1.1: Organismos

Este curso trata sobre organismos, cosas biológicas que la mayoría de nosotros consideramos muy familiares. La idea de que la vida viene en paquetes llamados organismos es algo que todos aceptamos. Y para la mayoría de los estudiantes, el estudio de la biología, al menos inicialmente, se centra en organismos, la mayoría de las veces humanos o cosas que son muy parecidas a los humanos (mamíferos). Al igual que una serie de conceptos biológicos, el organismo a veces es difícil de precisar y hay ciertas situaciones en las que el concepto de organismo no se aplica muy bien, especialmente para algunas de las formas de vida cubiertas en este curso. Se mejora la comprensión de los organismos viéndolos comparativamente y viéndolos desde diferentes perspectivas. Este curso contempla a los organismos desde cuatro perspectivas diferentes, considerando descripciones y comparaciones de su (1) estructura, (2) reproducción, (3) adquisición de materia y energía y (4) sus interacciones entre sí y las condiciones manifestadas en su entorno.

Nuestra primera tarea es tratar de definir qué es un organismo. Empecemos por mirar cosas que podrían considerarse organismos:

Figura 1 ¿Cuántos organismos y tipos diferentes de organismos ve?

Los organismos más obvios son los alces. Su estructura y desarrollo hacen que su naturaleza orgánica sea fácil de definir. Otras parcelas de vida, la hierba, las hierbas, los arbustos y los árboles pueden ser más difíciles de empaquetar como organismos.

Figura 2 ¿Una vaina de guisante es un organismo? ¿Las semillas son organismos? Ciertamente son 'seres vivos', pero ¿qué características podrían permitirles o impedir que sean considerados organismos?

Figura 3 Molde de limo celular: un ser vivo con múltiples lecciones para enseñar sobre organismos.

Definición de un organismo

¿Qué son los organismos? Son una manifestación de la vida, una 'cosa viva'. Para la mayoría de las personas los organismos son la idea en su cabeza cuando se menciona el término 'una cosa viva', pero los biólogos aprecian que 'los seres vivos' no tienen que ser organismos, podrían ser partes de organismos (dedos, células, membranas) o grupos de organismos (poblaciones, comunidades) y tal vez incluso algo que mezcla vida y no-vida (e.g., paredes celulares, suelos). La vida misma es difícil de definir y se manifiesta en muchas escalas de tiempo y espacio. Es importante apreciar que existen 'seres vivos' que no son organismos. Los organismos son solo una manifestación de los seres vivos. Pero, ¿qué tiene de especial el organismo que lo distingue de otros niveles de estructura biológica? ¿Podemos precisar la palabra?

Figura 4 La gran estructura 'frondosa' unida al tronco del árbol es un liquen 'lungwort'. ¿Un liquen es un organismo? Ciertamente son 'seres vivos', pero ¿qué características podrían permitirles o impedir que sean considerados organismos?

'Cuando uso una palabra', dijo Humpty Dumpty en un tono más bien desdeñoso, 'significa justo lo que elijo que signifique, ni más o menos'.

Las palabras son esenciales para la biología porque proporcionan un medio de comunicación y, sin cierta conformidad en las definiciones, la comunicación puede ser difícil. Al mismo tiempo, algunas palabras necesitan permanecer algo ambiguas porque para precisarlas demasiado lejos las vuelve inútiles. Adicionalmente, una palabra puede dar forma a pensamientos y evitar que veamos fenómenos. Organismo es tal vez una palabra así!! Aquí hay algunos intentos de definir un organismo, cada uno seguido de algunas limitaciones de la definición:

• Un organismo es una unidad fundamental de la vida: 'Fundamental' es un término bastante vago (¡que de hecho podría hacer que esta definición sea más útil!) pero muchos considerarían que una célula es la unidad fundamental. Es importante darse cuenta de que a veces las células son organismos pero a veces solo son componentes de organismos. La mayoría de las universidades imparten un curso de biología celular pero (¡sorprendentemente!) los cursos sobre organismos son menos comunes.
• Un organismo es una unidad de vida que puede reproducirse: Una de las características de los organismos es que pueden replicarse, pero difícilmente son entidades biológicas únicas a este respecto: las células, el ADN, los orgánulos y a veces incluso las comunidades pueden replicarse. Y uno podría ser capaz (dependiendo de las definiciones) de idear organismos que carecen de esta habilidad (ver la discusión de las orugas a continuación).
• Un organismo es una célula o grupo de células que es genéticamente distinto y genéticamente uniforme. Para los organismos familiares (es decir, los humanos) esto parece funcionar. Generalmente, un organismo humano es genéticamente distinto de sus padres y de su descendencia, y sus células son genéticamente uniformes (excepto las células sexuales). Sin embargo, la mayoría de los organismos unicelulares y muchos organismos multicelulares producen 'clones' de sí mismos que son genéticamente idénticos pero la mayoría considerarían a la descendencia como nuevos organismos. De hecho, los humanos ocasionalmente tienen gemelos idénticos, con dos individuos que son idénticos genéticamente, y pocos (¡especialmente los gemelos!) los consideraría un organismo. Los armadillos llevan esto un paso más allá y siempre dan a luz cuatrillizos genéticamente idénticos.
• Un organismo es una célula o grupo de células que está espacialmente separado de otras células, una unidad de vida espacialmente discreta. Así, las células individuales son organismos (organismos unicelulares) cuando no están unidas a otras células pero si están en un racimo (es decir, unidos entre sí) entonces el racimo se considera un organismo. Esto funciona bastante bien pero hay problemas:
  • A veces lo que consideramos organismos separados (por ejemplo, árboles de álamo temblón) en realidad están conectados bajo tierra por sus sistemas de raíces. ¿El árbol es un organismo o el racimo de árboles un organismo?
  • Trozos de organismos (espacialmente discretos) se rompen (por ejemplo, las hojas se caen de un árbol). ¿Son organismos de hojas que caen ya que ahora son espacialmente discretos? ¿Qué pasa con el óvulo y el esperma, son trozos de vida espacialmente discretos, deberían considerarse organismos?
  • Es común tener estructuras espacialmente discretas (por ejemplo, líquenes, corales, micorrizas) que se componen de células que tienen constituciones genéticas muy diferentes (los líquenes consisten en un hongo y una alga, los corales [a menudo] consisten en un animal y una alga; las micorrizas contienen una planta y un hongo). Generalmente, consideramos que las asociaciones de organismos son una comunidad, pero ¿tal vez las comunidades pueden ser organismos?
  • ¿Qué constituye apego? Los musgos y líquenes están adheridos a los árboles pero la mayoría no consideraría a la entidad combinada como un organismo. Los percebes se adhieren a las ballenas pero no se consideran un solo organismo.
• Un organismo es una unidad de vida que es 'autosuficiente', que puede 'hacerlo por su cuenta': Los musgos y líquenes no necesitan del árbol, simplemente necesitan adherirse a lo que esté disponible. En contraste, un hígado necesita el resto de tu cuerpo para sobrevivir. Los glóbulos rojos que circulan en la sangre no se consideran organismos, mientras que Paramecium o una ameba que circula en un estanque se deben a que pueden sobrevivir solos. Sin embargo, realmente hay muy pocos organismos que sean verdaderamente 'solos' y autosuficientes: las vacas necesitan pasto, las vacas necesitan un grupo particular de organismos en su sistema digestivo, los pinos necesitan hongos asociados a sus raíces y, como estudiaremos, todas las plantas necesitan bacterias y hongos. Casi todos los organismos dependen de otros organismos para su sustento y es muy difícil utilizar la 'autosuficiencia' para definir un organismo.
• Un organismo es una unidad de vida distinta en el tiempo; tiene un punto de partida y un punto final. Para organismos familiares (sexuales, multicelulares) el inicio podría ser la fertilización de un óvulo por un espermatozoide y el final podría considerarse muerte. Pero los organismos podrían comenzar y terminar de diferentes maneras. Considera una mariposa (la entidad que puede volar): se podría argumentar que comienza cuando emerge de una crisálida y termina con la muerte de la mariposa. De igual manera, se podría argumentar que una oruga es un organismo que comienza como un óvulo fertilizado y termina como una crisálida. Esto ciertamente no es la muerte sino que es el fin de la oruga. Así, podríamos decir que lo que generalmente llamamos mariposa existe en dos formas distintas, ambas organismos: una oruga y una mariposa. O considere una forma de vida particular interesante llamada molde de limo celular. A veces existe como células individuales similares a amebas. Las células engullen otros trozos de material, tanto vivos como muertos, crecen y se dividen para formar más células similares a las amebas. Cuando las condiciones son adecuadas las células se agregan, formando una babosa multicelular de unos milímetros de largo que se mueve brevemente de una manera que recuerda a una babosa y luego deja de moverse y sufre una transformación en una entidad estacionaria con una base conectada a un tallo delgado de pie de hasta 10 mm de altura con una bola en la parte superior del tallo. Con el tiempo, la pelota se abre, liberando células individuales que se dispersan y pueden crecer hasta convertirse en células más parecidas a amebas. Al igual que las mariposas (y, como veremos, como algunas plantas), los mohos celulares de limo tienen múltiples formas, en este caso tres: una forma que se especializa en comer (las células ameboides), una especializada en el movimiento (la babosa) y otra que se especializa en reproducción (el cuerpo fructífero). Así, algunos 'seres vivos' existen múltiples formas, y cada uno de ellos podría ser considerado 'un organismo'. Y cada forma tiene un punto de partida y un punto final pero puede que no sean las familiares de la fertilización (formando un cigoto) y la muerte.
• O rganismos cambian a través del tiempo, es decir, se desarrollan, cambiando en estructura y en función. El patrón de ciclo de vida más simple es una sola célula que 'comienza' cuando es producida por la división celular de una célula existente y 'termina' cuando esa célula se divide para producir dos células hijas. Aparte del crecimiento, la estructura básica (forma) sigue siendo la misma pero internamente (fisiológicamente) hay una serie de transformaciones (es decir, desarrollo) que permiten la adquisición de los materiales necesarios para formar una nueva célula así como cambios que permiten que se produzca la división. Los organismos multicelulares generalmente comienzan con una sola célula que prolifera a muchas células, y las células permanecen juntas después de dividirse para producir una forma multicelular que generalmente cambia de estructura sustancialmente, especialmente en las primeras etapas de desarrollo. Como veremos cuando estudiemos la reproducción y el sexo, en algunos organismos las células que se 'pasan' (es decir, que pueden iniciar la siguiente generación) son de dos tipos (por ejemplo, óvulo y esperma) y necesitan encontrarse y unirse para formar una célula que sea capaz de dividirse para producir una nueva forma multicelular. Para otros organismos, una sola célula liberada de un organismo parental puede someterse al proceso de desarrollo para formar un organismo multicelular.
• El desarrollo de organismos familiares (animales) suele estar bastante regido y resulta en una forma 'final' bastante consistente. Veremos que el desarrollo de algunos organismos 'inanimados' (es decir, no animales) no es tan rígido. De hecho , muchos de los organismos que consideraremos no producen una forma 'final' (un punto final), siguen creciendo y creciendo. ¿Cómo terminan los organismos? El fin de un organismo 'no tiene que ser la muerte por' vejez '(' desgastarse”) o por siendo devastados por condiciones ambientales (por ejemplo, clima frío) o interacciones bióticas (una enfermedad o un depredador). El final de algunos organismos es un aspecto de desarrollo, por ejemplo, el extremo de una oruga es la formación en una crisálida, el final de la etapa de 'babosa' de un moho de limo celular es su transformación en un estructura acechada. Esto nos lleva de nuevo a la cuestión de la reproducción. Como se mencionó anteriormente, se podría argumentar que algunos organismos no se reproducen: las orugas no hacen más orugas, hacen mariposas; y las mariposas no hacen más mariposas, hacen orugas . Estudiaremos una serie de 'cosas biológicas' que exhiben ciclos de vida que incluyen múltiples formas, cada una de las cuales podría considerarse un organismo y cada una de las cuales 'pasa' (produce) una célula o un grupo de células que se desarrollan s para formar la siguiente etapa (organismo), repitiendo eventualmente el ciclo. La vida orgánica se perpetúa a través del tiempo pero se manifiesta en diferentes formas (cada una un organismo). Si consideramos que las etapas individuales son organismos, ¿cómo podríamos llamar a la entidad que incluye todas las etapas? Por lo general también se considera 'un organismo' — las mariposas monarca son tanto la oruga como la mariposa. Esto quizás desafortunado porque oscurece alguna biología interesante y ciertamente hace que definir 'organismo' sea más desafiante. En un sentido organizativo las mariposas monarca claramente no son lo mismo que las orugas, su estructura y función son muy diferentes aunque están conectadas entre sí no solo a través de patrones de desarrollo y también en una genética, evolutiva y taxonómica sentido.
• Los organismos podrían definirse por su capacidad de crecimiento. Esto requiere la adquisición de material y el uso de ese material para hacer que el organismo sea más grande. Aunque generalmente este es el caso, ciertamente hay algunas cosas que uno podría considerar un organismo que no es capaz de crecer: considerar las moscas de mayo (las que tienen alas, no la forma acuática). Estos organismos no son capaces de crecer porque no son capaces de comer, ¡sus bocas están cerradas permanentemente! Lo mismo ocurre con la forma 'babosa' y la forma 'acechada' del moho celular del limo y, como veremos, muchas plantas se transforman de una forma que es capaz de crecer a una que no lo es. Las orugas crecen pero no se reproducen, las mariposas no crecen pero sí se reproducen. La capacidad de crecer es esencial en algún lugar del ciclo de vida pero no tiene que estar presente en todas las formas del organismo.
• Un aspecto final de los organismos es que son considerados como la unidad de selección en la evolución darwiniana, aunque ocasionalmente se hacen argumentos para la selección en otros niveles de organización biológica (genes, poblaciones).

Uno de los propósitos de este curso es dar a los estudiantes una nueva perspectiva para entender la vida. Comprensiblemente, todos pensamos que los seres vivos (es decir, los organismos) son como los humanos. Si bien toda la vida es fundamentalmente la misma en su composición química y en su funcionamiento, existen diferencias sustanciales en la forma en que hacen el negocio de vivir. Examinaremos una variedad de organismos, algunos muy familiares como pinos y dientes de león, algunos muy desconocidos como los mohos de limo celular, con énfasis en comparar y contrastar una variedad de características. Este estudio debe dar a los estudiantes un nuevo punto de vista desde el cual estudiar la organización y el comportamiento de la vida.

Entonces, ¿qué son los organismos? Son entidades biológicas que pueden definirse en el espacio (es decir, tienen un límite y una forma, una estructura) y pueden definirse en el tiempo (es decir, tienen un principio y un final y un patrón de desarrollo entre estos tiempos). Funcionan de una manera que finalmente resulta en su reproducción, es decir, hacer más de sí mismos. La reproducción requiere necesariamente la adquisición de materiales para que pueda producirse un crecimiento. Ocasionalmente, los organismos tienen múltiples formas y cada una de estas formas puede considerarse un organismo (por ejemplo, oruga y mariposa; amebas, babosas y etapas de fructificación de un moho limo). En situaciones como estas, una etapa individual puede no crecer y reproducirse, sino colectivamente, como resultado de la acción de todas las etapas, se logran tanto el crecimiento como la reproducción. Como resultado de su estructura y sus actividades, los organismos interactúan con su entorno y con otros organismos.

Figura 5 El cuerpo fructífero de un hongo cuerno apestoso, una estructura que facilita la reproducción. El hongo produce una estructura muy diferente para adquirir materiales y energía. Se podría considerar que es análoga a una flor, que es una estructura que algunas plantas producen y que se asocia con la reproducción mientras que las hojas y raíces son estructuras asociadas a la adquisición de materia y energía.

En este curso se estudiará un grupo diverso de organismos que en un momento fueron considerados plantas, considerando su estructura y cómo se desarrolla, su capacidad de reproducción, su adquisición de materia y energía, y las interacciones con las condiciones y con otros organismos.