Fundamentos de Biología: Células, Funciones Vitales y Diversidad de los Seres Vivos

Introducción a la Biología Celular y Viral

Los virus, con tamaños que oscilan entre 20 y 400 nm, no se consideran organismos vivos en el sentido estricto, sino entidades biológicas que requieren una célula huésped para replicarse. Por otro lado, la célula es la unidad fundamental de todos los seres vivos; todo organismo vivo está compuesto por al menos una célula.

Existen dos tipos principales de células:

• Procariotas: Carecen de un núcleo definido y de orgánulos membranosos. Ejemplos incluyen bacterias y arqueas.
• Eucariotas: Poseen un núcleo verdadero que alberga su material genético, así como orgánulos membranosos. Se encuentran en organismos de tipo animal, vegetal, hongos y protistas.

Funciones Vitales de los Seres Vivos

Para mantenerse con vida, crecer, desarrollarse, reproducirse y llevar a cabo sus funciones esenciales, todos los seres vivos realizan una serie de procesos fundamentales:

Nutrición

Es el proceso vital mediante el cual los seres vivos obtienen la materia y la energía necesarias para su subsistencia. La alimentación es la incorporación de materia del entorno para obtener energía y nutrientes. Este proceso varía significativamente entre los diferentes tipos de seres vivos. Por ejemplo, mientras algunos organismos absorben nutrientes directamente del suelo o del agua, otros consumen a otros seres vivos o sus restos.

Una vez incorporada la materia, el cuerpo del ser vivo debe transformarla para su aprovechamiento. Esta transformación puede incluir procesos como la digestión, en organismos con aparato digestivo, o la absorción directa de sustancias a través de membranas en seres más simples, como algunos microorganismos.

Posteriormente, los nutrientes llegan a las células, donde se realiza la respiración celular, un proceso clave para obtener energía. En muchos seres vivos, este proceso utiliza oxígeno y libera la energía que las células emplean para sus actividades vitales, como crecer, reparar tejidos, moverse, sintetizar sustancias o responder a estímulos del entorno.

En resumen, la nutrición en los seres vivos implica la incorporación de materia a través de la alimentación, su transformación en nutrientes y la obtención de energía mediante la respiración celular. Aunque cada organismo lo realiza de forma diferente, es un proceso esencial para la vida.

Relación

Permite a los seres vivos interactuar con su entorno y con otros seres vivos, percibiendo estímulos y generando respuestas adecuadas para su supervivencia.

Reproducción

Es fundamental para que la especie perdure en el tiempo, generando descendencia y asegurando la continuidad de la vida.

Estrategias Biológicas Fundamentales

Los seres vivos han desarrollado diversas estrategias para llevar a cabo sus funciones vitales:

1. Estrategias de Alimentación

• Autótrofos: Producen su propio alimento a partir de sustancias inorgánicas.
  • Fotosintéticos: Utilizan la luz solar como fuente de energía (ej. plantas, algas, cianobacterias).
  • Quimiosintéticos: Obtienen energía de reacciones químicas con sustancias inorgánicas del entorno (ej. algunas bacterias).
• Heterótrofos: No pueden fabricar su propio alimento y deben ingerir otros seres vivos o sus productos.

2. Estrategias de Digestión

• Interna: Propia de la mayoría de los animales. Ocurre dentro del cuerpo, comenzando en la boca (con la masticación) y continuando en el estómago y los intestinos, donde actúan las enzimas digestivas.
• Externa: Característica de organismos como los hongos. Liberan enzimas al exterior, descomponen el alimento fuera de su cuerpo y luego absorben los nutrientes ya digeridos.

3. Estrategias de Obtención de Energía

• Respiración Aeróbica: Utiliza oxígeno para generar una gran cantidad de energía. Es la más común en animales, plantas y muchos microorganismos.
• Respiración Anaeróbica (Fermentación): Ocurre en ausencia de oxígeno y produce menos energía. Es utilizada por algunos microorganismos como las bacterias lácticas o las levaduras.

4. Estrategias de Reproducción

• Sexual: Intervienen dos individuos que combinan su material genético para generar descendencia con variabilidad genética.
  • Vivíparos: El desarrollo del individuo ocurre completamente dentro del cuerpo de la madre, quien lo nutre hasta el parto (ej. mamíferos).
  • Ovíparos: Ponen huevos, y el individuo se desarrolla fuera del cuerpo de la madre, dentro del huevo (ej. aves, reptiles).
  • Ovovivíparos: Una mezcla de ambas. El huevo se desarrolla dentro del cuerpo de uno de los progenitores, pero la nutrición proviene del vitelo del huevo, no directamente de la madre (ej. algunos tiburones, caballitos de mar).
• Asexual: Un único individuo genera descendencia genéticamente idéntica a sí mismo, sin la intervención de gametos.
  • Bipartición: Una célula se divide en dos células hijas idénticas (ej. bacterias, amebas).
  • Gemación: Nace un nuevo ser a partir de una pequeña "yema" o brote que se forma en el organismo progenitor y luego se desprende (ej. levaduras, hidras).
  • Escisión (Fragmentación): Si el organismo se parte en dos o más fragmentos, cada parte puede regenerar un cuerpo completo (ej. estrella de mar, planarias).

5. Estrategias de Locomoción

• Plantas: Aunque no se desplazan de un lugar a otro, realizan movimientos de respuesta a estímulos.
  • Tropismos: Crecimiento direccional hacia o lejos de un estímulo (ej. fototropismo hacia la luz, hidrotropismo hacia el agua).
• Microorganismos Unicelulares: Utilizan estructuras especializadas.
  • Cilios: Pequeños pelos vibrátiles.
  • Flagelos: Estructuras largas en forma de cola.
• Animales: Se desplazan por diversos medios según su anatomía y entorno.
  • Marcha, salto, reptación, natación, vuelo, etc.

Clasificación de los Seres Vivos: Los Cinco Reinos

La diversidad de la vida se organiza tradicionalmente en cinco grandes reinos:

• Reino Monera: Incluye organismos procariotas y unicelulares, como las bacterias y las arqueas.
• Reino Protista: Agrupa a organismos eucariotas, que pueden ser unicelulares (protozoos, mohos mucilaginosos, algunas algas) o pluricelulares simples (algas).
• Reino Fungi: Comprende a los hongos, organismos eucariotas y mayormente pluricelulares (excepto levaduras), heterótrofos por absorción.
• Reino Plantae: Incluye a las plantas, organismos eucariotas, pluricelulares y autótrofos fotosintéticos.
• Reino Animalia: Abarca a los animales, organismos eucariotas, pluricelulares y heterótrofos por ingestión.

El Reino Plantae: Fisiología y Reproducción

Las plantas son organismos autótrofos, lo que significa que son capaces de fabricar su propio alimento a través del proceso de la fotosíntesis.

Fotosíntesis

Este proceso ocurre únicamente durante el día, en presencia de luz solar. Las plantas producen glucosa (su fuente de alimento) y oxígeno. Para llevar a cabo la fotosíntesis, necesitan tres elementos esenciales:

• Agua (H₂O): Absorbida principalmente a través de las raíces.
• Dióxido de carbono (CO₂): Captado del aire a través de los estomas, pequeños poros ubicados en las hojas.
• Luz solar: La fuente de energía.

La ecuación general de la fotosíntesis es:

Agua (H₂O) + Dióxido de carbono (CO₂) + Energía solar → Glucosa (C₆H₁₂O₆) + Oxígeno (O₂)

La clorofila, el pigmento que da a las hojas su característico color verde, es crucial para este proceso, ya que permite a las plantas captar la energía del sol y hacer posible la reacción. Sin clorofila, la fotosíntesis no podría realizarse.

Respiración Celular en Plantas

Además de la fotosíntesis, las plantas obtienen energía mediante la respiración celular, un proceso que ocurre tanto de día como de noche (al igual que en los humanos). En este caso, se utiliza la glucosa producida en la fotosíntesis y el oxígeno del aire para liberar la energía que la planta necesita para vivir. La reacción es prácticamente la inversa a la fotosíntesis:

Glucosa (C₆H₁₂O₆) + Oxígeno (O₂) → Agua (H₂O) + Dióxido de carbono (CO₂) + Energía química (ATP)

Reproducción en Plantas

La reproducción en plantas puede ser sexual o asexual.

Reproducción Sexual en Plantas

Involucra estructuras reproductivas especializadas:

• Estructura Femenina: El pistilo de la flor, que contiene el ovario con los óvulos.
• Estructura Masculina: Los estambres, que contienen las anteras donde se forman los granos de polen (equivalente a los gametos masculinos).

La reproducción sexual en las plantas suele implicar la polinización, un proceso en el que el polen debe alcanzar las estructuras sexuales femeninas. Para ello, se desarrolla un tubo polínico que introduce los gametos masculinos en el órgano femenino. Una vez alcanzada esta estructura, se produce la fecundación. La semilla resultante contiene en su interior un embrión, acompañado de nutrientes que le permiten sobrevivir hasta encontrar las condiciones adecuadas para germinar y dar lugar a un nuevo individuo.

Reproducción Asexual en Plantas

Permite que una planta genere descendencia sin intervención de gametos, a partir de una parte del organismo. El nuevo individuo es genéticamente idéntico al original.

• Un ejemplo claro es el de los esquejes: si se corta un fragmento del tallo de una planta (como un geranio) y se planta en el suelo, puede originarse una nueva planta.
• De forma similar, ciertos fragmentos de raíces o rizomas pueden generar brotes que dan lugar a individuos completos.

Polinización

Es el proceso de transferencia del polen desde la antera (estructura masculina) hasta el estigma (parte receptiva de la estructura femenina) de una flor. Este proceso es crucial para la fecundación y la formación de semillas.

Un ejemplo común es cuando un insecto, al posarse sobre una flor para alimentarse del néctar, entra en contacto con las anteras, quedando impregnado de polen. Posteriormente, al visitar otra flor, este polen se deposita en el estigma de la flor receptora, permitiendo así la fecundación.

Existen diferentes mecanismos de polinización:

• Zoocoria: Polinización mediada por animales (ej. insectos, aves, murciélagos).
• Anemocoria: Polinización mediada por el viento.
• Hidrocoria: Polinización mediada por el agua.
• Autocoria: Polinización que ocurre dentro de la misma flor o planta (autopolinización).