Fundamentos de la Biología: Conceptos Clave de la Vida y su Origen

Funciones Vitales de los Seres Vivos

Los seres vivos realizan un conjunto de funciones esenciales para su supervivencia y la perpetuación de la especie:

• Nutrición: Proceso mediante el cual los organismos obtienen materia y energía del entorno para crecer, desarrollarse y mantener sus funciones vitales.
• Relación: Capacidad de los seres vivos para detectar cambios (estímulos) en su medio externo e interno y generar respuestas adecuadas para adaptarse y sobrevivir.

  Sistemas de Relación

  • Sistema Nervioso: Actúa mediante impulsos nerviosos transmitidos por neuronas, proporcionando una respuesta rápida y de corta duración.
  • Sistema Hormonal: Opera a través de hormonas liberadas en el torrente sanguíneo, generando una respuesta más lenta pero de mayor duración.
• Reproducción: Proceso biológico fundamental por el cual los seres vivos generan nuevos individuos semejantes a ellos mismos, asegurando la continuidad de la especie a lo largo del tiempo.

Organización Celular de los Seres Vivos

Todos los seres vivos están formados por células, la unidad básica de la vida.

Especialización Celular

En los organismos pluricelulares, las células se diferencian y especializan para realizar funciones específicas, formando tejidos, órganos y sistemas.

Niveles de Organización Biológica

La materia viva se organiza en una jerarquía de complejidad creciente:

• Átomos
• Moléculas
• Macromoléculas
• Orgánulos Celulares
• Célula
• Tejidos
• Órganos
• Aparatos y Sistemas

Biomoléculas: Componentes Esenciales de la Vida

Las biomoléculas son las moléculas que constituyen los seres vivos y son fundamentales para sus procesos biológicos. Se clasifican en:

• Inorgánicas: Presentes tanto en seres vivos como en la materia inerte.
  • Agua (H₂O)
  • Sales minerales (ej. sales de Calcio, Hierro)
• Orgánicas: Exclusivas de los seres vivos, caracterizadas por contener carbono en su estructura.
  • Glúcidos (Carbohidratos)
  • Lípidos
  • Proteínas
  • Ácidos Nucleicos (ADN y ARN)

Bioelementos: La Base Química de la Vida

Los bioelementos son los elementos químicos que forman parte de la materia viva. Los principales, conocidos como bioelementos primarios, son:

• Carbono (C)
• Hidrógeno (H)
• Oxígeno (O)
• Nitrógeno (N)
• Fósforo (P)

El Origen de la Vida en la Tierra

La abiogénesis, el estudio del origen de la vida a partir de materia inorgánica, plantea diversas interrogantes fundamentales:

• ¿De dónde procede el Carbono (C)? Se postula que el carbono se originó en el interior de la Tierra, donde se acumuló durante la formación del planeta.
• ¿Cómo se incorpora el Carbono a los seres vivos? Principalmente, cuando los volcanes emiten dióxido de carbono (CO₂) a la atmósfera, los organismos fotosintéticos lo asimilan mediante el proceso de fotosíntesis.
• ¿De dónde procede el Agua? Se cree que gran parte del agua terrestre fue traída por asteroides y cometas cuyas órbitas se encontraban más allá de la de Marte.
• ¿Cómo era la atmósfera primitiva de la Tierra? Era una atmósfera densa, carente de oxígeno (O₂) y ozono (O₃), lo que dejaba la superficie del planeta desprotegida de la radiación ultravioleta.
• Si no había ozono, ¿cómo sobrevivieron los primeros seres vivos? Los primeros organismos estaban protegidos de la radiación ultravioleta bajo un considerable espesor de agua, que actuaba como filtro.
• ¿En qué condiciones ambientales apareció la vida? La vida surgió en un entorno con abundante agua líquida, una atmósfera muy densa y anóxica (sin oxígeno), y un interior terrestre con alta actividad geotérmica.
• ¿Qué es la Quimiosíntesis? Es un proceso metabólico en el cual ciertos organismos, principalmente bacterias, obtienen energía a partir de la oxidación de compuestos inorgánicos. Por ejemplo, algunas bacterias intervienen en la formación de pirita (FeS₂), liberando energía que aprovechan para sus procesos vitales.
• ¿Qué impacto tuvieron las cianobacterias (bacterias cianofíceas)? Las cianobacterias fueron responsables del Gran Evento de Oxidación, alterando drásticamente la composición de la atmósfera primitiva al liberar oxígeno molecular (O₂), lo que permitió el desarrollo de la vida aeróbica.
• ¿Cómo se evidencia la ausencia inicial de Oxígeno en la atmósfera? El estudio de minerales antiguos revela que estos son más brillantes y menos oxidados en comparación con los minerales más recientes, lo que indica la aparición gradual de oxígeno atmosférico a lo largo del tiempo geológico.

El Experimento de Miller-Urey: Simulación de la Tierra Primitiva

El experimento de Miller-Urey, realizado en 1953, buscó recrear las condiciones hipotéticas de la Tierra primitiva para investigar la formación abiótica de compuestos orgánicos esenciales para la vida. En un sistema cerrado, se introdujeron gases que se creía que componían la atmósfera temprana: amoníaco (NH₃), metano (CH₄) y vapor de agua (H₂O). Se aplicaron descargas eléctricas para simular los rayos atmosféricos, una fuente de energía en la Tierra primitiva. Como resultado de este experimento, se logró la síntesis de diversos aminoácidos, los bloques constructores de las proteínas, apoyando la hipótesis de la abiogénesis y la posibilidad de que la vida surgiera de materia inorgánica en esas condiciones.