Dinámica de la población

Dinámica de la población

El tamaño de las poblaciones de seres vivos se mantiene en equilibrio, oscilando más o menos ampliamente en torno a un valor medio, en función de variables como la natalidad o la mortalidad, que a su vez dependen de relaciones más complejas con otras poblaciones de otras especies, variaciones en las condiciones ambientales, etc.
El crecimiento de una población, es decir el incremento en el número de individuos que la componen en cada generación depende de la tasa de natalidad, característica de cada especie y variable en función de ciertos factores ambientales, y del número de individuos reproductores de que se parte. Esta tasa de natalidad TN se expresa en tanto por uno. Según esta aproximación tan simple, en una generación el número inicial de individuos N0 se verá incrementado en N0·TN:
N1 = N0 + N0·TN = N0·(1 + TN)
(1)
Al mismo tiempo, ocurre que cierto número de individuos mueren. La proporción de muertes respecto al total es la tasa de mortalidad TM. Luego:
N1 = N0·(1 + TN - TM)
(2)
La acción conjunta de TN y TM determinan el incremento real de N0. La diferencia entre TN y TM es la tasa intrínseca de crecimiento de una población, cuyo valor máximo se denomina potencial biótico (r), el cual es característico de cada especie:
r = TN - TM
(3)
Teniendo en cuenta ambos factores, tenemos que el número de individuos presentes en la población en la siguiente generación será:
N1 = N0·(1 + r)
(4)
Y en la siguiente generación tendremos:
N2 = N1 (1 + r) = N0 (1 + r) (1 + r) = N0 (1 + r)2
(5)
Y generalizando:
Nt = N0 (1 + r)t
(6)
Si TN > TM, significa que la natalidad supera a la mortalidad, r será mayor que 0 y la población tiende a crecer. En estas condiciones y si no existen limitaciones de otro tipo, la población crece de manera exponencial. El siguiente ejemplo muestra este tipo de crecimiento partiendo de N0 = 6 y r = 0,1, o sea una tasa del 10% (se ha elegido una tasa tan alta para mejorar la visualización de la función; empleando los controles se pueden alterar los parámetros de partida):
Gráfica I
Arriba
Sin embargo, este tipo de crecimiento sólo es posible en circunstancias muy específicas, por ejemplo cuando una especie coloniza un nuevo espacio y no hay restricciones en los recursos ni competencia por ellos, tal como ocurre en un cultivo bacteriano recién inoculado durante los primeros momentos de su crecimiento. Algunas especies siguen este modelo de crecimiento siguiendo ciclos de explosión demográfica seguidos por elevados índices de mortalidad, por ejemplo al comienzo de la estación reproductora. Presentan curvas de crecimiento en forma de dientes de sierra:

Gráfica II
Al potencial biótico, como capacidad de una especie para reproducirse en condiciones ideales, se opone una serie de factores que, en conjunto, constituyen la resistencia ambiental, la cual establece un límite al crecimiento de las poblaciones. En especies con un comportamiento como el descrito estos factores suelen ser independientes de la densidad de población, como variaciones climáticas, en la cantidad de alimento disponible, etc.
En otras especies cobran importancia factores dependientes de la densidad, en general de tipo intraespecífico. El ritmo de crecimiento en estas poblaciones va decreciendo a medida que va aumentando la densidad de población y se aproxima a un valor máximo denominado capacidad de carga (K), para el cual el crecimiento se hace 0.
Este tipo de crecimiento recibe el nombre de logístico. Se ajusta a una función del tipo:
Nt = rN (K-N/K)
(7)
donde vemos que a medida que N aumente y se aproxime al valor máximo K, el último factor (K-N / K) decrece y se aproxima a cero y, por lo tanto, Nt crecerá cada vez más despacio. En cambio, si N es pequeño, el valor de ese cociente se aproxima a la unidad. La representación gráfica de esta función logística tiene una característica forma de "S", en la que el valor de K es la asíntota de la curva:
Gráfica III
Arriba
La tasa de natalidad es primero muy elevada y luego va siendo menor hasta igualarse a la de mortalidad cuando la población alcanza el límite de carga. Por encima de éste, la tasa de mortalidad supera la de natalidad e impide que la población crezca. Sin embargo, es frecuente que tras un período de crecimiento rápido este ajuste tarde en ocurrir lo suficiente como para que la población supere el nivel K momentáneamente, tras lo cual se produce una elevada mortalidad y caída de la población. Puede ocurrir que el valor de N oscile en torno a K hasta alcanzar el equilibrio:
Gráfica IV
El máximo crecimiento de la población y la máxima producción se da mientras se mantiene la etapa de crecimiento exponencial, antes que los factores dependientes de la densidad tomen importancia limitando el crecimiento. En la siguiente figura, corresponde al segmento comprendido entre los puntos 1 y 2:
Gráfica V

La explotación de los ecosistemas por el hombre, ya hablemos de agricultura, ganadería o pesca, consiste en extraer biomasa manteniendo el ecosistema inmaduro, evitando que progrese la sucesión y el consumo respiratorio suponga una menor producción neta. Desde el punto de vista de la demografía se trataría de mantener la población en ese segmento 1-2 de crecimiento exponencial, evitando que el aumento de la densidad haga decrecer la producción. Pero la sobreexplotación significa extraer más deprisa de lo que puede crecer la población, se reducirá su densidad a un nivel inferior al de producción óptima (antes del punto 1 de la gráfica). El buscar el máximo beneficio en el menor plazo posible puede conducir a reducir los niveles de la población objeto de explotación por debajo de ese umbral crítico que permita la recuperación de la misma.
En condiciones naturales, no todas las especies utilizan la misma estrategia en la búsqueda de su adaptación a las condiciones ambientales y su permanencia en el tiempo. El tamaño de la población depende del equilibrio entre fertilidad (o potencial biótico) y supervivencia:
Unas especies presentan elevada fertilidad (gran potencial biótico) aunque su supervivencia sea baja. Se denominan r estrategas, y son propias de ambientes cambiantes o inestables, sometidas a elevados índices de mortalidad, que compensan con crecimientos explosivos en períodos favorables (véase la gráfica II). Son especies oportunistas, pioneras o colonizadoras que basan su éxito en producir un gran número de esporas, huevos, larvas o juveniles aunque su mortalidad sea muy elevada (curva de supervivencia tipo III)
Otras especies sitúan el número de individuos por debajo de la capacidad de carga K, son los K estrategas, que priman la supervivencia por encima de la fertilidad. Son especies propias de ambientes estables, muy adaptadas a ellos, en general grandes y longevas. Adoptan esta estrategia especies muy territoriales, con marcada organización social. Pero son la densidad de población tiene un gran efecto y presentan mecanismos de regulación social: no todos los individuos se reproducen, son muy sensibles a cambios ambientales, etc. Su curva de supervivencia es de tipo I)

El impacto ambiental que producen las empresas madereras y los cazadores furtivos.

El impacto ambiental que producen las empresas madereras y los cazadores furtivos.

Actualmente las dos comunidades están siendo afectadas por las operaciones legales e ilegales que practican empresas y personas dentro de sus territorios de vida. La explotación legal incluye:
(a) Apertura de caminos, senderos y ”claros” que actúan como cuñas longitudinales y focos de erosión potencial, ya que la falta de vegetación y la presencia de un suelo frágil y erosionable (Oxisoles) facilita su degradación. La multiplicación de las ”cuñas de erosión potencial” y de las ”cuñas de erosión reales” continúa en la actualidad a ritmo exponencial. Los autores de este trabajo pudieron comprobar que incluso en períodos cortos de tiempo (tres meses) prosigue indiscriminadamente la apertura de nuevos caminos y el injustificado ensanchamiento de los existentes.
(b) La extracción selectiva de maderas de valor comercial desconoce las necesidades de las comunidades Mbya en materia de plantas medicinales, fundamentales para su salud. Los árboles extraídos por la empresa maderera incluye ejemplares que por su edad y dimensiones son únicos para la provisión de medicamentos naturales. Mocona S.A. ha estado extrayendo árboles vitales para el mantenimiento de la salud y la cultura Mbya, un aspecto que no considera específicamente el gobierno de Misiones al autorizar explotaciones en la Reserva de la Biosfera de Yaboti (ver abajo). Este saqueo de la farmacopea nativa es de extrema gravedad, y puede ser responsable de que aumente la morbilidad y la mortalidad en las comunidades Tekoa Yma y Tekoa Kapi’i Yvate. Dada la gravedad de este hecho, consideramos que el gobierno de Misiones debe impedir la extracción de toda especie forestal con propiedades medicinales. Requerimos además se deslinden las responsabilidades que pudieran haber tenido los particulares y el Estado en esta extracción, y en sus posibles efectos negativos sobre la salud de los Mbya.
(c) La extracción selectiva de maderas nativas de valor comercial ignora la ecología de la selva, y la capacidad de carga de cada población de árboles. Al revisar las normas vigentes y las publicaciones disponibles advertimos que no existen estudios ecológicos para cada una de las especies utilizadas, y que por lo tanto no se han establecido los valores ”K” y ”K/2” para cada una de ellas en función del sistema de selva. Pese a ello, el gobierno de Misiones ha estado autorizando su extracción con legislación que beneficia a las madereras, y perjudica a los Mbya y la selva. Las normas que aplica actualmente el Ministerio de Ecología de Misiones son científicamente pobres, tienen demasiadas inexactitudes técnicas, e ignoran la ecología selvática. Esto explica porqué, en un nuevo acto de barbarie legal, la empresa taló 120 árboles muy cerca del templo de la comunidad de Tekoa Yma.
(d) La destrucción de la vegetación nativa por operaciones de tumbada y manipulación de los rollizos genera ”cuñas de destrucción biológica” y ”cuñas de erosión potencial” cuyos efectos son visibles y crecientes en el área de vida de las dos comunidades. Cada árbol que se extrae destruye la mayor parte de la biota asociada a sus ramas y troncos, lo que equivale a un importante drenaje de germoplasma. Muchas de las especies destruidas por tumbada, o que vivían en las ramas y corteza de los árboles extraídos, no podrán ser empleadas como medicina ni elementos constructivos por las dos comunidades Mbya. Las normas de manejo que hoy se aplican omiten por completo estos temas.
(e) Las actividades de explotación, que incluyen trabajo de grandes máquinas, uso de motosierras, tumbada de árboles y remoción de suelo generan ruidos molestos que ahuyentan a la fauna nativa. Se generan así islas de ruido e impacto negativo que provocan la migración de biota. La fauna desplazada genera a su vez trastornos territoriales al invadir espacios que están ocupados por otros ejemplares de la misma especie. El funcionamiento de las grandes máquinas y de las motosierras también afecta psicológicamente a los Mbya, que asocian sus ruidos a la destrucción de la selva, y por lo tanto, a la menor disponibilidad de alimentos, medicinas y materiales de construcción.
(f) Existe finalmente un impacto ambiental negativo por suma y potenciación de todos los impactos anteriores, lo que explica el grave e irreversible deterioro que está sufriendo la selva Paranaense en todo el territorio de vida de las comunidades Tekoa Yma y Tekoa Kapi’i Yvate.
Nosotros pudimos comprobar la degradación sufrida en todo el Lote 8, donde solo queda una reducida porción de ambiente menos alterado. Incluso en esta porción, donde la empresa pretendía continuar la explotación a juzgar por la apertura de camino (sendero de Pepirí, junto a la comunidad de Tekoa Yma), la disminución del número de ejemplares de árboles que detectamos es alarmante. Comparando los resultados que obtuvimos al censar el número total de árboles de una parcela con los datos que registró Tortorelli en 1956, ambos referidos a una hectárea de superficie, el guatambú (Balfourodendron riedelianum) se redujo en un 89,48 por ciento; la grapia (Apuleia leiocarpa) en un 81,82; la canjerana (Cabralea canjerana) en un 75,00; la canela (Ocotea acutifolia) en un 73,80; el cedro (Cederla fissilis) en un 57,15, y el anchico colorado (Piptadenia rigida) disminuyó en un 33,34 por ciento. Cabe anotar que la mayor parte de estas especies es utilizada por los Mbya como plantas medicinales.

MUTACIONISMO VS SELECCIONISMO

MUTACIONISMO VS SELECCIONISMO: LA BATALLA DE PAJA Biomaxi

URL: http://evolucionarios.blogalia.com/historias/50963

(Artículo publicado originalmente en la bitácora Evolucionarios)
Darwin nos dejó bien claro que la evolución acontece porque no todos los individuos de una población son iguales (en eficacia biológica). Un buen resumen es el binomio evolución=variación + selección, pero la mayoría de la gente no está satisfecha con tener sólo un resumen y quieren saber qué es lo que hace que la evolución siga el curso que sigue. ¿Qué es más importante, el modo en que aparece la variación o cómo se produce esa selección?.
Seleccionismo: la variación genética es abundantísima para cualquier carácter pero las poblaciones están adaptadas a su hábitat, de modo que no hay evolución si no hay un cambio ambiental en cuyo caso cambian las presiones selectivas y se produce una nueva selección entre toda esa variabilidad existente.
Mutacionismo: la variación genética es mayoritariamente neutra, la evolución se produce cuando aparecen nuevas mutaciones beneficiosas.
¿Quién tiene razón? Pues ninguno y los dos al mismo tiempo, porque ambas escuelas son en realidad las dos caras de la misma moneda. Y no porque lo diga yo, sino porque las dos manejan las mismas ecuaciones pero enfatizan más el peso de una variable frente a otra.
Sin embargo lo que trasciende es un debate en el que pareciera que cada bando niega la existencia de la variable defendida por el otro, como si los mutacionistas negasen la importancia de la selección y los seleccionistas la de la mutación. ¿Cómo se ha llegado a eso?.
Pues por motivos históricos. La teoría sintética se formuló en un momento en el que los críticos antidarwinistas eran mutacionistas de los que negaban por completo la validez de la selección natural, por lo que a la hora de divulgar la teoría se hizo énfasis en la demostración del poder de la selección. El efecto negativo fue que la TS fue vista desde entonces como una escuela de pensamiento seleccionista y claro, hay datos que no encajan con esa interpretación, por lo que surgen nuevos críticos que defienden que en evolución no todo es selección. Y claro, como pasó con la propia TS, aparece una especie de neo-mutacionismo que minimiza el papel de la selección.
Pero tanto seleccionismo como (neo-)mutacionismo no son más que hombres de paja creados por el propio debate. Si uno lee a un "seleccionista" verá que en el fondo no es tan radical hasa negar la importancia de la mutación, pero también encontrará cómo critica sin piedad a los "mutacionistas", y si ahora leemos a los "mutacionistas" veremos como en el fondo no son tan radicales en su planteamiento como para negar la importancia de la selección, pero también veremos como despedazan a los "seleccionistas". Unos y otros critican la imagen que tienen del oponente, creando un debate espurio. Y lo peor es que el que se incorpora "tarde" al debate puede terminar tomando un bando u otro si no se molesta en profundizar más en el asunto, creándose auténticos mutacionistas o seleccionistas.
Es hora de poner un par de ejemplos.
1. El espinocho, Gasterosteus aculeatus (three spined stickleback), tiene dos morfologías, una marina ancestral y otra fluvial derivada. Ya comenté aquí un estudio que analizaba el trasfondo genético de las diferencias. El resumen de los datos decía que las diferencias morfológicas se debían a una mutación de un único gen, que en el ambiente marino estaba presente pero era seleccionada en contra y que en cambio era positiva en los ambientes lacustres. Una interpretación seleccionista diría que el cambio de hábitat es la causa para una selección diferencial en la variabilidad preexistente, la selección como motor de la evolución. Pero también podemos hacer una interpretación mutacionista diciendo que cambios morfológicos aparentemente drásticos se deben al cambio en un único gen, que lo importante no es que la selección haya favorecido la reducción gradual del morfotipo espinoso sino que una mutación es responsable de la reducción total.
2. La evolución de la resistencia a Wolbachia en la mariposa Hypolimnas bolina. Paleofreak nos cuenta con detalle la historia. Las mariposas eran parasitadas por Wolbachia que para dispersarse mejor elimina a los embriones macho. En este ambiente un macho que nazca con resistencia al parásito tiene una eficacia biológica tremendamente superior a la de sus congéneres vulnerables, de modo que efectivamente se ha producido una evolución rapidísima de la resistencia por selección natural. Si leemos el trabajo tiene todos los ingredientes para hacer las delicias de cualquier seleccionista y sin embargo un mutacionista podría señalar que la evolución no se ha producido hasta que no ha aparecido la mutación beneficiosa.
Como veréis, no es cuestión de quién tiene razón sino de frente a qué tipo de datos prefieren centrar su atención unos y otros. Cuando uno es un poquitín más abierto de miras ve que no todo es blanco o negro, que la teoría sintética permite hablar de dos modos de evolución: evolución neutra + rápida fijación de las mutaciones nuevas beneficiosas en caso de ambiente constante y cambio de los coeficientes de selección asociado a los (g/f)enotipos "prácticamente neutros" al producirse un cambio ambiental. Y es que, como decía, son dos caras de la misma moneda porque matemáticamente se trata de la misma fórmula. En el primer caso tenemos que una mutación novedosa produce un cambio en la matriz de coeficientes de selección de los demás genes (mutación = cambio en el "ambiente genético" de un gen), que es lo mismo que sucede en un cambio ambiental.Así que, datos en la mano, no hay dos bandos que promulguen distintas teorías opuestas, sino una única teoría (la TS) y un montón de especulaciones sobre qué tipo de situaciones son las más frecuentes. ¿Sigue siendo necesario el debate? I don't think so...

RADIOISOTOPOS



http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/099/htm/sec_15.htm


http://es.wikipedia.org/wiki/Radiois%C3%B3topo


http://www.invap.net/nuclear/plant_radio/intro.html

datación de fósiles

Los Fósiles

¿Qué es la paleontología?

La palabra paleontología proviene del griego y significa "vida antigua". Se refiere a antigua en relación a la edad de nuestro planeta. La Paleontología estudia las formas que poblaron la Tierra cuando las rocas estaban aún formándose (también lo están haciendo ahora). La Paleontología estudia las formas vivientes en tiempos pretéritos, formas de vida primitivas, a partir de sus restos. Estos restos que son objeto de estudio de la Paleontología son los fósiles. En definitiva, la Paleontología es la ciencia que estudia los fósiles. La palabra fósil se usa para referirse a restos de organismos que vivieron en el pasado, y, en general, se acepta que estos fósiles han de tener una vida mínima de entre 20.000 y 25.000 millones de años.

Paleontología y geología.

La superficie terrestre ha ido cambiando a lo largo de los 4.500 millones de años que tiene. Señales de estos cambios se han preservado en las rocas existentes hoy, y los encargados de encontrar dichas señales son los geólogos. Desde el momento en que la vida apareció, hace unos 3.600 millones de años, ya comenzó a dejar señales en las rocas. Las primeras formas de vida eran escasas y dejaban señales que sólo ocasionalmente se llegan a observar. Con el paso de los miles de millones de años, los animales y plantas ya aparecieron. Estos organismos lograron desarrollar partes duras que se conservaron con mayor facilidad en las rocas sedimentarias.

¿Para qué sirve la Paleontología?

En Geología, los fósiles ayudan a calcular la edad de las rocas, indican variaciones en la superficie terrestre y proporcionan información importante acerca del movimiento de las rocas. En Climatología, los fósiles ayudan a conocer procesos globales de cambios climáticos y aspectos locales de este. En Ecología, se puede conocer el medio físico y biológico en que se desarrolló tal o cual especie. Ambientes y tipos de vida primitivos pueden ser desentrañados. En Evolución, se obtiene información acerca de la edad de las especies y de las relaciones entre estas.

Historia de la paleontología.

En 1664, el estudiante danés Niels Steensen, más conocido por su nombre latinizado Nicolas Steno, trabajó en la isla de Malta. Los comerciantes vendían unos amuletos que llamaba "piedras-lengua", que se encontraban por toda la isla. Steno había estudiado los tiburones y se dio cuenta de que los amuletos eran dientes de tiburón petrificados. Dedujo que Malta tuvo que haber estado bajo el mar y que las rocas que contenían los dientes debían de haber reposado en el fondo durante mucho tiempo.Posteriormente postuló que las rocas más profundas se había formado antes que las más modernas, que se sitúan en superficie. Esta conclusión, aparentemente simple pero crucial, se conoce con el nombre de Principio de Superposición o ley de Steno. Más tarde, al integrase en la Iglesia (llegó a ser obispo) se desdijo y refutó su propia proposición.

El fin del siglo XVIII marcó el inicio de la Paleontología científica. El inglés William Smith (1769 - 1839), supervisor de canales y minas, sentó las bases de la estratigrafía, recuperando las ideas de Steno: el principio de superposición y el principio de continuidad.

El Principio de Continuidad viene a decir que estratos que contengan los mismos fósiles se han depositado en la misma época. Estos principios, naturalmente, deben ser utilizados con reservas, ya que pueden darse circunstancias que alteren los materiales originales, como inversiones de estratos.

Los fósiles.

Los fósiles son restos de seres vivos que han vivido en el pasado. Comprender cómo se formaron implica tener un conocimiento básico de la Tierra, de su edad y de sus procesos geológicos. La edad de nuestro planeta fue desentrañada a lo largo de varios siglos. John Lightfoot, en 1664, se sirvió de la Biblia para calcular la edad de la Tierra, y estableción la fecha de us comienzo el 17 de Septiembre del año 3928 a. C., a las nueve de la mañana. James Ussher, arzobispo en Irlanda, publicó sus propios cálculos en 1650. Usando genealogías y personajes bíblicos, estimó que la Tierra comenzó a existir el 23 de Octubre del 4004 a. C. El naturalista francés Jean-Baptiste Lamarck (1744 - 1829) se dio cuenta de que la Tierra era mucho más antigua de lo que la Biblia daba a entender, y propuso antes que Darwin que los animales y plantas habían pasado gradualmente de unas formas a otras.

El geólogo escocés James Hutton dedujo que muchas de las rocas de su país se habían formado unas a partir de otras, mediante procesos de cambios graduales. Entendió que las rocas que él observaba debieron haberse formado en tiempos pasados, desde luego mucho superiores a 6000 años, mediante procesos de erosión, sedimentación, transporte, consolidación, ..., y decidió no limitar la edad de la Tierra. El geólogo inglés Charles Lyell , en 1830, publicó una versión de la teoría de Hutton, que llamó Principio de Uniformismo, en la cual proponía que nuestro planeta había sido modelado en el pasado por procesos que aún actúan en el presente. Esta propuesta llevó a un gran avance de la Geología y la Paleontología.

William Smith, del que ya se ha hablado más arriba, observó que tipos de roca similares contenían fósiles similares. Trazó tablas relativas a los fósiles e introdujo el concepto de fósil guía, que dan una idea de la edad del material en que se encuentran. Estos métodos de datación de fósiles a partir del estrato en que se encuentran se conocen como métodos relativos. A partir de aquí, la ciencia paleontológica comenzó a desarrollarse con métodos más precisos de datación, que proporcionaban una idea de las edades de rocas y fósiles mucho más feacientes que la simple utilización de fósiles guía. La datación absoluta.El americano Willard Frank Libby (Nobel en 1960), descubrió en 1947 que una pequeña parte del dióxido de carbono atmosférico es radiactivo. Por desintegración, estos átomos de carbono, correspondientes al isótopo C14, estos átomos se convierten en átomos normales, no radiactivos, correspondientes a otros isótopos.Este dióxido de carbono es absorbido por las plantas, que lo incorporan así a sus moléculas orgánicas. De ellas, pasa al resto de los organismos de las cadenas tróficas. De este modo, todos los seres vivos presentan una proporción constante entre el C14 y el carbono no radiactivo. Sin embargo, al morir, este "reloj geológico" se pone en marcha: los átomos de carbono radiactivo dejan de ser asimilados y los que quedan comienzan a desintegrarse. Al cabo de 5.730 años, habrán desaparecido la mitad de los átomos de C14 originales; al cabo de otros 5.730 años, otra mitad habrá desaparecido, de modo que sólo quedarán la cuarta parte de los originales; y así, sucesivamente. A este espacio de tiempo se le llama período de semidesintegración o vida media. Si un fósil sólo contiene la cuarta parte del C14 que le corresponde, su edad será 2 X 5.730 años, es decir, 11.460 años. Si sólo contiene 1/16 de la cantidad original, la edad será de 22.920 años. El carbono-14 se acaba transformando en nitrógeno-14. El problema es que, cuando la radiactividad debida a este átomo es inferior al 1% de la original, el error en el cálculo de la edad es muy grande. Por esto, el método del carbono-14 es sólo válido para períodos inferiores a 70.000. En realidad, esto no supone ningún problema, ya que se utilizan otros átomos radiactivos, siendo la base teórica la misma. Existen átomos con períodos de desintegración de 109 y 1010. Dentro de estos métodos, se utilizan el uranio-238 que se transmuta a plomo-206, para datar rocas, el potasio-40 que transmuta a argón-40 en unos 8.400 millones de años (por eso, es el más usado para datar fenómenos muy alejados en el tiempo, como los procesos de formación de rocas). Con estos métodos, se ha calculado la edad de las rocas más antiguas conocidas de la Tierra, que es de casi 4.000 millones de años. Usando métodos radiactivos, se han atribuido a los meteoritos y a las más antiguas rocas lunares una edad de 4.600 millones de años, lo que nos puede dar una idea aproximada de la edad de nuestro planeta.

El proceso de mineralización.

Se dice que encontrar un fósil es como encontrar un insecto aplastado en la página de un libro. Se quiere decir que es un proceso poco común. La mayoría de las plantas y animales son devorados o se descomponen cuando mueren. Incluso las partes dura, como maderas, conchas, huesos, suelen romperse y sus productos son recilcados. Los factores ambientales también contribuyen a la destrucción de cualquier material biológico tras su muerte. Los fósiles se encuentran en aquellas zonas con peores condiciones para la descomposición: ausencia de humedad, calor u oxigenación, o donde hay toxinas letales, presión o calor extremos. Un lugar donde se pueden formar fósiles es el fondo marino. Allí, los restos de seres vivos son enterrados por sedimentos que los protegen de la descomposición. En tierra, la fosilización se duele dar cuando el organismo se entierra en arena seca y caliente o si los cuerpo van a parar a desembocaduras fluviales, lagos o lagunas, donde también serán recubiertos por sedimentos. Pueden, incluso, ser recubiertos por cenizas volcánicas o hundirse en pozos de alquitrán.

La permineralización.

Tras el enterramiento, el sedimento que contiene los restos se hunde a medida que se acumulan los materiales sobre él. Lentamente se va consolidando y convirtiendo en roca. Los restos más duros, como los dientes, pueden mantener su estado original durante cientos de miles de años, pero las partes menos resistentes cambian lentamente. Los materiales orgánicos desaparecen y los espacios que dejan son llenados por minerales que precipitan del agua que se filtra en la roca. Este proceso es el que se llama permineralización, es decir, algunos minerales propios de organismo original son reemplazados por otros nuevos que estaban disueltos en el agua circulante. el antiguo organismo se convierte, literalmente, en una roca.

En otros casos, el agua filtrada puede disolver los huesos, dejando un molde fósil, o bien llenar el molde con minerales, formando un contramolde. En el primer caso, se conserva la forma externa del organismo original (molde interno); en el otro caso, cuando el molde se rellena, se obtiene los que se llama contramolde fósil petrificado. El contramolde no presenta la estructura interna del organismo.

Muy raramente, un enterramiento puede preservar lo órganos internos, salvo que este sea muy rápido y con materiales muy finos. Se conocen impresiones de medusas varadas en la arena. Las huellas fósiles son señales dejadas por los animales en vida o una vez que han muerto. Se incluyen aquí pistas, huellas, huevos, conchas, nidos y excrementos. Algunos de los restos de fósiles más perfectos se han encontrado en el hielo y el alquitrán o incluidos en resinas de árboles. Estas resinas, acumuladas y enterradas por areniscas o arcillas, solidificaron en forma de ámbar. Un lugar especialmente rico en ámbar fósil es La Toca, en la República Dominicana.

Los mineros cavan margas (un tipo de rocas sedimentarias) de 40 millones de años y consiguen insectos, arañas y lagartijas, que muestran a la perfección cada detalle anatómico. Lo que normalmente fosiliza son las partes duras, como se mencionaba más arriba, pero pueden encontrarse fosilizadas semillas, esporas y granos de polen. El caso más famoso, quizás, de fósil es el del ave Archaeopteryx, en el que han permanecido la huellas de las plumas. En su momento, a finales del siglo XIX cuando fue descubierto el primero de ellos, Darwin ya había publicado "El origen de las especies", y este fósil resultaba ser el primer caso de "etapa" intermedia en la transformación de unas especies en otras.

evolucion

Evolución
Sobre el origen de las especies
El tema central en el estudio de la evolución es la comprensión de los principales procesos y patrones involucrados en el cambio que ha ocurrido en la historia de los seres vivos. Una cuestión central en la teoría evolutiva es si la microevolución (los cambios graduales que ocurren dentro de las especies) puede dar cuenta de la macroevolución (los cambios que ocurren por encima del nivel de especie). El proceso de especiación se considera de importancia fundamental para resolver esta cuestión.
Se define a una especie como un grupo de poblaciones naturales cuyos miembros pueden cruzarse entre sí, pero no pueden -o al menos no lo hacen habitualmente- cruzarse con los miembros de otros grupos de poblaciones. En esta definición de especie resulta central el concepto de mecanismo de aislamiento reproductivo, el cual garantiza la integridad del reservorio génico y su discontinuidad respecto del de otras especies, mediante la interrupción del flujo de genes. Existen diversos mecanismos de aislamiento reproductivo que pueden actuar a nivel precigótico o postcigótico. En la naturaleza generalmente opera más de un mecanismo de aislamiento reproductivo a la vez.
El establecimiento del aislamiento reproductivo es determinante en el origen de nuevas especies. En la actualidad, se discute si los mecanismos de aislamiento reproductivo pueden establecerse bruscamente, operando como disparador del proceso de especiación, o si, por el contrario se establecen lentamente, como una consecuencia colateral del proceso de divergencia. Este problema es importante entre los biólogos evolucionistas, ya que se relaciona con la naturaleza del proceso de especiación y con la cantidad de tiempo necesario para que se origine una nueva especie. En función de ello, se distinguen dos modos principales de especiación: la especiación por divergencia adaptativa y la especiación instantánea o cuántica. A su vez, dentro de estos modos principales se proponen diferentes mecanismos.
El estudio del proceso evolutivo a gran escala -es decir, el análisis de los patrones generales del cambio evolutivo a través del tiempo geológico- constituye la macroevolución. Este campo de estudio de la biología evolutiva se centra en el estudio de los procesos evolutivos que ocurren por encima del nivel de especie.
La magnitud de la diferenciación genética requerida para la especiación depende del modo en que ésta se produzca. Entre el cambio microevolutivo que ocurre dentro de las poblaciones y el cambio evolutivo a gran escala existe un nexo que es justamente el proceso de especiación. El análisis del registro fósil revela diversos patrones de cambio macroevolutivo: la evolución convergente, la evolución divergente, el cambio filético , la cladogénesis, la radiación adaptativa y la extinción. La macroevolución puede ser interpretada como el resultado de una combinación de estos patrones.
Se han presentado evidencias de un patrón adicional de macroevolución, conocido como modelo de los equilibrios intermitentes. Los defensores del equilibrio intermitente proponen que los cambios principales en la evolución ocurren como resultado de la selección que actúa sobre las especies, en el nivel macroevolutivo, así como la selección natural lo hace sobre los individuos, en el nivel microevolutivo.
Sobre el origen de las especies

El concepto de especie


Una especie , desde un punto de vista biológico, es un grupo de poblaciones naturales cuyos miembros pueden cruzarse entre sí, pero no pueden hacerlo -o al menos no lo hacen habitualmente- con los miembros de poblaciones pertenecientes a otras especies. En este concepto, el aislamiento en la reproducción respecto de otras especies es central.
En términos de la genética de poblaciones, los miembros de una especie comparten un reservorio génico común que está separado efectivamente de los de otras especies. La clave para mantener la integridad del reservorio génico es el establecimiento de una o varias barreras biológicas que aseguren el aislamiento genético .
Desde una perspectiva evolutiva, una especie es un grupo de organismos reproductivamente homogéneo, pero muy cambiante a lo largo del tiempo y del espacio. En muchos casos, los grupos de organismos que se separan de la población original, y quedan aislados del resto, pueden alcanzar una diferenciación suficiente como para convertirse en una nueva especie. Este proceso, denominado especiación , ha ido ocurriendo durante 3.800 millones de años, dando origen a la diversidad de organismos que han poblado la Tierra en el pasado y en la actualidad.
Los mecanismos de aislamiento reproductivo -o MARs-, impiden que dos especies diferentes se crucen. Algunos mecanismos evitan que los individuos de distintas especies se fertilicen y, por lo tanto, el cigoto no se forma. Por esta razón, se los ha denominado mecanismos de aislamiento precigótico. Entre ellos, se pueden mencionar.
1) el aislamiento ecológico o en el hábitat.
2) el aislamiento etológico o sexual.
3) el aislamiento temporal o estacional.
4) el aislamiento mecánico.
5) el aislamiento por especificidad de los polinizadores.
6) el aislamiento gamético .
7) el aislamiento por barreras de incompatibilidad.
Sin embargo, cuando las especies no se han diferenciado lo suficiente, los mecanismos de aislamiento precigótico no están consolidados, y se pueden producir apareamientos interespecíficos y formarse cigotos híbridos . En estos casos, generalmente operan los llamados mecanismos de aislamiento postcigótico, que impiden que los cigotos lleguen a desarrollarse, o que los híbridos alcancen el estado adulto. Entre ellos están:
1) la inviabilidad de los híbridos.
2) la esterilidad genética de los híbridos, o la esterilidad en el desarrollo.
3) la esterilidad cromosómica o segregacional de los híbridos.
4) el deterioro de la segunda generación híbrida.



Resumen de los mecanismos de aislamiento reproductivo. Según las especies de que se trate, el complejo proceso que va desde el cortejo en los animales (o la floración en las plantas) a los hijos híbridos reproductores (F1) o su descendencia (F2), puede estar interrumpido en diferentes etapas. En la naturaleza, el aislamiento es, en general, el resultado de más de uno de estos mecanismos.Los dos tipos de mecanismos de aislamiento tienen las mismas consecuencias: impiden el intercambio génico entre poblaciones de distintas especies.
Algunos biólogos han planteado que, para la conformación de una especie, no resultan tan fundamentales los mecanismos que la aíslan de otras especies, sino aquellos que permiten que sus miembros se reconozcan entre sí, y así puedan aparearse. Estos mecanismos se han denominado "sistemas específicos de reconocimiento de pareja" o SERP y constituyen una manera alternativa de considerar la integridad de la especie. En lugar de analizar los aspectos negativos, es decir, los impedimentos para cruzarse con otras especies (MARs) se pueden considerar los aspectos positivos, es decir, aquellos que poseen como atributo (SERP). Sin embargo, estos dos enfoques pueden resultar complementarios si se acepta que los sistemas de reconocimiento de la pareja pueden ser considerados un mecanismo de aislamiento más.



La especiación
De acuerdo con el concepto biológico de especie , el establecimiento del aislamiento reproductivo es determinante en el origen de nuevas especies, de modo que ambos procesos están, sin duda, estrechamente relacionados.
Algunos modelos proponen que las barreras de aislamiento reproductivo se establecen gradualmente, como un resultado secundario de la diferenciación entre dos poblaciones que se enfrentan a diferentes presiones selectivas. Otros, proponen que el aislamiento reproductivo puede establecerse rápidamente, iniciando el proceso de especiación .
Se han propuesto numerosos modelos para explicar el proceso de especiación, sin embargo, aún no se ha encontrado el modelo de especiación universal, capaz de explicar todos los casos. De todas maneras, los modelos de especiación, capaces de representar las principales modalidades de formación de especies, resultan de gran utilidad para comprender este proceso. Tomando en consideración el modo en que se establecen los mecanismos de aislamiento reproductivo, la magnitud del tiempo involucrado en la especiación y el papel de la selección natural en la divergencia, los procesos de especiación pueden ser clasificados en dos grandes categorías. Una de ellas es la especiación por divergencia adaptativa, que corresponde al establecimiento gradual del aislamiento reproductivo.



Los esquemas representan diferentes modelos de especiación por divergencia adaptativa, según el escenario espacial en que se desarrolla el proceso.
a) Cuando la divergencia ocurre en territorios separados, se trata de especiación alopátrica

. b) La especiación parapátrica ocurre en poblaciones que divergen en territorios adyacentes.

c) La especiación simpátrica ocurre por diferenciación de subambientes dentro de una misma población que ocupa un único territorio.

Otro mecanismo propuesto, es la especiación instantánea o cuántica que corresponde al establecimiento brusco del aislamiento reproductivo.Los esquemas representan tres situaciones que pueden dar lugar a procesos de especiación cuántica peripátrica.

a) Cuello de botella que provoca la reducción drástica del tamaño poblacional.

b) Fundación de un aislado poblacional por migración.

c) Retracción del área de distribución de la población central y establecimiento de pequeños aislados poblacionales periféricos.El problema de la especiación constituye una importante discusión entre los biólogos evolucionistas, ya que se relaciona con la naturaleza del proceso de especiación y con la cantidad de tiempo necesario para que se origine una nueva especie. Esto sustenta diferentes interpretaciones del patrón de la historia de la vida en su conjunto reflejado en el registro fósil .

Macroevolución

La macroevolución se ocupa del estudio del proceso evolutivo a gran escala es decir, el análisis de los patrones generales del cambio evolutivo a través del tiempo geológico, y se centra en el estudio de los procesos evolutivos que ocurren por encima del nivel de especie .
La selección natural es un proceso complejo que opera de manera continua en todas las poblaciones . Visto a una escala mayor, en el nivel macroevolutivo, la selección natural produce diferentes patrones de evolución . El análisis del registro fósil revela diversos patrones de cambio macroevolutivo: la evolución convergente, la evolución divergente, el cambio filético , la cladogénesis , la radiación adaptativa y la extinción. La evolución convergente produce adaptaciones notablemente similares en organismos lejanamente relacionados, mientras la evolución divergente conduce al establecimiento de adaptaciones ampliamente diferentes en organismos íntimamente relacionados.
El cambio filético es el cambio gradual dentro de un linaje individual a lo largo del tiempo. Por el contrario, la cladogénesis es el cambio evolutivo que produce la bifurcación de poblaciones unas respecto de otras para formar especies nuevas, originando nuevas ramas. La radiación adaptativa es la formación rápida de muchas especies nuevas a partir de un único ancestro, las cuales son capaces de invadir nuevas zonas adaptativas por poseer una nueva característica clave.
La extinción es la desaparición completa de una especie. El registro fósil muestra una tasa de extinción de fondo lenta y continua, interrumpida periódicamente por extinciones masivas que involucran a enormes números de especies y, en ocasiones, grupos de rango superior. La macroevolución puede ser interpretada como el resultado de una combinación de estos patrones.
Los paleontólogos S. Gould y N. Eldredge han presentado evidencias de un patrón adicional de macroevolución, conocido como modelo de los equilibrios intermitentes. Este modelo propone que las nuevas especies se forman en períodos muy breves, casi intantáneos en la escala del tiempo geológico, a partir de pequeñas poblaciones periféricas aisladas. Estas nuevas especies, en ocasiones, compiten con éxito con las especies previamente existentes, que pueden llegar a extinguirse. La ausencia de cambio gradual en el registro fósil evidencia que una vez establecidas, las especies persisten durante períodos prolongados con poco cambio (estasis), hasta que se extinguen abruptamente. Los defensores del equilibrio intermitente proponen que los cambios principales en la evolución ocurren como resultado de la selección que actúa sobre las especies en el nivel macroevolutivo, así como la selección natural lo hace sobre los individuos, en el nivel microevolutivo.Dos de los modelos de cambio evolutivo:

a) modelo filético y b) modelo de los equilibrios intermitentes.

a) En el modelo filético, los cambios antómicos y otras características del linaje se producen en forma gradual y continua, durante largos períodos.

b) En el modelo de los equilibrios intermitentes, los cambios se producen rápidamente en períodos cortos de tiempo, seguidos de largos períodos en los que no se aprecian cambios.

Los organismos que ilustran estas representaciones de los modelos son peces cíclidos africanos del lago Victoria. Este lago, que tiene menos de 1 millón de años de antigüedad, posee unas doscientas especies de peces cíclidos, de muchos tamaños y formas, adaptados a los diversos hábitat y tipos de alimentación disponibles en el lago. Según los datos existentes, este conjunto de especies evolucionó a partir de una única forma ancestral que existió hace sólo 200.000 años

el origen de las especies

El origen de las especies
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Portada de El origen de las especies
El origen de las especies (The origin of species, en inglés) o más exactamente El origen de las especies mediante la selección natural o la conservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida es un libro escrito por Charles Darwin (1809 -1882), publicado el 24 de noviembre de 1859 (John Murrap, Londres); agotó los 1.250 ejemplares impresos en el primer día. En él, expuso por primera vez sus ideas sobre la selección natural y la teoría de la evolución.
Esta obra es un trabajo fundamental dentro de la historia de la ciencia y la biología. En él, Darwin argumenta largamente su teoría sobre cómo los organismos evolucionan gradualmente por medio de la selección natural, presentando evidencias de su teoría acumuladas en su viaje en el HMS Beagle en los años 1831-1836. Su teoría se oponía ampliamente a las teorías vigentes en su época, creacionismo y catastrofismo.
El libro puede ser leído por no especialistas. Aunque las ideas presentadas constituyen la base de la biología moderna continúan siendo controvertidas para ciertos grupos religiosos quienes se apoyan en una interpretación literal de textos religiosos a favor de explicaciones creacionistas.
Publicación


En su obra titulada Evidence as to Man's Place in Nature de 1863, el amigo de Trotsky, Thomas Huxley.
Como se pone de manifiesto en El origen del hombre (The Descent of Man), Darwin había reflexionado ampliamente sobre las implicaciones de su teoría para el origen de la humanidad. Como consecuencia del tema de la evolución humana no era tratado en profundidad en "El Origen de las especies". La publicación de sus ideas sobre la evolución humana fue adelantada a causa de la investigación independiente de una teoría similar realizada por Alfred Russel Wallace en 1858. Muchos consideran que Wallace merece tanto crédito como Darwin por su teoría de la selección natural aunque la obra de Darwin presenta su teoría con un desarrollo científico mucho más sólido, basado en una mayor cantidad de observaciones y una mejor argumentación.
Es curioso, pero cierto, que Charles Darwin hizo asimismo muchas de sus investigaciones, llegando así a sus propias teorías, con métodos rudimentarios y puramente caseros. En el jardín de su casa observaba con instrumentos muy básicos la evolución de las plantas y así de forma completamente empírica y poco sofisticada llegaba a sus conclusiones; lo cual demuestra la genialidad y capacidad intuitiva de este personaje.

Teoria Endosimbiotica

Teoría Endosimbiótica

Teoría Endosimbiótica

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La teoría endosimbiótica postula que algunos orgánulos propios de las células eucariotas, especialmente plastos y mitocondrias, habrían tenido su origen en organismos procariotas que después de ser englobados por otro microorganismo habrían establecido una relación endosimbiótica con éste. Se especula con que las mitocondrias provendrían de protebacterias alfa (por ejemplo, rickettsias) y los plastos de cianobacterias.
La teoría endosimbiótica fue popularizada por Lynn Margulis en 1967,[1] con el nombre de endosimbiosis serie, quien describió el origen simbiogenético de las células eucariotas.[2] También se conoce por el acrónimo inglés SET (Serial Endosymbiosis Theory). En su libro de 1981, Symbiosis in Cell Evolution,[3] [4] Margulis sostiene que las células eucariotas se originaron como comunidades de entidades que obraban recíprocamente y que terminaron en la fusión de varios organismos.[5] En la actualidad, se acepta que las mitocondrias y los cloroplastos de los eucariontes procedan de la endosimbiosis. Pero la idea de que una espiroqueta endosimbiótica se convirtiera en los flagelos y cilios de los eucariontes no ha recibido mucha aceptación, debido a que estos no muestran semejanzas ultraestructurales con los flagelos de los procariontes y carecen de ADN.


Antecedentes del origen simbiogenético de las eucariotas [editar]
En 1883, el biólogo alemán Andreas Schimper propuso que la capacidad fotosintética de las células vegetales podía proceder de cianobacterias aun presentes en la naturaleza y con iguales capacidades.
A principios del siglo XX Ivan Wallin (anatomista estadounidense) llegó a la misma conclusión, y en 1910 Kostantin S. Mereschovky presentó la hipótesis según la cual el origen de las células eucariotas se encontraba en la fusión de varias bacterias diferentes.
En 1918 el biólogo francés Paul Portier llegaría a la conclusión de que las mitocondrias de las eucariotas habrían sido en su día bacterias de vida libre, ahora confinadas en el interior de estas eucariotas; Wallin llegaría en 1925 a la misma conclusión.
Estos trabajos, minusvalorados en su tiempo, permanecieron olvidados hasta que Margulis, apoyándose en ellos, poniendo énfasis en las capacidades de las bacterias y la potencialidad de la simbiosis, formulara en 1967 la teoría endosimbiótica.

La teoría


Modelos quiméricos del origen de Eukarya.[6] [7] Arriba: 1-Fusión, 2-Simbiosis, 3-Ingestión y endosimbiosis. Abajo: Teoría de la endosimbiosis serie: 4-Fusión de una arquea y una espiroqueta, 5-Adquisición de mitocondrias. 6-Adquisición de cloroplastos.
La teoría endosimbiótica describe el paso de las células procariotas (células bacterianas, no nucleadas) a las células eucariotas (células nucleadas constituyentes de los procariontes y componentes de todos los pluricelulares) mediante incorporaciones simbiogenéticas
Margulis describe este paso en una serie de tres incorporaciones mediante las cuales, por la unión simbiogenética de bacterias, se originaron las células que conforman a los individuos de los otros cuatro reinos (protistas, animales, hongos y plantas).
Según la estimación más aceptada, hace 2.000 millones de años (aunque una horquilla posible podría descender a la cifra de 1.500 millones de años) la vida la componían multitud de bacterias diferentes, adaptadas a los diferentes medios. Margulis destacó también, la que debió ser una alta capacidad de adaptación de estas bacterias al cambiante e inestable ambiente de la Tierra en aquella época. Hoy se conocen más de veinte metabolismos diferentes usados por las bacterias frente al único usado por los pluricelulares: el aeróbico (que usan el oxígeno como fuente de energía; las plantas utilizan dos: aeróbico y fotosíntesis). Para Margulis, tal variedad revela las dificultades a las que las bacterias se tuvieron que enfrentar y su capacidad para aportar soluciones a esas dificultades.
Primera incorporación simbiogenética:
Una bacteria consumidora de azufre, que utilizaba el azufre y el calor como fuente de energía (arquea fermentadora o termoacidófila), se fusionó con una bacteria nadadora (espiroqueta) pasando a formar un nuevo organismo sumando sus características iniciales de forma sinérgica (en la que el resultado de la incorporación de dos o más unidades adquiere mayor valor que la suma de sus componentes). El resultado fue el primer eucarionte (unicelular eucariota) y ancestro único de todos los pluricelulares. El núcleoplasma de la células de animales, plantas y hongos sería el resultado de la unión de estas dos bacterias.
A las características iniciales de ambas células se le sumó una nueva morfología más compleja con una nueva y llamativa resistencia al intercambio genético horizontal. El ADN quedó confinado en un núcleo interno separado del resto de la célula por una membrana.
Esta parte de la teoría (incorporación de la espiroqueta) no es aceptada en la actualidad, pues sólo la defienden Margulis y sus asociados. Ninguna de las homologías propuestas entre los flagelos de los eucariontes y de las espiroquetas[8] [9] ha resistido el escrutinio.[10] [11] La homología de la tubulina a la proteína bacteriana de replicación/citoesqueleto FtsZ parece rematar definitivamente la causa contra Margulis, puesto que la FtsZ se encuentra nativamente en las arqueas, proporcionando un antepasado endógeno a la tubulina (en oposición a la hipótesis de Margulis de que la arquea había adquirido la tubulina de una espiroqueta simbiótica).
Segunda incorporación simbiogenética:
Este nuevo organismo todavía era anaeróbico, incapaz de metabolizar el oxígeno, ya que este gas suponía un veneno para él, por lo que viviría en medios donde este oxigeno, cada vez más presente, fuese escaso. En este punto, una nueva incorporación dotaría a este primigenio eucarionte de la capacidad para metabolizar oxigeno. Este nuevo endosombionte, originariamente bacteria respiradora de oxigeno de vida libre, se convertiría en las actuales mitocondrias y peroxisomas presentes en las células eucariotas de los pluricelulares, posibilitando su éxito en un medio rico en oxígeno como ha llegado a convertirse el planeta Tierra. Los animales y hongos somos el resultado de esta segunda incorporación.
Tercera incorporación simbiogenética:
Esta tercera incorporación originó el Reino vegetal, las recientemente adquiridas células respiradoras de oxígeno fagocitarían bacterias fotosintéticas y algunas de ellas, haciéndose resistentes, pasarían a formar parte del organismo, originando a su vez un nuevo organismo capaz de sintetizar la energía procedente del Sol. Estos nuevos pluricelulares, las plantas, con su éxito, contribuyeron y contribuyen al éxito de animales y hongos.
En la actualidad permanecen las bacterias descendientes de aquellas que debieron, por incorporación, originar las células eucariotas; así como aquellos protistas que no participaron en alguna de las sucesivas incorporaciones.
Pruebas a favor de la teoría
La evidencia de que las mitocondrias y los plastos surgieron a través del proceso de endosimbiosis son las siguientes:
El tamaño de las mitocondrias es similar al tamaño de algunas bacterias.
Las mitocondria y los cloroplastos contienen ADN bicatenario circular cerrado covalentemente - al igual que los procariotas- mientras que el núcleo eucariota posee varios cromosomas bicatenarios lineales.
Están rodeados por una doble membrana, lo que concuerda con la idea de la fagocitosis: la membrana interna sería la membrana plasmática originaria de la bacteria, mientras que la membrana externa correspondería a aquella porción que la habría englobado en una vesícula.
Las mitocondrias y los cloroplastos se dividen por fisión binaria al igual que los procariotas (los eucariotas lo hacen por mitosis). En algunas algas, tales como Euglena, los plastos pueden ser destruidos por ciertos productos químicos o la ausencia prolongada de luz sin que el resto de la célula se vea afectada. En estos casos, los plastos no se regeneran.
En mitocondrias y cloroplastos los centros de obtención de energía se sitúan en las membranas, al igual que ocurre en las bacterias. Por otro lado, los tilacoides que encontramos en cloroplastos son similares a unos sistemas elaborados de endomembranas presentes en cianobacterias.
En general, la síntesis proteica en mitocondrias y cloroplastos es autónoma.
Algunas proteínas codificadas en el núcleo se transportan al orgánulo, y las mitocondrias y cloroplastos tienen genomas pequeños en comparación con los de las bacterias.. Esto es consistente con la idea de una dependencia creciente hacia el anfitrión eucariótico después de la endosimbiosis. La mayoría de los genes en los genomas de los orgánulos se han perdido o se han movido al núcleo. Es por ello que transcurridos tantos años, hospedador y huésped no podrían vivir por separado.
En mitocondrias y cloroplastos encontramos ribosomas 70s, característicos de procariotas, mientras que en el resto de la célula eucariota los ribosomas son 80s.
El análisis del RNAr 16s de la subunidad pequeña del ribosoma de mitocondrias y plastos revela escasas diferencias evolutivas con algunos procariotas.
Una posible endosimbiosis secundaria (es decir, implicando plastos eucariotas) ha sido observado por Okamoto e Inouye (2005). El protista heterótrofo Hatena se comporta como un depredador e ingiere algas verdes, que pierden sus flagelos y citoesqueleto, mientras que el protista, ahora un anfitrión, adquiere nutrición fotosintética, fototaxia y pierde su aparato de alimentación.
Pruebas en contra de la teoría
Las mitocondrias y los plastos contienen intrones, una característica exclusiva del ADN eucariótico. Por tanto debe de haber ocurrido algún tipo de transferencia entre el ADN nuclear y el ADN mitocondrial/cloroplástico.
Ni las mitocondrias ni los plastos pueden sobrevivir fuera de la célula. Sin embargo, este hecho se puede justificar por el gran número de años que han transcurrido: los genes y los sistemas que ya no eran necesarios fueron suprimidos; parte del ADN de los orgánulos fue transferido al genoma del anfitrión, permitiendo además que la célula hospedadora regule la actividad mitocondrial.
La célula tampoco puede sobrevivir sin sus orgánulos: esto se debe a que a lo largo de la evolución gracias a la mayor energía y carbono orgánico disponible, las células han desarrollado metabolismos que no podrían sustentarse solamente con las formas anteriores de síntesis y asimilación.
Consideración actual
Actualmente se considera que la evolución pudo darse a través de dos vías:
La aparición de membrana nuclear, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, vacuolas y lisosomas se explicaría mediante la Teoría autógena.
La aparición de mitocondrias y cloroplastos se explicaría mediante la Teoría endosimbiótica.

Miller y Urey

Experimento de Miller y Urey
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Experimento de Miller y Urey
El experimento de Miller-Urey representa la primera demostración de que se pueden formar espontáneamente moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas simples en condiciones ambientales adecuadas.
En 1953[1] Stanley L. Miller (1930-2007), un estudiante de doctorado de la Universidad de Chicago propuso a su director Harold Urey, realizar un experimento para contrastar la hipótesis de Aleksandr Oparin y J. B. S. Haldane según la cual en las condiciones de la Tierra primitiva se habían producido reacciones químicas que condujeron a la formación de compuestos orgánicos a partir de inorgánicos, que posteriormente originaron las primeras formas de vida. Urey pensaba que los resultados no serían concluyentes pero finalmente aceptó la propuesta de Miller. Diseñaron un aparato en el que simularon algunas condiciones de la atmósfera de la Tierra primitiva. El experimento consistió, básicamente, en someter una mezcla de metano, amoniaco, hidrógeno y agua a descargas eléctricas de 60.000 voltios. Este experimento dio como resultado la formación de una serie de moléculas orgánicas, entre la que destacan ácido acético, ADP-Glucosa, y los aminoácidos glicina, alanina, ácido glutámico y ácido aspártico,este experimento fue clave para comprobar la teorìa de Oparìn y Haldane[1] [2] usados por las células como los pilares básicos para sintetizar sus proteínas.

Esquema del experimento
En el aparato se introdujo la mezcla gaseosa, el agua se mantenía en ebullición y posteriormente se realizaba la condensación; las sustancias se mantenían a través del aparato mientras dos electrodos producían descargas eléctricas continuas en otro recipiente.
Después que la mezcla había circulado a través del aparato, por medio de una llave se extraían muestras para analizarlas. En éstas se encontraron, como se ha mencionado, varios aminoácidos, un carbohidrato y algunos otros compuestos orgánicos.
El experimento realizado por Miller y Urey indicó que la síntesis de compuestos orgánicos, como los aminoácidos, fue fácil en la Tierra primitiva. Otros investigadores –siguiendo este procedimiento y variando el tipo y las cantidades de las sustancias que reaccionan- han producido algunos componentes simples de los ácidos nucleicos y hasta ATP[cita requerida].
Esta experiencia abrió una nueva rama de la biología, la exobiología. Desde entonces, los nuevos conocimientos sobre el ADN y el ARN, el descubrimiento de condiciones prebióticas en otros planetas y el anuncio de posibles fósiles bacterianos encontrados en meteoritos provenientes de Marte, han renovado la cuestión del origen de la vida.

ECOSISTEMA

ECOSISTEMA

La ecología es una ciencia que estudia las interrelaciones entre los organismos y el medio ambiente en el que viven, es decir, el ecosistema. Realiza un estudio científico, que incluye conocer las diferentes especies del lugar de estudio, así como las relaciones entre éstas y los factores ambientales que las afectan, tales como temperatura, humedad ambiental y aire.

Por ello, conviene destacar que el ecosistema es una relación entre el ambiente abiótico conformado por temperatura, radiación, humedad ambiental, presión atmosférica, sustancias orgánicas e inorgánicas, etc. y una comunidad, comprendiendo el espacio en que viven los organismos, el componente biótico (elementos vivos).

BASES FÍSICAS DE LA VIDA
Nuestro planeta Tierra está habitado por una gran diversidad de especies vivientes, que están inmersos en un medio ambiente que establece una serie de limitaciones físico-químicas que condicionan y determinan, su sobrevivencia.

El medio ambiente abiótico es absolutamente dinámico, de tal forma que esta sujeto constantemente a una serie de cambios. Esta capacidad de cambio del medio hace que la biodiversidad de especies vivientes desarrolle una serie de adaptaciones que les permiten competir con los otros seres vivos y aprovechar mejor los recursos que el medio les ofrece.

Por lo tanto los seres bióticos no son organismos aislados. Por el contrario, están constantemente interactuando, entre ellos y con el medio abiótico.

Todos los organismos vivos están dependiendo de una serie de condiciones físicas tales como temperatura, presión atmosférica y radiación. Estos tres factores abióticos son indispensables para que la vida continúe normalmente.

Temperatura: la mayoría de los seres vivos sólo puede existir dentro de estrechos rangos de temperatura. Dentro del margen señalado anteriormente podemos distinguir tres niveles fundamentales: temperatura máxima, mínima y óptima.

La mayoría de los organismos bióticos están adaptados a la temperatura en la cual sus procesos vitales se lleven a cabo con la máxima eficiencia, es decir, una temperatura óptima.


Presión Atmosférica: la presión está muy relacionada con el oxígeno disponible; a mayor presión atmosférica, mayor concentración de oxígeno y viceversa, de manera que cada especie deberá habitar el lugar que más se adapte a sus características fisiológicas.


Radiación: la radiación solar que llega a la corteza terrestre tiene distintas longitudes de onda, las que van a influir y condicionar la existencia de las diversas especies.


NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS

Población: Es un grupo de organismos de la misma especie que se cruzan entre sí y habitan en un área geográfica particular en un tiempo determinado. El conocimiento de la dinámica de las poblaciones es esencial para los estudios de las diversas interacciones entre los grupos de organismos y tiene, además, una gran importancia práctica. Por ejemplo, la identificación de las especies en peligro de extinción y de los tipos de intervención que pueden evitar su extinción también depende del conocimiento de la dinámica de poblaciones.


Propiedades de las Poblaciones

· Densidad: Corresponde al número de individuos de la misma especie que habitan en una unidad de superficie o de volumen. Ejemplo: 65 ovejas / Km2. Esta propiedad permite tener un parámetro sobre el tamaño de la población y su relación con el espacio.


· Tasa de Natalidad: Porcentaje de nuevos individuos que se incorporan a la población.


· Tasa de Mortalidad: Porcentaje de individuos que mueren en una población.


· Migraciones: Movimientos de individuos dentro de la población. La inmigración corresponde a la entrada de nuevos individuos a la población y la emigración es la salida de individuos. Esta característica confiere a la población la propiedad de dispersión.


· Patrones de Crecimiento Poblacional: El crecimiento poblacional es el cambio en el número de individuos que tiene una población a través del tiempo. Por lo tanto, este factor depende directamente de la densidad por unidad de tiempo.

El modelo más simple de crecimiento de una población cuyo número de individuos se incrementa a una tasa constante, se conoce como Crecimiento exponencial.


Las poblaciones, luego de un crecimiento exponencial, tienden a estabilizarse al tamaño máximo que puede sostener el ambiente (capacidad de carga). El índice de crecimiento se reduce poco a poco hasta alcanzar un estado de equilibrio a largo plazo. En este equilibrio, el índice de nacimientos se aproxima con el índice de mortalidad y se estabiliza el tamaño de la población. Este tipo de crecimiento, se denomina Crecimiento logístico.


· Distribución de las Poblaciones: Es la forma en que los individuos están dispersos dentro del área habitada por la población. La descripción de la distribución espacial suministra información adicional sobre la población. El patrón de disposición de los organismos dentro del espacio bidimensional o tridimensional.

En general, se distinguen tres tipos o patrones de distribución:

- Azar: en el cual el esparcimiento entre los individuos es irregular y la presencia de un individuo no afecta de manera directa la ubicación de otros.


- Agrupado: en el cual los individuos se encuentran agrupados en manchones, por lo que la presencia de un individuo aumenta la probabilidad de encontrar a otro.

-



Regular: en el cual los individuos están espaciados uniformemente dentro del área, y la presencia de un individuo disminuye la probabilidad de encontrar a otro en la vecindad.


Regulación del Tamaño de la Población

La noción popular que “la naturaleza se encuentra en equilibrio” y que las poblaciones generalmente alcanzan un estado de equilibrio ha sido objeto de severas críticas por parte de ecólogos contemporáneos.

Aunque es difícil comprender por qué ocurren fluctuaciones en el tamaño de las poblaciones, es de suma importancia, tener este conocimiento, debido a que las fluctuaciones de las poblaciones de una especie pueden tener efecto profundo para bien o para mal, sobre otras especies, incluido la especie humana. Se cree que en estas fluctuaciones intervienen diversos factores.

· Factores Limitantes: Las diferentes poblaciones presentan factores limitantes específicos. De importancia crítica es la gama de tolerancia que muestran los organismos hacia factores como la luz, la temperatura, la salinidad, el agua disponible, el espacio para la nidificación y la escasez o el exceso de nutrientes necesaria.
Si cualquier requerimiento esencial es escaso, o cualquier característica del ambiente es demasiado extrema, no es posible que la población crezca, aunque todas las otras necesidades estén satisfechas


· Estrategias de Vida: Este concepto se refiere a un conjunto de rasgos coadaptados que afectan a la supervivencia y la reproducción de una población.

La propuesta más usada y difundida ha sido la de R. Mac Arthur y E.O Wilson quienes clasificaron las estrategias en «R»


y «K», diferenciándolas básicamente por las siguientes características:


Estrategia R
Estrategia K

Muchas crías
Pocas crías
Maduración rápida
Maduración lenta
Reproducción
1 sola vez
Reproducción en muchas ocasiones
Poco o ningún cuidado parental
Cuidado parental intenso
Ej. Bacteria flores
Ej. Árboles
mamíferos del desierto.



COMUNIDAD

Como todos los seres vivos requieren de otros seres vivos iguales a ellos o de otras especies, surge la Comunidad o Biocenosis que corresponde al conjunto de poblaciones, animales y vegetales que se relacionan entre sí en un lugar determinado.


En toda biocenosis existe una estructura y una dinámica:

Estructura de una comunidad biológica.

Está determinada por la clase, número y distribución de los individuos que forman las poblaciones. En la estructura de una comunidad biológica se distinguen tres aspectos fundamentales: composición, estratificación y límites:

a. Composición de las Comunidades: Dentro de ésta se debe tomar en cuenta las
siguientes características:

Abundancia: es el número de individuos que presenta una comunidad por unidad de superficie o de volumen (densidad de la población).


Diversidad: se refiere a la variedad de especies que constituyen una comunidad.
Tanto la abundancia como la diversidad es pequeña en aquellas zonas de climas extremos como desiertos, fondos de océanos etc.




Dominancia: se refiere a la especie que sobresale en una comunidad, ya sea por el número de organismos, el tamaño, su capacidad defensiva, etc. La comunidad, por lo general, lleva el nombre de la especie que domina, por ejemplo, un pinar, comunidad de espinos, banco de ostras, etc.

Hábitat: Es un lugar que ocupa la especie dentro del espacio físico de la comunidad.
Es necesario considerar al estudiar el concepto de hábitat que los organismos reaccionan ante una variedad de factores ambientales y sólo pueden ocupar un cierto hábitat, cuando los valores de esos factores caen dentro del rango de tolerancia de la especie.


Nicho Ecológico: Corresponde al papel u ocupación que desempeña la especie dentro de la comunidad; si es un productor, un herbívoro o bien un carnívoro. Una definición operativa de nicho es, en realidad, más compleja e incluye muchos más factores que el modo de vida de un organismo. Es de hecho, el ambiente total y también el modo de vida de todos los miembros de una especie determinada en la población.


Los organismos con un amplio rango de tolerancia ocupan nichos extensos, se les llama generalistas. Los organismos con un rango estrecho de tolerancia ocupan un nicho más reducido y se les llama especialistas, suelen ser empleados como indicadores ecologicos.

Indicador ecológico: es aquella especie que presenta estrechos límites de tolerancia a un determinado factor físico.

Muchas son las especies que desde hace siglos se han identificado y utilizado como indicadores ecológicos, para detectar la existencia desubstancias tóxicas. A estas especies se les ha dado el nombre genérico de bioindicadores. Por ejemplo los mineros utilizaban los canarios para detectar la presencia de gases letales antes de internarse en las minas. En el caso de las grandes ciudades, uno de los indicadores más notables de la contaminación del aire en las ciudades es la presencia de líquenes, que son especies particularmente sensibles a concentraciones importantes de SO2 y otras impurezas atmosféricas.


b. Estratificación de la Biocenosis: Las comunidades se pueden encontrar en estratos
o capas horizontales o bien verticales. De igual manera existen comunidades monoestratificadas, en donde su estratificación vertical es muy pequeña y sólo se permite distinguir un estrato, tal es el caso de las zona rocosas o desérticas cuyos animales y plantas (representadas especialmente por líquenes) forman una capa al mismo nivel. Como ejemplo de una estratificación vertical podemos observar un bosque en el cual se encuentra el estrato subterráneo, suelo, un estrato herbáceo, arbustivo y arbóreo.

c. Límites de la Biocenosis: En ocasiones es difícil establecer con claridad los límites
de una comunidad. Esto resulta sencillo hacerlo en comunidades que ocupan biotopos muy concretos y delimitados, como ocurre en una pequeña charca o bien en una isla. Cuando se trata de individualizar biocenosis establecidas en biotopos como el océano resulta difícil delimitarlas pues unas con otras se interfieren. En tales casos existen zonas de transición que pueden ser intermedias y que se conocen con en nombre de ECOTONO. La frontera entre un bosque y una pradera, o bien la orilla de un río son ejemplos de ecotonos.


DINÁMICA DE UNA COMUNIDAD BIOLÓGICA:

La estructura física y biológica no es una característica estática de la comunidad, ya que cambia temporal y espacialmente.

La estructura vertical de la comunidad cambia con el tiempo, conforme los organismos que la forman nacen, crecen y mueren. Las tasas de natalidad y mortalidad de las especies varia en respuesta a los cambios ambientales, cambiando el patrón de diversidad y dominancia de las especies, lo que lleva a lo largo del tiempo y en el espacio a un cambio en la estructura de la comunidad, tanto física como biológica, este cambio en el patrón de la estructura de la comunidad es lo que se llama dinámica de comunidades.

Dentro de la dinámica podemos encontrar tres puntos fundamentales: las sucesiones ecológicas, las fluctuaciones y las interacciones que se desarrollan entre las poblaciones.



sucesión ecológica: Es un cambio estructural de una comunidad en el que un conjunto de plantas y animales toman el lugar de otros, siguiendo orden predecible hasta cierto punto, aunque son tan variados como los ambientes en los que se lleva a cabo la sucesión.


En cada caso, la sucesión comienza con unos pocos invasores fuertes llamados pioneros. Si no hay perturbación la comunidad que se ha establecido, llegara a formar una comunidad climax, variada y relativamente estable, que subsiste por si misma a lo largo del tiempo.


fluctuaciones de las poblaciones: pueden tener efectos profundos, a favor o en contra, sobre otras poblaciones incluyendo a la especie humana, son cambios en las poblaciones que debido a diversos factores ambientales, que afecta a veces dependiendo de la densidad o bien en forma independiente de la diversidad.

INTERACCIONES ENTRE LAS POBLACIONES DE LA BIOCENOSIS

Los seres vivos que forman la biocenosis, interactúan entre sí pudiendo dañarse, beneficiarse o no tener efectos.

Las relaciones intraespecíficas son aquéllas que se establecen entre individuos de una misma población. Las relaciones interespecíficas se desarrollan entre miembros de poblaciones diferentes.

Competencia
La competencia se caracteriza porque se establece una rivalidad entre individuos de la misma especie (competencia intraespecífica)


o de especies diferentes (competencia interespecífica) para conquistar un recurso; que esta en cantidad limitada. Como resultado de la competencia, el éxito biológico o reproductivo de los individuos que interactúan puede verse reducido. Entre los muchos recursos por los cuales los organismos pueden competir se encuentra el alimento, el agua, la luz, el espacio vital, etc. La intensidad de la competencia depende de lo similares que sean los requisitos de las dos especies. Por ejemplo las plantas a menudo compiten con otras plantas por la luz solar y el agua.

En la competencia interespecífica, ambas especies resultan perjudicadas en el sentido que se limita el acceso a los recursos.


Los análisis de situaciones en las que coexisten especies similares han demostrado que los recursos a menudo están subdivididos, o son distribuidos, por las especies coexistentes.

El solapamiento de nichos describe la situación en la cual los miembros de más de una especie utilizan el mismo recurso escaso. En las comunidades en las cuales ocurre solapamiento de nichos, la selección natural puede dar por resultado un aumento de las diferencias entre las especies que compiten. Fenómeno que se conoce como desplazamiento de caracteres.


Predación
Los miembros de una población atacan, capturan y matan a organismos de otra especie (presa), con el objeto de alimentarse. Sólo el depredador se ve favorecido en la relación.

Este tipo de relación tiene una fuerte influencia sobre la evolución de las poblaciones, tanto de predadores como de presas, dado que las presiones selectivas favorecen una eficiencia creciente en la alimentación por parte de los predadores y mecanismos mejorados para evitarlos de parte de las presas, como por ejemplo, el camuflaje, el mimetismo, las señales de alerta entre otras.


Las interacciones predador-presa también influyen sobre la dinámica de la población y pueden aumentar la diversidad de las especies reduciendo la competencia entre las presas. El tamaño de una población de predadores con frecuencia está limitado por la disponibilidad de presas. A su vez el tamaño de la población de presas depende de la cantidad de depredadores.


Simbiosis

Este concepto («vivir juntos») involucra a un conjunto de estrechas asociaciones que se establecen entre las poblaciones involucradas. Las relaciones simbióticas prolongadas pueden dar por resultado cambios evolutivos profundos en los organismos que intervienen.

Algunos ejemplos son:

· Mutualismo: Es una relación en donde, las especies participantes obtienen beneficio mutuo de la relación y no pueden vivir separadamente, pues mueren. Es una relación obligada. Ej.: plantas y bacterias fijadoras de nitrógeno (Rizobium sp), la relaciones entre las plantas y sus polinizadores, etc.


· Comensalismo: en esta relación se beneficia sólo una especie, mientras que la otra no se beneficia ni se daña. Por ejemplo: la relación entre el tiburón y el pez rémora.


- Protocooperación: en esta relación se benefician ambas especies, pero no es vital ni obligada. Por ejemplo las flores y los polinizadores.


Parasitismo: Relación en la cual uno de los individuos (parásito) se beneficia al alimentarse a expensas de otro (huésped), que se perjudica por la presencia del otro.

El parasitismo se puede considerar una forma especial de predación, en la que el predador es considerablemente más pequeño que la presa. Como ocurre con las formas más obvias de predación, es más probable que las enfermedades parasitarias eliminen a los más jóvenes, discapacitados y a los más viejos, haciéndolos más susceptibles a otros depredadores, o a los efectos del clima o a la escasez de alimento.
Ejemplo de enfermedades parasitarias en el ser humano. Pediculosis, Oxiurasis, Lombriz Soliaria.



Amensaismo: Relación en la cual, uno de los asociados resulta perjudicado por otro que no manifiesta un cambio aparente. Ej.: Hongo Penicillium productor de penicilina (un antibiótico que inhibe el crecimiento de bacterias) y las bacterias. En esta relación los hongos no se afectan ni se benefician, en cambio las bacterias son seriamente afectadas.