Biología

La biología se define como la ciencia que estudia la vida: pero esta definición, aunque es la  mas exacta es también un tanto ambiciosa pues todavía hoy se discrepa a raíz de semejante termino, "vida".

¿Que es la vida? los antiguos filósofos y observadores de la naturaleza pensaban que era una calidad externa a la materia, un fluido incontenible. Más tarde se pensó durante mucho tiempo que ser vivo era aquel ser capaz de nacer, crecer y multiplicarse. Hoy día no se mantiene  esta explicación tan clásica pues, por ejemplo, las bacterias  estarían fuera de ella por tener un nacimiento ambiguo y una potencial inmortalidad. 

Actualmente, se puede decir que la vida es el estado dinámico de la materia organizada, caracterizado tanto por la adaptación y la evolución frente a los cambios del entorno como la capacidad de autorreproducción.

Niveles de Organizacion de la materia

Precisamente, si observamos la materia, vemos que podemos organizarla  en función de los diferentes grados de complejidad estructural que presenta; son los llamados niveles de organización:

Nivel molecular: En el encontramos cuatro subniveles:

• Nivel subatómico, integrado por potrones, electrones, neutrones, etc.
• Nivel atómico, constituido por átomos.
• Nivel molecular, compuesto por moléculas, que son la unión, mediante enlaces químicos, de dos o mas átomos (las moléculas que forman parte de los seres vivos se denominan biomoléculas).
• Nivel macromolecular, formado por macromolecular o polimeros, que son la union de muchas molecula; la asociacion de diferentes polimeros origina estructuras macromoleculares y los arganulos celulares (lisosomas, ribosomas, mitocondrias, etc).

Nivel celular: Es a partir de este nivel cuando aparece la vida, pues el primer nivel es común tanto para  materia viva como para la inerte. Podemos definir la célula como la unidad estructural mas sencilla que reúne el grado de organización y complejidad adecuado para que ella  se de el fenómeno de la vida. Existen seres unicelulares, compuestos de una sola célula (bacterias, ciertas algas y protozoos), seres pluricelulares, formados por algunas o muchas células.

Nivel de organismo: Llamamos organismo a cualquier ser vivo.  cuando en los organismos hay mas de dos grupos distintos de células con funciones diferentes , cada uno de estos grupos constituirá un tejido. Los tejidos pueden reunirse en órganos y estos, a su vez, en aparatos o sistemas de órganos.

Nivel de población: Se entiende por población el grupo de individuos de la misma especie que viven en una misma zona ye en un momento determinado.

Nivel de ecosistema: En este nivel se estudia tanto la biocenosis o comunidad, esto es, el conjunto  de poblaciones que viven  interrelacionadas, como el biotopo, que es el lugar donde se establece la comunidad con las características  fisicoquimicas que la definen.

Caracteristica de lo vivo

EL limite  entre lo vivo y lo inerte se podría establecer en el cumplimiento de tres condiciones: partiendo de una estructura material compleja, ser capaz de nutrirse, relacionarse y reproducirse. No obstante, esta definición no se adaptaría al caso de los virus, seres que únicamente cumplen el tercer requisito. Ademas, si se profundiza un poco mas y se amplia esta definición un tanto pueril y clásica de ser vivo, veremos que existen otras características  que ayudan a definirlo, como, por ejemplo, su complejidad y alto grao de organización y su capacidad de extraer y transformar la energía del entorno  en beneficio propio manteniendo su organización  estructural. Las sustancias inertes poseen una organización estructural mínima y, aunque también pueden cambiar la energía del entorno, esto es a costa de originar productos con una estructura mas simple y con menor energía interna.

Formacion de la tierra y su atmosfera

No se sabe con seguridad como se formo el sistema solar. Solo se han podido proponer hipótesis sobre este tema. Pero a medida que los astrónomos sondean mas profundamente  los secretos  del universo, las evidencias a  favor de esas hipótesis se hacen mas y mas convincentes.

La hipótesis mas amplia mente sostenida en la actualidad es que el sol y sus planetas al menos la mayoría de ellos, se formaron a partir de una nube de polvo y gas cósmico. La mayoría de este material empezó a condensarse rápidamente en una masa mas compacta.

Esta condensación produjo enorme calor y presión, lo que inicio reacciones termonucleares, que terminaron formando  una masa  incandescente que corresponde al Sol.

el resto del polvo y el gas fue atrapado en el campo gravitatorio del Sol, formando un disco, y dentro de el se formaron otros centros de condensación que dieron lugar a los planetas, entre ellos la tierra.

La atmósfera actual contiene aproximadamente 21por 100 de oxigeno, 78 por 100 de nitrógeno, 1 por 100 de dióxido de carbono y pequeña cantidades de gases raros como el helio y el neón.. Pero las evidencias disponibles indican que la atmósfera primitiva era muy diferente. Contenía  mucho mas hidrógeno siendo una atmósfera reductora en ves de oxidante. En consecuencia, había muy  poco nitrógeno libre y poco CO2. El Oxigeno, Nitrógeno y Carbono estaban combinado con  hidrógeno, formando  sobre todo agua, amoniaco y que la atmósfera terestre contenía  grandes cantidades de este compuesto  orgánico mucho antes que existiera ningún ser vivo. Este tipo de atmósfera se encuentra hoy en Júpiter y Saturno.

Sintesis de los primeros compuestos organicos

Estas Hipótesis sobre las condiciones de la atmósfera  y la superficie de la corteza terrestre son la base sobre la teoría  sobre el origen  de la vida enunciada  por el bioquímico ruso A.I. Oparín, en 1936, y que, en sus aspectos generales, es la mas universalmente aceptada hoy en día.


Una solución liquida o en estado de vapor, de metano, amoniaco, hidrógeno y agua es estable en las condiciones de presión  y temperatura supuestas para la atmósfera primitiva. Para que estas sustancias reaccionen entre si  y produzcan moléculas complejas de aminoácidos y bases orgánicas, imprescriptible para los procesos vitales, era necesario un aporte de energía que, segun Oparín, podía provenir de la radiación solar, descargas eléctricas y calor. Otras fuentes de energía , como la radiación cósmica o de las sustancias radiactivas presentes en la corteza terrestre, o las explosiones volcánicas, no parece probable que hayan desempeñado un papel importante en estas síntesis orgánicas. 


La radiación solar estaba indudablemente presente y los rayos ultravioleta no eran filtrados como en el presente por el ozono de la capa superior de la atmósfera. Por otra parte, una atmósfera tan turbulenta  como aquella, debía presentar una gran actividad eléctrica y, de hecho, las sondas que han descendido en Venus, que tiene atmósfera de composición similar, han registrado numerosas cargas.
Pero, ¿es posible demostrar estas hipótesis de Oparín?


En 1953, Stanley Miller, realizando un trabajo de tesis bajo la dirección de Harold C. Urey, en la Universidad de Chicago, dio repuesta a esta pregunta.


Miller armo un aparato hermético en el que los cuatro gases eran recirculados en forma continua y sometidos  a las chispas que saltaban entre dos electrodos. Luego de una semana de operación continua, Miller analizo el liquido condensado del aparato y encontró una sorprendente  variedad de compuestos orgánicos, como por ejemplo, algunos de los principales aminoácidos , urea, cianuro de hidrógeno, acido acético y acido láctico; Miller controlo su experimento haciendo  circular los gases sin producir descargas eléctricas , en cuyo caso no obtuvo síntesis alguna; y esterilizando previamente la mezcla, para excluir la posibilidad de una síntesis por microorganismos, probando que era síntesis abiótica.


Los resultados de Miller han sido confirmados y ampliados por otros investigadores, con mezclas iguales o distintas a la utilizada por Miller, y usando también energia térmica y rayos ultravioleta. Se obtuvieron las mismas sustancias, y ademas azucares simples y bases orgánicas. Esto prueba  que estas sintesis abióticas pueden ocurrir  en tal variedad de condiciones, que aun si las condiciones primitivas de la Tierra hubieran sido solo aproximadamente semejantes, es altamente probable que se hubieran llevado a cabo.

El Agua Como Vida

Como todos sabemos muy bien, la vida depende del agua. Pero esto es cierto no solo para nosotros, sino para todas las formas de vida. Todas las células están formadas por altas proporciones de agua, y todos los organismos necesitan mantener su contenido de agua sobre los limites muy estrictos. Los animales y las plantas de zonas desérticas, que aparentemente no dependen tanto del agua, en realidad han desarrollado sistemas de conservación de esta sustancias que les permiten pasar largos periodos sin beber o ser regadas, pero no soportarían la carencia absoluta de agua por un periodo demasiado largo.

¿ Podría haberse desarrollado la vida sin agua o podría haberse desarrollado utilizando otra sustancia? El agua es necesaria para todos los procesos físicos y químicos, indispensables para la vida y hacen suponer que ella constituía un medio excelente para el inicio de la misma. Para empezar, el agua es liquida dentro de un ámbito de temperaturas en las cuales son estables   las complejas moléculas de las sustancias que intervienen en estos procesos y es un excelente disolvente  para casi todas las sustancias. esto hace posible que todas las reacciones necesarias para el mantenimiento de los procesos vitales ocurran en el agua, y ademas a la velocidad necesaria.

Propiedades Fisicoquimiccas del Agua

El Agua presenta las siguientes propiedades:

• Color especifico elevado: En comparación con otros elementos, lo que  hace que para cierta cantidad de calor absorbido (por ejemplo, durante la  iluminación diurna o durante el verano), el cambio de temperatura producido en la masa de agua sea menor que el que se producirá en una masa de otro liquido. De este modo, los océanos constituyen un medio cuya temperatura es estable, condición muy importante para la supervivencia  de los primeros organismos que no tenían sistemas propios de regulación de la temperatura . La densidad del agua es menor en estado solido que en estado liquido, por esto el hielo flota en el agua. Esta propiedad permite la vida acuática en zonas frías.

• Calor elevado de vaporización: Este calor es mas elevado que el de otros líquidos ya que los puentes de hidrógeno deben romperse para pasar al estado gaseoso. Esto permite a los seres vivos disminuir la temperatura mediante evaporización del agua en los pulmones o la piel. Si el agua se congela, sus átomos alcanzan una estructura mas estable.

• Tensión superficial elevada: Esta propiedad favorece los cambios dentro de las células y las ascensión de la savia bruta por los vasos leñosos debido a la propiedad de la capilaridad.

• Constante dieléctrica: El Agua es un gran disolvente frente a muchas sustancias debido a su naturaleza bipolar. Ademas permite la circulación de sustancias en los seres vivos y las reacciones químicas tienen lugar en las células con sustancias en disolución.

Dato: De hecho, en los lagos profundos de zonas frías, se encuentra que las capas mas profundas se apartan muy poco durante todo el año de la temperatura de 4ºC, ya que la mayor densidad de estos estratos retarda su movimiento ascendente y, por tanto, los cambios de temperatura.