Reinos del mundo vivo

Un alga azul y una ameba son pequeños seres vivos observables sólo al microscopio. Mucho más accesibles, y por ello más conocidos, son en cambio una seta comestible, un elefante y una encina. Estos cinco organismos pertenecen a otros tantos reinos del mundo vivo, las agrupaciones más amplias de la sistemática, que son respectivamente: moneras, protistas, hongos, animales y plantas.

- Forma de alimentarse y su resolución por los seres vivos

Antes de pasar a describir las características propias de cada uno de los reinos, trataremos brevemente otro aspecto de la clasificación, referente a la forma de alimentarse. Todos los seres vivos precisan de una fuente de alimento, problema que han resuelto siguiendo dos vías muy diferentes. Algunos son capaces de fabricarse de forma autónoma el alimento necesario, transformando sustancias inorgánicas (como agua, anhídrido carbónico, ácido sulfúrico) en orgánicas (azúcares por lo general). Estos organismos se denominan autótrofos (que se alimentan por sí mismos) o también productores. Otros, en cambio, obtienen el alimento necesario de sustancias orgánicas formadas previamente y se denominan por tanto heterótrofos (que se alimentan de otras fuentes) o consumidores. Volvamos ahora a la subdivisión en cinco reinos aceptada por la mayoría de investigadores.

- Reino monera

El reino monera está representado por seres unicelulares arcaicos, los procariotas, que se caracterizan por la gran simplicidad de su estructura celular, en la que falta un núcleo definido por una membrana celular, así como otros componentes.

El aspecto primitivo de su estructura no les ha impedido de todas formas tener una difusión evolutiva considerable, adaptándose y colonizando prácticamente todos los medios de nuestro planeta. Los organismos de los cuatro reinos restantes se denominan, en función de su organización celular, eucariotas. La estructura celular es más compleja, e incluye un núcleo bien definido y varios orgánulos citoplasmáticos importantes.

- Reino protista

El reino protista está constituido también por seres unicelulares, pero eucariotas. En ambas categorías de formas de vida microscópicas (moneras y protistas) es posible encontrar individuos típicamente autótrofos y otros heterótrofos.

- Reinos de organismos pluricelulares: plantas, animales y hongos

Tal y como se vio, de los distintos tipos de protistas derivan los tres reinos de organismos pluricelulares: las plantas, los más típicos productores del planeta; los animales, consumidores, y los hongos, heterótrofos descomponedores.

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- Clasificación de los seres vivos

+ Orden en la diversidad: la clasificación jerárquica

+ El orden natural: la clasificación filogenética

+ Reino monera

+ Reino protista

+ Micorrizas y líquenes

+ Reino de los hongos

El orden natural: la clasificación filogenética

Tras consolidarse la teoría de la evolución, el objetivo de los sistematizadores cambió: el orden de la naturaleza que se investigaba como base de los esquemas de clasificación dejó de ser el que imponía la presunta voluntad creadora de Dios. Para los científicos, la clasificación "natural" de los seres vivos debía reflejar su origen y su historia evolutiva (filogénesis).

- El orden natural buscado, el filogenético

El orden natural buscado, como criterio taxonómico, pasa a ser entonces (y sigue siendo hoy en día) el filogenético. En la clasificación moderna, las categorías sistemáticas, phylum, clase, orden, etc., se convierten en agrupaciones naturales cuyos diversos elementos proceden de un antepasado común.

El género Canis, por ejemplo, está formado por un conjunto de especies (Canis lupus, el lobo; Canis latrans, el coyote; Canis aureus, el chacal, y así sucesivamente) emparentadas entre sí por haberse originado a partir de un único antepasado. De la misma forma, la familia de los cánidos incluye géneros "hermanos" (Canis, Vulpes, Fennecus), todos ellos reconducibles a un único ascendente.

Actualmente, clasificar no implica sólo asignar un nombre a un organismo, sino entender su historia evolutiva y por tanto su origen y sus vínculos de parentesco con los demás seres vivos.

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- Clasificación de los seres vivos

+ Orden en la diversidad: la clasificación jerárquica

+ Reinos del mundo vivo

+ Reino monera

+ Reino protista

+ Micorrizas y líquenes

+ Reino de los hongos

Orden en la diversidad: la clasificación jerárquica

Anteriormente se habló de la abundancia de formas de vida: más de dos millones de especies distintas, considerando sólo las conocidas y vivas en la actualidad. Para poder reconocerlas y describirlas, o simplemente hablar de ellas, es preciso intentar ordenarlas siguiendo algún principio.

- Clasificación de los seres vivos: búsqueda de criterios objetivos

Catalogar es un acto casi inconsciente, inmediato, y por lo tanto bastante subjetivo. En la clasificación de los seres vivos, precisamente para evitar caer en la arbitrariedad, se buscan criterios objetivos que lleven a una visión del mundo vivo basada en el orden natural. La ciencia que asigna nombres a los organismos y los ordena según un esquema de clasificación se denomina sistemática o taxonomía (del griego taxis, "orden").

- El origen de las especies de Darwin y la diversidad de las formas vivas

Antes de la publicación de El origen de las especies de Darwin, los científicos estaban firmemente convencidos de que la diversidad de las formas vivas era el resultado directo de la creación de Dios. El orden de la naturaleza que los taxonomistas investigaban no era más que una manifestación del pensamiento divino.

- La clasificación del médico y naturalista Karl von Linné

Entre los muchos sistemas de clasificación propuestos en los siglos pasados, el más genial fue ideado por el médico y naturalista Karl von Linné (1707-1778, que latinizó su nombre como Linneo). Fue él quien instruyó las principales categorías de un sistema de ordenación jerárquico.

+ Especie

La especie es la unidad de partida de su sistema, una agrupación constituida por individuos parecidos en su aspecto y comportamiento, y capaces de reproducirse entre sí.

+ Nombre y apellido en latín para las diferentes especies

Para designar de forma unívoca este conjunto de individuos ideó para cada grupo específico un "nombre" y un "apellido" en latín. El gato doméstico, por ejemplo, se convierte así en Felis catus, mientras que el puma americano se llama Felis concolor. El primer término, con mayúscula (Felis), indica una categoría de orden superior con características más generales, a la que ambas especies pertenecen, mientras que el segundo designa la especie de forma precisa, diferenciándola de cualquier otra. Este tipo de nomenclatura se denomina binomial, y sigue utilizándose. La clasificación de Linneo se basa en una estructura jerárquica: siguiendo el criterio que aúna en el mismo género especies diferentes pero con características parecidas (como el caso descrito de Felis catus y Felis concolor, o también Felis silvestris, el gato salvaje, etc.), géneros diferentes se reúnen en una categoría de orden superior, la familia. A su vez, varias familias forman un orden, varios órdenes una clase, varias clases un tipo o phylum. En el extremo superior de la escala se sitúa el reino, que agrupa phyla distintos.

- Linneo, creacionista muy alejado de la idea de evolución

Linneo, sin embargo, en consonancia con los dogmas religiosos de su tiempo, era un creacionista muy alejado de la idea de evolución. En su clasificación no existía correlación alguna entre las categorías taxonómicas que había inventado, y cada una representaba una unidad aislada creada por Dios independientemente de las demás.

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- Clasificación de los seres vivos

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+ Reinos del mundo vivo

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La especiación

La evolución es un proceso muy complejo que puede suceder, simplificando al máximo, de dos formas: el cambio filético, es decir la modificación gradual en el tiempo de una misma especie (como sucede en el caso del caballo), y la especiación, o sea la ramificación (cladogénesis) de una única línea evolutiva en dos o más líneas nuevas (como en el caso de los pinzones de Darwin).

- El proceso de especiación o de formación de nuevas especies

El proceso de especiación, o formación de nuevas especies, que tuvo lugar a lo largo de más de tres mil millones de años, dio origen a la diversidad de organismos que vivieron en el pasado y que viven en la actualidad. Un conjunto de individuos que pueden reproducirse entre sí pero no con miembros de poblaciones distintas, formando así un grupo aislado en términos reproductivos, es lo que los biólogos entienden por especie.

- Origen de las nuevas especies: mutación, selección natural y otros factores

Para pertenecer a la misma población específica, dos individuos deben poder reproducirse y engendrar descendientes fértiles. Suele citarse como ejemplo clásico respecto a este punto el caso límite del caballo y el asno, animales parecidos pero pertenecientes a dos especies distintas puesto que el ser que originan, la mula, es estéril. El origen de nuevas especies se da cuando a la mutación y a la selección natural se añaden nuevos factores capaces de fragmentar la población originaria en varios grupos aislados desde el punto de vista reproductor: el aislamiento geográfico es uno de ellos. Lo ilustraremos con un pequeño ejemplo: supongamos que una especie ocupa una amplia área caracterizada por hábitats diferentes. Los individuos de esa área podrán presentar marcadas variaciones como consecuencia de la adaptación a medios distintos, debido a la selección natural. De todas formas, la posibilidad de cruzarse entre ellos mantendría una relativa homogeneidad del grupo.

+ La barrera geográfica y la formación de especies nuevas

Si en esa situación se interpone una barrera geográfica, se impide el encuentro entre los distintos organismos, lo que supone el aislamiento reproductivo de las dos poblaciones. Ambos grupos podrán diverger genéticamente cada vez más, al tener que adaptarse cada uno a situaciones ambientales distintas, hasta llegar a la formación de dos especies distintas. Incluso si posteriormente quedase eliminada la barrera geográfica, los individuos serían tan diferentes que no podrían ya reproducirse. Los tiempos de especiación varían de especie a especie; para algunas el período necesario es extremadamente breve, mientras que para otras la evolución requiere intervalos de tiempo muy largos.

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+ La era reciente

+ El cuaternario

+ Orígenes y evolución del hombre

+ La larga cruzada de Darwin

+ Darwin-Wallace: la teoría de la selección natural

+ Mecanismo de la evolución: la nueva síntesis

+ ¿Qué es el medio?

+ La adaptación

+ Los pinzones de Darwin

Los pinzones de Darwin

Tal y como lo dejó escrito él mismo, la idea de evolución se presentó en la mente del joven Darwin cuando el naturalista británico, que había embarcado a bordo del Beagle en 1831, arribó al archipiélago de las Galápagos, islas volcánicas situadas en la línea del ecuador. La observación de la particular fauna de estas islas condujo a Darwin en la dirección correcta. Advirtió que la población animal estaba formada por ejemplares de especies diferentes, aunque similares, a las que vivían en el continente. A pesar de la presencia destacada de iguanas marinas y tortugas gigantes (denominadas "galápagos"), fueron en realidad unos pájaros los que inspiraron su teoría: los pinzones.

- Trece especies de pinzones pueblan el archipiélago de las Galápagos

Hasta trece especies de estas aves pueblan aquellas pequeñas tierras emergidas del mar. A pesar de que son muy parecidos en su aspecto general, esos pinzones presentan diferencias sustanciales en una parte del cuerpo: el pico. Tales diferencias no afectan tanto a las dimensiones y al color como a la forma, que se ha modificado según los distintos regímenes alimenticios. En algunos ejemplares la extremidad tiene forma de gancho, pequeño y delgado; en otros es grueso y grande. En el curso de sus investigaciones, el naturalista intentó formular una explicación racional: la causa de todo ello no era la voluntad creadora divina (como creían con firmeza los investigadores de la época), sino, mucho más sencilla y lógicamente, un pinzón ancestral que vivió en tiempos remotos (hoy se plantea la hipótesis de entre uno y cinco millones de años), una especie de prototipo del que derivaron, a lo largo del tiempo, todos los demás.

- La selección natural, patente en las islas Galápagos

En estas islas, auténtico laboratorio a cielo abierto, es posible observar la forma de actuar de la selección natural, y verificar la teoría en la práctica. En una pequeña isla del archipiélago, Gran Dafne, viven dos especies de pinzones, una de pico mediano grueso y la otra de pico largo y delgado. La alternancia de estaciones secas y lluviosas, que produce variaciones en la flora local (con cáscaras duras y con cubiertas más tiernas y fáciles de romper) y más precisamente en las plantas de las que se alimentan las aves, provoca cambios en la población de los animales. En los años de sequía, cuando las semillas son más duras, se observa un aumento en las dimensiones corporales y en el pico, mientras que en los años lluviosos el fenómeno se invierte. Si el clima determinase una subida estable de las temperaturas, sería posible plantear la hipótesis de un cambio gradual de la población de pinzones hacia una "forma nueva" más robusta, una nueva especie.

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+ ¿Qué es el medio?

+ La adaptación

+ La especiación

La adaptación

En todo ser vivo el aspecto, el comportamiento o la fisiología parecen casi haber sido "proyectados" en función del medio en que el organismo vive. Los famosos pinzones de Darwin tienen picos que parecen diseñados a propósito para poder explotar de la forma más eficaz unos recursos alimentarios específicos. La iguana marina de las Galápagos, la única de su género que vive en el mar, posee unos mecanismos fisiológicos del aparato circulatorio particulares, perfectamente adaptados al ahorro de oxígeno en los períodos de apnea.

- Adaptación de los animales al medio en el que viven

Y qué decir de los animales que además de los órganos han adoptado el aspecto externo del medio en el que viven, bien para defenderse o bien para agredir (o una mezcla, como podemos ver en ésta entrada). Existen ejemplos muy conocidos, como el del oso polar, que se confunde con los hielos que lo rodean por su pelaje blanco, o el del camaleón, que cambia de color según el lugar por donde pasa. Los ejemplos de formas vivas maravillosamente adaptadas al hábitat en el que viven podrían ser muy numerosos. La adaptación es el resultado del proceso evolutivo: representa, citando las palabras de Darwin, "la mejora de todo ser vivo en relación a sus condiciones de vida".

- El medio promueve la adaptación con el paso del tiempo

El medio, como se ha mencionado, selecciona de entre una población de individuos a los portadores de características ventajosas (a los más aptos) y promueve en el tiempo la adaptación. No se trata sin embargo de un fenómeno estático: a lo largo del tiempo pueden darse en las diferentes especies cambios para adaptarse a las nuevas condiciones. Los hábitats y los seres vivos se transforman de forma paralela, o bien en un proceso de interacción permanente. Las líneas evolutivas que a lo largo de su historia se han orientado hacia modos de vida demasiado especializados, aun disfrutando de la ventaja de poder explotar mejor los recursos ambientales, llegaron a menudo a caminos sin salida, y en consecuencia se extinguieron. Los cambios ambientales repentinos o radicales no permiten a los seres ligados a situaciones demasiado particulares encontrar la manera ni el tiempo de desarrollar la plasticidad necesaria para "inventar" nuevas soluciones evolutivas.

Individuos poco especializados, genéricos, como por ejemplo los ratones o el mismo hombre (que no por casualidad son cosmopolitas), conservan la aptitud de adaptarse a nuevas condiciones.

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¿Qué es el medio?

El medio es el conjunto de aquellos elementos externos al individuo que de alguna forma influyen sobre su existencia.

- Componentes del medio: factores abióticos y factores bióticos

En esta aceptación, sus innumerables componentes pueden subdividirse en factores abióticos (no vivos) como el clima, el tipo de terreno o las características del agua, y en factores bióticos (vivos) como los organismos que lo nutren, aquellos que compiten por las fuentes de alimentación, el territorio, la reproducción, los agentes patógenos (es decir susceptibles de provocar enfermedades).

Existe además un medio particular constituido por la sangre y otros líquidos internos de los organismos, donde viven los parásitos.

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Mecanismo de la evolución: la nueva síntesis

Darwin no entró en detalles sobre los orígenes de las diferencias entre los individuos de una misma población y sobre la heredabilidad de las mismas, sino que se limitó a observarlas atentamente y convertirlas en objeto de escrupulosas investigaciones.

- Darwin desconocía del trabajo de Mendel

Desconocía los trabajos de Mendel, pilar fundamental de la genética, que fueron considerados y analizados tan sólo alrededor del año 1900 (El origen de las especies se publicó en 1859). Los genetistas de los primeros decenios de este siglo, tras una aversión inicial hacia la teoría evolutiva, pusieron en evidencia a través de sus investigaciones la presencia de una gran variabilidad genética (es decir de una variabilidad de caracteres heredables) en la población de cualquier organismos, precisamente tal y como afirmaba el naturalista británico.

- La teoría neodarwinista, de amplia aceptación por los científicos hoy día

La teoría de la evolución de Darwin fue leída de nuevo y reinterpretada a la luz de los principios de la genética (en especial de las aplicaciones que examinan la dinámica de las frecuencias génicas dentro de las poblaciones) y de esta forma, gracias a la contribución de distintos investigadores, se llegó a una nueva síntesis, denominada teoría neodarwinista, aceptada hoy en día por la mayoría de los científicos.

+ Principales contenidos de la teoría neodarwinista

Analicemos sus principales contenidos: cada carácter de un organismo está determinado por los genes, que son segmentos de ADN localizados en los cromosomas de las células. Estos factores contienen, codificados en un alfabeto químico particular, por ejemplo la estatura de un hombre, el color de los pétalos de una flor, la resistencia de una bacteria a un antibiótico, etc. Los genes, sin embargo, pueden cambiar a lo largo del tiempo tras una serie de mutaciones (fenómenos de modificación estructural del patrimonio genético determinados por errores en el mecanismo duplicador del ADN) que suceden de una forma casual e independientemente de toda influencia del medio: la mutación es por tanto, junto a la selección natural, uno de los dos factores que determinan la evolución, y es responsable de las variaciones individuales dentro de una población.

+ La población, sujeto objeto de examen en el neodarwinismo

En la interpretación que da el neodarwinismo, la población es el sujeto examinado por la hipótesis evolucionista. Si se considera el individuo aislado, la mutación es un fenómeno raro, en cuanto resulta dañino; sin embargo en el conjunto de los genes (pool genético) de todos los elementos del grupo su frecuencia de aparición, definida precisamente como frecuencia génica, aumenta notablemente.

- El fenómeno de la resistencia de las bacterias a los antibióticos

Describamos ahora, a modo de ejemplo, el fenómeno de la resistencia de las bacterias a los antibióticos. Estos conocidos fármacos son fundamentalmente en la lucha contra las infecciones provocadas por algunos microorganismos, pero su uso prolongado y excesivo determina la difusión de cepas de bacterias resistentes. La aparición de estas nuevas variedades bacterianas, extremadamente resistentes a los fármacos, se debe a la mutación casual y no es causada por el antibiótico. En efecto, ya antes de la intervención del fármaco existían en la población de microorganismos unos pocos individuos resistentes (pero su peculiaridad no representaba ninguna ventaja en aquel medio). La entrada del antibiótico en la colonia de microorganismos determina un cambio ambiental radical porque selecciona los genes más idóneos, que logran sobrevivir y empiezan a reproducirse, mientras que el resto de los genes, más débiles, se convierten en recesivos y son eliminados progresivamente por los antibióticos. A través de las mutaciones y la acción de la selección natural que ha "elegido" un gen concreto del conjunto (el que determina la resistencia), la población se ha modificado a lo largo del tiempo.

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Darwin-Wallace: la teoría de la selección natural

Un año antes de la publicación de El origen de las especies Darwin recibió un manuscrito del naturalista británico A.R.Wallace, con quien mantenía correspondencia, que se titulaba Sobre la tendencia de las variedades a diferenciarse indefinidamente del tipo originario. Las ideas expuestas en ese trabajo defendían una teoría de la evolución muy similar a la propuesta por Darwin. Ambos colaboraron y presentaron conjuntamente sus trabajos en un congreso científico.

Charles Darwin (1809-1882), publicó El origen de las especies, en 1859.

- Teoría Darwin-Wallace

La teoría de Darwin-Wallace, que identificó los mecanismos del proceso evolutivo, se basaba principalmente en las siguientes consideraciones:

+ Todos los organismos tienen la tendencia a multiplicarse sin límites

Quizá nos haya sido posible observar, aunque sólo sea en un documental, la increíble cantidad de huevos abandonados en el agua por algunas especies de peces, o "pegados" a alguna planta de un estanque, como una cinta gelatinosa, por las ranas, o puestos con gran esfuerzo en profundos agujeros en las playas por las tortugas marinas. Una única hembra, en esos tres casos al igual que en muchos otros, puede producir enormes cantidades de células sexuales femeninas, pero a pesar de ello no se observa ningún aumento sustancial de la población de individuos de una generación a la siguiente. La explicación del fenómeno es que no todos los huevos se desarrollan y no todas las crías logran sobrevivir (en caso contrario, siguiendo el ejemplo anterior, el mundo se llenaría rápidamente de peces, ranas y tortugas, con la consiguiente caída de las fuentes de sustento): los recursos del medio, en efecto, no favorecen las expansiones sin límite y en consecuencia se produce una ardua lucha por la supervivencia.

Pero, ¿cuáles son los individuos que consiguen sobrevivir? La pregunta nos lleva a la segunda consideración:

+ En una población de organismos, los individuos son diferentes; en el ámbito de una determinada especie existen variaciones entre los individuos que son heredadas

Es común observar la variabilidad de ciertos caracteres: por ejemplo el color del pelo en un grupo de gatos, el número de huevos puestos por las gallinas en un gallinero, o incluso, dentro de nuestra especie, el color de los ojos o la estatura de los estudiantes de una determinada clase.

He aquí que los organismos que poseen los caracteres que los hacen más aptos, más aventajados para vivir en unas determinadas condiciones ambientales, sobreviven mejor y sobre todo se reproducen más que los demás. Sus descendientes heredarán el carácter favorable y podrán a su vez transmitirlo. Los demás, que con dificultad alcanzan la edad de madurez sexual, serán cada vez más raros. El medio selecciona por tanto a los individuos más aptos (selección natural). Su acción filtradora es análoga a la que ejerce una criba: a través de ese cedazo natural pasan sólo aquellos dotados de mayor fitness (es decir idoneidad).

A propósito de este punto Darwin decía lo siguiente:

"He denominado este principio, por el que toda pequeña variación de utilidad es conservada, selección natural, para poner en evidencia su relación con la capacidad humana de seleccionar.".

Reinterpretemos pues el ejemplo de la jirafa utilizada por Lamarck a la luz de esta nueva teoría. Es posible suponer que en la población ancestral de jirafas existían individuos diferentes respecto a la longitud del cuello; este carácter era hereditario, es decir se transmitía a los descendientes. En un medio en que la fuente de alimento eran árboles muy altos, la selección natural permitía la supervivencia de los descendientes que poseían un cuello largo, que al reproducirse pasaron a su progenie esta característica ventajosa. Tras muchas generaciones, la población de jirafas está constituida por individuos con el cuello largo; los demás, inadecuados para la característica vital propia de aquel medio, fueron gradualmente eliminados.

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