Mapa de Ecosistemas

Hardy-Weinberg.. Principio

Es el conjunto de fórmulas matemáticas que describen cómo la proporción de distintos genes, unidades de herencia que determinan una característica particular en un organismo, puede permanecer igual a lo largo del tiempo en una población numerosa de individuos.

Esta ley indica la frecuencia con la que determinados alelos, variantes de un gen determinado que contienen información específica respecto a un carácter (por ejemplo el color de los ojos), deberían aparecer en una población. La ley establece también la frecuencia con la que determinados genotipos, combinación real de genes de la que un organismo es portador y puede trasmitir a sus descendientes, deberían aparecer en esta misma población. Mediante el estudio de estas frecuencias alélica ( o frecuencia génica) y genotípica, los científicos pueden identificar poblaciones que están cambiando genéticamente o evolucionando. También es posible predecir la presencia de anomalías genéticas en las poblaciones.

En 1908, el matemático británico Godfrey Harold Hardy y el médico alemán Wilhelm Weinberg describieron de forma independiente esta ley. El genetista estadounidense Sewall Wright, el matemático británico Ronald Fisher y el genetista británico John B. S. Haldane se basaron en la ley enunciada por Hardy y Weinberg para desarrollar teorías matemáticas sobre la evolución, algunas de ellas basadas en el concepto de la selección natural, según la cual el organismo mejor adaptado a su medio ambiente sobrevive y transmite sus características genéticas. Estas teorías constituyeron la base de una rama nueva de la ciencia conocida como genética de poblaciones- el estudio de la transmisión de los genes a través de poblaciones de organismos.

Frecuencia Génica y Fenotípica:En una población, cada individuo tiene dos alelos para cada gen. Estos alelos pueden ser iguales o diferentes, y un alelo puede ser dominante sobre el otro. Por ejemplo, en una muestra de 100 individuos de una población determinada, el gen que corresponde a una característica específica posee alelos A y a, en el que A es dominante sobre a. Cada individuo del grupo es portador de dos de estos alelos en una de las dos combinaciones o genotipos siguientes: AA, Aa, o aa. En una muestra de 100 personas, 33 individuos tienen el genotipo AA, es decir dos alelos A; 54 personas tienen el genotipo Aa, es decir un alelo A y otro a; y 13 sujetos presentan un genotipo aa, o lo que es lo mismo dos alelos a.

La frecuencia real para cada alelo en el grupo de muestra o frecuencia génica, viene determinada por la división del número total de cada tipo de alelo entre el número total de todos los alelos. Por ejemplo, la frecuencia real del alelo A en el grupo de muestra es de 0,60, dato que procede de dividir 120, el número total de alelos A (dos de cada uno de los 33 individuos con el genotipo A y uno de cada uno de los 54 individuos con genotipo Aa) entre 200, el número total de todos los alelos (dos para cada uno de los 100 individuos).

La ley de Hardy-Weinberg utiliza las frecuencias reales de alelos de una población para predecir las frecuencias genotípicas esperadas de ésta; es decir, el número de genotipos que deberían tener lugar en la población. Si se asume que un gen tiene dos alelos, A y a (cuyas frecuencias se representan matemáticamente como p y q, respectivamente), que pueden formar tres genotipos, AA, Aa y aa, pueden utilizarse las siguientes fórmulas para predecir las frecuencias genotípicas esperadas:

Frecuencia de AA = p × p = p2

Frecuencia de Aa = 2 × p × q = 2pq

Frecuencia de aa = q × q = q2

Por ejemplo, si la frecuencia de un alelo A en una población es igual a 0,60, entonces la frecuencia esperada de individuos con un genotipo AA es de 0,36, el resultado de multiplicar 0,60 por 0,60.

Equilibrio Hardy-Weinberg:Para determinar si la población conserva la misma proporción, o equilibrio, de genotipos a lo largo del tiempo, los científicos han comparado las frecuencias genotípicas esperadas de una población con sus frecuencias genotípicas reales (determinadas por la división del número total de cada genotipo en el grupo, entre el número total de individuos de dicho grupo)

De acuerdo con la ley de Hardy-Weinberg, este equilibrio se conserva en una población siempre que se cumplan cuatro condiciones. En primer lugar, los individuos deben seleccionar parejas al azar con independencia de los caracteres visibles, o fenotipos. Segundo, ningún genotipo puede verse favorecido de manera que su frecuencia aumente en la población a lo largo del tiempo. La tercera condición establece que no pueden introducirse alelos nuevos en la población, bien procedentes de individuos externos a la población o como consecuencia de alelos que han cambiado, o mutado, de una forma a otra. La última condición establece que el número de individuos y genotipos en la población debe permanecer elevado. Una población que cumple estos requisitos mantiene constantes las frecuencias génicas y genotípicas de generación en generación —la composición genética de la población nunca varía. Los genes poco comunes nunca desaparecen y los genes más habituales siguen siendo numerosos.

Evolución de las Poblaciones: Sin embargo, la mayoría de las poblaciones no mantienen un equilibrio genético y los genes existentes son remplazados por genes nuevos o más ventajosos. Esta evolución puede estar en relación con la selección natural —es decir, algunos miembros de la población con ciertos genotipos originan descendientes más fuertes o más sanos. Los cambios pueden deberse también a una mutación genética, variación o cambio en la información genética; a una deriva genética, pérdida de un alelo en una población por azar; a la migración, salida de individuos de la población por emigración o llegada de individuos de otra población; o a una disminución en el tamaño de una población. Todos estos factores suceden de forma natural a lo largo del tiempo. No obstante, las mutaciones genéticas pueden producirse también por la exposición a sustancias químicas y a materiales radiactivos nocivos.

Evolución Convergente y Divergente

Evoución Convergente:

Evolución independiente de un mismo carácter o de caracteres similares en dos o más especies que pertenecen a líneas evolutivas independientes (por carácter no se entiende en este caso la personalidad, sino cualquier atributo físico o de conducta de un organismo). Estas líneas evolutivas independientes parten de formas ancestrales distintas del carácter estudiado que, poco a poco, convergen en una forma única.

Casi todos los ejemplos de convergencia se pueden interpretar en términos de adaptación a condiciones similares, sea el medio ambiente de los organismos o su forma de vida, como ocurre con las adaptaciones al movimiento. Las exigencias físicas del vuelo limitan drásticamente las formas posibles del órgano encargado de mantenerlo. La capacidad de volar se ha desarrollado de manera independiente en murciélagos, aves e insectos, además de en grupos ahora extinguidos y conocidos por sus fósiles, como los reptiles llamados pterosaurios. Todos estos animales han desarrollado alas por evolución convergente. Asimismo, todos los animales que se deben mover en el agua afrontan similares limitaciones físicas impuestas por el medio, y tanto los mamíferos acuáticos, como los delfines, y los peces han desarrollado cuerpos con la misma y eficaz forma hidrodinámica.

La evolución convergente se aprecia también en adaptaciones a la alimentación. Varios grupos distintos de mamíferos han evolucionado de manera independiente para alimentarse de hormigas: los osos hormigueros de América del Sur, el oricteropo o cerdo hormiguero de África oriental y meridional, el pangolín de África y Asia y el marsupial hormiguero y el equidna de Australia. Todos ellos han desarrollado mediante evolución convergente garras poderosas para abrir hormigueros y termiteros y una cabeza provista de un hocico tubular alargado con una lengua muy larga para capturar los insectos dentro de sus nidos. Se observa también convergencia en la fisiología y anatomía de la digestión. Como se sabe, las vacas digieren el material vegetal rumiándolo (véase Rumiante); esta capacidad de fermentación del material vegetal en el estómago también la han adquirido por convergencia un grupo de monos llamados colobinos que se alimentan de hojas. La convergencia llega hasta detalles de las enzimas utilizadas en la digestión. Los colobinos y los rumiantes segregan en el estómago (a diferencia de otros mamíferos) la enzima lisozima, que digiere las bacterias encargadas de fermentar los productos vegetales. La secuencia de aminoácidos de las lisozimas de colobinos y rumiantes presentan similitudes únicas que son ejemplos de evolución convergente a nivel molecular; esta convergencia molecular refleja probablemente la función común que desempeña la enzima en ambos grupos de mamíferos.

• Caracteres Homologos y Analogos:

Cuando dos especies comparten un carácter, como los ojos en el ser humano y el chimpancé, o las alas en aves y murciélagos, puede ser por una de dos razones: o el carácter estaba presente en el antepasado común de las dos especies y éstas lo comparten simplemente porque lo han heredado (en este caso se habla de homología de caracteres; los ojos del hombre y el chimpancé son homólogos); o el carácter no se encontraba en el antepasado común, sino que se ha adquirido por evolución convergente (en este caso se habla de caracteres análogos).

Es importante saber distinguir entre caracteres homólogos y análogos al reconstruir la filogenia o diversificación evolutiva de los organismos (véase Cladística). Se supone que dos especies tienen un parentesco próximo si se parecen mucho; pero esta hipótesis sólo es válida si el parecido responde a homología, no a analogía o convergencia. A veces es posible detectar la convergencia examinando los caracteres con detalle. Las alas de aves, murciélagos e insectos son superficialmente parecidas, pero sus estructuras internas son muy distintas: en los insectos, las alas tienen unas estructuras de sostén llamadas nervios, mientras que en aves y murciélagos la estructura de las alas es ósea; además, las alas están sujetas por huesos diferentes en aves y murciélagos; en efecto, los huesos de las alas de las aves corresponden por homología a los del segundo dedo de otros vertebrados; en el caso del murciélago, corresponden a los dedos dos a cinco.

Evolución Divergente: Es cuando dos o más especies descendientes de antecesores comunes son muy diferentes entre sí por adaptación a distintos medios (tapir y caballo).

La evolución convergente es cuando dos o más especies que descienden de antecesores diferentes se parecen en muchos caracteres (manatí y ballena), también este proceso es conocido como "convergencia adaptativa o evolución paralela.

Evolución convergente, evolución independiente de un mismo carácter o de caracteres similares en dos o más especies que pertenecen a líneas evolutivas independientes (por carácter no se entiende en este caso la personalidad, sino cualquier atributo físico o de conducta de un organismo). Estas líneas evolutivas independientes parten de formas ancestrales distintas del carácter estudiado que, poco a poco, convergen en una forma única.

Casi todos los ejemplos de convergencia se pueden interpretar en términos de adaptación a condiciones similares, sea el medio ambiente de los organismos o su forma de vida, como ocurre con las adaptaciones al movimiento. Las exigencias físicas del vuelo limitan drásticamente las formas posibles del órgano encargado de mantenerlo. La capacidad de volar se ha desarrollado de manera independiente en murciélagos, aves e insectos, además de en grupos ahora extinguidos y conocidos por sus fósiles, como los reptiles llamados pterosaurios. Todos estos animales han desarrollado alas por evolución convergente. Asimismo, todos los animales que se deben mover en el agua afrontan similares limitaciones físicas impuestas por el medio, y tanto los mamíferos acuáticos, como los delfines, y los peces han desarrollado cuerpos con la misma y eficaz forma hidrodinámica.

Datación de Rocas

En las ciencias de la tierra, es el conjunto de métodos para determinar la edad de rocas y minerales. Aplicando la información obtenida, los geólogos pueden descifrar los 4.600 millones de años de historia de la Tierra . Los sucesos del pasado geológico (la elevación de las cordilleras montañosas, la apertura y el cierre de los mares, la inundación de zonas continentales o los cambios climáticos) quedan registrados en los estratos de la corteza terrestre.

 Desarrollo Cíentifico:

 Con las técnicas disponibles en la época, los geólogos del siglo XIX sólo podían componer una escala de tiempo relativa. Así, la edad de la Tierra y la duración de las unidades de esta escala permanecieron desconocidas hasta principios del siglo XX. Poco después del descubrimiento de la radiactividad, se desarrollaron los métodos radiométricos de datación. Con ellos, se pudo calibrar la escala relativa de tiempo geológico creando una absoluta. La escala relativa se confeccionó aplicando los principios de la estratigrafía. Uno de ellos es la ley de la superposición que establece que, en una sucesión no perturbada de estratos, las capas más jóvenes yacen sobre las más antiguas. Basándose en los fósiles que contienen, se pueden poner en correlación estratos de rocas de distintos lugares. Al establecer nuevas relaciones, los geólogos empezaron a componer grandes grupos que se convirtieron en el fundamento de la división del tiempo geológico en vastos bloques. De esta forma, se dividió la historia de la Tierra en 4 etapas evolutivas, precámbrica, paleozoica, mesozoica y cenozoica; éstas, a su vez, fueron fragmentadas en periodos. Esta clasificación es fundamental en el estudio de la geología.

Métodos de Datación:

1. Dendrocronología: Este método de datación de sucesos y condiciones del pasado reciente se basa en la cantidad, la extensión y la densidad de los anillos anuales de crecimiento de árboleslongevos, lo que permite a los dendrocronólogos datar con precisión eventos y estados climáticos de los últimos 2.000 o 3.000 años.
2. Análisis de varvas: Es uno de los sistemas más antiguos para la determinación absoluta de edades. Fue desarrollado por científicos suecos a principios del siglo XX. Una varva es un lecho, o una sucesión de ellos, depositado en zonas de agua tranquila a lo largo de un año. Su cuenta y correlación se ha usado para medir edades de depósitos glaciares del pleistoceno. Dividiendo la velocidad de sedimentación, en unidades por año, por el número de unidades depositadas después de un evento geológico, los geólogos pueden establecer la antigüedad del suceso en años.
3. Datación por hidratación de obsidiana: Llamada también datación por el cerco de hidratación o de obsidiana. Se utiliza para calcular edades en años, determinando el grosor de las aureolas (anillos de hidratación) producidas por vapor de agua difundiéndose en superficies recién cortadas de cristales de obsidiana. Se puede aplicar a vidrios de entre 200 y 200.000 años.
4. Datación por termoluminiscencia (TL): Este método se basa en el fenómeno de la radiación ionizante natural inducida sobre los electrones libres de un mineral que pueden quedar atrapados en los defectos de la estructura cristalina. Estos electrones escapan como termoluminescencia (o TL) cuando se calientan hasta una temperatura inferior a la de incandescencia. De esta forma, registrando la TL de un mineral como el cuarzo y suponiendo un nivel constante de radiación natural, se puede datar el último drenaje de electrones atrapados en los últimos cientos de miles de años. Cuando se aplica sobre vasijas de barro, por ejemplo, la muestra se calienta hasta que brilla con una energía que ha permanecido almacenada desde que fue cocida.
5. Datación radiométrica: Las técnicas radiométricas se desarrollaron después del descubrimiento de la radiactividad en 1896. Los ritmos regulares de desintegración de los elementos radiactivos inestables resultaron ser relojes virtuales en el interior de las rocas terrestres:

• Método del carbono 14: Las técnicas de datación con radiocarbono, desarrolladas en un primer momento por el químico estadounidense Willard Frank Libby y sus colaboradores de la Universidad de Chicago en 1947, suelen ser útiles para la datación en arqueología, antropología, oceanografía, edafología, climatología y geología reciente. Por medio de la actividad metabólica, el nivel de carbono 14 en un organismo vivo se mantiene en equilibrio la atmósfera o con el de otras partes de la reserva dinámica terrestre, como el océano. A partir de la muerte del organismo, el isótopo radiactivo empieza a desintegrarse a un ritmo conocido sin ser reemplazado por el carbono del dióxido de carbono atmosférico. Su rápida desintegración limita, en general, el periodo de datación a unos 50.000 años, aunque a veces se extienda el método hasta 70.000 años. La incertidumbre de la medida aumenta con la antigüedad de la muestra. Aunque el método se adapta a una gran variedad de materiales orgánicos, su precisión depende del valor usado para la vida media de las variaciones en las concentraciones atmosféricas de carbono 14 y de la contaminación. En 1962, la vida media del radiocarbono fue redefinida desde 5.570 ± 30 años a 5.730 ± 40 años; por ello, algunas determinaciones anteriores requieren un ajuste, y debido a la radiactividad introducida en los últimos años en la atmósfera, las dataciones de radiocarbono se calculan desde 1950. La escala temporal del carbono 14 contiene otras fuentes de incertidumbre que pueden producir errores entre 2.000 y 5.000 años. El problema más grave es la contaminación posterior al depósito, que puede estar causada por filtración de agua subterránea, por incorporación de carbono más antiguo o más joven, y por captación de impurezas en el terreno o en el laboratorio.
• Método del potasio-argón: Se aprovecha la desintegración del potasio radiactivo a argón para la datación de rocas. También se produce la transformación del potasio 40 en calcio 40, pero no es útil en este caso. Los geólogos pueden datar muchas muestras con este sistema debido a la abundancia del potasio en micas, feldespatos y hornblendas. El derrame de argón es problemático si la roca ha sido expuesta a temperaturas superiores a 125 °C; en tal caso, la edad calculada será la del último calentamiento y no la de la formación original.
• Método del rubidio-estroncio: Usado en la datación de antiguas rocas terrestres ígneas y metamórficas así como de muestras lunares. Este método se basa en la desintegración beta de rubidio 87 a estroncio 87. Se suele usar para verificar fechas calculadas con potasio-argón, debido a que el estroncio derivado no se difunde tras un calentamiento suave como hace el argón.
• Métodos con torio 230: Los métodos basados en la proporción de torio se utilizan en dataciones de sedimentos oceánicos demasiado antiguos para poder utilizar las técnicas con radiocarbono. Con el tiempo, el uranio del agua del mar decae en el isótopo torio 230 (también llamado ionio) que se precipita en los sedimentos del fondo oceánico. Puesto que se ha desintegrado durante más tiempo, los científicos detectan una disminución de la concentración en niveles superiores, se puede desarrollar una escala temporal. El torio 230, que forma parte de la serie de desintegración del uranio 238, tiene una vida media de 80.000 años. La del protactinio 231, derivado del uranio 235, es de 34.300 años. Ambos elementos precipitan con las mismas proporciones pero a velocidades diferentes. Su relación varía con el tiempo, mostrando diferencias mayores en los sedimentos más antiguos. El método de datación del ionio-torio, aplicado a muestras del fondo marino formadas en los últimos 300.000 años, se basa en el supuesto de que el contenido inicial de ionio en los sedimentos acumulados ha permanecido constante en toda la sección estudiada y que no deriva de la desintegración de uranio. La antigüedad de la muestra depende del exceso de ionio, ya que éste decrece con el tiempo. En el método del déficit de ionio, el cálculo de la edad de un fósil de concha o coral, entre 10.000 y 250.000 años, se basa en el aumento de ionio hacia un equilibrio con el uranio 238 y 224, que entran en el carbonato poco después de su formación o entierro. Se pueden usar relaciones de desequilibrio similares para evaluar edades de carbonatos en tierra; esta técnica es un complemento de la metodología del carbono 14.Datación por trazas de fisión: Esta técnica, también conocida como método de las trazas de fisión espontánea, se sirve de los rastros de las trayectorias de partículas nucleares en un mineral por la fisión espontánea de impurezas de uranio 238. La edad se calcula determinando la razón entre las densidades de trazas de fisión espontánea y las de fisión inducida. Este método proporciona los mejores resultados en micas, tectitas y meteoritos. Se ha usado para asistir en dataciones de 40.000 a 1 millón de años, intervalo no cubierto por las técnicas del carbono 14 y del potasio-argón. Sin embargo, las rocas sometidas a altas temperaturas o a bombardeo de rayos cósmicos pueden producir fechas erróneas.

Polipliodía de Especiación

La poliploidía es un incremento del número de cromosomas característico del complemento diploide; por ejemplo, la no disyunción de los cromosomas en la meiosis lleva a la aparición de individuos (4n), los cuales estarán aislados reproductivamente de la especie, a pesar de poder reproducirse sexualmente. La poliploidía se produce por irregularidades de la meiosis: en la primera división (profase), cuando los cromosomas homólogos se aparean para formar tétradas, y no se separan durante la anafase I; esto origina una célula con todo el complemento cromosómico y la otra con ninguno, donde la primera pasa por la segunda división meiótica y produce gametos diploides. Por lo tanto si este gameto se une con otro normal producirá un cigoto triploide (estéril). Por su origen los poliploides pueden ser:

• Autopoliploides: derivados de un sólo diploide por multiplicación de sus cromosomas
• Alopoliploides: derivados de un híbrido entre dos diploides

Existe otra Clasificación de Polipliodes:

• Monoploide: Organismo que contiene solo un complemento del juego básico de cromosomas de la especie, se expresa como n ó x. Se presenta en organismos inferiores, como en los hongos, en abejas y avispas machos; en plantas por lo general da lugar a organismos estériles.
• Triploide: Los triploides son individuos que poseen tres juegos completos de cromosomas (3n). Pueden surgir por diversos medios. Si ocurren alteraciones en la meiosis normal de un indiduo diploide, por ejemplo, se pueden formar gametos diploides (también llamados "gametos no reducidos") que pueden ser fecundados por gametos haploides de la misma especie, dando lugar a un autotriploide (3n). Los triploides son bastante raros ya que, si bien pueden ser viables, como ocurre en la mayoría de las plantas, son generalmente estériles debido a la formación de gametos defectuosos. Esto se debe a que el apareamiento y la migración de los cromosomas homólogos durante la meiosis no es el normal lo que determina la separación de los cromosomas de los tres juegos o dotaciones ocurra al azar, con la consiguiente formación de núcleos con un complemento cromosómico desequilibrado. Este desequilibrio describe el hecho de que, para cada par de cromosomas homólogos de la especie en cuestión, un triploide producirá gametos que lleven dosis múltiples de cromosomas o bien, gametos deficientes para uno o más cromosomas. Debido a que el desarrollo de los gametos (y de los cigotos que surgen por fusión de los mismos) depende del tipo y de la cantidad apropiada de información genética, los gametos con exceso o defecto en el número de cromosomas tendrán un serio impedimento en su desarrollo y, por ende, los individuos que los producen serán altamente estériles.
• Tetraploides: Individuo que posee cuatro juegos de cromosomas (4n). La duplicación se lleva a cabo con compuestos químicos, como el alcaloide llamado colchicina. se forma cuando se unen dos gametos diploídes de la misma especie.
  Ejemplos: variedades de manzana, cerezas, peras, sandías, zarzamoras y trigo. En el caso de manzanas, cerezas y peras, al aparecer como tetraploídes dan origen a frutos más grandes para su comercialización.
• Autotetraploides: Individuos que poseen cuatro juegos de cromosomas homólogos completos(4n). Son fértiles cuando se producen gametos equilibrados, formándose cuando se unen dos gametos no reducidos de individuos pertenecientes a la misma especie.
• Alotetraploides: Individuos que poseen cuatro juegos de cromosomas no homólogos (4n). Por lo general son fértiles, se forman al unirse dos gametos diploídes de dos especies diferentes. El caso más importante es el Triticale; este cereal es un híbrido alotetraploide de trigo (Triticum sativum) y centeno (Secale cereale).
• Aneuploidía: Son organismos cuyo número de cromosomas no es múltiplo del número básico del grupo. Se dividen en Nulosómicos, Se presenta cuando un organismo ha perdido un par de cromosomas . Es mortal para los diploídes; en poliploídes se pueden perder dos cromosomas homólogos de un grupo y sobreviven; en trigo hexaploide se manifiesta con reducción de vigor y fertilidad y sobreviven hasta la madurez y también, Monosómicos, se presenta en organismos diploídes cuando pierden un cromosoma de un par . Se manifiesta con una alta mortalidad o reducción de la fertilidad, Trisómico, Lo presentan individuos diploídes que poseen un cromosoma extra,es decir, uno de los pares de cromosomas tiene un miembro extra. Esto produce diferentes fenotipos; en humanos la presencia de un pequeño cromosoma extra produce el síndrome de Down (se presenta cuando en el par 21 del óvulo o espermatozoide no se separan y estos contienen 24 cromosomas en lugar de 23, cuando uno de estos se aparea con otro del sexo contrario y normal, dará individuos de 47 cromosomas). Esto se presenta como un accidente en el complejo proceso meiótico; el individuo con este síndrome difiere en aspectos físicos e intelectuales de individuos normales.Doble Trisómico, se produce cuando cada uno de dos cromosomas diferentes se presenta por triplicado. Tetrasómico, se presenta por multiplicado un cromosoma de un organismo diploide

Procesos necesarios para el "Origen de la vida". Teoría de Oparin

Alexandr Ivánovich Oparin (1894 -1980), fue un bioquímico ruso, pionero en el desarrollo de teorías bioquímicas acerca del origen de la vida en la Tierra. Se graduó en la Universidad de Moscú en 1917, un año después del triunfo de la revolución rusa que llevó al poder a los comunistas bolcheviques dando a luz el primer estado socialista. Fue nombrado catedrático de bioquímica en 1927, y desde 1946 hasta su muerte fue director del Instituto de Bioquímica A. N. Bakh de Moscú. Materialista dialéctico, intentó explicar el origen de la vida en términos de procesos químicos y físicos. Planteó la hipótesis de que la vida había surgido a través de una progresión de compuestos orgánicos simples a compuestos complejos autorreplicantes. Su propuesta se enfrentó inicialmente a una fuerte oposición, pero con el paso del tiempo ha recibido respaldo experimental y ya con el descubrimiento de la molécula de ADN y posteriormente el desciframiento del genoma humano, ha sido aceptada como hipótesis legítima por la comunidad científica.

El fragmento siguiente corresponde a la introducción que el propio Oparin hizo a su principal obra, “El origen de la vida sobre la Tierra” (1936), donde expuso brevemente el planteamiento de su teoría con respecto al origen de la vida en este planeta. Dice Oparin lo siguiente: “La cuestión relativa al origen de la vida, o aparición sobre la Tierra de los primeros seres vivientes, pertenece al grupo de los problemas más importantes y básicos de las Ciencias Naturales. Toda persona, cualquiera que sea su nivel cultural, se plantea este problema más o menos conscientemente, y, de mejor o peor calidad, producirá una respuesta, ya que sin ella no puede concebirse ni la más rudimentaria concepción del Mundo. “La Historia nos muestra que el problema del origen de la vida ha atraído la atención de la Humanidad ya desde los tiempos más remotos. No existe un solo sistema filosófico o religioso, ni un solo pensador de talla, que no haya dedicado la máxima atención a este problema. En cada época diferente y durante cada una de las distintas fases del desarrollo de la cultura, este problema ha sido resuelto con arreglo a normas diversas. Sin embargo, en todos los casos ha constituido el centro de una lucha acerba entre las dos filosofías irreconciliables del idealismo y el materialismo.”

“Hacia comienzos de nuestro siglo -se refiere Oparin al siglo 20- esta lucha no solamente no amaina, sino que adquiere renovado vigor; ello debido a que las Ciencias Naturales de entonces eran incapaces de encontrar una solución racional y científica al problema del origen de la vida, a pesar de que en otros terrenos ya habían logrado tan brillantes éxitos. Se había entrado, por así decirlo, en un callejón sin salida. Pero un tal estado de cosas no era fortuito. Su causa residía en el hecho de que hasta la segunda mitad del siglo pasado todos, casi sin excepción, se habían obstinado en resolver este problema basándose en el principio de la generación espontánea. Es decir, con arreglo al principio según el cual, los seres vivos podrían generarse no solamente a partir de los semejantes suyos, sino también de una manera primaria, súbitamente, a partir de objetos pertenecientes a la Naturaleza inorgánica, disponiendo además, ya desde el primer instante, de una organización compleja y perfectamente acabada. Este punto de vista era defendido tanto por los idealistas como por los materialistas, limitándose las discrepancias exclusivamente a las causas o fuerzas que condicionaban aquella génesis.”

“Con arreglo a los idealistas, todos los seres vivientes, incluyendo al hombre entre ellos, habrían surgido primariamente dotados de una estructura poco más o menos igual a la que hoy en día poseen gracias a la acción de fuerzas anímicas supramateriales: como resultado de un acto creador de la Divinidad; por la acción “conformadora” del alma, de la fuerza vital o de la entelequia, etc. En otras palabras, sería siempre el resultado de aquel principio espiritual que, según los conceptos idealistas, constituye la esencia de la vida.”

“Por el contrario, los naturalistas y filósofos de fibra materialista, partían de la tesis, según la cual, la vida, lo mismo que todo el universo restante, es de naturaleza material, no siendo necesaria la existencia de principio espiritual alguno para explicarla. En consecuencia, al ser la generación espontánea un hecho autoevidente para la mayoría de ellos, la cuestión se limitaba a interpretar este último fenómeno como el resultado de leyes naturales, rechazando toda injerencia por parte de fuerzas sobrenaturales. Creían así que la manera correcta de resolver el problema del origen de la vida consistía en estudiar, con todos los medios al alcance de la Ciencia, aquellos casos de generación espontánea descubribles en el medio natural o inducidos experimentalmente.”

Modelos "primero el metabolismo": el mundo de hierro-sulfuro y otros.

Algunos modelos rechazan la idea de la autorreplicación de un "gen desnudo" y postulan la emergencia de un metabolismo primitivo que pudo proporcionar un ambiente para la posterior emergencia de la replicación del ARN. Una de las más tempranas encarnaciones de esta idea fue presentada en 1924 por la noción de Alexander Oparin de primitivas vesículas autorreplicantes que precedieron al descubrimiento de la estructura del ADN. Las variantes más recientes de los años 1980 y 1990 incluyen la teoría del mundo de hierro-sulfuro de Günter Wächtershäuser y modelos presentados por Christian de Duve basados en la química de los tioésteres.

Entre algunos modelos más abstractos y teóricos de la plausibilidad de la emergencia del metabolismo sin la presencia de genes se incluye un modelo matemático presentado por Freeman Dyson a principios de los años 1980 y la noción de Stuart Kauffman de conjuntos colectivamente autocatalíticos, discutidos ya avanzada la década. Sin embargo, la idea de que un ciclo metabólico cerrado, como el ciclo reductor del ácido cítrico propuesto por Günter Wächstershäuser, pudo formarse espontáneamente, aún permanece sin pruebas. De acuerdo con Leslie Orgel, un líder en los estudios sobre el origen de la vida durante algunas de las pasadas décadas, hay razones para creer que la afirmación permanecerá así. En un artículo titulado "Self-Organizing Biochemichal Cycles", Orgel resume su análisis de la propuesta estipulando que "Por ahora no existe razón para esperar que ciclos de múltiples pasos como el ciclo reductor del ácido cítrico pudiera autoorganizarse en la superficie de FeS/FeS2 o de algún otro mineral." Es posible que otro tipo de ruta metabólica fuera usada en los comienzos de la vida. Por ejemplo, en lugar del ciclo reductivo del ácido cítrico, la ruta "abierta del acetil-CoA" (otra de las cuatro vías reconocidas de fijación de dióxido de carbono en la naturaleza actualmente) podría ser más compatible con la idea de autoorganización en una superficie de sulfuro metálico. La enzima clave de esta vía, monóxido de carbono deshidrogenasa/acetil-CoA tiene anclados grupos mixtos de sulfuro de hierro y níquel en sus centros de reacción y cataliza la formación de acetil-CoA (que podría ser recordado como una forma moderna de acetilo-tiol) en un único paso.

Teoría de la Burbuja

Las olas que rompen en las costas crean una delicada espuma compuesta por burbujas. Los vientos que barren el océano tienen tendencia a llevar cosas a la costa, de forma similar a la madera que se junta a la deriva en una playa. Es posible que las moléculas orgánicas se pudieran concentrar en los bordes costeros de un modo parecido. Las aguas costeras más someras también tienden a ser más cálidas, concentrando más tarde las moléculas orgánicas por evaporación. Mientras las burbujas formadas mayormente por agua estallan rápidamente, sucede que las burbujas de grasas son mucho más estables, dándole más tiempo a cada burbuja en particular para llevar a cabo estos cruciales experimentos.
Los fosfolípidos son un buen ejemplo de un compuesto graso que se cree que fue prevalente en los mares prebióticos. Debido a que los fosfolípidos contienen una cabeza hidrofóbica en un extremo y una cola hidrofílica en el otro, tienen tendencia a formar espontáneamente bicapas lipídicas en agua. Una burbuja de monocapa lipídica solo puede contener grasa y una burbuja de bicapa lipídica solo puede contener agua y fue un probable precursor de las modernas membranas celulares. Si una proteína acaba incrementando la integridad de su burbuja nodriza, entonces la burbuja tiene una gran ventaja y acaba situándose en la cúspide de la selección natural. La primitiva reproducción se podría visualizar cuando las burbujas estallaban, liberando el resultado del experimento en su medio circundante. Una vez que se libera una cantidad suficiente del "material correcto", el desarrollo de los primeros procariotas, eucariotas y organismos multicelulares se podía lograr. De modo similar, las burbujas formadas completamente por moléculas similares a proteínas, llamadas microesferas, se formarían espontáneamente bajo las condiciones adecuadas. Pero no hay precursores probables de las modernas membranas celulares, puesto que las membranas celulares están compuestas primariamente de componentes lipídicos más que de componentes aminoacídicos.
Un modelo reciente puesto a punto por Fernando y Rown sugiere que el confinamiento de un metabolismo autocatalítico no-enzimático dentro de las protocélulas podría haber sido un modo de evitar el problema de las reacciones colaterales que son típicas de los modelos de "metabolismo primero".

Variación de las Especies

La variación se puede definir como la manifestación de diferencias entre individuos de la misma especie. Las principales causas debido a la variación son de origen genético: variaciones bruscas y hereditarias debidas a las mutaciones y las recombinaciones genéticas. Todas estas variaciones se conocen como genotípicos diferentes a los fenotípicos que se deben a factores ambientales. Es decir, los individuos de una determinada especie son similares entre sí en la mayoría de los caracteres, lo que determina su pertenencia a esa especie. No obstante estos, un individuo de una determinada especie, puede diferir al menos en algunos caracteres, de otros individuos de la misma especie. Por ejemplo, un ratón podrá ser negro, marrón, blanco, u otro color, podría tener orejas mas o menos grades, cola mas o menos larga, pero siempre será un ratón, fácilmente reconocible independientemente de tales variaciones.Una variación en el genotipo producirá una variación en el fenotipo correspondiente, si el carácter es dominante, o podrá aparecer en le fenotipo de un descendiente, si el gen es recesivo.

Pruebas de Evolución

Las pruebas acumuladas a favor de la evolución por todas las disciplinas biológicas han aumentado con el avance científico, llegando a ser aplastantes. En particular, la biología molecular, la más recientes y expansiva de las disciplinas biológicas, ha confirmado de manera contundente la evolución y muchos detalles de su historia. Pasamos a ver algunos ejemplos de las evidencias que demuestran la evolución.

El registro fósil. El registro fósil nos muestra que muchos tipos de organismos extintos fueron muy diferentes de los actuales, así como la sucesión de organismos en el tiempo, y además permite mostrar los estadios de transición de unas formas a otras.
Cuando un organismo muere, sus restos son prácticamente destruidos por las bacterias y los agentes físicos. Rara vez algún resto blando deja su huella, pero a veces ocurre (algunas medusas han dejados "huellas" de más de 500 millones de años). Del mismo modo, en raras ocasiones las partes duras, como huesos, dientes, conchas, etc. enterradas en el lodo, son protegidas por este de la acción bacteriana. Estos restos petrifican (mineralizan, fosilizan) en asiciación con las rocas vecinas en las que están incrustados.

El ámbar, popular por su utilización como argumento cinematográfico en una película de gran difusión, es también un fósil. En este caso se han fosilizado resinas de árboles que, en su discurrir por el tronco, a veces atrapaban insectos, que quedaban incluidos permanentemente en ellos. Como el de la fotografía. El registro fósil, sin embargo, es incompleto: de la pequeñísima parte de organismo que han dado lugar a fósiles, sólo una fracción de ellos ha sido descubierta, y menor aún es el número de ejemplares estudiado por los paleontólogos.

Semejanzas anatómicas. El proceso de evolución consiste en la transformación de unos organismos en otros, que, por ser esta gradual (al menos, en una de las concepciones del cambio evolutivo), permite reconocer las relaciones de parentesco entre especies descendientes de una mismo antepasado. Especies con un ancestro común reciente son anatómicamente más semejantes entre sí que respecto a otras especies más alejadas. A medida que transcurre el tiempo las semejanzas anatómicas se van diluyendo y pueden llegar a ser irreconocibles. Sin embargo, en el nivel molecular, las semejanzas son reconocibles aunque hayan transcurrido millones de años.

Desarrollo embrionario y atavismos. Todos los vertebrados, desde los peces hasta las lagartijas y el hombre, se desarrollan de manera bastante similar en las etapas iniciales de su ontogenia, y se van diferenciando cada vez más a medida que el desarrollo embrionario va avanzando al estado adulto.

Algunos rudimentos embrionarios persisten como vestigios, o atavismos, en el organismo adulto, como el caso del rudimento de cola en el hombre. El órgano rudimentario más conocido en el hombre es el apéndice vermiforme, que es un vestigio sin función de un órgano que se desarrolla completamente en mamíferos como el conejo u otros herbívoros, en los que el cecum y su apéndice son grandes y almacenan celulosa para digerirla con bacterias.

Biogeografía. Una de las observaciones que convenció a Darwin de la evolución de las especies fue su distribución geográfica, como en el caso de los pinzones de las Galápagos. Otro ejemplo estudiado es el de las moscas Drosophila, de las que existen unas 1500 especies, 500 de ellas en las islas Hawai. Hay también en estas islas más de 100 especies de moluscos terrestres que no existen en ninguna otra parte del mundo.

La inusual diversidad de especies en algunos archipiélagos se explica con facilidad como producto de la evolución. Estas islas se encuentran muy alejadas de los continentes y de otros archipiélagos, por lo que muy pocos colonizadores pudieron llegar a ellas. Pero las especies que llegaron encontraron muchos nichos ecológicos desocupados, sin especies competidoras o depredadoras que limitaran su multiplicación. En respuesta a esta situación, las especies se diversificaron con rapidez, en un proceso que se llama radiación adaptativa (diversificación de especies que ocupan nichos ecológicos preexistentes).

En referencia a este punto, y con respecto al caso de los pinzones de los Galápagos, quizá una sóla pareja de ellos, o una pequeña bandada, llegó a la isla. Se asentaron allí, alimentándose de semillas y bayas igual que hacían en tierra firme. Y lo que es más importante: allí no existían depredadores ni se daba competendcia alguna por los alimentos. Además, existía una amplia variedad de nichos ecológicos, sobre todo porque los insectos se había reproducido masivamente por las mismas causas.

Los valles, las elevadas formaciones rocosas y los propios límites de las costas favorecieron la separación de poblaciones. Así, tras una rápida proliferación, empezó a dejarse sentir una competencia por el alimento,,, los pinzones se dividieron en grupos y se separaron unos de otros.
De este modo, en aislamiento genético, comenzó un procesos de especialización que, a su vez, dio lugar a nuevos procesos de separación. Algunos grupos permanecieron en el suelo y otros se alojaron en las ramas de los árboles; muchos se tranformaron en insectívorosy otros hasta utilizan púas de cactus par escarbar en las grietas en busca de larvas. Alguna pareja se "atrevió" a crizar a las islas vecinas, convirtiéndose en "fundadora" de nuevas poblaciones que sifrirían los mismo procesos.

Biología molecular. Existe una gran uniformidad en los componentes moleculares de los seres vivos. Tanto en las bacterias y otros microorganismos como en organismos superiores (vegetales y animales), la información está expresada como secuencias de nucleótidos, que se traducen en proteínas formadas por los mismos veinte aminoácidos. Esta uniformidad de las estructuras moleculares revela la existencia de ancestros comunes para todos los organismos y la continuidad genética de estos.

Las evidencias de evolución reveladas por la biología molecular son aún más concisas, ya que el grado de similitud entre secuencias de nucleótidos o de aminoácidos puede ser determinado con precisión. Por ejemplo, el citocromo c de humanos y chimpancés está formado por 104 aminoácidos, exactamente los mismos y en el mismo orden. El citocromo del mono Rhesus sólo difiere del de los humanos en un aminoácido de los 104; el del caballo en 11 aminoácidos; y el del atún en 21. El grado de similitud refleja la proximidad del ancestro común, lo cual permite reconstruir la filogenia de estos organismos.

RNA y Origen de la vida

Los estudios sobre el origen de la vida nacen con la síntesis abiotica de un compuesto orgánico, la urea (Wöhler, 1882). Sin embargo las primeras hipótesis científicas sobre el origen de la vida tuvieron que esperar hasta el primer tercio del siglo XX con Oparin, padre de la abiogénesis (aparición de vida a partir de materia inerte). Un enorme paso en los estudios sobre el origen de la vida se produjo en 1953 cuando Miller reprodujo en el laboratorio las condiciones de una atmosfera primitiva hipotética sometida a fuertes descargas eléctricas. En dichas condiciones aparecieron varios compuestos orgánicos entre los que destacaban varios aminoácidos.

La formulación del dogma central de la genética y el conocimiento de los flujos de información desde el DNA hasta las proteínas planteó un problema de dificil resolución: quién fue antes ¿El huevo o la gallina? ¿El DNA o las proteínas? No era posible imaginar un mundo DNA sin la existencia de proteínas, asi como tampoco era posible imaginar un mundo de proteínas sin ácidos nucléicos. La respuesta más probable al dilema es “ninguno, fue el RNA”.

Ciertas moléculas de RNA pueden tener características biocatalizadoras, las ribozimas. No es aventurado pensar en pequeñas moléculas de RNA con capacidad autorreplicativa. Esta característica ribozimática la puede presentar el RNA pero no el DNA, ya que la presencia de un grupo OH en el Carbono 2´ de la ribosa otorga una importante reactividad a la molécula de RNA. Así, si la hipótesis del RNA como molécula madre de la vida es correcta, podríamos concluir que la vida ha sido posible gracias a dicho grupo de la Ribosa. Los modelos sobre el origen de la vida tienen en común los siguientes pasos:

• Las condiciones prebióticas permitieron la síntesis de pequeñas moléculas tales como aminoácidos, bases nitrogenadas, etc, pilares de la vida.
• Los fosfolípidos, sintetizados abióticamente, pudieron formar bicapas lipídicas que permitieron alcanzar concentraciones de metabolitos separados del medio circundante.
• Aparición de pequeñas moléculas de RNA con capacidad autorreplicativa (ribozimas).
• Estas moléculas autorreplicantes supusieron el inicio de una evolución química en la que fueron seleccionándose RNAs con mejores y más variadas actividades ribozimáticas (Mundo RNA).
• El Mundo RNA terminó con la aparición de proteínas codificadas por el propio RNA, siendo sustituida la actividad catalizadora limitada de los RNAs por la mayor versatilidad catalizadora de las enzimas protéicas (Mundo RNP).
• Finalmente los RNAs, moléculas con importante reactividad, fueron sustituidos por DNA, molécula mucho menos reactiva y, por tanto, con mucha mayor estabilidad.

Cambio climático VS Evolución

Según William Bradshaw y Christina Holzapfel, biólogos de la Universidad de Oregon (EEUU), los cambios se han producido como reacciones a alteraciones estacionales y no como efecto directo de las mayores temperaturas del verano.Los científicos manifiestan que el calentamiento global es más rápido en las zonas más cercanas a los polos, lo que ha supuesto períodos estivales más prolongados y menores lapsos de frío invernal.

"En los últimos 40 años, muchas especies animales se han acercado a los polos y sus poblaciones han comenzado a migrar, desarrollarse y reproducirse de forma más temprana", señala Bradshaw.Según Holzapfel, hasta ahora se atribuía esta transformación a la capacidad de las especies de modificar su comportamiento, morfología y fisiología en respuesta a los cambios ambientales.Sin embargo, según la bióloga, esta llamada "plasticidad fenotípica" es mucho más profunda y los estudios demuestran que en las últimas décadas el rápido cambio climático ha desencadenado modificaciones genéticas y hereditarias en las poblaciones animales.Como ejemplo, los científicos señalan los cambios producidos en las ardillas rojas de Canadá que han comenzado a reproducirse más tempranamente; o un tipo de pájaros negros de Alemania que ha comenzado a migrar y llegar antes de lo habitual a los sitios donde anidan.Los científicos señalan que, por el contrario, sus estudios no han descubierto cambios genéticos en muchos animales como consecuencia del aumento de las temperaturas.

"Los animales pequeños con un ciclo corto de vida y grandes poblaciones probablemente se adapten mejor a las estaciones de crecimiento más largas y puedan sobrevivir", según Bradshaw.Sin embargo, el científico advierte de que es posible que "las poblaciones de animales grandes con ciclos de vida más largo y poblaciones más pequeñas experimentarán una declinación".

Miller y Urey.. El Origen de la vida

El Miller-Urey experimento fue un experimento que simulaba las condiciones hipotéticas en el momento que se presente en la Tierra primaria, y la prueba de la ocurrencia de evolución química. Concretamente, el experimento científico probado Soviética Alexander Oparin y JBS Haldane de la hipótesis de que las condiciones en la Tierra primitiva, a favor de las reacciones químicas que sintetizan compuestos orgánicos a partir de precursores inorgánicos. Considerado como el clásico experimento sobre el origen de la vida, que se llevó a cabo en 1953 por Stanley Miller y Harold Urey en la Universidad de Chicago Re-análisis publicado en octubre de 2008 de material de los experimentos mostraron 22 aminoácidos en lugar de 5 se han creado en un aparato. En particular, el experimento que se pensó para simular una erupción volcánica fue examinado. Estos nuevos resultados ofrecen fuerte evidencia de que las moléculas biológicas pueden formar a partir de simples reactivos.

Conceptos Básicos de Ecología

Los seres vivos, como parte de un ecosistema, dependen de varios factores fisicos y biológicos presentes en una variedad e ambientes que forman la biosfera. Así, la vida de un ser vivo está estrechamente ajustada a las condiciones físicas de su ambiente y también a las bióticas, es decir a la vida de sus semejantes y de todas las otras clases de organismos que integran la comunidad de la cual forma parte. La ecología es la encargada realizar estudios de relaciones entre especies, interrelaciones, factores de los ecosistemas, la influencia del medio ambiente y otras relaciones que se generan en varias comunidades. En otras palabras, la ecología se encarga de estudiar las relaciones mutuas de los organismos con su medio ambiente físico y biótico.

Ecosistemas

Se pueden definir como la unidad natural de partes vivientes o inertes, con interacciones mutuas para producir un sistema estable en el cual el intercambio de sustancias entre las plantas vivas e inertes es de tipo circular. Los ecosistemas son sistemas dinamicos relativamente autónomo formado poruna comunidad natural y su medio ambiente fisico Un ecosistema puede ser tan grande como el océano o un bosque, o uno de los ciclos de los elementos, o tan pequeño como un acuario que contiene peces tropicales, plantas verdes y caracoles. Para calificarla de un ecosistema, la unidad ha de ser un sistema estable, donde el recambio de materiales sigue un camino circular.

Los organismos vivos que se presentan en un ecosistema pueden subdividirse en productores, consumidores y desintegradores según su papel contribuyendo a conservar en función al ecosistema como un todo estable de interacción mutua. En primer lugar, existen organismos productores; como las plantas verdes que pueden fabricar compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas sencillas por fotosíntesis.

Los organismos consumidores son heterótrofos, por ejemplo, insectos y sus larvas, crustáceos, peces y tal vez algunos bivalvos de agua dulce. Los consumidores primarios son los que ingieren plantas; los secundarios, los carnívoros que se alimentan de los primarios, y así sucesivamente. Podría haber algunos consumidores terciarios que comieran a los consumidores secundarios carnívoros.
El ecosistema se completa con organismos descomponedores, bacterias y hongos, que desdoblan los compuestos orgánicos de células procedentes del productor muerto y organismos consumidores en moléculas orgánicas pequeñas, que utilizan como saprófitos, o en sustancias inorgánicas que pueden usarse como materia prima por las plantas verdes. Aún el ecosistema más grande y más completo puede demostrarse que está constituído por los mismos componentes: organismos productores, consumidores y desintegradores, y componentes inorgánicos.La estructuración de un ecosistema consta de la biocenosis o conjunto de organismos vivos de un ecosistema, y el biótopo o medio ambiente en que viven estos organismos.

Niveles tróficos y cadenas alimentarias

Todas las plantas compiten por la luz solar, los minerales del suelo y el agua, pero las necesidades de los animales son más diversas y muchos de ellos dependen de un tipo determinado de alimento. Los animales que se alimentan de vegetales son los consumidores primarios de todas las comunidades; a su vez, ellos sirven de alimento a otros animales, los consumidores secundarios que también son consumidos por otros; así, en un sistema viviente pueden reconocerse varios niveles de alimentación o niveles tróficos. Los productores son los organismos autótrofos y en especial las plantas verdes, que ocupan el primer nivel trófico; los herbívoros o consumidores primarios ocupan el segundo nivel, y así sucesivamente. La muerte tanto de plantas como de animales, así como los productos de desecho de la digestión, dan la vida a los descomponedores o desintegradores, los heterótrofos que se alimentan de materia orgánica muerta o en descomposición procedente de los productores y los consumidores, que son principalmente bacterias y hongos. De modo que la energía procedente originariamente del sol pasa a través de una red de alimentación. Las redes de alimentación normalmente están compuestas por muchas cadenas de alimentación entrelazadas, que representan vías únicas hasta la red. Cualquier red o cadena de alimentación es esencialmente un sistema de transferencia de energía. Las numerosas cadenas y sus interconexiones contribuyen a que las poblaciones de presas y depredadores se ajusten a los cambios ambientales y, de este modo, proporcionan una cierta estabilidad al sistema.

Niveles de organización específicas en un ecosistema

En un ecosistema existen varios niveles por los cuales se estructuran los ecosistemas, estos son:

• Especie: Se denomina especie al grupo de individuos que comparten una estructura genética similar, y presentan características fenotípicas iguales. Las diferentes especies existentes son las que dan diversidad a un ecosistema.
• Poblacion: Es el grupo de individuos que conviven en un mismo espacio, estos individuos son de igual especie y comparten un mismo habitat, los recursos son similares y tienden a alimentarse de las mismas cosas.
• Comunidad: Es el conjunto de comunidades que interactúan entre sí que ocupan un mismo habitat, aquí se desenvuelven varios temas como relaciones entre especies y entre poblaciones.
• Ecosistema: Es el habitat donde se desarrollan varias comunidades, cada ecosistema presetna características similares en cuanto a factores bioticos o abioticos

Hábitat y nicho ecológico

Para escribir las relaciones ecológicas de los organismos resulta útil distinguir entre dónde vive un organismo y lo que hace como parte de su ecosistema. Dos conceptos fundamentales útiles para describir las relaciones ecológicas de los organismos son el hábitat y el nicho ecológico. El hábitat de un organismo es el lugar donde vive, su área física, alguna parte específica de la superficie de la tierra, aire, suelo y agua. Puede ser vastísimo, como el océano, o las grandes zonas continentales, o muy pequeño, y limitado por ejemplo la parte inferior de un leño podrido, pero siempre es una región bien delimitada físicamente. En un hábitat particular pueden vivir varios animales o plantas. En cambio, el nicho ecológico es el estado o el papel de un organismo en la comunidad o el ecosistema. Depende de las adaptaciones estructurales del organismo, de sus respuestas fisiológicas y su conducta. Puede ser útil considerar al hábitat como la dirección de un organismo (donde vive) y al nicho ecológico como su profesión (lo que hace biológicamente). El nicho ecológico no es un espacio demarcado físicamente, sino una abstracción que comprende todos los factores físicos, químicos, fisiológicos y bióticos que necesita un organismo para vivir.

Relaciones en el medio ambiente

Relaciones Intraespecíficas: A nivel unicelular, tanto en organismos animales como vegetales, las relaciones entre los distintos individuos presentes en un medio determinado vienen condicionadas principalmente por factores de tipo físico y químico. En el caso de los organismos de mayor entidad biológica, de formas pluricelulares, cualquier relación entre individuos de una misma especie lleva siempre un componente de cooperación y otro de competencia, con predominio de una u otra en casos extremos. Así en una colonia de pólipos la cooperación es total, mientras que animales de costumbres solitarias, como la mayoría de las musarañas, apenas permiten la presencia de congéneres en su territorio fuera de la época reproductora. La colonia es un tipo de relación que implica estrecha colaboración funcional e incluso cesión de la propia individualidad. Los corales de un arrecife se especializan en diversas funciones: hay individuos provistos de órganos urticantes que defienden la colonia, mientras que otros se encargan de obtener el alimento y otros de la reproducción. Este tipo de asociación es muy frecuente también en las plantas, sobre todo las inferiores. En los vegetales superiores, debido a la incapacidad de desplazamiento, surgen formaciones en las que el conjunto crea unas condiciones adecuadas para cada individuo, por lo que se da una cooperación ecológica, al tiempo que se produce competencia por el espacio, impidiendo los ejemplares de mayor tamaño crecer a los plantones de sus propias semillas. En el reino animal nos encontramos con sociedades, como las de hormigas o abejas, con una estricta división del trabajo. En todos estos casos, el agrupamiento sigue una tendencia instintiva automática. A medida que se asciende en la escala zoológica encontramos que, además de ese componente mecánico de agrupamiento, surgen relaciones en las que el comportamiento o la etología de la especie desempeñan un papel creciente. Los bancos de peces son un primer ejemplo. En las grandes colonias de muchas aves (flamencos, gaviotas, pingüinos, etc.), las relaciones entre individuos están ritualizadas para impedir una competencia perjudicial.

Relaciones interespecíficas: En este caso prima el interés por el alimento o el espacio, aunque en muchas ocasiones, para conseguir unos fines se recurra a compromisos que se manifiestan en asociaciones del tipo de una simbiosis. Dentro de este amplio apartado se incluyen todas aquellas relaciones directas o indirectas entre individuos de especies diferentes y que se estudian en otros apartados. Entre ellas tenemos el parasitismo y la depredación, la necrofagia o el aprovechamiento de otros organismos para conseguir protección, lugar donde vivir, alimento, transporte, etc. La importancia de estas relaciones es que establecen muchas veces los flujos de energía dentro de las redes tróficas y por tanto contribuyen a la estructuración del ecosistema. Las relaciones en las que intervienen organismos vegetales son más estáticas que aquellas propias de los animales, pero ambas son el resultado de la evolución del medio, sobre el cual, a su vez las especies actúan, incluso modificándolo, en virtud de las relaciones que mantienen entre ellas.

La Población y varios factores que la afectan

La poblacion es un conjunto de organismos de la misma especie que ocupan un área mas o menos definida y que comparten determinado tipo de alimentos. Aunque cada espece suele tener una o más poblaciones distribuídas en una área determinada, no existe ningún impedimento para que dos poblaciones de una misma especie se fusionen nin tampoco para que una población se divida en dos.

Existe un factor que se denomina Crecimineto Poblacional, que se define como la varianza del número de individuos constituyentes de la población. Existen múlpitles factores que limitan su crecimiento y esto causa que las poblaciones mantenga una cierta estabilidad, sobre todo en períodos largos y con poblaciones cerradas, aquellas que carecen de individuos entrantes y salientes, inmigrantes y migrantes. Los factores que califican el crecimiento poblacional son:

• Densidad de Población: Es el número de individuos que constituyen la población en ralación alguna con unidades del espacio, cuando una población no se autorregula (homeostasis), presentan consecuencias que causadas por factores externos, puede transformarse en plaga. Sin embargo, por lo común existe un equilibrio de las poblaciones naturales, en el cual juegan un papel decisivo los depredadores. A mayor densidad de población, mayor será la mortalidad ocasionada por los depreadores. Los depredadores mantienen su población gracias a que, al volverse escasa una de las especies que les alimenta, lo común es que recurran a otras especies, con lo cual dan tiempo a que aquella se reponga y, a la larga, a unas oscilaciones alternadas de las poblaciones alimenticias. Mientras mayor sea la diversidad de especies, mas presas tendran y habrá mas competencia entre las especies.
• Tasa de Natalidad: Es una cifra que se refiere a los nacimientos presentes en un período de tiempo por cada mil individuos. Es el mayor número de individuos que podrían ser producidos por unidad de tienpo en condiciones ideales, sin la influencia de factores limitantes.
• Tasa de Mortalidad: Similar a las tasa de natalidad, esto se refiere a el número de muerte de una población en un período de tiempo si factores limitantes. Cuando este valor es mayor que la tasa de natalidad, la población esta bajando.
• Distribución por edades: Es una representación gráfica mediante piramides que representan lo individuos por grupo de edades. Tambien puede presentarse distribución por sexo u otros factores poblacionales.
• Potencial biótico: es el número de descendentes (naciminetos vivos) que una especie produce bajo condiciones ideales. O tambien se le dice potencial reproductor para expresar la facultad privativa de una población para aumentar el número, cuando sea estable la proporción de edades y óptimas las condiciones ambientales. Cuando el ambiente no llega a ser óptimo, el ritmo de crecimiento de la población es menor, y la diferencia entre la capacidad potencial de una población para crecer y lo que en realidad crece es una medida de la resistencia del ambiente.
• Migraciones: Se refiere a la cantidad de individuos que entran (inmigraciones) y salen (emigraciones) en un período de tiempo. Esto se presenta por onfluencia de factores como el clima, o las características propias de las especies.
  

Analisis de Curvas Poblacionales

Las curvas poblacionales muestran como es el crecimiento de una población, se puede presentar de múltiples formas:

• Crecimiento Exponencial: Es un modelo demográfico y ecológico para modelizar el crecimineto de las poblaciones y la difusión epidémica de un rasgo entre una población, basado en el crecimiento exponencial representa el crecimiento de la población en una fuente de presión constante. La fuente de presión constante puede abastecer tanta energía como se necesita. Como consecuencia la población aumenta en grandes cantidades. Existe una aceleración del crecimiento de la población de una especie a lo largo de la misma concentración de abastecimineto de alimento. La curva de una población bajo estas condiciones se representa de la siguiente grafica:

• Crecimiento Logístico: En otras palabras, es el balance entre producción en proporción a la población, y a las pérdidas en proporción a la oportunidad de interacciones individuales. Se puede decir que una especie que sufra esta especie de crecimiento empezó de manera exponencial, pero como bajó la cantidad de alimentos, el crecimiento debe cambiar. El modelo logístico no es limitado por su fuente (presión constante no limita el crecimiento) es limitado por la super-población.

• Crecimineto en una fuente de flujo constante: Los ecosistemas utilizan muchas fuentes cuyo flujo es controlado por sistemas externos. Ejemplos de fuentes de flujo constante son el sol, la lluvia, el viento y las corrientes de ríos. Las poblaciones en los sistemas no pueden aumentar los flujos externos. Su crecimiento se limita a aquello que pueda ser mantenido por el flujo interno de energía. Un ejemplo es la utilización de la luz solar por los árboles, no hay nada que los árboles puedan hacer para aumentar o disminuir la incidencia de luz solar. Este tipo de fuente es también llamado fuente renovable. El modelo de fuente de flujo constante es limitado por la tasa de abastecimiento de su fuente.

Ecología de Comunidades

La ecología de comunidades es el estudio de la organización y funcionamiento de las comunidades, las cuales son conjuntos de poblaciones interactuantes de las especies que viven en un área particular o hábitat. Los ecólogos estudian los rangos de las especies y las razones por las cuales algunas tienen un nicho mayor que otras, la estabilidad de comunidades los factores que la afectan, la influencia de un componente particular (por ejemplo, carnívoros) dentro de una comunidad, el ciclo de nutrientes, y la influencia del clima, lo mismo que otras variables. Se dispone de técnicas sofisticadas para la descripción y clasificación de las diferentes asociaciones de especies que conforman una comunidad. Estas técnicas están especialmente desarrolladas para el estudio de las comunidades vegetales (fitosociología).

Los estudios demuestran que la estructura de las comunidades puede cambiar en el tiempo, con frecuencia de una manera direccional, lo que se conoce como sucesión. Una comunidad puede verse como una máquina compleja que procesa energía y nutrientes. Para estudiar esta máquina, es necesario describir la red alimenticia y seguir el curso de la energía y los nutrientes a través de ella, desde los productores primarios (plantas verdes) hasta los herbívoros, carnívoros y descomponedores. Un principio de la ecología de comunidades es que la estabilidad de la comunidad es mayor a medida que es más diversa y más compleja es su red alimenticia (cadena alimenticia).

Métodos de Muestreo

Muestreo probabilístico: Forman parte de este tipo de muestreo todos aquellos métodos para los que puede calcularse la probabilidad de extracción de cualquiera de las muestras posibles. Este conjunto de técnicas de muestreo es el más aconsejable, aunque en ocasiones no es posible optar por él. En este caso se habla de muestras probabilísticas, pues no es razonable hablar de muestras representativas dado que no se conocen las características de la población.

• M. Aleatorio Simple: Es la extracción de una muestra de una población finita, en el que el proceso de extracción es tal que garantiza a cada uno de los elementos de la población la misma oportunidad de ser incluidos en dicha muestra. Esta condición garantiza la representatividad de la muestra porque si en la población un determinado porcentaje de individuos presenta la característica A, la extracción aleatoria garantiza matemáticamente que por término medio se obtendrá el mismo porcentaje de datos muestrales con esa característica.
• M. Estratificado: Consiste en la división previa de la población de estudio en grupos o clases que se suponen homogéneos respecto a característica a estudiar. A cada uno de estos estratos se le asignaría una cuota que determinaría el número de miembros del mismo que compondrán la muestra.
• M. Sistemático: Se utiliza cuando el universo o población es de gran tamaño, o ha de extenderse en el tiempo. Primero hay que identificar las unidades y relacionarlas con el calendario (cuando proceda). Luego hay que calcular una constante, que se denomina coeficiente de elevación K= N/n; donde N es el tamaño del universo y n el tamaño de la muestra. Determinar en qué fecha se producirá la primera extracción, para ello hay que elegir al azar un número entre 1 y K; de ahí en adelante tomar uno de cada K a intervalos regulares. Ocasionalmente, es conveniente tener en cuenta la periodicidad del fenómeno.
• M. Por estadios múltiples: Esta técnica es la única opción cuando no se dispone de lista completa de la población de referencia o bien cuando por medio de la técnica de muestreo simple o estratificado se obtiene una muestra con unidades distribuidas de tal forma que resultan de difícil acceso. En el muestreo a estadios múltiples se subdivide la población en varios niveles ordenados que se extraen sucesivamente por medio de un procedimiento de embudo. El muestreo se desarrolla en varias fases o extracciones sucesivas para cada nivel.
• M. por Conglomerado: Técnica similar al muestreo por estadios múltiples, se utiliza cuando la población se encuentra dividida, de manera natural, en grupos que se supone que contienen toda la variabilidad de la población, es decir, la representan fielmente respecto a la característica a elegir, pueden seleccionarse sólo algunos de estos grupos o conglomerados para la realización del estudio.

Muestreo no probabilístico:Aquél para el que no puede calcularse la probabilidad de extracción de una determinada muestra.

• M. por Cuotas: Se asienta generalmente sobre la base de un buen conocimiento de los estratos de la población y/o de los individuos más "representativos" o "adecuados" para los fines de la investigación. Mantiene, por tanto, semejanzas con el muestreo aleatorio estratificado, pero no tiene el carácter de aleatoriedad de aquél.
• M. Intencional: Este tipo de muestreo se caracteriza por un esfuerzo deliberado de obtener muestras "representativas" mediante la inclusión en la muestra de grupos supuestamente típicos.
• M. Casual: Se trata de un proceso en el que el investigador selecciona directa e intencionadamente los individuos de la población. El caso más frecuente de este procedimiento el utilizar como muestra los individuos a los que se tiene fácil acceso.

Pirámides Energéticas

Una pirámide de energía es la representación gráfica de los niveles tróficos (alimenticios) por los cuales la energía proveniente del Sol es transferida en un ecosistema. A grosso modo podemos decir que la fuente absoluta de energía para los seres vivientes en la Tierra es el Sol. La pirámide trófica es una forma especialmente abstracta de describir la circulación de energía en la biocenosis y la composición de ésta. Se basa en la representación desigual de los distintos niveles tróficos en la comunidad biológica, porque siempre es más la energía movilizada y la biomasa producida por unidad de tiempo, cuanto más bajo es el nivel trófico. También se suele manifestar este fenómeno indirectamente cuando se censan o recuentan los individuos de cada nivel, pero aquí las excepciones son más frecuentes y tienen que ver con las grandes diferencias de tamaño entre los organismos y con los distintos tiempos de generación, dando lugar a pirámides invertidas. Así en algunos ecosistemas los miembros de un nivel trófico pueden ser mucho más voluminosos y/o de ciclo vital más largo que los que dependen de ellos.