I-12 Biodiversidad y Reinos

BIODIVERSIDAD

Y

R EINOS EINOS

Una característica que distingue a la Tierra de los demás planetas del Sistema Solar es la de albergar una increíble variedad de formas de vida. En el agua, el aire, sobre y por debajo del suelo, los seres vivos han colonizado casi todo tipo de ambientes, desde los hielos polares hasta los trópicos, desiertos, montañas y sitios tan extraños como aguas termales o volcanes. Para Para ref referir erirse se a esta esta incre ncreíb íble le vari varied edad ad de espe especi cies es,, los los biól biólog ogos os usan usan el térm términ ino o "biodiversidad". En la actualidad se conocen alrededor de 1.750.000 especies. Y son muchas más las que todavía no han sido descubiertas. Las estimaciones varían entre 3 y 100 millones. De las especies conocidas, 270.000 son plantas, 72.000 hongos, 1.085.000 artrópodos (950.000 de ellos insectos), insectos), 19.000 peces, peces, 4.200 anfibios, anfibios, 6.300 6.300 reptiles, reptiles, 9.700 aves y 4.300 4.300 mamíferos mamíferos.. Entre los microorganismos, se contabilizan 4.000 especies de bacterias. Pero no se trata sólo de números. Las diferencias de formas, tamaños, colores y ambientes en los que viven viven son son mu muy y ampli amplias as:: Hay organi organismo smos s que pueden pueden fabric fabricar ar su propio propio alime alimento nto utiliz utilizand ando o luz y sustan sustancia cias s inorgá inorgánic nicas as (com (como o las planta plantas s y las algas) algas).. Son Son los llam llamado ados s autótrofos. autótrofos. En cambio los demás se alimentan de otros seres vivos (como los animales y los hongos), hongos), y los llamamos llamamos heterótrofos. heterótrofos. Alguno Algunos s pueden pueden despla desplazar zarse se por medio medio de aleta aletas, s, patas, alas o por movimientos del cuerpo entero. Otros permanecen aferrados al suelo o al fondo del mar. Pueden estar cubiertos por pelos, plumas, escamas o corteza. Las bacterias y otros otros organi organism smos os micro microscó scópic picos os están están forma formados dos apena apenas s por una ún única ica célula célula.. En el otro otro extremo, plantas y animales poseen millones de ellas. Hay especies que pueden vivir en una amplia variedad de ambientes, y hay otras, increíblemente especializadas, que sólo pueden desarrollarse en condiciones ambientales muy específicas. La vari varied edad ad de form formas as de vida vida que que exis existe ten n en la Tier Tierra ra es asom asombro brosa sa,, pero pero no me meno nos s impactantes son sus semejanzas. Todos los seres vivos estamos constituidos por células. células. La La célula es la unidad estructural y funcional de la vida. En su interior está contenido el material genético (ADN (ADN), ), con toda la información necesaria para el crecimiento y reproducción del organismo. Estas similitudes no son fruto de la casualidad: se deben a que todas las formas de vida provienen de una célula ancestral: el antepasado común de todos los seres vivos del planeta. Este antecesor surgió hace 3.800 millones de años, y a partir de él los organismos se han diversificado diversificado hasta producir producir la enorme enorme variedad variedad de especies especies existentes existentes en la actualid actualidad, ad, las que se extinguieron (¡que son muchas más!) y las que surgirán en el futuro. Para estudiar la enorme biodiversidad actual se hace necesario clasificar a los seres vivos en grupos con características comunes. Generalmente se usa la clasificación en cinco reinos: reinos: -

Animalia Plantae Fungi (hongos) Protista Monera (bacterias)

Por Por otra otra parte, parte, estud estudios ios basado basados s en el análi análisi sis s del ARN ribosomal, reconocen tres dominios: Eubacteria: Eubacteria: incluye un único reino. Se lo cons consid idera era el más más anti antigu guo: o: los los prim primero eros s seres seres vivos compartían ían característi ístic cas con las eubac eubacteri terias as actua actuales les.. Se estim estima a que surgi surgiero eron n hace 3.800 millones de años. Archaea (o arquib arquibact acteria erias): s): incluy incluye e un único único reino, que surgió hace entre 1.500 y 2.600 Ma. El signif significa icado do de su nombre nombre (“arca (“arcaico ico”) ”) confu confunde nde,, dado dado que son son más más modern modernos os que las eubac eubacteri terias. as. Eukarya (o eucariontes): incluye cuatro reinos: Protista, Fungi, Animalia y Plantae.

Relaci Relación ón filog filogené enétic tica a entre entre los principales grupos de seres vivos.

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Actualmente ambas clasificaciones coexisten porque la de los reinos resulta práctica, a pesar de que el agrupamiento de todas las bacterias en un único reino no tenga su correlato en la historia historia evolutiva evolutiva.. A continua continuación ción presentamo presentamos s las principales principales caracterís características ticas de los cinco reinos:

R EINO EINO ANIMALIA Los anim animales ales somos somos organi organismo smos s pluric pluricelu elular lares; es; los más más simp simples les tiene tienen n tejido tejidos s pero pero no órga órgano nos, s, como como por por ejem ejempl plo o las las espo esponj njas as y las las medus edusas as.. La mayor ayoría ía tien tiene e órga órgano nos s diferenciados (como el corazón o el estómago) y sistemas de órganos (digestivo, reproductor, nervioso, etc.). Por eso decimos que este reino se caracteriza por el alto grado de organización alcanzado. Los animales somos heterótrofos e incorporamos el alimento por ingestión, debido a la presencia de un tubo digestivo, que comienza en la boca). Todos somos móviles, al menos durante durante alguna alguna porción porción del ciclo ciclo de vida. vida. Las esponjas, esponjas, los corales, corales, los mejillones mejillones y otros animales, son sésiles en la etapa adulta, pero móviles durante alguna etapa del desarrollo. La repr reprod oduc ucci ción ón de los los anim animal ales es es sexu sexual al,, aunq aunque ue algu alguna nas s espe especi cies es tam también bién pued pueden en reproducirse asexualmente. Tres de los grupos de animales más conocidos son: -

Moluscos. Presentan un cuerpo blando, en muchos casos cubierto por una estructura rígida de protección. Este grupo incluye a: los bivalvos (almejas, mejillones) los gasterópodos (caracoles, babosas) los cefalópodos (pulpos, calamares)

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Artrópodos . Se caracterizan por poseer patas articuladas y un exoesqueleto. En este grupo se encuentran: los miriápodos (ciempiés, milpiés) los crustáceos (cangrejos, camarones, langostinos, etc.) los arácnidos (arañas, garrapatas, escorpiones, etc.) los insectos (moscas, escarabajos, mariposas, hormigas, abejas, langostas, piojos, etc)

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Cangrejo (un crustáceo) -

Distintos tipos de escarabajos, el el grupo de seres vivos con mayor diversidad de especies.

Vertebrados. Son los que poseen columna vertebral, que forma parte de un esqueleto interno. Este grupo incluye a: los peces (tiburones, rayas, pejerreyes, bagres, hipocampos, etc.) los anfibios (ranas, sapos) los reptiles (tortugas, cocodrilos, serpientes, lagartos, etc.) las aves (gaviotas, palomas, pingüinos, avestruces, etc.) los mamíferos (monos, ratones, elefantes, caballos, lobos, canguros, ballenas, etc.)

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Otros grupos de animales son: Poríferos (esponjas) Cnidarios (medusas, corales) Equinodermos (lirios de mar, estrellas de mar, erizos de mar) Anélidos (lombrices, sanguijuelas) Platelmintos o gusanos planos (tenias, duelas) Nematodos o gusanos redondos 2

Coral

Estrella de mar

Planaria (un pequeño gusano plano)

Alguno Algunos s indic indicios ios indic indican an que los anim animale ales s surgi surgiero eron n a partir partir de   protozoos flagelados que formaron colonias (ver Reino Protista). Estas colonias pudieron haber sido antecesoras de las esponjas actuales. Los fósiles animales más antiguos hallados hasta el momento son de hace 670 millones de años. Se han clasificado más de un millón de especies, en su mayoría de insectos.

R EINO EINO PLANTAE Las plantas son organismos eucariontes pluricelulares. Algunas, como los musgos, presentan tejido tejidos s pero pero no órgano órganos. s. Son Son las llamada llamadas s briofitas. briofitas. En cambio cambio las las plantas plantas vasculares vasculares presentan órganos especializados (raíz, tallo, hojas). Su nombre hace referencia a la presencia de vasos que constituyen un sistema de conducción de agua y otras sustancias. Todas las plan planta tas s son son orga organi nism smos os autó autótr trof ofos os foto fotosi sint ntét étic icos os (pos (poseen een clor clorof ofil ila a a, frec frecue uent ntem emen ente te acompañada de otros pigmentos). Otra característica es que son sésiles, y en general viven en ambi ambien ente tes s aero aerote terr rres estr tres es.. Pres Presen enta tan n cicl ciclos os de vida vida compl omplej ejos os,, con alter lterna nanc ncia ia de generaciones, y en general se reproducen tanto de manera sexual como asexual. Las semillas son son las las estru estruct ctura uras s que que cont contie iene nen n al em embr brió ión n en casi casi toda todas s las las plan planta tas s vasculares vasculares.. Algunas, Algunas, como los helechos, helechos, no producen semillas. semillas. Las coníferas coníferas (los pinos) pinos) y en general las plantas llamadas gimnospermas, producen semillas pero no forman flores ni frutos. El resto (la gran mayoría de las especies de plantas) son las angiospermas, las plantas con flor. Las plantas surgieron hace aproximadamente 400 millones de años, a partir de un grupo de algas verdes (ver Reino Protista). Se han descripto alrededor de 300.000 especies, de las

cuales el 85% son plantas con flor.

Musgo (no presenta órganos verdaderos)

Helecho

Planta vascular con flor

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EINO FUNGI R EINO

Los hongos son organismos cuyas células poseen núcleo y otras organelas como retículo y mitocondrias, pero no cloroplastos. Su membrana plasmática es similar a las de animales y está rodeada por una pared rígida cuyo componente principal es la quitina. Algunos hongos son son facult facultati ativos vos;; el resto resto son son aerob aerobios ios estric estrictos tos.. Su reprod reproducc ucción ión es sexual sexual y asexua asexual, l, frecu frecuent enteme emente nte con con forma formació ción n de espora esporas. s. La mayor mayoría ía son son sésile sésiles. s. Los de vida vida libre libre son son sapro saprobio bios s (se (se alim aliment entan an de mater materia ia orgáni orgánica ca no viva) viva);; otros otros son son parás parásito itos. s. Los hongos hongos cumplen cumplen el rol de descom descompon ponedor edores es en los ecosis ecosistem temas. as. Se conoce conocen n cerca cerca de 100 100.00 .000 0 espe especi cies es de hong hongos os,, que que incl incluy uyen en orga organi nism smos os un unic icel elul ular ares es –que –que son son las las leva levadu dura rass- y pluricelulares (como los mohos y las setas). Los cuatro grupos más importantes de hongos son: -

Los Ascomicetes: Ascomicetes: se cara caract cteri eriza zan n por por un una a estr estruc uctu tura ra en form forma a de saco saco ( asco) que que contiene contiene las esporas producidas. producidas. Las levaduras levaduras ( Saccharomyces), las las trufa trufas s y mu mucha chas s especies de mohos pertenecen a este grupo.

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Los Basidiomicetes: Basidiomicetes: presentan estructuras llamadas basidios, que sostienen a las esporas por fuera. Los más conocidos son los llamados hongos de sombrero, que son un grupo dentro de las setas.

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Los Cigomicetes: Cigomicetes: se caracterizan por la formación de cigosporas, que son esporas de resistencia, con una gruesa pared. Son terrestres, en su mayoría saprobios. El moho negro del pan pertenece a este grupo.

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Los Hongos Hongos Imperfectos Imperfectos:: agru agrupa pa a dive divers rsas as espe especi cies es,, de mu much chas as de las las cual cuales es se desconoce su reproducción sexual (porque aún no se la identificó o porque la han perdido en el transcurso de la evolución).

Esquema de hongo de sombrero (se indican las partes principales)

Penicillium sp. (hongo que produce

penicilina, el primer antibiótico descubierto)

R EINO EINO PROTISTA En el Reino Protista se clasifica una diversidad de organismos eucariotas (aproximadamente 60.000 especies), la mayoría unicelulares, los demás coloniales o pluricelulares simples. Salvo excepc excepcion iones, es, todos todos cuent cuentan an con con mitoc mitocond ondria rias s y realiz realizan an respir respiraci ación ón celula celularr aeróbi aeróbica. ca. La palabra  protista, del griego "el primero", refleja la idea de que estos organismos fueron los primeros eucariotas en aparecer (se estima que hace 1.500 millones de años). El estudio de las formas coloniales y pluricelulares da indicios acerca de la evolución de animales, plantas y hongos a partir de ancestros protistas.

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La variedad de formas corporales, tipos de reproducción 1, formas de nutrición, hábitats y ciclos de vida vida hace hacen n difí difíci cill su cara caract cteri eriza zaci ción ón;; es por por esto esto tamb tambié ién n que que sus sus lími límites tes no está están n claramente establecidos. Sin embargo es útil mantener al Reino Protista como una unidad, porque este reino resulta ser el “nexo evolutivo” entre los otros cuatro grandes grupos de organismos. En líneas generales, el Reino Protista incluye tres grandes grupos: 1. Las ALGAS son organismos fotosintéticos, con pared celular de celulosa. En su mayoría son de vida libre y se encuentran en todo tipo de hábitats acuáticos. Todas poseen cloroplastos con clorofila a, y muchas contienen además otros pigmentos, que les dan variados colores. Por su gran cantidad, son el principal productor de materia orgánica del planeta. Algunos ejemplos importantes de algas son: -

Los Clorofitos: Clorofitos: son son las las alga algas s verd verdes es.. Incl Incluy uye e espe especi cies es un unic icel elul ular ares es,, colo coloni nial ales es y pluricelulares. Son de agua dulce y muchas presentan complejos ciclos de vida. Las plantas derivaron de ellas.

Clamidomona (alga verde unicelula lular) r)

Volvox sp.

(alga verd erde colon lonial)

Ulva o lechuga de mar (alga verd erde pluric ricelu elular)

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Los Crisofitos: Crisofitos: incluyen incluyen las diatomeas, diatomeas, las algas marrón-dora marrón-doradas das y las algas amarilloamarilloverdosas. verdosas. Todos Todos son unicelular unicelulares es fotosin fotosintético téticos s y constituye constituyen n un componente componente importante importante del planct plancton. on. Las diatomea diatomeas s están están rodead rodeadas as por un una a cubier cubierta ta de sílic sílice, e, de varia variadas das y vistosas formas.

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Los Dinoflagelados: Dinoflagelados: constituyen el componente más abundante del plancton. La mayoría es unicelular y viven en el mar. Poseen dos flagelos, que baten dentro de sendos surcos, dispue dispuesto stos s perpen perpendic dicula ularme rmente. nte. El batir batir de los flagel flagelos os hace hace que que la célula célula gire gire como como tromp trompo o al desp despla laza zars rse. e. Algu Alguno nos s como como Noctiluca, pued pueden en foto fotosi sint ntet etiz izar ar de mane manera ra facultativa. Este grupo representa a la rama más antigua de eucariontes con mitocondrias y cloroplastos.

Diatomeas

Dinoflajelado

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La reproducción de las distintas especies de protistas es un tema conflictivo. En general se conocen las formas asexuales de reproducción, reproducción, pero hay menos información información acerca de la reproducción sexual. Se supone que todas las especies eucariotas presentan algún tipo de reproducción sexual, salvo excepciones que probablemente la hayan perdido en el transcurso de la evolución. 5

Los PROTOZOOS son organismos heterótrofos, sin pared celular. Son unicelulares, excepto unos pocos coloniales. Se cree que todos los protozoos (y consecuentemente los animales) provienen de un único grupo ancestral de protistas flagelados. Algunos ejemplos importantes son: Los Flagelados: Flagelados: se caracterizan por el movimiento flagelar y pueden poseer uno, dos o muchos flagelos. Se los considera los protistas más primitivos. La mayoría son parásitos, como los del género Trypanosma y los del género Giardia. Los Sarcodinos: Sarcodinos: se desplazan mediante la extensión de seudópodos. Los hay de agua dulce y salada y unos pocos son parásitos. El más conocido es la ameba. Los Ciliados: son los protozoo protozoos s más más comple complejos jos.. Se carac caracteri terizan zan por tener tener cilio cilios s en su Ciliados: son superficie. Casi todos son de vida libre acuática. Los géneros Paramecium y Tetrahymena son ciliados. Los Esporozoarios: Esporozoarios: son parásitos, y muchos requieren más de un hospedador. Presentan ciclos ciclos de vida vida compl complejo ejos, s, que inclu incluyen yen la forma formació ción n de espora esporas. s. Carec Carecen en de cilia cilias s o flagelos. En este grupo se encuentra el género Plasmodium, causante de la malaria.

2.

Trypanosoma cruzi  (parásito

Ameba

Paramecio

causante del Mal de Chagas) 3.

Los PROTISTAS FUNGOSOS (protista (protistas s similares similares a hongos) hongos) son organismos organismos heterótrofos heterótrofos con ciclos ciclos de vida vida comp complejo lejos, s, que present presentan an estruc estructura turas s mu multi ltinuc nuclea leadas das (ceno (cenocít cític icas) as) y pluricelulares. Presentan similitudes con los hongos, pero poseen características propias que los excluyen del Reino Fungi. Los dos grupos principales de protistas fungosos son los mohos mucilaginosos y los mohos acuáticos. EINO MONERA R EINO

Este reino agrupa a las eubacterias y a las arquibacterias. En líneas generales, las bacterias son organismos unicelulares procariontes. Salvo excepciones, todas poseen pared celular. Las EUBACTERIAS son organismos con los más variados metabolismos, y que se encuentran en todos los hábitats, por lo que su clasificación resulta compleja. Una aproximación clásica a los principales grupos de eubacterias se presenta en la tabla: GRUPO

EJEMPLOS

Bacterias Gram + (de pared celular gruesa)

Streptococcus pyogenes, Clostridium tetani, Staphylococcus aureus,, Mycobacterium tuberculosis, Lactobacillus sp.

Bacterias Gram – (de pared celular fina)

Escherichia coli, Neisseria gonorrhea, Legionella pneumophilia, Vibrio cholerae

Cianobacterias

 Anabaena sp., Oscillatoria sp., Prochloron sp.

Espiroquetas

Treponema pallidum, Borrelia burgdorferi 

Bacterias sin pared celular

Mycoplasma pneumonia

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Las bacteri bacterias as Gram + pres presen enta tan n un una a pare pared d celul elular ar con con un una a ún únic ica a capa apa grue gruesa sa de peptidoglucano. La mayoría de las especies son aerobias estrictas o facultativas. Las bacterias Gram – presentan una pared celular con una capa delgada de peptidoglucano y otra constituida por proteínas, fosfolípidos y lipopolisacáridos. La mayoría de las Gram – son bacterias bacterias púrpura púrpura.. A este este grup grupo o pert perten enec ecen en orga organi nism smos os que que se asoc asocia ian n a raíc raíces es de leguminosas y las rickettsias (que son patógenos intracelulares de animales). Esta estrecha relación con células eucariotas se relaciona con otras evidencias que indican que las bacterias endosimbióticas que dieron origen a las mitocondrias pertenecen a este grupo. Las cianobacterias poseen poseen clorof clorofila ila a y realiz realizan an fotos fotosínt íntesi esis, s, al igual igual que las las algas algas y las plantas. Los cloroplastos se relacionan evolutivamente con este grupo y se cree que jugaron un papel fundamental en la transformación de la atmósfera anaerobia (sin oxígeno) a aerobia (con oxígeno).

Vibrio cholerae (bacteria

Escherichia coli 

Cianobacterias

causante del cólera) Las ARQUIBACTERIAS se caracterizan por su capacidad para vivir en ambientes extremos, por lo que también se las conoce como “extremófilas”. Comparten características con las eubacterias (fundamentalmente su estructura procarionte, también su genoma organizado en operones), pero presentan características propias (como la composición de lípidos de sus membranas) y otras que comparten con los eucariontes (por ejemplo, la presencia de intrones en sus genes y la ausencia de peptidoglucano en su pared celular). Los tres grupos principales de arquibacterias son: Las metanógenas: metanógenas: son son bact bacteri erias as anae anaero robi bias as estr estric icta tas, s, que que real realiz izan an un proc proces eso o de produc producció ción n de me metan tano o para para obtene obtenerr ene energí rgía. a. Viven Viven en nuestr nuestro o intest intestino ino y el de otros otros animales, en aguas cloacales, pantanos y fondo de los océanos. Las halófilas extremas (halo=sal): =sal): son bacterias bacterias aerobias aerobias que viven en lugares lugares con una altísi altísima ma conce concentra ntraci ción ón de sal, sal, como como las las salin salinas as o el Mar Mar Muerto Muerto.. En sus sus membra membranas nas present presentan an un una a proteí proteína na sensi sensible ble a la luz (la bacte bacterio riorro rrodops dopsina ina)) que interv intervien iene e en el bombeo de protones (H+) acoplado a la síntesis de ATP. Es decir, utilizan luz para producir ATP. Las termófilas viven n en luga lugares res dond donde e la temp tempera eratu tura ra es mu muy y elev elevad ada a termófilas extremas extremas:: vive (dis (disti tint ntas as espe especi cies es se desa desarr rrol olla lan n a tem tempera peratu tura ras s entr entre e 60 y 10 100º 0ºC) C) y dond donde e la conc concen entr trac ació ión n de azuf azufre re es elev elevad ada. a. En gene genera ral, l, requ requie ieren ren de la redu reducc cció ión n de este este elemento para obtener energía. LECTURA COMPLEMENTARIA : ¿Por qué es importante estudiar la biodiversidad? Hay muchas razones. Aquí explicamos una, referida a la productividad de los ecosistemas. La productividad de un ecosistema se puede medir en base a los usos que el ser humano le puede dar, en especial, la obtención de alimento. A escala global, la productividad aumenta con la biodiversidad. Las selvas tropicales son los ecosistemas terrestres más ricos en especies y a la vez más productivos del planeta. Por el contrario, en los polos la biodiversidad es muy escasa, y la productividad es prácticamente nula. Dicho de otro modo: cuanto mayor sea la diversidad de especies en un ecosistema, mayor será la productividad del mismo. ¿Por qué se da esta relación? Uno de los motivos es el aprovechamiento de los recursos: se pudo demostrar que las diferencias ecológicas entre las especies llevan a que, a medida que el núme número ro de espe especi cies es se incr increm emen enta, ta, los los recu recurs rsos os exis existe tent ntes es como como la luz, luz, el agua agua y los los nutrientes, se aprovechen de forma más efectiva. Por ejemplo, las diversas especies de plantas penetran el suelo con sus raíces de distinta manera y aprovechan de forma óptima el agua disponible. disponible. Si en cambio crece una sola especie especie en el ecosistema, ecosistema, todas las plantas alcanzarán el mismo nivel de profundidad del suelo y por lo tanto, competirán por menor cantidad de agua disponible, creciendo en peores condiciones.

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