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Una introducción a la zoología, explorando su historia, desde las primeras observaciones de animales y plantas hasta la teoría de la evolución de darwin. Se analizan los métodos de estudio, incluyendo el seguimiento de especies, la ecología y la biología molecular. Además, se presenta una visión general de las ciencias especiales que estudian diferentes grupos de animales, como la ictiología, la herpetología y la entomología.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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Astronomía. Estudia los objetos celestes y fenómenos que suceden fuera de nuestro planeta tierra. Biología, Estudia la vida, básicamente se ocupa de:
Renacimiento y Siglos XVII y XVIII El Renacimiento revivió el interés en la zoología a través de exploraciones y descubrimientos de nuevas especies. Naturalistas europeos como Gonzalo Fernández de Oviedo y Francisco López de Gómara documentaron la fauna americana, contrastando estas observaciones con las de Europa. Leonardo da Vinci y Andrés Vesalio realizaron estudios anatómicos detallados, mientras que Ulisse Aldrovandi y Fabricius realizaron importantes clasificaciones en insectos y fisiología vascular. Durante el siglo XVIII, la zoología se consolidó con la creación de la taxonomía por Carlos Linnaeus, quien estableció un sistema de clasificación basado en la jerarquía y la nomenclatura binomial. Georges-Louis Leclerc de Buffon y Alexander von Humboldt realizaron estudios fundamentales en la historia natural y la descripción de la fauna. Erasmus Darwin, en su obra "Zoonomia", exploró las ideas precursoras sobre la evolución. Siglo XIX y XX El siglo XIX fue testigo de avances significativos en morfología, fisiología y evolución. Georges Cuvier desarrolló la anatomía comparada y la paleontología, proporcionando la base para la comprensión de los fósiles y la extinción de especies. Richard Owen introdujo los conceptos de órganos homólogos y análogos, y la teoría celular propuesta por Theodor Schwann y Matthias Schleiden transformó la biología. La teoría de la evolución, propuesta por Jean-Baptiste Lamarck y Charles Darwin, junto con Alfred Russel Wallace, revolucionó la comprensión de la evolución y la selección natural. En el siglo XX, los avances en genética y biología molecular transformaron la zoología. Gregor Mendel descubrió las leyes de la herencia, y James D. Watson y Francis Crick descifraron la estructura del ADN, abriendo nuevas posibilidades para la investigación genética. Los avances en ingeniería genética, como el clonaje de la oveja Dolly, han ampliado los límites del conocimiento zoológico y sus aplicaciones prácticas. Siglo XXI El siglo XXI ha sido testigo de una revolución en la zoología gracias a la integración de tecnologías avanzadas y métodos interdisciplinarios. Estos avances han permitido una comprensión más detallada y matizada de la vida animal y sus complejidades:
3. Métodos Computacionales a. Bioinformática: - Descripción: Uso de herramientas computacionales para analizar grandes conjuntos de datos biológicos. - Aplicación: Incluye el análisis de secuencias genéticas, la predicción de estructuras de proteínas y la modelización de redes metabólicas. b. Modelización y Simulación: - Descripción: Creación de modelos matemáticos y simulaciones para estudiar fenómenos biológicos complejos. - Aplicación: Utilizado para predecir la dinámica poblacional, la evolución de enfermedades y el impacto ambiental. c. Análisis de Datos Ecológicos: - Descripción: Aplicación de técnicas estadísticas para analizar datos de campo y laboratorio. - Aplicación: Incluye el análisis de biodiversidad, las interacciones ecológicas y la evaluación de patrones de distribución. 4. Métodos Interdisciplinarios a. Ecología Molecular: - Descripción: Combina técnicas de ecología y biología molecular para estudiar la genética de poblaciones y la interacción entre organismos y su ambiente. - Aplicación: Permite investigar la estructura genética de las poblaciones en relación con las características ambientales y ecológicas. b. Etología: - Descripción: Estudio del comportamiento animal desde una perspectiva evolutiva y adaptativa. - Aplicación: Utiliza tanto métodos de campo como de laboratorio para investigar los mecanismos detrás del comportamiento y la comunicación. c. Conservación y Gestión de Vida Silvestre: - Descripción: Aplicación de principios científicos para la protección y gestión de especies y ecosistemas. - Aplicación: Incluye la planificación de reservas naturales, la restauración de hábitats y las estrategias de manejo para especies en peligro. d. Biología Evolutiva: - Descripción: Estudio de los procesos evolutivos que han dado forma a la diversidad de la vida.
La célula animal se distingue de la vegetal por no contar con pared celular: sólo tiene una membrana que la separa del medio exterior y que, por ser permeable a la vez permite un intercambio de sustancias. Además, la célula animal no posee cloroplastos, órganos pequeños que contienen clorofila y donde se produce la fotosíntesis. Las células animales están preparadas para realizar funciones específicas en el organismo. Así, se agrupan en tejidos, y éstos se organizan en órganos. De acuerdo a la función a la que se refieran, los distintos órganos constituirán, junto a otros, los diversos aparatos y sistemas. Los animales son organismos multicelulares heterótrofos, es decir que, a diferencia de las plantas, se alimenta de otros organismos llamados autótrofos, capaces de producir su alimento a partir de sustancias inorgánicas simples como el agua, el dióxido de carbono, el amoníaco. En casi todos los animales, el alimento es ingerido y luego digerido en una cavidad interna antes de ser utilizado. La locomoción es otra característica propia de los animales. La mayor parte de ella puede realizar esta función, al menos en una etapa de su ciclo vital. Sin embargo, algunos animales, como las esponjas permanecen fijos al suelo o a un objeto cuando alcanzan la madurez. La reproducción de la mayoría de los animales es sexual y resulta de la unión de células femeninas u óvulos que no salen del organismo de la hembra, y masculinas o espermatozoides, que cuentan con un flagelo que les permite desplazarse. Al unirse estas dos células forman una célula huevo o cigoto que al desarrollarse dará origen a un nuevo individuo. 1.3. Objetivos y pilares básicos de la Zoología Con carácter general se define la Zoología como la ciencia que estudia los animales en todos sus aspectos. Sus objetivos se han redefinido al ampliarse el número de disciplinas que anteriormente estaban incluidas en la Zoología, pero que ahora han alcanzado la categoría de ciencias independientes. Y estos objetivos son:
a. Describir y explicar la diversidad animal en todos sus aspectos o manifestaciones y ello de forma compensada entre estructura y función. Con un enfoque diferente a la fisiología que estudiara un órgano, por ejemplo las branquias de un pez pero como branquia modelo y no como el zoólogo que estudiara las branquias de “este” pez, que vive en “este lago”, con “un” determinado comportamiento, etc. b. Indagar, valorar, estudiar el ajuste y la adaptación de cada especie animal en un ecosistema (autoecología). Pero en el sentido de establecer relaciones específicas entre un animal determinado con un sistema ambiental específico, no como en ecología general que básicamente estudia ciclos de energía. c. Consideración , desde un punto de vista sintetizante, de los aspectos históricos del reino animal, es decir de su evolución y su filogenia. Las disciplinas que nos sirven como pilares básicos para estudiar los anteriores objetivos son: En relación con el primer objetivo: a. Anatomía: ciencia de la observación y de la descripción de las estructuras, en un sentido completamente estricto. Se observa y describe lo que hay sin más intentos de comparar o explicar. No es interpretativa. b. Morfología : disciplina que estudia la organización de los animales en todos sus aspectos, tanto estático como dinámico, tanto externo como interno, tanto macroscópica como microscópicamente. En ella se debe interpretar y comparar, por lo que incluye a la anatomía. Por tanto es interpretativa. En relación con el segundo objetivo: a. Sistemática : disciplina científica que investiga las especies y la diversificación de los organismos y de las relaciones, en sentido amplio, existentes entre ellos. Es más amplia que la taxonomía y por tanto incluye a ésta. b. Taxonomía : teoría práctica de la clasificación de los organismos.
En la edad media y hasta mediados del siglo XIX, se creía que el mundo era constante y que existía desde hacía mucho tiempo. Pero la credibilidad de esta visión religiosa se había debilitado ya en algunos campos debido a una serie de avances científicos. El primero fue la revolución copernicana, que “desplazó” a la tierra y sus habitantes humanos del centro a la periferia del universo; el segundo, las investigaciones de los geólogos que revelaron la gran edad de la tierra; el tercero, el descubrimiento de fósiles de animales extinguidos que descartaba la teoría de que la vida sobre la tierra no había cambiado desde la creación. Una de las objeciones que pusieron los primeros adversarios de Darwin a la teoría de la evolución, fue que, aunque había explicado que unos organismos derivan de otros, no había explicado el origen de la vida misma a partir de la materia inanimada. El tema del origen de la vida es muy complicado, pero ya no es el misterio que prevaleció en el período inmediatamente posterior a Darwin. De hecho, ya no existe ninguna dificultad fundamental para explicar, basándose en leyes físicas y químicas, el origen de la vida a partir de la materia inanimada Lo vivo es el estado característico de la biomasa, manifestándose en forma de organismos uni o pluricelulares. Las propiedades comunes a los organismos conocidos que se encuentran en la Tierra (plantas, animales, fungi, protistas, archaea y bacteria) son que ellos están basados en el carbono y el agua, son conjuntos celulares con organizaciones complejas, capaces de mantener y sostener junto con el medio que les rodea, el proceso homeostático que les permite responder a estímulos, reproducirse y, a través de procesos de selección natural, adaptarse en generaciones sucesivas. En la biología, se considera vivo lo que tenga las características: ▪ Organización : Formado por células.
▪ Reproducción : Capaz de generar o crear copias de sí mismo. ▪ Crecimiento : Capaz de aumentar en el número de células que lo componen y/o en el tamaño de las mismas. ▪ Evolución : Capaz de modificar su estructura y conducta con el fin de adaptarse mejor al medio en el que se desarrolla. ▪ Homeostasis : Utiliza energía para mantener un medio interno constante. ▪ Movimiento : Desplazamiento mecánico de alguna o todas sus partes componentes, Se entiende como movimiento a los tropismos de las plantas, e incluso al desplazamiento de distintas estructuras a lo largo del citoplasma. Una entidad con las propiedades indicadas previamente se lo considera un organismo. A pesar de que no puede indicarse con precisión, la evidencia sugiere que la vida en la Tierra ha existido por aproximadamente 3700 millones de años. Hoy el conjunto de toda la Tierra contiene aproximadamente 75000 millones de toneladas de biomasa (vida), la que vive en distintos medios ambientes de la biósfera. 2.2. Las tres funciones básicas de los seres vivos Todos los seres vivos sobre la faz de la Tierra realizan tres funciones básicas, a saber, relación, nutrición y reproducción. Se excluye de esta definición a los virus pues no son capaces de realizar las tres, únicamente se relacionan, no obstante, realizan todas una vez que infectan a la célula objetivo y son capaces de manipular su maquinaria celular. 2.3. Historia de la vida Hipótesis de la generación espontánea Desde la antigüedad hasta hace poco menos de un siglo, el hombre no tenía dificultad para hablar acerca del origen de la vida, simplemente se creía que la vida inició de la
Pocos días después, el caldo de los frascos se encontraba totalmente poblado de bacterias por lo que estaba turbio y aún cuando Needham concluyó que esas bacterias encontradas en los frascos se formaron en el caldo por generación espontánea, no se dio cuenta que los microorganismos penetraron a los frascos porque el corcho que usó no era suficiente para impedir la penetración de microorganismos. El falso resultado de este experimento apoyaba la hipótesis de la generación espontánea. Veinticinco años después, el biólogo italiano Lazzaro Spallanzani, desafió las conclusiones de Needham; él pensó que Needham no había hervido el caldo el tiempo suficiente para destruir totalmente a todas las bacterias. Spallanzani tuvo especial cuidado para hervir las muestras y sellar los frascos; usó corcho para tapar la mitad de los frascos y la otra mitad los selló herméticamente. Precisamente, sólo en los frascos que estaban tapados con corcho se desarrolló la turbidez que evidenciaba la presencia de microorganismos: él estaba convencido de que la idea de la generación espontánea se descartaba. Por otro lado, los defensores de la generación espontánea decían que al excluir el aire de los frascos sellados, se eliminaba el elemento esencial de la generación espontánea.
- El experimento de Luis Pasteur Casi 100 años después del experimento de Spallanzani en 1864, el químico francés Luis Pasteur realizó un experimento que puso fin a la controversia. Pasteur puso caldo nutritivo en matraces, luego con calor estiró el cuello de cada uno de los matraces y les dio la forma de un cuello de cisne; algunos matraces fueron dejados con el cuello recto normal. Pasteur hirvió por largo tiempo los caldos de los matraces para luego dejarlos en reposo. No selló los cuellos, de tal manera que el aire podía estar en contacto libremente con el caldo. Después de varios días, los matraces de cuello de cisne permanecieron sin bacterias, mientras que el caldo de los matraces con cuello recto se enturbió con bacterias. ¿Qué fue lo que sucedió? ¿Por qué si los dos tipos de matraces estaban en contacto con el aire, solamente en los de cuello recto había desarrollo de
microorganismos? Pasteur planteó que las partículas de polvo eran los medios de transporte de las bacterias al interior de los matraces con cuello recto. Sin embargo, en los matraces de cuello curvo las bacterias quedaban atrapadas en su parte baja, sin alcanzar a entrar hasta el caldo, por lo que no hubo desarrollo de bacterias. Más aun, cuando Pasteur quebró el cuello curvo de uno de sus matraces, ese caldo empezó a enturbiarse en unas cuantas horas mostrando el desarrollo bacteriano. Con este sencillo pero inteligente experimento, Pasteur demostró que las bacterias no se generaban espontáneamente en el caldo, sino que procedían del exterior del matraz y penetraban a él con el polvo que se encuentra en el aire. De esta manera, Luis Pasteur finalmente estableció que la vida no se desarrolla de la materia inanimada, descartando definitivamente la generación espontánea y confirmando, a su vez, la hipótesis de la biogénesis, la cual está firmemente establecida en la actualidad. Algunos de los matraces que Pasteur usó en sus experimentos aún existen, permanecen sin desarrollo microbiano y están en exhibición en el Instituto Pasteur de París. 2.4. Origen de la vida Si la vida no puede originarse de la materia inanimada, entonces, ¿cuál es el origen de la vida? Es una pregunta que siempre ha sido difícil contestar. Los científicos tienen evidencias que la tierra en la actualidad es diferente a las condiciones que existían antes de que se originara la vida. La mayoría de los científicos piensan que en las condiciones en que existía la tierra primitiva, la vida se pudo originar.
- Formación de la tierra A. G. H. Cameron, en su obra El Origen y la Evolución del Sistema Solar nos dice que hace unos 4 mil 600 millones de años una gran nube de gas y polvo se contraía en el
Comparación de las atmosfera primitiva y actual 2.5. Origen de las primeras células Después de haberse presentado estas condiciones, se calcula que tuvieron que pasar 500 millones de años para que apareciera la vida. Se piensa que la vida se originó por un proceso complejo, mismo que se resume de acuerdo con las siguientes etapas:
Cuatro años después de la aparición de este primer libro de Oparin, un biólogo inglés, John Haldane, publicó un artículo también titulado “El origen de la vida”, donde presentaba una hipótesis muy parecida a la de Oparin. En 1949, John D. Bernal argumentó que las sustancias necesarias para la aparición de la vida debieron haber tenido lugar en las arcillas formadas en pequeños charcos y lagunas poco profundas sujetas a desecaciones periódicas. Con motivo de la visita que Oparin realizó en México, en 1978, fue entrevistado por Antonio Lazcano-Araujo, reconocido científico mexicano. En dicha entrevista, Oparin resumió su propuesta acerca del proceso general de la aparición de la vida, de la manera siguiente: “La ausencia de oxígeno, una de las condiciones ambientales de la tierra primitiva, permitía la síntesis y acumulación de compuestos orgánicos sintetizados abióticamente a partir de moléculas más simples. Estos compuestos orgánicos se disolvieron en los mares primitivos, y su acumulación posterior en gotitas microscópicas formadas por ellas, separadas del medio ambiente por membranas primitivas que permitían el intercambio de materia y energía con su entorno, marcó la aparición de sistemas precelulares. De la evolución gradual de estos sistemas precelulares surgieron los primeros seres vivos, pequeños microorganismos heterótrofos, pues se nutrían a partir de los compuestos orgánicos acumulados en los mares de la tierra primitiva. A partir de ese momento, se inicia la evolución biológica que llevaría a todas las formas de vida pasadas y presentes que han poblado el planeta, incluyendo al hombre mismo”.
- Experimentos que apoyan la teoría de Oparin-Haldane En 1953, Stanley Miller, trabajando en el laboratorio de Harold C. Urey, en la Universidad de Chicago, hizo el primer experimento diseñado para reconocer las reacciones químicas que ocurrieron en la tierra primitiva. Lo importante de este experimento fue la simulación de las condiciones que debían existir en la atmósfera primitiva. Para su experimento, Miller construyó un aparato de vidrio cerrado herméticamente, en el cual colocó una mezcla de gases de metano, amoníaco e hidrógeno, los cuales eran sometidos a descargas eléctricas constantes producidas por los electrodos instalados en el aparato, además se producía vapor de agua que actuaba como “lluvia” que transportaría cualquier molécula orgánica. Las sustancias circulaban continuamente por el aparato debido a la ebullición y la condensación constantes. Después de una semana, Miller analizó el agua condensada encontrando que ahora contenía algunos aminoácidos como glicina, alanina, ácido aspártico y ácido glutámico y otras sustancias orgánicas constituyentes de los seres