semejanza de su composición y de sus estructuras.

La teoría celular fue debatida a lo largo del siglo XIX, pero fue Pasteur el que, sus experimentos sobre la multiplicación de los microorganismos unicelulares, dio lugar a su aceptación rotunda y definitiva.

Santiago Ramón y Cajal logro unificar todos los tejidos del cuerpo en la teoría celular, al demostrar que el tejido nervioso está formado por células. Su teoría, denominada “neuronismo” o “doctrina de la neurona”, explicaba el sistema nervioso como un conglomerado de unidades independientes. Pudo demostrarlo gracias a las técnicas de tinción de su contemporáneo Camillo Golgi, quien perfecciono la observación de células mediante el empleo de nitrato de plata, logrando identificar una de las células nerviosas. Cajal y Golgi recibieron por ello el premio Nobel en 1906.

El concepto moderno de la Teoría Celular se puede resumir en los siguientes principios:

·         Todos los serves vivos están formados por células o por sus productos de secreción. La célula es la unidad estructural de la materia viva, y una célula puede ser suficiente para constituir un organismo.

·         Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En una célula caben todas las funciones vitales, de manera que basta una célula para tener un ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.

·         Todas las células proceden de células preexistentes, por división de estas (Omnis cellula ex cellula). Es la unidad de origen de todos los seres vivos.

·         Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la trasmisión de esa información a la siguiente generación celular. Así que la célula también es la unidad genética.

4.1. Teoría celular

4.2. Teoría Celular

5. Características de los seres vivos.

Una de las características fundamentales de los seres vivos es estar compuestos por una o más células.

Según la Teoría Celular, son las unidades mínimas de organización corporal.

Éstas presentan una enorme especificidad en su constitución y sus funciones, así como procesos metabólicos y organizativos propios.

En base a este hecho, los seres vivos se diferencian a grandes rasgos entre unicelulares (constituidos por una sola célula) y pluricelulares (constituidos por muchas células). En el caso de estos últimos, las células sacrifican su autonomía para funcionar como un todo altamente jerarquizado y organizado.

Homeostasis

Los seres vivos dependen de su estabilidad y organización para subsistir. Sin embargo, en todos los organismos existe cierto grado de desorden denominado entropía.

Por eso, necesitan estrategias de regulación del medio interno que conserven esa estabilidad. Los aspectos en que es más importante evitar desajustes son la temperatura, pH y concentración de nutrientes. A los diversos procesos que logran ese balance interior se los denomina homeostasis.

Se conoce como irritabilidad a la capacidad inherente de los seres vivos de relacionarse con su entorno y reaccionar a los estímulos que de éste provengan. Esto no significa que todos reaccionen de igual forma, pero sí que ningún ser vivo puede existir sin un vínculo con su medio ambiente. Cómo mínimo, debe intercambiar materia o energía.

Así, un ser vivo responde a determinados estímulos como olores, sonidos, movimientos, de acuerdo a su rol en la naturaleza y a su estado en el momento del estímulo. Lo mismo ocurre con la sed, el hambre y otras sensaciones internas, reflejo de las necesidades para mantener la homeostasis.

Dado que mantener un grado de organización estable consume materia y energía, los seres vivientes poseen diversos mecanismos para obtenerlas del medio ambiente. Estos procesos son llamados “metabólicos” y suele implicar dos procesos fundamentales:

• Anabolismo. A partir de nutrientes simples, el organismo crea sustancias complejas y consume energía en el proceso.
• Catabolismo. Se descomponen nutrientes complejos para obtener el material sencillo para componer nuevas sustancias de diversa índole, y se libera energía en el proceso.

El metabolismo cumple dos funciones. Por un lado, provee a los seres vivos de la energía necesaria para sobrevivir. Por otro lado, les ofrece los insumos (energéticos y materiales) para hacer más compleja su propia estructura, crecer y reproducirse.

Estos procesos inherentes a la vida (crecer, desarrollarse, reproducirse) consumen energía y materia. Sin embargo, este costo es necesario para garantizar la existencia del individuo y a largo plazo de la especie.

Reproducción

La reproducción, como estrategia para superar el fallo inevitable de los organismos vivos que conduce a la muerte, es también propio de los seres vivientes. Existen dos formas conocidas de perpetuación de la especie:

• Asexual. Un mismo individuo, que ha crecido y se ha desarrollado al punto adecuado, puede dividirse físicamente en dos individuos nuevos, genéticamente idénticos al predecesor (excepto en el caso de mutaciones), que reinician el ciclo. Es la forma de reproducción típica de los seres unicelulares, pero también pueden llevarla a cabo algunos organismos más complejos.
• Sexual. Un proceso más complejo, en el que dos individuos desarrollados pueden juntar parte de sus materiales genéticos y crear un tercer individuo cuyo genoma será totalmente nuevo, si bien semejante parcialmente al de ambos progenitores. Los seres pluricelulares se reproducen de esta manera, ya que poseen células especializadas en la reproducción (gametos).

La vida debe entenderse como un ejercicio dinámico, esto es, en constante cambio. Los seres vivos compiten entre sí por adaptarse al medio ambiente de la mejor manera. Así, evitan que los cambios que se producen conduzcan a la extinción sino al reacomodo, al cambio, a la variación adaptativa.

Por ejemplo, los primeros seres marinos se encontraron en determinado momento con una sobrepoblación de los mares, lo cual hacía más difícil la competencia por la comida y otros recursos. Algunos lograron adaptarseincursionando en un terreno nuevo y desconocido, pero listo para su colonización: la tierra.

De esta manera los seres vivos se aferran a la existencia en contra de distintas adversidades. Así se aumentan las probabilidades de supervivencia de la especie pero también la biodiversidad.

La adaptación de las especies genera nuevos tipos de individuos. La selección natural implica que aquellos que están mejor preparados para el ambiente en que viven, sobreviven más tiempo y se reproducen de forma más exitosa, haciendo que la especie se perpetúe. Este es el proceso de la evolución.

Darwin llamó este fenómeno la “sobrevivencia del más apto”. A largo plazo, consiste en la extinción de las especies menos adaptadas a cada medio, permitiendo que su lugar lo ocupen otras con una mayor y mejor preparación para sobrevivir. Es decir que cada medio daba lugar a nuevas formas de vida.

Este proceso, a lo largo de miles de millones de años, arrojó organismos más complejos en diversos niveles, hasta dar con el ser humano. Aunque habitualmente no podamos apreciarlo (porque ocurre a lo largo de muchas generaciones) este proceso aún continúa.

Muchos de los seres vivos muestran diversos grados de inteligencia. La misma puede manifestarse como autoconciencia, memoria y capacidad de decisión para resolver de la manera más provechosa sus problemas puntuales.

La inteligencia puede variar en grado, y se considera al ser humano como la especie más inteligente que se conoce. Suele constituir una herramienta de supervivencia poderosa, capaz de organizar social y biológicamente a las criaturas.

En el interior de las células se encuentra el material genético, dispuesto en largas cadenas de proteínas llamadas ADN (Ácido Desoxirribonucleico) y ARN (Ácido Ribonucleico). En ellas se encuentra toda la información necesaria para el funcionamiento de la célula y de todo el organismo.

Cada vez que una célula se reproduce, el ADN se duplica y llevan la misma información a la nueva célula. Cuando se trata de una célula sexual, el ADN garantiza que los descendientes tengan, al menos parcialmente, las mismas características que el progenitor.

5.1. Características de los seres vivos - Biología - Conceptos básicos