El Origen de la Vida y Evolución

Ideas Actuales sobre el Origen del Universo y la Vida

• El “Big Bang” ocurrió hace aproximadamente 13.700 millones de años.
• La Tierra se formó hace unos 4.600 millones de años.
• Hace 3.800 millones de años se originaron los primeros procariotas (bacterias).
• Hace 2.000 millones de años aparecieron las células eucariotas.
• Hace 700 millones de años aparecieron los organismos pluricelulares (por ejemplo, las primeras algas).
• Hace 550 millones de años se originaron los primeros animales.

Aparición de la Vida en la Tierra

La atmósfera primitiva estaba compuesta principalmente por helio e hidrógeno. Los gases desprendidos por los volcanes formaron la atmósfera secundaria. El agua liberada por los volcanes en forma gaseosa enriqueció la atmósfera en vapor de agua. Al descender la temperatura de la Tierra, el agua de las nubes se condensó y formó los primeros océanos. En este entorno, se produjeron las primeras reacciones químicas, dando lugar a los primeros componentes orgánicos sencillos. Estos compuestos se mezclaron y formaron estructuras más complejas llamadas coacervados. Posteriormente, aparecieron las primeras bacterias anaerobias (organismos que no requieren oxígeno), algunas de las cuales eran de “gran tamaño” y comenzaron a producir un gas que, en ese momento, era tóxico para muchas formas de vida: el oxígeno (O₂). El metabolismo de estas bacterias modificó la composición de los gases atmosféricos, lo que permitió la evolución de otras bacterias. La acumulación de oxígeno llevó a la formación de la capa de ozono (O₃), que brinda protección contra la radiación ultravioleta (UV) del sol. Esta protección fue crucial y posibilitó la diversificación de la vida y la aparición de millones de especies.

Células Procariotas y Eucariotas

Todas las células, ya sean procariotas o eucariotas, comparten los siguientes componentes fundamentales:

• Membrana citoplasmática (o plasmática): una barrera selectiva que regula el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula.
• Citoplasma: el medio interno de la célula donde se realizan numerosas reacciones metabólicas.
• Material genético (ADN): contiene la información hereditaria y dirige las actividades celulares.

La célula vegetal, un tipo de célula eucariota, posee además de los componentes anteriores:

• Pared celular: una capa rígida externa que proporciona soporte y protección.
• Plastos: orgánulos como los cloroplastos (responsables de la fotosíntesis).
• Grandes vacuolas: compartimentos que almacenan agua y otras sustancias.

Diversidad y Clasificación

Taxones Jerárquicos

La clasificación biológica organiza a los seres vivos en categorías jerárquicas llamadas taxones. El ejemplo para el ser humano es:

• Reino: Animalia (Animal)
• Filo: Chordata (Cordados)
• Clase: Mammalia (Mamíferos)
• Orden: Primates
• Familia: Hominidae (Homínidos)
• Género: Homo
• Especie: Homo sapiens

Los Cinco Reinos

Todo ser vivo se puede clasificar según su estructura celular (procariota o eucariota), la presencia o ausencia de tejidos, y su tipo de nutrición (autótrofa o heterótrofa):

• Reino Animal (Animalia): organismos pluricelulares, eucariotas y heterótrofos (por ingestión).
• Reino Plantas (Plantae): organismos pluricelulares, eucariotas y autótrofos (fotosintéticos).
• Reino Hongos (Fungi): organismos unicelulares (levaduras) o pluricelulares (mohos, setas), eucariotas y heterótrofos (por absorción). Incluye levaduras, mohos, trufas y los organismos que forman las setas.
• Reino Protoctista (Protista): organismos eucariotas, mayoritariamente unicelulares, aunque algunos son pluricelulares simples (algas). Pueden ser autótrofos (algas) o heterótrofos (protozoos).
• Reino Monera: organismos unicelulares y procariotas. Pueden ser autótrofos o heterótrofos. Incluye las bacterias y arqueas, los organismos más antiguos y abundantes de la Tierra.

Las Plantas

Briófitos (ej. musgos)

No tienen raíces, tallos ni hojas verdaderas. No son vasculares (sin xilema ni floema). Presentan estomas para el intercambio de gases. Su ciclo vital alterna dos fases:

• Gametofito: fase dominante y fotosintética, produce gametos masculinos y femeninos.
• Esporofito: fase dependiente del gametofito, produce esporas.

Pteridofitos (ej. helechos)

Son plantas vasculares sin semillas. Poseen raíces, tallos (rizomas) y hojas verdaderas (frondes). Tienen estomas.

Ciclo vital de los helechos:

En los helechos, la forma dominante y visible es el esporofito. Los esporangios, que contienen las esporas, se encuentran agrupados en soros, generalmente en el envés de las hojas (frondes). Al germinar, las esporas dan lugar a un pequeño gametofito (protalo), que puede ser masculino, femenino o bisexual. Con un aporte adecuado de agua, los gametos masculinos (anterozoides) nadan hasta el gameto femenino (oosfera) en el arquegonio del gametofito y lo fecundan. Del cigoto resultante se desarrolla un nuevo esporofito, que inicialmente depende del gametofito y luego se arraiga al suelo. El gametofito generalmente se desintegra. El esporofito madura y desarrolla nuevos esporangios para producir esporas, completando el ciclo.

Gimnospermas

Son espermatofitas (plantas con semilla). Son vasculares. Producen semillas desnudas (no encerradas en un fruto). Presentan estructuras reproductoras llamadas conos o estróbilos (a veces denominadas flores primitivas), pero no forman frutos verdaderos. Son plantas leñosas, mayoritariamente perennes. Sus flores suelen ser unisexuales. Ejemplos: pinos, abetos, cipreses.

Angiospermas

Son espermatofitas. Son vasculares. Producen semillas encerradas dentro de un fruto. Poseen flores verdaderas y frutos. Son el grupo de plantas más diverso y moderno. La polinización puede ser anemófila (por el viento), entomófila (por insectos), zoófila (por otros animales) o hidrófila (por agua).

Los Animales

Poríferos

Abundan en el fondo marino. Su cuerpo está formado por una agregación de células poco diferenciadas alrededor de un sistema de poros y canales. Son filtradores: obtienen alimento filtrando partículas del agua. Se reproducen tanto sexual como asexualmente. Ejemplo: esponjas.

Cnidarios

Cuerpo gelatinoso con simetría radial. Poseen tentáculos con células urticantes (cnidocitos). Son carnívoros. Ejemplos: medusas, corales, anémonas.

Anélidos

Cuerpo segmentado en anillos (metamería). Respiración cutánea (por difusión a través de la piel) o branquial en algunas especies acuáticas. Poseen células sensibles a la luz y la humedad. Ejemplos: gusanos marinos (ej. Nereis), sanguijuelas, lombrices de tierra.

Moluscos

Cuerpo blando, generalmente protegido por una concha calcárea (interna, externa o ausente). Cuerpo dividido en tres regiones principales: cabeza-pie, masa visceral y manto (que secreta la concha). Se clasifican en varias clases, entre ellas:

• Gasterópodos: concha única y externa (ej. caracol) o ausente (ej. babosas).
• Bivalvos: concha formada por dos valvas (ej. mejillón, almeja).
• Cefalópodos: concha interna, reducida o ausente. Pie modificado en tentáculos con ventosas (ej. pulpo, calamar).

Artrópodos

Poseen un exoesqueleto de quitina, fuerte y flexible, que mudan periódicamente (ecdisis). Cuerpo segmentado, típicamente dividido en cabeza, tórax y abdomen (aunque puede haber fusiones como el cefalotórax). Apéndices articulados. Cuatro grupos principales:

• Insectos: el grupo más numeroso. Tienen tres pares de patas (6 en total) y generalmente dos pares de alas (pueden estar ausentes o modificadas). Un par de antenas.
• Arácnidos: cuatro pares de patas (8 en total). Carecen de antenas. Cuerpo dividido en cefalotórax y abdomen. Muchos poseen glándulas productoras de veneno. Ejemplos: arañas, escorpiones, ácaros.
• Crustáceos: la mayoría acuáticos. Generalmente con cinco pares de patas (10 en total, aunque el número es variable). Dos pares de antenas. Exoesqueleto a menudo calcificado. Ejemplos: cangrejo, langosta, gambas, percebes.
• Miriápodos: cuerpo alargado con numerosos segmentos, cada uno con uno o dos pares de patas. Un par de antenas. Ejemplos: ciempiés (quilópodos) y milpiés (diplópodos).

Equinodermos

Exclusivamente marinos. Simetría radial en adultos (bilateral en larvas). Esqueleto interno formado por placas calcáreas. Sistema vascular acuífero. Son ovíparos y se desarrollan por metamorfosis. Su alimentación es variada; algunos se alimentan de bivalvos. Ejemplos: estrellas de mar, erizos de mar, pepinos de mar.

Peces

Vertebrados acuáticos. Cuerpo generalmente cubierto de escamas. Son ectotérmicos (de «sangre fría»). Respiración branquial. La mayoría son carnívoros y ovíparos. Dos tipos principales:

• Condrictios (peces cartilaginosos): esqueleto de cartílago. Ejemplos: tiburones, rayas.
• Osteíctios (peces óseos): esqueleto óseo. Ejemplo: sardina, trucha.

Anfibios

Vertebrados terrestres que generalmente dependen del agua para la reproducción. Piel fina, húmeda y sin escamas (en la mayoría), con glándulas mucosas. Son ectotérmicos («sangre fría»). Respiración cutánea, pulmonar y/o branquial (en larvas). Dos grupos principales:

• Anuros: adultos sin cola. Patas traseras adaptadas para el salto. Ejemplos: ranas, sapos.
• Urodelos: adultos con cola y cuerpo alargado. Ejemplos: salamandras, tritones.

Reptiles

Vertebrados principalmente terrestres. Son ectotérmicos. Piel gruesa, seca y cubierta de escamas córneas o placas endurecidas para evitar la desecación. La mayoría son carnívoros. Respiran mediante pulmones. Reproducción ovípara en su mayoría (algunos ovovivíparos o vivíparos). Fecundación interna. Ejemplos: tortugas, cocodrilos, serpientes, lagartos.

Aves

Vertebrados endotérmicos («sangre caliente»). Cuerpo cubierto de plumas. Extremidades anteriores modificadas en alas (la mayoría adaptadas para el vuelo). Huesos ligeros y huecos. Pulmones conectados a sacos aéreos para una respiración eficiente. Pico córneo sin dientes. Reproducción sexual ovípara con fecundación interna. Se pueden clasificar de diversas formas, por ejemplo, según su adaptación al medio:

• Aves acuáticas nadadoras/buceadoras: adaptadas a la vida en el agua. Ejemplo: pingüinos, patos.
• Aves terrestres corredoras/caminadoras: adaptadas a la vida en tierra, a menudo con capacidad de vuelo limitada o nula. Ejemplo: gallina, avestruz.
• Aves zancudas (caminadoras sobre sustratos blandos): con patas y cuello largos para caminar en aguas someras o terrenos blandos. Ejemplo: flamenco, garza.

Mamíferos

Vertebrados considerados entre los más complejos. Se diferencian de otros grupos por la presencia de pelo (función aislante, contribuyendo a la endotermia), glándulas mamarias (las hembras alimentan a las crías con leche), y tres huesecillos en el oído medio. La mayoría tienen cuatro extremidades (adaptadas a diversas funciones: caminar, correr, nadar, volar). Son unisexuales con fecundación interna. Tres grupos principales según su reproducción:

• Placentarios (Euterios): vivíparos con desarrollo embrionario completo dentro del útero materno, nutrido a través de una placenta. Ejemplo: humanos, perros, ballenas.
• Marsupiales (Metaterios): vivíparos, pero las crías nacen en un estado de desarrollo muy temprano y completan su desarrollo en una bolsa externa llamada marsupio. Ejemplo: canguro, koala.
• Monotremas (Prototéridos): ovíparos (ponen huevos). Son los mamíferos más primitivos. Ejemplo: ornitorrinco, equidna.

El Cuerpo Humano

Funciones de Nutrición

El suministro de materiales y energía al organismo se obtiene a través de los procesos de alimentación, digestión, respiración externa (ventilación pulmonar), transporte (circulación) y excreción.

Aparato Digestivo

Interviene el aparato digestivo, encargado de las transformaciones de los alimentos:

• Transformaciones físicas (mecánicas): masticación (dientes), deglución, movimientos peristálticos (estómago e intestino).
• Transformaciones químicas: acción de las enzimas digestivas (presentes en la saliva, jugos gástricos, pancreáticos e intestinales) sobre los nutrientes para convertirlos en moléculas más sencillas absorbibles.

Aparato Respiratorio

El aparato respiratorio se encarga del intercambio de gases: la captación de oxígeno (O₂) del aire y la eliminación de dióxido de carbono (CO₂) del organismo.

Metabolismo Celular

La obtención y transformación de energía, así como la transformación y utilización de los materiales (nutrientes absorbidos), ocurre a nivel celular gracias a la respiración celular (que utiliza el oxígeno) y al conjunto de reacciones del metabolismo celular.

Aparato Circulatorio

El reparto de nutrientes y oxígeno por todo el cuerpo, así como la recogida de dióxido de carbono y otros desechos metabólicos, se realiza gracias al aparato circulatorio (sistema cardiovascular), compuesto por el corazón, los vasos sanguíneos (arterias, venas, capilares) y la sangre.

Recorrido de la Sangre (Circulación Doble y Completa):

El recorrido que hace la sangre en humanos es el siguiente:

1. La sangre pobre en oxígeno (carboxigenada) y rica en dióxido de carbono llega a la aurícula derecha del corazón a través de las venas cavas (superior e inferior), después de haber recorrido el cuerpo y haber cedido el oxígeno a las células y recogido el CO₂.
2. De la aurícula derecha, la sangre pasa al ventrículo derecho.
3. El ventrículo derecho impulsa la sangre por la arteria pulmonar hacia los pulmones.
4. En los alvéolos pulmonares, la sangre libera el dióxido de carbono y se carga de oxígeno (proceso de hematosis).
5. La sangre rica en oxígeno (oxigenada) regresa a la aurícula izquierda del corazón a través de las venas pulmonares.
6. De la aurícula izquierda, la sangre pasa al ventrículo izquierdo.
7. El ventrículo izquierdo, con paredes musculares más gruesas y potentes, impulsa la sangre oxigenada por la arteria aorta para distribuirla a todas las células y tejidos del cuerpo, reiniciando el ciclo.

Aparato Excretor

En la eliminación de materiales de desecho no útiles, producto del metabolismo celular (como la urea y el ácido úrico), interviene principalmente el aparato excretor (sistema urinario: riñones, uréteres, vejiga urinaria, uretra). Otros órganos como los pulmones (eliminan CO₂) y la piel (elimina sudor) también participan en la excreción.

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