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BIOLOGIA

SEGUNDO PERIODO :

          CATEGORIAS TAXONOMICAS

Las categorías taxonómicas fundamentales se denominan, empezando por la que más abarca:

 Dominio

Reino

Filo

Clase

Orden

Familia

Género

Especie

Dominio:

 En biología, dominio es la categoría taxonómica atribuida a cada una de los tres principales grupos o taxones en que actualmente se considera subdividida la diversidad de los seres vivos: arqueas (Archaea), bacterias (Bacteria) y eucariontes (Eukarya). Así lo propuso Carl Woese en 1990 al crear, aplicando la nueva taxonomía molecular, su sistema de tres dominios. Hasta ese momento, los seres vivos se clasificaban en dos únicos dominios, procariontes y eucariontes, dependiendo de la presencia de núcleo en las células que los componen (eucariotas, con núcleo y procariotas, con uno poco definido). Pero los nuevos estudios a nivel molecular de la estructura de los lípidos, proteínas y del genoma, y, sobre todo, la secuenciación del ARN ribosomal 16s, muestran que dentro de los procariontes, las arqueas son tan diferentes de las bacterias como éstas de los eucariontes.

Reino:

 Reino es cada una de las grandes subdivisiones en que se consideran distribuidos los seres vivos, por razón de sus caracteres comunes. En la actualidad, reino es el segundo nivel de clasificación por debajo del dominio. La clasificación más aceptada es el sistema de los tres dominios que se presenta arriba, a la derecha. Puesto que Archaea y Bacteria no se han subdividido, se pueden considerar tanto dominios como reinos. Este esquema fue propuesto por Woese en 1990 al notar las grandes diferencias que a nivel molecular presentan arqueas (archaea) y bacterias, a pesar de que ambos grupos están compuestos por organismos con células procariotas. El resto de los reinos comprende los organismos compuestos por células eucariotas, esto es, animales, plantas, hongos (fungi) y protistas. El reino protista comprende una colección de organismos, en su mayoría unicelulares, antes clasificados como «protozoos», «algas» de ciertos tipos y «mohos mucilaginosos».

 Filo:

 Es una categoría taxonómica situada entre el Reino y la Clase, y usada en el reino animal, reino protistas y dominio bacterias. En Botánica (reino Plantae), se emplea el término división en lugar de filo, siendo ambos términos equivalentes.El filo es la subdivisión básica del Reino animal y puede definirse como una agrupación de animales basada en su plan general de organización. Así, animales tan diversos como las almejas, los caracoles o los pulpos pueden agruparse en el filo Mollusca al presentar un plan básico de organización común. A pesar de que existen casi 40 filos, la inmensa mayoría de los animales pertenecen a alguno de los 9 filos siguientes: Arthropoda, Mollusca, Porifera, Cnidaria, Platyhelminthes,Nematoda, Annelida, Echinodermata y Chordata. De hecho, más del 80% de las especies animales están incluidas en el filo Arthropoda. Varios filos contienen de una a unos pocos cientos de especies y son prácticamente desconocidos para el gran público.

 Clase:

 En biología, la clase es una categoría taxonómica situada entre el filo o división y el orden. En plantas, los nombres de las clases deben llevar el sufijo "-opsida" (Magnoliopsida); en algas, las clases deben acabar en "-phyceae" (Chlorophyceae) y en hongos han de terminar en "-mycetes" (Agaricomycetes). La subclase, también lleva sufijos concretos en plantas ("-idae", como Rosidae), algas ("-phycidae") y hongos ("-mycetidae"). En animales y bacterias no hay obligación de un sufijo concreto para nombrar las clases ni las subclases (Mammalia, Insecta o Cephalopoda; Bacilli oMollicutes).

Orden:

En biología, el orden es la categoría taxonómica entre la clase y la familia. En zoología, es una de las categorías taxonómicas de uso obligatorio, según elCódigo Internacional de Nomenclatura Zoológica. En taxonomía antigua era sinónimo de familia.

 familia:

 Al igual que ocurre con otros niveles (categorías) en la taxonomía de los seres vivos, y debido a la enorme dificultad a la hora de clasificar ciertas especies, varias familias pueden agruparse en superfamilias, y los individuos de una familia pueden organizarse en subfamilias (y éstos a su vez en infrafamilias). La familia es la categoría taxonómica más importante luego de las de género y especie. Los detalles exactos de la nomenclatura formal dependen de los "Código de Nomenclatura" (manuales que gobiernan la nomenclatura biológica).

  Genero:

 En Taxonomía, el género es una categoría taxonómica que se ubica entre la familia yla especie; así,un género es un grupo de organismos que a su vez puede dividirse envarias especies (existen algunos géneros que son monoespec��ficos, es decir,contienen una sola especie). Al igual que ocurre con otros niveles, en la taxonomía de los seres vivos, y debido a la enorme dificultad a la hora de clasificar ciertas especies,varios géneros pueden agruparse en Supergéneros; y también los individuos de ungénero pueden organizarse enSubgéneros. Estos, a su vez, pueden organizarse enInfragéneros. En la siguiente tabla, los niveles, o sea categorías de mayor a menorobligatorios, se han marcado.

Especie:

 En taxonomía se denomina especie (del latín species), o más exactamente especie biológica, a cada uno de los grupos en que se dividen los géneros. Una especie es la unidad básica de la clasificación biológica. Para su denominación se utiliza la nomenclatura binomial, es decir, cada especie queda inequivocamente definida con dos palabras, por ejemplo, Homo sapiens, la especie humana. Una especie se define a menudo como grupo de organismos capaces de entrecruzarse y de producir descendencia fértil. Es un grupo de poblaciones naturales cuyos miembros pueden cruzarse entre sí, pero no pueden hacerlo -o al menos no lo hacen habitualmente- con los miembros de poblaciones pertenecientes a otras especies; por tanto, el aislamiento reproductivo respecto de otras poblaciones es crucial. En muchos casos los individuos que se separan de la población original y quedan aislados del resto, pueden alcanzar una diferenciación suficiente como para convertirse en una nueva especie.

            SISTEMA TAXONOMICO DE TRES DOMINIOS

 El 15 de julio de 1928, nacía el microbiólogo estadounidense Carl Richard Woese (Siracusa, Nueva York, Estados Unidos, 15 de julio de 1928 – Urbana, Illinois, Estados Unidos, 30 de diciembre de 2012).

 Woese se licenció matemáticas y física en universidad de Amherst en 1950.

 En 1953, completó un doctorado en biofísica en la Universidad de Yale, donde su investigación doctoral se centró en la inactivación de virus por el calor y la radiación ionizante.  Se convirtió en nvestigador postdoctoral en biofísica en la Universidad de Yale investigando las esporas bacterianas.  En 1964, Woese unió a la facultad de microbiología de la Universidad de Illinois  donde se centró en Archaea, la genómica y la evolución molecular como sus áreas de especialización.

 Woese ingresó en la Academia Nacional de Ciencias en 1988, en 1992 recibió la Medalla Leeuwenhoek, en 2000 la Medalla nacional de Ciencias y en 2003 fue galardonado con el premio Crafoord por la Academia sueca de Ciencias.

Fue el creador de la nueva taxonomía molecular basada en la comparación entre especies de la llamada secuencia del ARN ribosomal 16s y 18s (los ribosomas son abundantes en cada célula y fáciles de extraer) que comparten todos los seres vivos del planeta y que apenas ha sufrido cambios desde la aparición en la Tierra de las primeras formas de vida microbiológicas.  Sus análisis filogenéticos en 1977 lo llevaron al descubrimiento de un nuevo dominio, Archaea.  Este sistema llamado de tres dominios, reemplaza al anterior sistema de dos imperios formado por los grupos Eukaryota y Prokaryota.

 En 1977, se identificó un grupo “sui generis” de bacterias metanógenas que figuraban en la prueba de ARNr-16S alejadas de las demás bacterias. Se concluyó de este modo que la mayor divergencia entre organismos procariotas se da entre los metanógenos (arqueas) y las demás bacterias.Ese mismo año, Carl Woese y G. Fox, observan que los metanógenos son tan distantes de las bacterias como de los eucariontes, declarando en consecuencia el descubrimiento de “una tercera forma de vida”. Asumiendo que las condiciones en la Tierra durante el inicio de sus tiempos fueron anaerobias, se concluyó que los metanógenos serían un linaje muy antiguo y se les llamó arqueobacterias (Archaebacteria). De este modo se determinó que la más alta categoría taxonómica no estaba en la dicotomía procariota-eucariota, sino en tres reinos primarios o urkingdoms: “eubacteria, archaebacteria y urkaryote”.Los tres dominios tendrían una antigüedad de 3 a 4 mil millones de años descendiendo desde un ancestro común denominado progenote o protobionte. Woese postula que las arqueas (Archaea) pueden dividirse en dos reinos: el de los euriotas (Euryarchaeota) que son metanógenos y el de los crenotas (Crenarchaeota) que son extremófilos.En 1990, Woese y colaboradores, usan el mismo análisis para la comparación con otros organismos. Se observó que los metanógenos y un grupo importante de extremófilos (conocidos como eocitos) figuraban como un grupo coherente con la prueba de ARNr-16S, postulando el sistema de tres dominios y renombrando a los tres grupos: Archaea, Bacteria y Eucarya, los cuales tienen diferencias distintivas a nivel de la subunidad menor del ARN ribosomal y desestiman a Procaryotae o Monera como taxón válido.Originalmente, sólo se clasificaron los metanógenos en este nuevo dominio, luego los considerados extremófilos que sólo vivían en hábitats como aguas termales y lagos salados. A finales del siglo XX, los microbiólogos se dieron cuenta de que Archaea son un grupo grande y diverso de organismos ampliamente distribuidos en la naturaleza, y que son comunes en hábitats mucho menos extremos, como suelos y océanos.

 Las Archaea, arqueas o arqueobacterias, (Et: del griego ἀρχαῖα arkhaía: las antiguas, singular: arqueon, arqueonte o arqueota) son un grupo de microorganismos unicelulares de morfología procariota (sin núcleo ni, en general, orgánulos membranosos internos), que forman uno de los tres grandes dominios de los seres vivos, y que son diferentes de las bacterias.

 En el pasado las arqueas fueron clasificadas como bacterias procariotas enmarcadas en el antiguo reino Monera y recibían el nombre de arquebacterias, pero esta clasificación ya no se utiliza.En realidad, las arqueas tienen una historia evolutiva independiente y muestran muchas diferencias en su bioquímica con las otras formas de vida.

 Las arqueas son un dominio que se divide en unos cinco filos reconocidos.

 Las arqueas y bacterias son bastante similares en tamaño y forma, aunque algunas arqueas tienen formas muy inusuales. A pesar de esta semejanza visual con las bacterias, las arqueobacterias poseen genes y varias rutas metabólicas que son más cercanas a las de los eucariotas, en especial en las enzimas implicadas en la transcripción y la traducción.

 La aceptación de la validez de las arqueas, que son procariotas pero no bacterias, fue un proceso lento. Figuras relevantes como Salvador Luria y Ernst Mayr no estaban de acuerdo con esta división de las procariotas, si bien sus críticas no se reducían al ámbito científico. No fue hasta mediados de los 80 cuando la creciente cantidad de datos llevó a la comunidad científica a la aceptación del nuevo dominio.

                  CARACTERES TAXONOMICOS

 Los científicos en la actualidad tienen en cuenta los siguientes caracteres para hacer la clasificación de los organismos vivos:

Morfológicos: hacen referencia a la forma y al aspecto externo de los seres vivos. Por ejemplo se pueden clasificar como nadadores, voladores y corredores;según tengan aletas, alas o patas.

 Fisiológicos: son aquellos que tienen en cuenta las funciones que realizan los organismos para vivir. Por ejemplo la reproducción puede ser asexual y sexual. En la asexual participa un solo progenitor y en la sexual participan dos progenitores.

 Citológicos: tienen que ver con la estructura de las células que componen un organismo. Por ejemplo si las células tienen pared celular pueden son plantas y hongos; pero si las células no tienen pared celular entonces son animales.

 Moleculares: son los que se derivan de la composición química de los organismos.En la actualidad es posible comparar los genes y así poder predecir cuales están más relacionados. Por ejemplo la cochinilla o marranito era considerado como insecto pero es realmente un crustáseo.

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BIOLOGIA

PRIMER PERIODO :

    ERAS GEOLOGICAS  

La edad de la tierra se calcula en más de cuatro mil quinientos millones de años. Las ciencias geológicas que estudian cómo fue evolucionando nuestro planeta durante este larguísimo período de tiempo, tasan sus investigaciones en las rocas y en los fósiles contenidos en algunas rocas.

Por el estudio de las rocas se ha podido conocer: 1) la enorme antigüedad de la tierra; 2) las temperaturas existentes en las distintas épocas; 5) los movimientos registrados en la corteza terrestre, los cuales han dado origen a la formación de montañas y depresiones; y 4) las variaciones en la distribución de las tierras y las aguas sobre la superficie de nuestro planeta, ocurridas en períodos de tiempo muy largos.

La antigüedad de la tierra ha sido posible calcularla estudiando la constitución de las rocas radioactivos. Los átomos de uranio se transforman en átomos de plomo con un ritmo constante, de tal manera que, comparando la cantidad de plomo contenido en un mineral de uranio, se puede calcular cuándo se formó la roca que lo contiene. De este modo se cree que las rocas más antiguas de la tierra, conocidas hasta hoy, se formaron hace más de cuatro mil millones de años, lo cual indica que la tierra es mucho más antigua.

Mediante el estudio de los fósiles contenidos en las rocas sedimentarias se han conocido: 1) las diferentes especies animales y vegetales que vivieron en las distintas épocas; y 2) las variaciones ocurridas en el clima de las diferentes regiones.

Un fósil es cualquier resto o impresión de origen animal o vegetal, preservado bajo la corteza terrestre al formarse las rocas sedimentarias.

En las rocas sedimentarias abundan los fósiles. Como en cada época vivieron ciertas especies animales y vegetales típicas, que no existieron en otras, los geólogos pueden determinar en qué época se formó la roca, observando los fósiles típicos que presente.

La evolución de la tierra en el tiempo ha sido reconstruida por la geología histórica, al ser estudiadas las capas formadas por las rocas sedimentarias. Estas rocas, depositadas en los fondos de los mares y lagos durante millones y millones de años, están situadas unas sobre otras, formando estratos, y Kan sido comparadas en su conjunto con un enorme libro.

Las rocas formadas en cada época serían como las páginas del libro. Las rocas más antiguas se encuentran en las capas más profundas y las más recientes muy cerca de la superficie. Sólo cuando las rocas han sido muy perturbadas por fenómenos posteriores, su orden puede aparecer cambiado.

La historia de la tierra consta de cuatro grandes etapas denominadas eras, las cuales tuvieron distinta duración. Las eras geológicas reciben los nombres deProtozoica, Paleozoica, Mesozoica y Cenozoica.

         ORIGEN DEL UNIVERSO  

 Todas las mitologías y religiones de nuestro planeta han explicado con imaginación la existencia de la materia en el universo, una cosmogonía que nacía de la pregunta ¿por qué existe algo en lugar de nada? Y en casi todas, un ser con poderes infinitos ha generado las cosas de la nada. Lo cierto es que comenzamos a intuir el mecanismo que dio lugar a todo frente a la nada, pero lejos queda resolver el misterio de cómo se originó el universo.

 De hecho, esta teoría subyace bajo la idea predominante en la ciencia, la teoría del Big Bang, pero existen otros modelos de nacimiento del universo que no requieren un acto de creación inicial.

 Teoría del Big Bang

 Según la teoría del Big Bang, el universo aparece de la nada. Todo lo que existe nació de una gran explosión hace 15.000 millones de años. La materia se concentraba en un punto decenas de miles de veces más pequeño que el núcleo de un átomo.  Esta teoría no tiene la autoría de un científico concreto, surgió de las ecuaciones que generaba la ley de Hubble que demostraba que el universo se encuentra en expansión. En cuanto al término Big Bang lo inventó el mayor enemigo de la teoría en su momento, Fred Hoyle, quien propuso su propia hipótesis alternativa (universo estacionario).

 En cualquier caso, el Big Bang se ha convertido en el paradigma cosmogónico por excelencia, primero porque va cumpliendo (a pesar de sus carencias) todos los presupuestos de la Teoría de la Relatividad y segundo porque no excluye la existencia de una Conciencia Creadora con un plan divino, lo que gratifica a los poderosos lobbys religiosos.

 Radiación de fondo de microondas

 Entre las pruebas que se aportan a su favor se encuentra la constatación en 1990 gracias al satélite COBE de la existencia de radiación cósmica de fondo (también señalada como radiación de fondo de microondas o radiación cósmica de fondo -CMB según sus siglas en inglés) que predecía el modelo teórico y que en 1965 habían descubierto Arno Penzias y Robert Wilson.

 Y antes ¿qué había según este modelo? Lo desconocemos. Las ecuaciones sólo describen lo que pasó a los 10-43 segundos, un momento conocido como tiempo de Planck.

 Teoría del Universo estacionario

 No todos los científicos estaban de acuerdo con el modelo de Big Bang en el que no encajaban todas las observaciones. Tres cosmólogos (Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle) desarrollaron en 1948 una teoría alternativa con muchos seguidores que las pruebas aportadas por COBE (y después en 2001, WMAP) sobre radiación de fondo han relegado (que no descartado) a teoría marginal.

 Basada en el principio cosmológico perfecto que dice que un observador situado en cualquier espacio o tiempo ve el mismo universo ya que sus propiedades son constantes sea donde sea. No hay un Big Bang porque el universo siempre fue así. Nuestro universo no tendría principio ni fin.

 Estos heterodoxos del Big Bang consideran que la materia se está creando continuamente a partir del vacío. Desde un hipotético "campo C", la materia se filtra a nuestro universo e impulsa la expansión cósmica prevista por la ley de Hubble.

 Teoría del Universo oscilatorio

 Fue propuesta por Richard Tolman de 1948 (el mismo año de su muerte). Muy relacionada con la teoría del universo estacionario, no existe una explosión inicial, sino una contracción de nuestro propio universo hasta un punto de enorme densidad (que denominó Big Crunch) en que la fuerza de atracción de la gravedad se convierte en una fuerza repulsiva que provoca una expansión de la materia (un Big Bang).

 Este acontecimiento se produciría continuamente dando lugar a una sucesión cíclica e infinita del mismo universo (que no necesariamente tienen que poseer las mismas condiciones). El eterno retorno. En 2010, el físico Roger Penrose aseguró encontrar en la radiación cósmica de fondo patrones circulares que indicarían un ciclo continuo de nacimiento y muerte del universo a lo largo de eones.

 Teoría del Universo inflacionario

 Propuesta por el ruso Andrei Linde y establecida por Alan Guth, descarta un Big Bang inicial para sustituirlo por muchos pequeños bigbangs que estarían produciéndose continuamente, incluso en la actualidad, por todo el espacio. La materia de nuestro universo se estaría creando continuamente en los núcleos de las galaxias activas.

 Se trataría de agujeros de gusano, puntos extraordinariamente curvados del espacio tiempo que conectan agujeros negros con agujeros blancos.

 Esta teoría requiere de la existencia del multiverso o multiuniverso con un intercambio continuo de materia y energía entre ellos. Lee Smolin, de la universidad de Siracusa, considera que todo el cosmos es un complejo sistema en el que nacen y mueren continuamente universos.

 La hipótesis inflacionaria resuelve algunos inconvenientes de la teoría del Big Bang, pero anula la necesidad de un impulso primigenio, ya que el universo inflacionario es eterno. Para Roger Penrose también requiere condiciones iniciales. "tan extremadamente específicas" que no resuelve el problema del inicio. Este modelo requiere la existencia de un campo físico aún desconocido, el inflatón.

         EVIDENCIA DE LA EVOLUCION 

La teoría de la evolución se basa en una serie de pruebas aportadas por diferentes disciplinas científicas y que infieren que todos los seres vivos actuales son el resultado de la evolución.

 Paleontología. Examina las pruebas de la existencia de seres vivos en el pasado basándose en el estudio comparativo de fósiles. Numerosas formas fósiles indican puentes entre dos grupos de seres, como en el caso del Archaeopteryx que es una forma intermedia entre reptil y ave. También se puede dar una serie transicional entre varios fósiles de un organismo que vivió en el pasado hasta la forma actual, el caballo es uno de los ejemplos más documentado. Archaeopteryx: se pronuncia: Ar keop térix, Arqueo= antiguo, pterón= ala

 Biogeografía. Muchas de las especies actuales se originaron como consecuencia de un aislamiento geográfico. Por lo tanto, la distribución actual de las especies está en relación directa con su punto de origen geográfico y evolutivo. Esto explica las similitudes y diferencias existentes entre los mamíferos de África, América y Australia.

La flora y fauna en las islas oceánicas es parecida a la de la porción continental más próxima. En las islas Galápagos, las especies de plantas y animales son endémicas, sin embargo se parecen a las especies de la costa sudamericana.

 Anatomía. Diferentes especies presentan partes de su organismo constituidas bajo un mismo esquema estructural Se usa la comparación de la estructura y el desarrollo embrionario de los organismos para establecer el grado de parentesco evolutivo entre los grupos. La anatomía comparada se apoya en tres herramientas principales: órganos homólogos, análogos y vestigiales o rudimentarios.

 Órganos homólogos. Órganos que tienen la misma estructura interna pero con diferentes funciones. Aquellos grupos que se han desarrollado recientemente a partir de un ancestro común presentan una estructura y un desarrollo embrionario más parecido que los presentados en grupos de origen diferente. La presencia de órganos homólogos es una fuerte evidencia evolutiva entre los miembros de un grupo dado. Por ejemplo, las extremidades de los vertebrados son estructuras homólogas, cada una consta casi de los mismos huesos, músculos, nervios e inervación

Órganos análogos. Órganos con la misma función pero con diferente estructura y con un origen embrionario diferente. Por ejemplo, el ala de un ave y el ala de la mosca, las patas de los insectos y las extremidades de los vertebrados

 · Órganos vestigiales. Órganos que perdieron su función y que muestran los distintos cambios producidos en su cuerpo como resultado de las adaptaciones evolutivas. El hombre tiene muchas estructuras vestigiales: el apéndice, los músculos de la nariz y las orejas, la membrana nictitante de los ojos, las muelas del juicio, el vello corporal, el pezón en el varón, segmentación del músculo abdominal y el cóccix (es un remanente de la cola). En animales, las patas traseras vestigiales de ballenas y pitones el tobillo vestigial de los huesos de la pierna del caballo y las alas vestigiales de avestruces y pingüinos.

 Embriología. En todas las especies se encuentran características ancestrales similares en el desarrollo embrionario, y que desaparecen durante dicho proceso. Por ejemplo, las etapas iniciales de todos los embriones de mamíferos son muy parecidas a las de peces, anfibios y reptiles

 Bioquímica. Los organismos presentan similitudes y diferencias químicas que establecen una correlación de parentesco entre sí. Por ejemplo, la secuencia de aminoácidos en las cadenas a y b de las hemoglobinas de distintas especies de primates muestra considerables similitudes y también diferencias específicas; así que la hemoglobina humana es muy parecida a la del chimpancé (se diferencia por 12 aminoácidos) y menos similar a la de otros monos menos avanzados, lo que indica su relación evolutiva. Otro ejemplo son las hormonas de vertebrados que son tan parecidas, que a menudo pueden intercambiarse, constituyendo, por lo tanto, pruebas de similitudes fundamentales endocrinas entre los vertebrados.

 Genética. Con las modernas técnicas en biología molecular es posible estudiar la evolución en el nivel más íntimo en que se produce: el DNA. En analogía a las pruebas bioquímicas, existe una correlación entre las secuencias de nucleótidos de los genes en especies emparentadas, la diversificación de la secuencia de aminoácidos es el resultado de los cambios en las bases del DNA a través del tiempo. Las mutaciones pueden producir efectos, grandes o pequeños, eventualmente benéficos, pero predominantemente nocivos, básicamente aquellos que determinan cambios marcados. El número y estructura de los cromosomas es similar en especies relacionadas y pueden estudiarse mediante técnicas citológicas.

El DNA contiene información sobre la historia evolutiva del organismo, debido a que los genes cambian por las mutaciones. Dado que la evolución tiene lugar paso a paso, el número de sustituciones en el DNA refleja la duración del per��odo evolutivo correspondiente.

Si comparamos dos organismos, como el hombre y el chimpancé, y observamos que el número de diferencias de su DNA es menor que el que hay entre cualquiera de ellos y el orangután, podemos concluir que la divergencia entre estas dos especies es más reciente que entre ellas y el orangután. Es decir, el número de diferencias en las cadenas de DNA o de proteínas es proporcional a la distancia evolutiva existente entre las especies correspondientes.