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Una visión De La vida El virus H1N1 es la causa de la influenza H1N1 (gripe). Las...

Una visión De La vida El virus H1N1 es la causa de la influenza H1N1 (gripe). Las partículas del virus H1N1 (azul) son visibles en la célula (verde). Cuando esta cepa de virus emergió, el sistema inmunológico humano no reconocía su nueva combinación de genes. Como resultado, el virus se propagó fácilmente, causando una pandemia. El color de la micrografía electrónica de barrido (SEM) ha sido mejorado. CONCEPTOS CLAVE E I brote de influenza H1N1 (gripe) se convirtió en el centro de atención mundial en abril de 2009. En pocos meses, más de 200 países habían notificado casos confirmados de esta enfermedad viral, la gripe H1N1 había 1.1 Los temas básicos de biología incluyen evolución, transfe- rencia o flujo de información y transferencia o flujo de energía. causado miles de muertes. De acuerdo con Centros para el Control y Pre- 1.2 Las características de la vida incluyen estructura celular, vención de Enfermedades (CDC), de Estados Unidos, más de 200 agentes crecimiento y desarrollo, metabolismo autorregulador, res- patógenos conocidos (organismos causantes de enfermedades) tienen el puesta a los estímulos, y reproducción. potencial de amenaza mundial. Históricamente, las cepas virales nuevas 1.3 La organización biológica es jerárquica e incluye molécu- han cobrado muchas vidas humanas. Por ejemplo, en 1918, una pandemia las, célula, tejido, órgano, sistema de órganos e individuo; de gripe mató a más de 20 millones de personas en todo el mundo. Los la organización ecologica incluye la población, comunidad, ecosistema y biosfera. epidemiólogos advierten que aún hoy en día una pandemia de gripe podría matar a millones de personas. Las pandemias como la gripe H1N1 tienen 1.4 La transferencia de información incluye la del ADN de una generación a la siguiente, la transmisión de señales químicas un impacto global negativo. Afectan muchos aspectos de la vida, como la y eléctricas dentro de las células de cada organismo y entre economía, los viajes, el turismo y la educación. ellas, y de los productos químicos, así como de la información Armados con nueva tecnología, los biólogos trabajan estrechamente visual y sonora que permiten en conjunto a los organismos con profesionales de la salud pública y de otras áreas de la salud para comunicarse unos con otros e interactuar con su entorno. prevenir pandemias peligrosas. Cuando surge un nuevo agente causante 1.5 Los individuos y ecosistemas enteros dependen de un de enfermedad, los biólogos estudian sus relaciones evolutivas con pató- aporte continuo de energía. La energía fluye dentro de las células y de un organismo a otro. genos conocidos. Por ejemplo, los investigadores han determinado que la 1.6 La evolución es el proceso mediante el cual los organismos pandemia de gripe de 1918 fue causada por el virus de influenza A (H1 N1) de las poblaciones cambian con el tiempo, adaptándose a las que pudo haber mutado y recientemente emergido de una cepa porcina modificaciones en su entorno; el árbol de la vida incluye tres o aviar. La cepa de H1N1 que fue identificada en 2009 estuvo relacionada ramas principales, o dominios de vida. con el patógeno de 1918. 1.7 Los biólogos se preguntan, formulan hipótesis, hacen Los biólogos determinaron que la cepa de H1N1 de 2009 evolucionó a predicciones y recogen datos de una cuidadosa observación partir de una combinación de cepas de este virus provenientes de cerdos, y experimentación, y con base en sus resultados, llegan a conclusiones. aves y seres humanos infectados. Además encontraron que esta cepa de H1N1 contiene una combinación única de segmentos de genes para los que los humanos no tienen inmunidad preexistente. 1 Conocer acerca de los orígenes de los virus proporciona pistas impor- 1. Evolución. Las poblaciones de organismos han evolucionado a tra- tantes sobre su estructura y comportamiento, y sugiere hipótesis para vés del tiempo a partir de formas primitivas de vida. Los científicos combatirla. Entonces, los científicos deben probar sus hipótesis en el han acumulado una gran cantidad de evidencia que muestra que laboratorio. Los investigadores fueron capaces de determinar los antí- las diversas formas de vida en este planeta están relacionadas entre genos (ciertas proteínas) en la superficie del H1N1. Estos antígenos se sí y que las poblaciones han evalucionado, es decir, han cambiado con el tiempo, a partir de las primeras formas de vida. El proceso unen con los receptores de las células humanas para infectarlas. Con de evolución es el marco para la ciencia de la biología y es un tema base en estudios detallados de la gripe H1N1, la vacuna se desarrolló importante de este libro. rápidamente. 2. Transferencia o flujo de información. La información se debe Los agentes patógenos pueden atacar y expandirse rápidamente, y transmitir dentro y entre los organismos, y éstos deben poder re- la continua evolución de los patógenos resistentes a los medicamentos cibir información de su entorno. La supervivencia y la función de constituye un reto importante. Las nuevas variedades de HIN1 siguen cada célula y cada organismo dependen de la transmisión ordenada apareciendo, y los investigadores los deben caracterizar de forma de la información. La evolución depende de la transmisión de la in- rápida y evaluar su virulencia potencial. Los científicos predicen que las formación genética de una generación a otra. nuevas variedades pueden mostrar una mayor resistencia a los medica- 3. Transferencia o flujo de energía. Todos los procesos de la vida, mentos y pueden ser más virulentas. Además, las vacunas que se han incluyendo miles de reacciones químicas que mantienen la orga- desarrollado recientemente podrían no ser efectivas. Las enfermedades nización de la vida, requieren de un aporte continuo de energía. emergentes se tratarán más adelante en el capítulo 24. La mayor parte de la energía utilizada por los seres vivos proviene de la luz solar. La energía del Sol se transfiere a través de sistemas Este es un momento excitante para estudiar biología, la ciencia vivientes desde los productores a los consumidores, los descom- de la vida. Los importantes y nuevos descubrimientos biológicos que ponedores obtienen energía de los cadáveres y de desechos de los se están haciendo casi a diario afectan cada aspecto de nuestras vidas, productores y consumidores de los que se alimentan. La energía incluyendo la salud, alimentación, seguridad, interacción con otras también se transfiere continuamente de un compuesto químico a personas y seres vivos y con el entorno ambiental del planeta. Los otro dentro de cada célula. conocimientos que surgen proporcionan nuevos puntos de vista acerca La evolución, la transferencia de información y la transferencia de energía de la especie humana y de los millones de otros organismos con los son las fuerzas que dan características únicas a la vida. Este estudio de la que compartimos este planeta. La biología afecta nuestras decisiones biología se inicia con el desarrollo de un conocimiento más preciso de las personales, gubernamentales y sociales. Por ejemplo, se necesita un características fundamentales de los sistemas vivos. esfuerzo combinado de todos los niveles de la sociedad humana para proporcionar los recursos y conocimientos a fin de enfrentar los desa- fíos de una pandemia mundial. Repaso Sea cual sea su especialidad universitaria o el objetivo de su ¿Por qué la evolución, la transferencia de información y transferencia carrera, los conocimientos de los conceptos biológicos son una herra- de energía se consideran básicas para la vida* mienta vital para la comprensión de nuestro mundo y para cumplir ¿Qué significa el término evolución aplicado a poblaciones de organismos* con muchos de los retos personales, sociales y globales a los que nos enfrentamos. Entre estos desafíos están la creciente población hu- mana, la disminución de la diversidad biológica, la disminución de los recursos naturales, el cambio climático global y la prevención y cura de 1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA VIDA enfermedades, tales como enfermedades del corazón, cáncer, diabetes, OBJETIVO DE APRENDIZAj E enfermedad de Alzheimer, síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), y la gripe. Enfrentar estos desafíos requerirá de los esfuerzos 2 Distinguir entre seres vivos y cosas no vivas mediante la descripción de rasgos que caracterizan a los organismos vivos. combinados de biólogos y otros científicos, profesionales de la salud, educadores, políticos y ciudadanos con información de biología. Es fácil reconocer que un árbol de pino, una mariposa, y un caballo Este libro es un punto de partida para la exploración de la biología. son seres vivos, mientras que una roca no lo es. A pesar de su diver- Le proporcionará los conocimientos básicos y las herramientas para ser sidad, los organismos que habitan en nuestro planeta comparten un parte de esta fascinante ciencia, así como un miembro más informado conjunto de características comunes que los distinguen de las cosas de la sociedad. inertes. Estas características incluyen una clase precisa de organiza- ción, crecimiento y desarrollo, de metabolismo autorregulado, la ca- pacidad de responder a los estímulos, reproducción y la adaptación al cambio ambiental. 1.1 TRES TEMAS BÁSICOS OBJ ETIVO DE APRENDIZAJE Los organismos están compuestos por células 1 Describir los tres temas básicos de la biología. Aunque varían mucho en tamaño y apariencia, todos los organismos consisten de unidades básicas llamadas células. Las nuevas células se En este primer capítulo se presentan los tres temas básicos de la biología. forman sólo por la división de células previamente existentes. Como Ellos están conectados entre sí y con casi todos los conceptos que se se analizará en el capítulo 4, estos conceptos se expresan en la teoría analizan en este libro. celular, un concepto unificador fundamental de la biología. 2 Capítulo 1  Algunas de las formas más simples de vida, como los protozoarios, son organismos unicelulares, lo que significa que cada uno consta de una sola célula (fiIGURA 1-1). Por el contrario, el cuerpo de un perro o un árbol de arce están formados de miles de millones de células. En este tipo de organismos multicelulares complejos, los procesos de la vida dependen de las funciones coordinadas de sus componentes celula- res que pueden estar organizadas en forma de tejidos, órganos y sistemas de órganos. Cada célula está envuelta por una membrana plasmática que la protege y separa del medio ambiente externo que la rodea. La membrana plasmática regula el paso de materiales entre la célula y su entorno. Las células tienen moléculas especializadas que contienen instrucciones ge- néticas y transmiten información genética. En la mayoría de las células, las instrucciones genéticas están codificadas en el ácido desoxirribonu- 250 pm cleico, conocido simplemente como ADN. Las células normalmente tienen estructuras internas llamadas orgánulos u organelos que están (a) Los organismos unicelulares constan de una compleja organizacióln de especializados para realizar funciones específicas. la célula que realiza todas las fulaciones esenciales para la vida. Los ciliados Fundamentalmente hay dos tipos diferentes de células: procariotas como este Paramecium, se mueven batiendo sus cilios de aspecto piloso. y eucariotas. Las células procariotas son exclusivas de las bacterias y organismos microscópicos llamados arqueos. Todos los otros organis- mos se caracterizan por sus células eucariotas. En general estas células contienen diversos orgánulos delimitados por membranas, incluyendo un núcleo, que alberga el ADN. Las células procariotas son estructural- mente más simples, no tienen un núcleo ni otros orgánulos delimitados por membranas. Los organismos crecen y se desarrollan El crecimiento biológico implica un aumento en el tamaño de las célu- las individuales de un organismo, en el número de células, o en ambos. El crecimiento puede ser uniforme en las diversas partes de un organismo, o puede ser mayor en algunas partes que en otras, haciendo que las pro- porciones del cuerpo cambien a medida que se produce el crecimiento. Algunos organismos, por ejemplo la mayoría de los árboles, continúan cre- ciendo durante toda su vida. Muchos animales tienen un período de creci- miento definido que termina cuando se alcanza el tamaño característico de adulto. Un aspecto interesante del proceso de crecimiento es que cada parte del organismo sigue funcionando normalmente a medida que crece. Los organismos vivos se desarrollan conforme crecen. El desarro- fío incluye todos los cambios que tienen lugar durante la vida de los organismos. Al igual que muchos otros organismos, cada ser humano (b) Los organismos mcilticelulares, como este bLifalo africano (Syncerc/s calder) y la hierba que pastan, pueden consistir en miles de millones de comienza su vida como un huevo fertilizado, que crece y se desarrolla. células especializadas para realizar funciones específicas. Las estructuras yla forma del cuerpo que se desarrollan están delicada- mente adaptadas a las funciones que el organismo debe realizar. FIGURA 1-1 Formas de vida unicelulares y multicelulares Los organismos regulan sus procesos metabólicos Dentro de todos los organismos, se realizan reacciones químicas y trans- La regulación de la concentración de la glucosa (un azúcar simple) formaciones de energía que son esenciales para la nutrición, el creci- en la sangre de los animales complejos es un buen ejemplo de un meca- miento y la reparación de las células, yla conversión de energía en formas nismo homeostático. Sus células requieren un suministro constante de útiles. La suma de todas las actividades químicas del organismo es su moléculas de glucosa, que se desdobla o rompe para obtener energía. El metabolismo. sistema circulatorio proporciona glucosa y otros nutrientes a todas las Los procesos metabólicos ocurren de manera continua en todos células. Cuando la concentración de glucosa en la sangre se eleva por los organismos, y deben ser cuidadosamente regulados para mantener encima de los límites normales, el exceso de glucosa se almacena en el la homeostasis, un ambiente interno adecuado y equilibrado. Cuando hígado y en las células musculares en forma de glucógeno. Si usted no se ha elaborado una cantidad suficiente de un producto celular, se debe come durante unas cuantas horas, la concentración de glucosa empieza a disminuir o suspender su producción. Cuando se requiere una sustancia bajar. Su cuerpo convierte los nutrientes almacenados en glucosa, regre- en particular, se deben activar los procesos celulares que la producen. Es- sando los niveles normales de glucosa en la sangre. Cuando la concentra- tos mecanismos homeostáticos son sistemas de control de autorregulación ción de glucosa disminuye, usted siente hambre y al comer se restauran que son muy sensibles y eficientes. los nutrientes. U n a vi sión de la vida 3  Los organismos responden a estímulos Todas las formas de vida responden a estímulos, a los cambios físicos o químicos en su ambiente interno o externo. Los estímulos que provocan una respuesta en la mayoría de los organismos son los cambios en el co- lor, intensidad o dirección de la luz; cambios de temperatura, presión, o el sonido; y cambios en la composición química del suelo, del aire o del agua circundante. Responder a estímulos implica movimiento, aunque no siempre locomoción (moverse de un lugar a otro). Flagelos En los organismos simples, el individuo entero puede ser sensible a los estímulos. Ciertos organismos unicelulares, por ejemplo, responden a la luz brillante retirándose. En algunos organismos, la locomoción se logra mediante la lenta formación de prolongaciones o seudópodos de la célula, el proceso de movimiento ameboide. Otros organismos se mueven batiendo las diminutas extensiones pilosas de la célula llamadas cilios o de estructuras más grandes conocidas como dagelos (FIGURA 1-2).Algu- nas bacterias se mueven haciendo rotar sus flagelos. La mayoría de los animales se mueven de forma muy evidente. Se menean, gatean, nadan, corren o vuelan debido a la contracción de sus músculos. Las esponjas, corales y ostras tienen un nado libre en sus esta- dios larvarios, pero como adultos la mayoría son sésiles, lo que significa que no se pueden mover de un lugar a otro. De hecho, pueden perma- 1 pm necer firmemente unidos a una superficie, tal como el fondo del mar o una roca. Muchos organismos sésiles tienen cilios o flagelos que baten rítmicamente, llevándoles alimentos y oxígeno del agua circundante. FIGURA 1-2 Movimiento biológico Los animales complejos, como los saltamontes, lagartos, y los seres hu- Estas bacterias (Helicobacter pylori), equipadas con flagelos para su loco- manos, tienen células altamente especializadas que responden a tipos moción, se han relacionado con las úlceras de estómago. La fotografía fue específicos de estímulos. Por ejemplo, las células de la retina del ojo de tomada con un microscop1o electrónico de barrido. Las bacterias no son realmente de color rojo y azul. Su color se ha mejorado artificialmente. los vertebrados responden a la luz. Aunque las respuestas pueden no ser tan obvias como las de los ani- males, las plantas responden a la luz, a la gravedad, al agua, al tacto, y otros estímulos. Por ejemplo, todas las plantas orientan sus hojas hacia el Sol y crecen hacia la fuente de luz. Mu- chas de las respuestas de las plantas im- plican diferentes tasas de crecimiento de varias partes del cuerpo de la planta. Algunas plantas, como la Venus atrapa- moscas de los pantanos de Carolina, son muy sensibles al tacto y capturan insectos (FIGURA 1-3). Sus hojas están articuladas a lo largo de la nervadura, y tienen un olor que atrae a los insectos. Los pelos se activan sobre la superficie de la hoja al detectar la llegada de un in- secto y estimulan a la hoja para que se doble. Cuando se unen los bordes, se en- trelazan, impidiendo el escape de los insectos. Enseguida la hoja segrega en- zimas que matan y digieren al insecto. La Venus atrapamoscas por lo general crece en suelo deficiente de nitrógeno. La planta obtiene parte del nitróge- no necesario para su crecimiento de los insectos que se “come”. (a) Los pelos en la superficie de las hojas de (b) Los bordes de la Inoja se juntan y entrelazan, la Venus atrapamoscas (Dionaea muscipula) para impedir que la mosca se escape. Entonces detectan el toque de un insecto, y la hoja la laoja segrega enzimas que matan y digieren Los organismos se reproducen responde doblándose. el insecto. Hace tiempo, la gente pensaba que los gusanos surgían de forma espontánea FIGURA1-3 Plantas que responden a estímulos a partir de la crin del caballo en una 4 Capítulo 1  100 pm FIGURAL-5 Adaptaciones Estas cebras de Burchell (Equus burchelli). fotografiadas en Tanzania, adap- (a) Reproducción asexual. Un individuo da lugar a dos o mas descen- tan su comportamiento para ponerse en una situación conveniente a fin de dientes que son similares al progenitor. Esta imagen lcuestra la estar atentas ante los leones y otros depredadores. Se cree que las rayas división de la Diłílugia, una ameba unicelular, para formar dos amebas. son una adaptación para la protección visual contra los depredadores. Éstas les sirven como camuflaje o para romper la forma, cuando se ven a dis- tancia. El estõmago de la cebra estã adaptado para alimentarse con pasto grueso que han dejado otros herbívoros, una adaptación que le ayuda al animal a sobrevivir cuando la comida escasea. partir del óvulo fecundado. Los descendientes producidos por la repro- ducción sexual son el resultado de la interacción de varios genes aporta- dos por la madre y el padre. Esta variación genética es importante en los procesos vitales de la evolución y la adaptación. Las poblaciones evolucionan y se adaptan al medio ambiente La capacidad de una población para evolucionan durante muchas gene- raciones y adaptarse a su entorno les permite sobrevivir en un mundo (b) Reproducción sexual. Generalmente, cada uno de los dos cambiante. Las adaptaciones son características que se heredan y que progenitores contribuye con un gameto (espermatozoide u óvulo). aumentan la capacidad de un organismo para sobrevivir en un entorno Los gametos se fusionan para producir los descendientes, cada particular. La lengua larga y flexible de la rana es una adaptación para uno de los cuales tienen una combinación de las características de capturar insectos, las plumas ylos huesos livianos de los pájaros son adap- ambos padres. Esta imagen muestra un par de moscas tropicales taciones para volar, y la gruesa cubierta del pelo del oso polar es una apareándose. adaptación para sobrevivir a las gélidas temperaturas. Las adaptaciones pueden ser estructurales, fisiológicas, bioquímicas, de comportamiento, o FIGURAL-4 Reproducciõn asexual y sexual una combinación de las cuatro (fiIGURA1-5). Todos los organismos biológi- camente exitosos son una compleja colección de adaptaciones coordinadas que se han producido a través de los procesos evolutivos. cubeta de agua, las larvas a partir de la came en descomposición, y las ranas a partir dellodo del Nilo. Gracias a1 trabajo de varios científicos, entre ellos el médico italiano Repaso Francesco Redi en el siglo xvii y el químico frames Louis Pasteur en el ¿Que características distinguen a un organismo vivo de un objeto siglo xix, se sabe que todos los organismos provienen de otros organis- inanimado* mos ya existentes. ¿Cuáles serían las consecuencias para un organismo si sus mecanismos Los organismos simples, como las amebas, se perpetúan por repro- homeostáticos fallaran* Explique su respuesta. ducción asexual (FIGURA 1-4a). Cuando una ameba ha crecido hasta ¿Que se entiende por adaptaciones* un tamaño determinado, se reproduce dividiéndose a la mitad para for- mar dos nuevas amebas. Antes de que se divida una ameba, su material hereditario (conjunto de genes) se duplica, y un conjunto completo 1.3 NIVELES DE ORGANIZACIÓN se distribuye en cada nueva célula. Excepto por el tamaíio, cada nueva ameba es similar a la célula progenitora. La única manera de que se pro- BIOLÓGICA duzca la variación en un organismo de reproducción asexual es por mu- tación genética, un cambio permanente en los genes. OBJETIVO DE APRENDIZAJ E En la mayoría de las plantas y animales, la reproducción sexual se Construir una jerarquía de organizaciõn biológica, que incluya los niveles lleva a cabo por la fusión de un óvulo y un espermatozoide para formar característicos de los organismos individuales y los niveles característi- un óvulo fecundado (rI GU RA 1-4b). El nuevo organismo se desarrolla a cos de sistemas ecológicos. Una visión de Ia vida 5 Ya sea que se estudie un solo organismo o los seres vivos como un todo, que viven en la misma área geográfica, al mismo tiempo constituyen se puede identificar una jerarquía de organización biológica (FIGURAS-6). una población. Las poblaciones de diversos tipos de organismos que En cualquier nivel, la estructura y la función están estrechamente habitan en un área particular e interactúan entre sí forman una comu- relacionados. Una forma de estudiar un nivel en particular es observando nidad. Una comunidad puede constar de cientos de diferentes tipos sus componentes. Los biólogos pueden ampliar su punto de vista sobre de organismos. las células con el estudio de los átomos y moléculas que la componen. Al Una comunidad, junto con su entorno inerte es un ecosistema. aprendizaje sobre una estructura mediante el estudio de sus partes se le Un ecosistema puede ser tan pequeño como un estanque (o incluso un llama reduccionismo. Sin embargo, el todo es más que la suma de sus charco) o tan grande como las grandes planicies de América del Norte partes. Cada nivel tiene propiedades emergentes, características que o la tundra ártica. Todos los ecosistemas de la Tierra en conjunto se co- no se encuentran en los niveles inferiores. Las poblaciones de organis- nocen como la biosfera, que incluye a toda la Tierra habitada por or- mos tienen propiedades emergentes tales como densidad de población, ganismos vivos, la atmósfera, la hidrosfera (agua en cualquier forma), y estructura de edad y tasas de natalidad y de mortalidad. Los individuos la litosfera (corteza de la Tierra). El estudio de cómo los organismos se que conforman una población no tienen estas características. Considere relacionan entre sí y con su entorno físico se llama ecología (derivada también el cerebro humano. El cerebro está compuesto de millones de del griego niños, que significa “casa”). neuronas (células nerviosas). Sin embargo, se podrían estudiar todas es- tas neuronas individuales y no tener idea de las capacidades funcionales Repaso del cerebro. Sólo cuando las neuronas se conectan entre sí de manera precisa se hacen evidentes las propiedades emergentes, tales como la ca- ¿Cuáles son los niveles de organización dentro de un organismo* pacidad para pensar, hacer juicios y la coordinación motora. ¿Cuáles son los niveles de organización ecológica* Los organismos presentan diferentes niveles de organización 1.4 TRANSFERENCIA DE IN FORMACIÓN El nivel químico, el más básico de la organización biológica, incluye áto- mos y moléculas. Un átomo es la unidad más pequeña de un elemen- OBJETIVO DE APRENDIZAJ E to químico que conserva las propiedades características de ese elemento. 4 Resumir la importancia de la transferencia de información dentro y entre Por ejemplo, un átomo de hierro es la cantidad más pequeña posible de los sistemas de vida, dando ejemplos específicos. hierro. Los átomos se combinan químicamente para formar moléculas. Dos átomos de hidrógeno se combinan con un átomo de oxígeno para Un organismo hereda la información que necesita para crecer, desa- formar una sola molécula de agua. Aunque se compone de dos tipos de rrollarse, autorregularse metabólicamente, responder a los estímulos, átomos que son gases, el agua puede existir como líquido o sólido. Las y reproducirse. Cada organismo contiene también instrucciones preci- propiedades del agua son muy diferentes de las de sus componentes hi- sas para elaborar las moléculas necesarias para la comunicación de sus drógeno y oxígeno, este es un ejemplo de propiedades emergentes. células. La información que un organismo requiere para realizar estos A nivel celular, muchos tipos de átomos y moléculas se asocian en- procesos de la vida se modifica y se transmite en forma de sustancias quí- tre sí para formar células. Sin embargo, una célula es mucho más que un micas e impulsos eléctricos. Los organismos también deben comunicar montón de átomos y moléculas. Sus propiedades emergentes hacen de información entre sí. ésta la unidad básica estructural y funcional de la vida, el componente más simple de la materia viva que puede realizar todas las actividades El ADN transmite información necesarias para vivir. de una generación a la siguiente Durante la evolución de organismos multicelulares, las células se asociaron para formar tejidos. Por ejemplo, la mayoría de los animales Los seres humanos procrean solamente bebés humanos, no jirafas o ro- tienen tejido muscular y tejido nervioso. Las plantas tienen epidermis, sales. En los organismos que se reproducen sexualmente, cada descen- un tejido que sirve como una cubierta protectora, y tejidos vasculares diente es una combinación de los rasgos de sus padres. En 1953, James que mueven los materiales a través del cuerpo de la planta. En la mayo- Watson y Francis Crick trabajaron con la estructura del ADN, la molécu- ría de los organismos complejos, los tejidos se organizan en estructu- la de gran tamaño que constituye los genes, que son las unidades de ma- ras funcionales llamadas órganos, tales como el corazón y el estómago terial hereditario (FIGURA 1-7). Una molécula de ADN consiste de dos en animales y las raíces y las hojas de las plantas. En los animales, cada cadenas de átomos que se pliegan entre sí para formar una hélice. Como grupo principal de funciones biológicas lo realiza un grupo coordinado se describe en el capítulo 2, cada cadena se compone de una secuencia de tejidos y órganos llamado sistema de órganos. Los sistemas circu- de subunidades químicas llamados nucleótidos. Hay cuatro tipos de latorio y digestivo son ejemplos de sistemas de órganos. Funcionando nucleótidos en el ADN, y cada secuencia de tres nucleótidos es parte del en conjunto con gran precisión, los sistemas de órganos constituyen un código genético. complejo organismo multicelular. Una vez más, las propiedades emer- El trabajo de Watson y Crick permitió entender este código gené- gentes son evidentes. Un organismo es mucho más que los sistemas de tico. La información codificada en las secuencias de nucleótidos en el órganos que lo componen. ADN transmite la información genética de generación en generación. El código funciona algo así como un alfabeto. Los nucleótidos pueden “deletrear” una asombrosa variedad de instrucciones para la creación Se pueden identificar varios niveles de organismos tan diversos como las bacterias, las ranas y los árboles de organización ecológica secoya. El código genético es universal, es decir, prácticamente idén- Los organismos interactúan para formar niveles aún más complejos tico en todos los organismos, un ejemplo dramático de la unidad de de organización biológica. Todos los miembros de una misma especie la vida. 6 Capítulo 1  f-cosisie los realzan asfunciones :ólula. químico Macromolécula oímos se unen armar molóculas. 5cromolÓcLilas son Biosfer£ es moléculas cono ›hínaa v el ADN Átnmn rJe nv ínenn FIGURA 1-6 Animada La jerarquía de la organización biológica Una visión de la vida 7  Las células utilizan las proteínas y muchos otros tipos de molécu- las para comunicarse entre sí. En un organismo multicelular, las células producen compuestos químicos como las hormonas, un tipo de seña- lizadores celulares. Las hormonas y otros mensajeros químicos pueden ser señalizadores celulares en órganos distantes para que secreten una sustancia necesaria en particular o para cambiar alguna actividad me- tabólica. De esta manera, las señales químicas ayudan a regular el cre- cimiento, el desarrollo y los procesos metabólicos. Los mecanismos implicados en la señalización celular a menudo involucran procesos bioquímicos complejos. La señalización celular es actualmente un área de intensa investi- gación. Un aspecto importante ha sido la transferencia de información entre las células del sistema inmunológico. Una mejor comprensión de cómo se comunican las células promete nuevos conocimientos sobre cómo el cuerpo se protege contra los organismos causantes de enfer- medades. Aprender a manejar la señalización celular puede conducir a nuevos métodos de administración de fármacos en las células y nuevos tratamientos para el cáncer y otras enfermedades. Algunos organismos utilizan señales eléctricas para transmitir in- t formación. La mayoría de los animales tiene un sistema nervioso que transmite la información a través de impulsos eléctricos y compuestos químicos conocidos como neurotransmisores. La información transmi- tida desde una parte del cuerpo a otra es importante en la regulación de g los procesos vitales. En los animales complejos, el sistema nervioso es el que provee la información acerca del ambiente exterior transmitiendo se- g ñales desde los receptores sensoriales como los ojos ylos oídos al cerebro. La información también se debe transmitir de un organismo a otro. % Los mecanismos para este tipo de comunicación incluyen la liberación de productos químicos como feromonas, las señales visuales y sonoras. Típicamente, los organismos utilizan una combinación de varios tipos = de señales de comunicación. Un perro puede enviar señales de agresión