N° Logros Notas

1

2

3

4

5

6

Actitud en clase Bajo Medio Alto

1 Presenta el uniforme completo

2 Es puntual a la hora de clase

3 Presenta sus actividades completas y en orden

4 Realiza aportes a la clase

5 Es respetuoso con sus compañeros

6 Presenta sus labores académicas puntualmente

7 Asistencia a clases

8 Presenta liderazgo en clases

Nombre

Grado

Sistema Locomotor

RIESGOS OCULTOS DE LOS VIAJES ESPACIALES Los astronautas viajan alrededor de la Tierra mientras viven y trabajan juntos en una de las hazañas más extraordinarias de la humanidad y que demandan la máxima cooperación de todos: la instalación de la Estación Espacial Internacional. Por desgracia, esta experiencia que se presenta una sola vez en la vida no está exenta de riesgos. Además de los peligros inherentes a los viajes espaciales, los astronautas se enfrentan a una amenaza insidiosa: la pérdida de músculo y hueso debido a la ingravidez. Aunque la ingravidez parece ser muy divertida, nuestro organismo no está adaptado a ella. Los seres humanos (y otras especies terrestres) evolucionaron bajo la inexorable atracción de la gravedad, la cual hace que los huesos y músculos se vigoricen diariamente. Los astronautas hacen ejercicios rutinarios para evitar la atrofia muscular, pero la pérdida ósea representa un problema mayor. Las investigaciones han demostrado que los viajeros del espacio pierden del 0.5 al 2 por ciento de su masa ósea total cada mes que permanecen en un estado de ingravidez. Esta pérdida es más pronunciada en los huesos que soportan peso, como los de la parte inferior de la columna vertebral y de las piernas. Al contrario de lo que se cree, los huesos no son simplemente un andamiaje seco para el cuerpo; en realidad, cambian continuamente en respuesta a nuestras exigencias. En un proceso llamado “remodelación”, el hueso se engruesa bajo la tensión y se adelgaza una vez que ésta desaparece. ¿Cuándo tiene lugar la remodelación ósea? ¿Cambia a medida que envejecemos? ¿Qué puede hacerse para contrarrestar la pérdida de hueso en el espacio?

UNA INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS MUSCULAR Y ESQUELÉTICO El sistema de músculos y huesos que mueven y dan apoyo al cuerpo animal son una maravilla de ingeniería. El vuelo de un murciélago, el salto súbito de un felino, la gracia con que se desliza una bailarina de ballet, al igual que los movimientos que haces cuando caminas hacia el salón de clases, dependen de un humilde pero al mismo tiempo elegante mecanismo. Las células musculares realizan sólo una actividad: ejercen fuerza al contraerse. Sin embargo, bajo la influencia de la selección natural, esta sencilla fuerza unidireccional se aplica al complejo andamiaje óseo que ha sido moldeado en elementos estructurales como alas, manos y aletas, y su acción es coordinada por el sistema nervioso. La capacidad resultante para moverse confiere a los animales la habilidad necesaria para buscar su alimento, localizar nuevos lugares donde vivir, huir del peligro y, en ocasiones, moverse de tal modo que inspiren temor. Los músculos y el esqueleto también realizan funciones mundanas y al mismo tiempo cruciales. Bombear la sangre a través del sistema circulatorio, impulsar el alimento por el aparato digestivo y respirar son algunos de los procesos esenciales que dependen de la contracción muscular. El esqueleto de los animales terrestres proporciona un armazón contra el cual los músculos ejercen fuerzas para mover el cuerpo. Casi todos los animales dependen del sostén de un esqueleto, ya sea dentro o fuera del cuerpo, para mantener su forma y proteger los órganos internos. Si no tuviéramos esqueleto, seríamos un montón de tejido trémulo y sin forma. ¿CÓMO TRABAJAN LOS MÚSCULOS? Todo trabajo muscular requiere que los músculos se contraigan y se alarguen de manera alternada, aunque están en actividad sólo durante la contracción. El alargamiento que sigue a la contracción es pasivo, y ocurre cuando los músculos se encuentran relajados y son estirados por otras fuerzas. Un músculo relajado puede estirarse por las contracciones de los músculos opuestos, por el peso de alguna extremidad, o por una fuerza como la presión del alimento que desciende por las paredes musculares del estómago. Los animales muestran una sorprendente diversidad de funciones musculares, adaptadas a partir de una asombrosa uniformidad de la estructura muscular. Los vertebrados han desarrollado tres tipos de músculos: esqueléticos, cardiacos y lisos. Todos trabajan bajo los mismos principios fundamentales, pero difieren en cuanto a su función, apariencia y control. Los músculos de los invertebrados se asemejan mucho a los de los vertebrados, pero presentan una gama enorme de adaptaciones a sus estilos de vida. Por ejemplo, los moluscos bivalvos (los que tienen dos conchas, como las vieiras y las almejas) poseen un tipo especial de músculo liso que mantiene a las conchas ligeramente cerradas durante varias horas empleando muy poca energía. En contraste con estas contracciones sostenidas, algunas moscas tienen músculos para el vuelo que pueden contraerse 1000 veces por segundo. En las siguientes secciones describiremos los músculos de los vertebrados, tomando como ejemplo el sistema muscular humano. Los músculos esqueléticos, que se llaman así porque mueven al esqueleto, se ven con franjas o estrías cuando se observan bajo el microscopio, por lo que a menudo se les conoce como músculos estriados. La mayoría de los músculos esqueléticos se controlan de manera voluntaria o consciente. Pueden producir contracciones que van de unas sacudidas rápidas (como en el parpadeo) hasta tensión fuerte y sostenida (como cuando cargas muchos libros de texto). El músculo cardiaco se encuentra solamente en el corazón. Es espontáneamente activo e involuntario (es decir, inicia sus propias contracciones y no está bajo un control consciente), pero se ve influido por nervios y hormonas. Al igual que el músculo esquelético, el músculo cardiaco es estriado. Los músculos lisos, como indica su nombre, carecen de estrías como las que presentan otros dos tipos de músculos. El músculo liso reviste a los vasos sanguíneos grandes y a casi todos los órganos huecos, lo que produce contracciones lentas, sostenidas e involuntarias.

El cuerpo humano tiene aproximadamente 650 músculos esqueléticos, que en conjunto forman casi el 40 por ciento del peso de una persona promedio. La estructura y la función de las células de los músculos esqueléticos están íntimamente relacionadas En las células eucarióticas, los cambios en su forma, el movimiento de los organelos dentro de ellas y la locomoción dependen de las interacciones entre los microfilamentos de la proteína actina y los filamentos de la proteína miosina. Para producir este movimiento, la actina y la miosina se deslizan una sobre otra y cambian la forma de la célula. Este antiguo mecanismo evolutivo hace también que se contraigan las células de los músculos de los animales. Los músculos esqueléticos se unen al esqueleto por medio de resistentes cordones de fibra de tejido conectivo llamados tendones.

Las células musculares individuales, o fibras musculares, se encuentran entre las células más grandes del cuerpo humano. Cada fibra muscular mide de 10 a 100 micras de diámetro (un poco más pequeñas que el punto que aparece al final de esta frase), y cada una abarca toda la longitud del músculo, la cual puede llegar a medir 30 cm de largo, como en el caso de los muslos de los seres humanos. Las fibras musculares esqueléticas son inusuales en el sentido de que contienen muchos núcleos ubicados precisamente debajo de la membrana celular externa; las fibras más grandes contienen varios miles de núcleos. Cada fibra muscular consiste en muchas miofibrillas, es decir, cilindros contráctiles compuestos principalmente de actina y miosina, que se extienden de un extremo a otro de la fibra. Cada miofibrilla está rodeada de retículo sarcoplásmico. Al igual que el retículo endoplásmico del cual se deriva, el retículo sarcoplásmico consiste en compartimientos planos encerrados en membranas transversas o túbulos T, que están llenos de líquido extracelular. Los túbulos T forman conexiones estrechas con el retículo sarcoplásmico y envían señales que provocan la liberación de calcio, lo que a la vez permite la contracción muscular, como se explicará más adelante. Las miofibrillas están compuestas de subunidades llamadas sarcómeros, los cuales están alineados de un extremo a otro a lo largo de la miofibrilla, conectados por bandas de proteína fibrosa llamadas líneas Z. Cada sarcómero contiene un arreglo sumamente preciso de filamentos de actina y miosina. Las moléculas de actina (asociadas con dos proteínas accesorias más pequeñas, troponina y tropomiosina) forman los filamentos delgados, cada uno de los cuales está anclado a una línea Z por un extremo. Suspendidos entre los filamentos delgados se encuentran los filamentos gruesos, compuestos de proteínas de miosina. Los filamentos gruesos pueden unirse temporalmente a los filamentos delgados por medio de una serie de proyecciones pequeñas llamadas puentes cruzados. El arreglo regular de los filamentos gruesos y delgados dentro de cada miofibrilla confiere a la fibra muscular su apariencia estriada. Las contracciones musculares son el resultado del deslizamiento de los filamentos gruesos y delgados. La estructura molecular y el arreglo de los filamentos gruesos y delgados permite a ambos asirse y deslizarse unos sobre otros, lo que hace que se acorten los sarcómeros y se produzca la contracción muscular. La proteína actina, que compone la mayor parte del filamento delgado, se forma de la doble cadena de subunidades, las cuales se asemejan a un doble cordón retorcido de un collar de perlas. Cada subunidad tiene un sitio de unión para un puente cruzado de miosina. Sin embargo, en una célula de músculo relajado, estos sitios de unión de actina están cubiertos de proteínas accesorias, lo que evita que se adhieran los puentes cruzados. Cuando un músculo se contrae, las proteínas accesorias del filamento delgado se mueven hacia un lado, y dejan al descubierto los sitios de unión sobre la actina. Tan pronto como quedan visibles estos sitios, los puentes cruzados de miosina se enlazan a la actina, uniendo así temporalmente los filamentos gruesos y delgados. Al emplear la energía de la división del adenosín trifosfato o trifosfato de adenosina (ATP), los puentes cruzados se enlazan de forma repetida, se liberan y vuelven a enlazarse más adelante a lo largo del filamento delgado, de la misma manera como un marinero tira de la cuerda del ancla poniendo una mano sobre la otra. La actividad de los puentes cruzados jala a los filamentos delgados más allá de los filamentos gruesos, lo que acorta cada sarcómero y hace que el músculo se contraiga. Como los filamentos gruesos y delgados se deslizan unos sobre otros durante la contracción muscular, ésta se describe como el mecanismo de deslizamiento de filamentos.

La contracción muscular esquelética está controlada por el sistema nervioso Las neuronas conocidas como neuronas motrices activan a los músculos esqueléticos en sinapsis especializadas llamadas uniones neuromusculares, y en todas éstas se utiliza el neurotransmisor acetilcolina. El sistema nervioso sólo puede excitar (no inhibir) el músculo esquelético, y cada potencial de acción en cada neurona motriz produce un potencial de acción en una fibra muscular, causando que se acorten todos sus sarcómeros y que se contraiga la fibra. El sistema nervioso controla la fuerza y el grado de la contracción muscular al controlar el número de fibras musculares estimuladas y la frecuencia de los potenciales de acción en cada una. El estímulo rápido y sostenido de las neuronas motrices, que forman sinapsis en todas las fibras de un músculo en particular, ocasiona una contracción máxima sostenida en ese músculo, tal como ocurre cuando cargas varios libros pesados. La mayoría de las neuronas motrices tienen muchas terminales sinápticas en diferentes fibras musculares; por eso, un solo potencial de acción causará la contracción simultánea de un conglomerado de células musculares. El grupo de fibras con las cuales hace sinapsis una sola neurona motriz. La contracción muscular depende de la disponibilidad de los iones calcio y del ATP Un potencial de acción en la célula muscular penetra en el interior de los túbulos T y abre los canales de calcio en la membrana de retículo sarcoplásmico, lo cual permite liberar los iones calcio del retículo sarcoplásmico donde están almacenados para que fluyan hacia el citosol que rodea a los filamentos gruesos y delgados. Una vez en el citosol, los iones calcio se enlazan con las proteínas accesorias más pequeñas (troponina) del filamento delgado, causando que cambien de forma y tiren de las proteínas accesorias más grandes (tropomiosina) de los sitios de unión de la miosina. Mientras estos sitios de unión se encuentren expuestos y el ATP esté disponible, los puentes cruzados se unirán, se flexionarán, liberarán y volverán a unirse de forma repetitiva, haciendo que se contraiga la fibra muscular. El ATP imparte potencia al movimiento del puente, lo que es necesario para que la miosina se libere de la actina. Tan pronto como cesa el potencial de acción, las proteínas de transportación activas de la membrana del retículo sarcoplásmico bombean los iones calcio de regreso al interior del retículo sarcoplásmico. A medida que los iones calcio salen de la troponina, las proteínas accesorias regresan a una configuración que bloquea los sitios de enlace de la miosina; entonces, la fibra muscular se relaja y puede estirarse. Probablemente has escuchado algo acerca del rigor mortis, los puentes cruzados se unen a la actina. Aunque no ocurre ninguna contracción, las hebras de actina y la miosina permanecen entrelazadas con rigidez, porque el ATP resulta necesario para que las hebras se separen una de otra. El rigor mortis desaparece muchas horas después de la muerte a medida que las células musculares comienzan a descomponerse. Los músculos requieren de un suministro continuo de energía para trabajar Para que los músculos puedan contraerse, necesitan de un suministro constante de ATP, pero las provisiones de ATP de un músculo esquelético se agotan después de unos cuantos segundos de efectuar ejercicio intenso. Los músculos esqueléticos almacenan también una dotación de fosfato de creatina, una molécula que almacena energía que rápidamente vuelve a sintetizar ATP a partir del ADP, pero éste también se agota de inmediato. En un ejercicio prolongado o de baja intensidad, las células musculares “queman” glucosa y ácidos grasos usando la respiración celular. El músculo obtiene glucosa, así como ácidos grasos, de la sangre; además, obtiene glucosa adicional al separar el glucógeno (cadenas largas de moléculas de glucosa) almacenado en el músculo. La respiración celular requiere de un suministro continuo de oxígeno; en un animal que hace ejercicio, esto se encuentra limitado por la capacidad del sistema cardiovascular para suministrar oxígeno a los músculos. Así, un corredor de maratón de clasificación mundial puede promediar sólo aproximadamente 16 km/h, porque sus músculos reciben energía en su mayor parte por medio de la respiración celular durante esta competencia de dos horas. En contraste, un campeón de carreras cortas puede mantener una rapidez de casi 35 km/h

durante un recorrido de 200 metros que dura aproximadamente 20 segundos. ¿Por qué este último deportista puede correr tan rápido? Durante este breve lapso, en un ejercicio intenso, las células musculares generan ATP por medio de la glucólisis, la cual no requiere oxígeno. La glucólisis produce ATP a partir de la glucosa con mucha rapidez, pero de manera muy ineficaz, y genera ácido láctico como producto. La acumulación de ácido láctico en los músculos contribuye a la sensación de “quemadura” cuando se les somete a un esfuerzo máximo. Cuando el cuerpo descansa después del ejercicio y la respiración profunda restablece los niveles de oxígeno, la mayor parte del ácido láctico es transportado por el torrente sanguíneo hacia el hígado, donde vuelve a sintetizarse en glucosa, parte de la cual se devuelve a los músculos a través de la sangre y se emplea para reabastecer las provisiones de glucógeno.

Actividad Ubica en el siguiente gráfico la mayoría de músculos del cuerpo humano

Actividad

Averigua cómo se repara un hueso fracturado, realiza también el dibujo de este proceso. Analiza esta información y cita varios ejemplos de estos movimientos, con sus respectivos músculos.

Los músculos pueden contraerse y relajarse, con lo cual tienen propiedades elásticas. En general, el movimiento se produce por la actuación de músculos que funcionan de a pares, donde un grupo es agonista y el otro antagonista. Los músculos agonistas o motores inician el movimiento en una dirección, mientras que los músculos antagonistas ejercen el efecto opuesto. Un típico ejemplo sucede al flexionar el brazo, donde el bíceps actúa como agonista y el tríceps como antagonista. PRINCIPALES MÚSCULOS DEL CUERPO HUMANO

MÚSCULOS DE LA CABEZA

Músculos mímicos

Frontal: levanta las cejas y arruga la frente. Risorio: tiran de la comisura bucal lateralmente. Orbicular de los párpados: cierran los ojos. Orbicular de los labios: cierran la boca.

Músculos masticadores

Masetero: cierran la boca y aprietan los dientes. Temporal: cierran la boca, aprietan los dientes y retraen el maxilar inferior.

MÚSCULOS DEL CUELLO

Esternocleidomastoideo: rotación y flexión de la cabeza.

MÚSCULOS DEL TRONCO

Cara anterior

Pectoral mayor: flexión del brazo. Colabora con el dorsal ancho en la aducción del brazo. Serratos anteriores o mayores: desplazan los hombros hacia adelante. Intercostales: situados entre las costillas. Intervienen en los movimientos respiratorios. Diafragma: separa las cavidades torácica y abdominal. Interviene en los movimientos respiratorios. Recto mayor del abdomen: flexión del tronco y compresión del contenido abdominal. Oblicuo externo o mayor del abdomen: flexión del tronco y compresión del contenido abdominal.

Cara posterior

Trapecio: intervienen en la aducción y abducción del brazo. Dorsal ancho: extensión del brazo. Colabora con el pectoral en la aducción del brazo. Redondo mayor: extensión, aducción y rotación interna del brazo. Redondo menor: aducción y rotación del brazo hacia fuera.

MÚSCULOS DE LAS EXTREMIDADES SUPERIORES

Hombro

Deltoides: abducción del brazo. Participa también en la flexión y extensión del brazo.

Brazo

Bíceps braquial: flexión y supinación del antebrazo. Flexión del brazo. Braquial anterior: flexión del antebrazo. Tríceps braquial: extensión del antebrazo. Una porción interviene en la extensión del brazo.

Antebrazo

Pronador: pronación del antebrazo y la mano. Supinador: supinación del antebrazo y la mano. Cubital anterior: flexión de la mano. Palmar: flexión de la mano sobre el antebrazo. Flexores y extensores de los dedos: flexión y extensión de los dedos.

MÚSCULOS DE LAS EXTREMIDADES INFERIORES

Muslo y nalgas

Glúteo mayor: extensión del muslo. Glúteo mediano: abducción del muslo. Iliopsoas: flexión del muslo y el tronco.

Pectíneo: flexión y aducción del muslo. Sartorio: flexión, aducción y giro del muslo hacia fuera. Flexión de la pierna. Recto interno: aducción del muslo y flexión de la pierna. Aductor mayor: aducción de las piernas. Aductor mediano: aducción de las piernas. Cuádriceps femoral: incluye el vasto externo, el vasto intermedio, el vastointerno y el recto anterior. Extensión de la pierna. Bíceps femoral: flexión de la pierna y extensión del muslo. Semitendinoso: flexión de la pierna y extensión del muslo. Semimembranoso: flexión de la pierna y extensión del muslo.

Pierna

Tibial anterior: flexión dorsal del pie. Soleo: junto con los gemelos permiten levantar el cuerpo sobre la punta de los pies (flexión plantar). Gemelo: flexión plantar del pie y flexión de la pierna. Este músculo se inserta en el hueso calcáneo mediante el tendón de Aquiles. Peroneo lateral largo: gira hacia fuera el pie. Flexores y extensores de los dedos del pie: flexionan o extienden los dedos del pie. Músculos cortos del pie: mueven los dedos del pie.

¿QUÉ FUNCIÓN DESEMPEÑA EL ESQUELETO? Para la mayoría de la gente, la palabra esqueleto evoca la imagen de los huesos humanos. Pero los esqueletos, definidos ampliamente como armazones para el cuerpo animal, son diversos y no necesariamente están hechos de hueso. Entre los animales hay tres tipos de esqueletos Los esqueletos son de tres formas radicalmente diferentes: esqueletos hidrostáticos (hechos de líquido), exoesqueletos (en el exterior del animal) y endoesqueletos (internos). Los esqueletos hidrostáticos de los gusanos, moluscos (caracoles y sus parientes) y cnidarios (anémonas marinas y sus parientes) son los más sencillos; consisten en un saco lleno de líquido, el cual no puede comprimirse y brinda un sostén excelente. La anémona puede expeler la mayor parte de su esqueleto hidrostático, retirar sus tentáculos y contraerse hasta formar un bulto pequeño. Como el líquido es amorfo, para controlar la forma de su cuerpo, los animales con esqueletos hidrostáticos dependen de dos capas de músculos, una circular y la otra longitudinal, en la pared corporal. Los movimientos ondulatorios del cuerpo de una lombriz que se introduce en la tierra alternan el adelgazamiento hasta alcanzar el grosor de un cordel (cuando los músculos alrededor del cuerpo se contraen) con el engrosamiento (cuando los músculos a lo largo del cuerpo se contraen); esto muestra un excelente ejemplo de la flexibilidad de los esqueletos hidrostáticos. Los exoesqueletos (literalmente, “esqueletos externos”) encierran el cuerpo de los artrópodos (como las arañas, crustáceos e insectos). Los exoesqueletos varían considerablemente en cuanto a espesor y rigidez, desde la cubierta delgada y flexible de muchos insectos y arañas hasta la “armadura” de muchos crustáceos. Las articulaciones (uniones movibles entre partes adyacentes) de los exoesqueletos son delgadas y flexibles, lo que permite los movimientos diestros y complejos como los de la araña hiladora. Los exoesqueletos deben mudarse periódicamente para permitir el crecimiento del animal. Los endoesqueletos, los esqueletos internos de los seres humanos y de otros vertebrados, sólo se encuentran en los equinodermos (estrellas de mar y sus parientes) y en los cordados (animales con un notocordio, la mayoría de los cuales son vertebrados). Aunque pensamos que los esqueletos internos son la “norma”, en realidad éstos constituyen el tipo menos común de esqueleto en el reino animal. Independientemente del tipo de esqueleto que poseen, los animales se mueven por medio de las contracciones de los músculos antagónicos, es decir, músculos que trabajan en dirección opuesta entre sí. Los 206 huesos del esqueleto humano pueden clasificarse en dos categorías. El esqueleto axial forma el eje del cuerpo e incluye los huesos de la cabeza, la columna vertebral y la caja torácica. Por su parte, el esqueleto apendicular incluye las extremidades o miembros delanteros y traseros en los vertebrados terrestres (brazos y piernas en el caso de los humanos), así como dos cinturones de sostén. El cinturón pectoral, el cual consiste en las clavículas y los omóplatos en los seres humanos, une los brazos al esqueleto axial y ofrece sitios de sujeción para los músculos del tronco y los brazos. Los huesos de la cadera forman el cinturón pélvico, el cual une las piernas al esqueleto axial, ayuda a proteger los órganos abdominales y brinda puntos de unión para los músculos del tronco y las piernas. ¿QUÉ TEJIDOS FORMAN EL ESQUELETO DE LOS VERTEBRADOS? El esqueleto de los vertebrados consiste en tres tipos de tejido conectivo especializado: cartílago, hueso y ligamentos. Tanto el cartílago como el hueso son tejidos rígidos que consisten en células vivas incrustadas en una matriz constituida de la proteína llamada colágeno. El colágeno también forma las bandas resistentes de tejido conectivo llamadas ligamentos, que unen los huesos a las articulaciones, lo que permite a los huesos moverse unos con respecto a otros mientras permanecen unidos. La estructura de los ligamentos es similar a la de los tendones que unen los músculos con los huesos. El cartílago proporciona un sostén flexible y conexiones El cartílago desempeña muchas funciones en el esqueleto de los vertebrados. Por ejemplo, durante el desarrollo del embrión, el esqueleto se forma primero de cartílago, el cual posteriormente es remplazado por hueso Las células vivas del cartílago se llaman condrocitos. Estas células secretan una matriz flexible, elástica e inanimada de colágeno que las rodea y forma la masa del cartílago. Ningún vaso sanguíneo penetra el cartílago; para intercambiar los desechos y nutrimentos, los condrocitos dependen de la difusión gradual de los materiales a través de la matriz de colágeno. Tal como podría esperarse, las células cartilaginosas tienen una tasa metabólica muy lenta; por eso, el cartílago dañado se repara a sí mismo muy lentamente, si acaso lo hace. El hueso brinda al cuerpo un armazón rígido y resistente El hueso es la forma más rígida de tejido conectivo. Aunque se asemeja al cartílago, las fibras de colágeno del hueso están endurecidas por depósitos del mineral fosfato de calcio. Los huesos, como los que constituyen el sostén de nuestros brazos y piernas, poseen una capa externa de hueso compacto y en el interior tienen hueso esponjoso. Hay tres tipos de células óseas: osteoblastos (células que forman hueso), osteocitos (células óseas maduras), y osteoclastos (células que disuelven el hueso). En el desarrollo temprano, cuando el hueso remplaza al cartílago en el esqueleto, los osteoclastos invaden el cartílago y lo disuelven; los osteoblastos entonces lo remplazan con hueso. A medida que éste crece, los osteoblastos forman una capa delgada que cubre el exterior del hueso. Los osteoblastos secretan una matriz endurecida de hueso y gradualmente quedan atrapados en ella. En este punto los osteoblastos dejan de producir hueso y maduran para convertirse en osteocitos. Los osteocitos se nutren por medio de los capilares cercanos y están conectados a otros osteocitos por delgadas extensiones citoplásmicas a través de canales angostos del hueso. Aunque ya no pueden producir más hueso, los osteocitos pueden secretar sustancias que controlan la remodelación continua de hueso. La remodelación ósea permite la reparación del esqueleto y su adaptación a las tensiones Cada año, del 5 al 10 por ciento de todos los huesos de nuestro cuerpo se disuelve y se remplaza a través de un proceso llamado remodelación ósea.

Actividad 1. El sistema óseo está compuesto por

a. músculos

b. glándulas

c. sangre

d. huesos

2. Un elemento fundamental para que los huesos sean resistentes es

a. saliva

b. aceites

c. calcio

d. glucosa

3. La célula en el sistema óseo se encarga de

a. nutrir y dar funcionamiento

b. nutrir y dar vacuolas

c. limpiar y dar transporte

d. limpiar y dar fotosíntesis

4. Los huesos se mueven con ayuda de los músculos gracias a la conexión que tienen por medio

a. la sangre

b. los nervios

c. cartílagos

d. fosas

5. El sistema óseo en los adultos está formado aproximadamente por

a. 206 a 508 huesos

b. 320 a 325 huesos

c. 400 a 402 huesos

d. 150 a 153 huesos

6. El sistema óseo se encarga de dar al cuerpo

a. estabilidad

b. sensibilidad

c. elasticidad

d. expansion

7. Los huesos son estructuras resistentes de color

a. blanco amarillento

b. blanco

c. blanco beige

d. blanco grisáceo

8. Las sales que dan dureza y resistencia a los huesos se denominan

a. sales alcalinas

b. sales haloideas

c. sales minerales

d. sales carbónicas

9. Hay tres tipos de huesos y estos se denominan

a. largos, planos y cortos

b. anchos, ovalados y pequeños

c. cortos, alargados y amarillentos

d. delgados, huecos y largos

10. Una de estas sales da resistencia y dureza a los huesos

a. sulfato de hierro

b. dióxido de aluminio

c. fosfato de calcio

d. fluoruro de magnesio

¿Cuáles son las funciones del sistema óseo?

¿Cómo se llama la membrana que recubre el hueso y qué función tiene?

¿Qué nombres reciben las células que forman el hueso y qué función tiene cada una?

¿Cómo se clasifican los huesos y qué función cumplen?

Dibuja un hueso largo y señala sus partes

¿Cuál es la importancia del consumo de lácteos durante la etapa de crecimiento y para conservar los huesos sanos y fuertes?

¿Cómo son los huesos de las aves y qué importancia tiene esto para el vuelo?

¿Los insectos tiene esqueleto? explica

¿Las serpientes tienen huesos? explica

¿Qué enfermedades puede sufrir el sistema óseo?

¿Qué es una fractura? ¿Cómo se produce y se reparan?

¿Qué es un esguince?

Articulaciones

Se define articulación como la unión de dos o más huesos entre sí,

los cuales son mantenidos en su posición por estructuras blandas

que permiten el movimiento de los huesos involucrados en la

misma.

Las articulaciones fijas o sinartrosis, no permiten prácticamente

ningún movimiento a los segmentos óseos involucrados, que

contactan unos con otros directamente. Así ocurre en las

articulaciones entre los huesos del cráneo, cuya principal función

es proteger los órganos que se encuentran en su interior.

Las articulaciones semimóviles o anfiartrosis, pueden articularse

ligeramente, y los segmentos óseos que la conforman están

rodeados de una fina capa de tejido cartilaginoso o fibrocartílago.

Tal es el caso de las articulaciones de los cuerpos vertebrales, los

cuales solo permiten pequeños movimientos. Pese a ello, cuando

se suman los movimientos del conjunto de articulaciones de la

columna vertebral, ésta puede describir amplios movimientos de

flexión, extensión o rotación.

Las articulaciones móviles o diartrosis, son las que brindan una

mayor amplitud de movimiento; en ellas, los extremos óseos que

se vinculan entre sí disponen de diversas estructuras que facilitan

el deslizamiento de uno sobre el otro y garantizan al mismo

tiempo la estabilidad de la articulación. La mayor parte de las

articulaciones de las extremidades son de este tipo.

Hay diversos tipos de articulaciones móviles:

Articulaciones esfera-cavidad, que permiten movimientos libres

en todas las direcciones.

Articulaciones en bisagra, de modo que sólo es posible la

movilidad en un plano.

Articulaciones en pivote, que permiten sólo la rotación.

Señala es el siguiente esqueleto los huesos de los miembros superiores e inferiores, indicando sus nombres:

Evolución del sistema locomotor

La evolución es un proceso biológico en el cual las características de los organismos cambian a lo largo de las generaciones. Por dicho motivo

podemos asentir que las Bacterias, Plantas, Insectos, Pájaros, Mamíferos tienen un antecesor común. A lo cual podríamos añadir que relativamente

cerca en la escala evolutiva tenemos un antecesor común para humanos y reptiles. Dicha evolución a lo largo de las generaciones se ha ido

grabando en la estructura de los genes. Pudiéndose producir una mutación espontanea o cambios progresivos a lo largo del tiempo dependiendo

mucho de qué clase de organismo tratemos.

Para producirse esta evolución tuvo que producirse una serie de factores tales como la variación en poblaciones, la selección natural en dichas

poblaciones, una selección direccional en un aspecto de la evolución concreto, además esta evolución necesita una estabilidad de la selección dado

que si es momentáneo y se vuelve al estado inicial se pierde las características adquiridas. Además se basara a su vez en una ruptura de la selección

anterior con nuevas características y especialización distintas. Y por último una selección sexual entre los nuevos individuos y los anteriores.

Así pues el estudio de la evolución se basa en los fósiles si queremos conocer como era en el pasado los animales respecto a los actuales y el

estudio de los seres vivos actuales con sus propias características y su comparación de funciones y diferencias.

Respecto a los seres vivos actuales dicho estudio se basa en la distribución animal por regiones y las relaciones entre especies que se producen. La

comparación de la anatomía de las diversas especies y así como su distribución. Así pues habrá similitudes anatómicas tal como en el esqueleto

humano que tiene una reliquia de un mamífero ancestral, otro vestigio ancestral es el apéndice a tubo estrecho en el largo intestino, el mucho

herbívoros es apéndice funciona como órgano que ayuda a la digestión de las plantas y dada la alimentación humana este se ha reducido de

tamaño. Y por último las similitudes moleculares.

La evolución del sistema muscular y esquelético.

Partiendo de las primeras células procariotas que dieron lugar a las eucariotas y posteriormente se dividieron en reinos que dieron lugar a las

plantas, insectos y animales nos encontramos que las células antes de formar estos sistemas pluricelulares; ya aun cuando eran unicelulares ya se

especializaban según su función.

Así pues las células vegetales no mostraban cilios o flagelos de los cuales se ayudasen para su desplazamiento, o tenían estructuras internas que les

diesen consistencia, pero formaban paredes solidas a su alrededor para protegerse del medio y a su vez dar un apoyo estructural a la planta.

Para poder constatar la posterior evolución de dichos sistemas nos basaremos en

tres pruebas científicas las cuales son:

Pruebas paleontológicas, tal como el proceso de formación de las patas de los

caballos de un solo dedo a partir de la de una extremidad pentadáctila. Tras un

desarrollo progresivo de dedo central y reducción progresiva de los demás.

También podríamos constatar los procesos de atrofia de los huesos del pie y la

soldadura de huesos del mamífero. Por la existencia de huesos que han perdido

su utilidad o que se han ido atrofiando.

Pruebas biológicas, diferenciando entre órganos análogos que realizan la misma

función aunque su anatomía sea distinta (Como las alas de un insecto y las de

una ave), y órganos homólogos con una función fisiológica distinta y de

constitución semejante (Como las alas de un murciélago, las aletas de una

ballena y las patas de un perro).

Los cuales han evolucionado de una manera similar para

cumplir una función y se diversifican al tener que realizar

diferentes funciones.

Pruebas embriológicas, tal como el desarrollo embrionario de

los vertebrados. Aun teniendo una unidad bioquímica similar los

seres vivos se diferencian en la constitución de la materia y su

metabolismo. Más aun, encontramos sistemas internos que en

una época tuvieron una utilidad y ahora se ha perdido como la

existencia del apéndice.

El sistema esquelético.

El sistema esquelético está formado por una serie de piezas que

dan sujeción y forma fija. Aun así hay animales que carecen de

él, los cuales son blandos y se reforman con facilidad (gusanos,

medusas, amebas, caracoles) aunque puedan tener caparazones y conchas que dan rigidez.

Para comprender su importancia dividiremos el sistema en diversas áreas:

Tejido cartilaginoso u ósea. Propio de los Cefalocordados.

Siendo la notocorda la que dará lugar a la columna vertebral. La columna vertebral a su vez evoluciona y se diferencia en distintas regiones.

En los anfibios se forma una región cervical, que forma el cuello y otra sacra que ayuda a sostener las extremidades posteriores.

En los reptiles, aves y mamíferos se forma un auténtico cuello.

En los reptiles las primeras vertebras sirven para dar movimiento y rotación a la cabeza.

En los peces existe un esqueleto visceral, formado por siete pares de arcos que sustentan las branquias y el corazón.

En los vertebrados los huesos mandibulares forman parte del esqueleto del cráneo, mientras que los arcos branquiales son las costillas que forman

la caja torácica y se unen por detrás a las vértebras dorsales y por delante del esternón.

El esqueleto de las extremidades sufre también una evolución, en los peces está formado solo por una serie de varillas que constituyen las aletas.

En los mamíferos se forma el omoplato, además se sueldan los huesos de la pelvis.

El esqueleto de las extremidades sufre evolución de acuerdo a su forma de locomoción.

Unos forman aletas y otros alas. En los animales saltadores se alargan los huesos de las extremidades posteriores como los conejos, canguros y

ranas. En los corredores se les atrofian los dedos, por lo que para alargar las patas caminan sobre la punta de ellos, que se recubren por gruesas

pezuñas.

El hueso es un tipo especial de tejido conjuntivo que es rígido y actúa de soporte de los tejidos blandos del organismo. Constituye el componente

principal de casi todas las estructuras esqueléticas de los vertebrados adultos, que protegen los órganos vitales, permiten la locomoción y

desempeñan un papel vital en la homeostasis (equilibrio) del calcio en el organismo. Hay una forma cortical y otra trabecular, llamadas

respectivamente como hueso compacto y esponjoso (esqueleto). Se distingue de otro tipo de tejido conjuntivo duro que recibe el nombre de

cartílago.

Esqueleto:

Los vertebrados poseen un grupo de estructuras más o menos rígidas, constituidas por cartílago o por hueso, o por una combinación de estos dos

tipos de tejido conectivo. La más primitiva de estas estructuras es la notocorda, que es una espina dorsal de tejido cartilaginoso que poseen los

peces. Los animales más desarrollados, desde el punto de vista evolutivo, poseen un esqueleto axial, formado por el cráneo, la columna vertebral y

las costillas; y un esqueleto apendicular formado por las cinturas pélvica y pectoral, y por los apéndices.

Al principio, el esqueleto que se forma en el embrión de los animales superiores es cartilaginoso; el calcio y el tejido óseo se van depositando a

medida que el organismo alcanza la madurez. En los seres humanos, el proceso de endurecimiento del hueso, denominado osificación, se completa

en torno a los 25 años de edad. El último hueso que se osifica es el esternón.

El número total de huesos que posee un determinado animal varía con su edad porque muchos huesos se fusionan entre sí durante el proceso de

osificación. El número promedio de estructuras esqueléticas diferentes en una persona joven es de 200, sin incluir los seis huesillos de los oídos. El

esqueleto humano está sujeto a diferentes alteraciones patológicas, las más importantes de todas son las fracturas, el raquitismo, enfermedad

deficitaria, y la osteoporosis.

Funciones de los huesos:

- El esqueleto es el principal determinante de la forma general del cuerpo; es complementado, en este sentido, por las masas musculares y el tejido

adiposo.

- Los huesos junto con los músculos realizan la protección de órganos, vasos sanguíneos y nervios.

- En el ser humano el elemento sostén constituye una necesidad biológica, y está dado por el esqueleto y los músculos principalmente.

- Si elementos químicos ingresan, por accidente al organismo, los huesos los retienen evitando su posible acción perjudicial sobre el resto del

organismo; es su función antitóxica.

- El esqueleto representa un gran depósito de Calcio y Fósforo, permitiendo la homeostasis del ion calcio y también del ion fósforo. Es su función

metabólica.

- Una de las funciones de los huesos es el movimiento, ya sea de locomoción, masticación, prensión o postura.

- La función hemocitopoyética está dada por la médula ósea que es la responsable de la formación de las células de la sangre:

Glóbulos rojos (eritrocitos) transportan O2 y CO2

Glóbulos blancos (leucocitos) se encargan de la defensa

Plaquetas (trombocitos) se encargan de la coagulación

Sistema muscular.

Sistema muscular, todos los animales poseen unos órganos de tejidos contráctil, encargados del movimiento.

Las células que forman el tejido muscular se agrupan en haces distribuidos por el cuerpo de los animales de maneras diversas.

Los animales diblasticos tienen los haces dispersos bajo el tegumento, a modo de red, contraen de este modo la entrada y salida del agua a través

del blastoporo, o por los poros y el ósculo en las esponjas.

Las medusas utilizan la salida de agua para desplazarse a reacción.

Los animales triblasticos acelomados (Platelmintos, Nematodos, Nemertinos y Rotíferos) y en los moluscos, los haces musculares forman una capa

continua unida al tegumento, que forma un saco musculo-cutáneo. Se mueven por la contracción de este saco, que deforma el cuerpo en diversas

direcciones.

Los cefalópodos utilizan esta contracción del saco muscular para expulsar agua del cuerpo y como las medusas desplazarse por la fuerza de la

reacción.

Los animales triblásticos celomados metamericos (Anélidos, Artrópodos y Vertebrados) tienen los haces musculares formando unos órganos que se

repiten por cada metámero, son músculos segmentarios.

En los artrópodos y vertebrados tienen una forma definida y son independientes unos de otros.

Los Anélidos poseen además de músculos segmentarios sacos musculares. Los Anélidos se mueven por contracciones y retracciones sucesivas del

cuerpo.

Los Artrópodos poseen músculos insertos por medio de tendones en la parte interna de las piezas del caparazón externo de quitina.

Contrayéndolos permite que el animal se mueva, pues el caparazón está debidamente articulado.

Igualmente ocurre con las patas, que realizan los movimientos de traslación.

En los vertebrados también se insertan por tendones los músculos a los huesos del esqueleto.

Con su contracción levantan las piezas esqueléticas, permitiendo a las diversas partes del cuerpo moverse. Mediante un juego de músculos

antagónicos se consiguen movimientos opuestos sobre una misma articulación.

Cuando uno de ellos se contrae, el otro se relaja. Estos músculos son particularmente importantes en las extremidades que realizan un movimiento

activo.

En los peces la musculatura es muy potente y está distribuida en pares de músculos, los miotomos, por todo el lomo y cola, dejando poco espacio a

la cavidad celomica.

En las aves tiene gran desarrollo los músculos pectorales para mover las alas.

Los equinodermos presentan un aparato locomotor especial, son los pies ambulacrales, que actúan a modo de ventosas, impulsadas por el agua de

mar. Bajo el tegumento poseen sacos musculares que, insertos en la parte interna de las placas calizas del caparazón, le permite cierto

movimiento.

Los pedicelarios y las púas de los erizos poseen un musculo en su base que los mueve.

Los protozoos poseen órganos especiales del movimiento, flagelos, cilios, o pueden deformar su cuerpo emitiendo pseudopodos.

Una propiedad que caracteriza a los organismos vivos es la capacidad de reaccionar frente a un estímulo. Una de estas reacciones la constituye el movimiento, cualidad que apareció muy temprano en la escala evolutiva, constituída básicamente por la capacidad de algunas células de contraerse. En los organismos multicelulares, la contracción de un número determinado de células debe ser coordinada para producir un movimiento útil, lo que implica el surgimiento de un sistema nervioso.

Recordemos que la vida comenzó en el agua, donde la densidad del medio provee una sustentación que facilita el movimiento. Por ejemplo, pensemos en la estructura de una medusa (lo que conocemos popularmente como "aguaviva"). Ésta tiene un cuerpo gelatinoso, que se desplaza en el agua con movimientos muy simples de tipo "bombeo", pero fuera del agua, colapsa en una masa. Pensemos en un pez, que cuenta con una esqueleto mucho más complejo, como puede desplazarse velozmente por el agua, pero no así sobre la tierra.

En el transcurso de la evolución, los primeros organismos que trataron de conquistar la tierra, se enfrentaron con un medio mucho menos denso que el agua, donde entra a jugar el efecto de la gravedad. Para no colapsar como una masa amorfa, surgió como necesidad un esqueleto de sostén más rígido que el que se necesitaba en el agua.

Más tarde en la evolución nuestros ancestros adoptaron la postura erecta que nos caracteriza, lo cual implicó una nueva adaptación del esqueleto. Este es un hecho que para los tiempos de los cambios evolutivos, se puede considerar reciente, lo que significa que todavía nos estamos adaptando. En este capítulo vamos a ver el "precio" que pagamos por esta ventaja de supervivencia.

Es importante que vayas analizando el hecho de que todas las estructuras que forman parte de nuestro cuerpo son el resultado de una selección natural que ha durado millones de años. Cada estructura surgió como una necesidad evolutiva, y la naturaleza se ha encargado de ir desarrollándola para cumplir su función con eficiencia. Por eso toda la morfología tiene una razón de ser, nada está "porque sí", y está en nosotros tratar de interpretar el mecanismo por el cual cumple su función.

Teorías sobre el origen de la vida La enorme diversidad de seres vivos que hay en la Tierra siempre ha maravillado e intrigado a los científicos y sociedades de todos los tiempos. Las teorías planteadas acerca de su origen y evolución han variado de acuerdo con los adelantos científicos y tecnológicos de cada época.

Fijismo y creacionismo Durante mucho tiempo los científicos aceptaron la idea de que las especies permanecían inmutables en el tiempo. Esta teoría, conocida como fijismo, era acentuada por la suposición de que la Tierra no tenía más de 10.000 años. Así, se pensaba que las especies habían existido siempre desde la creación del universo. El fijismo fue postulado en la antigua Grecia por grandes filósofos como Platón y Aristóteles, y se sostuvo, aunque con algunas modificaciones, hasta mediados del siglo XIX. Por ejemplo, a medida que la religión católica aumentó su poder en las culturas occidentales, el fijismo se transformó en creacionismo que sostenía que todas las especies habían sido creadas por Dios y, desde entonces, habían permanecido sin cambiar. El creacionismo fue apoyado por científicos como Carl von Linneo, durante el siglo XVIII, y Georges de Vries, durante el siglo XIX. Estos científicos son considerados los padres de la taxonomía y la paleontología, ciencias encargadas de la clasificación de los organismos y del estudio de los fósiles respectivamente y que, más adelante, fueron herramientas importantes para que Charles Darwin desarrollara la teoría de la evolución.

Evolucionismo El evolucionismo incluye todas las teorías que afirman que las especies han ido cambiando y evolucionando a lo largo del tiempo hasta llegar a ser como las conocemos actualmente. Las teorías de la evolución de las especies tienen tres objetivos principales: Comprobar la existencia de la evolución, es decir, al reconocer que la diversidad de los seres vivos obedece a cambios a lo largo del tiempo y que los parentescos provienen de antepasados comunes. Dar cuenta de la historia evolutiva de los organismos al indicar relaciones entre especies y señalar el momento en que se originaron nuevas especies. Dar cuenta de las causas de la evolución, es decir, descifrar los mecanismos biológicos que explican cómo sucede. Hasta el momento, la gran mayoría de científicos aceptan la evolución como un hecho suficientemente probado. Sin embargo, a la largo de la historia se han planteado diferentes teorías como el lamarquismo y el darwinismo, que buscan explicar los mecanismos de la evolución.

Lamarquismo A pesar de que el fijismo fue aceptado hasta mediados del siglo XIX, hacia finales del siglo XVIII, ya varios naturalistas creían que la vida evolucionaba a medida que el ambiente cambiaba. Entre estos, solo Jean Baptiste de Monet, caballero de Lamarck, logró postular una teoría comprensible acerca de los mecanismos a través de los cuales esto sucedía. Mientras estaba a cargo de la colección de entomología del museo de historia natural de París, al comparar las especies actuales con el registro fósil, Lamarck se dio cuenta de que había un conjunto de organismos ya extintos, muy parecidos entre sí, que representaban una serie cronológica que comenzaba con los fósiles más antiguos, pasaba por los fósiles más recientes y llegaba hasta las especies actuales. Así, propuso la idea de que las características de los organismos variaban y, por tanto, los organismos evolucionaban a medida que se iban adaptando a las condiciones cambiantes del medio; finalmente estas adaptaciones eran transmitidas de una generación a otra. Sin embargo, su teoría tenía algunos errores. Explicaba la aparición de las adaptaciones a partir del uso y el desuso. Lamarck creía que aquellas partes del cuerpo que se usaban frecuentemente tendían a volverse más grandes y fuertes, mientras que aquellas que no se usaban se iban deteriorando hasta desaparecer. Por ejemplo, citaba el caso de los herreros que desarrollan músculos más grandes en el brazo que más utilizan. Para Lamarck todos los caracteres adquiridos o adaptaciones se heredaban de una generación a otra. Sin embargo, actualmente se sabe que muchas características no pasan de una generación a otra. Por ejemplo, los hijos de los herreros no tendrán necesariamente uno de sus brazos más musculoso que el otro. A pesar de los errores, la teoría de Lamarck fue visionaria en muchos aspectos. Por ejemplo, asignó por primera vez una edad muy antigua a la Tierra, explicó el registro fósil a partir de un proceso evolutivo y reconoció que las adaptaciones son el principal producto de la evolución.

Neolamarquismo El neolamarquismo surgió a comienzos del siglo XX como un intento de unir el principio de herencia de los caracteres postulado por Lamarck con los nuevos conocimientos sobre genética. Según el neolomarquismo, los caracteres se adquirían a causa del “esfuerzo” que realizaban los seres vivos para adaptarse al ambiente. Actualmente se sabe que las modificaciones externas de los organismos no alteran la información genética contenida en el ADN y que si se producen modificaciones, estas suceden y se presentan por causa de las mutaciones.

Darwinismo El científico inglés Charles Darwin es considerado el padre de la teoría de la evolución. Esta teoría se conoce de forma general como Darwinismo y, aunque con algunas modificaciones, aún continúa vigente. Ahora veamos algunos de los aspectos que llevaron a Darwin a postular su teoría. A la edad de 22 años Darwin zarpó de las costas inglesas a bordo del barco Beagle, en un viaje alrededor del mundo donde visitó las islas Galápagos,

Tahití, Nueva Zelanda y la costa de Suráfrica. Durante el viaje, mientras la tripulación recorría la costa, Darwin bajaba a tierra en donde colectaba animales, plantas y rocas, entre otros. A medida que avanzaba en su viaje, Darwin observó la gran variedad de adaptaciones que tenían las plantas y los animales para vivir en ambientes tan diferentes como las selvas amazónicas, las pampas argentinas, las desoladas áreas de Tierra del Fuego y las altas montañas andinas. También notó que había grandes diferencias entre las plantas y los animales del Nuevo Mundo con respecto a las plantas y animales europeos y, lo que fue más importante, que los organismos suramericanos de las zonas templadas se parecían más a los organismos suramericanos tropicales que a los europeos de zonas templadas. Al terminar su viaje en 1836, Darwin comenzó a analizar la enorme cantidad de muestras que había colectado. Al revisar las muestras de las islas Galápagos, ubicadas frente a las costas ecuatorianas, se dio cuenta que muchas especies animales que vivían en ellas no las había observado en ningún otro lugar del mundo. Igualmente, notó que aunque estas se parecían a las especies que vivían en tierra firme parecía como si estas hubieran colonizado las islas y, allí, se hubieran diversificado de acuerdo con las características del espacio. Darwin percibió que el origen de las especies y la adaptación eran procesos relacionados, y se preguntó si las nuevas especies podrían haber surgido de un organismo ancestral a partir de la acumulación de adaptaciones a ambientes diferentes. Teoría de la selección natural Las teorías de la evolución plantean que todas las especies surgieron a partir de una especie ancestral y a través de la adquisición de adaptaciones. Sin embargo, lo que diferenció la teoría darwinista de las otras teorías evolucionistas fue el mecanismo que Darwin propuso para la evolución: la selección natural actuando a lo largo del tiempo. Mientras analizaba sus muestras, Darwin leyó el libro Ensayo sobre el principio de la población escrito en 1798 por el economista inglés Thomas Malthus. Malthus proponía que las guerras, el hambre y las enfermedades eran consecuencia de que la población humana crecía a un mayor ritmo que los recursos y evitaban que ésta creciera ilimitadamente. Darwin se dio cuenta que esto encajaba con sus observaciones y podía ser aplicado a todas las especies. Al parecer todas las especies tenían tal potencial reproductivo que su tamaño poblacional podía aumentar exponencialmente si todos los individuos que nacieran lograran sobrevivir hasta reproducirse exitosamente; sin embargo, por un lado, las poblaciones tendían a tener un tamaño constante. Segundo, los recursos del ambiente eran limitados. Tercero, todos los individuos de las poblaciones tenían características diferentes, no había dos exactamente iguales, y algunas de estas características se heredaban de una generación a otra. Así, Darwin encontró la pieza fundamental que le ayudaba a explicar los resultados que estaba obteniendo y que evidenciaban la evolución de los seres vivos: la teoría de la selección natural, la cual se puede resumir de la siguiente manera: 1. La producción de más individuos de los que puede sostener el ambiente lleva a que estos luchen entre sí por la supervivencia y, de esta manera, a que no todos logren sobrevivir. 2. La supervivencia de los individuos no es aleatoria sino depende en parte de sus características heredables. Los individuos con características que les permiten adaptarse mejor al ambiente tienen mayor probabilidad de sobrevivir y dejar más descendientes. 3. La habilidad desigual de los individuos para sobrevivir y reproducirse lleva a cambios en las poblaciones, pues las características favorables tienden a acumularse debido a que son transmitidas de generación en generación. El incremento frecuencia de estas características trae como consecuencia la adaptación de los seres vivos al medio ambiente.

Neodarwinismo En la época de Darwin aún no se contaba con los conocimientos genéticos para explicar cómo se transmitían las adaptaciones de una generación a otra. El neodarwinismo, también conocido como teoría sintética de la evolución, fue postulado a comienzos del siglo XX por un grupo interdisciplinario de importantes científicos como Ronald Fisher, Sewall Wright, J.B.S. Haldane, y recoge los últimos adelantos en áreas como la genética, la taxonomía y la paleontología, incorporándolos a la teoría de la evolución propuesta por Darwin. Su objetivo principal es el estudio de la evolución en las poblaciones. Actividad

Realiza el resumen de cada una de las teorías sobre el origen de la vida.

Escoge una de esas teorías y realiza el gráfico de ella.

Explica por qué escogiste esa teoría para realizar el gráfico

La figura muestra cómo pudieron evolucionar las serpientes a partir de reptiles con patas. Indica cuál sería la interpretación darwinista.

Georges Cuvier, padre de la paleontología, sostuvo que las especies son inmutables; pero se dio cuenta, estudiando los fósiles, que lo seres vivos que habían existido eran diferentes de los que había en la actualidad. ¿Cómo trató de solucionar esta controversia? ¿A qué clase de animales pertenece el aparato circulatorio de la figura? ¿Qué significado evolutivo tiene el estudio comparado de los aparatos circulatorios de los vertebrados?

Evidencias de la evolución Desde que se postuló la teoría de la evolución, cada vez se han ido acumulando más evidencias que la apoyan. Estas provienen de diferentes áreas de la ciencia como la paleontología, la biogeografía, la anatomía comparada y la biología molecular. Evidencias paleontológicas Las evidencias paleontológicas hacen referencia al registro fósil de los seres vivos. Los fósiles se encuentran en un tipo de rocas, conocidas como rocas sedimentarias, que se forman por la acumulación de sedimentos a lo largo del tiempo. Así, los sedimentos más profundos son los más antiguos, mientras que los sedimentos superficiales son más recientes. Si los seres vivos hubieran aparecido en la Tierra en el mismo momento y no hubieran evolucionado, entonces todos los fósiles se encontrarían en las mismas capas de roca y serían iguales. Sin embargo el registro fósil muestra un orden de aparición de las especies. Por ejemplo, los datos paleontológicos evidencian que entre los vertebrados, el grupo más antiguo en la escala evolutiva es el de los peces, luego el de los anfibios, después el de los reptiles y por último, el de los mamíferos y el de las aves. Evidencias bioquímicas y moleculares En algunos casos ni los fósiles, ni la morfología, ni la anatomía, ni la biogeografía dan evidencias de las relaciones entre organismos tan diferentes como las plantas, los animales, los hongos y las bacterias. Sin embargo, gracias al desarrollo de la biología molecular se ha encontrado que hay algunas características que son comunes a todos los seres vivos: estamos hechos de células, usamos la misma molécula energética o ATP, el material genético hereditario está contenido en moléculas de ADN, todos contamos con moléculas de RNA y con ribosomas que se encargan de transcribir y sintetizar proteínas a partir de la información del ADN, todas nuestras células presentan las mismas biomoléculas en conformación básica (azúcares, grasas, ácidos nucleicos y proteínas) y las proteínas de todos están hechas del mismo conjunto de 20 aminoácidos. Evidencias de la anatomía comparada Los estudios de anatomía comparada han mostrado que las especies que tienen ancestros comunes tienen similitudes aún en características que ya no cumplen con la misma función debido a que han evolucionado en diferentes ambientes bajo diferentes presiones selectivas. Las estructuras que cumplen con funciones diferentes pero que han evolucionado a partir de un ancestro común se conocen como estructuras homólogas. La anatomía comparada también ha mostrado el caso opuesto en el que las presiones del ambiente han llevado a que organismos que no están relacionados desarrollen estructuras similares, que no provienen de un mismo ancestro. Este tipo de estructuras, como las alas de las aves y los insectos, o las aletas de los peces y los delfines, se conocen como estructuras análogas. Evidencias biogeográficas La distribución geográfica de los seres vivos, o biogeografía, muestra que las especies están más estrechamente relacionadas con las especies de la misma área, que con especies que son muy similares pero que viven en áreas lejanas. Tal es el caso de los marsupiales australianos. Los marsupiales son un grupo de mamíferos cuyos bebés terminan su desarrollo por fuera del vientre de su madre en bolsas llamados marsupios, mientras los mamíferos placentarios, como los seres humanos, dan a luz hijos completamente desarrollados. Las ardillas voladoras marsupiales se parecen mucho a las ardillas voladoras placentarias de otros continentes que tienen adaptaciones parecidas; sin embargo estos dos grupos evolucionaron independientemente y las ardillas australianas están más relacionadas con otros marsupiales, muy diferentes a ellas, como los canguros. Actividad En el siguiente texto Lamarck explica las causas de la evolución de las patas de las aves acuáticas. “El pájaro al que la necesidad atrae al agua para encontrar allí la presa que le permita vivir, separa los dedos de las patas cuando quiere batir el agua y moverse por su superficie. La piel que une esos dedos por la base adquiere, por ello, el hábito de extenderse. Así, con el tiempo, se forman, tal como las vemos, las grandes membranas que unen los dedos de los patos.” a. Señala cómo explicaría Darwin este hecho. b. Describe otro ejemplo de acuerdo con los planteamientos de Lamarck. Escribe frente a cada expresión E, si se trata de una afirmación que se relacione con el evolucionismo o F, si se relaciona con el fijismo.

Los seres vivos cambian como respuesta a las condiciones ambientales.

Siempre han existido los mismos seres vivos.

Los seres vivos cambian poco a poco originando seres vivos nuevos. El insecto palo tiene tal morfología que se confunde fácilmente con las ramas de las plantas donde se posa. Además, su inmovilidad ante los predadores acentúa su camuflaje, por lo que pasa inadvertido. ¿Cómo interpretaría Lamarck esta adaptación? ¿Cómo la interpretaría Darwin? ¿Cómo la interpretaría un neodarwinista? El naturalista Charles Darwin dedicó gran parte de su vida a investigar numerosos seres vivos que coleccionó a lo largo de su existencia. Igualmente, pasó muchos años recopilando datos que le permitieran dar un gran sustento teórico a su libro “El origen de las especies”. a. ¿Te gustaría realizar un trabajo de investigación como el realizado por Charles Darwin? b. Si fueras investigador, ¿cuánto tiempo estarías dispuesto a invertir en tus investigaciones? c. Darwin sabía que sus ideas revolucionarían el mundo y por ello recogió muchas evidencias que utilizó para apoyar su teoría. ¿Qué evidencias utilizarías para sustentar tus planteamientos?

El origen de la vida La Tierra es el único planeta conocido en el universo en el cual existe vida. Conocemos millones de especies y pensamos que aún falta otro tanto por descubrir. ¿De dónde vienen todas estas especies? La mayor parte de la comunidad científica de nuestro tiempo acepta que todas evolucionaron a partir de uno o varios organismos ancestrales, a medida que estos se adaptaban a las condiciones cambiantes del planeta. Pero, ¿cuál fue el origen de los primeros seres vivos? Hipótesis sobre el origen de la vida A lo largo de la historia de la humanidad se han dado muchas explicaciones sobre el origen de la vida. Estas han variado de acuerdo con los adelantos técnicos, tecnológicos y conceptuales de cada época, así como con aspectos culturales y religiosos. A continuación, veremos algunas de las principales hipótesis que la ciencia ha presentado al respecto, hasta llegar a las teorías que son más aceptadas actualmente. La generación espontánea La teoría de la generación espontánea sostenía que los seres vivos podían originarse a partir de la materia inorgánica. La teoría de la generación espontánea fue aceptada desde la época de la antigua Grecia, cuando grandes filósofos como Tales de Mileto, en el siglo VI a.C., y Aristóteles, unos siglos más tarde, proponían que los seres vivos se originaban a partir de elementos primordiales como el agua, el fuego, la tierra y el aire. Hasta mediados del siglo XIX, esta teoría se mantuvo vigente cuando aún era defendida por algunos científicos. Louis Pasteur termina con la generación espontánea A pesar que desde el siglo XVIII, gracias a la invención del microscopio, se había probado que al menos los seres multicelulares no podían formarse por generación espontánea, en ese momento subsistían las dudas sobre los organismos unicelulares y microscópicos. Sin embargo, los científicos cada vez encontraban más evidencias que señalaban que los seres vivos, aun aquellos microscópicos, no aparecían espontáneamente sino que iban surgiendo unos a partir de otros seres vivos. Finalmente, a comienzos de la década de 1860, el químico Louis Pasteur condujo los experimentos que demostraron que ningún ser vivo, ni siquiera los microorganismos, podía aparecer espontáneamente. Así dejó sin sustento la teoría de la generación espontánea y sin respuesta a la pregunta sobre el origen de la vida. La teoría de la evolución prebiótica La teoría de la evolución prebiótica fue postulada por el bioquímico ruso Alexander Oparin (1894-1980) y el inglés John B.S. Haldane (1892-1964) a comienzos del siglo XX. Esta teoría sostiene que la vida pudo haber surgido a partir de reacciones químicas simples entre pequeños elementos de materia no viva que formaron agregados moleculares que, con el paso del tiempo, se asociaron para dar lugar a las primeras células. Las condiciones bajo las que se cree se originó la vida en la Tierra eran muy diferentes de las que hay actualmente. Luego de su formación, el intenso calor y el bombardeo con meteoritos hacían que todos los materiales estuvieran fundidos en forma líquida. Los metales pesados, como el hierro y el níquel, cayeron hacia el interior del planeta donde aún permanecen en estado fluido, mientras los elementos más ligeros, como el sílice y el cuarzo, flotaron sobre ellos. La atmósfera carecía de oxígeno libre, sin embargo, el oxígeno sí estaba presente formando parte de otros compuestos como el vapor de agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2). Además eran abundantes moléculas ricas en hidrógeno como el metano (CH4), el amoniaco (NH3), el ácido clorhídrico (HCl) y el sulfuro de hidrógeno, y otros elementos como el nitrógeno gaseoso (N2). A medida que la Tierra y los otros planetas del Sistema Solar se consolidaban, los impactos de meteoritos disminuyeron de intensidad, lo que permitió que nuestro planeta se enfriara lo suficiente como para que el agua se precipitara en forma de lluvia y permaneciera en estado líquido sobre su superficie. A medida que el agua caía y rodaba sobre la tierra, también iba arrastrando hacia el mar algunos de los elementos que encontraba a su paso, hasta construir el caldo primitivo. Gracias a la enorme cantidad de energía resultante de las erupciones volcánicas, las intensas tormentas eléctricas y la fuerte radiación ultravioleta, estos elementos reaccionaron para formar las primeras moléculas orgánicas que posteriormente reaccionaron entre sí para formar moléculas más complejas como las proteínas y los ácidos nucleicos que luego se reunieron para formar las primeras células. Dado que la atmósfera carecía de oxígeno las primeras moléculas que se formaron no se oxidaron ni se destruyeron. Actualmente se cree que las primeras células aparecieron hace cerca de 3.500 millones de años (m.a.), que es la edad del fósil más antiguo conocido, a través de un largo proceso de evolución prebiótica que tomó 1.500 m.a. luego de la formación de la Tierra y que ocurrió en cuatro etapas: 1. La síntesis de pequeñas moléculas orgánicas como nucleótidos y aminoácidos a partir de los elementos inorgánicos del medio ambiente. 2. La unión de estas pequeñas moléculas en otras mucho más grandes y complejas como las proteínas. 3. El origen de moléculas que tenían la capacidad de producir copias exactas de sí mismas, lo que permitió que se desarrollara la herencia genética de los caracteres. 4. El empaquetamiento de estas moléculas en pequeñas unidades rodeadas por una membrana y con la capacidad de mantener sus condiciones internas diferentes de las del medio externo y de reproducirse.

Formación de las primeras moléculas En 1953 Stanley Miller y Harold Urey, de la Universidad de Chicago, se propusieron poner a prueba experimentalmente la teoría de la evolución prebiótica. Para ello mezclaron en un matraz agua, amoniaco, hidrógeno y metano, y le proporcionaron energía en forma de descargas eléctricas y calor. Al cabo de unos días observaron que en el matraz se había formado un caldo en el que había algunas moléculas características de los seres vivos como el ATP, los nucleótidos, los aminoácidos y pequeñas proteínas, entre otros. Después de estos primeros experimentos varios científicos han repetido la experiencia de Miller y Urey cambiando la composición de las moléculas inorgánicas iniciales. Sin importar cuáles han usado exactamente, si estas contienen hidrógeno, nitrógeno y carbono, se excluye el oxígeno y se le da suficiente energía al sistema en forma de calor o electricidad, el resultado siempre es el mismo: la formación de moléculas orgánicas propias de los seres vivos. Formación de polímeros Con los resultados obtenidos por Stanley, Urey y los otros científicos, quedó demostrado que era posible la primera etapa de la evolución prebiótica, es decir la formación de moléculas orgánicas. Ahora era necesario comprobar si los nucleótidos y los aminoácidos, conocidos como monómeros, podían reaccionar espontáneamente sin la ayuda de enzimas o el funcionamiento celular para formar ácidos nucleicos y proteínas o polímeros. Algunos experimentos han demostrado que si se dejan caer gotas de una solución que contiene nucleótidos y aminoácidos sobre una superficie caliente, a medida que el agua se evapora los monómeros se van acercando hasta que reaccionan espontáneamente, dando lugar a pequeñas proteínas. Actualmente se cree que los primeros polímeros se formaron cuando algunas gotas de agua cargadas con monómeros, y provenientes del choque de las olas o de la precipitación, cayeron sobre lava caliente u otra superficie ardiente. Posteriormente estos polímeros fueron lavados y llevados de nuevo al mar donde continuaron con el proceso de evolución prebiótica. Actividad 1. ¿Qué es el caldo primitivo y cómo se formó? 2. ¿Por qué la atmósfera primitiva carecía de oxígeno libre? 3. ¿Qué sustancias formaban la atmósfera primitiva? 4. ¿Cuáles son los eventos más importantes ocurridos en la evolución prebiótica? Elabora un resumen. 5. ¿Qué moléculas orgánicas se obtuvieron a partir de los experimentos realizados por Stanley Miller y Harold Urey? Origen del material genético El origen y el mantenimiento de la vida fueron en parte posibles gracias a la formación de moléculas autorreplicantes que podían hacer copias de sí mismas y que, posteriormente, se convirtieron en el material genético por el que los seres vivos transmiten sus características de una generación a otra. Aunque en los organismos actuales el ADN es la molécula responsable de la herencia de caracteres, los científicos que apoyan la teoría del mundo de ARN sostienen que el primer material genético posiblemente fue una pequeña molécula de ARN que luego evolucionó en ADN. De otro lado, los ácidos nucleicos se replican con ayuda de proteínas, pero las proteínas se sintetizan a partir de ácidos nucleicos. Si los ácidos nucleicos surgieron primero, ¿cuál lo hizo primero, el ADN o el ARN? En la década de los ochenta se dio una posible solución a este enigma, gracias a científicos estadounidenses que descubrieron un tipo de ARN que actuaba como lo hace una enzima proteica, al cual llamaron ribosoma. Este ARN podía desempeñar varias funciones enzimáticas, pero la más sorprendente era la de poder replicarse por sí mismo sin necesidad de proteínas. De esta forma es muy probable que la molécula inicial portadora de la información hereditaria hubiera sido el ARN, que habría podido sintetizar proteínas y autorreplicarse sin necesidad de ellas. Posteriormente, el ADN pudo asumir la función del código genético, por ser una molécula más compleja y estable, y su replicación y síntesis se habrían facilitado por las enzimas y ribosomas ya existentes. Actualmente, hay varias evidencias que apoyan esta hipótesis. Por un lado, al colocar pequeñas moléculas de ARN en un medio de cultivo con las condiciones adecuadas, estas hacen copias de secuencias de hasta 10 nucleótidos, y si al cultivo se le añaden enzimas el ARN, es capaz de copiar secuencias de nucleótidos cada vez más largas. Igualmente, hoy en día se sabe que los únicos catalizadores no son las enzimas y el ADN, sino que el ARN también actúa como catalizador de las reacciones que llevan a su propia formación. Así, el ARN cuenta con las características que debió tener la primera molécula encargada de la transmisión genética: funciona como material genético y es responsable de su propia formación. Posteriormente estas funciones las desempeñaría el ADN debido a su estructura más compleja y estable. Origen de la membrana celular Luego de la formación del primer ARN, el agua de los océanos era una solución en la que había sales, minerales, pequeñas moléculas orgánicas y macromoléculas como proteínas, ácidos nucleicos y lípidos. Una vez estaban presentes los principales componentes de las células, solo faltaba que estos se reunieran para formar una unidad funcional y estructural con la capacidad de sobrevivir, crecer y reproducirse. Pero ¿cómo ocurrió esta última etapa de la evolución de la vida? Actualmente se ha comprobado experimentalmente que cuando en una solución hay proteínas y lípidos, tal como debió haber en el océano primigenio en el que se formaron las células, y esta es sometida a golpes como los producidos por las olas, estas moléculas se encierran por una capa lipídica y forman pequeñas microesferas que, al reunirse y estar delimitadas así mismo por una membrana, conforman los protobiontes. Debido a que los lípidos son impermeables, los protobiontes pueden mantener unas condiciones internas diferentes a las del medio e inclusive algunos tienen la capacidad de tomar nutrientes del exterior, crecer y reproducirse. Los científi cos creen que después de la formación de los protobiontes, algunos podrían haberse dividido de tal forma que en cada uno de “sus hijos” quedaron algunas copias de las proteínas y los ácidos nucleicos dando lugar así a la formación de las primeras células. Origen extraterrestre o teoría de la Panspermia Algunos científicos creen que las primeras formas de vida, o al menos las moléculas orgánicas que dieron lugar a ellas, vinieron en meteoritos y otros cuerpos celestes caídos a la Tierra desde el espacio. Esto se apoya en evidencias como la presencia de posibles fósiles de bacterias en muestras de suelo y rocas recolectadas en Marte. Así mismo algunas simulaciones por computador muestran cómo, en el polvo interestelar de las galaxias, los elementos podrían reaccionar espontáneamente para formar moléculas como la adenina, uno de los nucleótidos que componen el ADN. Los primeros organismos El registro fósil indica que hace aproximadamente 3.800 millones de años evolucionaron los primeros organismos que habitaron la Tierra. Estos eran microscópicos seres unicelulares procariotas, como bacterias y arqueobacterias, que, en ausencia de oxígeno atmosférico, obtenían energía a partir de la degradación anaerobia de las moléculas orgánicas que se habían sintetizado durante la evolución prebiótica (fi gura 8). Recordemos que las células procariotas son aquellas cuyo material genético no se encuentra rodeado por una envoltura que forma un verdadero núcleo, sino que flota en una región del citoplasma conocida como nucleoide. Con el paso de más de mil millones de años las poblaciones de bacterias crecieron y fueron agotando estas moléculas alimenticias mientras que la energía solar y otras moléculas como el dióxido

de carbono y el agua eran abundantes. Así, estos primeros procariotas se fueron quedando sin fuentes energéticas, dado que estos organismos no tenían la capacidad de utilizar las que había disponibles como la energía solar. Aparición de la fotosíntesis Debido a algunas mutaciones, hace aproximadamente 3.000 millones de años, algunas bacterias adquirieron la capacidad de utilizar la energía solar para sintetizar sus propias moléculas alimenticias a partir de moléculas más simples que eran abundantes en el medio, como el dióxido de carbono y el agua. Estas bacterias aumentaron su supervivencia y su éxito reproductivo, de tal manera que con el paso de las generaciones esta adaptación se fi jó en algunas poblaciones abriendo el camino hacia la evolución de la fotosíntesis. La fotosíntesis probablemente evolucionó en varios grupos de bacterias temprano en la historia de los procariotas, en la mayoría de los casos como un proceso anoxigénico que no producía oxígeno como producto secundario. El registro fósil muestra que la fotosíntesis oxigénica en la que se libera oxígeno al medio como producto secundario, como la que realizan los organismos fotosintéticos actuales, evolucionó hace cerca de 2.700 millones de años en un grupo de bacterias conocido como cianobacterias o algas verde azules. Las cianobacterias fueron determinantes para los caminos que tomó posteriormente la evolución, pues la novedad evolutiva de la fotosíntesis modificó, con el paso del tiempo, las condiciones del planeta ya que se aprovecharon nuevas fuentes de energía y, con ella, apareció el oxígeno libre en la atmósfera y en el agua. El oxígeno cambió la forma de degradar el alimento y creó una barrera contra la radiación solar que hoy conocemos como capa de ozono. La respiración aerobia A medida que las cianobacterias realizaban la fotosíntesis, el oxígeno que liberaban se iba disolviendo en el agua de los mares en los que vivían. Con el paso del tiempo, el agua se saturó de oxígeno, y entonces este reaccionó con el hierro disuelto y formó óxido de hierro que precipitó a los sedimentos. Cuando todo el hierro se oxidó, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera. Desde la aparición de las cianobacterias hasta hace 2.200 millones de años el proceso fue gradual. Luego aumentó de manera rápida probablemente debido a la aparición de los primeros organismos eucariotas: algas con cloroplastos que realizaban fotosíntesis y liberaban mayores cantidades de oxígeno. Así, hace cerca de 2.000 millones de años el oxígeno ya era uno de los principales componentes atmosféricos. El oxígeno trajo grandes consecuencias para los seres vivos. Debido a su carácter altamente reactivo, el oxígeno atacaba fácilmente a las moléculas orgánicas destruyéndolas y liberando la energía que se encontraba almacenada en sus enlaces químicos. Así, el oxígeno atmosférico constituyó la siguiente gran fuerza selectiva que determinó los caminos de la evolución. Muchos procariotas no soportaron las condiciones oxidantes de la atmósfera y murieron, otros se refugiaron en ambientes anaeróbicos donde sobrevivieron y donde aún se desarrollan sus descendientes, y otros evolucionaron adaptaciones como la respiración aerobia en la que el oxígeno atmosférico se usa para extraer la energía almacenada en los alimentos. Estos últimos podían extraer más energía a partir de la misma cantidad de alimento, lo que constituyó una ventaja selectiva que hizo que su abundancia aumentara, mientras la de los organismos anaerobios disminuía. De la célula procariota a la célula eucariota Las bacterias, las arqueobacterias y las cianobacterias son organismos procariotas cuyas células carecen de un núcleo verdadero y de organelos rodeados por membranas. Los organismos procariotas fueron los únicos habitantes de la Tierra por cerca de 1.500 millones de años, hasta cuando evolucionaron las primeras células eucariotas hace cerca de 2.000 millones de años. Estas células cuentan con un verdadero núcleo en el que se encuentra el material genético, así como con organelos rodeados por membranas como las mitocondrias, el retículo endoplasmático y los plastidios que realizan funciones altamente especializadas en el metabolismo celular. La teoría endosimbiótica de la evolución de las células eucariotas Actualmente la teoría más aceptada sobre la evolución de las células eucariotas es la teoría endosimbiótica (endo: adentro; sim: una; bios: vida) propuesta por la bióloga Lynn Margulis. Según esta teoría, las células eucariotas habrían aparecido hace cerca de 2.100 millones de años, debido a que diferentes grupos de procariotas establecieron entre sí relaciones endosimbióticas que les significaron ventajas selectivas. Según la teoría endosimbiótica, a medida que los organismos procariotas aumentaban en abundancia y diversidad, también se iban convirtiendo en un recurso potencialmente utilizable. Así, algunas bacterias anaerobias que no tenían pared celular y podían desplazarse, desarrollaron hábitos predadores y comenzaron a alimentarse de otras bacterias, rodeándolas con su membrana. En ocasiones estas bacterias predadoras, conocidas como fagocitos, no podían digerir sus presas, por lo que estas quedaban atrapadas dentro de su citoplasma. En algunos casos quedaron atrapadas bacterias aerobias. Estas encontraron dentro del citoplasma de su hospedero protección y abundancia de moléculas alimenticias, de tal manera que comenzaron a producir más energía de la que necesitaban. La energía sobrante la liberaron al citoplasma de su hospedero en forma de moléculas ricas en energía como el ATP que el hospedero comenzó a usar para llevar a cabo su propio metabolismo. La facilidad para obtener energía dio a estas células ventajas selectivas que les permitieron aumentar su éxito reproductivo y transmitir su adaptación a sus descendientes; así nacieron las mitocondrias. En otros casos, dentro de los fagocitos quedaron atrapadas cianobacterias que, al encontrar protección y abundantes nutrientes, aumentaron su capacidad fotosintetizadora y produjeron más moléculas energéticas que las necesarias para satisfacer sus necesidades. Las cianobacterias liberaron las moléculas sobrantes al citoplasma del fagocito, el cual las utilizó como combustible para obtener energía a través de la respiración. La capacidad de producir su propio alimento a través de la fotosíntesis trajo ventajas selectivas que permitieron que esta adaptación se transmitiera de generación en generación hasta dar lugar a la evolución de los cloroplastos. La endosimbiosis entonces permitió usar eficientemente el creciente oxígeno atmosférico y, con el paso del tiempo, dio lugar a los organelos que caracterizan a las células eucariotas.

Actividad Completa el esquema con la información referente a los científicos que hicieron aportes a la explicación del origen y evolución de la vida.

Científico Teoría Explicación

Teoría de la evolución por selección natural.

Plantea que las células eucariotas se formaron a partir de la simbiosis de dos organismos procariotas de diferente tamaño.

Teoría de la evolución prebiótica.

Aristóteles

Ordena de 1 a 4 los eventos que condujeron a la formación de las primeras células.

El origen de moléculas que tenían la capacidad de producir copias exactas de sí mismas, lo que permitió que se desarrollara la herencia genética de los caracteres.

La síntesis de pequeñas moléculas orgánicas como nucleótidos y aminoácidos a partir de los elementos inorgánicos del medio ambiente.

El empaquetamiento de estas moléculas en pequeñas unidades rodeadas por una membrana y con la capacidad de mantener sus condiciones internas diferentes de las del medio externo y de reproducirse.

La unión de pequeñas moléculas para formar otras mucho más grandes y complejas como las proteínas. Las ilustraciones representan un organismo procarionte fotosintetizador, un cloroplasto y un organismo eucarionte fotosintetizador unicelular. Obsérvalas y responde:

a. ¿Qué encuentras en común entre el organismo procarionte y el cloroplasto? b. ¿Qué encuentras en común entre el cloroplasto y el organismo eucarionte unicelular? c. ¿Es posible que en el pasado los cloroplastos fueran organismos procariontes que establecieron simbiosis con otros organismos viviendo dentro de ellos? Respalda tu respuesta con dos argumentos a favor o en contra. Observa el esquema que muestra el procedimiento y los

resultados de las experiencias realizadas por Louis Pasteur.

Responde: a. ¿Qué resultados se observan en cada uno de los matraces?

b. ¿Por qué no crecen microorganismos en el matraz cerrado? c. ¿Qué demostró Pasteur con estos experimentos? Reflexiona y responde: Lee el siguiente texto:

El Popol Vuh es considerado un libro sagrado que muestra la visión maya del origen del mundo. Su contenido permite apreciar la visión mítica de la civilización maya, ubica un tiempo y un espacio míticos, donde trascurren hechos sagrados, protagonizados por seres mitológicos, héroes y dioses ancestrales. “No había aún un solo hombre, un solo animal, bosques, piedras, hierbas ni sotos; sólo el cielo existía. La faz de la tierra no se manifestaba todavía; sólo el mar apacible y todo el espacio de los cielos. No había sino las tranquilas aguas, pues no había nada que existiera. Estaba también solo El Creador, El Formador, El Domador, El Serpiente cubierta de Plumas. Los que engendran, los que dan la vida, están sobre el agua como una luz creciente.” Adaptado de Adrián Recinos. Popol Vuh, México, 1947.

Responde: a. ¿Consideras que la visión del mundo que manifiesta el texto tiene un soporte cultural o científico? Explica. b. ¿Encuentras semejanzas entre este relato y las teorías del origen de la vida que ya conoces? Argumenta. c. ¿A quién o a qué crees que se refiere el texto cuando habla de El Creador? d. ¿Cómo explican el origen del universo y de la vida los indígenas de tu región? Cita un ejemplo. Elabora un folleto en el que incluyas ejemplos de los seres vivos mejor adaptados a las condiciones climáticas extremas, como el intenso frío de los páramos o la escasez de agua y altas temperaturas de las zonas desérticas. Plantea ejemplos de seres vivos que compiten por algún factor ambiental que les favorece, como la luz o el agua. Realiza un escrito donde expongas las diferentes teorías sobre el origen de la vida en la tierra, escoge una de ellas y sustenta por qué crees en ella.