Genética, taxonomía, ecología, ecosistema

El hombre sabe desde hace siglos que "lo semejante engendra a los semejante" (los hijos se parecen a los padres), y una de las características originales de los seres vivos es la de reproducir a su especie. Esta tendencia de los individuos a parecerse a sus progenitores se llama herencia. Los hermanos difieren entre sí y con respecto a los padres en varios aspectos y en grado diverso. Estas diferencias, llamadas precisamente variaciones, son también características de los seres vivos. La rama de la Biología que se ocupa de los fenómenos de herencia y variación, y estudia las leyes que rigen las semejanzas y diferencias entre individuos con ascendientes comunes se llama genética. Desde su comienzo a principios de siglo, la ciencia de la genética a procesado con rapidez y actualmente continua con ritmo acelerado.

El estudio científico de la diversidad de los organismos y sus relaciones evolutivas se denomina sistemático. Un aspecto importante de la sistemática es la taxonomía, la ciencia que se dedica a nombrar, describir y clasificar los organismos. El termino clasificación se refiere a la disposición de los organismos en grupos basados en semejanzas que reflejen las relaciones evolutivas entre los linajes.

La Sistemática ayuda a conocer la diversidad biológica, los acelerados procesos de extinción, la carencia y desequilibrio de sistemáticos grupos biológicos y la heterogeneidad biológica.

Esta ciencia se relaciona con diferentes con diversas ramas de las ciencias biológicas, sean estas teóricas o aplicadas (Mayr & Ashlok, 1991). La sistemática aporta información imprescindible para llevar a cabo investigaciones en numerosas disciplinas biológicas, pues la mayoría de ellas requiere de la clasificación y la correcta identificación de los organismos, pero por otra parte se nutre de la información proveniente de la genética, la biología molecular, la anatomía, la etología, la matemática, la estadística, etc.

La Taxonomía es un aspecto importante de la sistemática, la ciencia se encarga de estructurar y organizar en grupos a los seres vivos.

Cada grupo de organización recibe el nombre de taxón.

Los taxones se crean atendiendo a las semejanzas y diferencias existentes entre los individuos. Actualmente, además, intenta reflejar la historia natural y las relaciones evolutivas entre seres vivos de distintos grupos mediante un sistema jerárquico de taxones.

El manejo de los ecosistemas es un enfoque a la gestión de recursos naturales y se centra en el mantenimiento de los ecosistemas para satisfacer las necesidades tanto ecológicas como humanas. El manejo de los ecosistemas es adaptable a las cambiantes necesidades y la información nueva, promueve también la visión compartida de un futuro discado mediante la integración de perspectivas sociales, medio ambientales y económicas.

La Ecología, como rama de la biología, estudia en general las relaciones entre los seres vivos y su ambiente. Este estudio incluye al hombre, ya que es parte de la naturaleza y, de hecho, siempre la ha modificado en mayor o menor grado. Debido al desarrollo de las sociedades humanas esta modificación ha llegado a poner en peligro la existencia de cuando menos parte del entorno natural, y del mismo ser humano.

Dadas estas condiciones, es imprescindible que se conozcan los procesos naturales y la manera en que los altera la acción del hombre, con el fin de lograr un desarrollo armónico y sustentable que, inevitablemente, seguirá dependiendo de la naturaleza.

• Objetivo General

• Estudiar los conceptos básicos de la genética, la taxonomía, la ecología y los ecosistemas.

• Objetivos Específicos

• Conocer los principios de la herencia humana.

• Reconocer los conceptos y la clasificación taxonómica.

• Adquirir la capacidad para utilizar las herramientas del manejo de los ecosistemas.

• Reconocer los distintos niveles de organización de la ecología.

REVISION DE LITERATURA

2.1. Genética

El estudio de la genética permite conocer qué es lo que exactamente ocurre en el ciclo celular, (replicar nuestras células) y reproducción, (meiosis) de los seres vivos y cómo puede ser que, por ejemplo, entre seres humanos se transmiten características biológicas genotipo (contenido del genoma específico de un individuo en forma de ADN), características físicas fenotipo, de apariencia y hasta de personalidad.

El principal objeto de estudio de la genética son los genes, formados por segmentos de ADN (doble hebra) y ARN (hebra simple), tras la transcripción de ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN de transferencia, los cuales se sintetizan a partir de ADN. El ADN controla la estructura y el funcionamiento de cada célula, con la capacidad de crear copias exactas de sí mismo, tras un proceso llamado replicación, en el cual el ADN se replica.

2.1.1. Desarrollo de la genética

Gregol Mendel, abad austriaco que crio guisantes en un huerto, logro descubrir las leyes básicas de la herencia donde los hibridadores anteriores habían fracasado. Estudio la herencia de caracteres contrastantes; contó y registró los padres y descendencia de cada uno de los cruzamientos. Mendel tenía varios tipos de plantas de guisantes en su huerto y llevó registro de la herencia de siete pares de rasgos claramente contrastantes, como semillas amarillas frente a semillas verdes, semillas redondas frente a semillas arrugadas, vainas verdes frente a vainas amarillas, etc. Cruzando y contando los tipos de descendencia, pudo Mendel descubrir regularidades en el patrón de herencia que habían escapado a criadores anteriores. Cuando cruzó plantas con dos caracteres diferentes, como semillas amarillas y verdes, las plantas de la siguiente generación, la generación F1, fueron parecidas a uno de los dos padres. La segunda generación o generación F2, contenía individuos de ambos tipos de progenitores. Cuando conto estos, halló que los tipos de individuos estaban presentes en la generación F2 en una razón de aproximadamente 3:1. Por ejemplo, cuando cruzó plantas altas con plantas bajas, todos los miembros de la generación F1 fueron altos. Cuando se cruzaron dos de estas plantas altas de la primera generación, la generación F2 contenía algunas plantas altas y otras bajas. Sin duda, en la primera generación el factor genético (gen) de la poca altura estaba oculto o había sido anulado por el gen de la gran altura. Mendel denominó a este gen de la gran altura "dominante" y al gen de la poca altura "recesivo". (VILLE, 1999).

2.1.2. Principios básicos de la herencia

Principios de la herencia de Mendel

Observando los resultados de cruzamientos sistemáticos, Mendel elaboró una teoría general sobre la herencia, conocida como leyes de Mendel. (SOLOMON et al., 2008).

Primera ley de Mendel

Mendel empezó sus experimentos cruzando plantas de dos líneas puras diferentes con fenotipos opuestos; estos individuos genéticamente puros constituían la generación parental o generación P. En todos los casos, todos los miembros de la primera generación de descendientes se parecían entre sí y a uno de los dos progenitores. Por ejemplo, cuando cruzó plantas de tallo largo con plantas de tallo corto, todos los descendientes fueron de tallo largo. Estos descendientes eran la generación filial, o generación F1. El factor que se expresa en la generación F1 (tallo largo, en nuestro ejemplo) es dominante; y el factor oculto en la F1 (tallo corto) es recesivo. (SOLOMON et al., 2008).

Segunda ley de Mendel

La segunda generación filial, o generación F2, resulta del cruzamiento de la F1. La generación F2 de Mendel en este experimento incluyo 787 plantas de tallo largo y 277 plantas de tallo corto. Los alelos recesivos que, al cruzar dos razas puras, no se manifiestan en la primera generación (generación F1), reaparecen en la segunda generación (generación F2) resultante de cruzar los individuos de la primera. Además la proporción en la que aparecen es de 1 a 3 respecto a los alelos dominantes. (SOLOMON et al., 2008).

Tercera ley de Mendel

Los caracteres que se heredan son independientes entre sí y se combinan al azar al pasar a la descendencia, manifestándose en la segunda generación filial o F2. En este caso, Mendel selecciono para el cruzamiento plantas que diferían en dos características, por ejemplo, el color de los guisantes (verdes o amarillos) y su superficie (lisa o arrugada).

Observó que la primera generación estaba compuesta únicamente por plantas con guisantes amarillos y lisos, cumpliéndose la primera ley. En la segunda generación, sin embargo, aparecían todas las posibles combinaciones de caracteres, aunque en las proporciones siguientes: 1/16 parte de guisantes verdes y rugosos, 3/16 de verdes y lisos, 3/16 de amarillos y rugosos y por ultimo 9/16 de amarillos y lisos. Esto le indujo a pensar que los genes eran estructuras independientes unas de otras y, por lo tanto, que únicamente dependía del azar la combinación de los mismos que pudiese aparecer en la descendencia. (VILLE, 1999).

2.1.3. ¿Qué es el genotipo y el fenotipo?

La configuración de un individuo con respecto a cierto rasgo heredado se conoce como su fenotipo. La constitución genética de un organismo, generalmente expresada con símbolos se llama genotipo.

El genotipo es el conjunto completo de los alelos (variantes) de un individuo. Los alelos pueden ser dominantes o recesivos. Se representan usualmente con letras. (VILLE, 1999).

PP = homocigoto dominante (ambos alelos dominantes)

Pp = heterocigoto (un alelo dominante y otro recesivo)

pp = homocigoto recesivo

2.1.4. Cruce monohíbrico

El empleo de términos génicos y alguno de los principios básicos de la genética podrán ilustrarse si se toma ejemplo de un cruce monohídrico, o sea un cruce entre dos individuos que solo difieren en un par de genes. El cruce de un cobayo pardo puro (macho) y uno negro puro (hembra), se ilustra en la figura. Durante la meiosis del macho, los dos genes bb se separan, de manera que cada espermatozoo tiene solo un gen b; en la meiosis de la hembra, de modo similar, se separan los genes BB (carácter "negro"), de manera que en el ovulo hay un solo gen B. la fecundación de este ovulo por un espermatozoo b da por resultado un animal con la formula génica Bb. Estos cobayos resultantes contienen tanto gen negros como pardos (uno por cada color). En este caso son iguales de negro que la madre. Se dice entonces que el gen negro es dominante sobre el gen pardo, de tal manera que dará lugar al pelaje negro aunque no haya más que una dosis de negro presente (Bb). Por el contrario, el gene pardo no aparecerá su color más que en el caso de que la dosis sea doble (bb). El fenómeno de la dominancia explica en parte el motivo de que un individuo pueda parecerse a uno de sus progenitores más que al otro, a pesar de que ambos contribuyeron de la misma medida en su constitución genética. En una especie animal, el color dominante puede ser negro, pero en otra especie será otro; estas relaciones genéticas en todo caso deberán ser conocidas por medio de la experimentación. (VILLE, 1999).

2.1.5. Leyes de Mendel sobre la segregación y distribución independiente (cruce dihíbrido)

Un cruce de individuos que difiere en dos rasgos se llama cruce dihíbrido. Los principios en que se basan estos problemas y el método para resolverlos son exactamente los mismos en los cruces múltiples que en los monohíbridos. En los primeros es mayor el número de tipos de gametos y más grande el número correspondiente de tipos de cigotos. (VILLE, 1999).

Cuando dos pares de genes estén situados en dos cromosomas diferentes (no homólogos), cada par se hereda con independencia del otro durante el mecanismo de la meiosis. Si se cruza un cobayo negro de pelo corto (BBSS, el pelo corto es dominante con respecto al largo) con otro de pelo largo (bbss), el primero produce gametos todos ellos BS, en tanto el segundo solo producirá gametos bs. Cada gameto contiene uno y únicamente uno de cada tipo de gene. La unión de gametos BS con gametos bs da lugar a individuos todos ellos con el genotipo BbSs. Toda la descendencia es heterocigoto para el color y longitud de pelo, todos fenotípicamente negros y con pelo corto. Sin embrago si se cruzan dos individuos F1, cada uno produce cuatro clases de gametos en números iguales (BS,Bs,bS,bs) de manera que en los cigotos son posibles 16 combinaciones. Habrá en este grupo 9/16 probabilidades de que aparezca un ejemplar negro y de pelo corto; 3 de que sea negro de pelo largo, 3 de que sea pardo de pelo corto, y una de que sea pardo de pelo largo. (VILLE, 1999).

2.1.6. Herencia y cromosomas

Cromosomas y genes

Cada célula de cualquier organismo de todas las especies contiene un número característico de cromosomas. Cada célula del hombre posee exactamente 46 cromosomas. Hay muchas otras especies de animales y vegetales cuyas células van también provistas de 46 cromosomas. Pero no es número lo que diferencia a las diversas especies animales, sino la naturaleza de los factores hereditarios dentro de los cromosomas. Los cromosomas se presentan siempre emparejados, de modo que invariablemente se les ve de dos en dos de la misma clase en las células somáticas de animales y vegetales superiores. Así, los 46 que corresponden a la especie humana, consiste realmente en 23 pares distintos. La diferencia consiste en la longitud, forma y ocurrencia de nudos y muescas; en casi todas las especies las variaciones de estos caracteres morfológicos suelen ser suficientes para que los citólogos identifiquen plenamente los diferentes pares. (VILLE, 1999).

2.1.7. Cromosomas sexuales determinan el sexo

En algunas especies, los factores ambientales ejercen un gran control sobre el sexo de un individuo. Sin embargo, los genes son los determinantes del sexo más importante en la mayoría de organismos. Los principales genes que determinan el sexo en los mamíferos, las aves y muchos insectos se encuentran en los cromosomas sexuales. Típicamente los miembros de un sexo presentan un par de cromosomas sexuales similares y producen gametos que son idénticos en la constitución cromosómica sexual. Los miembros del otro sexo tienen dos cromosomas sexuales diferentes y producen dos tipos de gametos, cada uno con un único tipo de cromosomas sexuales. (SOLOMON et al., 2008)

Las células de las hembras de muchas especies animales, incluyendo al ser humano, contienen dos cromosomas X. En cambio, los machos presentan un único cromosoma X y un cromosoma Y de menor tamaño que solo presente algunos pocos genes activos. Por ejemplo, el hombre presenta 22 pares de autosomas, se son cromosomas distintos a los cromosomas sexuales, más un cromosoma X y un cromosoma Y; las mujeres presentan 22 pares de autosomas más un par de cromosomas X. Los gatos presentan 19 autosomas, a los que se añaden un par de cromosomas X en las hembras, y un cromosoma X y un Y en los machos. (SOLOMON et al., 2008).

2.1.8. Anomalías en el número y la estructura cromosómicos

La poliploidía, o presencia de múltiples juegos de cromosomas, es común en plantas pero rara en animales. Pueden surgir errores en la separación de los cromosomas durante la meiosis o de la fertilización de un óvulo por más de un espermatozoide. Cuando ocurre en todas las células del cuerpo, la poliploidía es letal en los seres humanos y muchos otros animales. Por ejemplo, algunos embriones humanos abortados espontáneamente al inicio del embarazo presentan triploidía. Las anomalías causadas por la presencia de un único cromosoma extra o la ausencia de un cromosoma –denominadas aneuploidías- son más comunes que la poliploidía. La disomía es el estado normal: dos de cada tipo de cromosoma. En al trisomía, una persona tiene un cromosoma extra, es decir, tres de un tipo. En la monosomía, un individuo carece de un miembro de un par de cromosomas. (SOLOMON et al., 2008).

El siguiente cuadro resume algunos trastornos producidos por aneuploidías.

2.1.9. Genes y alelos

Las leyes de la herencia derivan de la acción de los cromosomas en la mitosis, la meiosis y la fecundación. Dentro de cada cromosoma se encuentran numerosos factores hereditarios, llamados genes, cada uno de ellos diferentes del resto, cada uno con la misión de controlar uno o más caracteres hereditarios. La gran regularidad del proceso miotico asegura que cada célula hija tendrá dos de cada serie de cromosomas y, por lo tanto, dos de cada tipo de genes. Cada cromosoma se comporta genéticamente como si estuviese compuesto de un rosario de genes dispuestos en fila. Los miembros de un par homólogo de cromosomas presentan genes dispuestos en un orden similar. El gene de cada carácter está situado en un punto especial del cromosoma llamado locus. Cuando los cromosomas se sinapsan durante la meiosis los homólogos adhieren punto por punto y quizá gene por gene. (VILLE, 1999)

2.1.10. La herencia de genes ligados

Las investigaciones de Thomas Morgan sirvieron para extender el concepto de la teoría cromosómica de la herencia. Para su investigación Morgan utilizó la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). La mosca de la fruta presenta un ciclo vital corto (sólo 14 días) y su pequeño tamaño permite que puedan mantenerse miles de moscas en un laboratorio de investigación.

Mediante el análisis detallado de los resultados de los cruzamientos de moscas de la fruta, Morgan demostró que los genes se organizan en un orden lineal en cada cromosoma. Morgan también demostró que la transmisión independiente no es aplicable a aquellos loci que se encuentran muy cercanos en el mismo par de cromosomas homólogos. En la mosca de la fruta existe un locus que controla la forma del ala (el alelo dominante V para alas normales y el alelo recesivo v para alas anormales cortas o vestigiales) y el otro locus que controla el color del cuerpo (el alelo dominante B para el color gris y el alelo recesivo b para el color negro). Si una mosca homocigota BBVV se cruza con una mosca homocigota bbvv, todas las moscas F1 tendrían el cuerpo gris y alas normales y su genotipo será BbVv. (SOLOMON et al., 2008).

Si los loci que controlan estos rasgos no estuvieran ligados (es decir en cromosomas distintos) el progenitor heterocigoto en un cruzamiento de prueba produciría cuatro tipo de gametos (BV, Bv, bV, bv) en proporciones idénticas. Esta transmisión independientemente produciría una progenie con combinaciones de genes nuevas que no están presentes en la generación parental. Cualquier proceso que desencadene combinaciones de genes nuevas se denomina recombinación. En nuestro ejemplo, los gametos Bv y bV, son tipos recombinantes. Los otros dos tipos de gametos, BV y bv, son tipos parentales porque son idénticos a los gametos producidos por la generación P. (SOLOMON et al., 2008).

2.1.11. Herencia ligada al sexo

El cromosoma humano X contiene muchos genes, en tanto el Y solo unos pocos, que son fundamentalmente los genes de la masculinidad. Lo caracteres controlados por los genes localizados en el cromosoma X se llaman ligados al sexo porque se heredan en conjunción con el mismo. La descendencia masculina lleva un solo cromosoma X y, por consiguiente, todos sus genes para caracteres ligados al sexo proceden de la madre. La mujer recibe un X del padre y uno de la madre. Los varones, con solo un cromosoma X, tienen únicamente uno de cada tipo de gene localizado en dicho cromosoma X. (VILLE, 1999).

Los genes humanos para hemofilia y ceguera de los colores se localizan en el cromosoma X, y la herencia de estos caracteres está ligada al sexo. La hemofilia es una enfermedad en la que hay defecto de la formación de tromboplastina, por carencia de la llamada globulina antihemofílica; la sangre de estos pacientes no coagula bien, de modo que sangran profusamente incluso por un pequeño rasguño. Si el gen ligado al sexo es recesivo y relativamente raro (presente en la población con baja frecuencia) el defecto aparecerá muchísimas veces más en los hombres. La ceguera para los colores, por ejemplo, a un 4 por 100 de los hombres y a menos del 1 por 100 de las mujeres. La hemofilia es un carácter excepcional en los hombres y fue completamente desconocido en las mujeres hasta 1951, en que se descubrió un caso femenino. (VILLE, 1999).

2.1.12. Cambios en los genes: Mutaciones

Aunque los genes son muy estables y son duplicados y transmitidos a sucesivas generaciones con notable fidelidad, de cuando en cuando experimentan cambios que se denominan mutaciones. Después de que un gen a mutado a una nueva forma, la misma es estable y sin mayor tendencia a mutar de nuevo que el gene original. Cabe definir la mutación como un cambio hereditario no debido a la segregación o recombinación normal de material genético no modificado. Las mutaciones proporcionan gran diversidad de material genético, con el cual se hacen posibles estudios de los procesos de herencia. Las investigaciones relativas a la índole del proceso de mutación han brindado datos importantes referentes a la naturaleza del material genético mismo. (VILLE, 1999).

Las mutaciones cromosómicas, causan cambios visibles en la estructura del cromosoma. Puede faltar un pequeño segmento de este (delección) o estar representadas dos veces en el cromosoma (duplicación). Las mutaciones puntiformes o mutaciones del gene suponen pequeños cambios en la estructura molecular no evidentes con la ayuda del microscopio. Estas mutaciones del gene son cierto cambio en la ordenación de nucleótidos en una sección particular de la molécula de ADN, generalmente la substitución de un núcleo por otro en un codón dado. (VILLE, 1999).

Las mutaciones del gen pueden ser provocadas por rayos X, rayos gamma, rayos cósmicos, rayos ultravioleta y otros tipos de radiación. Se desconoce el mecanismo por virtud del cual los rayos X y otros radianismo pueden originar cambios en el apareamiento de bases, aunque bien puede ocurrir que reaccionen con moléculas de agua para liberar radicales libres muy reactivos de corta vida que a su vez reaccionen con bases específicas. Las mutaciones ocurren espontáneamente a un ritmo lento, pero ponderable, según las especies y el gene; unos genes ("puntos calientes") son más susceptibles que otros a la mutación. Los rayos cósmicos y otras radiaciones naturales desempeñan cierto papel como causantes de "mutaciones espontáneas". La frecuencia de mutaciones espontáneas en diferentes genes humanos fluctúa entre 10 a la -3 y 10 a la -5 por gen y por generación. Como el hombre tiene un total de 25000 genes, la frecuencia global de mutación es del orden de una por persona y por generación. En otras palabras, cada uno de nosotros posee algún gen mutante que no poseían nuestros progenitores. (VILLE, 1999).

2.1.13. ADN recombinante: Ingeniería genética

La tecnología del DNA recombinante no se desarrolló rápidamente. De hecho, tiene sus raíces en los estudios genéticos de las bacterias y de los bacteriófagos ("comedores de bacterias"), los virus que las infectan. Después de décadas de investigaciones básicas y de una extensa acumulación de conocimientos, la tecnología se volvió factible y disponible para muchos científicos que ahora utilizan estos métodos. En la tecnología del DNA recombinante, los científicos usan enzimas de las bacterias, conocidas como enzimas de restricción, para cortas moléculas de DNA solo en sitios específicos. Las enzimas de restricción permiten a los investigadores cortar el DNA en fragmentos manejables. Cada fragmento se incorpora entonces en una molécula de vector adecuada, un transportador capaz de transportar el fragmento de DNA al interior de una célula. Los bacteriófagos y las molécula de DNA denominadas plásmidos son dos ejemplos de vectores. En DNA bacteriano es circular; un plásmido es una molécula de DNA circular separada y mucho más pequeña, que puede estar presente y replicarse en el interior de una célula bacteriana, como Escherichia coli. Los investigadores introducen plásmidos en las células bacterianas mediante el método conocido como transformación, la captación de DNA foráneo por partes de la célula. Para que la transformación sea eficiente, el investigador altera la célula químicamente o por electroporación –descarga de choque eléctrico- para que la membrana plasmática sea permeable a las moléculas de DNA plasmídico. Una vez que un plásmido entra en una célula, se replica y se distribuye a las hijas durante la división celular. Cuando un plásmido recombinante –aquel que presenta DNA foráneo insertado- se replica de esta manera, se producen muchas copias idénticas del DNA foráneo; en otras palabras, el DNA se ha clonado.

2.2. Taxonomía

La Taxonomía es la disciplina biológica referida a la teoría y práctica de la clasificación de los organismos.

En tiempos de Carlos Linneo (1707-1778), botánico sueco considerado como padre de la taxonomía, los estudios de biología(o historia natural) se referían casi exclusivamente a aspectos taxonómicos, a excepción de la anatomía y la fisiología, disciplinas relacionadas con la medicina. Linneo y otros naturalistas del siglo XVIII emplearon el vocablo systema para aludir al ordenamiento de los seres vivos, sin embargo el término sistemática comenzó a utilizarse recién en la década de 1960. La sistemática ha sido definida como "el estudio científico de las clases y diversidad de los organismos y de todas las relaciones entre ellos".

2.2.1 Sistematica.

El campo de estudio de la Sistemática Biológica es muy amplio y se relaciona con diversas ramas de las Ciencias Biológicas, sean éstas teóricas o aplicadas (Mayr & Ashlock).

La sistemática aporta información para construir clasificaciones y proponer hipótesis generales sobre la evolución de los seres vivos. Por estas razones la sistemática es, rama elemental de la biología moderna, y por otra, una de las disciplinas más inclusivas, pues todos los datos comparativos, desde los morfológicos hasta los moleculares pueden ser analizados eventualmente por los taxónomos.

En los primeros años de su historia la sistemática tuvo como objetivo principal describir y ordenar los grupos de organismos, y solo en los últimos 50-60 años se desarrollaron los aspectos teóricos y metodológicos relacionados con la clasificación. El notable avance se produjo estuvo marcado por profundas indagaciones filosóficas, un prolífico intercambio con otras disciplinas biológicas, y por la incorporación de notables innovaciones tecnológicas- metodológicas, sobre todo en relación con desarrollos en el campo de la computación, biología molecular y microscopia electrónica. Una de las principales consecuencias de este cambio fue el replanteo de los objeticos de la disciplina, los cuales en la actualidad exceden ampliamente los de describir y catalogar a las especies, entre los objetivos cabe señalar los siguientes:

• Reconocer, describir y dar nombre científico a las especies biológicas y a los taxones infraespecíficos.

• Construir clasificaciones de los taxones, con alto contenido heurístico y valor explicativo.

• Reconstruir la filogenia o historia evolutiva de los grupos de organismos a partir de la evidencia que brindan los caracteres taxonómicos.

• Realizar desarrollos metodológicos y elaborar proposiciones teóricas, para ser aplicados en su campo especifico de estudio o en otras áreas de las ciencias biológicas.

• Proporciona información necesaria para desarrollar investigaciones en otras áreas de la biología.

• Aporta datos para realizar estudios aplicados.

• Provee datos relevantes para plantear hipótesis sobre el origen y la evolución de los distintos grupos de organismos.

Ernst Mayr propuso dividir a la taxonomía o sistemática en dos ramas principales:

La microtaxonomía, cuyo objetivo es identificar, describir y delimitar a las especies.

La macrotaxonomía, cuya finalidad es construir clasificaciones de los taxones. La propuesta de una clasificación, presupone la delimitación correcta de las especies, es decir, el agrupamiento de la diversidad de individuos hallados en la naturaleza, por lo tanto para abordar problemas de microtaxonomía es conveniente que se hayan resuelto aquellos relativos a cuestiones microtaxonómicas.

Los nombres científicos suelen derivar de raíces griegas o latinas o de versiones latinizadas de los nombres de personas, lugares o características.

La mayoría de las áreas de la biología dependen de los nombres científicos y de la clasificación. Para estudiar los efectos de la contaminación de una comunidad acuática, los biólogos deben ser capaces de registrar exactamente lo relativo al número de cada tipo de organismos presentes y los cambios en sus poblaciones a lo largo del tiempo. Esto requiere que todos los investigadores identifiquen exactamente cada especie por su nombre. Los nombres científicos hacen posible que la biología sea una ciencia realmente internacional.

Una disciplina ligada a la práctica taxonómica desde sus inicios, aunque con objetivos propios, es la nomenclatura biológica. A ella compete la proposición de principios generales y reglas que rigen la aplicación de nombres científicos a los taxones. Las decisiones taxonómicas, por ejemplo la descripción de una nueva especie para la ciencia, comporta una decisión nomenclatura, como es la de dar nombre científico a dicha entidad. La nomenclatura científica en Botánica y en Zoología, Comienza de; manera formal en 1753 y 1758, respectivamente, con la publicación de las obras de Carlos Linneo: Species Plantarum y Systema Naturae (10° edición). Garet Nelson (1970) propuso dividir a la Biología en dos grandes áreas, la Biología Comparada, referida al estudio de la diversidad orgánica y la explicación de esa diversidad, y la Biología General, orientada al estudio de los procesos biológicos que ocurren en determinados organismos o sistemas orgánicos. En el sentido de Garet Nelson (1970) Biología Comparada es sinónimo de Sistemática, pero la acepción de Eldredge y Cracraft (1980) es más amplia, pues dichos autores definen a la Biología Comparada como el estudio de los patrones bióticos. El tipo de patrón que interesa a la Sistemática es la aparente jerarquía de la diversidad orgánica, debida a la genealogía de los grupos de organismos; otras disciplinas de la Biología Comparada, por ejemplo la Biogeografía Histórica, tienen como objeto de estudio los patrones de distribución de los organismos en el espacio, a fin explica r las causas históricas de dicha distribución.

Linneo desarrollo un sistema que asigna las especies a una jerarquía de grupos cada vez más generales. A medida que se asciende en la jerarquía cada grupo es más general, esto es, incluye a los grupos por debajo de él.

El intervalo de categorías taxonómicas intermedias entre especie y especie y dominio constituya una jerarquía. Las especies estrechamente emparentadas se asignan al mismo género, y géneros con elación cercana se agrupan en una misma familia. A su vez, las familias se agrupan en órdenes, los órdenes en clases, las clases en filos, los filos en reinos y los reinos en dominios. La especie se considera una verdadera entidad biológica, pero las categorías taxonómicas por encima del nivel especie son construcciones artificiales usadas para catalogar las diversas formas de vida de la Tierra.

Un taxón es un agrupamiento formal de organismos de cualquier nivel, como especie, genero, filo, etc. Por ejemplo, la clase de mamíferos es un taxón que contiene muchos órdenes. Un taxón puede ser dividido en subgrupos, como subfilos o superclases. El subfilo vertebrado, un subgrupo del filo cordado, es un taxón que incluye varias clases, como anfibios y mamíferos.

2.2.1.1. Clasificación.

Muchos sistemáticos se están alejando de las categorías jerárquicas linneanas ya que estas categorías son limitadas y no encajan bien con los hallazgos recientes.

La historia de la taxonomía a nivel de reino es un buen ejemplo del proceso científico. Desde tiempos de Aristóteles hasta mediados del siglo XIX, los biólogos dividieron a los organismos en dos reinos, Plantae (Plantas) y Animalia (Animales).

En 1866 un biólogo alemán, Ernst Haeckel, propuso el establecimiento de un tercer reino, Protista (protistas), para dar cabida a bacterias y otros microorganismos como euglena, que no parecían encajar ni en el reino vegetal, ni en el animal. En la actualidad, muchos biólogos colocan las algas, los protozoos, los mohos acuáticos y los mohos deslizantes en el reino protista.

Así, los protistas son un grupo diverso de organismos unicelulares y principalmente acuáticos.

En 1973, el biólogo marino francés Edouard Chatton sugirió el empleo del termino procarionte (antes del núcleo), para describir las bacterias, y del termino eucarionte (núcleo verdadero) para describir todas las demás células. Esta dicotomía entre procariontes y eucariontes es, en la actualidad, aceptada universalmente por los biólogos como una divergencia evolutiva fundamental.

En 1969, R.H Whittaker propuso una clasificación de cinco reinos, basándose principalmente en la estructura celular y en la manera de nutrirse de los organismos a partir de su ambiente. Whittaker sugirió que los hongos fueran excluidos del reino vegetal y se clasificaran en un solo reino propio, Fungi (hongos). Después de todo, los hongos no son fotosintéticos, y deben absorber nutrientes producidos por otros organismos.

Los hongos también difieren de las plantas en la descomposición de sus paredes celulares, en su estructura corporal y en sus modos de reproducción. El reino procariotae se estableció para incorporar las bacterias, que son fundamentalmente distintas a los demás organismos pues carecen de nucleo bien definido y otros organelos membranosos y nos sufren divisiones mitóticas.

En 1996 Carl Woese con el apoyo de Carol J. Bult aprobaron la hipótesis de Woese, determinando la secuencia de bases de todo el genoma de una arquea metanogena. Cuando estos investigadores compararon las secuencias génicas de esta y de dos bacterias cuyo genoma ya se había secuenciado, observaron que coincidían menos de la mitad de los genes. Basándose en esta prueba molecular, en la actualidad, la mayoría de los biólogos divide a las procariontes en los reinos Bacteria (bacterias) y archaea (arqueas).

Los sistemáticos construyen arboles filogenéticos para representar gráficamente la historia evolutiva de un grupo de especies. Podemos construir un cladograma, un tipo de árbol filogenético, para ilustrar las relaciones evolutivas de grupos de organismos.

2.2.2 Clasificación de organismos

2.2.2.1 Bacteria (Bacteria)

Microorganismos procariontes ya que carecen de núcleos bien definidos y otro organelos membranosos); unicelulares; microscópicos; tienen paredes celulares por lo general compuestas de peptidoglucanos.

La mayor parte son descomponedores; algunos parásitos (y patógenos); algunos autótrofos quimiosintéticos; otros fotosintéticos; importantes en la recirculación de nitrógeno y otros elementos; se utilizan algunos en procesos industriales.

2.2.2.2 Archaea (Archaea)

Microorganismos procariontes, unicelulares; microscópicos; paredes celulares sin peptidoglucano; difieren bioquímicamente de las bacterias.

Las metanógenas son anaerobias que viven en el alcantarillado, pantanos y tubo digestivo de animales; las halófilas extremas habitan en ambientes salados; las termolitas extremas viven en hábitats calientes, a veces ácidos.

2.2.2.3. Protista (Eukarya)

Organismos eucariontes, sobre todo unicelulares o pluricelulares simples. Se dividen en tres grupos informales (no taxones): Protozoos, algas, y mohos deslizantes y acuáticos.

Los protozoos son parte importante en el zooplancton; las algas son productoras de gran importancia, en especial de ecosistemas marinos y de agua dulce; importante fuente de oxígeno.

2.2.2.4 Fungi (Eukarya)

Organismos eucariontes, heterótrofos, absorben nutrientes, no realizan la fotosíntesis; Su cuerpo está compuesto de hifas filiformes que forman masas enmarañadas que se infiltran en el alimento o el hábitat; paredes celulares de quitina.

Son descomponedores, algunos parásitos (y patógenos), algunos forman relaciones simbiontes importantes con las raíces de las plantas (micorrizas) o las algas (líquenes). Algunos se utilizan como alimentos, las levaduras se emplean en la elaboración de pan y bebidas alcohólicas, otros se usan para fabricas productos químicos industriales o antibióticos, ocasionan gran parte de la descomposición y pedida de cosechas.

2.2.2.5 Plantae (Eukarya)

Organimos eucariontes, pluricelulares, fotosintéticos, con órganos reproductores pluricelulares, alternancia de generaciones, paredes celulares de celulosa.

La biosfera terrestre depende de las plantas en su función de productoras primarias. Son importantes fuentes del oxígeno en la atmosfera terrestre.

2.2.2.6. Animalia (Eukarya)

Organismos eucariontes, heterótrofos multicelulares. Muchos exhiben diferenciación hística y sistemas orgánicos complejos; la mayor parte son capaces de moverse por contracción muscular, tejido nervioso. Especializado para coordinar reacciones a estímulos.

Son consumidores, algunos se especializan en herbívoros, carnívoros, o detritívoros.

La mayoría de los sistemáticos emplean un nivel de clasificación superior al del reino, llamado dominio, basándose, arqueas y eucariontes. Así, clasifican los organismos en tres dominios: Archaea o arqueas (corresponde al reino arqueas), Bacteria (corresponde al reino bacteria), y Eukarya (eucariontes).

Los virus son un caso especial y no se clasifican en ninguno de los tres dominios. Los biólogos han deducido que los tres dominios son las tres ramas principales del árbol de la vida.

Las arqueas se diferencian de las bacterias por la ausencia del compuesto peptidoglucano en las paredes celulares de las arqueas.

Muy probablemente, las células eucariontes evolucionaron a partir de las celular procariontes que vivían en simbiosis una dentro de otras. Por ejemplo las mitocondrias y los cloroplastos. Algunos sistemáticos de la Universidad de California, en los Ángeles, han propuesto recientemente otra posibilidad: que el árbol de la vida sea realidad un anillo de vida. Estos sistemáticos basándose en su análisis de cientos de genes, proponen la hipótesis de que la transferencia horizontal de genes entre las bacterias y las arqueas dio origen a los eucariontes.

2.2.3 Reconstrucción de la Filogenia

Los biólogos modernos relacionan clasificación con evolución. EL objetivo es reconstruir la filogenia, la historia evolutiva de un grupo de organismos a partir del antecesor común.

A medida que se determinan las relaciones evolutivas en y entre las especies y tazones superiores, los sistemáticos o construye m las clasificaciones basadas en antecesores comunes.

La filogenia ayuda a los biólogos a identificar nuevas especies y predecir sus características. Los sistemáticos puedes clasificar una nueva especie basándose en caracteres específicos que comparten con otros organismos en un taxón determinado. Después pueden deducir que la nueva especie comparte además otros caracteres con los organismos de ese grupo.

Históricamente los científicos han dependido principalmente de semejanzas estructurales para tomar decisiones acerca de la filogenia.

La Homología, la presencia de dos o más especies de rasgos derivados a partir de un antecesor común, implica la evolución a partir de un antecesor común.

Puede ser problemático decidir si un carácter es homologo. Algunos caracteres aparentemente homólogos se han adquirido de manera independiente por convergencia evolutiva, la evolución independiente de estructuras semejantes en organismos relacionados de manera remota, o por regresión de un rasgo desde su estado primitivo.

El termino homoplasia se refiere a tales caracteres superficialmente semejantes que no son homólogos.

• Los caracteres primitivos compartidos (pleisomorfías) sugieren un antecesor común distante.

• Los caracteres derivados compartidos (sinapomorfías) indican un antecesor común más reciente. Los sistemáticos consideran cuidadosamente los caracteres derivados compartidos al elegir los criterios taxonómicos.

2.2.4 Nomenclatura.

¿Porque se ha dado tanta importancia a la nomenclatura?

Simplemente porque la materia aún no ha captado el significado abstracto de los conceptos, e incluso el biólogo que no se ocupa de modo directo de sistemática, no ven en ésta (y en la taxonomía) más contenido que el nominal.

En efecto, muchos creen que la "clasificación" o la ""taxonomía" o la "sistemática"", son conceptos no sólo equivalentes entre sí; sino, a su vez, con la "nomenclatura" y equiparan la sistemática con ""una relación de nombres"".

La complejidad nomenclatorial en biología proviene, única y exclusivamente, de lo complejo del mundo biológico. Por otra parte el problema se ha complicado por ser ya viejo, porque los usos y normas nomenclatoriales provienen de la época linneana, hace ya más de doscientos años.