Animales
Definición
Los animales son organismos eucariotas multicelulares que forman el reino biológico Animalia . Con pocas excepciones, los animales consumen material orgánico, respiran oxígeno, son capaces de moverse, reproducirse sexualmente y crecer desde una esfera hueca de células, la blastula, durante el desarrollo embrionario. Se han descrito más de 1,5 millones de especies de animales vivos, de las cuales alrededor de 1 millón son insectos, pero se ha estimado que hay más de 7 millones de especies animales en total. Los animales varían en longitud desde 8.5 millonésimas de metro hasta 33.6 metros (110 pies) y tienen interacciones complejas entre ellos y sus ambientes, formando intrincadas redes tróficas. El estudio de los animales se llama zoología.La mayoría de las especies de animales vivos se encuentran en la Bilateria, un clado cuyos miembros tienen un plan de cuerpo simétrico bilateral. La Bilateria incluye los protostomas, en los que se encuentran muchos grupos de invertebrados, como nematodos, artrópodos y moluscos, y los deuteróstomos, que contienen los equinodermos y los cordados (incluidos los vertebrados). Las formas de vida interpretadas como los primeros animales estaban presentes en la biota ediacara de finales del Precámbrico. Muchos phyla animales modernos se establecieron claramente en el registro fósil como especies marinas durante la explosión del Cámbrico que comenzó hace alrededor de 542 millones de años. Se han identificado 6,331 grupos de genes comunes a todos los animales vivos; estos pueden haber surgido de un solo ancestro común que vivió hace 650 millones de años.
Los seres humanos utilizan muchas otras especies de animales para la alimentación, incluida la carne, la leche y los huevos; para materiales, como cuero y lana; como mascotas; y como animales de trabajo para el poder y el transporte. Los perros se han utilizado en la caza, mientras que muchos animales terrestres y acuáticos se cazan por deporte. Los animales no humanos han aparecido en el arte desde los tiempos más remotos y aparecen en la mitología y la religión.
Etimología
La palabra "animal" proviene del latín animalis , que significa tener aliento , tener alma o ser vivo. La definición biológica incluye a todos los miembros del reino Animalia. En el uso coloquial, como consecuencia del antropocentrismo, el término animal a veces se usa de manera no científica para referirse solo a animales no humanos.
Características
Los animales tienen varias características que los distinguen de otros seres vivos. Los animales son eucariotas y multicelulares, a diferencia de las bacterias, que son procarióticas y, a diferencia de los protistas, que son eucariotas pero unicelulares. A diferencia de las plantas y las algas, que producen sus propios nutrientes, los animales son heterótrofos, se alimentan de material orgánico y lo digieren internamente. Con muy pocas excepciones, los animales respiran oxígeno y respiran aeróbicamente. Todos los animales son móviles (capaces de mover sus cuerpos de forma espontánea) durante al menos una parte de su ciclo de vida, pero algunos animales, como las esponjas, los corales, los mejillones y los percebes, se vuelven sésiles. La blastula es una etapa en el desarrollo embrionario que es única para la mayoría de los animales, permitiendo que las células se diferencien en tejidos y órganos especializados.
Estructura
Todos los animales están compuestos de células, rodeadas por una matriz extracelular característica compuesta de colágeno y glicoproteínas elásticas. Durante el desarrollo, la matriz extracelular animal forma un marco relativamente flexible sobre el cual las células pueden moverse y reorganizarse, haciendo posible la formación de estructuras complejas. Esto puede calcificarse, formando estructuras como conchas, huesos y espículas. Por el contrario, las células de las células mantienen las células de otros organismos multicelulares (principalmente algas, plantas y hongos), y así se desarrollan por crecimiento progresivo. Las células animales poseen únicamente las uniones celulares llamadas uniones estrechas, uniones gap y desmosomas.
Con pocas excepciones, en particular, las esponjas y los placozoos, los cuerpos de los animales se diferencian en tejidos. Estos incluyen los músculos, que permiten la locomoción, y los tejidos nerviosos, que transmiten señales y coordinan el cuerpo. Por lo general, también hay una cámara digestiva interna con una abertura (como en los gusanos planos) o dos aberturas (como en los deuteróstomos).
Reproducción y desarrollo
Casi todos los animales usan alguna forma de reproducción sexual. Producen gametos haploides por meiosis; los gametos móviles más pequeños son espermatozoides y los gametos más grandes, no móviles son óvulos. Estos se fusionan para formar cigotos, que se desarrollan a través de la mitosis en una esfera hueca, llamada blastula. En las esponjas, las larvas de blastula nadan a una nueva ubicación, se unen al lecho marino y se convierten en una nueva esponja. En la mayoría de los otros grupos, la blastula sufre una reorganización más complicada. Invagina primero para formar una gástrula con una cámara digestiva y dos capas germinales separadas, un ectodermo externo y un endodermo interno. En la mayoría de los casos, una tercera capa germinal, el mesodermo, también se desarrolla entre ellos. Estas capas germinales se diferencian para formar tejidos y órganos.
Los casos repetidos de apareamiento con un pariente cercano durante la reproducción sexual generalmente conducen a la depresión endogámica dentro de una población debido a la mayor prevalencia de tratos recesivos perjudiciales. Los animales han desarrollado numerosos mecanismos para evitar una estrecha endogamia. En algunas especies, como el espléndido hada de las nieves ( Malurus splendens ), las hembras se benefician al aparearse con múltiples machos, produciendo así más crías de mayor calidad genética.
Algunos animales son capaces de reproducción asexual, lo que a menudo resulta en un clon genético del padre. Esto puede tener lugar a través de la fragmentación; gemación, como en Hydra y otros cnidarios; o partenogénesis, donde los huevos fértiles se producen sin apareamiento, como en los áfidos.
Ecología
Los animales se clasifican en grupos ecológicos según cómo obtienen o consumen material orgánico, incluidos carnívoros, herbívoros, omnívoros, detritívoros y parásitos. Las interacciones entre animales forman redes tróficas complejas. En las especies carnívoras u omnívoras, la depredación es una interacción entre el consumidor y el recurso donde un depredador se alimenta de otro organismo (llamado presa).) Las presiones selectivas impuestas entre sí conducen a una carrera armamentista evolutiva entre el depredador y la presa, lo que resulta en varias adaptaciones anti-depredador. Casi todos los depredadores multicelulares son animales. Algunos consumidores usan múltiples métodos; por ejemplo, en las avispas parasitoides, las larvas se alimentan de los tejidos vivos de los huéspedes, matándolas en el proceso, pero los adultos consumen principalmente néctar de las flores. Otros animales pueden tener comportamientos de alimentación muy específicos, como las tortugas carey que comen principalmente esponjas.
La mayoría de los animales dependen de la energía producida por las plantas a través de la fotosíntesis. Los herbívoros comen material de planta directamente, mientras que los carnívoros y otros animales en niveles tróficos superiores suelen adquirir energía (en forma de carbono reducido) al comer otros animales. Los carbohidratos, lípidos, proteínas y otras biomoléculas se descomponen para permitir que el animal crezca y para sostener procesos biológicos como la locomoción. Los animales que viven cerca de respiraderos hidrotermales y filtraciones frías en el fondo del mar oscuro no dependen de la energía de la luz solar. Por el contrario, arqueas y bacterias en estos lugares producen materia orgánica a través de la quimiosíntesis (mediante la oxidación de compuestos inorgánicos, como el metano) y forman la base de la red alimentaria local.
Los animales originalmente evolucionaron en el mar. Los linajes de artrópodos colonizaron la tierra al mismo tiempo que las plantas terrestres, probablemente entre 510-471 millones de años durante el Cámbrico superior o el Ordovícico temprano. Vertebrados como el pez con aletas lobuladas Tiktaalik comenzó a aterrizar en el Devónico tardío, hace unos 375 millones de años. Los animales ocupan prácticamente todos los hábitats y microhábitats de la tierra, incluyendo agua salada, fuentes hidrotermales, agua dulce, aguas termales, pantanos, bosques, pastos, desiertos, aire y el interior de animales, plantas, hongos y rocas. Los animales, sin embargo, no son particularmente tolerantes al calor; muy pocos de ellos pueden sobrevivir a temperaturas constantes por encima de 50 ° C (122 ° F). Solo muy pocas especies de animales (principalmente nematodos) habitan los desiertos fríos más extremos de la Antártida continental.
Diversidad
Más grande y más pequeño
La ballena azul ( Balaenoptera musculus ) es el animal más grande que jamás haya existido, con un peso de hasta 190 toneladas métricas y una longitud de hasta 33.6 metros (110 pies). El animal terrestre más grande que existe es el elefante africano de monte ( Loxodonta africana ), que pesa hasta 12,25 toneladas y mide hasta 10,67 metros (35,0 pies) de largo. Los animales terrestres más grandes que jamás hayan existido fueron los dinosaurios saurópodos de titanosaurio como Argentinosaurus , que pueden haber pesado hasta 73 toneladas. Varios animales son microscópicos; algunos Myxozoa (parásitos obligados dentro de Cnidaria) nunca crecen más de 20 μm, y una de las especies más pequeñas ( Myxobolus shekel ) no es más de 8.5 μm cuando está completamente desarrollada.
Números y hábitats
La siguiente tabla enumera el número estimado de especies exóticas descritas para los grupos de animales con el mayor número de especies, junto con sus principales hábitats (terrestre, dulce y marino) y las formas de vida libre o parasitaria. Las estimaciones de las especies que se muestran aquí se basan en números descritos científicamente; se han calculado cálculos mucho más grandes basados en varios medios de predicción, y estos pueden variar ampliamente. Por ejemplo, se han descrito alrededor de 25,000-27,000 especies de nematodos, mientras que las estimaciones publicadas del número total de especies de nematodos incluyen 10,000-20,000; 500,000; 10 millones; y 100 millones Utilizando patrones dentro de la jerarquía taxonómica, el número total de especies animales -incluidas las que aún no se describen- se calculó en alrededor de 7.77 millones en 2011.
Origen evolutivo
Los primeros fósiles que podrían representar animales aparecen en las rocas de 665 millones de años de la Formación Trezona de Australia del Sur. Estos fósiles se interpretan como esponjas tempranas.
Los siguientes fósiles más antiguos que podrían ser animales se encuentran en la biota de Ediacara, hacia el final del Precámbrico, hace unos 610 millones de años. Estos son difíciles de relacionar con fósiles posteriores. Algunos pueden representar precursores de phyla modernos, pero pueden ser grupos separados, y es posible que no sean animales en absoluto.
Muchos phyla animales aparecen por primera vez en el registro fósil durante la explosión del Cámbrico, comenzando hace unos 542 millones de años, en capas tales como la pizarra de Burgess. Los phyla existentes en estas rocas incluyen moluscos, braquiópodos, onicomopranos, tardígrados, artrópodos, equinodermos y hemicordados, junto con numerosas formas ahora extintas. Sin embargo, la aparente brusquedad del evento puede ser un artefacto del registro fósil, en lugar de mostrar que todos estos animales aparecieron simultáneamente.
Algunos paleontólogos han sugerido que los animales aparecieron mucho antes que la explosión del Cámbrico, posiblemente desde hace mil millones de años. Los restos fósiles como las huellas y madrigueras encontrados en el período de Tonian pueden indicar la presencia de animales triploblásticos similares a gusanos, aproximadamente tan grandes (de unos 5 mm de ancho) y complejos como las lombrices de tierra. Sin embargo, el protón unicelular gigante Gromia sphaerica produce hoy pistas similares , por lo que las huellas fósiles de Toniana pueden no indicar una evolución animal temprana. Por la misma época, otra línea de evidencia puede indicar la aparición de animales en pastoreo: las esteras en capas de microorganismos llamadas estromatolitos disminuyeron en diversidad, tal vez debido al pastoreo.
Filogenia
Los animales son monofiléticos, lo que significa que se derivan de un ancestro común y forman un solo clado dentro del Apoikozoa. Los Choanoflagellata son su hermana clado. Los animales más basales, la Porifera, Ctenophora, Cnidaria y Placozoa, tienen planes corporales que carecen de simetría bilateral, pero sus relaciones aún están en disputa. A partir de 2017, los Porifera se consideran los animales basalmost. Una alternativa a la Porifera podría ser la Ctenophora, que al igual que la Porifera carecen de genes hox, importante en el desarrollo del plan corporal. Estos genes se encuentran en Placozoa y en los animales superiores, Bilateria. Se han identificado 6,331 grupos de genes comunes a todos los animales vivos; estos pueden haber surgido de un único ancestro común que vivió hace 650 millones de años en el Precámbrico. 25 de estos son nuevos grupos de genes centrales, que se encuentran solo en animales; de aquellos,
El árbol filogenético (solo de linajes principales) indica aproximadamente cuántos millones de años atrás ( mya ) se dividieron los linajes.
| Apoikozoa |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 950 mya |
Animales no bilaterianos
Varios phyla animales carecen de simetría bilateral. Entre estos, las esponjas (Porifera) probablemente divergieron primero, representando el filo animal más antiguo. Las esponjas carecen de la compleja organización que se encuentra en la mayoría de los demás animales phyla; sus células están diferenciadas, pero en la mayoría de los casos no están organizadas en distintos tejidos. Por lo general, se alimentan al extraer agua por los poros.
La Ctenophora (jaleas de peines) y Cnidaria (que incluye medusas, anémonas de mar y corales) son radialmente simétricas y tienen cámaras digestivas con una sola abertura, que sirve como boca y ano. Los animales en ambos phyla tienen tejidos distintos, pero estos no están organizados en órganos. Son diploblásticos y tienen solo dos capas principales de gérmenes, ectodermo y endodermo. Los pequeños placozoos son similares, pero no tienen una cámara digestiva permanente.
Animales Bilaterios
Los animales restantes, la gran mayoría - que comprende unos 29 phyla y más de un millón de especies - forman un clado, el Bilateria. El cuerpo es triploblástico, con tres capas germinales bien desarrolladas, y sus tejidos forman distintos órganos. La cámara digestiva tiene dos aberturas, una boca y un ano, y hay una cavidad interna del cuerpo, un celoma o un pseudocoelom. Los animales con este plan corporal bilateralmente simétrico y una tendencia a moverse en una dirección tienen un extremo anterior (anterior) y un final posterior (posterior) así como una parte posterior (dorsal) y un vientre (ventral); por lo tanto, también tienen un lado izquierdo y un lado derecho.
Tener un frente significa que esta parte del cuerpo encuentra estímulos, como la comida, favoreciendo la cefalización, el desarrollo de una cabeza con órganos de los sentidos y una boca. Muchos bilaterales tienen una combinación de músculos circulares que constriñen el cuerpo, haciéndolo más largo, y un conjunto opuesto de músculos longitudinales, que acortan el cuerpo; esto permite a los animales de cuerpo blando con un esqueleto hidrostático moverse por peristalsis. También tienen un intestino que se extiende a través del cuerpo básicamente cilíndrico desde la boca hasta el ano. Muchos phyla bilaterios tienen larvas primarias que nadan con cilios y tienen un órgano apical que contiene células sensoriales. Sin embargo, hay excepciones para cada una de estas características; por ejemplo, los equinodermos adultos son radialmente simétricos (a diferencia de sus larvas), mientras que algunos gusanos parásitos tienen estructuras corporales extremadamente simplificadas.
Los estudios genéticos han cambiado considerablemente la comprensión de los zoólogos de las relaciones dentro de la Bilateria. La mayoría parece pertenecer a dos linajes principales, los protoestómatas y los deuteróstomos. Los bilaterios basales son los Xenacoelomorpha.
Protostomes y deuterostomes
Los protostomas y deuterostomos se diferencian de varias maneras. Al principio del desarrollo, los embriones de deuteróstomo experimentan división radial durante la división celular, mientras que muchos protostomas (los Spiralia) se someten a escisión en espiral. Los animales de ambos grupos poseen un tracto digestivo completo, pero en los protostomas, la primera abertura del intestino embrionario se desarrolla en la boca y el ano se forma de forma secundaria. En los deuteróstomos, el ano se forma primero mientras la boca se desarrolla secundariamente. La mayoría de los protostomes tienen desarrollo esquizocelular, donde las células simplemente llenan el interior de la gastrula para formar el mesodermo. En los deuteróstomos, el mesodermo se forma por la bolsa enterocólica, a través de la invaginación del endodermo.
Los phyla deuterostomicos principales son el Echinodermata y el Chordata. Los equinodermos son exclusivamente marinos e incluyen estrellas de mar, erizos de mar y pepinos de mar. Los cordados están dominados por los vertebrados (animales con columna vertebral), que consisten en peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Los deuteróstomos también incluyen Hemichordata (gusanos de bellota).
Ecdysozoa
Los Ecdysozoa son protostomas, nombrados por su rasgo compartido de ecdisis, crecimiento por muda. Incluyen el filo animal más grande, el Arthropoda, que contiene insectos, arañas, cangrejos y sus parientes. Todos estos tienen un cuerpo dividido en segmentos repetidos, generalmente con apéndices emparejados. Dos phyla más pequeños, Onychophora y Tardigrada, son parientes cercanos de los artrópodos y comparten estos rasgos. Los ecdysozoos también incluyen Nematoda o gusanos redondos, quizás el segundo filo animal más grande. Los gusanos redondos son típicamente microscópicos y ocurren en casi todos los ambientes donde hay agua; algunos son parásitos importantes. Los phyla más pequeños relacionados con ellos son los gusanos Nematomorpha o crin de caballo, y Kinorhyncha, Priapulida y Loricifera. Estos grupos tienen un coelom reducido, llamado pseudocoelom.
Spiralia
Los Spiralia son un gran grupo de protostomas que se desarrollan por escisión espiral en el embrión temprano. La filogenia de la Spiralia ha sido discutida, pero contiene un clado grande, el superfilo Lophotrochozoa y grupos más pequeños de phyla, como el Rouphozoa, que incluye los gastrotríz y los platelmintos. Todos estos se agrupan como el Platytrochozoa, que tiene un grupo hermano, el Gnathifera, que incluye los rotíferos.
El Lophotrochozoa incluye los moluscos, anélidos, braquiópodos, nemertinos, briozoos y entoproctos. Los moluscos, el segundo filo animal más grande por número de especies descritas, incluyen caracoles, almejas y calamares, mientras que los anélidos son gusanos segmentados, como lombrices, lombrices y sanguijuelas. Estos dos grupos han sido considerados por mucho tiempo parientes cercanos porque comparten larvas de trócofos.
Historia de clasificación
En la era clásica, Aristóteles dividió los animales, basándose en sus propias observaciones, en aquellos con sangre (más o menos, los vertebrados) y los que no. Los animales fueron dispuestos en una escala del hombre (con sangre, 2 piernas, alma racional) a través de los tetrápodos que viven en vivo (con sangre, 4 piernas, alma sensible) y otros grupos como los crustáceos (sin sangre, muchas piernas, alma sensible) hasta criaturas que generan espontáneamente esponjas (sin sangre, sin piernas, alma vegetal). Aristóteles no estaba seguro de si las esponjas eran animales, que en su sistema debían tener sensación, apetito y locomoción, o plantas, lo que no era cierto: sabía que las esponjas podían sentir el tacto, y se contraerían si estaban a punto de ser arrancadas de sus rocas, pero que estaban enraizados como plantas y nunca se movieron.
En 1758, Carl Linnaeus creó la primera clasificación jerárquica en su Systema Naturae . En su esquema original, los animales eran uno de los tres reinos, divididos en las clases de Vermes, Insecta, Piscis, Amphibia, Aves y Mammalia. Desde entonces, los últimos cuatro han sido incluidos en un solo phylum, el Chordata, mientras que su Insecta (que incluía los crustáceos y arácnidos) y Vermes han sido renombrados o desglosados. El proceso fue iniciado en 1793 por Jean-Baptiste de Lamarck, quien llamó a los Vermes une espèce de caos (una especie de caos) y dividió el grupo en tres nuevos phyla, gusanos, equinodermos y pólipos (que contenían corales y medusas). En 1809, en su Philosophie Zoologique, Lamarck había creado 9 phyla aparte de los vertebrados (donde todavía tenía 4 phyla: mamíferos, aves, reptiles y peces) y moluscos, a saber, cirrípedos, anélidos, crustáceos, arácnidos, insectos, gusanos, radiates, pólipos e infusorios.
En su Le Règne Animal de 1817 , Georges Cuvier utilizó la anatomía comparada para agrupar a los animales en cuatro esquejes ("ramas" con diferentes planos corporales, aproximadamente correspondientes a phyla), a saber, vertebrados, moluscos, animales articulados (artrópodos y anélidos) y zoofitos ( radiata) (equinodermos, cnidaria y otras formas). Esta división en cuatro fue seguida por el embriólogo Karl Ernst von Baer en 1828, el zoólogo Louis Agassiz en 1857 y el anatomista comparativo Richard Owen en 1860.
En 1874, Ernst Haeckel dividió el reino animal en dos subgrupos: Metazoa (animales multicelulares, con cinco phyla: coelenterados, equinodermos, articulados, moluscos y vertebrados) y protozoos (animales unicelulares), incluido un sexto filo animal, esponjas. Los protozoos fueron luego trasladados al antiguo reino Protista, dejando solo a los Metazoa como sinónimo de Animalia.
En la cultura humana
La población humana explota una gran cantidad de otras especies animales para alimento, tanto de ganado domesticado en la cría de animales como, principalmente en el mar, cazando especies silvestres. Los peces marinos de muchas especies se capturan comercialmente como alimento. Un número menor de especies se cultivan comercialmente. Los invertebrados, incluidos los cefalópodos, los crustáceos y los moluscos bivalvos o gasterópodos, se cazan o cultivan para su alimentación. Los pollos, el ganado vacuno, las ovejas, los cerdos y otros animales se crían como ganado para la carne en todo el mundo. Las fibras animales, como la lana, se utilizan para confeccionar textiles, mientras que los tendones de animales se utilizan como trincas y ataduras, y el cuero es ampliamente utilizado para fabricar calzado y otros artículos. Los animales han sido cazados y cultivados por su pelaje para hacer artículos como abrigos y sombreros. Colorantes que incluyen carmín (cochinilla), goma laca, y kermes se han hecho a partir de los cuerpos de los insectos. Los animales de trabajo, incluidos el ganado y los caballos, se han utilizado para el trabajo y el transporte desde los primeros días de la agricultura.
Animales como la mosca de la fruta Drosophila melanogaster desempeñan un papel importante en la ciencia como modelos experimentales. Los animales se han utilizado para crear vacunas desde su descubrimiento en el siglo XVIII. Algunos medicamentos, como el medicamento contra el cáncer Yondelis, se basan en toxinas u otras moléculas de origen animal.
La gente ha utilizado perros de caza para ayudar a perseguir y recuperar animales, y las aves de presa capturan aves y mamíferos, mientras que los cormoranes atados se han utilizado para atrapar peces. Las ranas venenosas se han utilizado para envenenar las puntas de los dardos. Una gran variedad de animales se mantienen como mascotas, desde invertebrados como tarántulas y pulpos, insectos que incluyen mantis religiosas, reptiles como serpientes y camaleones, y aves como canarios, pericos y loros que encuentran un lugar. Sin embargo, las especies de mascotas más cuidadas son los mamíferos, a saber, perros, gatos y conejos. Existe una tensión entre el papel de los animales como compañeros de los humanos y su existencia como individuos con sus propios derechos. Una gran variedad de animales terrestres y acuáticos son cazados por deporte.
Los animales han sido objeto de arte desde los tiempos más remotos, tanto históricos como en el Antiguo Egipto, y prehistóricos, como en las pinturas rupestres de Lascaux. Las principales pinturas de animales incluyen Albrecht Dürer's 1515 The Rhinoceros , y George Stubbs's c. 1762 retrato de caballo Whistlejacket . Los insectos, aves y mamíferos juegan papeles en la literatura y el cine, como en las películas de errores gigantes. Los animales, incluidos los insectos y los mamíferos, aparecen en la mitología y la religión. Tanto en Japón como en Europa, una mariposa era vista como la personificación del alma de una persona, mientras que el escarabajo era sagrado en el antiguo Egipto. Entre los mamíferos, el ganado, los ciervos, los caballos, los leones, los murciélagos y los lobos son objeto de mitos y adoración. Los signos de los zodíacos occidental y chino se basan en animales.
Obtenido de: https://en.wikipedia.org/wiki/Animal
En biología, un organismo (del griego: ὀργανισμός, organismos ) es cualquier entidad individual que exhibe las propiedades de la vida. Es un sinónimo de "forma de vida".
Los organismos se clasifican por taxonomía en grupos específicos, como los animales multicelulares, las plantas y los hongos; o microorganismos unicelulares tales como protistas, bacterias y arqueas. Todos los tipos de organismos son capaces de reproducción, crecimiento y desarrollo, mantenimiento y cierto grado de respuesta a los estímulos. Los seres humanos son animales multicelulares compuestos por muchos trillones de células que se diferencian durante el desarrollo en tejidos y órganos especializados.
Un organismo puede ser un procariota o un eucariota. Los procariotas están representados por dos dominios separados: bacterias y arqueas. Los organismos eucarióticos se caracterizan por la presencia de un núcleo celular unido a la membrana y contienen compartimentos adicionales unidos a la membrana llamados orgánulos (como mitocondrias en animales y plantas y plástidos en plantas y algas, todos generalmente considerados derivados de bacterias endosimbióticas). Los hongos, los animales y las plantas son ejemplos de reinos de organismos dentro de los eucariotas.
Las estimaciones sobre el número de especies actuales de la Tierra varían de 10 millones a 14 millones, de los cuales solo alrededor de 1,2 millones han sido documentados. Se estima que más del 99% de todas las especies, que suman más de cinco mil millones de especies, que alguna vez vivieron se extinguieron. En 2016, se identificó un conjunto de 355 genes del último ancestro común universal (LUCA) de todos los organismos.
Etimología
El término "organismo" (de ὀργανισμός griega, Organismos , desde ὄργανον, Organon , es decir, "instrumento, implementar, herramienta, órgano del sentido o aprehensión") apareció por primera vez en el idioma Inglés en 1703 y tomó en su definición actual para 1834 (Oxford Diccionario de inglés). Está directamente relacionado con el término "organización". Existe una larga tradición de definir organismos como seres autoorganizados, remontándose al menos a la Crítica del juicio de 1790 de Immanuel Kant .
Definiciones
Un organismo se puede definir como un conjunto de moléculas que funcionan como un todo más o menos estable que exhibe las propiedades de la vida. Las definiciones del diccionario pueden ser amplias, utilizando frases como "cualquier estructura viva, como una planta, animal, hongo o bacteria, capaz de crecer y reproducirse". Muchas definiciones excluyen virus y posibles formas de vida no orgánicas creadas por el hombre, ya que los virus dependen de la maquinaria bioquímica de una célula anfitriona para la reproducción. Un superorganismo es un organismo que consiste en muchas personas que trabajan juntas como una sola unidad funcional o social.
Ha habido controversia sobre la mejor manera de definir el organismo y, de hecho, sobre si dicha definición es necesaria o no. Varias contribuciones son respuestas a la sugerencia de que la categoría de "organismo" bien puede no ser adecuada en biología.
Vida no celular
Los virus generalmente no se consideran organismos porque son incapaces de reproducción, crecimiento o metabolismo autónomos. Esta controversia es problemática porque algunos organismos celulares también son incapaces de supervivencia independiente (pero son capaces de metabolismo y procreación independientes) y viven como parásitos intracelulares obligatorios. Aunque los virus tienen algunas enzimas y moléculas características de organismos vivos, no tienen metabolismo propio; no pueden sintetizar y organizar los compuestos orgánicos de los que se forman. Naturalmente, esto excluye la reproducción autónoma: solo pueden ser pasivamente replicados por la maquinaria de la célula anfitriona. En este sentido, son similares a la materia inanimada. Mientras que los virus no soportan un metabolismo independiente y, por lo tanto, generalmente no se clasifican como organismos,
El argumento más común en apoyo de los virus como organismos vivos es su capacidad para experimentar la evolución y replicarse mediante el autoensamblaje. Algunos científicos sostienen que los virus ni evolucionan ni se autorreproducen. De hecho, los virus son evolucionados por sus células hospedadoras, lo que significa que hubo coevolución de virus y células huésped. Si las células huésped no existieran, la evolución viral sería imposible. Esto no es verdad para las células. Si no existieran virus, la dirección de la evolución celular podría ser diferente, pero las células podrían evolucionar. En cuanto a la reproducción, los virus dependen totalmente de la maquinaria de los hosts para replicarse. El descubrimiento de megagenomas virales con genes que codifican el metabolismo energético y la síntesis de proteínas alimentó el debate sobre si los virus pertenecen al árbol de la vida. La presencia de estos genes sugirió que los virus pudieron metabolizar alguna vez. Sin embargo, se descubrió más tarde que los genes que codifican el metabolismo de la energía y la proteína tienen un origen celular. Lo más probable es que estos genes se adquirieron a través de la transferencia horizontal de genes de huéspedes virales.
Química
Los organismos son sistemas químicos complejos, organizados de maneras que promueven la reproducción y algunas medidas de sostenibilidad o supervivencia. Las mismas leyes que gobiernan la química no viviente gobiernan los procesos químicos de la vida. En general, son los fenómenos de organismos enteros los que determinan su aptitud para un entorno y, por lo tanto, la capacidad de supervivencia de sus genes basados en ADN.
Los organismos claramente deben su origen, metabolismo y muchas otras funciones internas a los fenómenos químicos, especialmente la química de las moléculas orgánicas grandes. Los organismos son sistemas complejos de compuestos químicos que, a través de la interacción y el medio ambiente, desempeñan una amplia variedad de funciones.
Los organismos son sistemas químicos semicerrados. Aunque son unidades de vida individuales (como lo requiere la definición), no están cerradas al entorno que las rodea. Para operar, constantemente absorben y liberan energía. Los autótrofos producen energía utilizable (en forma de compuestos orgánicos) usando luz del sol o compuestos inorgánicos mientras que los heterótrofos toman compuestos orgánicos del medio ambiente.
El elemento químico primario en estos compuestos es el carbono. Las propiedades químicas de este elemento, como su gran afinidad por la unión con otros átomos pequeños, incluidos otros átomos de carbono, y su pequeño tamaño que lo hace capaz de formar enlaces múltiples, lo hacen ideal como base de la vida orgánica. Es capaz de formar pequeños compuestos de tres átomos (como el dióxido de carbono), así como grandes cadenas de muchos miles de átomos que pueden almacenar datos (ácidos nucleicos), mantener unidas las células y transmitir información (proteína).
Macromoléculas
Los compuestos que componen los organismos se pueden dividir en macromoléculas y otras moléculas más pequeñas. Los cuatro grupos de macromoléculas son ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos y lípidos. Los ácidos nucleicos (específicamente ácido desoxirribonucleico, o ADN) almacenan datos genéticos como una secuencia de nucleótidos. La secuencia particular de los cuatro tipos diferentes de nucleótidos (adenina, citosina, guanina y timina) dicta muchas características que constituyen el organismo. La secuencia se divide en codones, cada uno de los cuales es una secuencia particular de tres nucleótidos y corresponde a un aminoácido particular. Por lo tanto, una secuencia de ADN codifica una proteína particular que, debido a las propiedades químicas de los aminoácidos de los que está hecha, se pliega de una manera particular y por lo tanto realiza una función particular.
Estas funciones de proteínas han sido reconocidas:
- Enzimas, que catalizan todas las reacciones del metabolismo
- Proteínas estructurales, como tubulina o colágeno
- Proteínas reguladoras, como factores de transcripción o ciclinas que regulan el ciclo celular
- Moléculas de señalización o sus receptores, como algunas hormonas y sus receptores
- Proteínas defensivas, que pueden incluir desde anticuerpos del sistema inmune hasta toxinas (p. Ej., Dendrotoxinas de serpientes) hasta proteínas que incluyen aminoácidos inusuales como la canavanina.
Una bicapa de fosfolípidos forma la membrana de las células que constituye una barrera, que contiene todo dentro de la célula y evita que los compuestos entren y salgan libremente de la célula. Debido a la permeabilidad selectiva de la membrana de fosfolípidos, solo los compuestos específicos pueden atravesarla. En algunos organismos multicelulares sirven como un almacenamiento de energía y median la comunicación entre las células. Los carbohidratos se degradan más fácilmente que los lípidos y producen más energía para compararlos con los lípidos y las proteínas. De hecho, los carbohidratos son la principal fuente de energía para todos los organismos vivos.
Estructura
Todos los organismos consisten en unidades estructurales llamadas células; algunos contienen una sola célula (unicelular) y otros contienen muchas unidades (multicelulares). Los organismos multicelulares pueden especializar células para realizar funciones específicas. Un grupo de tales células es un tejido, y en animales se presentan como cuatro tipos básicos, a saber, epitelio, tejido nervioso, tejido muscular y tejido conjuntivo. Varios tipos de tejido trabajan juntos en forma de un órgano para producir una función particular (como el bombeo de la sangre por el corazón o como una barrera para el medio ambiente como la piel). Este patrón continúa a un nivel más alto con varios órganos que funcionan como un sistema de órganos como el sistema reproductivo y el sistema digestivo. Muchos organismos multicelulares consisten en varios sistemas de órganos, que se coordinan para permitir la vida.
Celda
La teoría celular, desarrollada por primera vez en 1839 por Schleiden y Schwann, establece que todos los organismos están compuestos por una o más células; todas las células provienen de células preexistentes; y las células contienen la información hereditaria necesaria para regular las funciones de las células y para transmitir información a la siguiente generación de células.
Hay dos tipos de células, eucarióticas y procariotas. Las células procariotas generalmente son únicas, mientras que las células eucariotas generalmente se encuentran en organismos multicelulares. Las células procariotas carecen de una membrana nuclear, por lo que el ADN está desatado dentro de la célula; las células eucariotas tienen membranas nucleares.
Todas las células, ya sean procariotas o eucariotas, tienen una membrana que envuelve a la célula, separa su interior de su entorno, regula lo que entra y sale, y mantiene el potencial eléctrico de la célula. Dentro de la membrana, un citoplasma salado ocupa la mayor parte del volumen celular. Todas las células poseen ADN, el material hereditario de los genes y ARN, que contiene la información necesaria para construir varias proteínas, como las enzimas, la maquinaria primaria de la célula. También hay otros tipos de biomoléculas en las células.
Todas las celdas comparten varias características similares de:
- Reproducción por división celular (fisión binaria, mitosis o meiosis).
- Uso de enzimas y otras proteínas codificadas por genes de ADN y hechas a través de intermediarios de ARN mensajero y ribosomas.
- Metabolismo, que incluye la toma de materias primas, la construcción de componentes celulares, la conversión de energía, las moléculas y la liberación de subproductos. El funcionamiento de una célula depende de su capacidad para extraer y utilizar la energía química almacenada en moléculas orgánicas. Esta energía se deriva de las vías metabólicas.
- Respuesta a estímulos externos e internos, como cambios en la temperatura, pH o niveles de nutrientes.
- Los contenidos de las células están contenidos dentro de una membrana de la superficie celular que contiene proteínas y una bicapa lipídica.
Evolución
Último ancestro común universal
El último ancestro común universal (LUCA) es el organismo más reciente del que descienden todos los organismos que viven en la Tierra. Por lo tanto, es el ancestro común más reciente de toda la vida actual en la Tierra. Se estima que el LUCA vivió hace unos 3.500 a 3.800 millones de años (en algún momento de la era paleoarqueana). La primera evidencia de vida en la Tierra es el grafito que se descubrió biogénico en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años descubiertas en el oeste de Groenlandia y fósiles de esteras microbianas halladas en areniscas de 3.48 billones de años descubiertas en Australia Occidental. Aunque se estima que más del 99 por ciento de todas las especies que alguna vez vivieron en el planeta se extinguieron, actualmente hay entre 10 y 14 millones de especies de vida en la Tierra.
La información sobre el desarrollo temprano de la vida incluye aportes de muchos campos diferentes, incluida la geología y la ciencia planetaria. Estas ciencias proporcionan información sobre la historia de la Tierra y los cambios producidos por la vida. Sin embargo, una gran cantidad de información sobre la Tierra primitiva ha sido destruida por los procesos geológicos en el transcurso del tiempo.
Todos los organismos descienden de un antecesor común o conjunto de genes ancestrales. La evidencia de descendencia común se puede encontrar en los rasgos compartidos entre todos los organismos vivos. En la época de Darwin, la evidencia de rasgos compartidos se basaba únicamente en la observación visible de similitudes morfológicas, como el hecho de que todas las aves tienen alas, incluso aquellas que no vuelan.
Existe una fuerte evidencia de la genética de que todos los organismos tienen un ancestro común. Por ejemplo, cada célula viva hace uso de ácidos nucleicos como su material genético, y utiliza los mismos veinte aminoácidos que los bloques de construcción para las proteínas. Todos los organismos utilizan el mismo código genético (con algunas desviaciones extremadamente raras y menores) para traducir secuencias de ácidos nucleicos en proteínas. La universalidad de estos rasgos sugiere fuertemente un ancestro común, porque la selección de muchos de estos rasgos parece arbitraria. La transferencia horizontal de genes hace que sea más difícil estudiar el último ancestro universal. Sin embargo, el uso universal del mismo código genético, los mismos nucleótidos y los mismos aminoácidos hace que la existencia de dicho antepasado sea abrumadoramente probable.
Ubicación de la raíz
La ubicación más comúnmente aceptada de la raíz del árbol de la vida es entre un dominio monofilético Bacterias y un clado formado por Archaea y Eukaryota de lo que se conoce como el "árbol de la vida tradicional" basado en varios estudios moleculares. Una minoría muy pequeña de estudios ha concluido de manera diferente, a saber, que la raíz está en el dominio Bacterias, ya sea en el filo Firmicutes o que el phylum Chloroflexi es basal a un clado con Archaea y Eukaryotes y el resto de Bacterias como lo propuso Thomas Cavalier- Herrero.
La investigación publicada en 2016, por William F. Martin, mediante el análisis genético de 6,1 millones de genes que codifican proteínas de genomas procarióticos secuenciados de varios árboles filogenéticos, identificó 355 grupos de proteínas de entre 286,514 grupos de proteínas que probablemente eran comunes al LUCA. Los resultados "muestran a LUCA como anaeróbico, fijación de CO 2 , dependiente de H 2 con una vía de Wood-Ljungdahl (la vía reductiva de acetil coenzima A), N 2-fijación y termófila La bioquímica de LUCA estaba repleta de clústeres de FeS y mecanismos de reacción radicales. Sus cofactores revelan la dependencia de metales de transición, flavinas, S-adenosil metionina, coenzima A, ferredoxina, molibdopterina, corrinas y selenio. Su código genético requería modificaciones de nucleósidos y metilaciones dependientes de S-adenosilmetionina. "Los resultados muestran la clostria metanogénica como un clado basal en los 355 linajes examinados, y sugieren que el LUCA habitaba un entorno de ventilación hidrotermal anaeróbico en un entorno geoquímicamente activo rico en H 2 , CO 2y hierro Sin embargo, la identificación de estos genes como presentes en LUCA fue criticada, lo que sugiere que muchas de las proteínas que se supone que están presentes en LUCA representan transferencias génicas horizontales posteriores entre arqueas y bacterias.
Reproducción
La reproducción sexual está muy extendida entre los eucariotas actuales, y probablemente estuvo presente en el último ancestro común. Esto es sugerido por el hallazgo de un conjunto central de genes para la meiosis en los descendientes de linajes que divergieron temprano del árbol evolutivo eucariótico. y Malik et al. Además, está respaldado por la evidencia de que los eucariotas considerados anteriormente como "asexuales antiguos", como Ameba , probablemente fueron sexuales en el pasado, y que la mayoría de los linajes ameboides asexuales actuales probablemente surgieron recientemente e independientemente.
En procariotas, la transformación bacteriana natural implica la transferencia de ADN de una bacteria a otra y la integración del ADN del donante en el cromosoma receptor mediante recombinación. La transformación bacteriana natural se considera un proceso sexual primitivo y se produce tanto en bacterias como en arqueas, aunque se ha estudiado principalmente en bacterias. La transformación es claramente una adaptación bacteriana y no una ocurrencia accidental, ya que depende de numerosos productos genéticos que interactúan específicamente entre sí para entrar en un estado de competencia natural para llevar a cabo este complejo proceso. La transformación es un modo común de transferencia de ADN entre procariotas.
Transferencia horizontal de genes
La ascendencia de los organismos vivos se ha reconstruido tradicionalmente a partir de la morfología, pero se complementa cada vez más con la filogenia: la reconstrucción de las filogenias mediante la comparación de la secuencia genética (ADN).
El biólogo Peter Gogarten sugiere que "la metáfora original de un árbol ya no se ajusta a los datos de la investigación reciente del genoma", por lo tanto "los biólogos (deberían) usar la metáfora de un mosaico para describir las diferentes historias combinadas en genomas individuales y usar la metáfora de una red para visualizar el rico intercambio y los efectos cooperativos de HGT entre los microbios ".
Futuro de la vida (clonación y organismos sintéticos)
La biotecnología moderna desafía los conceptos tradicionales de organismo y especie. La clonación es el proceso de crear un nuevo organismo multicelular, genéticamente idéntico a otro, con el potencial de crear especies de organismos completamente nuevas. La clonación es el tema de mucho debate ético.
En 2008, el Instituto J. Craig Venter ensambló un genoma bacteriano sintético, Mycoplasma genitalium , mediante el uso de la recombinación en levadura de 25 fragmentos de ADN superpuestos en un solo paso. El uso de recombinación de levadura simplifica enormemente el ensamblaje de moléculas de ADN grandes tanto de fragmentos sintéticos como naturales. Otras compañías, como Synthetic Genomics, ya se han formado para aprovechar los muchos usos comerciales de genomas diseñados a medida.