biología i fuera de serie - edelvives · 2. evolución de los seres vivos ¿cómo surgen las...
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Biología I
“Alguien metió la pata”, una
inquietante novela gráfica
Recursos a
udiovisuales
Marcela Gleiser Laura Melchiorre
Silvana Perlmuter Milena Rosenzvit
Notas marginales que
acompañan la lectura
Experiencia
s
histórica
s y actu
ales
Artículos periodísticos y de divulgación científica
NAP: 1.er y 2.º AÑO
PBA: 2.º AÑO (ESB)
CABA: 1.er y 2.º AÑO NES
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Evolución, reproducción y herencia
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Biología I / Milena Rosenzvit... [et.al.]; coordinado por Pablo Salomón; dirigido por Florencia N. Acher Lanzillotta; edición a cargo de Sofía Martínez y Sebastián Vargas; ilustrado por Pablo Tambuscio. - 1ª ed. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires: Edelvives, 2014. 200 p.; 27 x 21 cm. ISBN 978-987-642-314-4
1. Biología. 2. Enseñanza Secundaria. I. Rosenzvit, Milena II. Salomón, Pablo, coord. III. Acher Lanzillotta, Florencia N., dir. IV. Martínez, Sofía, ed. V. Vargas, Sebastián, ed. VI. Tambuscio, Pablo, ilus. CDD 570.712
Dirección editorialFlorencia N. Acher Lanzillotta
Coordinación editorialGeorgina Ricci
EdiciónSofía Martínez Ignacio Miller
AutoríaMarcela Gleiser Silvana Perlmuter Laura Melchiorre Milena Rosenzvit
CorrecciónEduardo Mileo
Dirección de arteNatalia Fernández
Diseño de tapa Cecilia Aranda
Diseño de maquetaNatalia Fernández y Cecilia Aranda
DiagramaciónVanina Rodríguez
Documentación fotográficaXXxxxxxxx
IlustratacionesFederico Combi Daniel Zilberberg Camila Torre Notari
Preimpresión y producción gráficaFlorencia Schäfer
Novela gráfica “Alguien metió la pata”Idea: Milena Rosenzvit, Silvana Perlmuter y Pablo Salomón Guión y dibujos: Pablo Tambuscio
© 2014, Edelvives. Av. Callao 224, 2º piso. Ciudad Autónoma de Buenos Aires (C1022AAP), Argentina.
FotograFía
Este libro se terminó de imprimir en el mes de octubre de 2014,en FP Compañía Impresora, Buenos Aires, Argentina.
Reservados todos los derechos de la edición por la Fundación Edelvives. Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de los ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. Queda hecho el depósito que dispone la ley 11.723.
La editorial queda a disposición de los eventuales poseedores de los derechos de fuentes literarias que no pudieron ser contactados.
Fuera de
SERIE
Biología IEvolución, reproducción y herencia
4
Bloque I. Origen y evolución de la vida
1. El estudio de la biodiversidad ¿Qué especies habitan la laguna? .............................. 15La diversidad de los seres vivos ........................................... 16
¿Cómo se mide la biodiversidad? ...................................... 17Notas de laboratorio N.º 1. ¿Cómo se caracteriza la biodiversidad de una laguna? ......................................... 17El estudio de la diversidad de especies .............................. 18Fijismo versus transformismo ............................................. 19Evidencias a favor del transformismo biológico ............... 20
Primera evidencia: los fósiles ............................................. 20Segunda evidencia: la anatomía ........................................ 21Tercera evidencia: la distribución geográfica ................... 22
La clasificación de los seres vivos ....................................... 23Taxones y categorías taxonómicas .................................... 23La clasificación en reinos .................................................... 24La clasificación en dominios .............................................. 25
El ambiente y los cambios en la biodiversidad ................. 26Extinciones masivas ............................................................ 26Extinciones por causas humanas ...................................... 27
La conservación de la biodiversidad ................................... 28Mientras tanto, en otro lugar. “Los maíces de Stalingrado ....29 Mientras tanto, en otro lugar. “Repensar la conservación: ¿áreas naturales protegidas o estrategia birregional?” ....... 30Actividades de repaso ........................................................ 31Actividades de integración ................................................ 32
2. Evolución de los seres vivos ¿Cómo surgen las especies? ........................................ 33Historia de la vida en la Tierra ............................................. 34
Las escalas del tiempo cósmico ......................................... 34El ancestro en común de todos los seres vivos ................. 35Cambios en las ideas sobre la historia de la vida ............. 36
Lamarck y la herencia de caracteres adquiridos ............. 37Mientras tanto, en otro lugar. “La evolución de los mamíferos” ............................................................................... 37Notas de laboratorio N.º 2. ¿Los gusanos se mimetizan con su entorno? ....................................................................... 38
Análisis de un ejemplo de selección natural .................... 39Especiación y selección natural ......................................... 40
Selección artificial .................................................................. 41Mientras tanto, en otro lugar. “Natural, aunque no tanto” ....41Genética y evolución .............................................................. 42Las mutaciones ....................................................................... 43Otros mecanismos evolutivos .............................................. 44
Deriva génica ....................................................................... 44MIgración .............................................................................. 45Selección sexual .................................................................. 45
El estudio de la evolución ..................................................... 46Mientras tanto, en otro lugar. “Entrevista a un evolutólogo”..................................................................... 47Evolución humana ................................................................. 48Actividades de repaso ........................................................ 49Actividades de integración ................................................ 50
3. El origen de la vida¿Cómo surgió la primera especie? .............................. 51Historia de las ideas sobre el origen de la vida ................. 52Notas de laboratorio N.º 3. ¿Puede la carne podrida producir espontáneamente larvas de mosca? ..................... 52Los microbios y la generación espontánea ........................ 53Mientras tanto, en otro lugar. “Generación espontánea vs. biogénesis” ..................................................... 53
El triunfo de la biogénesis .................................................. 54Notas de laboratorio N.º 4. ¿Cómo comprobar que todos los seres vivos, incluidos los microorganismos, solo se originan de otros seres semejantes? ........................ 54
Evolución prebiótica ............................................................ 55La Tierra en sus inicios .......................................................... 56
El origen del agua terrestre ................................................ 56Los gases de la atmósfera ................................................... 57El oxígeno en la evolución prebiótica ................................ 57
Mientras tanto, en otro lugar. “La aparición de la vida era inevitable” ................................................................. 58Notas de laboratorio N.º 5. ¿Cómo se pueden reproducir las condiciones de la atmósfera primitiva con dos frascos y unos tubos? ........................................................................... 59
Objeciones y nuevos aportes a la evolución prebiótica .......60¿Origen extraterrestre de la vida? ..................................... 61
Mientras tanto, en otro lugar. “Vida extraterrestre, de ficción” ................................................................................. 61Sistemas precelulares ............................................................ 62Las primeras células .............................................................. 63La nutrición de los primeros organismos .......................... 64
Tipos de nutrición autótrofa .............................................. 64Tipos de nutrición heterótrofa ........................................... 65La respiración celular .......................................................... 65La nutrición de LUCA .......................................................... 65
Fotosíntesis, oxígeno y consecuencias en la atmósfera ..... 66Actividades de repaso ........................................................ 67Actividades de integración ................................................ 68
Bloque II. La célula y los tejidos
4. Estructura celular¿Qué tienen en común todas las células? ............... 73Los microscopios ópticos y las células ............................... 74Notas de laboratorio N.º 6. ¿Qué estructura presenta el corcho que lo hace flexible, liviano e impermeable al agua y el aire? ...................................................................... 75Mientras tanto, en otro lugar. “La construcción colectiva de la Teoría Celular” ................................................................ 76Organismos unicelulares y multicelulares ........................ 77Notas de laboratorio N.º 7. ¿En qué se parecen las células de distintos seres vivos? ...................................... 78La ultraestructura celular ..................................................... 80La composición química de las células .............................. 81Mientras tanto, en otro lugar. “Biomoléculas: orgánicas e inorgánicas” ......................................................... 81
5
Las biomoléculas y sus funciones ..................................... 82Modelos de células ................................................................. 83
El modelo procariota ........................................................... 83Los modelos eucariotas ...................................................... 84
El contenido de las células eucariotas ................................ 85Organelas del sistema de membranas .............................. 86
Mientras tanto, en otro lugar. “Nobel de Medicina por revelar el misterio del ‘tráfico celular’” .......................... 87Las organelas de la energía celular ..................................... 88
Mitocondrias: la utilización de la energía química .......... 88Cloroplastos: acumulación de energía química ............... 88
Notas de laboratorio N.º 8. ¿Cómo identificar los pigmentos accesorios si solo se observa la clorofila? .......... 89Las membranas de la célula ................................................. 90
El modelo de mosaico fluido .............................................. 90Las proteínas y sus funciones en las membranas ........... 91Transporte de sustancias a través de la membrana ........ 91Transporte pasivo y libre .................................................... 92Transporte pasivo y mediado ............................................. 92
El origen de las células eucariotas ...................................... 93Teoría autógena: complejidad gradual.............................. 93Teoría endosimbiótica: fusión de organismos .................. 94
Actividades de repaso ........................................................ 95Actividades de integración ................................................ 96
5. La pluricelularidad¿Cómo se organizan las células en un organismo? ... 97La evolución de la diferenciación celular ........................... 98
Especialización celular ........................................................ 98Integración y medio interno ............................................... 99La complejidad y el tamaño ............................................... 99
Niveles de complejidad pluricelular .................................... 100Nivel de agregado celular: las colonias ............................. 100Nivel tisular: los tejidos ...................................................... 100Nivel de órganos .................................................................. 101Nivel de sistema de órganos ............................................... 101
El origen de la pluricelularidad ............................................ 102La hipótesis colonial ............................................................ 102La hipótesis plasmodial ...................................................... 102La hipótesis de la fagotrofia ............................................... 103
Notas de laboratorio N.º 9. ¿Es posible inducir experimentalmente la pluricelularidad por fagotrofia? ..........103Notas de laboratorio N.º 10. ¿Pueden las levaduras convertirse en pluricelulares? ............................................... 104Mitosis: ¿división o multiplicación celular? ....................... 105
El ADN y los cromosomas ................................................... 105La mitosis y la distribución del ADN .................................. 106Notas de laboratorio N.º 11. ¿Qué cambios se producen en las células durante la división? ........................................ 107Multiplicación controlada de células y tejidos .................. 108
Cultivo de tejidos vegetales ................................................ 108Cultivo de células animales ............................................... 108
Mientras tanto, en otro lugar. “¿Qué hay de cierto sobre las células madre?” ................................................................. 109Los tejidos animales .............................................................. 110
Tejido epitelial ...................................................................... 110
Tejido nervioso ..................................................................... 111Tejido muscular ................................................................... 111Tejido conectivo o conjuntivo ............................................ 112
Mientras tanto, en otro lugar. “¿Cómo es el proceso por el cual los animales pasan de ser un cigoto a individuos de millones de células altamente organizadas?” ................ 113Patrón general de desarrollo embrionario en los animales .. 114Actividades de repaso ........................................................ 115Actividades de integración ................................................ 116
Bloque III. Reproducción y herencia
6. La reproducción de los seres vivos¿Cuáles son macho y cuáles, hembra?...................... 121La reproducción de los seres vivos ...................................... 122La reproducción sexual ......................................................... 123Notas de laboratorio N.º 12. ¿Se producen renacuajos si los óvulos de las ranas no se ponen en contacto con el esperma de los machos? ........................................................ 123Los gametos ............................................................................ 124
Los gametos en los animales ............................................. 124La formación de los gametos ............................................... 125
Gametogénesis y variabilidad genética ............................. 125La fecundación ....................................................................... 126
Tipos de fecundación .......................................................... 127Mientras tanto, en otro lugar. “Usos veterinarios de la fertilización artificial” .................................................... 127La reproducción sexual en los animales ............................ 128
El desarrollo embrionario en los insectos ......................... 128La reproducción sexual en los poríferos ........................... 129Los mamíferos que ponen huevos ..................................... 129Los mamíferos con marsupio ............................................. 129
La reproducción sexual en las plantas ............................... 130La reproducción sexual en las angiospermas .................. 130La reproducción sexual en las gimnospermas ................. 131
Mientras tanto, en otro lugar. “Los incendios forestales favorecen la reproducción de las coníferas” ........................ 131La reproducción asexual ....................................................... 132
La reproducción vegetativa ................................................ 132La partenogénesis ................................................................ 133La división por fisión binaria .............................................. 133La reproducción mediante esporas ................................... 134Otras formas de reproducción asexual: gemación y fragmentación ................................................................... 135
Mientras tanto, en otro lugar. “Clonación made in Argentina” ................................................................................ 136Actividades de repaso ........................................................ 137Actividades de integración ................................................ 138
7. Reproducción y evolución¿Cómo viven los parásitos? ........................................... 139Reproducción sexual y evolución ........................................ 140El origen de la reproducción sexual .................................... 141La selección sexual ................................................................ 142
6
El cortejo en los animales ................................................... 143El dimorfismo sexual ............................................................. 144Animales hermafroditas y que cambian de sexo ............. 145Las estrategias reproductivas ............................................... 146
Estrategas r ........................................................................... 146Estrategas k .......................................................................... 147Curvas de densidad de población ...................................... 147La sucesiones ecológicas .................................................... 147
La evolución de las plantas .................................................. 148Aparecen los fotoautótrofos ............................................... 148Las primeras plantas: los musgos ..................................... 148Surgen las plantas vasculares ............................................ 149
Mientras tanto, en otro lugar. “En eslabón encontrado” .... 149Protección del embrión en angiospermas .......................... 150
La dispersión de las semillas y los frutos ......................... 151Notas de laboratorio N.º 13. ¿El tamaño del ala de una sámara influye en su capacidad de dispersión? .................. 151Protección del embrión en animales ................................... 152
Los primeros animales ........................................................ 152Surgen los vertebrados acuáticos ...................................... 152Los primeros vertebrados terrestres .................................. 153Protección del embrión en los mamíferos ........................ 153
Sociedades animales ............................................................. 154Mientras tanto, en otro lugar. “Un animal muy social: la termita” ................................................................................ 154Actividades de repaso ........................................................ 155Actividades de integración ................................................ 156
8. La reproducción humana¿Cuándo se producen nacimientos múltiples? ............ 159La función de reproducción en los seres humanos .......... 160El sistema reproductor masculino ....................................... 161
La espermatogénesis ........................................................... 162La maduración de los espermatozoides y la producción de semen .......................................................... 162
El sistema reproductor femenino ........................................ 163La ovogénesis ....................................................................... 164
La regulación de la gametogénesis ..................................... 165El ciclo menstrual ................................................................... 165La fecundación ....................................................................... 166El desarrollo embrionario ..................................................... 166
Embarazos múltiples: mellizos y gemelos ........................ 167El parto ..................................................................................... 167Mientras tanto, en otro lugar. “La Ley de Parto Respetado” ...168Técnicas de fertilización asistida ......................................... 169La clonación ............................................................................ 170Mientras tanto, en otro lugar. “Gattaca: seres humanos de diseño” ................................................................................. 171Métodos anticonceptivos y planificación familiar ............ 172Infecciones de transmisión sexual ...................................... 173
Síndrome de inmunodeficiencia adquirida ...................... 174Mientras tanto, en otro lugar. “Programa Nacional de Salud Sexual y Procreación responsable” ........................ 174Actividades de repaso ........................................................ 175Actividades de integración ................................................ 176
9. Herencia biológica¿Cómo se relaciona la estadística con la genética? . 177La herencia de los caracteres ............................................... 178El estudio de la herencia: la genética .................................. 179Las leyes de Mendel ............................................................... 180
Primera ley de Mendel: principio de uniformidad ........... 180Segunda ley de Mendel: principio de segregación ........... 181Probabilidad en la herencia de un carácter ...................... 182
Notas de laboratorio N.º 14. ¿La herencia de una característica (como el color de la semilla) influye sobre la herencia de otra característica (por ejemplo, su rugosidad)? ......................................................................... 183Teoría Cromosómica de la Herencia ................................... 184Los cromosomas y la información hereditaria .................. 185Meiosis: división celular y reducción de la información genética .................................................................................... 186
Meiosis y variabilidad genética .......................................... 187Mientras tanto, en otro lugar. “Estadística aplicada a la biología” ............................................................................ 188Mientras tanto, en otro lugar. “Genética, estadística y derechos humanos en la Argentina” .................................. 189Variabilidad y evolución ........................................................ 190
La presión ambiental actúa sobre el fenotipo .................. 191Alteraciones cromosómicas .................................................. 192Actividades de repaso ........................................................ 193Actividades de integración ................................................ 194
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Sobre el margen de las páginas encon-trarán anotaciones que acompañarán y guiarán la lectura.
Notas de laboratorio.Propuestas de trabajo para el desarrollo de competencias experimentales genuinas. Invita a reproducir experiencias históricas o actuales.
¿Quién dijo que solo se aprende a imaginar e interpretar experimentos en el laboratorio?
¿Cómo es este libro?
En lápiz van a encontrar preguntas y actividades que los ayudarán a comprender el tema.
En birome se incluyen aclaraciones sobre palabras desconocidas, propuestas para revisar otras partes del libro e ideas clave sobre los contenidos de la página.
Cada vez que encuentren una imagen como esta, preparen el celu, la tablet o la netbook. Estos códigos les permiten acceder a los contenidos audiovisuales con solo apuntar con la cámara de sus dispositivos.*
Al finalizar cada capítulo, van a encontrar variedad y riqueza de actividades de repaso e integración que desarrollan sus competencias cognitivo-científicas. ¡Ayudan a desarrollar el pensamiento científico!
Conclusiones que vinculan el enigma de la apertura con los contenidos del capítulo. De este modo, se aplican los aprendizajes en el análisis de casos concretos. ¡Buenísimo!
Mientras tanto, en otro lugarPorque no hay una única fuente de información que sea válida para comprender un tema, el libro incluye propuestas para el análisis de los contenidos científicos a través de la óptica de los medios masivos de comunicación, el cine, la literatura y otros productos culturales.
* Para tener más información sobre el uso de los códigos QR, visiten la siguiente dirección: http://bit.ly/EDVB2007
¡El libro está lleno de recortes de diarios, revistas, folletos y libros!
“Alguien metió la pata”Una novela gráfica que plantea varios enigmas en los que la biología tiene mucho para aportar... La tranquilidad del pueblo se interrumpe por una serie de sucesos.En la laguna se avistan ranas con extrañas mal-formaciones. En las salas de maternidad parecen abundar los partos de mellizos y gemelos. ¿Hay relación entre estos hechos? Una periodista, un profesor y dos chicos buscarán las respuestas.¿Se animan a acompañar a los protagonistas para resolver el misterio?
3¿Qué especies habitan la laguna?
el estudio de la biodiversidad
Continuará en la página 33.¿Cuántas especies distintas pueden habitar
una laguna? ¿A qué grupos pertenecen?
Bloque I
1
La diversidad de los seres vivosLa zona del planeta en la que se encuentran los seres vivos abarca solo
una delgada capa. Se extiende alrededor de ocho o diez kilómetros desde la superficie de la corteza terrestre hacia la atmósfera y apenas unos metros por debajo de ella, hasta donde son capaces de crecer algunos microorga-nismos y las raíces de ciertas plantas.
Aunque se trate de una película delgada, la biosfera reúne una variedad enorme de formas de vida, desde especies unicelulares, como la mayoría de las que integran el plancton marino, hasta organismos enormes, como los rinocerontes. Técnicamente, a esta variedad de formas de vida se la llama diversidad biológica o biodiversidad. Este concepto comprende las diferencias entre las especies de la biosfera, pero también la variabilidad dentro de las poblaciones, es decir, las diferencias genéticas entre individuos de una mis-ma especie.
Si observan una familia de seres humanos, o de alguna otra especie de vertebrados, notarán fácilmente que sus integrantes se parecen, pero no son idénticos. A esta variabilidad se la conoce como variabilidad genética o hereditaria y es un componente indispensable de la biodiversidad. Gracias a la variabilidad genética, las poblaciones son capaces de resistir condiciones del ambiente que pueden modificarse más o menos bruscamente en un pe-ríodo corto de tiempo, como, por ejemplo, el surgimiento de enfermedades o la escasez de algún recurso. Considerando la existencia de diferencias ge-néticas entre los integrantes de una población, es más probable que algunos posean características que les permitan sobrevivir a esos cambios.
Si bien puede estudiarse la biodiversidad del planeta en su conjunto, mu-chas veces se la analiza en un ambiente determinado. Por eso, la biodiver-sidad también abarca el nivel de ecosistemas y paisajes. Según las condi-ciones físicas que presente un ambiente (como su temperatura media, la humedad y las características del suelo), la diversidad de organismos que allí habiten varía. Por ejemplo, en ambientes donde las condiciones para la vida son favorables, como las selvas, la biodiversidad es alta, mientras que en ambientes inhóspitos, donde solo pocos seres vivos pueden desarrollarse, la biodiversidad es menor.
La biosfera reúne a toda la biodiversidad que existe en la Tierra. Esta se distribuye prácticamente en todas las regiones continentales y oceánicas, y hasta una altura de varios kilómetros en la atmósfera.
especiespoblaciones (variabilidad genética)ecosistemas
Biodiversidad
Si el diámetro promedio de la Tierra es de aproximadamente 13.000 km y la atmósfera tiene un espesor de alrededor de 35 km, ¿qué porcentaje corresponde a la biosfera?
Límite superior de la biosfera
Límite inferior de la biosfera 11.000 m
Nivel del mar
Algunas aves migratorias
Biosfera
7.000 m
5.000 m
0 m
16
Origen y evolución de la vidaBloque I
]
NOTAS DE LABORATORIO
Objetivo: analizar la distribución de las aves, los peces y los mamíferos de una laguna.Procedimiento: se establecieron puntos de avistamiento cada 40 m, alrededor de la orilla de la laguna. Desde allí, se realizaron observaciones de aves y mamíferos a las 6, 13 y 18 horas. Las muestras de peces se obtuvieron con redes, a diferentes profundidades y en distintos puntos de la laguna. Todas las especies observadas se registraron.
Resultados:
experiencia n.º 1¿Cómo se caracteriza la biodiversidad de una laguna?
¿Cómo se mide la biodiversidad?Actualmente, se conocen casi dos millones de especies de seres vivos
diferentes. Aunque pueda parecer una cifra muy grande, en realidad se es-tima que existen más de diez millones de especies que el ser humano aún no ha identificado o descubierto. Esto significa que solo se conoce alrededor del 20% de la diversidad biológica del planeta.
Una manera de cuantificar la biodiversidad es a partir del estudio aislado de las especies pertenecientes a cada grupo de seres vivos. Así, los botá-nicos estudian las especies vegetales; los zoólogos, las especies animales; los micólogos, las especies de hongos, etcétera. Otra manera es analizar la biodiversidad de un ambiente en su conjunto. Esta tarea es realizada por los ecólogos. A través de la obtención de muestras en el sitio de estudio, se ela-boran listas de especies, agrupadas según el grupo al que pertenecen (como aves, mamíferos, insectos o plantas, entre otros), que luego son analizadas estadísticamente. Estos estudios permiten conocer la riqueza específica de un ambiente, que indica la cantidad de especies presentes en él, y su equita-tividad, es decir, la proporción en que se encuentra cada una de estas espe-cies en relación con las restantes.
20% especies descriptas
Para repasar lo visto hasta acá, página 31, actividades 1 y 2.
80% especies desconocidas
No olvidar responder en el informe:1. ¿Por qué los avistajes se realizaron a dife-
rentes horas del día?2. ¿Qué grupo presenta mayor riqueza especí-
fica en el ambiente estudiado? 3. ¿Qué grupo es el más equitativo? ¿Por qué?
Aves
N.°
de in
divi
duos
obs
erva
dos
1614121086420
Especie
Galli
neta
Tero
Jaca
na
Pollo
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egra
Pato
cap
uchi
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Bent
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Chor
lito
Galla
reta
chi
ca
Horn
ero
Mamíferos
N.°
de in
divi
duos
obs
erva
dos
30
25
20
15
10
5
0
Especie
Coip
o
Tuco
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o
Cuis
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Mul
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Zorr
o gr
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Peces
N.°
de in
divi
duos
obs
erva
dos
30
25
20
15
10
5
0
Especie
Peje
rrey
Lisa
Corv
ina
negr
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Leng
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Ver la experiencia en: http://bit.ly/EDVB2017
17
El estudio de la biodiversidad Capítulo 1
El estudio de la diversidad de especiesComo vimos, una manera de estudiar la biodiversidad es a partir del aná-
lisis de cada una de las especies que la conforman. De hecho, este paso es fundamental y se requiere como punto de partida para estudiar la riqueza específica y la equitatividad de un ambiente. De otro modo, ¿cómo podrían identificarse los seres vivos observados?
Los primeros naturalistas se dedicaron a recolectar individuos, descri-birlos y reunirlos en herbarios y bestiarios, según se tratara de plantas o de animales. A medida que aumentaba el número de ejemplares de estas colecciones, se hacía cada vez más difícil logar una manera adecuada para clasificarlos y, así, poder estudiarlos ordenadamente. En el siglo XVII, el na-turalista inglés John Ray (1627-1705) dio un gran paso en el tema, al pro-porcionar una definición de especie que podía ser aplicada en la práctica. Al contrario de los compendios que se realizaban hasta el momento, que ordenaban los seres vivos alfabéticamente, e incluso incluían criaturas fan-tásticas, como unicornios y sirenas, Ray se basó en la observación directa de los organismos. Según este naturalista, una especie era un “conjunto de individuos que mediante la reproducción originan individuos similares a sí mismos”.
A partir de esta definición, el biólogo sueco Carl Linneo (1707-1778) intro-dujo una nueva manera de clasificar a los seres vivos basada, precisamen-te, en sus órganos reproductores. Además, propuso una forma de nombrar a las especies de manera inequívoca. De este modo, los investigadores de cualquier parte del mundo pudieron referirse al mismo ser vivo sin caer en los malentendidos debidos al uso de las denominaciones locales. El sistema de Linneo se llama nomenclatura binomial y consiste en aplicar dos palabras para cada especie: una para el nombre del género, que abarca a muchas es-pecies relacionadas, y otra para un descriptor específico. Así, el género descri-be a todo un grupo, y el descriptor hace referencia a la especie en particular. Por ejemplo, Vicugna vicugna es el nombre de la vicuña, mientras que Vicugna pacos define a la alpaca, dos especies relacionadas y, por lo tanto, similares. Este sistema continúa utilizándose en la actualidad y permitió nombrar a millones de especies.
¿Por qué se llamarían
“bestiarios”? Buscar.
¿Qué otras definiciones de especie existen? Averiguar. Consultar en capítulo 2 la página 40.
En México, se llama tomate al Physalis ixocarpa, una planta que no existe en la Argentina.
Bestiario de Conrad Gesner (1516-1565): http://bit.ly/EDVB2018
El sistema de nomenclatura binomial se creó a partir de un concepto de especie basado en la función de reproducción; por eso, los seres vivos se describen y ordenan según este criterio.
Linneo clasificó las plantas y los animales en su libro Systema Naturae (‘Sistema natural’) publicado originalmente en 1735. Este detalle de una acuarela realizada en 1736 ilustra el sistema de clasificación de las plantas de Linneo, basado en las características sexuales.
18
Origen y evolución de la vidaBloque I
Fijismo versus transformismo Los naturalistas que se dedicaron a la clasificación de las especies, a su
vez, comenzaron un debate directamente relacionado con el origen de la diversidad de los seres vivos: ¿todas las especies existen en la naturaleza desde el comienzo de la vida, o es posible que surjan nuevas especies y que otras desaparezcan del planeta?
Esta pregunta dividió a investigadores en dos grupos. Por un lado, esta-ban quienes sostenían que las especies habían sido creadas por Dios en el origen y que permanecían intactas a través de la historia de la vida. Por eso, se basaban en la selección de ciertos rasgos arbitrarios, que usaban como indicadores, para clasificarlas. Esta hipótesis sobre la fijeza de las especies recibió el nombre de fiijsmo. Por otro lado, se encontraban aquellos que pro-ponían que las especies podían modificarse a través del tiempo. Estos inves-tigadores buscaban en los seres vivos un conjunto de rasgos que parecían surgir naturalmente como criterio para agrupar las especies y clasificarlas. A esta idea basada en el cambio de las especies a lo largo del tiempo se la llamó transformismo o evolucionismo.
El debate entre el transformismo y el fijismo duró mucho tiempo, debido especialmente a la interferencia de cuestiones que no eran científicas, sino religiosas o filosóficas. El ser humano es un ser complejo y, muchas veces, las investigaciones se ven influidas por las creencias o los prejuicios de las personas que las llevan a cabo, aun de manera inconsciente. Así, por ejem-plo, Linneo fue muy religioso y defensor del fijismo; sin embargo, matizó su posición a partir del estudio de especies híbridas de cultivo, resultado de la mezcla de dos especies silvestres, que fueron obtenidas por agricultores y que, por lo tanto, no habían sido creadas por un acto divino en el origen del mundo.
George Louis Leclerc, conde de Buffon (1707-1788), contrariamente a Linneo, era partidario de una naturaleza en continuo cambio, y sostenía que muchas de las formas vivientes que se observaban eran “degeneraciones” de especies anteriores, es decir que estas se transformaban. A pesar de ello, el abandono de ideas tan arraigadas en los científicos no fue sencillo (como no lo es en ninguna época). Además, aún faltaba encontrar el mecanismo por el cual las especies cambiaban.
Linneo sostenía que todas las especies ha-bían sido creadas originariamente por Dios; por eso, su principal objetivo fue realizar un enorme inventario de todas ellas.
Las ideas del conde de Buffon, expuestas en una extensa obra titulada Historia natural, general y particular, eran claramente trans-formistas.
Aristóteles (384-322 a. C.) pensaba que las espe-cies habían sido creadas mediante un acto divino y que se ordenaban según un grado de perfección creciente, el más alto de los cuales correspondía al ser humano.
¿Las ranas con muchas patas serán especies nuevas? ¿Cómo pueden haberse formado?
Ver capítulo 2, “La evolución de los seres vivos”.
19
El estudio de la biodiversidad Capítulo 1
Evidencias a favor del transformismo biológicoLos defensores del transformismo basaban sus ideas en ciertos hechos
que no podían explicarse satisfactoriamente a partir del fijismo. Para los transformistas, estos hechos constituían pruebas o evidencias de que los se-res vivos habían cambiado en el transcurso del tiempo y que, por lo tanto, las especies no permanecían inmutables.
Primera evidencia: los fósilesEl estudio de las rocas que componen la corteza terrestre comenzó en
la Antigüedad, hace 2.500 años. De la misma manera que se armaban los herbarios y los bestiarios, en la Edad Media (siglos V al XV), se realizaron lapidarios, es decir, colecciones de rocas y piedras, con descripciones de cada ejemplar. Entre estos ejemplares, se encontraban diversos fósiles.
Algunos naturalistas coincidían en que los fósiles eran solo rocas “pro-ducto de la madre tierra” y que, aunque parecieran seres vivos, no guar-daban ninguna relación con ellos. Otros, en cambio, sostenían que los fó-siles eran petrificaciones de huesos que alguna vez pertenecieron a seres vivos. Así, el científico danés Nicolás Steno (1638-1686) propuso que eran rastros de la vida de épocas pasadas que no se encontraban descriptas en las Escrituras.
En la actualidad, sabemos que los fósiles son restos de seres vivos, mu-chos de los cuales estuvieron expuestos a un proceso en el que sus partes duras fueron reemplazadas por minerales. Como resultado de este proceso, ocurrido a lo largo de millones de años, el organismo (o las partes que de él se conservaron) adquirió el aspecto y la composición de una roca. Uno de los primeros en describir la petrificación que dio origen a los fósiles fue el científico inglés Robert Hooke (1635-1703). Según Hooke, los minerales del agua ingresaban en los espacios libres de las células del organismo y se so-lidificaban. Además, sostuvo que la ausencia de organismos vivos idénticos a los fósiles se debía a que las especies se habían extinguido y, siguiendo ese razonamiento, llegó a afirmar: “no sería raro suponer que existen muchas otras especies nuevas que no existían en el comienzo”.
¿Hooke era transformista o
fijista? ¿Por qué? ¿Y Steno?
Estrato antiguo Estrato antiguo Estratos nuevos
El proceso de mineraliza-ción de los restos de un animal comienza cuando se descomponen los tejidos blandos.
En una segunda etapa, las partes duras (huesos y dientes) son sepultadas por capas de sedimentos y reemplazadas por minerales.
Los movimientos del sub-suelo provocan la elevación de la roca que contiene el fósil. Así, este va subiendo a la superficie.
Finalmente, la erosión puede dejar el fósil al descubierto. También puede ocurrir que sea desenterrado por algún investigador.
Nicolás Steno sentó las bases de la geología al afir-mar que los sedimentos se superponen horizontalmen-te en una serie de capas o estratos rocosos, en los que los más nuevos se asientan sobre los más antiguos.
20
Origen y evolución de la vidaBloque I
Segunda evidencia: la anatomíaA partir del estudio de la forma y la función de diversas partes de los
seres vivos, se encontraron una gran cantidad de similitudes entre especies que habitaban en zonas muy diferentes. Por ejemplo, la pata de un cocodri-lo, el ala de un ave, la aleta de una ballena, el ala de un murciélago y la pata de un caballo presentan el mismo patrón en la posición y la forma de sus huesos. Sin embargo, sus extremidades cumplen funciones distintas.
Según Linneo y otros defensores del fijismo, el objetivo final del estudio de las especies consistía en deducir el “plan original” que había tenido el creador al momento de diseñarlas. Por ejemplo, la repetición de una pieza como las vértebras de la columna era solo una forma de construcción para todos los animales vertebrados, y la similitud en los huesos de las extre-midades de los tetrápodos (animales con cuatro patas) era una prueba de un “plan de la naturaleza”. Los partidarios del transformismo, en cambio, sostenían que este tipo de similitudes entre especies era una evidencia de que ambas compartían un pasado común, dado que no eran explicables desde su funcionalidad. Además, argumentaban que si las especies hubie-sen sido creadas de manera individual, no habría razón de que existieran esas coincidencias.
La cantidad de semejanzas entre seres vivos aparentemente no empa-rentados entre sí es abrumadora. No se limita solo a los huesos de las extre-midades de un grupo de animales: también se observa, por ejemplo, en la cantidad de patas de los animales vertebrados (que siempre poseen cuatro, y nunca cinco, ocho o veinte), en la presencia de pequeños huesos caracte-rísticos de la pelvis y de las patas en animales que carecen de ellas, como las ballenas y las serpientes, y en las etapas del desarrollo de los embriones. En el siglo XX, con el desarrollo de nuevas tecnologías, fue posible comprobar más similitudes en la composición y la organización celulares y subcelulares de los seres vivos, como la existencia de membranas dobles, la función de los ribosomas en la fabricación de proteínas y, más aún, la universalidad del có-digo genético expresado en los ácidos nucleicos de todas las formas de vida.
Aunque no presenten una misma función, las extremidades anteriores de estos animales conservan una estructura común; esto constituye una evi-dencia a favor de que las especies se transforman.
¿Las patas múltiples de las ranas tendrán la misma organización en sus huesos que las patas de ranas normales? ¿Por qué? ¿Cómo serán sus células?
Pollo Cerdo Ser humano
Ciertas etapas del desarrollo del embrión de especies relacionadas mantienen similitudes que luego no se conservan en los individuos adultos.
Cocodrilo
Ave Ballena Caballo
Murciélago Ser humano
21
El estudio de la biodiversidad Capítulo 1
Tercera evidencia: la distribución geográficaHasta el siglo XVIII, los naturalistas se limitaban a estudiar la biodiversi-
dad en las regiones donde ellos mismos vivían o en sus alrededores. Por eso, no es extraño que muchos creyeran que cada organismo había sido creado con un fin y hubiese sido depositado en el ambiente que le correspondía. A mediados de ese siglo y durante el siglo siguiente, los investigadores euro-peos salieron a recorrer el mundo.
En sus viajes, los investigadores recolectaron ejemplares de especies pro-venientes de regiones consideradas, para los europeos, exóticas y remotas, y pudieron observar las diversas formas de vida en sus ambientes naturales. Esto llevó a los naturalistas ingleses Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Wallace (1823-1913) a dudar de que las especies hubieran sido creadas par-ticularmente y permanecieran invariables en el tiempo. Así, en el diario del viaje que realizó a bordo del Beagle (publicado en 1839), Darwin escribió: “La distribución de los habitantes de este archipiélago [de Galápagos] estaría le-jos de ser tan sorprendente […] si una isla poseyera una especie de lagarto y otra isla otro género distinto, o no poseyera ninguno; o bien, si las diferentes islas estuvieran habitadas no por especies representativas de los mismos géneros de plantas, sino por otros totalmente distintos. Pero lo que me llena de asombro es el hecho de que varias islas poseen sus propias especies de tortugas, pinzones y numerosas plantas, y estas especies tienen las mis-mas costumbres generales, ocupan situaciones parecidas y llenan evidente-mente el mismo lugar en la economía natural del archipiélago”.
Distribución de las especies de felinos americanos del género Leopardus. Darwin notó que las especies no resultaban tan distinguibles entre sí, sino que pre-sentaban características que variaban gradualmente, según la zona donde cada una se desarrollaba.
¿Por qué esperaría eso Darwin?
¿Qué se puede deducir de estas
observaciones?
Para repasar lo visto hasta acá, página 32, actividades 3 y 4.
Leopardus guigna (gato huiña)
Leopardus pardalis (ocelote)
Leopardus wiedii (margay)
Leopardus tigrinus (leopardo tigre)
Leopardus pajeros (gato del pajonal)
Leopardus jacobita (gato andino)
Leopardus geoffroyi (gato montés)
Leopardus braccatus (gato del pantanal)
Leopardus colocolo (gato colocolo)
22
Origen y evolución de la vidaBloque I
Los taxones se clasifican de manera jerárquica.
En el cuadro se ejemplifica con cuatro organismos la clasificación de los seres vi-vos, según el actual sistema de categorías taxonómicas.
La clasificación de los seres vivosLa unificación en la nomenclatura de las especies permitió establecer
normas científicas comunes para agrupar a los seres vivos. En la Antigüe-dad, se clasificaba a los organismos según su utilidad para el ser humano. Así, por ejemplo, las especies se distinguían entre comestibles, venenosas, perjudiciales para los cultivos, etcétera. Más adelante, las especies comen-zaron a agruparse por las similitudes y las diferencias que presentaban en su forma y apariencia. Por ejemplo, Aristóteles separó a los animales de las plantas. A su vez, subdividió cada grupo: las plantas, en plantas con y sin flores, y los animales, en los que poseían sangre y los que no la poseían. Sin embargo, las similitudes que tenía en cuenta para incluir a dos o más seres vivos en un mismo grupo eran aparentes, es decir, no estaban relacio-nadas con el proceso de transformación de las especies (lo que hoy se co-noce como evolución). De este modo, por ejemplo, agrupó a los delfines junto con los peces, debido a que ambos poseen aletas.
Taxones y categorías taxonómicasEl proceso de transformación de las especies a lo largo de la historia de la
vida puede representarse como un enorme árbol genealógico, donde algu-nas especies se encuentran más cercanas o más alejadas, según su relación de parentesco. Es a partir de estos conocimientos que se clasifica a los seres vivos en la actualidad.
Cada grupo de organismos relacionados recibe el nombre de taxón. Ani-malia (animales), Plantae (plantas), Chordata (cordados) y Mammalia (mamí-feros) son ejemplos de taxones. Los taxones se ordenan siguiendo un orden jerárquico, en el que los taxones inferiores están comprendidos en los taxo-nes superiores y donde cada taxón corresponde a una categoría, como reino, filo, género o especie. De esta manera, las especies se agrupan en géneros y estos, en familias. El grupo de familias emparentadas se incluye en un orden. Los órdenes se agrupan en clases. Las clases más relacionadas están com-prendidas en filos (en los animales) o en divisiones (en las plantas). El grupo de filos o divisiones resulta en un reino y todos los reinos están incluidos en los dominios.
¿Aristóteles sostenía ideas fijistas o transformistas?
Dominio Eukarya Eubacteria
Reino Plantae Animalia Bacteria
Filo o División Magnoliophyta Spermatophyta Chordata Actinobacteria
Clase Magnoliopsida Gymnospermae Aves Actinobacteria
Orden Solanales Ginkgoales Falconiformes Actinomycetales
Familia Solanaceae Ginkgoaceae Cathartidae Mycobacteriaceae
Género Solanum Ginkgo Vultur Mycobacterium
EspecieSolanum tuberosum
Solanum licopersicum
Ginkgo bilobaVultur gryphus
Mycobacterium tuberculosis
Nombre común
papa tomate ginkgocóndor andino
bacteria de la tuberculosis
23
El estudio de la biodiversidad Capítulo 1
La clasificación en reinosDesde la época de Aristóteles (s. IV a. C.), y durante los siguientes dos mil
años, los seres vivos se agruparon en dos reinos: Animales y Plantas. El mis-mo Linneo mantuvo esta división en su Sistema Naturae, en 1735.
Alrededor de 1850, las dificultades para clasificar a los seres microscópi-cos en el sistema de dos reinos llevaron a proponer nuevas divisiones entre los grupos de seres vivos. En 1866, el biólogo alemán Ernst Haeckel (1834-1919) estableció el reino Protista como un grupo separado de las plantas y los animales. Este reino incluía a todos los seres microscópicos, como algunas algas y todos los protozoos y las bacterias. Sin embargo, el mismo Haeckel reconoció que no se trataba de una clasificación basada en las relaciones de parentesco que pudiera haber entre los organismos del grupo, ya que estos compartían características tanto con las plantas como con los animales; su empleo se debía, más bien, a motivos fundamentalmente prácticos.
Con el avance en el conocimiento de las células, fue evidente la impor-tancia de distinguir entre los organismos constituidos por células procario-tas y los integrados por células eucariotas. A partir de esta idea, el biólogo estadounidense Herbert Copeland (1902-1968) propuso, en 1938, la creación de un nuevo reino que incluía a todos los organismos unicelulares cuyas células carecían de núcleo (los procariotas). Este reino recibió el nombre de Monera.
Finalmente, una clasificación en reinos más moderna fue propuesta por el ecólogo estadounidense Robert Whittaker (1920-1980) en 1969. Whittaker reunió a los hongos en un nuevo reino llamado Fungi; hasta entonces se los agrupaba con las plantas o con los protistas, según si eran unicelulares o plu-ricelulares. A partir de ese momento, se reconocieron cinco grandes grupos.
s. IV a. C – s. XIX
2 reinos: Animales y Plantas
1866
3 reinos: Animales, Plantas y Protistas
1938
4 reinos: Animales, Plantas, Protistas y Moneras
1969
5 reinos: Animales, Plantas, Protistas, Moneras y Hongos
Animalia: organismos eu-cariotas pluricelulares, sin pared celular, heterótrofos.
Plantae: musgos, helechos, gimnospermas y angiospermas. Organismos eucariotas pluricelulares, con pared celular de celulosa, autótrofos.
Fungi: líquenes y hongos. Organismos eu-cariotas pluricelulares o unicelulares, con pared celular de quitina, heterótrofos.
Protista: algas, protozoos y otros microorga-nismos. Organismos eucariotas mayormen-te unicelulares, heterótrofos o autótrofos.
Monera: bacterias. Organismos unicelulares procariotas, con pared celular de diferente composición, heterótrofos o autótrofos.
24
Origen y evolución de la vidaBloque I
La clasificación en dominiosHasta hace veinticuatro años, los reinos se consideraban la categoría
taxonómica más inclusiva. Sin embargo, a partir del estudio de las moléculas que componen a los seres vivos, se encontró que toda la diversidad de la vida podía organizarse en tres linajes evolutivos principales, a los que se llamó dominios.
La disciplina que se encarga de la investigación sobre las relaciones de parentesco entre las especies es la sistemática. Para realizar estos estudios, los biólogos emplean técnicas de biología molecular que les permiten ana-lizar las similitudes y las diferencias entre las moléculas que conforman el material hereditario o genético (el ácido desoxirribonucleico, conocido por su sigla ADN) y entre las proteínas de las especies estudiadas. Así, se cons-truyen árboles filogenéticos, que representan las relaciones entre las espe-cies. De este modo, por ejemplo, el reino Monera ya no es considerado como tal, sino que fue dividido en dos grandes dominios: Archaea (que incluye los seres unicelulares más primitivos, llamados arqueas o arqueobacterias) y Eubacteria (que abarca a las bacterias verdaderas). A su vez, las plantas, los animales, los hongos y los protistas se engloban en el dominio Eukarya (que agrupa a todos los organismos con células eucariotas).
Existen diferentes tipos de árboles filogenéticos; entre ellos, se encuen-tran los cladogramas. En un cladograma como el que se encuentra al pie de esta página, cada rama corresponde a un grupo de organismos. El largo de cada rama representa la cantidad de cambios acumulados en un taxón desde su origen; este se encuentra en el punto donde nace la rama, que re-cibe el nombre de nodo. El nodo representa al ancestro común del grupo de especies que se desprenden de él. Los eventos de especiación pueden haber ocurrido, por ejemplo, debido a la aparición de nuevas características en poblaciones, que de esta manera se diferenciaron de otra especie más anti-gua. Finalmente, cada árbol filogenético tiene una raíz, el nodo basal. Este representa al ancestro común de todos los grupos analizados.
Para repasar lo visto hasta acá, página 32, actividades 5 y 6.
Cladograma. Aunque, en apariencia, los delfines resulten más parecidos a los peces que a los hipopótamos, están más emparentados con estos últimos.
Árbol fologenético.
La evolución de la vida es un proceso continuo que comenzó hace alrededor de 4.000 millones de años. Una forma de representar este proceso y el surgi-miento permanente de la biodiversidad es mediante árboles filogenéticos.
Procariotas
Eubacteria Archaea Eukarya Organismos pluricelulares
Eucariotas
Bacterias verdes del azufre Bacterias Gram positivas Bacterias púrpuras Cianobacterias FlavobacteriasBacterias termotogas
Género MethanosarcinaGénero Methanobacterium Género Methanococcus Thermococcus celer
Género ThermoproteusGénero Pyrodictium
Mohos mucilaginosos
Amebas del género Entamoeba
Ancestro universal
Animales Hongos Plantas
Ciliados
Flagelados TricomónadasMicrosporidiasDiplomónadas
Halófilos
25
El estudio de la biodiversidad Capítulo 1
El ambiente y los cambios en la biodiversidadA lo largo de la historia de la vida en la Tierra, junto con la diversificación
de las poblaciones y el surgimiento de nuevas especies, se ha producido la pérdida de variantes genéticas e, incluso, de especies completas. La velo-cidad de estos procesos es diferente: mientras la aparición de una nueva especie suele requerir períodos de tiempo geológicos, su extinción puede ocurrir en pocos años. Sin embargo, ambos ocurren permanentemente en los ambientes.
Extinciones masivasA partir del estudio del registro fósil, se pudo saber que la gran mayoría
de las especies que habitaron el planeta en algún momento se encuentran extintas. Se estima que, en la actualidad, solo está representado el 0,1% de los seres vivos que se produjeron a lo largo de la historia de la vida.
Muchas de estas extinciones ocurrieron en lapsos de tiempo breves, de-bido a la acción de diversos fenómenos geológicos que modificaron sustan-cialmente el ambiente de la Tierra, como el impacto de meteoritos sobre la superficie terrestre, cambios climáticos, glaciaciones, vulcanismo, inunda-ciones y sequías, entre otros. A estas extinciones se las conoce como extin-ciones masivas, y se han detectado especialmente en cinco momentos de la historia de la Tierra.
Eón Era Período Millones de años
Prearcaico
ArcaicoNeoarcaicaMesoarcaicaPaleoarcaica
ProterozoicoNeoproterozoicaMesoproterozoicaPaleoproterozoica
Fanerozoico
Paleozoica
CámbricoOrdovícicoSilúricoDevónicoCarboníferoPérmico
MesozoicaTriásicoJurásicoCretácico
CenozoicaTerciario
Cuaternario
Hace 439 millones de años, ocurrió la extinción del Ordo-vícico-Silúrico, debido a cambios en el nivel del mar. Es-tas variaciones condujeron a la extinción del 25% de las familias marinas (que incluían el 60% de los géneros).Unos 364 millones de años atrás, se produjo la extinción del Devónico. Su causa es desconocida, pero se sabe que terminó con la vida del 57% de los géneros que existían.Hace 251 millones de años se produjo la extinción del Pérmico-Triásico, que afectó al 84% de los géneros
1
4
5
2
3
1
2
3
4
5
marinos y al 70% de las especies terrestres. Sus causas fueron el intenso vulcanismo y el cambio climático global.A fines del Triásico, entre 199 y 204 millones de años atrás, el vulcanismo y el cambio climático provocaron la desaparición del 52% de los géneros marinos.Alrededor de 65 millones de años atrás, ocurrió la extin-ción más conocida, que provocó la desaparición del 18% de las familias de vertebrados terrestres (entre ellos, los dinosaurios) y del 47% de los géneros marinos.
Muchos investigadores
sostienen que nos encontramos
frente a una sexta extinción
masiva, provocada de manera
directa e indirecta por la
actividad del ser humano.
Períodos de tiempo geológicos
= millones de años
3800
250
57050043541036029024020513866
1,6
26
Origen y evolución de la vidaBloque I
Extinciones por causas humanasLa causa principal de la extinción de las especies en la actualidad es la
actividad del ser humano, que afecta la biodiversidad de varias maneras. Por ejemplo, altera los ecosistemas mediante la introducción de especies exóti-cas, la contaminación del aire, del agua o del suelo, o la modificación de la organización de la comunidad biológica producida por la construcción de rutas y obras de ingeniería. Además, sobreexplota poblaciones de plantas y animales (por ejemplo, mediante el uso indiscriminado de especies de árbo-les, peces, moluscos y crustáceos) y limita su área de distribución.
Los cambios mencionados conducen a la disminución paulatina de las poblaciones. Al disminuir su tamaño, el riesgo de extinción aumenta. Las poblaciones pequeñas son más susceptibles de desaparecer. Las pertur-baciones, ya sean naturales o causadas por el ser humano (como incen-dios, sequías, inundaciones, ciclones, etcétera), que en condiciones de salud ambiental podrían no significar un riesgo tan alto para estas poblaciones, tienen efectos devastadores sobre ellas cuando se producen en el marco de una alteración ambiental generalizada. Al reducirse la cantidad de indi-viduos, disminuye la variabilidad genética de la población; así, se pierden variantes que podrían llegar a sobrevivir a esos eventos adversos. Junto con esto, aumentan las probabilidades de que surjan enfermedades heredita-rias, debido a que en las poblaciones pequeñas los individuos están estre-chamente emparentados.
Como consecuencia de las alteraciones en los ambientes de la Tie-rra, actualmente nos encontramos frente a una crisis de la biodiversidad, que implica la pérdida acelerada de la variedad genética, de especies y de ecosistemas.
Según los estudios de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN, por sus siglas en inglés), una institución que se dedica a la conservación de los recursos naturales, en el siglo XVII se extinguieron al menos ochocientas especies animales y vegetales. Esta cifra se eleva a dos mil si se incluyen las extinciones causadas por el ser humano hasta ese mo-mento. En la actualidad, existen más de 17 mil especies en vías de extinción.
La Lista Roja de Especies Amenazadas 2007 incluye más de cuatrocientas espe-cies argentinas. El palo rosa (Aspidosperma polyneuron), el pato serrucho (Mergus octosetaceus) y el flamenco andino (Phoenicoparrus an-dinus) están entre ellas.
Para repasar lo visto hasta acá, página 32, actividad 7.
100.000
10.000
1.000
100
10
1
0,8
0
Extinciones por cada mil especies por milenio
Pasado remoto (registro fósil)
Especies marinas
Mamíferos Mamíferos Aves Anfibios Todas las especies
Pasado reciente (extinciones conocidas)
Futuro (simulación)
El ritmo futuro simulado de las extinciones es diez veces mayor que el actual.
El ritmo actual de las extinciones es hasta mil veces mayor que el del registro fósil.
Ritmo promedio de extin-ciones en el largo plazo.
Fuente: “La crisis de la bio-diversidad”, en Biodiversidad mexicana (www.biodiversi-dad.gob.mx), sitio web de la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO), México.
27
El estudio de la biodiversidad Capítulo 1
La conservación de la biodiversidadComo vimos, la biodiversidad se manifiesta en diferentes niveles: en la
diversidad de especies, en la variabilidad de los genes y en la variedad de ecosistemas y paisajes. En todos ellos impacta la acción del ser humano y, por eso, es imprescindible implementar diversas estrategias de conserva-ción para atenuar o detener su deterioro.
Los seres humanos hemos aprovechado la biodiversidad genética de las especies naturales para obtener variedades domesticadas de plantas de cul-tivo (como el maíz, el trigo, el tomate y la papa) y de animales de cría (como las ovejas, las vacas y los caballos). Junto con la forma de crearlas o mante-nerlas y las tradiciones de las sociedades que las desarrollaron, conforman la biodiversidad cultural.
Los seres humanos no solo aprovechamos las especies como tales. En la ac-tualidad, se producen diversos organismos transgénicos, como el maíz tolerante a herbicidas y la soja resistente a insectos, que contienen genes de otras espe-cies que les confieren una propiedad ventajosa para el productor, frente al resto de las variedades. En este caso, se explota la biodiversidad de genes.
Finalmente, la biodiversidad de paisajes y ecosistemas garantiza el man-tenimiento del equilibrio de los procesos que ocurren a nivel de paisaje. Por ejemplo, la fertilidad de los suelos, el equilibrio de los fenómenos hidrológi-cos y la regulación del clima a nivel global, entre muchos otros.
En cada uno de los niveles de biodiversidad es posible identificar tres atributos: su composición (que incluye la riqueza específica), su estructura (que involucra la abundancia de cada componente y cómo estos se rela-cionan entre sí) y su función (que abarca los procesos que ocurren en cada nivel, como las relaciones entre poblaciones, la polinización, las perturba-ciones en el ambiente, etcétera). Por lo tanto, un plan de conservación de la biodiversidad integral y efectivo a largo plazo debe tener en cuenta todos estos factores.
Para repasar lo visto hasta acá, página 32, actividad 8.
Una de las medidas orientadas a la conser-vación de la diversidad es la creación de áreas naturales protegidas, como los par-ques nacionales. El Parque Nacional Nahuel Huapi, creado en 1934, es el parque nacional más antiguo de la Argentina.
En la misma línea que la creación de áreas naturales protegidas se encuentra la de de-clarar a ciertas formaciones paisajísticas y a algunas especies monumentos naturales. En 1996, la taruca o venado andino fue de-clarado monumento natural en nuestro país.
¿Cómo se distribuye la
biodiversidad cultural en la
Argentina? ¿Cómo se relaciona
con la biodiversidad de especies
de cada lugar?
Atributos de la biodiversidad
composición estructura función
¡Completar!
28
Origen y evolución de la vidaBloque I
En la primavera de 1943 la derrota del sexto ejército en Stalingrado
había sellado la suerte del frente oriental y dio inicio al repliegue de los alemanes. La muerte de más de 127 mil soldados y la captura de otros 90 mil por el ejército so-viético preocupaban al alto mando alemán. Pero algo más llamaba su atención. Más de doscientas estaciones biológicas de campo, distribuidas entre Minsk y la península de Crimea, en territorio todavía ocupado por los alemanes, caerían pronto en manos de los rusos. Las colecciones de semillas en al-gunas de esas estaciones incluían, además de simientes mejoradas y muestras locales, duplicados de las colecciones que Nicolái Vavílov había recogido en sus expediciones por todo el mundo entre 1905 y 1927.
En junio de 1943 el teniente Heinz Brü-cher fue encargado por el Reichführer SS Heinrich Himmler para dirigir una opera-ción de “rescate” de las colecciones ex situ de semillas en Ucrania y Crimea antes de la llegada de las tropas soviéticas. Brücher pensaba que la conquista de la Unión Sovié-tica proporcionaba a Alemania el control absoluto de regiones de gran importancia botánica que servirían para desarrollar nue-vas plantas mejoradas y garantizar la seguri-dad alimentaria del pueblo alemán.
La variación genética de cultivos y de sus parientes silvestres, así como la identifi-cación de su centro de origen donde existe una mayor cantidad de variedades, se con-virtieron en elementos de gran importan-cia en este proceso. Y en la Unión Soviética el genetista y agrónomo Nikolái Vavílov se destacó en esta tarea. Sus más de cien ex-pediciones científicas lo llevaron a todo el
mundo, incluso a México, y le permitie-ron formular su célebre hipótesis sobre los centros de origen y la variabilidad genética de los principales cultivos. La selección de plantas en función de sus características dominantes (resistencia a la sequía, por ejemplo) permitiría desarrollar las técnicas de mejoramiento más allá de lo que se ha-bía logrado en los 10 mil años desde que se inició la agricultura.
El 16 de junio de 1943 Brücher y un des-tacamento de tropas especiales iniciaron la recuperación de las colecciones. En la es-tación de Sinelnikovo encontraron dupli-cados de la colección mundial que Vavílov había reunido en Leningrado y, entre otras cosas, muchas muestras de maíces de Méxi-co y América Central.
Las colecciones fueron trasladadas al castillo de Lannach en Graz (Austria). En el verano de 1943, Brücher sembró varias muestras de cebada y trigo, concluyendo que para 1945 tendría semillas mejoradas. Sin embargo, en febrero de 1945 se le orde-nó dinamitar sus instalaciones para evitar que cayeran en poder del enemigo.
Hoy, que arde la polémica sobre transgé-nicos, la historia del teniente Brücher nos recuerda que los recursos genéticos son asunto de vida o muerte. Eso es algo que los campesinos de todo el mundo han aprendi-do con su trabajo cotidiano.
La Jornada Miércoles 24 de agosto de 2005
Los maíces de StalingradoAlejandro Nadal
Nikolái Vavílov (1867-1943)
“Ex situ” significa “fuera de su sitio, de su lugar”. ¿A qué se refiere según el texto?
simiente = semillas
¿Qué son las técnicas de mejoramiento? Averiguar.
Acerca de la “célebre hipótesis” de Vavílov, consultar el sitio: http://bit.ly/EDVB2029
La Jornada, México D.F. (adaptación).
29
El estudio de la biodiversidad Capítulo 1
Por muy extendida y significativa que sea una red de reservas, las áreas naturales protegidas (ANP) estarán frecuentemente amenazadas si más allá de sus límites ocurren cruentos fenómenos de irracionalidad ecológica. Las ANP no son “campa-nas de cristal”, impermeables o inmunes a los pro-cesos de deterioro que tienen lugar en ambientes externos, sino sistemas abiertos que se relacionan continuamente con otros sistemas, tanto natura-les como intervenidos por el ser humano.Uno de los factores que se ciernen como una
amenaza a la durabilidad de las ANP es de carácter social e incluye a las poblaciones locales y regio-nales que habitan dentro de las reservas o junto a ellas. Por ejemplo, a partir del estudio de diversas ANP, se encontró que en el 70% viven poblaciones humanas y en el 54% existen demandas de la po-blación local reclamando derechos de propiedad sobre fracciones de las reservas. El mismo análisis encontró que en el 40% de las reservas se realiza cacería o se introduce ganado para el pastoreo. Por estos motivos, la continuidad de las ANP de-
pende en buena medida de que sean establecidas con el consenso y la colaboración de las pobla-ciones locales, respetando los derechos de pro-piedad de los habitantes originarios y poniendo
en práctica sendos programas de educación y desarrollo.Los problemas señalados adquieren otra dimen-
sión si se reconoce que la conservación biológica no es un asunto biológico y que las ANP, si bien necesarias, no son suficientes. En esta nueva pers-pectiva, la conservación de la biodiversidad no se limita a las áreas aisladas o separadas de la acción humana y de sus procesos productivos, sino que también se ocupa de su preservación en el resto de los paisajes. Estos paisajes incluyen las áreas agropecuarias, de pesca, de pastoreo, de recolec-ción, de caza y de extracción, de manejo forestal, los fragmentos, franjas, corredores o islas de vege-tación y las zonas que durante diversos períodos permanecen sin cultivar, con hábitats en diferen-tes estados de regeneración ecológica.Se trata de una suerte de ecología de la reconcilia-
ción, donde el uso adecuado de los recursos natu-rales supone el mantenimiento y la salvaguarda de la biodiversidad en sus cuatro dimensiones (como variedad de paisajes, hábitats, especies y genes), y que vincula la conservación con la restauración ecológica. Esto implica la búsqueda del equilibrio entre los procesos naturales y los sociales.
Repensar la conservación: ¿áreas naturales protegidas o estrategia biorregional?Víctor M. Toledo. Laboratorio de Etnoecología, Morelia, UNAM.
1. Pensar al menos en tres tipos de deterioro fuera de un área protegida que pueden
afectarla de manera directa o indirecta. 2. ¿Por qué el autor dice que la “conservación biológica no es un asunto biológico”?
Hablar con otros compañeros, a ver qué piensan sobre el sentido de esta frase.
3. Leer el artículo sobre Ley de Bosques en la página de Vida Silvestre:
http://bit.ly/EDVB2030. ¿Esta ley estará en sintonía con lo que se plantea
en el texto?
La visión predominante de la conservación que plantea como objetivo central y úni-co la creación de reservas, parques y otras áreas naturales protegidas conforma una visión limitada, estrecha y, en el largo plazo, inoperante.
Gaceta ecológica, 77 (2005): 67-83, Instituto Nacional de Ecología, México (adaptación).
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Origen y evolución de la vidaBloque I
Actividades de repaso
seres vivos Bloque 2
1. Definan “biodiversidad” e indiquen los tipos de biodi-versidad que se pueden distinguir.
2. Los siguientes gráficos corresponden al número de in-dividuos pertenecientes a las especies de cuatro am-bientes distintos. Obsérvenlos y, luego, respondan las preguntas.
a. ¿Qué ambiente presenta mayor riqueza específica? ¿En cuál este parámetro es menor? ¿Por qué?
b. ¿Qué indica la riqueza específica de un ambiente?c. ¿En qué ambiente se observa mayor equitatividad?
¿En cuál la equitatividad es menor? Justifiquen su respuesta.
d. ¿Cuál es la utilidad de este parámetro?
3. Indiquen si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o incorrectas (I). Corrijan las afirmaciones incorrectas en sus carpetas.a. Linneo propuso un sistema de clasificación de las
especies basado en dos palabras en latín. b. El conde de Buffon pensaba que las especies ac-
tuales eran “degeneraciones” de formas de vida anteriores.
c. Aristóteles vivió en Francia en el siglo XVII y estuvo influenciado por las ideas acerca del cambio de las especies que circulaban en aquella época.
d. Linneo sostenía que las especies eran inmutables y habían sido creadas para habitar un cierto am-biente.
e. John Ray propuso una definición de especie que in-cluía a seres mitológicos, como sirenas y dragones.
f. Nicolás Steno investigó los procesos geológicos que ocurrieron en el planeta a lo largo de millones de años.
g. Robert Hooke aportó evidencia sobre la transforma-ción de las especies a partir del estudio de su distri-bución geográfica.
4. Completen en sus carpetas un cuadro como el siguiente con las explicaciones que se daban desde cada postura frente al mismo conjunto de observaciones.
• Respondan: ¿Ambas posturas pueden ser considera-das teorías científicas? Fundamenten su respuesta.
5. Observen la siguiente clasificación de los distintos grupos de plantas vasculares (traqueofitas). Luego, respondan las preguntas.
4035302520151050
EspecieA B C D E F G
N.°
de in
divi
duos
4035302520151050
EspecieA B C D E F G
N.°
de in
divi
duos
4035302520151050
EspecieA B C D E F G
N.°
de in
divi
duos
4035302520151050
EspecieA B C D E F G
N.°
de in
divi
duos
Traqueofitassin semillas con semillas
Pteridofitas (helechos) Espermatofitas
semillas en conossemillas en frutos
Gimnospermas
semillas con un cotiledón
Monocotiledóneas
Angiospermas
semillas con dos cotiledones
Dicotiledóneas
a. ¿Linneo podría haber elaborado una clasificación como esta? ¿Por qué?
b. ¿Qué concepto de especie se tuvo en cuenta para esta clasificación? Justifiquen su respuesta.
Observaciones Fijismo Transformismo
Fósiles
Estructuras anatómicas similares
en diferentes especies
Distribución geográfica
A
C
B
D
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1. Lean la lista de las especies que los ecólogos lograron identificar a partir del muestreo en la laguna de Aguas Mansas.
Aedes albopictus (mosquito) Perithemis sp. (libélula) Hoplias malabaricus (tararira) Helix aspersa (caracol terrestre) Linepithema humile (hormiga) Leptodactylus ocellatus (rana) Chara sp. (alga verde) Percichthys sp. (perca) Erytrolampus ssp. (serpiente falsa coral) Lemna minor (lenteja de agua) Cavia aperea (cuis grande) Alga dorada (sin identificar) Bacterias (sin identificar)
2. Busquen información sobre cada una de las especies y luego clasifíquenlas en un cuadro como el siguiente.
3. Respondan las siguientes preguntas. a. ¿Cuáles especies de la lista están más emparenta-
das? ¿Por qué?b. ¿Qué tipo de biodiversidad se está evaluando en el
estudio de la laguna? ¿Por qué?
4. Al comparar los resultados de la investigación con datos de 1957, los ecólogos encontraron lo siguiente:
1957: Hoplias malabaricus ⋅ Linepithema humile ⋅ Sal-
minus brasiliensis (dorado) ⋅ Leptodactylus ocellatus ⋅ Odontesthes bonariensis (pejerrey) ⋅ Diversas bacterias ⋅ Algas verdes ⋅ Algas doradas ⋅ Perca criolla.
a. Señalen las especies que aparecen en las dos listas e indiquen las que no están en cada lista.
b. Propongan una hipótesis acerca de los motivos que pudieron haber conducido a la aparición de ciertas especies en la laguna y a la desaparición de otras, teniendo en cuenta cada uno de los siguientes escenarios.
• En 1990, la laguna fue declarada Reserva Natural.• En 1968, se instaló una fábrica metalúrgica en la
ciudad.• El terreno donde se encuentra la laguna es en la ac-
tualidad una propiedad privada y se ha desmaleza-do para su empleo en actividades agropecuarias; los dueños permiten el ingreso a pescadores y turistas.
5. Redacten una propuesta de conservación de la biodiver-sidad de la laguna que evite la extinción de especies, sin perjudicar la actividad turística de la que dependen las poblaciones cercanas.
¿Se trata de una especie en particular?¿Se consideran en el cálculo de riqueza específica? ¿Por qué? ¿Y en el índice de equitatividad?¿Estas ranas surgieron a partir de las ranas comunes? ¿Cómo podría evaluarse?¿Podría esta población afectar la biodiversidad natural de la laguna? ¿De qué manera?
Especie Familia Orden Reino Dominio
Ver síntesis del tema en:http://bit.ly/EDVB2032
Biodiversidad.Fijismo y transformismo.Evidencias del evolucionismo.Taxonomía.Extinciones.Conservación de la biodiversidad.
Actividades de integración
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