1.4 Características y factores de riesgo de la biodiversidad

La biodiversidad de México cuenta con una amplia serie de características que lo convierten en un ecosistema de flora y fauna único, pero que por desgracia comprende también muchos factores de riesgo que se intentan solucionar.

Según La Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO), a pesar de que el territorio mexicano abarca únicamente el 1% de la superficie terrestre, México cuenta con más del 10% de las especies registradas en el planeta.

México cuenta con una gran variedad de especies endémicas; esto es, especies autóctonas que hacen vida en un ecosistema específico del territorio mexicano. Entre ellas se encuentran: la palma de Guadalupe, el pino de Jalisco, la víbora de cascabel pigmea y la tortuga del desierto.

Características de la megabiodiversidad de México
Los registros geológicos y biológicos del territorio mexicano propician ciertas condiciones naturales que, a su vez, forjaron la variedad de ecosistemas y especies endémicas de la región.

Entre los principales ecosistemas apreciables en México se encuentran: selvas tropicales, bosques templados, cuevas, grutas, matorrales, pastizales, ciénagas, manantiales, lagos, arroyos, ríos subterráneos, costas rocosas, manglares, playas y dunas, mar abierto, fondos marinos y arrecifes coralinos.

Según el Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático – INECC (2007), el estado mexicano más biodiverso es el estado de Oaxaca. Le siguen Chiapas, Veracruz, Guerrero y Michoacán.

¿Cuáles son los factores de riesgo de la biodiversidad Mexicana?
Los factores que más amenazan la supervivencia de las especies animales y vegetales en México son:

Deterioro de los hábitats naturales: la intervención de la mano del hombre es uno de los factores de riesgo más importantes.

El hombre transforma constantemente ecosistemas vírgenes en zonas de explotación agropecuaria, industrial, urbana o turística, lo que se convierte en la principal causa de pérdida de biodiversidad.

El desequilibrio de los ecosistemas: La introducción de especies exóticas en ecosistemas ajenos fomenta el desequilibrio ambiental.

Las especies exóticas que son violentadas, extraídas de su hábitat natural, e incluidas en un ecosistema diferente, suelen convertirse en plagas del nuevo ecosistema, alterando el equilibrio ambiental de la zona en la cual han sido introducidas.

Sobre-explotación de los ecosistemas: Si la extracción de animales de un ecosistema supera la tasa de reproducción de dicha especie, la población neta del lugar disminuye, fomentando la extinción de las especies por sobre-explotación.

Una de las principales causas de sobre-explotación de las especies es la cacería indiscriminada.

Turismo insostenible: Algunos ecosistemas marinos como arrecifes coralinos, manglares o humedales suelen ser modificados o destruidos para el desarrollo de actividades turísticas.

Contaminación ambiental: El uso de fertilizantes o insecticidas industriales, así como de aerosoles que contaminan la capa de ozono, fomentan la contaminación del agua, aire y suelo.

La contaminación, a su vez, incide en la presencia de cambios climáticos, como el aumento de la temperatura debido al efecto invernadero, por ejemplo.

Este tipo de modificaciones en el ecosistema perjudican considerablemente las condiciones de vida de las especies.

1.3 Relación entre adaptación y selección natural

Adaptación

La adaptación se refiere a aquellos cambios y mutaciones en el ámbito genético que adoptan ciertas especies para poder sobrevivir en un ambiente con características específicas. 

Estos cambios estructurales pasan a las siguientes generaciones, es decir, son hereditarios. En la adaptación pueden competir organismos similares, y aquel que logre sacar el mejor provecho del ambiente que le rodea, es el que estará mejor adaptado. 

El ambiente juega un papel fundamental en la adaptación de los organismos; en la mayoría de los casos, la adaptación se desarrolla precisamente por una variación en el ecosistema en el que habitan ciertos individuos. El medio dictará las condiciones que son necesarias para que un individuo o especie pueda desarrollarse con éxito y lograr la supervivencia. 

Cambios físicos y de comportamiento 

El proceso de adaptación puede referirse a aspectos físicos, elementos estructurales de un organismo. Y también puede referirse a aspectos relacionados con su comportamiento ante las circunstancias que le rodean. Si se detallan las características de los organismos, en algunos casos pueden observarse elementos que alguna vez fueron resultado de una adaptación, pero que actualmente no cumplen con una función importante, o si quiera útil, debido a que las condiciones han cambiado. Estos elementos llevan por nombre órganos vestigiales; por ejemplo, son órganos humanos vestigiales el coxis, el apéndice y los pezones masculinos. 

En el caso de los animales, también pueden encontrarse estructuras vestigiales: rastros de las patas traseras en las ballenas, u ojos en animales que viven en ambientes subterráneos en completa oscuridad. Estas estructuras corresponden a elementos de sus antecesores, que no son necesarias en la actualidad. 

Adaptación y nuevas especies 

Generalmente, la adaptación genera cambios en una especie, pero ésta mantiene la esencia de su naturaleza. Sin embargo, existen casos en los que se ha generado una especie completamente nueva a partir de una adaptación, originada por aspectos ambientales, por aislamiento de los individuos, entre otros motivos. 

El proceso de selección natural permite que solo los individuos más aptos sobrevivan y logren reproducirse. 

La teoría de la selección natural indica que aquellos organismos con características más funcionales con relación a su entorno, tienen mayores posibilidades de reproducirse y sobrevivir en dicho entorno, en lugar de los organismos que carecen de estas habilidades. 

Como consecuencia de esta diferenciación, los organismos con las características más desfavorables se reproducen menos y, eventualmente, pueden dejar de existir, dando paso a aquellos que se desenvuelven mejor en un hábitat determinado. 

A mejor funcionamiento, mayor permanencia 

Dado que existe diferenciación entre los organismos, podrá evidenciarse cuál de ellos tiene las características que le permiten mayor capacidad de funcionamiento y desarrollo en un entorno con peculiaridades específicas. Es importante resaltar que la selección natural está asociada a circunstancias puntuales, relacionadas con un momento y un lugar determinados. 

Todas las variaciones que se generen y que sean de provecho para la especie, pasarán a formar parte del individuo, e incluso se heredarán a las siguientes generaciones, si resultan vitales para la supervivencia de dicha especie. 

La selección natural no debe considerarse una fuerza que actúa desde el exterior; se trata de un fenómeno que se genera cuando existe preponderancia de un organismo sobre otro dadas sus características reproductivas superiores. Puede decirse que ha ocurrido una selección natural cuando las adaptaciones hechas por los organismos son consistentes en el tiempo, y no ocurren como consecuencia del azar, sino que persisten en grandes poblaciones y por varias generaciones. Relación entre adaptación y selección natural 

Como puede deducirse de los conceptos anteriores, la selección natural y la adaptación son nociones íntimamente vinculadas. Los organismos que han logrado variar su estructura física o su comportamiento para poder desenvolverse mejor en un ambiente específico (es decir, los que se han adaptado), son los que podrán seguir desenvolviéndose en dicho ambiente, podrán seguir reproduciéndose y, por ende, podrán seguir existiendo. 

Asimismo, los organismos que no lograron adaptarse a sus entornos no podrán reproducirse y, por ende, terminarán desapareciendo naturalmente. Es decir, la adaptación corresponde a las variaciones en los individuos o especies, y la selección natural se refiere a la mejor oportunidad de supervivencia de esos individuos o especies que lograron adaptarse. 

Entonces, las adaptaciones son esas cualidades que han sido seleccionadas naturalmente y que han permitido que una especie permanezca en un lugar, que pueda reproducirse y que pueda producir varias generaciones de individuos. Los individuos adaptados son los elegidos naturalmente para permanecer en dicho lugar.

1.2 Aportaciones de Darwin para explicar la evolución

Puntos más importantes:
Charles Darwin era un naturalista británico que propuso la teoría de la evolución biológica por selección natural.

Darwin definió la evolución como "descendencia con modificación", la idea de que las especies cambian a lo largo del tiempo, dan origen a nuevas especies y comparten un ancestro común.

El mecanismo que Darwin propuso para la evolución es la selección natural. Debido a que los recursos son limitados en la naturaleza, los organismos con rasgos heredables que favorezcan la supervivencia y la reproducción tenderán a dejar una mayor descendencia que sus pares, lo que hace que la frecuencia de esas características aumente a lo largo de varias generaciones.

La selección natural hace que las poblaciones se adapten o se vuelvan cada vez más adecuadas a su entorno con el paso del tiempo. La selección natural depende del medio ambiente y requiere que existan variaciones heredables en un grupo.

Darwin y el viaje del Beagle

El libro de Darwin, "El origen de las especies", expone sus ideas acerca de la evolución y la selección natural. Estas ideas se basaron en gran medida en las observaciones directas que Darwin realizó en sus viajes alrededor del mundo. De 1831 a 1836 fue parte de una expedición de investigación realizada a bordo del barco HMS Beagle, la cual hizo paradas en Sudamérica, Australia y la punta sur de África. En cada parada, Darwin tuvo la oportunidad de estudiar y catalogar las plantas y los animales de la localidad.

En el transcurso de sus viajes, Darwin empezó a observar patrones interesantes en la distribución y las características de los organismos. Podemos ver algunos de los patrones más importantes que descubrió en la distribución de los organismos estudiando las observaciones que realizó sobre las islas Galápagos en la costa de Ecuador.

Darwin encontró que las islas cercanas en las Galápagos tenían especies similares, pero no idénticas, de pinzones. Más aún, notó que cada especie de pinzón era adecuada a su entorno y su función en este. Por ejemplo, las especies que comían semillas grandes tenían picos grandes y duros, mientras que las que consumían insectos presentaban picos delgados y puntiagudos. Finalmente, observó que los pinzones (y otros animales) de las islas Galápagos eran parecidos a las especies que se encontraban en la parte continental de Ecuador, pero distintas de las del resto del mundo.

Darwin no dedujo todo esto durante su viaje. De hecho, ¡ni siquiera se dio cuenta de que los pinzones eran especies emparentadas pero diferentes hasta que le mostró sus especímenes a un ornitólogo (biólogo de aves) experto varios años después!

Sin embargo, elaboró gradualmente una idea que pudiera explicar el patrón de los pinzones emparentados pero diferentes.

De acuerdo con la idea de Darwin, este patrón tendría sentido si las islas Galápagos hubieran estado habitadas desde hace mucho tiempo por aves provenientes del continente vecino. En cada isla, los pinzones se adaptarían gradualmente a las condiciones locales (a lo largo de muhcas generaciones y durante largos periodos de tiempo). Este proceso pudo haber llevado a la formación de una o más especies distintas en cada isla.

Pero, si esta idea era correcta, ¿por qué lo era? ¿Qué mecanismo podía explicar de qué manera cada población de pinzones había adquirido adaptaciones o características que la hacían más adecuada para vivir en su entorno inmediato? Durante su viaje, y en los años que le siguieron, Darwin desarrolló y refinó un conjunto de ideas que podrían explicar los patrones que observó durante su viaje. En su libro, El origen de las especies, Darwin explicó sus dos ideas fundamentales: la evolución y la selección natural.

Evolución

Darwin propuso que las especies cambian con el tiempo, que las especies nuevas provienen de especies preexistentes y que todas las especies comparten un ancestro común. En este modelo, cada especie tiene su propio conjunto de diferencias heredables (genéticas) en relación con su ancestro común, las cuales se han acumulado gradualmente durante periodos de tiempo muy largos. Eventos de ramificación repetidos, en los que las nuevas especies se desprenden de un ancestro común, producen un "árbol" de muchos niveles que une a todos los seres vivos.

Darwin se refirió a este proceso, en el que los grupos de organismos cambian en sus características heredables a lo largo de generaciones, como "descendencia con modificaciones". Hoy en día, lo llamamos evolución. El boceto de Darwin que se ve arriba ilustra esta idea y muestra cómo una especie puede ramificarse en dos a lo largo del tiempo, y cómo este proceso puede repetirse muchas veces en el "árbol genealógico" de un grupo de especies emparentadas.

Selección natural
Es importante destacar que Darwin no solo propuso que los organismos evolucionaban. Si ese hubiera sido el inicio y el fin de su teoría, ¡no estaría en tantos libros de texto hoy en día! Además, Darwin también propuso un mecanismo para la evolución: la selección natural. Este mecanismo era elegante y lógico, y explicaba cómo podían evolucionar las poblaciones (tener descendencia modificada) de tal manera que se hacían más adecuadas para vivir en sus entornos con el paso del tiempo.

El concepto de selección natural de Darwin está basado en varias observaciones fundamentales:

Los rasgos a menudo son heredables. En los seres vivos, muchas características son hereditarias o pasan de padres a hijos. (Darwin sabía que esto sucedía, si bien no sabía que los rasgos se heredaban mediante genes).

Se produce más descendencia de la que puede sobrevivir. Los organismos son capaces de generar más descendientes de los que su medio ambiente puede soportar, por lo que existe una competencia por los recursos limitados en cada generación.

La descendencia varía en sus rasgos heredables. La descendencia en cualquier generación tendrá rasgos ligeramente distintos entre sí (color, tamaño, forma, etcétera), y muchas de estas características serán heredables.

Basado en estas sencillas observaciones, Darwin concluyó lo siguiente:

En una población, algunos individuos tendrán rasgos heredables que les ayudarán a sobrevivir y reproducirse (dadas las condiciones del entorno, como los depredadores y las fuentes de alimentos existentes). Los individuos con los rasgos ventajosos dejarán más descendencia en la siguiente generación que sus pares, dado que sus rasgos los hacen más efectivos para la supervivencia y la reproducción.

Debido a que los rasgos ventajosos son heredables y a que los organismos que los portan dejan más descendientes, los rasgos tenderán a volverse más comunes (presentarse en una mayor parte de la población) en la siguiente generación.

En el transcurso de varias generaciones, la población se adaptará a su entorno (ya que los individuos con rasgos ventajosos en ese ambiente tendrán consistentemente un mayor éxito reproductivo que sus pares).

El modelo de Darwin de evolución mediante selección natural le permitió explicar los patrones que vio durante sus viajes. Por ejemplo, si las especies de pinzones de las Galápagos compartían un ancestro común, tenía lógica que tuvieran mucho parecido entre ellas (y con los pinzones continentales, con quienes probablemente compartían un ancestro común). Si los grupos de pinzones habían estado aislados en islas separadas durante muchas generaciones, cada grupo se habría visto expuesto a un ambiente diferente en que el que se habrían favorecido distintos rasgos heredables, como los diferentes tamaños y formas de los picos para aprovechar distintas fuentes de alimento. Estos factores pudieron conducir a la formación de especies distintivas de cada isla.

Puntos más importantes:
Charles Darwin era un naturalista británico que propuso la teoría de la evolución biológica por selección natural.

Darwin definió la evolución como "descendencia con modificación", la idea de que las especies cambian a lo largo del tiempo, dan origen a nuevas especies y comparten un ancestro común.

El mecanismo que Darwin propuso para la evolución es la selección natural. Debido a que los recursos son limitados en la naturaleza, los organismos con rasgos heredables que favorezcan la supervivencia y la reproducción tenderán a dejar una mayor descendencia que sus pares, lo que hace que la frecuencia de esas características aumente a lo largo de varias generaciones.

La selección natural hace que las poblaciones se adapten o se vuelvan cada vez más adecuadas a su entorno con el paso del tiempo. La selección natural depende del medio ambiente y requiere que existan variaciones heredables en un grupo.

1.1 Características comunes de los seres vivos

Ciencias auxiliares

La biología forma parte de otras ciencias y disciplinas, tales como la bioquímica (suma de biología y química), la biofísica (suma de biología y física), la astrobiología (suma de biología y astronomía), biomedicina (suma de biología y medicina), etc.

Al mismo tiempo, toma en préstamo material de la química, la matemática, la física y las diversas ingenierías e informáticas, para componer sus métodos de análisis y de medición, además de construir sus propias herramientas y dispositivos especializados.

Ramas de la biología
La biología contemporánea posee un altísimo nivel de diversificación, reflejado en sus numerosas ramas, según el tipo específico de seres vivos y/o ecosistemas de su interés, o la perspectiva que adopta respecto a ellos:

Zoología. Es el estudio específico del reino animal en sus distintas variantes y niveles.

Botánica. Es el estudio del reino vegetal: plantas, árboles, algas y algunas otras formas fotosintéticas.

Ecología. Es el estudio de las relaciones de los diferentes seres vivos entre sí y con su entorno.

Microbiología. Es el estudio de la vida microscópica, es decir, la que no puede verse a simple vista.

Parasitología. Es el estudio de los animales que sobreviven a expensas de otros seres vivos, haciéndoles daño a medida que invaden sus organismos.

Genética. Es el estudio de la vida en las leyes de la transmisión de la información biológica y la herencia generacional.

Bioquímica. Es el estudio de los procesos químicos y moleculares propios de los seres vivos y de las sustancias que generan.

Biología marina. Es el estudio de las formas de vida que se encuentran en los océanos y las costas.

Biotecnología. Es el estudio de las leyes biológicas con miras a su aprovechamiento industrial o tecnológico: pesticidas biológicos, fertilizantes orgánicos, etc.

Sistemática. Se ocupa de la clasificación de las especies de seres vivos conocidos, a partir de la comprensión de su historia evolutiva o filogenética.

5.1 Características generales de la división celular por mitosis y meiosis

Se conoce como reproducción celular o división celular a la etapa del ciclo celular en la que cada célula se divide para formar dos células hijas distintas. Es un proceso que se da en todas las formas de vida y que garantiza la perpetuidad de su existencia, así como el crecimiento, la reposición de tejidos y la reproducción en los seres pluricelulares.

La célula es la unidad básica de la vida. Cada célula, como los seres vivos, tiene un tiempo de vida durante el que crece, madura y se reproduce y muere.

Existen diversos mecanismos biológicos de reproducción celular, es decir, que permiten generar células nuevas, replicando su información genética y permitiendo que el ciclo vuelva a empezar.

En determinado momento de la vida de los seres vivos, sus células dejan de reproducirse (o comienzan a hacerlo de manera menos eficiente) y empiezan a envejecer. Hasta que eso ocurre, la reproducción celular tiene el propósito de mantener o incrementar la cantidad de células que existen en un organismo.

En los organismos unicelulares, la reproducción celular crea un organismo totalmente nuevo. Esto generalmente ocurre cuando la célula ha alcanzado un tamaño y volumen determinados, que suelen disminuir la efectividad de sus procesos de transporte de nutrientes y, así, resulta mucho más efectiva la división del individuo.

En principio, hay tres grandes tipos de reproducción celular. La primera y la más simple, es la fisión binaria, en la que el material genético celular se replica y la célula procede a dividirse en dos individuos idénticos, tal como hacen las bacterias, dotadas de un único cromosoma y con procesos de reproducción asexuales.

Sin embargo, los seres más complejos, como los eucariotas están dotados de más de un cromosoma (como los seres humanos, por ejemplo, que tenemos un par de cromosomas del padre y uno de la madre).

En los organismos eucariotas se aplican procesos más complicados de reproducción celular:

Mitosis. Es la forma más común de división celular de células eucariotas. En este proceso, la célula replica su material genético completamente. Para hacerlo, emplea un método de organización de los cromosomas en la región ecuatorial del núcleo celular, que luego procede a dividirse en dos, generando dos dotaciones cromosómicas idénticas. El resto de la célula, entonces, procede a duplicarse y lentamente escindir el citoplasma, hasta que la membrana plasmática termina por dividir a las dos nuevas células hijas en dos. Las células resultantes serán genéticamente idénticas a su progenitora.

Meiosis. Es un proceso más complejo, que produce células haploides (con la mitad de la carga genética), tales como las células sexuales o gametos, dotadas de variabilidad genética. Esto se da con el fin de aportar la mitad de la carga genómica durante la fecundación, y así obtener descendencia genéticamente única, evitando la reproducción clónica (asexual). A través de la meiosis, una célula diploide (2n) sufre dos divisiones consecutivas, para obtener así cuatro células hijas haploides (n).
Importancia de la reproducción celular

La división celular crea colonias de organismos unicelulares, pero sobre todo permite la existencia de organismos pluricelulares, constituidos por tejidos diferenciados. Cada tejido sufre daños, envejece y eventualmente crece, para lo que requiere células de reemplazo de las viejas o dañadas, o nuevas células que añadir al tejido en crecimiento.

La división celular hace posible tanto el crecimiento de los organismos como la reparación de tejidos dañados.

Por otro lado, la división celular desordenada puede conducir a enfermedades, en las que este proceso ocurre de manera incontrolable, atentando contra la vida del individuo (como ocurre en personas con cáncer). Es por eso que en la medicina moderna el estudio de la división celular es una de las áreas clave de interés científico.

Fases de la mitosis

La mitosis implica una compleja serie de cambios en la célula.

En reproducción celular de tipo mitosis, encontramos las siguientes fases:

Interfase. La célula se prepara para el proceso de reproducción, duplicando su ADN y tomando las medidas internas y externas pertinentes para enfrentar con éxito el proceso.

Profase. La envoltura nuclear comienza a romperse (hasta disolverse paulatinamente). Se condensa todo el material genético (ADN) y forma cromosomas. Se duplica el centrosoma y cada uno se desplaza hacia uno de los extremos de la célula, donde se forman microtúbulos.

Metafase. Los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula. Cada uno de ellos ya se ha duplicado en la interfase, por lo que en este momento se separan las dos copias.

Anafase. Los dos grupos de cromosomas (que son idénticos entre sí) se alejan gracias a los microtúbulos hacia los polos opuestos de la célula

Telofase. Se forman dos nuevas envolturas nucleares. Desaparecen los microtúbulos.

Citocinesis. La membrana plasmática estrangula la célula y la divide en dos.