Principios Unificadores en la Biología
Armando Valdés Velásquez, Ph.D.
Sección de Ciencias Ambientales / UPCH
Unidad de Biología de la Conservación / FCH
Los organismos vivos
Que es vida?
Ciertas características de los organismos vivos también se deben encontrar en todos los reinos
Empezar por las características generales de la vida y luego avanzar hacia las de los organismos derivados
Que es vida?
Buscamos propiedades fijas que se mantengan a lo largo de la historia de la vida
Sin embargo propiedades actuales no son necesariamente las mismas que para el origen => EVOLUCION
Cambio
Surgen nuevas propiedades! No predecibles!
Disyuntiva
Propiedades muy cercanas al origen probablemente sean compartidas con formas no vivas -> replicación
Usar solo propiedades que aparecen y caracterizan formas avanzadas probablemente elimine las primeras formas de vida
Que es vida?
Debe contener en la definición la historia común de la vida sobre la tierra
Descendencia evolutiva comúnPropiedades tan importantes para el
mantenimiento y el funcionamiento de los organismos vivos que persistan a lo largo del árbol de la vida.
Propiedades generales de los sistemas vivos Singularidad química Complejidad y organización jerárquica Heredabilidad y variabilidad (reproducción) Programa genético Metabolismo Desarrollo Interacción con el entorno
Singularidad química
Macromoléculas: ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos y lípidos
Siguen las leyes químicas, tienen las mismos componentes y uniones que el resto de la materia -->
Estructura organizacional compleja lo que las hace únicas --> estructuras tridimensionales
Amino ácidos Limitados en número Variabilidad alta por
estructura tridimensional --> ordenamiento de amino ácidos
Unidad bioquímica Potencial de diversidad
Complejidad y organización jerárquica Macromoléculas - células - organismos - poblaciones -
especies
Complejidad y organización dentro de cada uno de estos niveles
Replicación de moléculas y componentes sub-celulares sólo dentro de la célula, no en forma independiente
--> células: unidades básicas de los organismos vivos!
Propiedades de un nivel cualquiera no pueden ser predichas desde el conocimiento del nivel componente!
Nivel Escala temporal de reproducci—n
Campo de estudio
Mˇtodo de estudio
Propiedades emergentes
Cˇlula Horas (mam’feros = 16h)
Biolog’a celular Microscop’a Replicaci—n cromosomal (meiosis, mitosis), s’ntesis de macromolˇculas
Organismo Horas a d’as (unicelular) / d’as a a–os (multicelular)
Anatom’a organ’smica, fisiolog’a, genˇ tica
Disecci—n, cruces genˇ ticos, estudios cl’nicos
Estructura, funciones y coordinaci—n de tejidos, —rganos y sistemas organ’smicos (alimentaci—n, percepci—n, temperatura)
Poblaci—n Hasta miles de a–os Biolog’a de poblaciones, genˇ tica de poblaciones, ecolog’a
An‡lisis de variaci—n, abundancia, distribuci—n geogr‡fica
Estructuras sociales, sistemas reproductivos, distribuci—n etaria, niveles de variaci—n, acci—n de selecci—n natural
Especie Miles a millones de a–os
Sistem‡tica, biolog’a evolutiva, ecolog’a de comunidades
Barreras reproductivas, filogenia, paleontolog’a, interacciones ecol—gicas
Mˇtodos de reproducci—n, barreras reproductivas
Pro
pie
dad
es
Em
erg
en
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Por
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al
La diversidad de propiedades emergentes en todos los niveles de la jerarquía
biológica contribuye enormemente a la dificultad de darle a la VIDA una simple
descripción o definición
Heredabilidad y Variabilidad (reproducción) La vida no aparece espontáneamente, procede de
otra vida (biogénesis) a partir del proceso de reproducción
Genes se replican para producir nuevos genes / células se dividen / organismos se reproducen (sexual o asexualmente) / poblaciones se fragmentan / especies se especian
La reproducción puede o no ocurrir, pero es inherente como característica esperada de todos estos niveles
Heredabilidad y Variabilidad (reproducción)
Heredabilidad: la transmisión fiel de las características de los padres a la progenie (organismo)
Variabilidad: la producción de diferencias entre las características de diferentes individuos
Para pensar
Si la heredabilidad fuera perfecta, los sistemas vivos no cambiarían nunca
Si la variabilidad no fuera controlada por la heredabilidad, los sistemas biológicos carecerían de la estabilidad suficiente para persistir en el tiempo
Programa genético
Información para funcionamiento y desarrollo en los ácidos nucleicos (ADN, ARN)
Código genético: correspondencia entre la secuencia de pares de base del ADN y la secuencia de amino ácidos en las proteínas
Código genético es universal (bacteria, núcleo animal y vegetal) --> evidencia de un único origen de vida
Metabolismo
Nutrientes se rompen para obtener la energía química y los componentes moleculares para la construcción y el mantenimiento de los sistemas vivos
Metabolismo: digestión, respiración (producción de energía), y síntesis de moléculas y estructuras
Catabólica (destructiva) y Anabólica (constructiva) Síntesis de macromoléculas y rompimiento de enlaces
para la recuperación de la energía almacenada en ellos
Desarrollo
Los cambios característicos que un organismo sobrelleva desde su origen (fertilización de un huevo por esperma) hasta su forma final adulta
Conlleva cambios en tamaño y forma y la diferenciación de estructuras dentro del organismo
En animales las etapas tempranas de desarrollo son más similares entre especies relacionadas que las etapas tardías
Interacción con el entorno
Factores que afectan la distribución geográfica y la abundancia de los organismos
Los organismos perciben estímulos del entorno y responden en formas apropiadas adecuando su metabolismo y fisiología --> irritabilidad
No es posible aislar la historia evolutiva de un linaje de organismos del entorno en el cual ocurrió!
Importante
La VIDA obedece las leyes físicas Todos los seres vivos operan y evolucionan
dentro de los límites de las leyes básicas de la física y la química
Primera ley de termodinámica: la energía no se crea ni se destruye, se transforma
Segunda ley de termodinámica: los sistemas físicos tienden hacia un estado de mayor desorden o entropía --> calor disipado
Gracias!