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Biología Compendio V: La diversidad de la vida




Partes: 1, 2

  1. Sistemática: Orden en medio de la diversidad
  2. El mundo de los microbios
  3. El reino fungi
  4. El reino vegetal
  5. El reino animal
  6. Referencias

"La evolución ha creado un conjunto de especies únicas ordenadas con arreglos a diversos grados de relación genealógica. La taxonomía, que es la búsqueda de este orden, es la ciencia fundamental de la historia."

Stephen Jay Gould, Natural History (1987)

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Sistemática: Orden en medio de la diversidad

18.1 Sistematizando la diversidad de los seres vivos

La sistemática es el estudio científico de la diversidad de los organismos y sus relaciones evolutivas. El principal objetivo de la sistemática es reconstruir el árbol evolutivo, o filogenia, que relaciona entre sí a todas las especies, actuales y extintas.

Los organismos actualmente se pueden agrupar en tres categorías principales, llamadas dominios: Archaea, Bacteria y Eukarya. Dentro de los Eukarya hay cuatro reinos: Protista. Fungi, Plantae y Animalia. Aunque sólo se han identificado alrededor de 1.4 millones de especies, las estimaciones del número total de especies existentes alcanzan los 100 millones. Entre las características que se usan para clasificar los organismos están el tipo de célula(s) que posee el organismo, el número de células en cada organismo y la forma de obtener energía.

  • Tipo de células: El material genético de las células eucarióticas está encerrado dentro de la membrana de un núcleo. Las células procarióticas no tienen núcleo.

  • Número de células: Los organismos pueden consistir en una sola célula (unicelulares) o en muchas células unidas (multicelulares).

  • Obtención de energía: Casi todos los organismos autótrofos obtienen energía captando y almacenando la energía solar mediante fotosíntesis. Los organismos heterótrofos obtienen energía al ingerir moléculas ricas en energía (alimento) sintetizadas por los autótrofos. El alimento podría ingerirse en trozos grandes y convertirse en sustancias asimilables (ingestión) o absorberse molécula por molécula del ambiente (absorción).

Tabla 18.1 Características empleadas para clasificar los organismos

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Tabla 18.2 Algunas características de los reinos eucarióticos

Reino

Célula

Nivel celular

Nutrición

Motilidad (movimiento)

Pared celular

Reproducción

Protista

Eucariota

Unicelulares

absorción, ingestión o fotosíntesis

Con motilidad y sin motilidad

Presente en las formas de alga: varía

Sexual y asexual

Fungi

Eucariota

Casi todos multicelulares

Absorción

En general sin motilidad

Presente: quitina

Sexual y asexual

Plantae

Eucariota

Multicelulares

Fotosíntesis

En general sin motilidad

Presente: celulosa

Sexual y asexual

Animalia

Eucariota

Multicelulares

Ingestión

Todos con motilidad en alguna etapa

Ausente

Sexual y asexual

18.2 ¿Cómo se nombran y clasifican los organismos?

La taxonomía es la rama de la sistemática cuyo propósito es nombrar los organismos, clasificarlos y colocarlos en categorías jerárquicas (taxones) que reflejen sus relaciones evolutivas. Las ocho categorías principales, de la más a la menos incluyente, son: (1) dominio, (2) reino, (3) división, en plantas, o filo, en animales, (4) clase, (5) orden, (6) familia, (7) género y (8) especie. El primero en utilizar un concepto jerárquico fue Aristóteles (384-322 a.C.), pero a mediados del siglo XVII el suizo Carl von Linneo puso los cimientos de la taxonomía moderna, al clasificar basándose en el sistema binomial (nombre científico) que se constituye del nombre del género (con inicial mayúscula) seguido del nombre de la especie, o epíteto específico (en minúsculas). Diferentes poblaciones de la misma especie que tienen características distintivas constantes se denominan subespecies. En las plantas las subespecies forman variedades; entre las bacterias se les conoce como cepas.

Tabla 18.3 Ejemplo de clasificación taxonómica

Animal: hombre

Vegetal: maíz

REINO

Animalia

Organismos heterótrofos terrestres y acuáticos, multicelulares

REINO

Plantae

Organismos fotosintéticos terrestres, multicelulares

FILO

Chordata

Animales deuteróstomos; estructura esquelética cartilaginosa u ósea; cordón nervioso tubular dorsal

DIVISIÓN

Anthophyta

Plantas vasculares con flores, frutos y semillas

CLASE

Mammalia

Animales vertebrados con glándulas mamarias, diafragma y dientes diferenciados; desarrollo embrionario en placenta

CLASE

Monocotyledones

Plantas con flores en las cuales la semilla tiene un solo cotiledón y las partes floreles se encuentran en múltiplo de tres

ORDEN

Omnivora

Animales que puede alimentarse de diversas materias animales y vegetales

ORDEN

Commelinales

Monocotiledóneas con partes florales reducidas, hojas alargadas y frutos secos con una semilla

FAMILIA

Hominidae

Animales antropoides, locomoción erguida, cerebro grande

FAMILIA

Poaceae

Pastos con tallo hueco; el fruto es un grano; hay abundante endospermo en la semilla

GÉNERO

Homo

Antropoides, ojos dirigidos al frente que confieren visión binocular, encéfalo desarrollado

GÉNERO

Zea

Pastos altos, anuales, con flores femeninas y masculinas separadas

ESPECIE

Homo sapiens

La especie humana, con características de raciocinio

ESPECIE

Zea mays

Sólo una especie en el género, el maíz

En la década de 1860 a 1870, la teoría evolutiva propuesta por Charles Darwin aportó una explicación de las semejanzas y diferencias que se observan en los organismos. La taxonomía molecular proporciona métodos para comparar relaciones evolutivas. Hoy en día, se utilizan características como anatomía, etapas del desarrollo y similitudes bioquímicas para clasificar los organismos, y técnicas biológicas moleculares para establecer las secuencias de nucleótidos en el ADN y ARN y de aminoácidos en las proteínas.

Las semejanzas bioquímicas entre los organismos son una medida de su parentesco evolutivo y han permitido tomar decisiones taxonómicas acerca de dominios, reinos y especies. Las categorías taxonómicas están sujetas a revisión a medida que se descubre más información. La taxonomía es indispensable para una comunicación precisa y contribuye al conocimiento de la historia evolutiva de la vida.

18.3 Los reinos de la vida

  • Desde Aristóteles hasta mediados del siglo XIX, los taxónomos clasificaban todas las formas de vida en dos reinos: Plantae y Animalia.

  • El alemán Ernst Haeckel propuso en 1866 el establecimiento del reino Protista.

  • Robert H. Whittaker contribuyó en 1969 con un sistema de clasificación de cinco reinos compuesto de los reinos Monera (bacterias y algas verdeazules), Protista (algas superiores, protozoos y mohos), Fungi (hongos y levaduras), Plantae (vegetales) y Animalia (animales).

  • La clasificación actual de seis reinos reconoce los reinos Eubacteria (organismos procariotas que no presentan material genético en un núcleo definido con membrana nuclear), Archaeobacteria (organismos procariotas con características evolutivas muy primitivas), Protista, Fungi, Plantae y Animalia.

  • A finales del decenio de 1970, Carl Woese y otros biólogos propusieron un nuevo y cada vez más aceptado sistema de tres dominios que representan las tres ramas principales de la vida: Bacteria (que correspondería al reino Eubacteria), Archaea (que correspondería al reino Arqueobacteria) y Eukarya (todos los eucariotes).

  • Archaea y Bacteria se componen de células procariotas pequeñas que carecen de orgánulos como núcleos, mitocondrias y cloroplastos; Eukarya contiene organismos con células eucarióticas que poseen la colección completa de orgánulos. Sin las capacidades de fotosíntesis, captación de nitrógeno y descomposición de los procariotas, y sin las actividades fotosintéticas de los protistas, la vida como se la conoce cesaría de existir.

18.4 Principales escuelas de clasificación

Actualmente hay dos escuelas taxonómicas principales. La taxonomía evolutiva tradicional (formulada por George Gaylord Simpson, 1902-1984) agrupa las especies en taxones superiores de acuerdo con los criterios de ascendencia común y evolución adaptativa; tales taxones tienen un único origen evolutivo y ocupan una zona adaptativa propia. Un segundo punto de vista, que propuso en 1950 el alemán Willi Henning, conocido como sistemática filogenética o cladismo, atiende exclusivamente a la ascendencia común para agrupar a las especies en taxones superiores.

La evolución a partir de un ancestro común recibe el nombre de homoplasia. Los caracteres ancestrales compartidos (pleisomórficos) sugieren un ancestro común distante, mientras que los caracteres derivados compartidos (sinaptomórficos) indican un ancestro común más reciente.

Solamente se utilizan en cladística los taxones monofiléticos, que se basan en caracteres derivados y compartidos; cada taxón monofilético, o clado, tiene un único origen evolutivo y contiene a todos los descendientes del antecesor común más reciente del grupo. La cladística determina cuáles caracteres son ancestrales y cuáles son derivados.

Se emplean caracteres derivados compartidos para determinar relaciones que suelen representarse en un diagrama con forma de árbol llamado cladograma.

  • Además de los taxones monofiléticos, la taxonomía evolutiva reconoce ciertos taxones parafiléticos (con un único origen evolutivo, pero que excluyen a algunos de los descendientes del antecesor común más reciente del grupo).

Tanto la taxonomía evolutiva como el cladismo requieren la comprobación de los patrones de ascendencia común entre las especies antes de erigir taxones de rango superior, los cuales podrían ser como linajes evolutivos a lo largo del tiempo. Para ello se utiliza la morfología comparada (incluyendo el desarrollo embrionario), la citología y la bioquímica.

El mundo de los microbios

19.1 Las partículas acelulares: virus, viroides y priones

Los virus son parásitos compuestos de una capa de proteína (cápside) que envuelve el material genético, ADN o ARN. Aunque realizan muchas funciones vitales, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. Los virus son partículas subcelulares incapaces de sobrevivir fuera de una célula viva; invaden las células de un huésped específico y utilizan la energía, enzimas y ribosomas para producir más partículas virales, que son liberadas cuando la célula se rompe. Se llaman bacteriófagos (o, fagos) a los virus que infectan bacterias.

Muchos virus infectan células humanas y de otros animales. Algunos ejemplos de enfermedades virales del ser humano son varicela, herpes simple, paperas, verrugas, influenza, hepatitis, gripe y ciertas formas de cáncer. Los retrovirus como el VIH, transcriben su genoma de ARN en ADN intermediario antes de incorporarlo a la célula huésped. Los virus en plantas causan grandes pérdidas agrícolas; las enfermedades virales son dispersadas entre vegetales por insectos vectores.

Tabla 19.1 Virus de animales

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El ciclo reproductivo viral puede ser lítico, cuando destruye su célula huésped, o lisogénico cuando se mezcla con el ADN del huésped. Los pasos de un ciclo lítico son: fijación a la célula huésped, penetración del ácido nucleico viral, multiplicación del ácido nucleico viral, ensamblaje de los componentes recién sintetizados en nuevos virus, y liberación desde la célula huésped. Las bacterias que portan carga viral son células lisogénicas; en la conversión lisogénica las células bacterianas exhiben nuevas propiedades.

Los viroides son cadenas cortas de ARN sin cubierta proteínica que invaden el núcleo de una célula huésped y dirigen la síntesis de más viroides. Hasta la fecha, se sabe que los viroides originan sólo ciertas enfermedades de las plantas. Los priones han sido relacionados con enfermedades del sistema nervioso (encefalopatías espongiformes transmisibles, TSE), como el kuru, la enfermedad de Creutzfeld-Jakob y el scrapie. Los priones tienen la singular característica de carecer de material genético: se componen exclusivamente de proteína priónica mutante, que actúa como una enzima que cataliza la formación de más priones a partir de proteína priónica normal.

19.2 Los dominios procarióticos: Bacteria y Archaea

Los organismos de los dominios Bacteria y Archaea (bacterias y arqueobacterias) son unicelulares y procarióticos. Las bacterias y los arqueos no son parientes cercanos y difieren en varios aspectos fundamentales, como la composición de la pared celular, la secuencia del ARN ribosómico y la estructura lipídica de la membrana.

Las formas características de las bacterias son: esférica (cocos), de bastón (bacilos) o espiral. Las bacterias esféricas forman grupos de células de dos individuos (diplococos), cadenas largas (estreptococos), o masas irregulares parecidas a racimos (estafilococos). Entre las bacterias espirales están los vibriones, con forma de hélices cortas; los espirilos, hélices grandes rígidas, y las espiroquetas, hélices grandes flexibles.

La mayor parte de las bacterias tienen pared celular de peptidoglucano. Las bacterias pueden ser grampositivas o gramnegativas, en relación a la tinción con colorantes. Las paredes de las bacterias grampositivas son gruesas y constan principalmente de peptidoglucano. La pared de las gramnegativas consta de una delgada capa de peptidoglucano y una gruesa membrana externa parecida a la membrana plasmática. Algunas especies producen una cápsula que rodea a la pared celular.

Las bacterias se reproducen asexualmente por fisión binaria, gemación o fragmentación. El material genético (consistente en una sola molécula de ADN circular, o plásmido) puede intercambiarse por transformación, transducción o conjugación. Ciertos tipos de bacterias forman esporas que se dispersan extensamente y soportan condiciones ambientales inhóspitas.

Los procariotas obtienen energía de diversas formas. Algunos, como las cianobacterias, son autótrofas y dependen de la fotosíntesis, captando la luz solar; otras son quimiosintéticas, esto es, descomponen moléculas orgánicas para obtener energía. Las formas heterótrofas pueden consumir una amplia variedad de compuestos orgánicos. La mayor parte de las bacterias son dependen del aire aerobias, pero algunas son anaeróbicas, y obtienen energía de la fermentación cuando no hay oxígeno disponible.

  • Ciertas bacterias son patógenas y causan trastornos como neumonía, tétanos, botulismo y enfermedades de transmisión sexual (gonorrea y sífilis, por ejemplo). Otras son benéficas y protegen la salud humana.

  • La mayoría de bacterias son inocuas para los humanos y desempeñan papeles importantes en los ecosistemas naturales, como descomponedores y recirculadores de nutrimentos.

  • Las bacterias nitrificantes enriquecen el suelo y favorecen el crecimiento de las plantas; las saprofitas viven de los cadáveres y desperdicios de otros organismos y liberan nutrimentos que son utilizados de nuevo.

Tabla 19.2 Algunos grupos importantes de bacterias

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Las paredes celulares de las arqueobacterias carecen de peptidoglucano, y sus mecanismos son más parecidos a los eucarióticos que a los de otros procariotes. Las arqueobacterias han colonizado prácticamente todos los hábitats del planeta, incluso ambientes calientes, ácidos, muy salados y anaeróbicos. Las metanógenas producen gas metano a partir de compuestos de carbono simples; viven en ambientes anaerobios como pantanos, sedimentos marinos y el tracto digestivo de organismos como vacas y ovejas, donde desdoblan la celulosa. Las halófilas extremas habitan en soluciones salinas saturadas. Las termófilas extremas viven en ambientes a 70°C o más; algunas incluso prosperan a temperaturas mayores de 100°C.

19.3 Reino Protista

El reino Protista consiste en organismos compuestos de células eucarióticas individuales y sumamente complejas. Los protistas varían en tamaño desde células individuales microscópicas hasta enormes organismos multicelulares. Obtienen nutrimento de manera autótrofa o heterótrofa. Pueden ser de vida libre o simbióticos, con relaciones que van desde el mutualismo hasta el parasistismo. Se reproducen de manera sexual como asexual. Existen protistas semejantes a hongos (fungoides), semejantes a plantas (vegetaloides) y semejantes a animales (animaloides).

  • Los protistas fungoides, semejantes a hongos, como los mohos deslizantes acelulares (plasmodiales) poseen como fase vegetativa o alimentadora un plasmodio multinucleado de aspecto viscoso que repta e ingiere materia orgánica en descomposición. La sequía o la falta de alimento estimula la formación de un cuerpo fructífero en el que se forman esporas.

  • Los mohos deslizantes celulares existen como células amiboideas independientes. En condiciones adversas, estas células se agregan en respuesta a una señal química y forman un pseudoplasmodio ("babosas") que se transforma en un cuerpo fructífero formador de esporas.

  • Los mohos acuáticos tienen un micelio cenocítico, compuesto por diversos filamentos (hifas) que forman un cuerpo vegetativo como una célula multinucleada gigante. Se reproducen de manera asexual formando zoosporas biflageladas, y sexualmente formado oosporas.

Los protistas vegetaloides, como las algas son organismos fotosintéticos que habitan ecosistemas marinos y de agua dulce; su tamaño varía desde las formas unicelulares microscópicas hasta las grandes algas marinas. El cuerpo de un alga recibe el nombre de talo, que en macroalgas puede dividirse en rizoide, estípite y lámina (equivalentes a raíz, tallo y hojas).

  • Los euglenoides son algas unicelulares flageladas; sólo alrededor de un tercio de ellos son fotosintéticos. Habitan estanques de agua dulce y charcas que contienen grandes cantidades de materia orgánica.

  • Los dinoflagelados son organismos unicelulares biflagelados fotosintéticos; la mayor parte conforma el plancton marino. Algunos dinoflagelados, conocidos como zooxantelas viven en el interior de invertebrados marinos, como medusas, corales y moluscos (endosimbiontes). Ciertos dinoflagelados producen toxinas cuando forman las "mareas rojas".

  • Las diatomeas son sobre todo unicelulares y son productores importantes en los ecosistemas acuáticos. Elaboran conchas protectoras de sílice (vidrio), algunas de ellas de excepcional belleza. Las paredes vítreas de las diatomeas acumuladas a lo largo de millones de años han producido los depósitos fósiles de "tierra de diatomeas".

  • Las algas doradas (crisofitas) son unicelulares biflageladas que viven en ambientes marinos o de agua dulce, y revisten importancia ecológica como componentes del nanoplancton oceánico. Producen pigmentos verdes (clorofila) y amarillos y anaranjados (carotenoides, como la fucoxantina); su composición pigmentaria les da su color dorado o castaño claro.

  • Las algas pardas (feofitas) son macroalgas multicelulares de importancia ecológica en aguas oceánicas menos cálidas; las más grandes y complejas son los kelps, de hasta 75 m de longitud. Poseen clorofila y carotenoides en sus cloroplastos. Producen células flageladas durante sus complejos ciclos reproductivos y presentan alternancia de generaciones, de modo que pasan parte de su ciclo vital como organismos haploides y parte como diploides. Las algas pardas forman extensos "bosques submarinos" (quelpos), o bien extensas colonias flotantes, como el Mar de los Sargazos, en el océano Atlántico central.

Tabla 19.3 Grupos principales de protistas

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  • Las algas verdes (clorofitas) exhiben una amplia diversidad de tamaños, complejidad estructural y modos de reproducción. La reproducción sexual implica la formación de gametos en gametangios unicelulares puede ser: isógama (fusión de dos gametos flagelados iguales en tamaño), anisógama (fusión de dos gametos flagelados de diferente tamaño), oógama (fusión de un óvulo inmóvil y un gameto masculino flagelado). Comparten muchas similitudes con las plantas, y se piensa que algas verdes ancestrales dieron origen a los vegetales.

  • Las algas rojas (rodofitas) son en su mayor parte macroalgas multicelulares y revisten importancia ecológica en océanos tropicales cálidos. Carecen de células móviles y tienen ciclos reproductivos complejos. Los cloroplastos contienen pigmentos rojos (ficoeritrina) y azules (ficocianina), además de la clorofila. Algunas algas rojas "coralinas" incorporan carbonato de calcio del agua de mar en sus paredes celulares, y son muy importantes en la formación de arrecifes.

Los protistas animaloides, como los protozoos son unicelulares no fotosintéticos y absorben o ingieren su alimento. Se encuentran ampliamente distribuidos en el suelo y en el agua; algunos son parásitos. Los protozoarios incluyen los zooflagelados, los sarcodinos amiboideos, los esporozoarios parásitos y los ciliados predadores.

  • Los zooflagelados son esféricos o alargados, heterótrofos que se desplazan por medio de flagelos, en forma de látigo. La mayoría son parásitos de organismos multicelulares; un ejemplo es el Tripanosoma, causante de la enfermedad del sueño africana, transmitido por mordedura de moscas tsetsé infectadas.

  • Los sarcodinos o amiboideos son parásitos en su mayor parte, se desplazan y obtienen alimento mediante extensiones citoplasmáticas flexibles llamadas seudópodos. Incluyen: amebas, comunes en lagos y estanques de agua dulce, algunas son parásitos y producen la disentería; heliozoarios, habitantes de agua dulce, que emiten seudópodos semejantes a agujas; foraminíferos y radiolarios, que viven en ambientes marinos, y secretan conchas, o testas, con cámaras múltiples y poros a través de los cuales se extienden se extienden los seudópodos.

  • Todos los esporozoarios son parásitos inmóviles que producen esporas. Un ejemplo muy conocido es el parásito de la malaria o paludismo Plasmodium, transmitido por el mosquito Anopheles hembra.

  • Los ciliados se desplazan por medio de cilios en forma de pelos, tienen micronúcleos (para la reproducción sexual) y macronúcleos (para controlar el metabolismo celular y el crecimiento), y experimentan reproducción compleja. El ejemplo más característico es el Paramecium de agua dulce.

El reino fungi

20.1 Principales adaptaciones de los hongos

Los hongos tienen cuerpos micóticos que se componen de hifas filamentosas, que son multicelulares o multinucleadas y forman grandes redes entretejidas llamadas micelios. En ciertos hongos, tienen septos perforados que dividen las hifas en células individuales, en otros las hifas son cenocíticas (no divididas por septos). Una pared celular de quitina envuelve las células micóticas. Todos los hongos carecen de clorofila y son heterótrofos, ya sea parásitos o saprobiontes; su nutrición es mediante enzimas digestivas que secretan afuera del cuerpo y absorben los nutrimentos que se liberan.

Los hongos se reproducen de formas variadas y complejas. La reproducción asexual se lleva a cabo por fragmentación del micelio o por formación de esporas asexuales. Las esporas sexuales se forman una vez que los núcleos haploides se fusionan para formar un cigoto diploide, que sufre meiosis para formar esporas sexuales haploides. Las esporas, tanto asexuales como sexuales, producen micelios haploides por mitosis. Cuando la espora aterriza en una superficie adecuada, germina y comienza a desarrollarse. Los fila principales de los hongos son clasificados principalmente en base a su modo de reproducción sexual.

20.2 Clasificación de los hongos

  • Los quitridiomicetos son hongos acuáticos simples que producen células móviles con un solo flagelo posterior tanto para la reproducción sexual (gametos) como para la asexual (zoosporas). Allomyces es un representante característico de este grupo.

  • Los zigomicetos producen tanto esporas asexuales como esporas sexuales (zigosporas). Las esporas asexuales son producidas en estructuras aéreas llamadas esporangios; si dos hifas entran en contacto puede haber "apareamiento sexual", y sus núcleos se fusionan formando la cigospora. El moho negro del pan Rhizopus es un representante de este grupo.

  • Los ascomicetos producen esporas asexuales llamadas conidios, las cuales se forman en la punta de hifas especializadas denominadas conidióforos; las esporas asexuales llamadas ascosporas se producen en ascas (o sacos). Las ascas pueden estar en estructuras reproductivas con forma de globo con una abertura u ostiolo (peritecio), globo totalmente cerrado (cleistotecio) o forma de copa (apotecio). Entre los ascomicetos se incluyen levaduras, morillas, trufas y mohos rosas, pardos y verdeazules.

  • Los basidiomicetos, u hongos superiores, producen esporas sexuales llamadas basidiosporas en el exterior de un basidio; los basidios se desarrollan en la superficie de las laminillas en las setas, que son un tipo de basidiocarpo. Los basidiomicetos incluyen setas, champiñones, hongos de repisa, añublos y royas.

  • No se observa fase sexual en los deuteromicetos (los hongos imperfectos). La mayor parte se reproducen de manera asexual formando conidios, en forma de almohadilla. Los cuerpos fructíferos de estos hongos pueden ser en forma de botella (picnidio) o de platillos (acérvulo). Son miembros de este grupo Aspergillus (utilizado para elaborar salsa de soya), especies de Penicillium, y hongos que causan determinadas infecciones micóticas (micosis).

20.3 Interacciones de los hongos con el medio

Un liquen es una asociación simbiótica entre un hongo, (generalmente ascomiceto) y un fotótrofo (alga o cianobacteria). El hongo mantiene la humedad y ciertas condiciones favorables, mientras que el fotótrofo sintetiza los nutrimentos necesarios como alimento. Esta combinación puede colonizar rocas desnudas. Los líquenes tienen tres formas principales: costrosa (planos y adheridos al sustrato), foliosa o foliácea (planos y no adheridos al sustrato), y fruticulosa (a manera de tallo ramificado). Los líquenes son importantes para la formación de suelo. Las micorrizas son asociaciones mutualistas entre hongos y las raíces de casi todas las plantas vasculares. El hongo obtiene sus nutrimentos fotosintéticos de las raíces y, a cambio, lleva agua y nutrimentos del suelo circundante al interior de la raíz.

Tabla 20.1 Divisiones principales de los hongos

Nombre común (filum)

Forma de reproducción asexual

Forma de reproducción sexual

Características celulares

Repercusiones en la economía y la salud

Géneros representativos

Quitridiomicetos (Chitridiomycota)

Esporas flageladas (zoosporas)

Gametos flagelados en algunos quitridios

Las paredes celulares contienen quitina; no tienen septos

Contribuyen a la disminución de poblaciones de ranas

Batrachochytrium (hongo patógeno de las ranas)

Cigomicetos (Zigomycota)

Forman esporas inmóviles en un esporangio

Producen cigosporas sexuales diploides

Las paredes celulares contienen quitina; no tienen septos

Causan la pudrición blanda de la fruta y el moho negro del pan

Rhizopus (causante del moho negro del pan)

Pilobulus (hongo del estiércol)

Hongos con saco (Ascomycota)

Los conidios se estrangulan de los conidióforos

Esporas sexuales en ascas semejantes a sacos

Las paredes celulares contienen quitina; si tienen septos

Forman mohos en la fruta; dañan los productos textiles; producen la enfermedad del olmo holandés y la plaga del castaño; incluyen las levaduras, mildiús, mohos, morillas y trufas

Saccharomyces (levadura)

Ophiostoma (causante de la enfermedad del olmo holandés)

Claviceps (cornezuelo del centeno)

Hongos de clava (Basidiomycota)

Poco común

Basidiosporas haploides en basisios con forma de clava

Las paredes celulares contienen quitina; si tienen septos

Producen tizones y royas en los cultivos; incluyen algunas setas comestibles y otras venenosas

Amanita (seta venenosa)

Polyporus (hongo de repisa)

Agaricus (champiñón comestible

Hongos imperfectos (Deuteromycota)

Conidios

No se observa fase sexual

Las paredes celulares contienen quitina; no tienen septos

Producen la mayoría de enfermedades en las plantas; incluyen mohos, antracnosis

Verticillium (causa el marchitamiento de la papa)

Aspergillus (en granos almacenados produce el agente cancerígeno aflatoxina)

20.4 Importancia económica de los hongos

La mayor parte de las enfermedades de plantas se deben a hongos parásitos; sin embargo, otros hongos, como Trichoderma, Beuveria, o Metharizium, ayudan a combatir enfermedades y plagas de insectos en plantas cultivadas. Los hongos producen enfermedades humanas (tiña, pie de atleta e infecciones vaginales). Algunos, como Aspergillus, producen toxinas (micotoxinas) en frutos o granos almacenados que resultan perjudiciales a los humanos. Algunas setas como la Amanita son venenosas, otras setas, morillas y trufas son comestibles; las levaduras son importantes para la fermentación que permite elaborar vino, cerveza y pan. Con hongos como se producen penicilina (del hongo Penicillium) y otros antibióticos. Los hongos desempeñan un papel ecológico crucial, pues son agentes de descomposición sumamente importantes en la naturaleza.

El reino vegetal

21.1 Principales características de las plantas

El reino Plantae se compone de organismos eucarióticos multicelulares fotosintéticos. La capacidad de los autótrofos para captar la energía proporciona a prácticamente todas las demás formas de vida de la Tierra una fuente de energía aprovechable.

Las plantas presentan una alternancia de generaciones, en la que una generación gametofita haploide se alterna con una generación esporofita diploide. Se ha dado una tendencia evolutiva general hacia la reducción del gametofito haploide, que es dominante en las briofitas pero microscópico en las plantas con semilla.

  • El gametofito produce gametos haploides (óvulos y espermatozoides) por mitosis.

  • Estos gametos se fusionan para formar un cigoto diploide.

  • La primera fase del esporofito es el cigoto, el cual se convierte en embrión multicelular que es protegido y nutrido por el gametofito.

  • El esporofito maduro produce células esporogéneas (células madres de esporas) que experimentan la meiosis y producen esporas haploides, que son la primera fase de la generación gametofita.

La mayor parte de las plantas producen gametangios multicelulares con una cubierta protectora de células estériles alrededor de los gametos. Los anteridios producen espermatozoides, y los arquegonios producen células ovulares. Aunque plantas inferiores, como musgos y helechos, están adaptadas para la vida en la tierra, tienen espermatozoides móviles y requieren agua como medio de transporte para la fecundación.

Las plantas vasculares tienen xilema para conducir agua y minerales disueltos, y floema para azúcar disuelto. En el reino vegetal han surgido dos tipos de hojas: (1) los micrófilos, hojas pequeñas que se piensa surgieron a partir de proyecciones de tejido del tallo, son característicos de los licopodios; (2) los megáfilos, hojas que probablemente se originaron de sistemas de ramas, son característicos de las demás plantas vasculares.

21.2 Origen evolutivo de las plantas

Probablemente un grupo de algas verdes llamadas carofitas dieron origen a las primeras plantas. Las plantas y las algas verdes actuales comparten semejanzas en determinados procesos fundamentales, como la división celular, o en que tienen los mismos pigmentos fotosintéticos, carbohidratos como sustancias de almacenamiento y componentes de pared celular similares.

A medida que las plantas se adaptaron cada vez mejor a una existencia terrestre, perfeccionaron (1) raíces con funciones de anclaje y absorción de agua y nutrimentos; (2) cutícula cerosa para retardar la perdida de agua por evaporación; (3) estomas que se abren para permitir el intercambio de gases y se cierran para impedir la pérdida de agua; (4) vasos conductores para transportar agua y nutrimentos; y (5) una sustancia endurecedora, llamada lignina, que impregna los vasos y sostiene el cuerpo de la planta.

Conforme las plantas invadieron la tierra, desarrollaron nuevas estructuras y estrategias reproductoras. La reducción del gametofito masculino a polen permitió sustituir el agua por el viento como medio para llevar los espermatozoides a las oosferas. Las flores atraen animales que transportan el polen con más precisión y eficiencia que el viento y el fruto tienta a los animales para que dispersen las semillas. De las primitivas algas ancestrales surgieron dos grupos principales de plantas: las briofitas, no vasculares, y las traqueofitas, vasculares (que pueden ser sin semillas y con semillas).

Tabla 21.1 Características de los principales grupos de plantas

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21.3 Plantas no vasculares

Las briofitas, que incluyen las hepáticas y musgos, son plantas terrestres pequeñas y simples que carecen de vasos conductores; el transporte de agua se realiza mediante difusión celular, lo que no les permite crecer demasiado. La mayor parte viven en hábitats húmedos. Para reproducirse, necesitan agua en la que puedan nadar los espermatozoides para alcanzar la oosfera. Las briofitas son las únicas plantas con generación gametofita dominante; sus esporofitos permanecen unidos al gametofito todo el tiempo y su nutrición depende de él.

21.4 Plantas vasculares sin semillas

En las traqueofitas, o plantas vasculares, un sistema de vasos, que debe su rigidez a la lignina, conduce el agua y los nutrimentos absorbidos por las raíces hasta las partes superiores de la planta; debido a esto, las plantas vasculares sin semilla, que comprenden los licopodios, equisetos (colas de caballo) y helechos, pueden crecer más que las briofitas. Al igual que en éstas, los espermatozoides de las traqueofitas sin semilla deben nadar hasta la oosfera para llevar a cabo la reproducción sexual, y el gametofito carece de vasos conductores. Los helechos y sus similares presentan varias adaptaciones de las que carecen las briofitas, como la posesión de tejidos vasculares y una generación esporofita dominante.

  • Los helechos constituyen el grupo más grande y diverso de plantas vasculares sin semillas. Son plantas con ausencia de flores (criptógamas).

  • Los esporofitos de los helechos tienen raíces, rizomas y megáfilos (hojas), llamados frondas, tienen esporangios (soros) los cuales producen esporas haploides. El gametofito de los helechos (protalo) se desarrolla a partir de una espora haploide y tiene tanto arquegonios como anteridios.

  • Los esporofitos de los equisetos tienen raíces, rizomas, tallos aéreos huecos y con nudos, y hojas consistentes en megáfilos reducidos,

  • Los esporofitos de los licopodios consisten en raíces, rizomas, ramas erectas y hojas que son micrófilos.

Las plantas vasculares pueden ser (1) homospóricas, cuando producen un tipo de espora (briófitas, equisetos, la mayor parte de licopodios y helechos); (2) heterospóricas, cuando producen dos tipos de esporas: microsporas (dan origen a gametos masculinos, que producen espermatozoides) y megasporas (generan gametófitos femeninos, que producen células ovulares). La heterosporía ocurre en determinados licopodios y helechos, y en todas las plantas con semilla.

21.5 Plantas vasculares con semillas

Partes: 1, 2

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