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AUTOR:

A. OPARIN

CAPITULO I

LA LUCHA DEL MATERIALISMO CONTRA EL IDEALISMO Y LA RELIGION EN TORNO AL APASIONANTE Y DISCUTIDO PROBLEMA DEL ORIGEN DE LA VIDA

¿Qué es la vida? ¿Cuál es su origen? ¿Cómo han surgido los seres vivos que nos rodean? La respuesta a estas preguntas entraña uno de los problemas más grandes y difíciles de explicar que tienen planteado las Ciencias Naturales. De ahí que, consciente o inconscientemente, todos los hombres, no importa cuál sea e nivel de su desarrollo, se plantean estas mismas preguntas y; mal o bien, de una u otra forma, les dan una respuesta. He aquí, pues, que sin responder a estas preguntas no puede haber ninguna concepción del mundo, ni aun la más primitiva.

El problema que plantea el conocimiento del origen de la vida, viene desde tiempos inmemoriales, preocupando al pensamiento humano. No existe sistema filosófico ni pensador de merecido renombre que no haya dado a este problema la mayor atención. En las diferentes épocas y distintos niveles del desarrollo cultural, al problema del origen de la vida se aplicaban soluciones diversas, pero siempre se ha originado en torno a él una encarnizada lucha ideológica entre los dos campos filosóficos irreconciliables: el materialismo y el idealismo.

De ahí que, al observar la naturaleza que nos rodea, tratamos de dividirla en mundo de los seres vivos y mundo inanimado, o lo que es lo mismo, inorgánico. Sabido es que el mundo de los seres vivos está representado por una enorme variedad de especies animales y vegetales. Pero, no obstante ya pesar de esa variedad, todos los seres vivos, a partir del hombre hasta e más insignificante microbio, tienen algo de común, algo que los hace afines pero que, a la vez, distingue hasta a la bacteria más elemental de los objetos del mundo inorgánico. Ese algo es lo que llamamos vida, en el sentido más simple y elemental de esta palabra. Pero, ¿qué es la vida? ¿Es de naturaleza material, como todo el resto del mundo, o su esencia se halla en un principio espiritual sin acceso al conocimiento con base en la experiencia?

Si la vida es de naturaleza material, estudiando las leyes que la rigen podemos y debemos hacer lo posible por modificar o transformar conscientemente y en el sentido anhelado a los seres vivos. Ahora bien, si todo lo que sabemos vivo ha sido creado por un principio espiritual, cuya esencia no nos es dable conocer, deberemos limitarnos a contemplar pasivamente la naturaleza viva, incapaz ante fenómenos que se estiman no accesibles a nuestros conocimientos, a los cuales se atribuye un origen sobrenatural.

Sabido es que los idealistas siempre han considerado y continúan considerando la vida como revelación de un principio espiritual supremo, inmaterial, al que denominan alma, espíritu universal, fuerza vital, razón divina, etc. Racionalmente considerada desde este punto de vista, la materia en si es algo exánime, inerte; es decir, inanimado. Por lo tanto no sirve más que de materia para la formación de los seres vivos, pero éstos no pueden nacer ni existir más que cuando el alma introduce vida en ese material y le da a la estructura, forma y armonía.

Este concepto idealista de la vida constituye el fundamento básico de cuantas religiones hay en el mundo. A pesar de su gran diversidad todas ellas concuerdan en afirmar que un ser supremo (Dios) dio un alma viva a la carne inanimada y perecedera, y que esa partícula eterna del ser divino es precisamente lo vivo, lo que mueve y mantiene a los seres vivos. Cuando el alma se desprende, entonces no queda más que la envoltura material vacía, un cadáver que se pudre y descompone. La vida, pues, es una manifestación del ser divino, y por eso el hombre no puede llegar a conocer la esencia de la vida, ni, mucho menos, aprender a regalarla. Tal es la conclusión funda mental de todas las religiones respecto de la naturaleza de la vida, y no se concibe ni se sabe de ninguna doctrina religiosa que no llegue a esa conclusión.

Sin embargo, el problema de la esencia de la vida siempre ha sido abordado de manera totalmente diferente por el materialismo, según el cual la vida, como todo lo demás en el mundo, es de naturaleza material y no necesita para ser perfectamente explicado, el reconocimiento de ningún principio espiritual supramaterial.

La vida no es más que la estructuración de una forma especial de existencia de la materia, que lo mismo se origina que se destruye siempre de acuerdo con determinadas leyes. La práctica, la experiencia objetiva y la observación de la naturaleza viva señalan el camino seguro que nos lleva al conocimiento de la vida.

Toda la historia de la ciencia de la vida -la biología- nos muestra de diversas maneras lo fecundo que es el camino materialista en la investigación analítica de la naturaleza viva sobre la base del estudio objetivo, de la experiencia y de la práctica social histórica; de qué forma tan completa nos abre ese camino correspondiente a la esencia de la vida y cómo nos permite dominar la naturaleza viva, modificar la conscientemente en el sentido anhelado y transformarla en beneficio de los hombres que construyen el comunismo.

La historia de la biología nos brinda una cadena ininterrumpida de éxitos de la ciencia, que demuestran a plenitud la base cognoscitiva de la vida, y una sucesión ininterrumpida de fracasos del idealismo. Sin embargo, durante mucho tiempo ha habido un problema al que no había sido posible darle una so lución materialista, constituyendo por esa razón, un buen asidero para las lucubraciones idealistas de todo género. Ese problema era el origen de la vida.

A diario nos damos cuenta de cómo los seres vivos nacen de otros seres semejantes. El ser humano proviene de otro ser humano; la ternera, nace de una vaca; el polluelo sale del huevo puesto por una gallina; los peces proceden de las huevas puestas por otros peces semejantes; las plantas brotan de semillas que han madurado en plantas análogas. Empero, no siempre ha debido ser así. Nuestro planeta, la Tierra, tiene un origen, y, por lo tanto, tiene que haber se formado en cierto período. ¿Cómo aparecieron en ella los primeros ancestros de todos los animales y de todas las plantas?

De acuerdo con las ideas religiosas, no cabe duda de que todos los seres vivos habrían sido creados originalmente por Dios. Esta acción creadora del ser divino habría hecho aparecer en la Tierra, de golpe y en forma acabada, los primeros ascendientes de todos los animales y de todas las plantas que existen actualmente en nuestro planeta. Un hecho creador especial habría originado el nacimiento del primer hombre, del que descenderían seguidamente todos los seres humanos de la tierra.

Así, según la Biblia, el libro sagrado de los judíos y de los cristianos, Dios habría fabricado el mundo en seis días, con la particularidad de que al tercer día dio forma a las plantas, al quinto creó los peces y las aves, y al sexto las fieras y, finalmente, los seres humanos, en primer lugar al hombre y después a la mujer. El primer hombre, o sea Adán, habría sido creado por Dios, de un material inanimado, es decir, de barro; después lo habría dotado de un alma convirtiéndolo así en un ser vivo.

Pero el estudio de a historia de la religión demuestra palmariamente que estos cuentos ingenuos acerca del origen repentino de los animales y de las plantas, que, de suerte, aparecen hechos y derechos, cual seres organizados, se apoyan en la ignorancia y en una suposición simplista de la observación somera y superficial de la naturaleza que nos rodea.

Esta fue la razón fundamental de que por espacio de muchos siglos se creyese que la tierra era plana y se mantenía inmóvil, que el Sol giraba alrededor de ella apareciendo por el Oriente y ocultándose tras el mar o las montañas, por el Occidente. Esa misma observación superficial y simplista hacia creer muchas veces a los hombres que diferentes seres vivos, como por ejemplo, los insectos, los gusanos y también los peces, las aves y los ratones, no sólo podían nacer de otros animales semejantes, sino que también brotar directamente, generarse y nacer de un modo espontáneo a partir del lodo, del estiércol, de la tierra y de otros materiales inanimados, inertes. Siempre que el hombre tropezaba con la generación masiva y repentina de seres vivos consideraba el caso como una prueba irrefutable de la generación espontánea de la vida.

Y aún ahora, existen ciertas gentes incultas que están convencidas de que los gusanos se generan en el estiércol y en la carne podrida, y que diversos parásitos caseros nacen espontáneamente como consecuencia de los desperdicios, las basuras y toda clase de suciedades e inmundicias. Su observación superficial no advierte que los desperdicios y las basuras sólo son el lugar, el nido donde los parásitos colocan sus huevos, que más tarde dan origen al nacimiento de nuevas generaciones de seres vivos.

En efecto, muy antiguas teorías de [ India, Babilonia y Egipto, nos advierten de esa generación espontánea de gusanos, moscas y escarabajos que surgen del estiércol y de la basura; de piojos que se generan en el sudor humano; de ranas, serpientes, ratones y cocodrilos engendrados por el lodo del río Nilo, de luciérnagas que se consumen. Todas estas fantasías relativas a la generación espontánea correspondían en dichas teorías con las leyendas, mitos vulgares y tradiciones religiosas. Todas las apariciones repentinas de seres vivos, como caídos del cielo, eran interpretadas exclusivamente como manifestaciones parciales de la voluntad creadora de los dioses o de los demonios.

En la antigua Grecia, muchos filósofos materia listas refutaban ya esa definición religiosa del origen de los seres vivos. Sin embargo, el transcurso de la historia facilitó que en los siglos siguientes se des envolviera y llegase a preponderar una especulación teórica enemiga del materialismo: la concepción idea lista de Platón, filósofo de la antigua Grecia.

De acuerdo con las ideas de Platón tanto la materia vegetal como la animal, por sí solas, carecen de vida y sólo pueden vivificarse cuando el alma inmortal, la “psique”, penetra en ellas.

Esta idea de Platón representó un gran papel contra Victorio y, por tanto, negativo en el desenvolvimiento posterior del problema que estamos examinando. Diríase que, hasta cierto punto, la teoría de Platón se reflejó también en la doctrina de otro filósofo de la antigua Grecia, Aristóteles, más tarde convertida en fundamento básico de la cultura medieval y que predominó ene1 pensamiento de los pueblos por espacio de casi dos mil años.

En sus obras, Aristóteles no se circunscribió a de tallar numerosos casos de seres vivos que, según su creencia, aparecían espontáneamente, sino que, además, dotó a este fenómeno de una cierta base teórica. Aristóteles consideraba que los seres vivos, al igual que todos los demás objetos concretos, se formaban mediante la conjugación de determinado principio pasivo: la materia; con un principio activo: la forma. Esta última sería para los seres vivos la “entelequia del cuerpo”, es decir, el alma. Ella era la que daba forma al cuerpo y la que lo movía. En consecuencia, resulta que la materia carece de vida, pero es abarcada por ésta, adquiere forma armónicamente y se organiza con ayuda de la fuerza anímica, que infiltra vida a la materia y la mantiene viva.

Las ideas aristotélicas tuvieron gran influencia sobre toda la historia posterior del problema del origen de la vida. Todas las escuelas filosóficas ulteriores, lo mismo las griegas que las romanas, participaron plenamente de la idea de Aristóteles respecto de la gene ración espontánea de los seres vivos, Ala vez, con el transcurso del tiempo, la base teórica de la generación espontánea y repentina fue tomando un carácter cada vez más idealista y hasta místico.

Este último carácter lo adquirió, muy particular mente, a principios de nuestra era, especialmente entre los neoplatónicos. Plotino, jefe de esta escuela filosófica, muy divulgada en aquella época, afirmaba que los seres vivos habían surgido en el pasado y surgían todavía cuando la materia era animada por el espíritu vivificador. Se supone, pues, que fue Plotino el primero que formuló la idea de la “fuerza vital”, la cual pervive aún hoy día en las doctrinas reaccionarias de los vitalistas contemporáneos.

Para describir en detalle e origen de la vida, el cristianismo de la antigüedad se basaba en la Biblia, la cual a su vez había copiado de las leyendas religiosas de Egipto y Babilonia. Los interpretes de la teología de fines del siglo IV y principios del y, o sea los llama dos padres de la iglesia, mezclaron estas leyendas con las doctrinas de los neoplatónicos, fincando sobre esta base su propia elaboración mística del origen de la vida, totalmente mantenida hasta nuestros días por todas las doctrinas cristianas.

Basilio de Cesárea, obispo de mediados del siglo IV de nuestra era, en sus prédicas respecto de que el mundo había sido formado en seis cijas, decía que, por voluntad divina, la Tierra había concebido de su propio seno las distintas hierbas, raíces y árboles, así como también las langostas, los insectos, las ranas y las serpientes, los ratones, las aves y las anguilas. “Esta voluntad divina —dice Basilio continúa manifestándose hoy día con fuerza indeclinable.

El “beato” Agustín, que fuera contemporáneo de Basilio y una de las autoridades más conspicuas e influyentes de la Iglesia católica, intentó justificar en sus obras, desde el punto de vista de la concepción cristiana del mundo, el surgimiento de la generación espontánea de los seres vivos.

Agustín aseveraba que la generación espontánea de los seres vivos era una manifestación de la voluntad divina, un acto mediante el cual “el espíritu vivificador”, las “invisibles simientes” infiltraban vida propia a la materia inanimada. Así fue como Agustín fundamentó la plena concordancia de la teoría de la generación espontánea con los principios dog máticos de la Iglesia cristiana.

La Edad Media agregó muy poco a esta teoría anticientífica. En el medioevo, las ideas filosóficas, no importa cuál fuese su carácter, sólo podían sostener se si iban envueltas en una capa teológica, si se cobijaban con e manto de tal o cual doctrina de la Iglesia. Los problemas de las Ciencias Naturales fueron postergados a segundo plano.

Para opinar acerca de la naturaleza circundante, no se practicaba la observación ni la experiencia, sino que se recurría a la Biblia y a las escrituras teológicas. Únicamente noticias muy escasas acerca de problemas de las matemáticas, de la astronomía y de la medicina arribaban a Europa procedentes del Oriente.

Del mismo modo, y a través de traducciones frecuentemente muy tergiversadas, llegaron a los pueblos europeos las obras de Aristóteles. Al principio su doctrina se estimó peligrosa, pero luego, cuando la Iglesia se dio cuenta de que podía utilizarla con gran provecho para muchos de sus fines, embarneció a Aristóteles elevándolo a la categoría de “precursor de Cristo en los problemas de las Ciencias Naturales”. Y según la acertada expresión de Lenin, “la escolástica y e clericalismo no tomaron de Aristóteles lo vivo, sino lo muerto...” Por lo que respecta en particular al problema del origen de la vida, se había expandido muy ampliamente la teoría de la generación espontánea de los organismos, cuya esencia consistía, ajuicio de los teólogos cristianos, en la vivificación de la materia inanimada por el “eterno espíritu divino”.

En calidad (le ejemplo, podríamos citar a Tomás de Aquino, por ser éste uno de los teólogos más afamados de la Edad Media, cuyas doctrinas continúan siendo hoy día, para la Iglesia católica, la única filosofía verdadera. En sus obras, Tomás de Aquino manifiesta que los seres vivos aparecen al ser animada la materia inerte. Así se originan de modo muy particular, al pudrirse ci lodo marino y la tierra abonada con estiércol, las ranas, las serpientes y los peces. Incluso los gusanos que en el infierno martirizan a los pecadores, surgen allí según Tomás de Aquino, como consecuencia natural de la putrefacción de los pecados. Tomás de Aquino fue siempre un gran defensor y un constante propagandista de la demonología militante. Para él, el diablo existe en la realidad y es, además, jefe de todo un tropel de demonios. Por eso aseguraba que la aparición de parásitos malignos para el hombre, no sólo puede surgir obedeciendo a la voluntad divina, sino también por las argucias del diablo y de las fuerzas del mal a él sometidas. La expresión práctica de estas concepciones proviene de los numerosos procesos incoados en la Edad Media, contra las “brujas”, a las que se acusaba de lanzar contra los campos ratones y otros animales dañinos que destruían las cosechas.

La Iglesia cristiana occidental adoptó de la doctrina reaccionaria de Tomas de Aquino, hasta convertirla en severo dogma, la teoría de la generación espontánea y repentina de los organismos. Según la cual los seres vivos se originarían de la materia inerte, al ser animada ésta por un principio espiritual.

Este era también el punto de vista sostenido por las que fue obispo de Rostov y vivió en tiempos de Pedro 1, también sostenía en sus obras el principio de la generación jerarquías teológicas de la Iglesia oriental. Así, Demetrio, espontánea, de manera por demás bastante curiosa para nuestras ideas actuales. Según él, durante el diluvio universal, Noé no había acogido en su arca ratones, sapos, escorpiones, cucarachas ni mosquitos, es decir, ninguno de esos animales que `nacen del cieno y de la podredumbre... y que se engendran en el rocío”, Todos estos seres vivos murieron con el diluvio y `después del diluvio renacen engendrados de esas mismas substancias.”

La religión cristiana al igual que todas las demás religiones del mundo, continúa sosteniendo hoy día que los seres vivos han surgido y surgen de pronto y enteramente constituidos por generación espontánea, a consecuencia de un hecho creador del ser di vino y sin ninguna relación con el desarrollo o evolución de la materia.

Sin embargo, al ahondar en e estudio de la naturaleza viva, los hombres de ciencia han llegado a demostrar que esa generación espontánea y repentina de seres vivos no surge en ninguna parte del mundo que nos rodea. Esto quedó establecido y de mostrado a mediados del siglo XVII para los organismos con un cierto grado de desarrollo, especialmente para los gusanos, los insectos, los reptiles y los animales anfibios. Investigaciones posteriores patentizaron este aserto, también por lo que respecta a seres vivos de formación más simple; de suerte que incluso los microorganismos más sencillos, que aun no siendo perceptibles a simple vista, nos rodean por todas partes, poblando la tierra, el agua y e aire.

Vemos, pues, que el “hecho” de la generación espontánea de seres vivos, que teólogos de diferentes religiones querían explicar corno un hecho en que el espíritu vivificador infiltraba vida a la materia inerte y que implicaba la base de todas las teorías religiosas del origen de la vida, vino a ser un “hecho” inexistente, ilusorio, basado en observaciones falsas y en la ignorancia de sus interpretadores.

En el siglo XIX se aplicó otro golpe demoledor a las ideas religiosas, respecto del origen de la vida. C. Darwiny, posteriormente, otros muchos hombres de ciencia, entre los cuales están los investigadores rusos K. Timiriázev, los hermanos A. y Y. Kovalevski, 1. Mécnikiv y otros, demostraron que, a diferencia de lo que afirman las Sagradas Escrituras, nuestro planeta no había estado poblado siempre por los animales y las plantas que nos rodean en la actualidad. Por el contrario, las plantas y los animales superiores, comprendido e hombre, no surgieron de pronto, a] mismo tiempo que la Tierra, sino en épocas posteriores de nuestro planeta y a consecuencia del desarrollo progresivo de otros seres vivos más simples. Estos, a su vez, tuvieron su origen en otros organismos todavía más simples y que vivieron en épocas anteriores. Y así, sucesivamente, hasta llegar a los seres vivos más sencillos.

Estudiando los organismos fósiles de los animales y de las plantas que poblaron la Tierra hace muchos millones de años, podemos llegar a convencernos, en forma tangible, de que en aquellas lejanas épocas la población viviente de la Tierra era diferente a la actual, y de que cuanto más avanzamos en la inmensa profundidad de los siglos comprobamos que esa población es cada vez más simple y menos variada.

Descendiendo gradualmente, de peldaño en peldaño, y estudiando la vida en formas cada vez más antiguas, llegamos a concluir cómo fueron los seres vivos más simples, muy semejantes a los microorganismos de nuestros días, y que en pasados tiempos eran los únicos que poblaban la Tierra. Pero, a la vez, también surge inevitablemente la cuestión del punto de origen de las manifestaciones más simples y más primitivas de la naturaleza viva, las cuales constituyen e punto de arranque de todos los seres vivos que pueblan la Tierra.

Las Ciencias Naturales, u] mismo tiempo que rechazan la posibilidad de que lo vivo se engendrase al margen de las condiciones concretas del desarrollo del mundo material, debían explicar el paso de la materia inanimada a la vida, es decir, explicar, por tanto, la transmutación de la materia y el origen de la vida.

En los notables trabajos de F. Engels —Anti-Dühring y Dialéctica de ¿a naturaleza—, en sus geniales generalizaciones de los avances de las Ciencias Naturales, se presenta el único planteamiento correcto y científico acerca del problema del origen de la vida. Engels indicó también la ruta que habían de llevar en lo sucesivo las investigaciones en este terreno, camino por el que transita y avanza con lodo éxito la biología soviética.

Engels refutó por anticientífico e criterio de que lo vivo puede originarse al margen de las condiciones en que se desarrolla la naturaleza e hizo patente el lazo de unidad existente entre la naturaleza viva y la naturaleza inanimada. Basándose en fehacientes pruebas científicas, Engels consideraba la vida como una consecuencia del desarrollo, como una transmutación cualitativa de la materia, condicionada en el período anterior a la aparición de la vida por una cadena de cambios graduales sucedidos en la naturaleza y condicionados por el desarrollo histórico.

La meritoria importancia de la teoría darwiniana, consistió en haber aportado una explicación cien tífica, una explicación materialista al surgimiento de los animales y plantas trascendentes mediante el conocimiento progresivo del mundo vivo yen haber se servido del método histórico para resolver los problemas biológicos. Sin embargo, en el problema mismo del origen de la vida, muchos naturalistas continúan sosteniendo, aun después de Darwin, el anticuado método metafísico de atacar este problema. El mendelismo-organismo, muy usual en los medios científicos de América y de Europa occidental, mantiene la tesis de que los poseedores de la herencia, al igual que de todas las demás particularidades substanciales de la vida, son los genes, partículas de una sustancia especial acumulada en los cromosomas del núcleo celular, Estas partículas habrían aparecido repentinamente en la Tierra, en alguna época, conservando práctica e invariablemente su estructura definitiva de la vida, a lo largo de todo el desenvolvimiento de ésta. Vemos, por consiguiente, que desde el punto de vista mantenido por los mendelistas-morganistas, el problema del origen de la vida se constriñe a saber cómo pudo surgir repentinamente esta partícula de sustancia especial, poseedora de todas las propiedades de la vida.

La mayoría de los autores extranjeros que se preocupan de esta cuestión (por ejemplo, Deviliers en Francia y Alexander en Norteamérica), lo hacen de un modo por demás simplista. Según ellos, la molécula del gene aparece en forma puramente casual, gracias a una “operante” y feliz conjunción de átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo, los cuales se conjugan “solos”, para constituir una molécula excepcionalmente compleja de esta sustancia especial que contiene desde el primer momento todas las propiedades de la vida.

Ahora bien, esa “circunstancia feliz” es tan excepcional e insólita que únicamente podría haber sucedido una vez en toda la existencia de la Tierra. A partir de ese instante, sólo se produce una incesante multiplicación del gene, de esa sustancia especial que ha aparecido una sola vez y que es eterna e in mutable.

Está claro, pues, que esa “explicación” no explica en esencia absolutamente nada. Lo que diferencia a lodos los seres vivos sin excepción alguna, es que su organización interna está extraordinariamente adaptada; y podríamos decir que perfectamente adapta da a las necesidades de determinadas funciones vitales: la alimentación, la respiración, el crecimiento y la reproducción en las condiciones de existencia dadas. ¿Cómo ha podido suceder mediante un hecho puramente casual, esa adaptación interna, tan de terminativa para todas las formas vivas, incluso para las más elementales?

Los que sostienen ese punto de vista, rechazan en forma anticientífica el orden regular del proceso que infiltra origen a la vida, pues consideran que esta realización, el más importante acontecimiento de la vida de nuestro planeta, es puramente casual y, por lo tanto, no pueden darnos ninguna respuesta a la pregunta formulada, cayendo inevitablemente en las creencias más idealistas y místicas que aseveran la existencia de una voluntad creadora primaria de origen divino y de un programa determinado para la creación de la vida.

Así en el libro de Schroedinger ¿Qué es la vida des de el punto de vista físico?, publicado no hace mucho; en el libro del biólogo norteamericano Alexander: La vida, su naturaleza y su origen, y en otros autores extranjeros, se afirma muy clara y terminantemente que la vida sólo pudo surgir a consecuencia de la voluntad creadora de Dios. En cuanto al mendelismo organismo, éste se esfuerza por desarmar en plano ideológico a los biólogos que luchan contra el idealismo, esforzándose por demostrar que el problema del origen de la vida —el más importante de los problemas ideológicos— no puede ser resuelto manteniendo una posición materialista.

Sin embargo, esa aserción es absolutamente falsa, y puede rebatirse fácilmente abordando el asunto que nos ocupa y sosteniendo el punto de vista de lo que constituye la única filosofía acertada y científica; es decir, el materialismo dialéctico.

E] materialismo dialéctico enseña que la vida es de naturaleza material. Más, sin embargo, la vida no es, en realidad, una propiedad inseparable de toda la materia en general. Por el contrario, la vida sólo es inherente a los seres vivos, pues sabido es que carecen de ella todos los objetos y materiales riel mundo inorgánico. La vida es una manifestación especial del movimiento de la materia. Pero esta manifestación o forma especial no ha existido eternamente ni está desunida, de a materia inorgánica por un abismo insalvable, sino que, por el contrario, surgió de esa misma materia en el curso del desarrollo del mundo, como una nueva cualidad.

El materialismo dialéctico nos enseña que la materia nunca está en reposo, sino que se halla en constante movimiento, se desarrolla y en su expansión se eleva a planos cada vez más altos, tomando formas de movimiento cada vez más complejas y más perfectas.

Al elevarse de un plano inferior a otro superior, la materia va adquiriendo nuevas cualidades que antes no tenía, lo cual quiere decir que la vida es, por tanto, una nueva cualidad, que aflora como una etapa determinada, como determinado escalón del desarrollo histórico de la materia. Por lo expuesto se descubre claramente que el camino principal que nos lleva con seguridad y acierto a la solución del problema del origen de la vida es, sin duda alguna, el estudio del desarrollo histórico de la materia, es decir, de ese desarrollo que en otros tiempos condujo a la aparición de una nueva cualidad: a la aparición de la vida.

Ahora bien, el surgimiento de la vida no tuvo efecto de golpe, como trataban de demostrar los sostenedores de la generación espontánea y repentina. Por lo contrario, hasta los seres vivos más simples poseen una estructura tan compleja que, de ninguna manera pudieron haber surgido de golpe; pero si pudieron y debieron formarse mediante mutaciones continuadas y sumamente prolongadas de las substancias que los integran. Estas mutaciones, estos cambios, se produjeron hace mucho tiempo cuando la Tierra aún se estaba formando y en los períodos primarios de su existencia. De aquí, precisamente, que para resolver acertadamente el problema del origen de la vida haya que dedicarse ahincadamente al estudio de esas transformaciones, a la historia de la formación y del desarrollo de nuestro planeta.

En las obras de y. Lenin, encontramos una idea muy profunda respecto del origen evolutivo de la vida. “Las Ciencias Naturales —decía Lenin— afirman positivamente que la Tierra existió en un esta do tal que ni el hombre ni ningún otro ser viviente habitaban ni podían habitarla. La materia orgánica es un fenómeno posterior, fruto de un desarrollo muy prolongado”

A principios de siglo, al analizar en su obra ¿Anarquismo o socialismo?, fundamentos de la teoría materialista, V Stalin expresó muy concretamente que el origen de la vida había seguido un proceso evolutivo. “Nosotros sabemos, por ejemplo —decía Stalin—, que en un tiempo la Tierra era una masa ígnea incandescente después se fue enfriando poco a poco, más tarde surgieron los vegetales y los animales, al desarrollo del mundo animal siguió la aparición de una determinada variedad de simios y luego, a todo ello, sucedió la aparición del hombre”.

“Así se ha producido, en líneas generales, e desarrollo de la naturaleza.”

Merece mencionar el hecho de que el camino evolutivo fue señalado por y Stalin en una época en que aún no había sido publicada la Dialéctica de la naturaleza, de Engels, y cuando en e problema del origen de la vida preponderaba entre los naturalistas (incluso entre los avanzados) el principio mecanicista. Es únicamente en la segunda década del siglo XX cuando la aplicación del principio evolutivo al estudio del problema que nos ocupa empieza a alcanzar gran desarrollo en las Ciencias Naturales. Acerca de esto podemos señalar, de manera muy particular, la opinión de nuestro célebre compatriota K. Tirniriázev, pues en su artículo de los anales científicos de 1912, refiriéndose al asunto del origen de la vida dice:

Nos vemos obligados a admitir que la materia viva ha seguido e mismo camino que los demás procesos materiales, es decir, el camino de la evolución”. “La hipótesis de la evolución, que ahora se expande no sólo a la biología sino también a las demás ciencias de la naturaleza, —a la astronomía, la geología, la química y la física—, nos convence de que esta evo lución también se produjo probablemente al realizar- se e paso del mundo inorgánico al orgánico.”

Entre los trabajos publicados en la Unión Soviética, es digno de destacarse especialmente el libro del académico Y. Komarov: Origen de las plantas. Komarov analiza y refuta la teoría de la eternidad de la vida y la suposición de que los seres vivos vinieron a la tierra procedentes de los espacios interplanetarios, y añade: “La Única teoría científica es la teoría bioquímica del origen de la vida, el profundo convencimiento de que su aparición no fue sino una de las etapas sucesivas de la evolución general de la materia, de esa complicación cada vez mayor de la serie de compuestos carbonadas del nitrógeno.”

Actualmente, el principio básico del desarrollo evolutivo de la materia es admitido ya por muchos naturalistas, no sólo en la Unión Soviética, sino también en otros países. Pero la mayoría de los investigadores de los países capitalistas solamente admiten este principio como aplicable al período de la evolución de la materia que antecede a la aparición de los seres vivos. Pero cuando se refiere a esta etapa, la más importante de la historia del desarrollo de la materia, es tos investigadores resbalan inevitablemente hacia las viejas posiciones mecanicistas, se acogen o invocan la “feliz casualidad” o buscan la explicación en incognoscibles o inescrutables fuerzas físicas.

En el problema del origen de la vida, las modernas Ciencias Naturales tienen trazada la tarea de presentar un cuadro acertado de la evolución sucesiva de la materia que ha culminado en la aparición de los primitivos seres vivos, de estudiar, con base en los datos proporcionados por la ciencia, las diferentes etapas del desarrollo histórico de la materia y descubrir las leyes naturales que han ido apareciendo sucesivamente ene proceso de la evolución y que han producido el devenir de la vida.

CAPITULO II

ORIGEN PRIMITIVO

DE LAS SUBSTANCIAS ORGÁNICAS MÁS

SIMPLES: LOS HIDROCARBUROS Y SUS DERIVADOS

En lo fundamental, todos los animales, las plantas y los microbios están constituidos por las denominadas substancias orgánicas. La vida sin ellas es inexplicable. Por lo tanto, la primera etapa del origen de la vida tuvo que ser la formación de esas substancias, el surgimiento del material básico que después habría de servir para la formación de todos los seres vivos.

Lo primero que diferencia a las substancias orgánicas de todas las demás substancias de la naturaleza inorgánica, es que en su contenido se encuentra el carbono como elemento fundamental. Esto puede verificarse fácilmente calentando hasta una alta temperatura diversos materiales de origen animal o vegetal. Todos ellos pueden arder cuando se les calienta donde hay presencia de aire y se carbonizan cuando al calentarlos se impide la penetración del aire, mientras que los materiales de la naturaleza inorgánica —las piedras, el cristal, los metales, etc.—, jamás llegan a carbonizarse, por más que los calentemos.

En las substancias orgánicas, el carbono se halla combinado con diversos elementos: con el hidrógeno y el oxígeno (estos dos elementos forman el agua), con e nitrógeno (éste está presente en el aire en gran des cantidades), con el azufre, el fósforo, etc. Las diferentes substancias orgánicas no son sino diversas combinaciones de esos elementos, pero en todas ellas se encuentra siempre el carbono como elemento básico. Las substancias orgánicas más elementales y simples son los hidrocarburos o composiciones de carbono e hidrógeno. El petróleo natural y otros varios productos obtenidos de él, como la gasolina, el keroseno, etc., son mezclas de diferentes hidrocarburos. Partiendo de todas estas substancias, los químicos consiguen obtener fácilmente, por síntesis, numerosos combinados orgánicos, a veces muy complicados y en muchas ocasiones idénticos a los que podemos tomar directamente los seres vivos, como son los azúcares, grasas, los aceites esenciales, etc. ¿Cómo han llegado a formarse primeramente en nuestro planeta las substancias orgánicas? Cuando acometí por vez primera el estudio del problema del origen de la vida —de ello hace exactamente 30 años—, el origen primario de las substancias orgánicas me pareció un problema bastante enigmático y hasta inaprensible al entendimiento y al estudio. Esta opinión era producto de la observación directa de la naturaleza, pues observaba que la inmensa mayoría de las substancias orgánicas inherentes al mundo de los seres vivos se producen actualmente en la Tierra por efecto de la función activa y vital de los organismos. Las plantas verdes atraen y absorben del aire el carbono inorgánico en calidad de anhídrido carbónico, y sirviéndose de la energía de la luz forman, a partir de él, las substancias orgánicas que necesitan. Los animales, los hongos, así como las bacterias y todos los demás organismos que no poseen color verde, se proveen de las substancias orgánicas necesarias nutriéndose de animales o vegetales vivos o descomponiéndolos una vez muertos. Así vemos cómo todo el mundo actual de los seres vivos se sostiene gracias a los dos hechos análogos de fotosíntesis y quimiosíntesis que acabamos de explicar. Más aún; incluso las substancias orgánicas que se hallan en las entrañas de la envoltura terrestre, como son la turba, los yacimientos de hulla y de petróleo, etc., todas ellas han surgido, en lo funda mental, por efecto de la actividad de numerosos organismos en tiempos lejanos vivieron en nuestro planeta y que más tarde quedaron sepultados en la macicez de la corteza terrestre.

Por todo esto, muchos hombres de ciencia de fines del siglo pasado y de principios de éste, aseguraban que las substancias orgánicas no pueden producirse en la Tierra, en contextos naturales, más que mediante un proceso biogenética, es decir, solamente con la intervención de los organismos. Esta opinión, que prevalecía en la ciencia hace 30 años, obstaculizó considerablemente la solución del problema del origen de la vida. Parecía que había formado un círculo vicioso del que era imposible evadirse. Para abordar el origen de la vida era necesario entender cómo se constituían las substancias orgánicas; pero se daba el caso de que éstas únicamente podían ser sintetizadas por organismos vivos. Ahora bien, a esta síntesis sólo es dable llegar si nuestras observaciones no traspasan los límites de nuestro planeta. Si rebasamos esos límites veremos que en diversos cuerpos celestes de nuestro mundo estelar se están crean do substancias orgánicas biogenética mente, o sea, en un estado ambiental que excluye toda posibilidad de que allí haya seres orgánicos.

El espectroscopio nos permite estudiar la fórmula o composición química de las atmósferas estelares, ya veces casi con la misma exactitud que si tuviéramos muestras de ellas en nuestro laboratorio. El carbono se manifiesta ya en la atmósfera de las estrellas tipo O, que son las más calientes, y se diferencian de los demás astros por su extraordinario brillo. Incluso en su superficie dichas estrellas con tienen una temperatura que fluctúa entre los 20,000 y los 28,000 grados. Se comprende, pues, que en esas situaciones no puede prevalecer todavía ninguna combinación química. La materia está aquí en forma relativamente simple, como átomos libres disgregados, sueltos como pequeñísimas partículas que forman la atmósfera incandescente de estas estrellas.

La atmósfera de las estrellas tipo B, que destellan una luz brillante blanco-azulada y cuya corteza tiene una temperatura de 15,000 a 20,000 grados, también incluye vapores incandescentes de carbono. Pero este elemento tampoco alcanza a formar aquí cuerpos químicos compuestos, sino que existe en forma atómica, es decir, como minúsculas partículas su tas de materia que se mueven muy rápidamente.

Únicamente la visión espectral de las estrellas blancas tipo A, en cuya superficie impera una temperatura de... 12,000°, nos deja ver por vez primera unas franjas tenues, que indican la existencia de hidrocarburos —las primeras combinaciones químicas— en la atmósfera de esas estrellas. Aquí, por vez primera, los átomos de dos elementos (el carbono y el hidrógeno) se han combinado y el resultado ha sido un cuerpo más complejo, una molécula química.

En las visiones espectrales de las estrellas más frías, las franjas inherentes a los hidrocarburos se manifiestan más limpias a medida que baja la temperatura y adquieren su máxima claridad en las estrellas rojas, en cuya superficie la temperatura es de 4,000°.

Nuestro Sol abarca una situación intermedia en ese sistema estelar. Pertenece a las estrellas ama ]las de tipo G. Se ha concluido que la temperatura de la atmósfera solar es de 5,800 a 6,300°. Pero en las capas superiores desciende a 5,0000, y en las más profundas al alcance aun de nuestras investigaciones suele elevarse hasta los 7,0000. Los análisis es; ectroscópicos han probado que parte del carbono permanece aquí combinado con el hidrógeno (CH metino). Al mi no tiempo, en la atmósfera solar se puede encontrarla combinación del carbono con el nitrógeno (CI-j-2ianógeno). Además, en la atmósfera solar se ha ene entrado por primera vez el llamado dicarbono (C t es una mezcla o combinación de dos átomos de carbono entre sí.

Vemos, pues, que en el curso de la evolución del Sol, el carbono, elemento que nos interesa en este momento, ya ha pasad de una forma de existencia a otra.

En la atmósfera de las estrellas más calientes, el carbono se manifiesta en forma de átomos libres y disgregados. El Sol, ya lo vemos, en parte, haciendo combinaciones químicas, formando moléculas de hidrocarburo de cianógeno y de dicarbono.

Para solucionar el problema que estamos examinando, promete un gran interés el estudio de la atmósfera de los grandes planetas de nuestro sistema solar. Las investigaciones han descubierto que la atmósfera de .Júpiter está formada en gran parte por amoniaco y metano. Esto da motivos para suponer que también existen otros hidrocarburos. Ahora bien, debido a la baja temperatura que hay en la superficie de Júpiter (135° bajo cero), la masa básica de es tos hidrocarburos permanece en estado líquido o sólido. Las mismas combinaciones se manifiestan en la atmósfera de todos los grandes planetas.

Es de excepcional importancia el estudio de los meteoritos, esas “piedras celestes” que de tanto en tanto descienden sobre la tierra procedentes de los espacios interplanetarios. Estos son los únicos cuerpos extraterrestres que se pueden someter directamente al análisis químico y a un estudio mineralógico. Tanto por la índole de los elementos que los componen como por la razón en que se basa su estructura, los meteoritos son iguales a los materiales que hay en las partes más profundas de la corteza de la Tierra yen el núcleo central de nuestro planeta. Se en tiende fácilmente la gran importancia que tiene el estudio de la textura material de los meteoritos para aclarar el problema de las primitivas composiciones que se originaron al formarse la Tierra.

Por lo general, se suele situar a los meteoritos en dos grupos principales: meteoritos de hierro (metálicos) y meteoritos de piedra. Los primeros están formados esencialmente por hierro (90%), níquel (8%) y cobalto (0.5%). Los meteoritos de piedra contienen una cantidad bastante menor de hierro (un 25% aproximadamente). En ellos se encuentra en gran cantidad óxido de diversos minerales magnesio, aluminio, calcio, sodio, manganeso y otros.

En todos los meteoritos se halla carbono en diferentes proporciones. Se te encuentra sobre todo en forma natural, como carbón, grafito o diamante en bruto. Pero las formas más usuales para los meteoritos son las composiciones de carbono con diferentes metales, los llamados carburos. Es precisamente en los meteoritos donde se ha encontrado por primera vez la cogenita, mineral muy abundante en ellos y que es un carburo compuesto de hierro, níquel y cobalto.

Entre las demás composiciones del carbono que se hallan en los meteoritos, deben señalarse los hidrocarburos. En 1857, se logró extraer de un meteorito de roca hallado en Hungría, cerca de Kabí, cierta porción de una substancia orgánica similar a la cera fósil u ozoquerita. El ensayo de esta substancia demostró que era un hidrocarburo de gran peso molecular Cuerpos parecidos, con moléculas forma das por muchos átomos de carbono e hidrógeno, y a veces de oxígeno y azufre, fueron encontrados en otros muchos meteoritos de diferentes clases.

En las épocas en que se descubrió por vez primera la existencia de hidrocarburos en los meteoritos, imperaba todavía la falsa idea de que las substancias orgánicas (y, consecuentemente, también los hidrocarburos) únicamente podían formarse en condiciones naturales con la intervención de organismos vivos. De ahí que muchos hombres de ciencia adoptaron entonces la hipótesis de que los hidrocarburos de los meteoritos no se conformaron, originariamente, sino que eran productos de la desintegración de organismos que vivieron en otros tiempos en esos cuerpos celestes.

Sin embargo, investigaciones muy meticulosas realizadas posteriormente, destruyeron esas hipótesis, y hoy día sabemos que `os hidrocarburos de los meteoritos, al igual que los de las atmósferas estelares, aparecieron por vía inorgánica, es decir, sin ninguna conexión con la vida.

La resultante de esto, sin ningún lugar a dudas, es que las substancias orgánicas también pueden producirse al margen de los organismos, antes de que se produzca esa forma compleja del movimiento de la materia. Y, en efecto, conocemos substancias orgánicas que se han ido formando en numerosos cuerpos celestes en unas condiciones que no cabe ni hablar de la existencia de cualquier género de vida. Ahora bien, si esto es así para la mayoría de los cuerpos celestes más disímiles, ¿por qué nuestra Tierra ha de ser en este asunto una excepción? ¿No sería más concordante y acertado suponer que el proceso biológico de la formación de substancias orgánicas es sólo diferente al de la época actual de nuestro planeta; que ese proceso se inició solamente después de haberse originado la vida sobre la vía de haberse producido un cambio de substancias muy perfecto, pero que también en la Tierra se sintetizaron las substancias orgánicas por vía abiogénica, mediante la cual se formaron los hidrocarburos y sus deriva dos mucho antes de que se formaran los distintos organismos?

Basándose en los datos obtenidos por el estudio del peso específico de la Tierra, la fuerza de la gran vedad y la expansión de las ondas producidas por los terremotos, todos los geoquímicas y geofísicos admiten como demostrado que en el centro de la Tierra existe un núcleo metálico de 3.470 kilómetros de radio, cuyo peso específico es aproximadamente diez. Este núcleo está revestido por diversas capas denominadas geosferas. Directamente adosada al núcleo se halla una grosfera intermedia llamada capa mineral, de 1,700 kilómetros de espesor. Sobre ella está situada la capa rocosa, la litosfera, de 1.200 kilómetros. Y en la superficie de la Tierra, hallamos la hidrosfera, o capa acuosa constituida por los mares y los océanos: y, por último, la capa gaseosa o atmósfera. Todas estas geosferas recubren al núcleo central de la Tierra formando una capa tan gruesa que no es posible llegar directamente a él.

Sin embargo, actualmente se ha logrado especificar con bastante exactitud la composición química del núcleo, y se comprobado que coincide plenamente con la composición de los meteoritos de hierro.

La proporción mayor corresponde al hierro, con el que se encuentran mezclados otros metales, como el níquel. El cobalto, el cromo, etcétera. El carbono se encuentra principalmente a manera de carburo de hierro.

Una muestra de esos minerales de las profundidades de nuestro planeta la encontramos en las masas de hierro natural que aparecen en las rocas de basalto de las islas de la Groenlandia Occidental. Sobre todo en los basaltos de la isla de Disco muy cerca del poblado de Ovifag, se han encontrado gran des cantidades de hierro natural que asoman a la superficie. Por su composición química el “hierro de Ovifag” se semeja tanto a los meteoritos metálicos, que por espacio de cierto tiempo se le tuvo como de origen meteorítico, pero actualmente se ha probado su procedencia terrestre. En él se encuentra una cantidad bastante importante de carbono como par te integrante de la cogenita.

Las investigaciones geológicas efectuadas en es tos últimos tiempos han conseguido establecer que esos descubrimientos de cogenita en la superficie de la Tierra no representan nada excepcional, pues se le puede hallar en otros muchos lugares. Eso prueba que la cogenita se formó en grandes cantidades, sobre todo en tiempos remotos de la vida de nuestro planeta.

Ahora bien, al ser arrojados por las erupciones o al brotar sobre la superficie de la Tierra en estado líquido, los carburos de hierro y de otros metales debieron comenzar su reacción con el agua o el va por de ésta, tan abundante en la atmósfera primaria de la Tierra. Como ha demostrado el eminente químico ruso D. Merxdeléiev, el producto de esa reacción es la formación de hidrocarburos. Mendeléiev se preocupó incluso por encontrar en este proceso una explicación al origen del petróleo.

Esta teoría fue rechazada por los geólogos, que de mostraron que la base fundamental del petróleo la constituye un producto de la descomposición orgánica, pero la propia reacción que produce la formación de hidrocarburos al combinarse los carburos con el agua, la puede realizar, naturalmente, cualquier químico. En la actualidad, mediante investigaciones geológicas directas, se ha logrado demostrar que, también ahora, en los lugares donde surgen las cogenitas, cierta cantidad de substancias orgánicas se producen por vía inorgánico en la superficie de la Tierra, en condiciones naturales, por reacción producida entre los carburos y el agua. En consecuencia inclusivamente en nuestros días, junto al proceso ampliamente extendido de formación de substancias orgánicas por fotosíntesis, es decir, por vía biológica, también se verifican en la Tierra ciertos procesos de formación abiogénica de hidrocarburos por las reacciones entre los carburos y el agua. No cabe duda de que tal surgimiento de substancias orgánicas al margen de la vida, tuvo efecto en el pasado, cuando la reacción entre los carburos y el agua tenía lugar en cantidades mucho mayores que en la actualidad. Por lo tanto, esta reacción pudo ser únicamente ella, una fuente que dio principio a la formación primaria en masa de substancias orgánicas, en una época en que todavía no existía la vida en nuestros planetas, antes de que se manifestaran en él los seres vivientes más sencillos.

Las importantes investigaciones de los astrónomos y cosmólogos soviéticos (Y Ambartsumián, G. Shain, V. Fesénkov, O. Shmidt y otros) que nos están descubriendo el proceso de la formación de las estrellas y de los sistemas planetarios, irradian nueva luz acerca del problema de la formación primitiva de las substancias orgánicas en la Tierra.

Investigaciones realizadas con instrumentos muy potentes, fabricados e instalados en el observatorio de Alma Ata, permitieron estudiar pormenorizada- mente, la estructura y la evolución de la materia interestelar, de la que antes se sabía muy poco. En nuestro Universo estelar en la Vía Láctea, no toda la materia se encuentra reunida en las estrellas y en los planetas. La ciencia moderna nos ha probado que el espacio interestelar no está vacío, sino que en él hay una substancia que permanece en estado gaseoso y pulverulento. En muchos casos, esta materia gáseo-pulverulenta interestelar se agrupa en formaciones relativamente densas, que forman nubes gigantescas. Esas nubes pueden verse a simple vista como manchas oscuras que se presentan sobre el fondo claro de la Vía Láctea. Ya en la antigüedad habían llamado la atención esas manchas, a las cuales se les dio entonces el nombre de “sacos de carbón”. En estos sitios de la Vía Láctea, las nubes de materia gáseo-pulverulenta fría no nos permiten ver la luz de las estrellas situadas detrás.

Al estudiar la combinación de la materia gáseo pulverulenta interestelar se encontró que en ciertos sitios tiene un ordenamiento fibrilar. El académico IT Fesenkov descubrió que en esos filamentos o fibras de materia gáseo-pulverulenta es donde nacen las estrellas, que más tarde pasan por un determinado desarrollo.

Al principio las estrellas jóvenes tienen un tamaño gigantesco. Durante el proceso de su desarrollo se hacen más densas y se manifiestan rodeadas de una nube gáseo-pulverulenta, que no es otra cosa que el resto de la materia que las originó.

Pero lo que a nosotros nos interesa por ahora no es la formación de las estrellas, sino la de los planetas, y en especial, la del nuestro, la Tierra. Aquí cobra sin gular interés para nosotros la hipótesis formulada no hace mucho por e académico O. Shmidt.

Según esta hipótesis, la Tierra y los demás planetas de nuestro sistema solar no se formaron de masas gaseosas separadas del Sol (como se creía hasta ahora), sino a causa de que el Sol, en su movimiento en torno al centro de nuestra Galaxia, se habría encontrado con una enorme nube de materia pulverulenta fría, llevándosela a su órbita. En esta materia se habrían formado paulatinamente varios núcleos o aglomeraciones, alrededor de los cuales se habrían ido condensando las partículas gáseo-pulverulentas hasta constituir planetas.

Claro está que aquí aparece un poco confusa la cuestión de cómo pudo el Sol atraer a su órbita la materia pulverulenta al atravesar la nube gáseo-pulverulenta, No obstante, ahora, a la luz de los trabajos realizados acerca de la formación de las estrellas, ya podemos preguntarnos: ¿Es necesaria la hipó tesis del arrastre o atracción? ¿No pudo suceder muy bien que el material que sirvió para que se formaran los planetas de nuestro sistema solar fuera justamente esa materia gáseo-pulverulenta que rodea a las estrellas jóvenes que se hallan en formación, y que la edad de la Tierra fuese muy cercana a la del Sol? ¿Quizá éste, lo mismo que las otras estrellas, estuviera circundado al nacer por una gigantesca nube gáseo-pulverulenta, de donde provino el material que habría de dar origen a la Tierra y a los demás planetas de nuestro sistema solar?

Estas teorías de gran sentido lógico y profunda mente asentadas en datos obtenidos por la observación, nos proporcionan valiosísimos elementos de juicio para aclarar el problema del origen primario de los elementos orgánicos existentes al formarse nuestro planeta.

El estudio de la composición química de la materia gáseo-pulverulenta, llevado a cabo en estos últimos tiempos, denota la presencia en ella de hidrógeno, metano (y, tal vez, de hidrocarburos más complejos), amoniaco y agua; esta última en forma de pequeñísimos cristales de hielo. De esta manera, en el origen mismo de nuestro planeta coincidieron en su composición a partir de la materia gáseo-pulverulenta, los hidrocarburos más sencillos; el agua y el amoniaco; es decir, todo lo precisamente necesario para formar las substancias orgánicas primitivas. Por tanto, cual quiera que haya sido el proceso que dio origen a la Tierra, al irse formando forzosamente debieron aflorar en su superficie las substancias orgánicas.

Según han constatado las investigaciones de muchos químicos, y especialmente los trabajos del académico A. Favor ski y de su escuela, los hidrocarburos tienen la particularidad de hidratarse con suma facilidad, es decir, de incorporar a su molécula una molécula de agua. No hay lugar a dudas de que también los hidrocarburos que se formaron primitivamente en la superficie de la Tierra también se combina ron, en su masa fundamental con el agua. Mediante esto, en la atmósfera primitiva de la Tierra se originaron nuevas substancias por medio de la oxidación de los hidrocarburos por el oxígeno del agua. No cabe duda que de esta manera surgieron diversos alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos y otras substancias orgánicas muy simples, en cuyas moléculas encontramos mezclados esos tres elementos: el carbono, el hidrógeno y el oxígeno. Este último se integra como elemento constituyente de la molécula de agua. Con frecuencia, a estos tres elementos se agrega otro: el nitrógeno, que como amoniaco llegó a ser un elemento constitutivo de la Tierra en formación.

De ahí que como resultado de las reacciones de las hidrocarburos y sus derivados oxigenados más simples con el amoniaco, surgieron cuerpos cuyas moléculas contenían diferentes combinaciones de átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. De esta manera se formaron las numerosas sales amoniacas, las amidas, las aminas, etc&eacut]]> Sun, 08 Mar 2009 04:09:30 +0100 http://biologiageneral.blogcindario.com/2008/09/00007-genetica-mendeliana.html

Los principios de Mendel

La primera ley de Mendel, o principio de segregación establece que cada individuo lleva un par de factores para cada característica y que los miembros del par segregan –es decir, se separan– durante la formación de los gametos. Si los miembros del par son iguales, se dice que el individuo es homocigota para la característica determinada por ese gen; si son diferentes, el individuo es heterocigota para esa característica. Las diferentes formas de un mismo gen son conocidas como alelos.

La constitución genética de un organismo se denomina genotipo. Sus características externas observables se conocen como fenotipo. Un alelo que se expresa en el fenotipo de un individuo heterocigota, con exclusión del otro alelo, es un alelo dominante; aquel cuyos efectos no se observan en el fenotipo del heterocigota es un alelo recesivo. En los cruzamientos que involucran a dos individuos heterocigotas para el mismo gen, la relación en la progenie del fenotipo dominante con respecto al recesivo es 3:1.

Mendel cruzó una planta de guisante pura de semillas amarillas con una planta pura de semillas verdes, transfiriendo el polen de las anteras de las flores de una planta a los estigmas de las flores de otra planta. Estas plantas constituyeron la generación progenitora (P). Las flores así polinizadas originaron vainas de guisantes que contenían solamente semillas amarillas. Estos guisantes –que son semillas– constituyeron la generación F1. Cuando las plantas de la F1 florecieron, las dejó autopolinizarse. Las vainas que se originaron de las flores autopolinizadas (generación F2) contenían tanto semillas amarillas como verdes, en una relación aproximada de 3:1, o sea aproximadamente 3/4 eran amarillas y 1/4 verdes.

Una planta de guisante homocigota para flores púrpuras, se representa como BB en símbolos genéticos ya que el alelo para flor púrpura es dominante (B). Esta planta BB, sólo produce gametos, ya sean femeninos o masculinos, con el alelo para flor púrpura (B). Del mismo modo, una planta de guisante de flores blancas es homocigota recesiva (bb) y solamente produce gametos femeninos o masculinos con el alelo para flor blanca (b). Finalmente, una planta heterocigota (Bb) posee flores púrpura ya que el alelo para flor púrpura (B) es dominante sobre el alelo para flor blanca (b); esta planta produce la mitad de los gametos con el alelo B y la otra mitad, con el alelo (b), ya sea que se trate de gametos femeninos o masculinos.

Se muestran las generaciones F1 y F2 después de un cruzamiento entre plantas de la generación P: una planta de guisante homocigota dominante para flores púrpuras (BB) y una planta homocigota recesiva para flores blancas (bb).

El fenotipo de la progenie de este cruzamiento–la generación F1– es púrpura, pero su genotipo es Bb. La F1 heterocigota produce cuatro tipos de gametos: masculinos B, femeninos B, masculinos b y femeninos b, en proporciones iguales. Cuando esta planta se autopoliniza, los gametos masculinos y los femeninos, B y b, se combinan al azar y forman, en promedio 1/4 BB (púrpura), 2/4 (o 1/2) Bb (púrpura) y 1/4 bb (blanco). La relación genotípica subyacente 1:2:1 es la que da cuenta de la relación fenotípica de tres dominantes (púrpura) a un recesivo (blanco), que se expresa como 3:1. La distribución de las variantes en la F2 se muestra en un tablero de Punnett, que recibió su nombre del genetista inglés que utilizó este tipo de diagrama para el análisis de las características determinadas genéticamente.

Un cruzamiento de prueba, en el cual un individuo con una característica fenotípica dominante –pero con un genotipo desconocido– se cruza con un individuo homocigota para el alelo recesivo, revela el genotipo desconocido. Si en un cruzamiento de prueba que involucra a un gen aparecen en la progenie los dos fenotipos posibles, el individuo probado es heterocigota; si, en cambio, en la progenie solamente aparece el fenotipo dominante, el individuo es homocigota para el alelo dominante.

Para que una flor de guisante sea blanca, la planta debe ser homocigota para el alelo recesivo (bb). Pero una flor de guisante púrpura puede ser producida por una planta de genotipo Bb o por una de genotipo BB. ¿Cómo se podría distinguir una de otra? Los genetistas resuelven este problema cruzando estas plantas con otras que sean homocigotas recesivas. Este tipo de experimento se conoce como cruzamiento de prueba. Como se muestra aquí, la relación fenotípica en la generación F1 –de igual número de plantas con flor púrpura que de plantas con flor blanca (1– indica que la planta con flor púrpura utilizada como progenitor en el cruzamiento de prueba era heterocigota.

El segundo principio de Mendel, el principio de la distribución independiente, se aplica al comportamiento de dos o más genes diferentes. Este principio establece que los alelos de un gen segregan independientemente de los alelos de otro gen. Cuando se cruzan organismos heterocigotas para cada uno de dos genes que se distribuyen independientemente, la relación fenotípica esperada en la progenie es 9:3:3:1.

Una planta homocigota para semillas redondas (RR) y amarillas (AA) se cruza con una planta que tiene semillas rugosas (rr) y verdes (aa). Toda la generación Fl tiene semillas redondas y amarillas (RrAa). Veamos en qué proporciones aparecen las variantes en la generación F2. De las 16 combinaciones posibles en la progenie, 9 muestran las dos variantes dominantes (RA, redonda y amarilla), 3 muestran una combinación de dominante y recesivo (Ra, redonda y verde), 3 muestran la otra combinación (rA, rugosa y amarilla) y 1 muestra las dos recesivas (ra, rugosa y verde). Esta distribución 9:3:3:1 de fenotipos siempre es el resultado esperado de un cruzamiento en que intervienen dos genes que se distribuyen independientemente, cada uno con un alelo dominante y uno recesivo en cada uno de los progenitores.

Mutaciones

A partir de los trabajos de Mendel se realizaron numerosas investigaciones sobre la herencia. El botánico Hugo de Vries, en sus estudios sobre herencia mendeliana en la planta “hierba del asno”, también llamada “diego de noche”, encontró que la herencia en esta especie generalmente era ordenada y predecible, como ocurría en el guisante. Sin embargo, ocasionalmente aparecía alguna variante que no estaba presente ni en los progenitores ni en ningún antecesor de esta planta.

De Vries conjeturó que estas variantes surgían como resultado de cambios súbitos en los genes y que la variante producida por un gen cambiado se transmitía luego a la progenie, como lo hace cualquier otra característica hereditaria. De Vries denominó mutaciones a estos cambios hereditarios repentinos, y a los organismos que exhibían estos cambios, mutantes. Los conceptos propuestos por de Vries resultaron erróneos, el concepto de mutación como fuente de la variación genética demostró ser de suma importancia, aunque la mayoría de sus ejemplos no eran válidos.

Hoy se sabe que las mutaciones son cambios abruptos en el material genético. Como resultado de las mutaciones, existe una amplia gama de variabilidad en las poblaciones naturales. En un ambiente heterogéneo o cambiante, una variación determinada puede darle a un individuo o a su progenie una ligera ventaja. En consecuencia, aunque las mutaciones no determinan la dirección del cambio evolutivo, constituyen la fuente primaria y constante de las variaciones hereditarias que hacen posible la evolución.

Alteraciones cromosómicas

En los cromosomas pueden ocurrir cambios que afecten su número o estructura. Estos cambios se clasifican como alteraciones cromosómicas numéricas o alteraciones cromosómicas estructurales, respectivamente.

Las alteraciones numéricas pueden involucrar una dotación haploide completa o sólo algunos cromosomas y, en general, se deben a fallas en la migración de los cromosomas durante la meiosis o la mitosis. Por ejemplo, los organismos eucariotas diploides presentan células o individuos haploides aunque, frecuentemente, esto no constituye una situación anormal. Tal es el caso de los gametos y de ciertas castas de abejas y hormigas que son haploides porque proceden de huevos no fecundados. En genética vegetal, suelen obtenerse experimentalmente organismos haploides y, de este modo, se consigue que ciertas variantes recesivas se expresen siempre. Seleccionando artificialmente esas variantes, pueden construirse ejemplares resistentes a diferentes factores del medio ambiente y luego, por manipulación de la mitosis –empleando agentes que impiden la formación del huso mitótico – obtener líneas puras de diploides homocigotas, derivados de los haploides seleccionados.

Otras veces, la dotación cromosómica es superior a dos y, en este caso, los organismos son poliploides (triploides, 3n; tetraploides, 4n; pentaploides, 5n; etc.) lo que representa, a veces, una situación anormal. Sin embargo, los poliploides son muy frecuentes entre las plantas.

Origen del tetraploide fértil (4n = 36) entre la col, Brassica (2n = 18), y el rábano, Raphanus (2n = 18).

 En otros casos, los cambios en el número de cromosomas no afectan a una dotación completa sino que involucran a uno o a unos pocos cromosomas. Por ejemplo, el síndrome de Down está caracterizado por una trisomíaen el par 21 (tres cromosomas del par 21) y el síndrome de Turner por una monosomíadel cromosoma X (el complemento sexual integrado por un solo cromosoma X).

Las alteraciones estructurales se deben a rupturas cromosómicas que ocurren dentro de un cromosoma o entre cromosomas no homólogos. Una porción de un cromosoma puede perderse y sufrir una deleción, puede duplicarse, puede ser translocada § a un cromosoma no homólogo, o puede invertirse. Los estudios hechos en los cromosomas gigantes de las larvas de Drosophila suministraron la confirmación visual de estos cambios, así como la evidencia final y concluyente de que los cromosomas son los portadores de las partículas de la herencia.

Alteraciones cromosómicas estructurales. a) Una porción de un cromosoma puede perderse, y sufrir una deleción; b) puede duplicarse; c) puede invertirse o d) puede ser translocada a un cromosoma no homólogo.

ESTUDIO DEL CARIOTIPO HUMANO

Se denomina cariotipo al conjunto de cromosomas de una especie determinada. Su determinación se realiza observando durante la metafase la dotación cromosómica de una célula y la obtención de una fotografía de esta observación permite investigaciones genéticas sobre ese individuo o esa especie.

REALIZACIÓN

.          La lámina 1 representa un cariotipo humano.

.          Recorta cada uno de los cromosomas.

.          Agrúpalos de acuerdo con su tamaño, forma y bandas de tinción.

.          Identifica cada pareja de homólogos ayudándote del cariotipo ordenado de la lámina 2.

.          Pega cada pareja en la plantilla vacía de la ficha del alumno.

Lámina 1

Lámina 2

ESTUDIO DEL CARIOTIPO HUMANO

FICHA DEL ALUMNO___________________________________________ CURSO______

BIBLIOGRAFIA

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{     Enciclopedia Salvat del Estudiante.

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CICLO CELULAR

En general, en los cromosomas, el material genético se encuentra organizado en secuencias de nucleótidos llamadas genes. Los genes portan información esencial para el funcionamiento de la célula y, por lo tanto, deben distribuirse en forma equitativa entre las células hijas. Las células se reproducen mediante un proceso conocido como división celular en el cual su material genético –el DNA– se reparte entre dos nuevas células hijas. En los organismos unicelulares, por este mecanismo aumenta el número de individuos en la población. En las plantas y animales multicelulares, la división celular es el procedimiento por el cual el organismo crece, partiendo de una sola célula, y los tejidos dañados son reemplazados y reparados. Una célula individual crece asimilando sustancias de su ambiente y transformándolas en nuevas moléculas estructurales y funcionales. Cuando una célula alcanza cierto tamaño crítico y cierto estado metabólico, se divide. Las dos células hijas comienzan entonces a crecer.

Las células eucarióticas pasan a través de una secuencia regular de crecimiento y división llamada ciclo celular. El ciclo celular se divide en tres fases principales: interfase, mitosis, y citocinesis. Para completarse, puede requerir desde pocas horas hasta varios días, dependiendo del tipo de célula y de factores externos como la temperatura o los nutrimentos disponibles.

Cuando la célula está en los estadios interfásicos del ciclo, los cromosomas son visibles dentro del núcleo sólo como delgadas hebras de material filamentoso llamado cromatina.

Por medio del proceso de mitosis, los cromosomas se distribuyen de manera que cada nueva célula obtiene un cromosoma de cada tipo. Cuando comienza la mitosis, los cromosomas condensados, que ya se duplicaron durante la interfase, se hacen visibles bajo el microscopio óptico. La citocinesis es la división del citoplasma. Habitualmente, pero no siempre, la citocinesis acompaña a la mitosis o división del núcleo.

En el desarrollo y mantenimiento de la estructura de los organismos pluricelulares, no sólo se requiere de la división celular, que aumenta el número de células somáticas, sino también del proceso de apoptosis. La apoptosis es un proceso de muerte celular programada. En los vertebrados, por apoptosis se regula el número de neuronas durante el desarrollo del sistema nervioso, se eliminan linfocitos que no realizan correctamente su función y se moldean las formas de un órgano en desarrollo, eliminando células específicas.

Ciertas veces, una célula escapa a los controles normales de división y muerte celular. Cuando una célula comienza a proliferar de modo descontrolado se inicia el cáncer. Este crecimiento desmedido puede dar lugar a la formación de una masa de células denominada tumor.

El ciclo celular consiste en tres fases: interfase, mitosis, y citocinesis. Antes de que una célula eucariótica pueda comenzar la mitosis y dividirse efectivamente, debe duplicar su DNA, sintetizar histonas y otras proteínas asociadas con el DNA de los cromosomas, producir una reserva adecuada de organelas para las dos células hijas y ensamblar las estructuras necesarias para que se lleven a cabo la mitosis y la citocinesis. Estos procesos preparatorios ocurren durante la interfase, en la cual, a su vez, se distinguen tres etapas: las fases G1, S y G2.

En la fase G1, las moléculas y estructuras citoplasmáticas aumentan en número; en la fase S, los cromosomas se duplican; y en la fase G2, comienza la condensación de los cromosomas y el ensamblado de las estructuras especiales requeridas para la mitosis y la citocinesis. Durante la mitosis, los cromosomas duplicados son distribuidos entre los dos núcleos hijos, y en la citocinesis, el citoplasma se divide, separando a la célula materna en dos células hijas.

El ciclo celular está finamente regulado. Esta regulación ocurre en distintos momentos y puede involucrar la interacción de diversos factores, entre ellos, la falta de nutrimentos y los cambios en temperatura o en pH, pueden hacer que las células detengan su crecimiento y su división. En los organismos multicelulares, además, el contacto con células contiguas puede tener el mismo efecto.

En cierto momento del ciclo celular, la célula “decide” si va a dividirse o no. Cuando las células normales cesan su crecimiento por diversos factores, se detienen en un punto tardío de la fase G1, –el punto R ("restricción"), primer punto de control del ciclo celular–. En algunos casos, antes de alcanzar el punto R, las células pasan de la fase G1 a un estado especial de reposo, llamado G0, en el cual pueden permanecer durante días, semanas o años. Una vez que las células sobrepasan el punto R, siguen necesariamente a través del resto de las fases del ciclo, y luego se dividen. La fase G1 se completa rápidamente y, en la fase S, comienza la síntesis de DNA y de histonas. Existe otro mecanismo de control durante el proceso mismo de duplicación del material genético, en la fase S, que asegura que la duplicación ocurra sólo una vez por ciclo. Luego, la célula entra en la fase G2 del ciclo. En G2, existe un segundo punto de control en el cual la célula “evalúa” si está preparada para entrar en mitosis. Este control actúa como un mecanismo de seguridad que garantiza que solamente entren en mitosis aquellas células que hayan completado la duplicación de su material genético. El pasaje de la célula a través del punto R depende de la integración del conjunto de señales externas e internas que recibe. El sistema de control del ciclo celular está basado en dos proteínas clave, las ciclinas y las proteínas quinasas dependientes de ciclinas (Cdk), que responden a esta integración de señales.

Durante la fase S (de síntesis) se duplica el material cromosómico. Entre la división celular y la fase S hay dos fases G (del inglés GAP, intervalo). La primera de ellas (G1) es un período de crecimiento general y duplicación de las organelas citoplasmáticas. Durante la segunda (G2), comienzan a ensamblarse las estructuras directamente asociadas con la mitosis y la citocinesis. Después de la fase G2 ocurre la mitosis, que usualmente es seguida de inmediato por la citocinesis. En las células de diferentes especies o de diferentes tejidos dentro del mismo organismo, las diferentes fases ocupan distintas proporciones del ciclo celular completo.

Las proteínas quinasas (Cdk) se asocian con distintas ciclinas en las diferentes etapas del ciclo celular, formando el complejo Cdk-ciclina. La activación de este complejo dispara procesos que conducen a la célula a través de las distintas fases del ciclo. La degradación de las ciclinas inactiva el complejo

El número de veces que una célula se ha dividido anteriormente también influye en la división celular. Cuanta mayor edad tiene el organismo de donde se toman las células, menor será el número de veces que las células se dividan en cultivo. A este fenómeno se lo denomina senescencia o envejecimiento celular. Esta restricción en el número de divisiones se correlaciona con el acortamiento progresivo de los extremos de los cromosomas –los telómeros – a lo largo de los sucesivos ciclos celulares. Esto no ocurre en ciertos tipos celulares, como en las células germinales o en algunas células de la sangre. En estas células, se encuentra activa una enzima llamada telomerasa, que agrega continuamente DNA a los extremos de los cromosomas, evitando su acortamiento. Esta enzima también se encuentra activa en células cancerosas.

MITOSIS

La mitosis es el proceso de división celular por el cual se conserva la información genética contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las sucesivas células a que la mitosis va a dar origen.

La mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo.

El proceso tiene lugar por medio de una serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido separadas en varias etapas.

PROFASE

En ella se hacen patentes un cierto número de filamentos dobles: los cromosomas. Cada cromosoma constituido por dos cromátidas, que se mantienen unidas por un estrangulamiento que es el centrómero. Cada cromátida corresponde a una larga cadena de ADN. Al final de la profase ha desaparecido la membrana nuclear y el nucléolo. Muy condensada.

METAFASE

Se inicia con la aparición del huso, dónde se insertan los cromosomas y se van desplazando hasta situarse en el ecuador del huso, formando la placa metafásica o ecuatorial.

ANAFASE

En ella el centrómero se divide y cada cromosoma se separa en sus dos cromátidas. Los centrómeros emigran a lo largo de las fibras del huso en direcciones opuestas, arrastrando cada uno en su desplazamiento a una cromátida.

La anafase constituye la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.

TELOFASE

Los dos grupos de cromátidas, comienzan a descondensarse, se reconstruye la membrana nuclear, alrededor de cada conjunto cromosómico, lo cual definirá los nuevos núcleos hijos. A continuación tiene lugar la división del citoplasma.

MITOSIS

Meiosis y reproducción sexual

La reproducción sexual requiere, en general, de dos progenitores y siempre involucra dos hechos: la fecundación y la meiosis. La fecundación es el medio por el cual las dotaciones genéticas de ambos progenitores se reúnen y forman una nueva identidad genética, la de la progenie. La meiosis es un tipo especial de división nuclear en el que se redistribuyen los cromosomas y se producen células que tienen un número haploide de cromosomas (n). La fecundación restablece el número diploide (2n). En organismos con reproducción sexual, la haploidía y la diploidía se suceden a lo largo de los ciclos de vida.

Cada una de las células haploides producidas por meiosis contiene un complejo único de cromosomas, debido al entrecruzamiento y a la segregación al azar de los cromosomas. De esta manera, la meiosis es una fuente de variabilidad en la descendencia.

Los acontecimientos que tienen lugar durante la meiosis se asemejan a los de la mitosis, proceso de reproducción en el cual el material genético –el DNA– se reparte en partes iguales entre dos nuevas células hijas. Existen importantes diferencias entre los procesos de mitosis y meiosis. Durante la meiosis, cada núcleo diploide se divide dos veces, produciendo un total de cuatro núcleos. Sin embargo, los cromosomas se duplican sólo una vez, antes de la primera división nuclear. Por lo tanto, cada uno de los cuatro núcleos producidos contiene la mitad del número de cromosomas presentes en el núcleo original. A diferencia de lo que ocurre en la meiosis, en la mitosis, luego de la duplicación de los cromosomas, cada núcleo de divide sólo una vez. En consecuencia, el número de cromosomas se mantiene invariable.

Debido al fenómeno del entrecruzamiento y al de segregación al azar de los cromosomas, durante la meiosis se recombina el material genético de los progenitores, lo que no ocurre en la mitosis.

La mitosis puede ocurrir en células haploides o diploides, mientras que la meiosis ocurre solamente en células con un número diploide (o poliploide) de cromosomas.

La meiosis ocurre en diferentes momentos del ciclo vital, según en que especie se produzca. Aunque la meiosis en los animales produce gametos, en las plantas produce esporas. Una espora es una célula reproductora haploide que, a diferencia de un gameto, puede producir un organismo haploide sin haberse fusionado previamente con otra célula. Sin embargo, con la formación de gametos y esporas por meiosis, se obtiene el mismo resultado: en algún momento del ciclo vital de un organismo que se reproduce sexualmente, se reduce la dotación diploide de cromosomas a la dotación haploide.

Las fases de la meiosis

La meiosis, un tipo especial de división nuclear. Consiste en dos divisiones nucleares sucesivas, designadas convencionalmente meiosis I y meiosis II. Durante este proceso de división se redistribuyen los cromosomas y se producen células que tienen un número haploide de cromosomas (n).

Durante la interfase que precede a la meiosis, los cromosomas se duplican. En la profase I de la meiosis, los cromosomas homólogos se aparean.

Un homólogo de cada par proviene de un progenitor, y el otro homólogo, del otro progenitor. Cada homólogo consta de dos cromátides hermanas idénticas, que se mantienen unidas por el centrómero. Mientras los homólogos están apareados, ocurre entre ellos el entrecruzamiento, dando como resultado el intercambio de material cromosómico.

Al finalizar la meiosis I, los cromosomas homólogos se separan. Se producen dos núcleos, cada uno con un número haploide de cromosomas. Cada cromosoma, a su vez, está formado por dos cromátides. Los núcleos pueden pasar por un período de interfase, pero el material cromosómico no se duplica.

En la segunda etapa de la meiosis, la meiosis II, las cromátides hermanas de cada cromosoma se separan, como si fuese una mitosis. Cuando los dos núcleos se dividen, se forman cuatro células haploides.

a) Par de cromosomas homólogos antes de la meiosis. Un miembro del par proviene de un progenitor y el otro miembro proviene de otro progenitor. Cada cromosoma está duplicado y contiene dos cromátides hermanas.

b) Durante la profase I de la meiosis, los cromosomas homólogos se disponen de a pares –se aparean–. Cada par homólogo está formado por cuatro cromátides por lo que también se conoce como tétrada (del griego, tetra que significa "cuatro"). Entre las cromátides de los dos cromosomas homólogos se produce el entrecruzamiento, es decir, el intercambio de segmentos cromosómicos. Los cromosomas homólogos permanecen asociados en los puntos de entrecruzamiento –o quiasmas– hasta el final de la profase I. c) Luego, los cromosomas comienzan a separarse. Como se puede ver, las cromátides hermanas de cada homólogo ya no son completamente idénticas; el entrecruzamiento da como resultado una recombinación del material genético de los dos homólogos.

Representación de las fases de la meiosis en una célula vegetal cuyo número diploide es 2n = 6 (n = 3).

GAMETOGENESIS

Durante el proceso de formación de los gametos masculinos y femeninos (espermatogénesis y ovogénesis, respectivamente) tiene lugar la meiosis. Las células germinativas (espermatocito primario y ovocito primario) contienen pares de cromosomas homólogos, cada uno de estructura doble, es decir, con 2 cromátidas. En la primera división meiótica, cada célula germinativa se divide en 2 células hijas, por lo que cada una de ellas contiene un miembro de cada par de cromosomas. En la segunda división meiótica cada célula resultante de la primera división, que contiene cromosomas de estructura doble, se separa a su vez en 2 células hijas, por lo que cada una de ellas recibe una cromátida. Como consecuencia de estas dos divisiones, los gametos contienen la mitad de cromosomas que las células germinativas.

En el caso de la espermatogénesis, las 4 células hijas (espermátidas) darán lugar a 4 espermatozoides. En el caso de la ovogénesis, sólo se produce un gameto maduro (óvulo maduro), ya que las 3 células resultantes, los corpúsculos polares, degeneran durante su evolución.

EMBRIOLOGÍA

Embriología, rama de la biología que se ocupa del estudio del desarrollo de los embriones animales (para más información relativa a la embriología de las plantas, véase Fecundación; Planta; Semilla). Su ámbito de investigación comprende el desarrollo del huevo fecundado y del embrión, y el crecimiento del feto.

Tipos de huevo

• el huevo contiene la información genética necesaria para todo el desarrollo embrionario
• también contiene sustancias nutritivas para nutrir al embrión, se encuentra en el citoplasma y se llama VITELO
• la mayoría de las células huevo van a tener cierta polaridad cuando el vitelo se acumula en uno de los polos de huevo. Se llama polo vegetativo donde se acumula el vitelo y polo animal al contrario
• hay varios tipos de huevo según la cantidad y localización de vitelo
  • isolecitos: huevo con poco vitelo y el que hay está distribuido uniformemente por la célula (en equinodermos, muchos muluscos, mamímeros marsupiales y placentarios)
  • telolecitos: la mayor parte del vitelo queda localizado en un polo
    • muy telolecitos: moluscos, anélidos, peces, anfibios
    • poco telolecitos: reptiles y aves
  • mesolecitos: tienen abundante vitelo localizado en el centro de la célula

EL DESARROLLO EMBRIONARIO PUEDE DIVIDIRSE EN TRES FASES: SEGMENTACIÓN, GASTRULACIÓN E  HISTOGÉNESIS

El desarrollo consiste en una serie de sucesos que se inician con la fecundación del huevo. Para una descripción de las células germinales masculina y femenina, llamadas gametos, y de su proceso de fusión para originar un cigoto.

Tras la fecundación, el huevo sufre una división o partición celular. Por tanto, una célula se divide en dos, las células hijas, llamadas blastómeros, en cuatro, éstas en ocho, y así sucesivamente. Cuando el embrión está formado por un centenar o más de células, constituye una masa sólida denominada mórula por su parecido a una mora. En la mayoría de las especies esta masa se organiza en una blástula, que es una esfera hueca delimitada por una capa única de células, el blastodermo; la cavidad interior se denomina blastocele. El paso siguiente es la formación de un saco o copa de doble pared, la gástrula. La pared externa se denomina ectodermo, y la interna endodermo, que rodea una cavidad nueva conocida como tubo digestivo primitivo. En algunos casos, estas dos capas están formadas por la separación o desprendimiento de una masa de células, aunque lo más frecuente es que se forme por invaginación, es decir por la presión hacia dentro de una parte de la pared de la blástula. En todos los animales, a excepción de los más simples, se desarrolla una tercera capa entre las dos anteriores, el mesodermo.

Segmentación

• la segmentación es una serie de divisiones mitóticas
• no están acompañadas por crecimiento celular
• la segmentación termina en una MÓRULA, que es como un balón de células del mismo tamaña que el huevo
• dependiendo de cómo se hagan las divisiones mitóticas hay varios tipos de segmentación:

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

Escuela Profesional de Tecnología Médica

SILABO

1. DATOS INFORMÁTIVOS

2. SUMILLA.

Los estudiantes de Biología, al inicio del proceso de su formación profesional, estarán en la capacidad de reconocer los caracteres biológicos estructurales y funcionales de los seres vivos. Comprendiendo a la célula como la unidad morfofisiogenética de la vida y los mecanismos de su replicación y evolución adaptativa.

3. CAPACIDADES.

3.1   Reconocer y diferenciar las características de los seres vivos, en sus aspectos filogénicos (desarrollo evolutivo) y ontológicos (desarrollo embrionario).

3.2   Describir y aplicar cada etapa del método científico, en la adquisición del conocimiento científico.

3.3   Analizar estructural y funcionalmente las moléculas biogenéticas para su diferenciación en orgánicas e inorgánicas.

3.4   Reconocer a la célula como la unidad morfofisiogenética del ser vivo, en base a la teoría celular.

3.5   Comprender y explicar los procesos fisiomoleculares  de la célula y su extensión a lo organológico y sistémico.

3.6   Aprender las bases que rigen las leyes de la herencia y explicar los fenómenos que de ellos derivan.

4. PROGRAMACIÓN TEMÁTICA.

ESTRATEGIAS  Y  RECURSOS   DIDÁCTICOS  EN  EL  DESARROLLO  DEL  CURSO.

·        Participación activa del alumno de Biología en la dinámica del proceso de enseñanza aprendizaje.

·        Conformación de grupos para las prácticas de laboratorio, trabajo de investigación y seminarios.

·        Evaluaciones periódicas

·        Empleo metodológico de audiovisuales

§         Artículos científicos

§         Videos

§         Retroproyector

§         Multimedia

§         Pizarra

CAPACIDAD I

Definir a la Biología y determinar analíticamente las características de los seres vivos, en base a las teorías del origen de la vida, por la consecuente la aplicación del método científico.

PRIMERA UNIDAD

ANÁLISIS POR COMPETENCIAS   PRIMERA UNIDAD

CONCEPTUAL: Entiende, describe y explica.

Los caracteres de los seres vivos a través del método científico.

CONTENIDO PROCIDEMENTAL: Observa, reconoce y diferencia.

Las características de los seres vivos al aplicar el método científico.

ACTITUDINAL: Estudia, participa y asume responsabilidad.

En el entendimiento del origen y evolución de los seres vivos al comprender y aplicar el método científico.

Ø      PRIMERA SEMANA

TEORÍA: “Ciencias Biológicas”

t.1 Biología como ciencia

t.2 Clasificación y ramas de la Biología

t.3 Teorías del origen de la Vida

t.3.1 Creacionismo científico

t.3.2 Evolucionismo

t.4 Características de los seres vivos

t.5 El método científico.

t.6 Niveles de Organización

t.6.1 Químico

t.6.2 Biológico

t.6.3 Ecológico

 PRÁCTICA

Reconocimiento de los ambientes, instrumentos y materiales de laboratorio. Diagramación y dibujos del MÉTODO CIENTÍFICO.

CAPACIDAD II

Analizar y describir la estructura y función de las moléculas biogenéticas, diferenciando sus propiedades orgánicas e inorgánicas.

SEGUNDA UNIDAD

ANÁLISIS POR COMPETENCIAS  SEGUNDA UNIDAD

CONCEPTUAL: Entiende, describe y explica

Las moléculas orgánicas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) e inorgánicas (agua, sales minerales y gases disueltos).

CONTENIDO PROCIDEMENTAL: Observa, reconoce y diferencia

Las moléculas biogenéticas orgánicas e inorgánicas en cuanto a su estructura y propiedades

ACTITUDINAL: Estudia, participa y asume responsabilidad

En el entendimiento y reconocimiento de las moléculas biogenéticas.

Ø      SEGUNDA SEMANA

TEORÍA: “Química biogenética inorgánica”

t.1 Moléculas biogenéticas: definición, estructura, características,

     clasificación y funciones.

t.2 Moléculas Inorgánicas

t.2.1 Agua

t.2.2 Sales minerales

t.2.3 Gases disueltos

t.3 Moléculas Orgánicas

t.3.1 Carbohidratos

PRÁCTICA

Reconocimiento de los componentes químicos orgánicos de la materia viva. CARBOHIDRATOS o GLUCIDOS.

Ø      TERCERA SEMANA

TEORÍA: “Química biogenética orgánica”

t.1 Moléculas biogenéticas: definición, estructura, características, clasificación y funciones.

t.2 Lípidos o grasas

t.3 Proteínas o protidos

t.4 Ácidos nucleicos

PRÁCTICA:

Reconocimiento de los componentes químicos orgánicos de la materia viva. Los lípidos o grasas.

Ø      CUARTA SEMANA

TEORÍA: “Unidad Morfofisiogenética”

t.1 La célula y la teoría celular

t.2 Evolución celular: Prokaria y Eukaria

t.2.1 Teoría endosimbiótica: Urkaria

t.3 Morfología celular

t.3.1 Pared celular: eukaria vegetal, bacterias y hongos

t.3.2 Membrana celular: modelos estructurales, propiedades de     

         componentes

* Fosfolípidos

* Proteínas de membrana

* Oligosacáridos: glucolípidos y glucoproteínas

t.3.3 Glucocalix

PRÁCTICA:

Reconocimiento de los componentes químicos orgánicos de la materia viva. PROTEÍNAS.

CAPACIDAD III

Reconocer a la célula como la unidad morfofisiogenética del ser viviente.

TERCERA UNIDAD

ANÁLISIS POR COMPETENCIAS   TERCERA  UNIDAD

CONCEPTUAL: Entiende, describe y explica

Las diferencias morfofisiológicas entre las células prokaria y eukaria.

CONTENIDO PROCIDEMENTAL: Observa, reconoce y diferencia

A través  de la microscopia la morfología  celular de  prokaria y eukaria. 

ACTITUDINAL: Estudia, participa y asume responsabilidad

En el entendimiento y estudio de la célula; reconociendo su vital importancia.

Ø      QUINTA SEMANA

TEORÍA: “Estructura citológica”

t.1 Citoplasma celular: composición estructural y funciones

t.1.1 Citosol

t.1.2 Citoesqueleto

t.1.3 Organelos

PRÁCTICA:

Reconocimiento de la estructura y función biomolecular. ENZIMAS

Ø      SEXTA SEMANA

TEORÍA: “Karios”

t.1 Núcleo celular

t.1.1 Cromatina y cromosomas

t.1.2 Nucleolo

PRÁCTICA:

Reconocimiento de la estructura celular. MICROSCOPIA

Ø      SEPTIMA SEMANA

TEORÍA: “Transito transcelular”

t.1 Fenómenos a través de la membrana

t.1.1 Endocitosis y exocitosis

t.1.2 Fagocitosis y pinocitosis

t.1.3 Tipos de transporte: activo, pasivo y facilitado

t.1.4 Osmosis y difusión

PRÁCTICA:

CÉLULA ANIMAL

Ø      OCTAVA SEMANA

TEORÍA: “Dogma central”

t.1 Fisiología celular

t.1.1 Replicación o síntesis del ADN

t.1.2 Transcripción o síntesis del ARN

t.1.3 Transducción o síntesis proteica

PRÁCTICA:

CÉLULA VEGETAL

Ø      NOVENA SEMANA

EXAMEN PARCIAL TEÓRICO / PRÁCTICO

CAPACIDAD  IV

Realizar el análisis descriptivo de la fisiología celular, comprendiendo los fundamentos teóricos y prácticos de las Leyes de la Herencia.

CUARTA UNIDAD

ANÁLISIS POR COMPETENCIAS   CUARTA UNIDAD

CONCEPTUAL: Entiende, describe y explica

Los fenómenos de transporte a nivel de la membrana celular, además, de los procesos citoplasmáticos de la respiración celular, fermentación y fotosíntesis.

Los mecanismos nucleares de síntesis del ADN, replicación del ARN y la síntesis de proteínas, involucrados en las bases del crecimiento y la división celular, como la mitosis y meiosis.

El complejo desarrollo embriológico humano en relación a los fundamentos de las leyes de la herencia.

CONTENIDO PROCIDEMENTAL: Observa, reconoce y diferencia

Los tipos de transito transmembrana, así como los fenómenos de respiración celular, fermentación y fotosíntesis.

Funciones nucleares, como la división celular al microscopio. El desarrollo embrionario humano aplicativamente a las leyes de la herencia.

ACTITUDINAL: Estudia, participa y asume responsabilidad

En el aprendizaje de la fisiología y estructura celular, de la embriología y las leyes de la herencia.

Ø      DECIMA SEMANA

TEORÍA: “Flujo bioenergético aerobio”

t.1 Respiración celular: tipos

t.2 Glucolisis

t.3 Síntesis de acetil Co A

t.4 Ciclo de Krebs

t.5 cadena transportadora de electrones. Fosforilación oxidátiva

PRÁCTICA:

Efectúa y reconoce la experiencia. DIFUSIÓN Wed, 16 Apr 2008 03:20:31 +0100 http://biologiageneral.blogcindario.com/2008/03/00004-biomoleculas.html EL ENLACE QUÍMICO EN LA MATERIA VIVA

El enlace químico es la unión entre átomos, moléculas o iones. Un ión es un átomo o una molécula con carga eléctrica. En la materia viva los principales tipos de enlaces son: el enlace iónico entre iones, el enlace covalente entre átomos, y los enlaces intermoleculares entre moléculas.

1.      El enlace iónico (metal + no-metal)

Se da cuando uno de los átomos capta electrones del otro. El átomo que capta electrones se transforma en un ión negativo o anión, y el que los pierde, en un ión positivo o catión. El anión y el catión quedan unidos por atracción electrostática. El enlace iónico se da entre átomos de electronegatividad muy diferente, es decir, entre átomos con una gran avidez de electrones, los muy electronegativos, y átomos que retienen con poca fuerza sus electrones, los poco electronegativos. Ejemplos de enlace iónico: NaCl

2.      El enlace covalente (no-metal + no-metal)

Se forma cuando dos átomos comparten electrones. Se da entre átomos de electronegatividad alta y similar. Es un enlace muy fuerte. Si los átomos unidos tienen una electronegatividad similar, dan lugar a moléculas apolares, por ejemplo, los compuestos formados por átomos iguales, H2, O2, N2, I2, y los constituidos por carbono e hidrógeno (hidrocarburos), (metano), (propano), etc. Si unos átomos atraen más hacia sí los electrones, se forman moléculas polares, con un polo + y otro -, es decir, dipolos moleculares, por ejemplo: CO₂, H₂O, NH₃

Enlace covalente apolar- H2

3.      Los enlaces intermoleculares

Son los enlaces entre moléculas. Los casos más importantes son el enlace de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals. Son enlaces muy débiles y están debidos a fuerzas electrostáticas.

a)      Enlace de hidrógeno. En las moléculas dipolares de los hidruros (H2O, NH3), el pequeño tamaño del átomo de hidrógeno permite aproximarse mucho al otro tipo de átomo, de las moléculas contiguas, estableciéndose fuerzas débiles de atracción entre ellas, denominadas enlace de hidrógeno, antes denominado puente de hidrógeno.

b)      Enlace por fuerzas de Van der Waals. También entre moléculas apolares aparecen atracciones electrostáticas, debido a que aparecen dipolos instantáneos. Estos permiten la atracción intermolecular.

BIOELEMENTOS

El análisis químico de la materia viva revela que los seres vivos están formados por una serie de elementos y compuestos químicos.

Los elementos químicos que forman parte de la materia viva se denominan bioelementos, que, en los seres vivos, forman biomoléculas, que podemos clasificar en:

·      Inorgánicas

o       Agua

o       Sales minerales

o       Algunos gases: O2, CO2, N2, ...

·      Orgánicas

o       Glúcidos

o       Lípidos

o       Proteínas

o       Ácidos Nucleicos

En cualquier ser vivo se pueden encontrar alrededor de setenta elementos químicos, pero no todos son indispensables ni comunes a todos los seres.

Por su abundancia se pueden clasificar en:

a)      Bioelementos primarios, que aparecen en una proporción media del 96% en la materia viva, y son carbono, oxigeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Estos elementos reúnen una serie de propiedades que los hacen adecuados para la vida:

·      Forman entre ellos enlaces covalentes muy estables, compartiendo pares de electrones. El carbono, oxígeno y nitrógeno pueden formar enlaces dobles o triples.

·      Facilitan la adaptación de los seres vivos al campo gravitatorio terrestre, ya que son los elementos más ligeros de la naturaleza.

b)      Bioelementos secundarios, aparecen en una proporción próxima al 3,3%. Son: calcio, sodio, potasio, magnesio y cloro, desempeñando funciones de vital importancia en fisiología celular.

c)      Oligoelementos, micro constituyentes, o elementos vestigiales, que aparecen en la materia viva en proporción inferior al 0,1% siendo también esenciales para la vida: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, yodo, boro, silicio, vanadio, cobalto, selenio, molibdeno y estaño. Aún participando en cantidades infinitesimales, no por ello son menos importantes, pues su carencia puede acarrear graves trastornos para los organismos.

LA MOLECULA DEL AGUA

El agua es la molécula más abundante en los seres vivos, y representa entre el 70 y 90% del peso de la mayor parte de los organismos. El contenido varia de una especie a otra; también es función de la edad del individuo (su porcentaje disminuye al aumentar la edad) y el tipo de tejido. El agua se encuentra en la materia viva en tres formas:

•     Como agua circulante (en la sangre, en la savia).

•     Como agua intersticial (entre las células).

•     Como agua intracelular (en el citosol y en el interior de los orgánulos celulares).

En los seres humanos, el agua circulante supone el 8% de su peso, el agua intersticial el 15%, y el agua intracelular el 40%. Al agua, a temperatura ambiente, es líquida, al contrario que cabría esperar, si se considera que otras moléculas de parecido peso molecular son gases. Este comportamiento físico se debe a que en la molécula de agua aparece un polo negativo, donde está el átomo de oxígeno, y dos polos positivos, donde están los dos núcleos de hidrógeno. Entre los dipolos del agua se establecen fuerzas de atracción llamadas puentes de hidrógeno, formándose grupos de 3, 4 y hasta poco más de 9 moléculas. Con ello se alcanzan pesos moleculares elevados y el H2O, se comporta como un líquido.

MOLÉCULA DIPOLAR DEL AGUA

El contenido de agua en el cuerpo humano, se mantiene constante por el equilibrio entre ingresos y pérdidas. Los ingresos diarios en un hombre con dieta mixta, actividad física moderada y que habite en clima templado son de 2,6 litros.

El papel primordial del agua en el metabolismo de los seres vivos se debe sus propiedades físicas y químicas, derivadas de la estructura molecular.

a)            CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DEL AGUA:

•        Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas, debida a los puentes de hidrógeno. Ello explica que el agua sea un líquido prácticamente incomprensible. También explica que tenga una elevada tensión superficial y  una capilaridad.

•        El elevado calor específico. Por esto hace falta mucho calor para elevar su temperatura. Esto la convierte en estabilizador térmico del organismo frente a los cambios bruscos de temperatura del ambiente.

•        Elevado calor de vaporización. Ello se debe a que para pasar del estado líquido al gaseoso hay que romper todos los puentes de hidrógeno.

•        Mayor densidad en estado líquido que en estado sólido. Ello explica que el hielo flote en el agua.

•        Elevada constante dieléctrica. Las moléculas de agua, al ser polares, se disponen alrededor de los grupos polares del soluto, llegando en el caso de los compuestos iónicos a desdoblarlos en aniones y cationes, que quedan así rodeados por moléculas de agua. Este fenómeno se denomina solvatación iónica.

•        Bajo grado de ionización.

b)           FUNCIONES DEL AGUA EN LOS SERES VIVOS:

•        Función disolvente de las sustancias. El agua es básica para la vida, ya que prácticamente todas las reacciones biológicas tienen lugar en el medio acuoso.

•        Función bioquímica. El agua interviene en muchas reacciones químicas.

•        Función de transporte. El agua es el medio de transporte de las sustancias desde el exterior al interior de los organismos.

•        Función estructural. El volumen y forma de las células que carecen de membrana rígida se mantienen gracias a la presión que ejerce el agua interna.

•        Función mecánica amortiguadora.

•        Función termorreguladora. Se debe a su elevado calor específico y a su elevado calor de vaporización.

ÓSMOSIS

Fenómeno que aparece cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de concentración diferente, esta membrana que por semipermeable solo permitirá el paso de disolvente, desencadena el proceso de ósmosis es decir el paso de disolvente de la disolución mas diluida a la más concentrada con el fin de equiparar el equilibrio entre ambas concentraciones, o lo que el lo mismo de la disolución hipotónica a la hipertónica hasta que ambas disoluciones sean isotónicas, pero si se pretende evitar este flujo necesitare someter a una determinada presión la membrana, a esta presión se le conoce como presión osmótica.

Comportamiento similar sigue la membrana citoplasmática existiendo por ello un equilibrio osmótico a ambos lado de la membrana.

En la figura superior se puede ver el diferente comportamiento de la membrana citoplasmática en función del medio en el que se encuentre, en el primer caso la concentración intracelular y extracelular son idénticas, hablamos de disoluciones isotónicas y por tanto la célula no se afecta; en el segundo caso, la célula se encuentra en un medio hipotónico con respecto al citoplasma en este caso se produce la entrada de disolvente del medio extracelular al interior de la célula, a este fenómeno se le denomina turgescencia; por último la célula se encuentra en un medio hipertónico, se producirá salida de disolvente del citoplasma, conocido como plasmólisis.

Difusión y la diálisis

Las diferentes sustancias de todo ser vivo están formando con el agua dispersiones bien moleculares o bien verdaderas

ya hemos visto que en función de la concentración de los medios puede aparecer el fenómeno de ósmosis, pero también pueden suceder otros como la diálisis o la difusión.

La diálisis. En la diálisis la membrana será atravesada por el propio disolvente y partículas de pequeñas de bajo peso molecular, movimiento que se realizará a favor del gradiente de concentración, es decir de la más concentrada a la menos concentrada. Cuando el riñón es incapaz de llevar a cabo la filtración glomerular se recurre a diálisis (hemodiálisis)

La difusión. No es más que la distribución homogénea de las partículas en un disolvente, si hablamos de una membrana permeable puede haber paso de partículas y disolvente, siempre también a favor del gradiente de concentración. La difusión, proceso que no requiere aporte energético es frecuente como forma de intercambio celular.                                             

DISOCIACIÓN DEL AGUA pH y BUFEER

El agua debido a su capacidad de ionización puede considerarse una mezcla de agua en estado molecular, agua protonizada e iones hidroxilo; y llamaremos producto iónico del agua a:

A la vista de la fórmula anterior se deduce que la concentración de protones e hidroxilos es de 10 -7 para el agua en estado puro, si a la cifra anterior le aplicamos el logaritmo decimal obtenemos un valor que denominaremos pH, definiremos de esta forma sustancias ácidas aquellas que tienen un pH inferior a 7, sustancias básicas aquellas con pH superior a 7 y neutras cuando es igual a 7. A modo de ejemplos, una disolución de HCl tendría pH 1, los jugos gástricos un pH de dos, el plasma un pH sobre seis, la sangre un pH de siete y una disolución de hidróxido sódico podría alcanzar pH de catorce.

Los seres vivos son capaces de mantener su cuerpo siempre dentro de unas condiciones de pH, esto se consigue gracias a unas sustancias denominadas buffer o sistemas tampón, que no se trata más que de un sistema formado por un ácido y su correspondiente base conjugada (bicarbonato, fosfato,...)

Como en cualquier sistema en equilibrio, cualquier variación de la misma consecuencia de la modificación de la concentración de los componentes que intervienen en el equilibrio, este responderá desplazándose a la derecha o a la izquierda para conseguir de nuevo el estado de equilibrio.

Si observas la figura siguiente, comprobarás que dos moléculas polares de agua pueden ionizarse debido a las fuerzas de atracción por puentes de hidrogeno que se establecen entre ellas.

El pH del agua es 7 y lo consideramos neutro. Valores mayores serán básicos o alcalinos y valores menores ácidos.

LAS SALES MINERALES

Las sustancias minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas: precipitadas, disueltas o asociadas a sustancias orgánicas.

·         Las sustancias minerales precipitadas constituyen estructuras sólidas, insolubles, con función esquelética.

·         Las sales minerales disueltas dan lugar a aniones y cationes.

·         Las sustancias minerales asociadas a moléculas orgánicas suelen encontrarse junto a proteínas, como las fosfoproteínas; junto a lípidos como los fosfolípidos, y junto a glúcidos como en el agar-agar.

Las principales funciones de las sustancias minerales en los organismos son:

·         Formar estructuras esqueléticas.

·         Estabilizar dispersiones coloidales.

·         Mantener un grado de salinidad en el medio interno.

·         Constituir soluciones amortiguadoras.

Dentro de los seres vivos se encuentran importantes cantidades de sales minerales. Éstas se consideran dentro de los principios inmediatos inorgánicos ya que no son exclusivas de los seres vivos.

Cabe destacar los cloruros, fosfatos, carbonatos y bicarbonatos de sodio, potasio, calcio y magnesio. En las plantas y en algunos animales también son importantes los nitratos, sulfatos y silicatos.

a) Sustancias salinas insolubles y sus funciones

Algunas sales son insolubles y precipitan. Forman parte de órganos esqueléticos que, por tanto, tienen función estructural: esqueletos internos (huesos), esqueletos externos (caparazones), dientes colmillos, etc. Este es el caso del fosfato cálcico y del carbonato cálcico.

En vegetales (diatomeas, gramíneas, etc.) y protozoos (heliozoos y radiolarios) también se deposita la sílice (SiO₂), que forma esqueletos o endurece las hojas.

Otros vegetales forman cristales de oxalato en el interior de las vacuolas.

En los poríferos o esponjas hay células que sintetizan espículas calcáreas (de CO₃Ca) o silíceas (de SiO₂).

b) Sustancias salinas solubles y sus funciones

Cuando las sales están disueltas, se encuentran disociadas en iones. Los principales aniones y cationes que se forman como consecuencia de esta ionización son:

Aniones: Cl^-, PO₄H⁼, PO₄H₂^-, CO₃H^-, CO₃⁼, SO₄⁼ y NO₃^-

Cationes: Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺ y NH₄⁺

Estos iones mantienen unas concentraciones constantes y un equilibrio entre ellos dentro de los organismos. Las alteraciones en esos valores producen desequilibrios importantes en el medio interno del organismo.

Entre las funciones que desempeñan las sales ionizadas dentro de los seres vivos destacan las siguientes:

·         Mantienen la salinidad del medio interno.

·         Regulan los fenómenos osmóticos y, con ellos, el trasiego de agua.

·         Regulan el equilibrio ácido-base y mantienen constante el pH del organismo.

·         Los cationes intervienen en funciones específicas variadas: enzimáticas, transmisión del impulso nervioso y contracción muscular, transporte de electrones, etc.

·         También hay sales minerales asociadas a moléculas orgánicas: los fosfatos forman parte de los adenosín-fosfatos (ADP, ATP, AMPc), ácidos nucléicos, fosfolípidos, etc.

1.      Concepto de glúcido

Los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Se les suele llamar hidratos de carbono o carbohidratos. Este nombre es en realidad poco apropiado, ya que se trata de átomos de carbono unidos a grupos alcohólicos (-OH), llamados también radicales hidroxilo, y a radicales hidrógeno (-H). en todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo, es decir, un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace. El grupo carbonilo puede ser un grupo aldehído (-CHO) o un grupo cetónico (-CO-). Así pues, los glúcidos pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.

2.      Clasificación de los glúcidos

Los glúcidos se clasifican según el número de átomos de carbono que contengan. Se distinguen los siguientes tipos:

·         Monosacáridos, de 3 a 8 átomos de carbono.

·         Oligosacáridos, de 2 a 10 monosacáridos. Los más importantes son los disacáridos (unión de 2 monosacáridos).

·         Polisacáridos, de más de 10 monosacáridos.

LOS MONOSACÁRIDOS

Son glúcidos constituidos por una sola cadena polihidroxialdehídica o polihidroxicetónica. Se nombran añadiendo la terminación –osa al número de carbonos (triosa, tetrosa).

·         Propiedades físicas: son sólidos cristalinos, de color blanco, hidrosolubles y de sabor dulce. Su solubilidad en agua se debe a que presenta una elevada polaridad eléctrica.

·         Propiedades químicas: los glúcidos son capaces de oxidarse frente a otras sustancias que se reducen. Otra propiedad química de los glúcidos es su capacidad para asociarse con grupos amino –NH₂.

1.      Triosas

Son glúcidos formados por 3 átomos de carbono. Hay dos triosas: una que tiene un grupo aldehído y otra que tiene un grupo cetónico. La aldotriosa se llama gliceraldehído, y la cetotriosa se llama dihidroxiacetona. La fórmula empírica de ambas es C₃H₆O₃. El gliceraldehído tiene un átomo de carbono asimétrico, es decir, un carbono que tiene sus cuatro valencias saturadas por radicales diferentes. Se pueden distinguir dos isómeros espaciales o estereoisómeros: el D-gliceraldehído, cuando el –OH está a la derecha, y el L-gliceraldehído, cuando el –OH está a la izquierda. Cada uno de estos isómeros espaciales es imagen especular no superponible del otro y se les denomina estructuras enantiomorfas. La presencia de carbonos asimétricos da a estas moléculas la propiedad de la actividad óptica. Al incidir sobre ellas un rayo de luz polarizada, se produce una desviación en el plano de polarización. Si lo desvían hacia la derecha, se llaman dextrógiras y se simbolizan con el signo (+), y si lo desvían hacia la izquierda, se denominan levógiras y se simbolizan con el signo (-).

2.      Tetrosas

Son glúcidos formados por cuatro átomos de carbono. Existen dos aldotetrosas, la treosa y la eritrosa, y una cetotetrosa, la eritrulosa.

3.      Pentosas

Son glúcidos de cinco átomos de carbono. En la naturaleza sólo se encuentran: la D-ribosa, la D-2-desoxirribosa, la D-xilosa, y la L-arabinosa. Entre las cetopentosas cabe citar la D-ribulosa, que desempeña  un importante papel en la fotosíntesis.

4.      Hexosas

Son glúcidos con seis átomos de carbono. Tienen interés en la biología la D-(+)-manosa, la D-(+)-galactosa y la D-(-)-fructosa.

·         Glucosa: es el glúcido más abundante. En la sangre se halla en concentraciones de un gramo por litro. Polimerizada da lugar a polisacáridos con función de reserva energética, como el almidón en los vegetales o el glucógeno en los animales, o con función estructural, como la celulosa de las plantas.

·         Galactosa: se puede hallar en la orina de los animales en forma de b-D-galactosa.

·         Manosa: se encuentra en forma de D-manosa en ciertos tejidos vegetales.

·         Fructosa: se halla en forma de b-D-fructofuranosa en la fruta.

LOS ENLACES N-GLUCOSÍDICO Y O-GLUCOSÍDICO

Hay dos tipos de enlace entre un monosacárido y otras moléculas: el enlace N-glucosídico, que se forma entre un –OH y un compuesto aminado, y el enlace O-glucosídico, que se realiza entre dos –OH de dos monosacáridos.

LOS DISACÁRIDOS

Los disacáridos están formados por la unión de dos monosacáridos, que se realiza de dos formas:

-          Mediante enlace monocarbonílico entre el carbono anomérico del primer monosacárido y un carbono cualquiera no anomérico del segundo. La terminación del nombre del primer monosacárido es –osil y la del segundo monosacárido es –osa.

-          Mediante enlace dicarbonílico, si se establece entre los dos carbonos anoméricos de los dos monosacáridos. La terminación del nombre del primer monosacárido es –osil y la del segundo monosacárido es –ósido.

Principales disacáridos con interés biológico:

·         Maltosa. Disacárido formado por dos moléculas de D-glucopiranosa unidas mediante enlace

a(1à 4).

·         Celobiosa. Disacárido formado por dos moléculas de D-glucopiranosa unidas mediante enlace         b(1 à 4).

·         Lactosa. Disacárido formado por una molécula de D-galactopiranosa y otra de D-gluopiranosa unidas por medio de un enlace b(1 à 4).

·         Sacarosa. Disacárido formado por una molécula de a-D-glucopiranosa y otra de b-D-fructofuranosa unidas por medio de un enlace a(1à 2).

·         Isomaltosa.  Disacárido formado por dos moléculas de D-glucopiranosa mediante enlace a(1à 6).

LOS POLISACÁRIDOS

Los polisacáridos están formados por la unión de muchos monosacáridos (puede variar de once a varios miles) mediante enlace O-glucosídico, con la consiguiente pérdida de una molécula de agua por cada enlace. Tienen, pues, pesos moleculares muy elevados.

Pueden desempeñar funciones estructurales o de reserva energética. En los polisacáridos diferenciamos los homopolisacáridos, o polímeros de un solo tipo de monosacárido, y los heteropolisacáridos, cuando en el polímero interviene más de un tipo de monosacárido.

1.      Almidón

El almidón es el polisacárido de reserva propio de los vegetales. En el almidón se encuentran unidas miles de moléculas de glucosa, que constituyen una gran reserva energética que ocupa poco volumen. Los depósitos de almidón se encuentran en las semillas y en los tubérculos, como la patata y el boniato. A partir de ellos, las plantas pueden obtener energía sin necesidad de luz. El alidón está integrado por dos tipos de polímeros: la amilosa en un 30% en peso, constituida por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces a(1à 4), y la amilopectina en un 70%, constituida por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces a(1à 4) con ramificaciones en posición a(1à 6).

2.      Glucógeno

El glucógeno es el polisacárido propio de los animales. Se encuentra abundantemente en el hígado y en los músculos. El glucógeno, al igual que la amilopectina está constituido por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces a(1à 4) con ramificaciones en posición a(1à 6), pero con mayor abundancia de ramas. Éstas aparecen, aproximadamente, cada ocho o diez glucosas. Tiene hasta unas 15.000 moléculas de maltosa.

3.      Celulosa

La celulosa es un polisacárido con función esquelética propio de los vegetales. Es el elemento principal de la pared celular. Esta pared constituye una especie de estuche en el que queda encerrada la célula, que persiste tras la muerte de ésta. Las fibras vegetales y el interior del tronco de los árboles están básicamente formados por paredes celulósicas de células muertas. El algodón es casi celulosa pura, mientras que la madera tiene un 50% de otras sustancias que aumentan su dureza. La celulosa es un polímero de b-D-glucopiranosas unidas mediante enlaces b(1 à 4). Cada polímero tiene de 150 a 5.000 moléculas de celobiosas. Estos polímeros forman cadenas moleculares no ramificadas, que se pueden disponer paralelamente uniéndose mediante enlaces de puente de hidrógeno.

4.      Quitina

La quitina es un polímero de N-acetil-D-glucosamina unido mediante enlaces b(1 à 4), de modo análogo a la celulosa. Como ella, forma cadenas paralelas. Es el componente esencial del exoesqueleto de los artrópodos. En los crustáceos se encuentra impregnada de carbono cálcico, lo que aumenta su dureza.

5.      Heteropolisacáridos

Son sustancias que por hidrólisis dan lugar a varios tipos distintos de monosacáridos o de derivados de éstos. Los principales son:

·         Pectina. Se encuentra en la pared celular de los tejidos vegetales. Abunda en la manzana, pera, ciruela y membrillo. Posee una gran capacidad gelificante que se aprovecha para preparar mermeladas.

·         Agar-agar. Se extrae de las algas rojas o rodofíceas. Es muy hidrófilo y se utiliza en microbiología para preparar medios de cultivo.

·         Goma arábiga. Es una sustancia segregada por plantas para cerrar sus heridas.

FUNCIONES GENERALES DE LOS GLÚCIDOS

Los glúcidos son uno de los cuatro principios inmediatos orgánicos propios de los seres vivos. Su proporción en las plantas es mucho mayor que en los animales. En las plantas constituyen con mucho el principal componente orgánico. Se forman directamente en la fotosíntesis. En los seres vivos realizan dos funciones principales:

·         Por lo que respecta a la función energética, el glúcido más importante es la glucosa, ya que es el monosacárido más abundante en el medio interno.

·         En lo que concierne a la función estructural, se ha de destacar la importancia del enlace b. Entre los glúcidos con función estructural podemos citar: la celulosa en los vegetales, la quitina en los artrópodos, la ribosa  y desoxirribosa en los ácidos nucleicos de todos los seres vivos, y los peptidoglucanos en las bacterias.

Otras funciones específicas de determinados glúcidos son la de antibiótico, la de vitamina C, la anticoagulante, la hormonal, la enzimática, y la inmunológica.

BIBLIOGRAFIA

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