Objetivo: Al término de la unidad, el estudiante identificará la diversidad de los seres vivos y su clasificación.
En 1957 Robert Whittaker propuso una clasificación con base en sus características morfológicas, fisiológicas y filogenéticas; para ello postuló cinco reinos: Monera, Protista, Fungi, Plantae y Animalia. Estudios moleculares recientes sustituyeron la clasificación anterior, y ahora se reconocen tres dominios: Eubacteria (cianobacterias, bacterias y virus), Archaebacteria (bacterias de ambientes extremos) y Eukarya (donde se agrupan a Protistas, Fungi, Plantae y Animalia) (Miller, 2007).
En la clasificación de Thomas Cavalier-Smith se volvió al sistema de dos dominios o imperios, el Eukaryota y Procaryota, siendo su principal aportación la separación del Reino Protista en los reinos Protozoa y Chromista. En su versión de 2009:
Vida
Imperio Procaryota
Reino Bacteria: incluye Archaebacteria como subreino
Imperio Eukaryota
Reino Plantae
Reino Animalia
Reino Protozoa
Reino Chromista
Reino Fungi
Con los datos del Catalogue of Life disponibles, y recogiendo buena parte de los postulados de Cavalier-Smith, Ruggiero y colaboradores propusieron de nuevo la separación de bacterias y arqueas en dos reinos distintos, el Reino Bacteria y el Reino Archaea, y así se llegó al sistema de 7 reinos actual.
El estudiante realizará un mapa mental de la clasificación de los seres vivos.
Agrupa a organismos sin núcleo definido, unicelulares, sin organelos, con pared celular formada por polisacáridos unidos a polipéptidos, con predominio de reproducción asexual y nutrición autótrofa o heterótrofa; aparecieron hace 3 500 millones de años y lo integran las bacterias y algas verde-azules (cianobacterias).
Bacterias: Son seres vivos muy simples que forman un grupo heterogéneo de microorganismos unicelulares y carentes de núcleo, pueden invadir los tejidos o secretar toxinas que van directo a la sangre y de ahí a diversas partes del organismo. Sus formas son diversas como los denominados cocos (de esfera), diplococos (dispuestos en pares), estafilococos (agrupados en racimos), estreptococos (forman largas cadenas), bacilos (forma de bastones), espirilos (forma de espirales).
En un ambiente desfavorable algunas bacterias forman estructuras de resistencia que les permiten sobrevivir durante largos periodos, pueden permanecer latentes y viables durante años hasta que las condiciones se tornen favorables; entonces se activan. Las bacterias son sensibles a los antibióticos, que inhiben la producción de cubiertas protectoras, por lo que la bacteria muere; aunque algunas de ellas pueden generar resistencia. Entre los antibióticos más conocidos se encuentra la penicilina (descubierta por Alexander Fleming en 1928), (Campbell, 2001) estreptomicina, tetraciclina y el cloranfenicol. Sin embargo, otras bacterias son utilizadas en la industria de los alimentos, como en la elaboración de productos lácteos, bebidas alcohólicas o a nivel ecológico (ciclo del nitrógeno).
Virus: Los virus son partículas no celulares que constan de un núcleo de ADN o ARN, una cubierta de proteínas y en algunos casos de una envoltura lipoproteica (Miller, 2007). El que sean seres vivos o no continúa en debate. Pueden infectar organismos unicelulares, pluricelulares y bacterias, por lo que se les considera parásitos. Se diferencian tres tipos: los virus cuyo genoma está constituido por ADN; los que en algún momento de su ciclo poseen como material genético retrovirus (ADN o ARN), y aquellos cuyo material genético está formado únicamente por ARN. Los virus no se reproducen por sí mismos, necesitan entrar a una célula y asumir el control de ella; la infección clásica ocurre cuando el núcleo del ácido nucleico viral penetra en una célula, mientras que la cubierta de proteínas permanece fuera. El ácido nucleico del virus utiliza las enzimas y ribosomas de la célula para sintetizar nuevas partículas virales. Finalmente, la célula se lisa (disuelve), liberando las partículas virales recién formadas.
Agrupa a células eucariontes que aparecen aproximadamente hace 2 500 millones de años, su respiración es aeróbica y tienen una organización simple, con diversos mecanismos de locomoción; la mayoría son unicelulares y su reproducción asexual es por fragmentación, su nutrición es heterótrofa y autótrofa. En este reino se encuentran los protozoarios, algas y hongos mucilaginosos. Los protozoarios son organismos de tamaño muy pequeño (de 5-100 micras), en tanto que las algas como la Macrocystis pueden llegar a medir hasta 70 m.
Son células eucariontes con pared celular de quitina, nutrición heterótrofa, unicelulares y multicelulares, formadas por hifas (conjunto micelio), de reproducción sexual (conjugación) y asexual (esporas), heterótrofos (saprófitos, simbióticos o parásitos), de gran importancia económica, médica, alimenticia e industrial. Existen especies de hongos muy venenosos, por ejemplo, la ingestión de la seta Amanita phaloides, provoca vómitos y delirio y en menos de quince horas la muerte de un ser humano. La ingesta de este hongo fue la causa de deceso del papa Clemente VII en el siglo XVI (Valdivia, 2002).
La planta mas antigua que se conoce data de hace 470 millones de años (Miller, 2007), son eucariontes, pluricelulares, de nutrición autótrofa, pared celular de celulosa, con tejidos y órganos especializados, realizan el proceso de la fotosíntesis, su reproducción asexual es por esporulación y sexual por gametos. Las plantas incluyen, árboles, arbustos, pastos, musgos y helechos (Miller, 2007).
Eucariontes, pluricelulares, heterótrofos, de reproducción sexual, vertebrados e invertebrados, tienen capacidad de locomoción. El grupo de los vertebrados se divide en:
Peces: vertebrados o cartilaginosos, tienen escamas, branquias, vejiga natatoria, línea lateral y son ovíparos (tiburones, rayas, etc.).
Anfibios: vertebrados, de jóvenes respiran por branquias y de adultos presentan pulmones, tienen piel delgada y fina, son ovíparos, de los grupos de anfibios el más conocido es el de las ranas y sapos.
Reptiles: están cubiertos por una piel seca y escamosa, son ovíparos, respiran por pulmones, organismos de sangre fría (tortugas, lagartos, serpientes, lagartijas, etc.).
Aves: son organismos de sangre caliente, cubiertos por plumas y con alas, tienen picos, huesos finos y huecos, son ovíparos (gallinas, patos, avestruces, águilas, garzas, etc.).
Mamíferos: tienen pelo, glándulas mamarias, de sangre caliente, su piel presenta glándulas sudoríparas y cebáceas, además son vivíparos
A su vez, los mamíferos se subdividen en: monotremas, mamíferos que ponen huevos y alimentan a sus crías con leche; en la actualidad sólo se conocen tres especies: el ornitorrinco, y dos de erizos hormigueros (equidnas) (Miller, 2007); marsupiales, nacen en etapa inmadura y continúan su desarrollo dentro del marsupio, agarrado del pezón: canguro, comadreja (Curtis, 2000); placentarios, se desarrollan dentro del útero de la madre mientras se encuentran unidos a la placenta: elefante, ballena, cebra, guepardo, etcétera.
El estudiante realizará un cuadro sinóptico sobre los diferentes reinos revisados en este tema.
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La característica fundamental de los seres vivos es generar descendientes y así perpetuar la vida. Las formas que los seres vivos han desarrollado son diversas, desde las más sencillas, en las cuales un progenitor produce organismos idénticos entre sí (reproducción asexual), hasta formas complejas, en las que intervienen dos gametos, uno femenino y uno masculino (reproducción sexual).
Asimismo, el origen de las células sexuales (óvulos y espermatozoides) es la meiosis, un proceso de división celular que mantiene constante el número de cromosomas. Este proceso se realiza en ocho fases, que son profase, metafase, anafase, telofase, profase II, metafase II, anafase II y telofase II. En cambio, el resto de las células tienen un origen diferente, la mitosis, la cual se realiza sólo en cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.
La reproducción sexual implica la presencia de células especializadas, conocidas como células sexuales, germinales o gametos; dichas células se forman en lugares específicos de cada individuo y tienen en su núcleo la mitad del número de cromosomas característico de la especie (23), por lo que reciben el nombre de células haploides (n). En el ser humano el número diploide (2n) es de 46 cromosomas. Los seres vivos que presentan esta reproducción (plantas y animales), se propagan de manera lenta; otra característica es que al participar dos células se realiza un intercambio de material genético y se produce una descendencia parecida, pero no idéntica a los progenitores. Este intercambio presenta una ventaja que se traduce en una mayor facilidad de adaptación a diferentes medios. Dentro de la reproducción sexual encontramos variantes que nos permiten reconocer aspectos más específicos de las formas en que los organismos sexuales traen sus crías al mundo.
En el esquema se observan algunas partes y movimientos de los cromosomas durante la mitosis y meiosis.
Aquellos organismos que una vez efectuada la fecundación depositan un huevo en el medio externo y tienen un periodo de incubación para terminar su desarrollo (reptiles, aves).
Organismos cuyos embriones se desarrollan dentro de la madre y obtienen los elementos nutritivos por contacto con los tejidos maternos, casi siempre mediante una placenta (mamíferos).
Estos animales se desarrollan en el interior de un huevo que se encuentra dentro del cuerpo de la madre, pero no tienen contacto directo con ella y nacen directamente vivos (algunas especies de tiburones y peces).
Realizar un mapa mental de las formas de reproducción y tipos de reproducción de los organismos.
Se lleva a cabo sin necesidad de la unión o presencia de gametos o células especializadas para la reproducción, y sólo participa un progenitor. Se presenta en organismos unicelulares, algas, hongos y algunas plantas y animales. Su velocidad de propagación y gestación es muy alta, por lo que el incremento en el número de individuos es elevado y en poco tiempo. Al no existir el apareamiento, basta con un individuo aislado para que se origine una población numerosa.
Sin embargo, al participar un solo progenitor, existe la desventaja de que no hay intercambio genético y, al haber un defecto, éste puede transmitirse a toda la descendencia. Existen cuatro tipos de reproducción asexual:
Bipartición: división de un organismo en dos células hijas del mismo tamaño, como en bacterias, amibas, algas y organismos unicelulares.
Gemación: un nuevo organismo se origina a partir de una yema o brote que se forma en el progenitor, luego ese brote se separa del resto del organismo y crece hasta formar un individuo, es el caso de las levaduras, hidras y corales.
Esporulación: es una serie de divisiones celulares que originan esporas, las cuales permanecen cautivas por un tiempo y después son liberadas. Los hongos, musgos y helechos se reproducen por esporulación.
Reproducción o multiplicación vegetativa: algunas plantas superiores se propagan a partir de estructuras especiales de la planta progenitora, como hojas (enredaderas), estolones (fresas), bulbos (cebolla, gladiola, ajo), estacas (vid, rosal, hiedra, geranio), etcétera. •
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La genética es la rama de la biología que se ocupa de los fenómenos de la herencia y la variación, por medio del estudio de las leyes que rigen las semejanzas y las diferencias entre individuos con ascendientes comunes.
Gregor Mendel (1822-1884) nació en Brunn, Moravia (antigua Checoslovaquia), asistió dos años a la Universidad de Viena, donde estudió matemáticas y ciencias, luego de fracasar en los exámenes para obtener el certificado de docencia al que aspiraba, se retiró al monasterio, en el que finalmente logró ser abad. El trabajo que Mendel realizó en un jardín y que fue conocido hasta después de su muerte, marca el comienzo de la genética moderna (Curtis, 1993). Sus primeros trabajos en genética los realizó en ciertas variedades de plantas de chícharo (Pisum sativum).
Las primeras plantas que Mendel usó en sus cruzas se consideran la generación progenitora o gen P y a sus descendientes les llamó primera generación filial. En la generación P cruzó plantas de semillas lisas con plantas de semillas rugosas y obtuvo en la primera generación filial solamente plantas con chícharos lisos y ninguno rugoso, entonces decidió llamar carácter dominante a los rasgos que aparecieran en la primera generación y carácter recesivo a los que no se presentaran.
Mendel propuso que cada carácter de la planta estaba controlado por un par de factores, cada uno proveniente de un progenitor. Los factores corresponden a las unidades genéticas que conocemos como gen. Utilizó letras como símbolos para representar los pares de genes, mayúsculas para representar genes dominantes y minúsculas para los genes recesivos. A los organismos de línea pura se les denomina homocigotos, ya que poseen dos factores iguales para una característica y aquellos que presentan dos factores diferentes son llamados heterocigotos.
Los trabajos que realizó Gregor Mendel lo condujeron a elaborar sus leyes:
Una mutación es un cambio permanente en la estructura del ADN que puede ocasionar alteraciones visibles en el organismo. Entre los agentes que causan mutaciones figuran los rayos X, los rayos ultravioleta, los elementos radiactivos y una diversidad de sustancias químicas (benceno, asbesto, formaldehído), a estos agentes se les conoce como mutagénicos.
La mayoría de las mutaciones ocurren “espontáneamente”, por lo que no conocemos los procesos físicos y químicos que las provocan. En general, se dice que las mutaciones ocurren al azar o por casualidad, en cualquier célula de un organismo ya sea somática o reproductora. Existen dos tipos de mutaciones:
A nivel de gen: cambia la naturaleza química del gen y resulta de la omisión, repetición, sustitución o unión defectuosa de nucleótidos, por ejemplo, anemia falciforme y albinismo.
A nivel de cromosomas: en este tipo de mutación los cambios pueden darse en la estructura del cromosoma o en el número cromosómico que puede sufrir alteraciones, por ejemplo, síndrome de Down (trisomía 21), síndrome de Klinefelter (trisomía 23), síndrome de Turner (monosomía 23).
Las mutaciones son indispensables para la evolución, ya que proporcionan la variabilidad genética que tras la selección natural, permite la sobrevivencia de los organismos con las características necesarias para adaptarse al ambiente (Curtis, 2003).
Las mujeres tienen como par 23, dos cromosomas sexuales X y los hombres un cromosoma X y uno Y. Así, al formarse un cigoto será XX o XY, depende de qué cromosoma lleve el espermatozoide que fecunda el óvulo. De esta manera se determina el sexo de la progenie. La herencia ligada al sexo se refiere a la transmisión de aquellas características cuyos genes están localizados en el cromosoma sexual X. En el ser humano tanto la hemofilia, fenilcetonuria y daltonismo, son anomalías determinadas por genes que se encuentran en el cromosoma X y no existen en el cromosoma Y.
En la fenilcetonuria o PKU, la enzima hepática fenilalanina hidroxilasa (Solari, 1995) falta o es deficiente, por lo que la fenilalanina y sus productos de degradación anormales se acumulan en el torrente sanguíneo y en la orina. Estos productos son dañinos para las células del sistema nervioso y pueden llegar a ocasionar retraso mental profundo, un alelo recesivo en estado homocigoto causa la PKU.
En la hemofilia la sangre no coagula normalmente. La coagulación ocurre por una serie compleja de reacciones, en las que cada una depende de la presencia de ciertos factores proteicos en el plasma sanguíneo. La falla para producir una proteína esencial del plasma, conocida como factor VIII, da como resultado la forma más común de hemofilia (Solari, 1995).
En el daltonismo la mayor parte de las formas de ceguera parcial al color (no se distingue entre el rojo y el verde) (Nelson, 2003), son anomalías genéticas hereditarias asociadas al sexo.
Las aplicaciones de la genética son muy amplias y variadas, ya que en la segunda mitad del siglo XX, gran parte de las investigaciones biológicas se orientaron hacia este campo con el fin de mejorar, directa o indirectamente, la vida de los seres humanos.
Son utilizadas en parejas infértiles, tras la aplicación de tratamientos convencionales tendentes a la corrección de los factores causales de infertilidad. Encontramos dos tipos de técnicas:
Inseminación artificial: para incrementar el porcentaje de éxito se recomienda aumentar la cantidad de óvulos en el tracto genital femenino por medio de estimulación hormonal; cuando se obtiene la muestra de semen se introduce por un canal vaginal y es depositado en el útero esperando que se efectúe la fecundación.
Fertilización in vitro: literalmente significa en vidrio, por lo que se realiza en el laboratorio en una caja de petri; esta técnica extracorpórea (fuera del cuerpo) implica además la estimulación ovárica, captura de los óvulos, cultivo e inseminación y transferencia de preembriones al útero.
Algunos desórdenes genéticos pueden descubrirse por medio de un diagnóstico prenatal, o bien, por una adecuada evaluación genética. Entre las técnicas de diagnóstico prenatal que hoy día se utilizan están la ultrasonografía, que emplea ondas de sonido de alta frecuencia para producir una imagen tridimensional del feto en una pantalla; la fetoscopía proporciona una imagen del feto utilizando un instrumento llamado endoscopio que se introduce a través del saco amniótico, y la amniocentesis, un proceso utilizado para determinar si el feto presenta alteraciones cromosómicas. Con esta información los centros de evaluación genética ayudan a determinar el riesgo que tiene una pareja de heredar a sus hijos alguna característica anormal.
La genética también se aplica en los casos de paternidad dudosa. En la actualidad la comparación y análisis de algunas secuencias del ADN determinan la cercanía genética de los individuos, concluyendo quién es genéticamente el padre biológico.En un caso reciente en la ciudad de Washington D.C., Susan Gladstone decidió divorciarse y llevarse a su única hija consigo; argumentaba que su esposo John no era el padre de la niña, sino el vecino. John solicitó una prueba de paternidad. Se tomaron muestras de sangre a los tres miembros de la familia y al vecino (consulta la gráfica a la izquierda) y efectivamente resultó que hay coincidencias en las líneas de la niña con las de la madre y las del vecino, en tanto que las del “padre” ninguna coincidía. Finalmente, la Corte determinó que la niña debería permanecer al lado de sus padres biológicos (Valdivia, 2002).
Son aquellos cuya dotación genética ha sido modificada para recibir genes de otras especies y mejorar las características heredables, como en el caso de algunas bacterias a las que se han transplantado genes para el control de cierto tipo de contaminación.
Hoy en día se han desarrollado más de 100 especies de plantas transgénicas como maíz, tomate, melón, uva y trigo. Esto ha contribuido a que sean más nutritivas, resistentes a herbicidas, plagas, sequías, heladas, etcétera.
Esta técnica también ha dado origen a animales transgénicos, como es el caso del cerdo, del cual se obtienen animales más grandes, su carne contiene menos grasa y colesterol; sin embargo, se han reportado desventajas como baja fertilidad y artritis (Overmire, 1993).
Es un proceso de manipulación o ingeniería citológica. Se inicia a partir de un organismo adulto en el que se promueve el proceso de división celular; el clon del organismo que surge es idéntico al progenitor.
El 27 de febrero de 1997 la revista científica Nature publicaba el informe sobre la primera clonación de un mamífero a partir del núcleo de una célula adulta de otro individuo. La “presentación en sociedad” de la oveja Dolly. Los beneficios o daños que pueda proporcionar la ingeniería genética, representan una amplia gama de posibilidades que deben ser consideradas con mucho cuidado, tomando en cuenta las limitaciones éticas, morales, sociales, etcétera (Solaris, 1995).
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Tiene como objetivo determinar la secuencia exacta de los nucleótidos del genoma humano (el total de la información genética). En junio de 2000 los investigadores obtuvieron el primer ensayo del genoma humano, es decir, lograron conocer las funciones de aproximadamente 100 000 genes que posee cada persona (Nelson, 2003). Cuando el proyecto haya finalizado, esto es, que todos los genes sean descifrados y se conozca de manera exacta su funcionamiento, será posible prevenir anormalidades genéticas al remplazar un gen defectuoso por uno sano.
Esta técnica tiene como principio recolectar y almacenar (criopreservar), las células madre para su posible uso en el futuro. Las células madre son los “bloques constructores” de la sangre y del sistema inmunológico, además pueden producir varios tipos de células del cuerpo. Se ha demostrado que las células madre pueden ser dirigidas para diferenciarse en células nerviosas, musculares, y otras con las cuales se piensa que en el futuro se podrán llegar a reparar o renovar estructuras o tejidos dañados en corazón, hígado, cerebro, etcétera.
La palabra “nanotecnología” es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican al nivel de nanoescala (1 nanómetro = una millonésima de milímetro). Esto es, medidas extremadamente pequeñas, que permiten trabajar y manipular estructuras moleculares y sus átomos. En síntesis, nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas, asimismo crear sensores o “máquinas” capaces de detectar y destruir células cancerígenas en las partes más delicadas del cuerpo humano, como el cerebro.
El propósito de esta técnica es mejorar o salvar la vida de los seres humanos. Es la transferencia de órganos y tejidos humanos de un individuo muerto a uno vivo o entre dos vivos, con el propósito de restaurar las funciones del órgano perdido, sustituyéndolo por uno sano. Un donador es aquella persona que en vida ha tomado la decisión, de que al morir, sus órganos y tejidos sean donados, por medio del Centro Nacional de Trasplantes, para que otra persona se salve o mejore su calidad de vida. Si una persona pierde la vida debido a un paro cardiorespiratorio, únicamente podrá donar tejidos como: hueso, piel, córneas, tendones, cartílago y vasos sanguíneos. Si una persona pierde la vida por muerte cerebral: podrá donar órganos (corazón, pulmón, hígado, riñones, páncreas) y tejidos (hueso, piel, córneas, tendones, cartílago y vasos sanguíneos).
Responde el siguiente Quizizz correspondiente a la sesión tres, recuerda que tienes 1 minuto por pregunta. Te deseo Exito.