Eras geológicas, datación de rocas y estructura celular: resumen de Biología

Eras Geológicas: Un Viaje a Través del Tiempo Profundo

Precámbrico (4600 - 570 millones de años, Ma)

Esta es la época más extensa y menos conocida de la historia de la Tierra, debido a la escasez de rocas y fósiles preservados. Durante este tiempo, la atmósfera era muy rica en CO₂ y otros gases de efecto invernadero. Se formaron los primeros continentes y océanos, y surgieron las primeras formas de vida.

Paleozoico (570 - 245 Ma)

Al inicio de esta era, el supercontinente Pangea I (Rodinia) se fragmenta. Hacia el final del Paleozoico, los continentes vuelven a unirse para formar Pangea II. Se producen importantes procesos de formación de montañas, como las orogenias Caledoniana y Hercínica. El clima experimentó grandes variaciones, incluyendo glaciaciones y periodos más cálidos. La vida prolifera en los mares (explosión cámbrica) y comienza la conquista del medio terrestre:

• Aparición de la mayoría de los filos animales, incluyendo artrópodos como los trilobites.
• Desarrollo de los primeros peces, anfibios y reptiles.
• Colonización de la tierra por plantas vasculares como los helechos.

Al final de la era se produjo una extinción masiva.

Mesozoico (245 - 65 Ma)

Conocida como la "Era de los Reptiles". Pangea II comienza a fragmentarse, dando lugar a la configuración continental actual. Continúa la Orogenia Alpina. El clima global tiende a suavizarse y ser más cálido.

• Fauna: Dominio de los grandes reptiles (dinosaurios). En los mares, destacan moluscos como los ammonites y belemnites. Aparecen las primeras aves y mamíferos.
• Flora: Predominio de las gimnospermas (coníferas, cícadas). Hacia el final del Cretácico, aparecen las angiospermas (plantas con flor).

La era concluye con otra gran extinción masiva, que incluye la desaparición de los dinosaurios.

Cenozoico (65 Ma - actualidad)

Conocida como la "Era de los Mamíferos". Continúa la Orogenia Alpina, con la formación de importantes cadenas montañosas como los Andes y el Himalaya. Durante el período Cuaternario, se suceden al menos cuatro grandes glaciaciones, con las consiguientes regresiones (descenso del nivel del mar) y transgresiones marinas (ascenso del nivel del mar).

• Fauna: Rápida diversificación y dominio de los mamíferos. Aparición y evolución de los primeros homínidos.
• Flora: Expansión de las angiospermas.

Datación de Rocas y Sucesos Geológicos

La datación es el conjunto de métodos que permiten situar en el tiempo los sucesos geológicos y los materiales (rocas, fósiles) que se han originado sobre la Tierra.

Datación Relativa

Establece el orden cronológico de los acontecimientos geológicos, sin precisar su edad numérica. Se basa en principios como:

• Principio de superposición de estratos: En una secuencia no deformada, los estratos más antiguos están debajo de los más modernos.
• Principio de sucesión faunística: Los fósiles contenidos en los estratos permiten correlacionar rocas de diferentes lugares.
• Análisis de deformaciones de las rocas: Fallas, pliegues y otras estructuras pueden indicar la secuencia de eventos.

Datación Absoluta

Permite conocer la edad numérica (en años) de las rocas, minerales o fósiles.

Métodos Isotópicos (Radiométricos)

Se basan en la desintegración radiactiva de isótopos inestables presentes en las rocas. Algunos métodos comunes son:

• Uranio-Plomo (U/Pb): Vida media del ²³⁸U es de 4510 millones de años. Útil para rocas muy antiguas.
• Potasio-Argón (K/Ar): Vida media del ⁴⁰K es de 1300 millones de años. Útil para rocas volcánicas.
• Carbono-14 (¹⁴C/N): Vida media del ¹⁴C es de 5730 años. Útil para datar restos orgánicos recientes (hasta unos 50,000-60,000 años).

Estudio de Ritmos Anuales

Algunos procesos naturales dejan registros anuales que pueden contarse:

• Dendrocronología: Estudio de los anillos de crecimiento de los árboles. Los anillos anchos y claros indican crecimiento rápido (primavera-verano), mientras que los anillos estrechos y oscuros indican crecimiento lento (final de verano-otoño).
• Varvas glaciares: Capas anuales de sedimento en lagos de origen glaciar. Las capas claras y gruesas corresponden a sedimentación rápida en primavera/verano, y las capas oscuras y finas a sedimentación lenta en otoño/invierno.

Esfuerzos Tectónicos y Deformación de Rocas

La interpretación de las estructuras geológicas es fundamental en la datación relativa. Los principales tipos de esfuerzos que deforman las rocas son:

• Esfuerzos compresivos: Tienden a acortar y engrosar la corteza, originando pliegues y fallas inversas.
• Esfuerzos distensivos (o tensionales): Tienden a estirar y adelgazar la corteza, originando fallas normales.

La Célula: Unidad Fundamental de la Vida

Definición y Componentes Comunes

La célula es la unidad mínima de materia viva capaz de realizar las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. Todas las células poseen una estructura básica común:

• Membrana plasmática: Delimita la célula, la independiza del exterior y regula el intercambio de materia y energía con el medio gracias a su permeabilidad selectiva.
• Citoplasma: Sustancia gelatinosa que ocupa el interior celular, donde se encuentran los orgánulos y se realizan la mayoría de los procesos del metabolismo celular.
• Material genético (Ácidos nucleicos): ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que contienen la información genética de la célula y dirigen sus funciones.

Tipos de Células

Según la organización de su material genético, las células se clasifican en:

• Células procariotas: No poseen un núcleo definido. Su material genético (ADN) se encuentra disperso en el citoplasma, en una región llamada nucleoide. Son estructuralmente más simples y generalmente más pequeñas que las eucariotas. Ejemplo: bacterias.
• Células eucariotas: Poseen un núcleo verdadero, delimitado por una envoltura nuclear, que contiene el material genético. Son más complejas y generalmente más grandes. Forman parte de organismos como protozoos, algas, hongos, plantas y animales.

Estructura del Núcleo Eucariota (en interfase)

La estructura del núcleo en una célula eucariota que no está en división (interfase) incluye:

• Envoltura nuclear: Doble membrana que rodea el núcleo, con poros nucleares que regulan el paso de sustancias.
• Nucleoplasma: Medio interno del núcleo, similar al citosol.
• Cromatina: Conjunto de filamentos de ADN asociados a proteínas (principalmente histonas). Durante la división celular, la cromatina se condensa para formar los cromosomas.
• Nucléolo: Estructura densa dentro del núcleo, rica en ARN y proteínas, donde se sintetizan los ribosomas.

Clasificación de los Seres Vivos: Los Reinos

La gran diversidad de la vida se organiza en diferentes categorías taxonómicas, siendo los reinos una de las más amplias. La complejidad de los organismos ha aumentado a lo largo de la evolución:

Niveles de Organización

Inicialmente, las células eran unidades independientes. Con el tiempo, algunas células se especializaron y comenzaron a cooperar, formando tejidos. Los tejidos se agrupan para formar órganos, y los órganos trabajan conjuntamente en aparatos o sistemas, dando lugar a organismos pluricelulares complejos.

Descripción de los Reinos

1. Reino Moneras (Bacterias y Arqueas)

Organismos procariotas y generalmente unicelulares. Incluye a las bacterias y las arqueobacterias.

2. Reino Protoctista (o Protista)

Organismos eucariotas, en su mayoría unicelulares, aunque también incluye formas pluricelulares sencillas sin verdaderos tejidos (como muchas algas). Es un grupo muy diverso que incluye protozoos y algas. Algunos poseen centriolos.

3. Reino Hongos (Fungi)

Organismos eucariotas, que pueden ser unicelulares (levaduras) o pluricelulares (mohos, setas). Tienen pared celular de quitina y nutrición heterótrofa por absorción. Se reproducen generalmente por esporas. No forman tejidos diferenciados.

4. Reino Plantas (Plantae o Metafitas)

Organismos eucariotas pluricelulares y autótrofos (realizan la fotosíntesis). Poseen cloroplastos, pared celular de celulosa y presentan tejidos definidos, órganos (raíz, tallo, hojas) y, en muchos casos, sistemas.

5. Reino Animal (Animalia o Metazoos)

Organismos eucariotas pluricelulares y heterótrofos (por ingestión). La mayoría tienen capacidad de movimiento, sistema nervioso y presentan tejidos, órganos y sistemas complejos. Sus células carecen de pared celular pero poseen centriolos.

Orgánulos Celulares y sus Funciones

• Mitocondrias: Realizan la respiración celular, proceso por el cual se obtiene energía (ATP) a partir de la oxidación de moléculas orgánicas.
• Cloroplastos (en células vegetales y algas): Llevan a cabo la fotosíntesis, convirtiendo la energía lumínica en energía química almacenada en moléculas orgánicas.
• Ribosomas: Pequeñas estructuras responsables de la síntesis de proteínas.
• Retículo Endoplasmático (RE): Red de membranas implicada en la síntesis de lípidos y proteínas (RER, con ribosomas) y detoxificación (REL).
• Aparato de Golgi: Modifica, clasifica y empaqueta proteínas y lípidos para su secreción o transporte a otros orgánulos.
• Lisosomas (principalmente en células animales): Contienen enzimas digestivas para degradar material intracelular o incorporado del exterior.
• Vacuolas: Vesículas que almacenan agua, nutrientes, productos de desecho o pigmentos. Son muy grandes en células vegetales.
• Centriolos (en células animales y algunos protoctistas): Intervienen en la división celular (formación del huso mitótico) y en la formación de cilios y flagelos.
• Pared celular (en células de plantas, hongos, algas y bacterias): Capa rígida externa a la membrana plasmática que proporciona protección, soporte y forma a la célula. Su composición varía según el reino.

Funciones Celulares Esenciales

a) Nutrición Celular

Proceso mediante el cual la célula intercambia materia y energía con el medio que la rodea para mantener sus estructuras y realizar sus funciones.

Intercambio de Materia

Se produce a través de la membrana plasmática y puede ocurrir por diversos mecanismos:

• Transporte pasivo (ej. difusión simple, difusión facilitada): Movimiento de sustancias a favor de su gradiente de concentración (de donde hay más a donde hay menos), sin gasto de energía por parte de la célula.
• Transporte activo: Movimiento de sustancias en contra de su gradiente de concentración (de donde hay menos a donde hay más), lo que requiere un gasto de energía (ATP) y la intervención de proteínas transportadoras.
• Endocitosis: Proceso por el cual la célula introduce partículas o macromoléculas de gran tamaño englobándolas mediante la formación de vesículas a partir de la membrana plasmática (fagocitosis si son partículas sólidas, pinocitosis si son fluidos).
• Exocitosis: Proceso inverso a la endocitosis, por el cual la célula expulsa sustancias al exterior.

Intercambio de Energía (Metabolismo Celular)

El conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula constituye el metabolismo. Se divide en:

• Anabolismo: Conjunto de reacciones de síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas más sencillas, con consumo de energía. Un ejemplo es la fotosíntesis:
  Materia inorgánica (CO₂ + H₂O) + Energía lumínica → Materia orgánica (glucosa) + O₂
• Catabolismo: Conjunto de reacciones de degradación de moléculas complejas para obtener moléculas más sencillas y liberar energía. Un ejemplo es la respiración celular:
  Materia orgánica (glucosa) + O₂ → Materia inorgánica (CO₂ + H₂O) + Energía (ATP)

b) Relación Celular

Capacidad de la célula para percibir estímulos (cambios en las condiciones del medio interno o externo) y responder adecuadamente a ellos. Las respuestas pueden ser variadas, como el movimiento (tactismos en organismos unicelulares), la secreción de sustancias, o cambios en el metabolismo.

c) Reproducción Celular

Capacidad de una célula para dividirse y originar dos o más células hijas, asegurando la continuidad de la vida. Existen diferentes mecanismos:

• Bipartición (o fisión binaria): La célula madre se divide en dos células hijas de tamaño aproximadamente igual. Típica de bacterias y muchos protozoos.
• Gemación: A partir de la célula madre se forma una protuberancia o yema que crece y se separa, dando lugar a una célula hija de menor tamaño. Ocurre en levaduras y algunos protozoos.
• Esporulación (o división múltiple): El núcleo de la célula madre se divide repetidamente, y cada nuevo núcleo se rodea de una porción de citoplasma, originando múltiples células hijas (esporas) que se liberan al romperse la célula madre. Común en algunos protozoos (esporozoos).

Nota: En organismos pluricelulares, la división celular (mitosis) es fundamental para el crecimiento, la reparación de tejidos y, en algunos casos, la reproducción asexual. La meiosis es un tipo especial de división celular para la formación de gametos en la reproducción sexual.