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Biologia Ciencia y Naturaleza Audesirk_booksmedicos.org

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Published by Marvin's Underground Latino USA, 2018-08-08 14:07:31

Biologia Ciencia y Naturaleza Audesirk_booksmedicos.org

Biologia Ciencia y Naturaleza Audesirk_booksmedicos.org

Biología

CIENCIA Y NATURALEZA

SEGUNDA EDICIÓN

Teresa Audesirk

University of Colorado at Denver and Health Science Center

Gerald Audesirk

University of Colorado at Denver and Health Science Center

Bruce E. Byers

University of Massachusetts, Amherst

TRADUCCIÓN

Augusta Victoria Flores Flores

Traductora profesional

REVISIÓN TÉCNICA Y ADAPTACIÓN

Vicente Gerardo Paula Cortés García

Hernández Hernández Colegio Gimnasio del Norte

Preparatoria de la Universidad Bogotá, Colombia

ERRLaNSalleVPHGLFRV RUJ

AUDESIRK, TERESA; AUDESIRK,
GERALD; BYERS, BRUCE E.
Biología: Ciencia y naturaleza

Pearson Educación de México, 2008

ISBN 978-970-26-1222-3
Área: Ciencias

Formato 21 × 27 Páginas: 712

Authorized translation from the English Language edition, entitled Biology: Life on earth, 8th Edition by Teresa Audesirk, Gerald
Audesirk and Bruce E. Byers, published by Pearson Education Inc., publishing as PRENTICE HALL INC., Copyright ©2008. All
rights reserved.
Adaptación en español de la obra titulada Biology: Life on earth, 8ª edición, de Teresa Audesirk, Gerald Audesirk y Bruce E. Byers,
publicada originalmente en inglés por Pearson Education Inc., publicada como PRENTICE HALL INC., Copyright ©2008. Todos los
derechos reservados.

ISBN 0-13-238061-7 Edición en inglés

Esta edición en español es la única autorizada. Editor: Jeff Howard Art Production Editor: Rhonda
Development Editor: Anne Aversa
Edición en español Enrique Quintanar Duarte
Editor: [email protected] Scanlan-Rohrer Manager, Art Production: Sean
e-mail: Felipe Hernández Carrasco Production Editor: Tim Hogan
Editor de desarrollo: Rodrigo Romero Villalobos
Supervisor de producción: Flem/PublishWare Assistant Manager, Art
Media Editor: Patrick Shriner Production: Ronda Whitson
SEGUNDA EDICIÓN, 2008 Executive Managing Editor:
Illustrations: ESM Art
D.R. © 2008 por Pearson Educación de México, Kathleen Schiaparelli Production; Lead
S.A. de C.V. Editor in Chief of Development: Illustrators: Daniel
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Col. Industrial Atoto Carol Trueheart Nathan Storck;
53519, Naucalpan de Juárez, Edo. de México Media Production: nSight Imagineering;
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Saunders Island, Falkland
Production and Management: Islands, by Laura Crawford
Patricia Burns Williams
Manager, Production
Technologies: Matthew Haas
Managing Editor, Art
Management: Abigail Bass
Art Development Editor: Jay
McElroy

ISBN 10: 970-26-1222-5
ISBN 13: 978-970-26-1222-3

Impreso en México. Printed in Mexico.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 10 09 08 07 06

Resumen de Contenido

1 Introducción a la vida en la Tierra 1 4U N I D A D

1U N I D A D Historia evolutiva
de los seres 341
La vida de
una célula 19 17 Historia de la vida 342
18 Sistemática: Búsqueda de orden
2 Átomos, moléculas y vida 20
en medio de la diversidad 368
3 Moléculas biológicas 36 19 La diversidad de los procariotas y los virus 382
20 La diversidad de los protistas 398
4 Estructura y función de la célula 56 21 La diversidad de los hongos 414
22 La diversidad de las plantas 432
5 Estructura y función de la membrana 23 Diversidad animal I: Invertebrados 452
celular 80 24 Diversidad animal II: Vertebrados 480

6 Flujo de energía en la vida 5U N I D A D Ecología 499
de una célula 100

7 Captación de energía solar:
Fotosíntesis 116

8 Obtención de energía:
Glucólisis y respiración celular 132

25 Crecimiento y regulación de las poblaciones 500

2U N I D A D Herencia 147 26 Interacciones de la comunidad 524

27 ¿Cómo funcionan los ecosistemas? 546

9 DNA: La molécula de la herencia 148 28 Los diversos ecosistemas de la Tierra 568
10 Expresión y regulación de los genes 166
11 La continuidad de la vida: Reproducción celular 29 Conservación de la biodiversidad de la tierra 602

e individual 190
12 Patrones de herencia 230
13 Biotecnología 260

3U N I D A D Evolución y diversidad
de la vida 285

14 Principios de la evolución 286
15 Cómo evolucionan los organismos 304
16 El origen de las especies 324

iii

Ensayos

GUARDIÁN DE LA TIERRA El descubrimiento de las acuaporinas 89
El DNA es la molécula de la herencia de los bacteriófagos 152
¿Por qué debemos preservar la biodiversidad? 12 El descubrimiento de la doble hélice 156
El RNA ya no es sólo un mensajero 183
Especies en peligro de extinción: De la poza génica Copias al carbón, la clonación en la naturaleza y
202
a los “charcos de genes” 318 en el laboratorio 244
Fibrosis quística 266
Hibridación y extinción 332 Aguas termales y la ciencia del calor 292
Charles Darwin: La naturaleza era su laboratorio 350
El caso de las setas que desaparecen 427 ¿Cómo sabemos qué tan antiguo es un fósil?
La genética molecular pone al descubierto las 377
Ranas en peligro 488 537
relaciones evolutivas
¿Hemos excedido la capacidad de carga de la Tierra? 516 Hormigas y acacias: Una asociación ventajosa

Especies invasoras trastornan las interacciones

de la comunidad 529

Las sustancias tóxicas se acumulan a lo largo de

las cadenas alimentarias 554

Los polos en peligro 564

El agujero de ozono, una abertura en nuestro escudo protector 574

Restauración de los Everglades 608 GUARDIÁN DE LA BIOTECNOLOGÍA

Problemas intrincados: Tala, pesca y cacería furtiva 610 Arroz dorado 277

En defensa de las tortugas marinas 613

Recuperación de un depredador clave 616 ENLACES CON LA VIDA

Preservación de la biodiversidad con café cultivado La vida que nos rodea
¿Alimentación saludable?
a la sombra 621 ¿Alimentos sintéticos? 14
Huéspedes indeseables 29
GUARDIÁN DE LA SALUD 47 La falta de una enzima produce intolerancia a la lactosa 41
144 Tú vives gracias a las plantas 77
El colesterol, aliado y enemigo 184 Un tarro de vino, una rebanada de pan y un tazón de col agria 113
¿Por qué aumentamos de peso si ingerimos azúcar? 208 Genética, evolución y medicina 129
Sexo, envejecimiento y mutaciones 278 Biotecnología, de lo sublime a lo ridículo 139
Cáncer, división celular mitótica descontrolada Los nombres científicos y la vanidad 178
Diagnóstico genético prenatal Un mundo pequeño 276
Comensales indeseables 338
DE CERCA 52 Recolecta con cuidado 379
124 Ayudantes de cirujanos 390
Un asunto peliagudo 136 ¿Los animales pertenecen a los laboratorios? 428
Quimiósmosis, la síntesis de ATP en los cloroplastos 141 Pisar ligeramente: ¿Qué tan grande es tu “huella”? 466
Glucólisis 159 Es posible hacer una diferencia 495
Reacciones de la matriz mitocondrial 180 ¿Disfrutar del chocolate y salvar selvas tropicales? 521
Estructura y duplicación del DNA 308 ¿Qué pueden hacer los individuos? 565
La síntesis de proteínas, un asunto de alta energía 336 579
El principio de Hardy-Weinberg 374 622
Especiación por mutación 394
Reconstrucción de los árboles filogenéticos CONEXIONES EVOLUTIVAS 96
¿Cómo se replican los virus? 6 336
24 Patas del caribú y diversidad de membranas 412
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA 64 Los científicos no ponen en duda la evolución 427
Nuestros ancestros unicelulares 494
Experimentos controlados, antes y ahora El ingenio de los hongos: Cerdos, escopetas y lazos 542
La radiactividad en la investigación ¿Los seres humanos son un éxito biológico?
En busca de la célula ¿El camuflaje es capaz de dividir una especie?

iv

Contenido

Prefacio xxiii 1.4 ¿Cómo clasifican los científicos en categorías

1 Introducción a la vida la diversidad de los seres vivos? 14

en la Tierra 1 Los dominios Bacteria y Archaea están constituidos por células;
el dominio Eukarya se compone de células eucarióticas 14
ESTUDIO DE CASO La vida en la Tierra ¿Y en algún otro lugar? 1
Los dominios Bacteria y Archaea, así como los 15
1.1 ¿Cómo estudian la vida los científicos? 2 miembros del reino Protista, son principalmente
unicelulares; los miembros de los reinos Fungi,
La vida puede estudiarse en diferentes niveles Plantae y Animalia son básicamente multicelulares
de organización 2
Los miembros de los distintos reinos tienen
Los principios científicos fundamentan toda formas diferentes de obtener energía 15
investigación científica 3
1.5 ¿Cómo ilumina la vida diaria
El método científico es la base el conocimiento de la biología? 15
de la investigación científica 4
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO La vida en la Tierra
La comunicación es esencial para la ciencia 5 ¿y en algún otro lugar? 17

La ciencia es un esfuerzo humano 5 1UNIDAD
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Experimentos controlados,
La vida de una célula 19
antes y ahora 6
Las teorías científicas se han probado una y otra vez 8 2 Átomos, moléculas y vida 20

1.2 Evolución: La teoría unificadora de la biología 9 ESTUDIO DE CASO Caminando sobre el agua 21

Tres procesos naturales sustentan la evolución 9 2.1 ¿QUÉ SON LOS ÁTOMOS? 22

1.3 ¿Cuáles son las características Los átomos, las unidades estructurales fundamentales de la
de los seres vivos? 10 materia, se componen de partículas aún más pequeñas 22

Los seres vivos son complejos, están organizados 2.2 ¿CÓMO INTERACTÚAN LOS ÁTOMOS
y se componen de células 11 PARA FORMAR MOLÉCULAS? 23

Los seres vivos mantienen condiciones internas Los átomos interactúan con otros átomos cuando hay vacíos en
relativamente constantes mediante la homeostasis 11 sus capas de electrones más externas 23

GUARDIÁN DE LA TIERRA ¿Por qué debemos preservar INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA La radiactividad
la biodiversidad? 12 en la investigación 24

Los seres vivos responden ante estímulos 13 Los átomos con carga, llamados iones, interactúan para formar
Los seres vivos obtienen y usan materiales y energía 13 enlaces iónicos 25
ENLACES CON LA VIDA La vida que nos rodea 14
Los seres vivos crecen 14 Los átomos sin carga pueden estabilizarse compartiendo
Los seres vivos se reproducen 14 electrones para formar enlaces covalentes 26
En conjunto, los seres vivos poseen la capacidad
Los puentes de hidrógeno son atracciones eléctricas entre
de evolucionar 14 las moléculas que tienen enlaces covalentes polares o dentro
de éstas 28

2.3 ¿Por qué el agua es tan importante para la vida? 28

El agua interactúa con muchas otras moléculas 28

ENLACES CON LA VIDA ¿Alimentación saludable? 29
Las moléculas de agua tienden a mantenerse unidas 30
Las soluciones en agua pueden ser ácidas, básicas y neutras 31
El agua modera los efectos de los cambios de temperatura 32
El agua forma un sólido singular: El hielo 32

OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Caminando sobre el agua 33

3 Moléculas biológicas 36

ESTUDIO DE CASO Proteínas misteriosas 37

3.1 ¿Por qué el carbono es tan importante en las
moléculas biológicas? 38

v

vi CONTENIDO

3.2 ¿Cómo se sintetizan las moléculas orgánicas? 38 El citoesqueleto brinda forma, soporte y movimiento 63

Las moléculas biológicas se unen o se desintegran agregando INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA En busca de la célula 64
o eliminando agua 39 Los cilios y flagelos mueven a la célula o a los líquidos para que

3.3 ¿Qué son los carbohidratos? 39 éstos pasen por la célula 67
El núcleo es el centro de control de la célula eucariótica 67
Hay diversos monosacáridos con estructuras ligeramente El citoplasma eucariótico incluye un complejo sistema
distintas 39
de membranas 70
ENLACES CON LA VIDA ¿Alimentos sintéticos? 41 Las vacuolas desempeñan muchas funciones, como regulación

Los disacáridos consisten en dos azúcares simples que se enlazan del agua, soporte y almacenamiento 72
mediante síntesis por deshidratación 41 Las mitocondrias extraen energía de las moléculas

Los polisacáridos son cadenas de azúcares simples 42 de alimento y los cloroplastos captan la energía solar 73
Las plantas utilizan plástidos
3.4 ¿Qué son los lípidos? 44
para almacenamiento 74
Los aceites, las grasas y las ceras son lípidos que sólo contienen
carbono, hidrógeno y oxígeno 44 4.4 ¿Cuáles son las características principales
de las células procarióticas? 75
Los fosfolípidos tienen “cabezas” solubles en agua y “colas”
insolubles en agua 46 Las células procarióticas son pequeñas y poseen
características superficiales especializadas 75
Los esteroides consisten en cuatro anillos de carbono
fusionados 46 Las células procarióticas tienen menos estructuras
especializadas dentro del citoplasma 76
GUARDIÁN DE LA SALUD El colesterol, aliado y enemigo 47
ENLACES CON LA VIDA Huéspedes indeseables 77
3.5 ¿Qué son las proteínas? 47
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO
Las proteínas se forman a partir de cadenas de aminoácidos 48 Repuestos para cuerpos humanos 77
Los aminoácidos se unen para formar cadenas mediante síntesis
5 Estructura y función de la membrana
por deshidratación 49
Una proteína puede tener hasta cuatro niveles de estructura 49 celular 80
Las funciones de las proteínas están ligadas a sus estructuras
ESTUDIO DE CASO Venenos nocivos 81
tridimensionales 51
5.1 ¿Qué relación hay entre la estructura
DE CERCA Un asunto peliagudo 52 de una membrana celular y su función? 82

3.6 ¿Qué son los ácidos nucleicos? 53 54 Las membranas celulares aíslan el contenido de la célula
mientras permiten la comunicación con el ambiente 82
El DNA y el RNA (las moléculas de la herencia) son ácidos
nucleicos 53 Las membranas son “mosaicos fluidos” en los que las proteínas
se mueven dentro de las capas de lípidos 82
Otros nucleótidos actúan como mensajeros intracelulares
y portadores de energía 53 La bicapa de fosfolípidos es la porción fluida
de la membrana 83
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Proteínas misteriosas
Una variedad de proteínas forman un mosaico dentro
4 Estructura y función de la célula 56 de la membrana 84

ESTUDIO DE CASO Repuestos para cuerpos humanos 57 5.2 ¿Cómo logran las sustancias atravesar
las membranas? 85
4.1 ¿Qué es la teoría celular? 59
Las moléculas de los fluidos se mueven en respuesta
4.2 ¿Cuáles son las características básicas a los gradientes 85
de las células? 59
El movimiento a través de las membranas se efectúa mediante
Las funciones de las células limitan su tamaño 59 transporte pasivo y activo 86
Todas las células tienen características comunes 59
Hay dos tipos básicos de células: procarióticas El transporte pasivo incluye difusión simple,
difusión facilitada y ósmosis 86
y eucarióticas 62
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA El descubrimiento
4.3 ¿Cuáles son las características principales de las acuaporinas 89
de las células eucarióticas? 63
El transporte activo utiliza energía para mover moléculas
Las paredes celulares sirven de sostén a algunas en contra de sus gradientes de concentración 91
células eucarióticas 63
Las células absorben partículas o fluidos
mediante endocitosis 92

La exocitosis saca materiales de la célula 94
El intercambio de materiales a través de las membranas influye

en el tamaño y la forma de la célula 94

5.3 ¿Cómo las uniones especializadas permiten a las
células establecer conexiones y comunicarse? 95

Los desmosomas unen las células 95
Las uniones estrechas impiden las filtraciones en las células 95
Las uniones en hendidura y los plasmodesmos

permiten la comunicación entre células 96

CONEXIONES EVOLUTIVAS Patas del caribú y diversidad
de membranas 96

OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Venenos nocivos 97

CONTENIDO vii

6 Flujo de energía en la vida 7.5 Agua, CO2 y la vía C4 127

de una célula 100 Cuando los estomas se cierran para conservar agua se lleva
a cabo la derrochadora fotorrespiración 127
ESTUDIO DE CASO Energía liberada 101
Las plantas C4 reducen la fotorrespiración mediante
6.1 ¿Qué es energía? 102 un proceso de fijación de carbono en dos etapas 129

Las leyes de la termodinámica describen las propiedades básicas Las plantas C3 y C4 se adaptan a condiciones
de la energía 102 ambientales diferentes 129

Los seres vivos utilizan la energía de la luz solar para crear las ENLACES CON LA VIDA Tú vives gracias
condiciones de baja entropía de la vida 103 a las plantas 129

6.2 ¿Cómo fluye la energía en las reacciones OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO
químicas? 103 ¿Los dinosaurios murieron por falta de luz solar? 130

Las reacciones exergónicas liberan energía 104 8 Obtención de energía:
Las reacciones endergónicas requieren
Glucólisis y respiración celular 132
un aporte neto de energía 105
Las reacciones acopladas enlazan reacciones endergónicas y ESTUDIO DE CASO Cuando los atletas aumentan el número
de glóbulos rojos: ¿tienen éxito quienes engañan? 133
exergónicas 105
8.1 ¿Cómo obtienen energía las células? 134
6.3 ¿Cómo se transporta energía celular entre reac-
ciones acopladas? 105 La fotosíntesis es la última fuente de energía celular 134
La glucosa es una molécula clave
El ATP es el principal portador de energía en las células 105
Los portadores de electrones también transportan energía dentro en el almacenamiento de energía 134
Descripción general de la descomposición
de las células 107
de la glucosa 134
6.4 ¿Cómo controlan las células
sus reacciones metabólicas? 108 8.2 ¿Cómo se capta la energía de la glucosa
durante la glucólisis? 135
A temperaturas corporales, las reacciones espontáneas
son demasiado lentas para sustentar la vida 108 La glucólisis “descompone” la glucosa en piruvato
y libera energía química 135
Los catalizadores reducen la energía de activación 108
Las enzimas son catalizadores biológicos 108 En ausencia de oxígeno, la fermentación sigue
Las células regulan el metabolismo al controlar las enzimas 110 a la glucólisis 135
Los venenos, las drogas y el ambiente influyen en la actividad de
DE CERCA Glucólisis 136
las enzimas 111
8.3 ¿Cómo logra la respiración
ENLACES CON LA VIDA La falta de una enzima produce celular captar energía adicional
intolerancia a la lactosa 113 de la glucosa? 138

OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Energía liberada 113 La respiración celular en las células eucarióticas
se realiza en las mitocondrias 138
7 Captación de energía solar:
ENLACES CON LA VIDA Un tarro de vino, una rebanada
Fotosíntesis 116 de pan y un tazón de col agria 139

ESTUDIO DE CASO ¿Los dinosaurios murieron por falta de El piruvato se descompone en la matriz mitocondrial liberando
luz solar? 117 más energía 139

7.1 ¿Qué es la fotosíntesis? 118 Los electrones de alta energía viajan a través
de la cadena de transporte de electrones 140
Las hojas y los cloroplastos son adaptaciones
para la fotosíntesis 118 DE CERCA Reacciones de la matríz mitocondrial 141
La quimiósmosis capta la energía almacenada
La fotosíntesis consiste en reacciones dependientes
e independientes de la luz 119 en un gradiente de iones hidrógeno y produce ATP 141

7.2 Reacciones dependientes de la luz:
¿Cómo se convierte la energía luminosa
en energía química? 120

Durante la fotosíntesis, los pigmentos
de los cloroplastos captan primero la luz 120

Las reacciones dependientes de la luz se efectúan dentro de las
membranas tilacoideas 121

DE CERCA Quimiósmosis, la síntesis de ATP
en los cloroplastos 124

7.3 Reacciones independientes de la luz:
¿Cómo se almacena la energía química
en las moléculas de glucosa? 125

El ciclo C3 capta dióxido de carbono 125
El carbono fijado durante el ciclo C3 se utiliza

para sintetizar glucosa 126

7.4 ¿Qué relación hay entre las reacciones
dependientes e independientes de la luz? 127

viii CONTENIDO

8.4 Recapitulación 142 9.5 ¿Cómo ocurren las mutaciones? 158

Un resumen de la descomposición DE CERCA Estructura y duplicación del DNA 159
de la glucosa en las células eucarióticas 142
La duplicación exacta y la corrección del DNA permiten lograr
La glucólisis y la respiración celular influyen una duplicación del DNA casi libre de errores 162
en el funcionamiento de los organismos 142
A veces se producen errores 163
GUARDIÁN DE LA SALUD ¿Por qué aumentamos de peso si Las mutaciones van desde cambios en pares de nucleótidos
ingerimos azúcar? 144
solos hasta movimientos de grandes segmentos
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Cuando los atletas de cromosomas 163
aumentan el número de glóbulos rojos: ¿Tienen éxito quienes Las mutaciones pueden tener varios efectos en la función 163
engañan? 145
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Músculos, mutaciones y
2UNIDAD miostatina 163

Herencia 147 10 Expresión y regulación de los

9 DNA: La molécula de la herencia 148 genes 166

ESTUDIO DE CASO Músculos, mutaciones y miostatina 149 ESTUDIO DE CASO ¡Viva la diferencia! 167

9.1 ¿Cómo descubrieron los científicos que los genes 10.1 ¿Cuál es la relación entre 169
están compuestos de DNA? 150 los genes y las proteínas? 168 170

La transformación bacteriana pone de manifiesto el vínculo entre La mayoría de los genes contienen información
los genes y el DNA 150 para la síntesis de una sola proteína 168

9.2 ¿Cuál es la estructura del DNA? 151 El DNA da las instrucciones para la síntesis
de proteínas mediante intermediarios de RNA
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA El DNA es la molécula de la
herencia de los bacteriófagos 152 Perspectiva general: La información genética
se transcribe al RNA y se traduce en proteínas
El DNA se compone de cuatro nucleótidos 154
El DNA es una doble hélice de dos cadenas de nucleótidos 154 El código genético utiliza tres bases
Los puentes de hidrógeno entre bases complementarias para especificar un aminoácido 171

mantienen unidas las dos cadenas de DNA 154 10.2 ¿Cómo se transcribe
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA El descubrimiento de la doble la información de un gen al RNA? 172

hélice 156 La transcripción se inicia cuando la RNA
polimerasa se une al promotor de un gen 172
9.3 ¿Cómo codifica el DNA la información? 157
El alargamiento prosigue hasta que la RNA
9.4 ¿Cómo logra la duplicación del DNA polimerasa llega a una señal de terminación 172
asegurar la constancia genética durante
la división celular? 157 10.3 ¿Cómo se traduce la secuencia de bases
de una molécula de RNA mensajero
La duplicación del DNA es un acontecimiento a proteínas? 173
fundamental en la vida de una célula 157
El RNA mensajero transporta el código para
La duplicación del DNA produce dos moléculas de DNA
idénticas, cada una con una cadena original (parental) la síntesis de proteínas del DNA a los ribosomas 173
y otra nueva (cadena hija) 157
Los ribosomas consisten en dos subunidades,
cada una compuesta de RNA ribosómico y proteínas 176

Las moléculas de RNA de transferencia
descifran la secuencia de bases del RNAm para
obtener la secuencia de aminoácidos de una proteína 176

Durante la traducción, el RNAm, el RNAt
y los ribosomas cooperan para sintetizar proteínas 176

Recapitulación: Para descifrar la secuencia de bases
del DNA y obtener la secuencia de aminoácidos de una
proteína son necesarias la transcripción
y la traducción 176

ENLACES CON LA VIDA Genética, evolución y medicina 178

10.4 ¿Cómo influyen las mutaciones del 180
DNA en la función de los genes? 178

Las mutaciones tienen diversos efectos
en la estructura y función de las proteínas 179

Inversiones y translocaciones 179

Deleciones e inserciones 179

Sustituciones 179

DE CERCA La síntesis de proteínas, un asunto
de alta energía 180

Las mutaciones suministran la materia prima de la evolución

10.5 ¿Cómo se regulan los genes? 180

La regulación de los genes en los procariotas 181
La regulación de los genes en los eucariotas 182

CONTENIDO ix

11.4 ¿Cómo se controla el ciclo celular? 201

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Copias al carbón, la clonación
en la naturaleza y en el laboratorio 202

Los puntos de control regulan el progreso durante
el ciclo celular 204

La actividad de enzimas específicas impulsa el ciclo celular 204

Mecanismos de regulación sobre los puntos de control 205

11.5 ¿Por qué tantos organismos se reproducen
sexualmente? 206

Las mutaciones de DNA son la fuente última
de la variabilidad genética 206

La reproducción sexual puede combinar diferentes alelos
progenitores en un solo descendiente 207

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA El RNA ya no es sólo 11.6 ¿Cómo la división celular meiótica produce
un mensajero 183 células haploides? 207

Las células eucarióticas regulan la transcripción La meiosis separa los cromosomas homólogos
de genes individuales, regiones de cromosomas y produce núcleos hijos haploides 207
o cromosomas enteros 183
GUARDIÁN DE LA SALUD Cáncer, división celular mitótica
GUARDIÁN DE LA SALUD Sexo, envejecimiento descontrolada 208
y mutaciones 184
La división celular meiótica seguida por la fusión
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO ¡Viva la diferencia! 186 de gametos mantiene constante el número de
cromosomas de una generación a otra 209
11 La continuidad de la vida:
La meiosis I separa los cromosomas homólogos en dos núcleos
Reproducción celular haploides hijos 209
e individual 190
La meiosis II separa las cromátidas hermanas
ESTUDIO DE CASO ¿qué tanto vale la pena un buen en cuatro núcleos hijos 213
bronceado? 191
11.7 ¿Cuándo ocurren la división celular meiótica
11.1 ¿Cuál es la función de la reproducción celular
en la vida de células individuales y mitótica en el ciclo de la vida
y de organismos completos? 192
de los eucariotas? 213
El ciclo celular procariótico consiste
en crecimiento y fisión binaria 193 En los ciclos de vida haploides, la mayoría del ciclo consta de
células haploides 214
El ciclo celular eucariótico consiste en la interfase
y la división celular 194 En los ciclos de vida diploides la mayoría del ciclo consiste en
células diploides 215
11.2 ¿Cómo se organiza el DNA en los cromosomas
de las células eucarióticas? 195 En la alternancia del ciclo de vida de las
generaciones, hay tanto etapas multicelulares
El cromosoma eucariótico consiste en una molécula de DNA haploides como diploides 215
lineal unida a proteínas 195
11.8 ¿De qué forma la meiosis y la reproducción
Los cromosomas eucarióticos se presentan
habitualmente en pares homólogos con información genética sexual originan variabilidad genética? 216
similar 197
La redistribución de homólogos crea combinaciones nuevas
11.3 ¿Cómo se reproducen las células por división de cromosomas 216
celular mitótica? 199
El entrecruzamiento crea cromosomas
Durante la profase los cromosomas se condensan con combinaciones nuevas de genes 217
y los microtúbulos del huso se forman y se unen
a los cromosomas 200 La fusión de gametos aporta más variabilidad
genética a la descendencia 217
Durante la metafase los cromosomas se alinean
a lo largo del ecuador de la célula 200 11.9 ¿Cómo se reproducen
los animales? 217
Durante la anafase las cromátidas hermanas
se separan y son atraídas hacia polos opuestos La reproducción asexual no implica la fusión
de la célula 200 de espermatozoide y óvulo 217

Durante la telofase la envoltura nuclear se forma La reproducción sexual requiere de la unión
alrededor de ambos grupos de cromosomas 200 de un espermatozoide y un óvulo 217

Durante la citocinesis el citoplasma se divide 11.10 ¿Cómo funciona el aparato
entre dos células hijas 200 reproductor humano? 218

La capacidad para reproducirse
se inicia en la pubertad 218

11.11 ¿Cómo procede el desarrollo 222
animal? 222

Con la segmentación del cigoto se inicia el desarrollo

La gastrulación forma tres capas de tejidos 223

Las estructuras adultas se desarrollan durante
la organogénesis 223

11.12 ¿Cómo se controla el desarrollo? 223

Cada célula contiene todos los planos genéticos
del organismo 223

x CONTENIDO

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA La promesa de las células
madre 224

La transcripción genética se regula con precisión
durante el desarrollo 225

OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO ¿Qué tanto vale la pena
un buen bronceado? 225

12 Patrones de herencia 230

ESTUDIO DE CASO Muerte súbita en la cancha 231

12.1 ¿Cuál es la base física de la herencia? 232

Los genes son secuencias de nucleótidos
en lugares específicos dentro de los cromosomas 232

Los dos alelos de un organismo pueden
ser iguales o diferentes 232

12.2 ¿Cómo estableció Gregor Mendel Algunas anomalías genéticas humanas se deben
los cimientos de la genética moderna? 232 a alelos dominantes 249

Hacer bien las cosas: Los secretos del éxito de Mendel 232 Algunas anomalías humanas están ligadas
a los cromosomas sexuales 250
12.3 ¿Cómo se heredan los rasgos individuales? 233

La herencia de alelos dominantes y recesivos 12.10 ¿Cómo afectan a los seres humanos 250
en cromosomas homólogos explica los resultados los errores en el número de cromosomas?
de las cruzas de Mendel 234
Ciertas anomalías genéticas humanas se deben
La “contabilidad genética” permite predecir a un número anormal de cromosomas sexuales 251
los genotipos y fenotipos de la descendencia 235
Ciertas anomalías genéticas humanas se deben
La hipótesis de Mendel sirve para predecir a un número anormal de autosomas 253
el resultado de nuevos tipos de cruzas
de rasgos individuales 236 OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO
Muerte súbita en la cancha 254
12.4 ¿Cómo se heredan los rasgos múltiples? 237

Mendel planteó la hipótesis de que los rasgos 13 Biotecnología 260
se heredan de forma independiente 237
ESTUDIO DE CASO ¿Culpable o inocente? 261
En un mundo no preparado, el genio podría
pasar inadvertido 238 13.1 ¿Qué es la biotecnología? 262

12.5 ¿Cómo se heredan los genes localizados 13.2 ¿Cómo se recombina el DNA
en un mismo cromosoma? 239 en la naturaleza? 262

Los genes que están en un mismo cromosoma La reproducción sexual recombina el DNA 262
tienden a heredarse juntos 239 La transformación puede combinar el DNA

La recombinación crea nuevas combinaciones de diferentes especies bacterianas 262
de alelos ligados 240 Los virus pueden transferir DNA entre especies 263

12.6 ¿Cómo se determina el sexo y cómo 13.3 ¿Cómo se emplea la biotecnología en la ciencia
se heredan los genes ligados forense? 264
a los cromosomas sexuales? 241
La reacción en cadena de la polimerasa amplifica
Los genes ligados a los cromosomas sexuales se encuentran sólo una secuencia específica de DNA 264
en el cromosoma X o sólo en el cromosoma Y 241
La elección de los iniciadores determina cuáles
12.7 ¿Las leyes mendelianas de la herencia secuencias de DNA se amplifican 265
se aplican a todos los rasgos? 243
La electroforesis en gel separa los segmentos del DNA 266
Dominancia incompleta: el fenotipo de los heterocigotos INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Aguas termales y la ciencia
es un intermedio entre los fenotipos
de los homocigotos 243 del calor 266
Las sondas de DNA se emplean para etiquetar
Un solo gen puede tener múltiples alelos 243
secuencias de nucleótidos específicas 267
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Fibrosis quística 244 Cada individuo tiene su propio perfil de DNA 268

Muchos rasgos reciben influencia de varios genes 245 13.4 ¿Cómo se utiliza la biotecnología
en la agricultura? 268
Los genes individuales comúnmente tienen
múltiples efectos en el fenotipo 245 Muchos cultivos se modifican genéticamente 268
Las plantas genéticamente modificadas sirven
El ambiente influye en la expresión de los genes 247
para elaborar medicamentos 270
12.8 ¿Cómo se investigan las anomalías genéticas Los animales genéticamente modificados pueden
humanas? 247
ser de utilidad en agricultura y en medicina 271
12.9 ¿Cómo se heredan las anomalías humanas
originadas por genes individuales? 248

Algunas anomalías genéticas humanas se deben
a alelos recesivos 248

CONTENIDO xi

13.5 ¿Cómo se emplea la biotecnología para aprender Postulado 3: Algunos individuos no logran sobrevivir
sobre el genoma humano? 271 y reproducirse 299

13.6 ¿Cómo se utiliza la biotecnología Postulado 4: El éxito reproductivo no es aleatorio 299
en el diagnóstico médico y en el tratamiento La selección natural modifica las poblaciones
de las enfermedades? 272
al paso del tiempo 299
La tecnología del DNA puede emplearse
para diagnosticar trastornos hereditarios 272 14.4 ¿Qué pruebas se tienen de que las poblaciones
evolucionan por selección natural? 299
La tecnología del DNA ayuda a tratar las enfermedades 274
La reproducción controlada modifica los organismos 299
13.7 ¿Cuáles son las principales implicaciones éticas La evolución por selección natural ocurre
de la biotecnología moderna? 275
en la actualidad 300
ENLACES CON LA VIDA Biotecnología, de lo sublime
a lo ridículo 276 14.5 Epílogo de Charles Darwin 302

¿Deberían permitirse en la agricultura OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO
los organismos genéticamente modificados? 276 Qué tan útiles son las muelas del juicio 302

GUARDIÁN DE LA BIOTECNOLOGÍA Arroz dorado 277 15 Cómo evolucionan los organismos 304

GUARDIÁN DE LA SALUD Diagnóstico genético prenatal 278 ESTUDIO DE CASO Evolución de una amenaza 305

¿Debería cambiarse el genoma humano con la biotecnología? 280 15.1 ¿Cómo se relacionan las poblaciones, los genes
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO ¿Culpable o inocente? 281 y la evolución? 306

3UNIDAD Los genes y el ambiente interactúan para determinar
las características 306
Evolución y diversidad
de la vida 285 La poza génica es la suma de los genes de una población 307
La evolución es el cambio de la frecuencia

de alelos dentro de una población 307
La población en equilibrio es una población hipotética donde

no ocurre la evolución 307

DE CERCA El principio de Hardy-Weinberg 308

14 Principios de la evolución 286 15.2 ¿Qué causa la evolución? 308

ESTUDIO DE CASO ¿Qué tan útiles son las muelas del juicio? 287 Las mutaciones son la fuente original 314
de la variabilidad genética 308
14.1 ¿Cómo se desarrollaron las ideas sobre
la evolución? 288 El flujo de genes entre poblaciones cambia
las frecuencias de alelos 310
Los primeros estudios de biología no incluían
el concepto de evolución 288 Las frecuencias de alelos pueden cambiar
en poblaciones pequeñas 310
La exploración de nuevos territorios reveló
una sorprendente diversidad de la vida 289 El apareamiento dentro de una población
casi nunca es fortuito 314
Algunos científicos especularon que la vida
había evolucionado 289 No todos los genotipos son igualmente benéficos

Los descubrimientos de fósiles demostraron 15.3 ¿Cómo funciona la selección natural? 316
que la vida había cambiado a lo largo del tiempo 289
La selección natural es en realidad
Algunos científicos idearon explicaciones una reproducción diferencial 316
no evolutivas a partir de los fósiles 290
La selección natural actúa sobre los fenotipos 316
La geología ofreció la evidencia
de que la Tierra es sumamente antigua 290 Algunos fenotipos se reproducen
con mayor éxito que otros 316
Algunos biólogos anteriores a Darwin propusieron mecanismos
de evolución 291 GUARDIÁN DE LA TIERRA Especies en peligro de extinción:
De la poza génica a los “charcos de genes” 318
Darwin y Wallace describieron un mecanismo
de evolución 291 La selección influye en las poblaciones de tres formas 319

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Charles Darwin: La naturaleza OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO
era su laboratorio 292 Evolución de una amenaza 321

14.2 ¿Cómo sabemos que ha habido evolución? 292

Los fósiles ofrecen evidencias del cambio
evolutivo al paso del tiempo 293

La anatomía comparada ofrece evidencia
de que la descendencia ha sufrido modificaciones 293

Las etapas embrionarias de los animales sugieren
la existencia de antepasados comunes 296

Los análisis bioquímicos y genéticos modernos ponen de mani-
fiesto el parentesco entre diversos organismos 296

14.3 ¿Cómo funciona la selección natural? 298 298

La teoría de Darwin y Wallace se basa en cuatro postulados
Postulado 1: Las poblaciones varían 298
Postulado 2: Los rasgos se heredan 299

xii CONTENIDO

17.1 ¿Cómo empezó la vida? 344

Los experimentos refutaron la generación espontánea 344

Los primeros organismos vivos surgieron de los no vivos 344

El RNA pudo haber sido la primera molécula
en autorreplicarse 346

Las microesferas membranosas pudieron
haber encerrado las ribozimas 346

Pero, ¿realmente sucedió todo esto? 346

16 El origen de las especies 324 17.2 ¿Cómo eran los primeros organismos? 347

ESTUDIO DE CASO Un mundo perdido 325 Los primeros organismos fueron procariotas anaerobios 347

Algunos organismos adquirieron la capacidad
de captar la energía solar 349

La fotosíntesis aumentó la cantidad
de oxígeno en la atmósfera 349

El metabolismo aeróbico surgió como respuesta
a la crisis del oxígeno 349

Algunos organismos adquirieron organelos
encerrados en membranas 349

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA ¿Cómo sabemos qué tan
antiguo es un fósil? 350

16.1 ¿QUÉ ES UNA ESPECIE? 326 17.3 ¿Cómo eran los primeros
organismos multicelulares? 351
Los biólogos necesitan una clara definición de especie 326
Algunas algas se volvieron multicelulares 352
Las especies son grupos de poblaciones 352
que se cruzan entre sí 326 La diversidad animal surgió en la era precámbrica

La apariencia resulta engañosa 326 17.4 ¿Cómo llegó la vida a la tierra firme? 352

16.2 ¿Cómo se conserva el aislamiento reproductivo Algunas plantas se adaptaron a la vida en tierra firme 352
entre las especies? 327 Algunos animales se adaptaron a la vida en tierra firme 354

Los mecanismos de aislamiento anteriores al apareamiento 17.5 ¿Cuál ha sido el papel de la
impiden que especies diferentes se apareen 327 extinción en la historia de la vida? 356

Los mecanismos de aislamiento posteriores La historia de la evolución ha estado marcada
al apareamiento limitan la descendencia híbrida 329 por extinciones periódicas en masa 357

16.3 ¿Cómo se forman nuevas especies? 330 El cambio climático contribuyó con las extinciones
en masa 357
La separación geográfica de una población
conduce a la especiación alopátrica 331 Los sucesos catastróficos pudieron haber causado
las peores extinciones en masa 358
GUARDIÁN DE LA TIERRA Hibridación y extinción 332
17.6 ¿Cómo evolucionaron los seres humanos? 358
El aislamiento ecológico de una población
conduce a la especiación simpátrica 332 Los seres humanos heredaron algunas adaptaciones de antiguos
primates para vivir en los árboles 358
En ciertas condiciones, pueden surgir muchas
nuevas especies 334 Los fósiles del homínido más antiguo provienen de África 359

16.4 ¿A qué se debe la extinción? 334 Los homínidos más antiguos podían mantenerse
en pie y caminar erguidos 359
La distribución localizada y la especialización
excesiva aumentan la vulnerabilidad Varias especies de Australopithecus surgieron en África 361
de las especies ante los cambios ambientales 334
El género Homo se derivó del australopitecino
Las interacciones con otros organismos pueden llevar a una hace 2.5 millones de años 361
especie a su extinción 335
La evolución del Homo estuvo acompañada
DE CERCA Especiación por mutación 336 por adelantos en la tecnología de las herramientas 361

El cambio y la destrucción del hábitat son las causas principales Los hombres de Neanderthal tenían cerebros
de la extinción 336 grandes y excelentes herramientas 362

CONEXIONES EVOLUTIVAS Los científicos no ponen Los seres humanos modernos surgieron hace menos
en duda la evolución 336 de 200,000 años 362

ENLACES CON LA VIDA Los nombres científicos Varias oleadas de homínidos emigraron de África 363
y la vanidad 338
El origen evolutivo de los cerebros grandes
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Un mundo perdido 338 quizás esté relacionado con el consumo de carne 363

4UNIDAD El origen evolutivo de la conducta humana
es altamente especulativo 365
Historia evolutiva de los seres
La evolución cultural de los seres humanos es ahora mucho más
vivos 341 rápida que la evolución biológica 365

17 Historia de la vida 342 OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO
Gente pequeña, historia grande 365

18 Sistemática: Búsqueda de orden

en medio de la diversidad 368

ESTUDIO DE CASO Gente pequeña, historia grande 343 ESTUDIO DE CASO El origen de un asesino 369

CONTENIDO xiii

18.1 ¿Cómo se nombran y clasifican Las endosporas protectoras permiten a algunas
los organismos? 370 bacterias soportar condiciones adversas 386

Cada especie tiene un nombre único constituido Los procariotas se especializan en hábitat específicos 386
por dos elementos 370 Los procariotas presentan diversos

La clasificación se originó como una jerarquía tipos de metabolismo 387
de categorías 370 Los procariotas se reproducen por fisión binaria 387
Los procariotas pueden intercambiar material
Los sistemáticos identifican las características
que revelan las relaciones evolutivas 370 genético sin reproducirse 388

La anatomía desempeña un papel clave 19.3 ¿Cómo afectan los procariotas a los humanos
en la sistemática 371 y a otros eucariotas? 388

Las semejanzas moleculares también son útiles Los procariotas desempeñan papeles importantes
para reconstruir la filogenia 372 en la nutrición animal 388

18.2 ¿Cuáles son los dominios de la vida? 372 374 Los procariotas captan el nitrógeno
que necesitan las plantas 388
El sistema de cinco reinos mejoró los esquemas
de clasificación 372 Los procariotas son los recicladores de la naturaleza 388
Los procariotas pueden reducir la contaminación 389
El sistema de tres dominios refleja con más precisión Algunas bacterias constituyen una amenaza
la historia de la vida 372
para la salud de los seres humanos 389
La clasificación en términos de reinos
aún no está totalmente establecida 373 ENLACES CON LA VIDA Comensales indeseables 390

DE CERCA Reconstrucción de los árboles filogenéticos 19.4 ¿Qué son los virus, los viroides
y los priones? 391
18.3 ¿Por qué cambian las clasificaciones? 376
Un virus consiste en una molécula de DNA o RNA
La designación de las especies cambia cuando envuelta en una cubierta proteica 392
se descubre nueva información 376
Los virus son parásitos 392
La definición de especie biológica en ocasiones Algunos agentes infecciosos son aún más simples
es difícil o imposible de aplicar 376
que los virus 393
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA La genética molecular pone al DE CERCA ¿Cómo se replican los virus? 394
descubierto las relaciones evolutivas 377 Nadie sabe con certeza cómo se originaron

18.4 ¿Cuántas especies existen? 378 379 estas partículas infecciosas 395
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO
ENLACES CON LA VIDA Un mundo pequeño Agentes de muerte 396

OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO: 20 La diversidad de los protistas 398
El origen de un asesino 379

19 La diversidad de los procariotas ESTUDIO DE CASO el monstruo verde 399

y los virus 382 20.1 ¿Qué son los protistas? 400

ESTUDIO DE CASO: Agentes de muerte 383 La mayoría de los protistas son unicelulares 401
Los protistas presentan diversas formas de nutrición 401
19.1 ¿Cuáles son los organismos que constituyen los Los protistas emplean diversas formas de reproducción 401
dominios procarióticos Bacteria y Archaea? 384 Los protistas provocan efectos importantes

Las bacterias y las arqueas en los humanos 402
son fundamentalmente diferentes 384
20.2 ¿Cuáles son los principales grupos
Los procariotas dentro de cada dominio de protistas? 402
son difíciles de clasificar 384
Los excavados carecen de mitocondrias 402
Los procariotas difieren en tamaño y forma 385 Los euglenozoos tienen mitocondrias características 403
Los stramenopiles incluyen organismos fotosintéticos
19.2 ¿Cómo sobreviven y se reproducen 385
los procariotas? 385 y no fotosintéticos 404
Los alveolados incluyen parásitos,
Algunos procariotas son móviles 385
depredadores y fitoplancton 405
Muchas bacterias forman películas en las superficies Los cercozoos tienen seudópodos delgados

y conchas complejas 407
Los amebozoos habitan en ambientes acuáticos y terrestres 409
Las algas rojas habitan principalmente

en los océanos tropicales de aguas transparentes 410
La mayoría de las algas verdes habitan

en estanques y lagos 411
CONEXIONES EVOLUTIVAS

Nuestros ancestros unicelulares 412
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO el monstruo verde 412

21 La diversidad de los hongos 414

ESTUDIO DE CASO Hongos descomunales 415

xiv CONTENIDO

21.1 ¿Cuáles son las principales 416 22.4 ¿Cuáles son los principales
características de los hongos? 416 grupos de plantas? 437

El cuerpo de los hongos se compone de filamentos 416 Las briofitas carecen de estructuras de conducción 437

Los hongos obtienen sus nutrimentos de otros organismos Las plantas vasculares tienen vasos conductores
que también brindan sostén 440
Los hongos se propagan a través de esporas 416
Las plantas vasculares sin semilla incluyen
La mayoría de los hongos se pueden reproducir los licopodios, las colas de caballo y los helechos 440
tanto sexual como asexualmente 417
Las plantas con semilla dominan la Tierra
21.2 ¿Cuáles son los principales 417 con la ayuda de dos adaptaciones importantes:
tipos de hongos? 417 el polen y las semillas 440
446
Los quitridiomicetos producen esporas natatorias Las gimnospermas son plantas con semilla
que carecen de flores 440
Los cigomicetos se reproducen formando
esporas diploides 418 Las angiospermas son plantas con semilla que dan flores

Los ascomicetos forman esporas en una funda Las plantas que evolucionaron más recientemente
semejante a un saco 421 tienen gametofitos más pequeños 446

Los basidiomicetos producen estructuras OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO
reproductoras con forma de clava 421 La reina de los parásitos 449

21.3 ¿De qué manera interactúan 23 Diversidad animal I:
los hongos con otras especies? 422
Invertebrados 452
Los líquenes se componen de hongos que viven
con algas o bacterias fotosintéticas 422 ESTUDIO DE CASO Búsqueda de un monstruo marino 453

Las micorrizas son hongos asociados 23.1 ¿Cuáles son las principales
con las raíces de plantas 424 características de los animales? 454

Los endófitos son hongos que viven dentro 23.2 ¿Qué características anatómicas marcan
de los tallos y las hojas de las plantas 424 los puntos de bifurcación en el árbol evolutivo
de los animales? 454
Algunos hongos son recicladores importantes 424
La carencia de tejidos separados distingue
21.4 ¿Cómo afectan los hongos a los seres 427 a las esponjas de todos los demás animales 455
humanos? 425 429
Los animales con tejidos presentan simetría
Los hongos atacan plantas que son importantes ya sea radial o bilateral 455
para las personas 425
La mayoría de los animales bilaterales tienen
Los hongos producen enfermedades humanas 426 cavidades corporales 456
Los hongos pueden producir toxinas 426
Muchos antibióticos se derivan de los hongos 426 Los organismos bilaterales se desarrollan
en una de dos formas 457
GUARDIÁN DE LA TIERRA El caso de las setas que
desaparecen: 427 Los protostomados incluyen dos líneas evolutivas distintas 457

Los hongos hacen importantes aportaciones a la gastronomía 23.3 ¿Cuáles son los principales fila de animales? 457
CONEXIONES EVOLUTIVAS
Las esponjas tienen un cuerpo simple 457
El ingenio de los hongos: Cerdos escopetas y lazos 427 Los cnidarios son depredadores bien armados 459
La trufa, rara y deliciosa 427 Los gusanos planos tienen órganos pero carecen

ENLACES CON LA VIDA Recolecta con cuidado 428 de sistemas respiratorio y circulatorio 462
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO Hongos descomunales Los anélidos están formados por segmentos idénticos 463
La mayoría de los moluscos tienen conchas 465
22 La diversidad de las plantas 432
ENLACES CON LA VIDA Ayudantes de cirujanos 466
ESTUDIO DE CASO La reina de los parásitos 433 Los artrópodos son los animales que dominan la Tierra 468
Los gusanos redondos abundan y en su mayoría
22.1 ¿Cuáles son las principales 434
características de las plantas? 434 son diminutos 474
Los equinodermos tienen un esqueleto
En las plantas se alternan las generaciones
multicelulares haploides y diploides 434 de carbonato de calcio 475
Los cordados incluyen a los vertebrados 476
Las plantas tienen embriones multicelulares y dependientes OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO
Búsqueda de un monstruo marino 476
Las plantas desempeñan un papel ecológico
fundamental 434

Las plantas satisfacen las necesidades
de los humanos y halagan sus sentidos 435

22.2 ¿Cuál es el origen evolutivo
de las plantas? 435

Las algas verdes dieron origen a las plantas terrestres 435

Los ancestros de las plantas vivieron en aguas dulces 435

22.3 ¿Cómo se adaptaron las plantas
a la vida en la tierra? 436

El cuerpo de las plantas resiste la gravedad y la sequía 436

Los embriones de las plantas están protegidos
y sus células sexuales se dispersan en ausencia de agua 436

CONTENIDO xv

24 Diversidad animal II: La transición demográfica ayuda a estabilizar
a las poblaciones 515
Vertebrados 480
El crecimiento demográfico se distribuye
ESTUDIO DE CASO: Historia de peces 480 de manera desigual 516

24.1 ¿Cuáles son las características distintivas de los La estructura de edades actual de una población
cordados? 482 predice su crecimiento futuro 517

Todos los cordados comparten cuatro estructuras En Europa la fertilidad está por debajo
distintivas 482 del nivel de reposición 518

Los cordados invertebrados habitan en los mares 483 La población de Estados Unidos crece rápidamente 520
Los vertebrados tienen espina dorsal 483 ENLACES CON LA VIDA Pisar ligeramente: ¿Qué tan grande

24.2 ¿Cuáles son los principales grupos es tu ”huella”? 521
de vertebrados? 484
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO
Algunos vertebrados carecen de mandíbulas 484 El misterio de la isla de pascua 520
Los peces con mandíbulas dominan
26 Interacciones de la comunidad 524
las aguas de la Tierra 485
Los anfibios tienen una doble vida 487 ESTUDIO DE CASO La invasión del mejillón cebra 525

GUARDIÁN DE LA TIERRA Ranas en peligro 488 26.1 ¿Por qué son importantes las
Los reptiles y las aves se han adaptado a la vida terrestre 489 interacciones de la comunidad? 526
Los mamíferos producen leche para sus crías 492
26.2 ¿Cuál es la relación entre el nicho ecológico
CONEXIONES EVOLUTIVAS ¿Los seres humanos son un éxito y la competencia? 526
biológico? 494
El nicho ecológico define el lugar y el papel
ENLACES CON LA VIDA ¿Los animales pertenecen de cada especie en su ecosistema 526
a los laboratorios? 495
La competencia ocurre siempre que dos organismos intentan
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Historia de peces 496 utilizar los mismos recursos limitados 526

5UNIDAD Las adaptaciones reducen la superposición
de nichos ecológicos entre especies que coexisten 527
Ecología 499
La competencia interespecífica contribuye a regular el tamaño de
25 Crecimiento y regulación la población y la distribución de cada especie 528

de las poblaciones 500 La competencia dentro de una especie es un factor primordial en
el control del tamaño de la población 528
ESTUDIO DE CASO El misterio de la isla de pascua 501
26.3 ¿Cuáles son los resultados de las interacciones
25.1 ¿Cómo cambian de tamaño entre los depredadores y sus presas? 528
las poblaciones? 502
GUARDIÁN DE LA TIERRA Especies invasoras trastornan
El potencial biótico puede generar las interacciones de la comunidad 529
un crecimiento exponencial 502
Las interacciones entre depredador y presa moldean
25.2 ¿Cómo se regula el crecimiento las adaptaciones evolutivas 531
de las poblaciones? 503
26.4 ¿Qué es la simbiosis? 535
El crecimiento exponencial ocurre sólo
en condiciones especiales 503 El parasitismo daña, pero no mata de inmediato
al huésped 535
La resistencia ambiental limita el crecimiento
de las poblaciones 506 En las interacciones mutualistas ambas
especies obtienen beneficios 535
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Ciclos en las poblaciones de
presas y depredadores 507 INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Hormigas y acacias:
una asociación ventajosa 537
25.3 ¿Cómo se distribuyen las poblaciones
en el espacio y en el tiempo? 512

Las poblaciones presentan diferentes
distribuciones espaciales 512

Las poblaciones presentan tres modalidades
básicas de supervivencia 513

25.4 ¿Cómo está cambiando
la población humana? 514

Los demógrafos estudian los cambios
en la población humana 514

La población humana continúa creciendo rápidamente 514
Los adelantos tecnológicos han incrementado

la capacidad de carga de seres humanos en la Tierra 514
GUARDIÁN DE LA TIERRA ¿Hemos excedido la capacidad de

carga de la Tierra? 516

xvi CONTENIDO 27.5 ¿Qué provoca el calentamiento global? 560

26.5 ¿Cómo influyen las especies clave La interferencia en el ciclo del carbono contribuye 562
en la estructura de la comunidad? 537 al calentamiento global 560

26.6 Sucesión: ¿Cómo cambia una Los gases de invernadero retienen
comunidad a través del tiempo? 538 el calor en la atmósfera 561

Existen dos formas principales de sucesión: El calentamiento global tendrá graves consecuencias
primaria y secundaria 538
¿Cómo está respondiendo la humanidad
También hay sucesión en los estanques y lagos 541 a esta amenaza? 563
La sucesión culmina en la comunidad clímax 541
Algunos ecosistemas se mantienen GUARDIANES DE LA TIERRA Los polos en peligro 564

en un estado de subclímax 541 ENLACES CON LA VIDA Es posible hacer una diferencia 565
CONEXIONES EVOLUTIVAS: ¿El camuflaje es capaz de dividir
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO El regreso del salmón 565
una especie? 542
28 Los diversos ecosistemas
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO
La invasión del mejillón cebra 543 de la Tierra 568

27 ¿Cómo funcionan ESTUDIO DE CASO Alas de esperanza 569

los ecosistemas? 546 28.1 ¿Qué factores influyen en el clima
de la Tierra? 570
ESTUDIO DE CASO El regreso del salmón 547
El Sol es el motor del clima y del estado del tiempo 570
27.1 ¿Cuáles son las trayectorias Muchos factores físicos también influyen en el clima 570
de la energía y de los nutrimentos? 548
28.2 ¿Qué condiciones son necesarias
27.2 ¿Cómo fluye la energía a través para la vida? 573
de las comunidades? 549
28.3 ¿Cómo se distribuye la vida en el medio
La energía entra en las comunidades terrestre? 573
por la vía de la fotosíntesis 549
GUARDIÁN DE LA TIERRA El agujero de ozono, una abertura
La energía pasa de un nivel trófico a otro 550 en nuestro escudo protector 574
La transferencia de energía de un nivel trófico
Los biomas terrestres sostienen comunidades
a otro es ineficiente 552 vegetales características 575
GUARDIÁN DE LA TIERRA Las sustancias tóxicas se acumulan
ENLACES CON LA VIDA ¿Disfrutar del chocolate
a lo largo de las cadenas alimentarias 554 y salvar selvas tropicales? 579

27.3 ¿Cómo se desplazan los nutrimentos dentro de La precipitación pluvial y la temperatura determinan la
los ecosistemas y entre ellos? 555 vegetación que un bioma es capaz de sostener 586

El ciclo del carbono pasa por la atmósfera, 28.4 ¿Cómo se distribuye la vida 589
los océanos y las comunidades 555 en el medio acuático? 586

La reserva principal de nitrógeno es la atmósfera 556 Los ecosistemas de agua dulce incluyen lagos,
El ciclo del fósforo carece de componentes corrientes y ríos 586

atmosféricos 557 Los ecosistemas marinos cubren gran parte de la Tierra
La mayor parte del agua no sufre cambios químicos
28.5 Los ecosistemas de México 595
durante su ciclo 558
Selva húmeda y subhúmeda 595 597
27.4 ¿A qué se debe la lluvia ácida? 559 Selva seca 595
Zonas áridas y semiáridas 595
La sobrecarga de los ciclos del nitrógeno y del azufre es la causa Bosque frío 597
de la lluvia ácida 559 Vegetación acuática y subacuática
Fauna 597
La sedimentación ácida daña la vida en lagos y bosques 560
La Ley del Aire Limpio ha reducido significativamente

las emisiones de azufre, pero no las de nitrógeno 560

OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO
Alas de esperanza 599

29 Conservación de la biodiversidad

de la tierra 602

ESTUDIO DE CASO De regreso de la extinción 603

29.1 ¿Qué es la biodiversidad
y por qué debemos cuidarla? 604

Servicios de los ecosistemas: Usos prácticos
para la biodiversidad 604

La economía ecológica reconoce el valor monetario
de los servicios de los ecosistemas 606

CONTENIDO xvii

29.2 ¿Está disminuyendo 608
la biodiversidad de la Tierra? 607

La extinción es un proceso natural, pero las tasas
se han elevado de forma alarmante 607

GUARDIÁN DE LA TIERRA Restauración de los Everglades

Cada vez es mayor el número de especies
amenazadas por la extinción 608

29.3 ¿Cuáles son las principales
amenazas contra la biodiversidad? 609

La humanidad está acabando con el “capital
ecológico” de la Tierra 609

GUARDIÁN DE LA TIERRA Problemas intrincados:
Tala, pesca y cacería furtiva 610

Las actividades humanas amenazan la biodiversidad
en varias formas importantes 610

GUARDIÁN DE LA TIERRA En defensa de las
tortugas marinas 613

29.4 ¿Cómo puede ayudar la biología Apéndice I: Conversiones del sistema métrico 625
de la conservación a preservar
la biodiversidad? 615 Apéndice II: Clasificación de los principales grupos
de organismos 626
Fundamentos de la biología de la conservación 615
La biología de la conservación es una ciencia integrada 615 Apéndice III: Vocabulario de biología: raíces,
Preservación de los ecosistemas salvajes 615 prefijos y sufijos de uso común 627

GUARDIÁN DE LA TIERRA Recuperación de un depredador Apéndice IV: Historia de la biología 629
clave 616
Glosario G1
29.5 ¿Por qué la sustentabilidad
es la clave de la conservación? 617 Respuestas a las preguntas de pies de figura R1

La vida y el desarrollo sustentables estimulan 617 Créditos fotográficos F1
el bienestar ecológico y de la humanidad a largo plazo
Índice I1
Las reservas de la biosfera ofrecen modelos
para la conservación y el desarrollo sustentable 618

La agricultura sustentable ayuda a preservar
las comunidades naturales 619

El futuro está en tus manos 619

GUARDIÁN DE LA TIERRA Preservación de la biodiversidad
con café cultivado a la sombra 621

ENLACES CON LA VIDA ¿Qué pueden hacer
los individuos? 622

OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO
De regreso de la extinción 621



Prefacio

Nuestros alumnos reciben y continuarán recibiendo un cúmu- estudiantes podrán localizar— los temas clave dentro del
lo de información científica, y muchas veces de información capítulo.
errónea, sobre una diversidad de temas: calentamiento global,
cultivos manipulados mediante bioingeniería, investigación • Las secciones principales se presentan con preguntas gene-
sobre células madre, enfermedad de las vacas locas y biodiver- rales, mientras que los subtítulos son enunciados que resu-
sidad, entre muchos otros. En un campo en rápida expansión men y reflejan su contenido más específico. Una importante
como el de la biología, ¿cómo se decide qué conceptos y he- meta pedagógica de esta organización es el énfasis en la
chos comunicar? ¿Qué tipo de conocimiento sobre biología biología como una jerarquía de conceptos interrelaciona-
ayudará mejor a los estudiantes a tomar decisiones informa- dos, y no como un simple compendio de temas aislados e
das en relación con sus vidas, en el presente y en el futuro? independientes.
¿Qué conocimientos ayudarán a los estudiantes a prepararse
mejor para los cursos más avanzados? Hemos revisado esta • El “Resumen de conceptos clave” une importantes con-
edición de Biología: Ciencia y naturaleza reconociendo que ceptos utilizando los títulos de mayor jerarquía en el capí-
no existen respuestas únicas a tales preguntas y con la idea de tulo, y su sistema de numeración permite a los profesores y
dar a los usuarios del libro mayores opciones. estudiantes revisar la información de manera eficiente.

Al consultar con educadores comprometidos en la emocio- • Se incluyen preguntas al final de cada Estudio de caso, en
nante pero desafiante misión de introducir a los alumnos en muchos pies de figura, así como en la sección “Aplicación
el campo de la biología, surgió un consenso: “Necesitamos de conceptos”. Estas características estimulan a los estu-
ayudar a los estudiantes a estar informados en el terreno cien- diantes a pensar acerca de la ciencia en vez de sólo memo-
tífico”. El conocimiento científico da a un estudiante herra- rizar los hechos.
mientas mentales para hacer frente al conocimiento en
expansión. Esto requiere un fundamento de conocimiento …contiene ilustraciones mejoradas
fáctico que provea un marco cognoscitivo en el que pueda in-
tegrarse la nueva información. No obstante, el conocimiento A partir del consejo de los revisores y del cuidadoso escruti-
científico también incluye la capacidad de captar y evaluar nio de los autores, una vez más hemos mejorado las ilustracio-
nuevos datos de los medios de información, como la prensa. nes. Para esta edición:
Un individuo informado en el terreno científico reconoce la
interrelación de los conceptos y la necesidad de integrar in- • Se agregaron y remplazaron muchas fotografías para ayu-
formación proveniente de muchas áreas. dar a captar el interés del estudiante. La organización del li-
bro, ahora más flexible, permitió incorporar fotografías de
BIOLOGÍA: CIENCIA Y NATURALEZA plantas y animales que antes sólo se describían en palabras.
COMUNICA DE MANERA EFICAZ LA
RIQUEZA DE LA INFORMACIÓN CIENTÍFICA • Continúa el énfasis en la consistencia del color Los colo-
res se utilizan de manera consistente para ilustrar átomos,
Biología: Ciencia y naturaleza no sólo es un libro revisado y estructuras y procesos específicos.
mejorado, sino un paquete completo de herramientas de
aprendizaje para los estudiantes, y de enseñanza para los pro- • Se agregaron más figuras que ilustran procesos clave
fesores. Nuestras principales metas son: Además de volver a dibujar muchos diagramas para hacer-
los más claros e interesantes, agregamos nuevas figuras
• Ayudar a los profesores a presentar la información sobre que ilustran visualmente y concatenan procesos complejos,
el tema en una forma que fomente el conocimiento cientí- como el de la fotosíntesis y la respiración celular.
fico entre los alumnos.
• Hay mayor claridad en los rótulos de las figuras Hemos
• Ayudar a los estudiantes a adquirir información de acuer- agregado recuadros de texto dentro de las figuras para ga-
do con sus propios estilos de aprendizaje. rantizar explicaciones más claras.

• Ayudar a los estudiantes a relacionar esta información con • Una vez más, en muchos pies de figura se incluyen pre-
sus propias vidas, así como a comprender su importancia y guntas que hacen reflexionar al estudiante Las respuestas
relevancia. a estas preguntas están disponibles por primera vez al final
del libro.
BIOLOGÍA: CIENCIA Y NATURALEZA
…se actualizó y reorganizó
…está organizado de manera clara y uniforme
Incorporamos información acerca de descubrimientos cientí-
En todos los capítulos, los alumnos encontrarán herramientas ficos sobre los que los estudiantes quizás hayan leído en los
que les permitirán navegar a través de la información. periódicos; la información se ubica en el contexto científico
para ayudar a consolidar su conocimiento. Aunque cada capí-
• Cada capítulo inicia con una sección “De un vistazo”, en la tulo se revisó cuidadosamente, he aquí algunos puntos de in-
que se presentan los principales apartados y ensayos de ese terés de esta edición:
capítulo. Los profesores pueden asignar fácilmente —y los
• Unidad 1: La vida de la célula Nuevos casos introducen al
estudiante en el terreno de la bioingeniería y le presentan
los enigmáticos priones, responsables de la enfermedad de
las vacas locas. En respuesta a las sugerencias de los reviso-
res, hemos invertido el orden de presentación de los capí-

xix

xx PREFACIO

tulos 4 y 5 con respecto a ediciones anteriores. La estructu- En el capítulo 29, “Conservación de la biodiversidad de la
ra de la célula ahora se estudia antes de la estructura de la Tierra”, describe los servicios que prestan los ecosistemas
membrana, lo cual nos permite describir los detalles de las y los intentos por calcular su valor para la humanidad. Se
especializaciones de la membrana en el contexto de las es- explica cómo las actividades humanas reducen la biodiver-
tructuras celulares que se presentaron previamente. En el sidad y se analiza cómo los esfuerzos de conservación y
capítulo 5, “Estructura y función de la membrana celular”, usos sustentables pueden preservar y restaurar los ecosis-
la cobertura de los temas de difusión, ósmosis y tonicidad temas funcionales.
se enriqueció; también agregamos un ensayo de Investiga-
ción científica sobre el descubrimiento y la estructura de …compromete y motiva a los estudiantes
las acuaporinas.
Los estudiantes no pueden volverse letrados en ciencia por
• Unidad 2: Herencia En el capítulo 9, “DNA: La molécula imposición; deben participar activamente en adquirir tanto la
de la herencia”, se amplió la explicación del descubrimien- información como las destrezas necesarias para tal efecto. Por
to del DNA como molécula de la herencia con un ensayo ello es crucial que los estudiantes reconozcan que la biología
de Investigación científica, que describe el experimento de se refiere a sus vidas personales y a la vida a su alrededor. Pa-
Hershey-Chase como una aplicación del método científico. ra ayudar a los estudiantes a comprometerse y a sentirse mo-
En el capítulo 10 “Expresión y regulación de los genes” se tivados, esta nueva edición continúa ofreciendo las siguientes
agregó información sobre la organización de los genes en características:
los procariotas, la transcripción y traducción de los genes, y
se destacan importantes similitudes y diferencias entre • Enlaces con la vida La breve sección “Enlaces con la vida”,
procariotas y eucariotas. En el capítulo 11, “La continuidad escrita de manera informal, se relaciona con temas que son
de la vida: Reproducción celular”, una nueva sección des- familiares al estudiante, a la vez que relevantes para el capí-
cribe la importancia y el cumplimiento puntual de la mito- tulo.
sis y la meiosis en los ciclos de vida de los eucariotas.
También en el capítulo 11, el Estudio de caso sobre el cán- • Estudios de caso En esta edición, hemos conservado y ac-
cer de piel da una perspectiva del mundo real a una nueva tualizado los estudios de caso más relevantes, al tiempo que
sección sobre el control de la división celular; en la sección se introdujeron otros nuevos. Los estudios de caso se basan
Guardián de la salud se describe la base genética del cán- en asuntos de actualidad, situaciones que atañen a los estu-
cer. El capítulo 13, “Biotecnología”, se actualizó con nue- diantes o temas de biología particularmente fascinantes. Al
vos ensayos sobre las aplicaciones de la biotecnología. Al final de cada capítulo, la sección “Otro vistazo al estudio de
igual que en ediciones pasadas, el capítulo continúa su en- caso” permite a los estudiantes explorar el tema más a fon-
foque dual sobre tecnologías y aplicaciones, poniendo es- do a la luz de lo que aprendieron. Los estudiantes también
pecial atención en las controversias de carácter práctico y encontrarán una investigación con mayor profundidad de
ético de los usos médicos y agrícolas de la biotecnología. cada estudio de caso en el sitio Web de este libro.

• Unidad 3: Evolución y diversidad de la vida En respuesta • Bioética Muchos temas explorados en el texto tienen im-
a las solicitudes de los revisores, dedicamos ahora dos capí- plicaciones éticas para la vida humana. Entre ellos se inclu-
tulos a la cobertura de las bacterias, arqueas y virus, así co- yen la ingeniería genética y la clonación, el uso de animales
mo a diversos protistas eucarióticos. La unidad 3 incluye en investigaciones y el efecto de las actividades humanas
explicaciones ampliadas de varios temas clave para la siste- en otras especies. Ahora están identificados con un icono
mática y la genética evolutiva, así como nuevas figuras pa- de bioética que alerta a los estudiantes y profesores sobre
ra ilustrar estos conceptos, muchas veces desafiantes. la posibilidad de discutir e investigar más ampliamente.

• Unidad 4: Historia evolutiva de los seres vivos Los capí- • Ensayos Conservamos el conjunto completo de ensayos en
tulos que se ocupan de la diversidad de la vida incluyen esta edición. Los recuadros “Guardián de la Tierra” explo-
una explicación ampliada de las numerosas categorías de ran asuntos ambientales de actualidad, mientras que las
clasificación dentro de los grupos de vertebrados e inverte- secciones “Guardián de la salud” se ocupan de temas mé-
brados. A lo largo de la unidad, se agregaron o revisaron dicos. Los ensayos De cerca permiten a los profesores ex-
varios temas para reflejar los más recientes hallazgos en el plorar temas selectos con mayor detalle; las secciones
campo de la biología evolutiva. “Investigación científica” explican cómo se adquiere el
conocimiento científico. Los ensayos bajo el título “Cone-
• Unidad 5: Ecología El capítulo 25, “Crecimiento y regula- xiones evolutivas” cierran algunos de los capítulos ubican-
ción de las poblaciones”, ahora incluye tablas de vida, creci- do los temas en un contexto evolutivo.
miento logístico y demografía. El capítulo 27, “¿Cómo
funcionan los ecosistemas?”, contiene información actuali- …ofrece diferentes medios y complementos
zada sobre el ambiente, incluye secciones sobre la limpieza
del aire y el agua, así como un nuevo ensayo Guardián de • Companion Web site with Grade Tracker (www.pearsone-
la Tierra titulado “Los polos en peligro”. El capítulo 28, ducacion.net/audesirk) Este sitio Web en inglés está dispo-
“Los diversos ecosistemas de la Tierra”, ahora describe dos nible las 24 horas los 7 días de la semana y se enfoca en
nuevos hábitat acuáticos: corrientes de agua dulce y ríos, y herramientas de estudio para ayudar a los estudiantes
ecosistemas marinos. Un aspecto relevante de esta edición a dominar los conceptos del curso. El sitio incluye una guía
es un nuevo capítulo sobre el campo emergente de la bio- de orientación online para organizar el estudio, cuestiona-
logía de la conservación. rios de los capítulos para ayudar a los alumnos a determi-

PREFACIO xxi

nar qué tan bien conocen la información y 103 tutoriales trabajo de arte, las fotografías y el texto en una obra perfec-
Web que presentan animaciones y actividades para ayudar tamente integrada y aceptó los cambios de último momento
a explicar los conceptos más desafiantes en cada capítulo. con admirable buen ánimo. El editor de medio Patrick Shri-
ner y la asistente de edición Crissy Dudonis coordinaron la
RECONOCIMIENTOS producción de todos los medios y materiales auxiliares de
estudio que hicieron posible el paquete completo de Biología:
Biología: Ciencia y naturaleza es en verdad un trabajo de Ciencia y naturaleza. El director de marketing, Mandy Jelle-
equipo. Nuestra editora de desarrollo Anne Scanlan-Rohrer richs, ayudó a crear la estrategia de marketing que comunicara
buscó maneras de hacer el texto más claro, consistente y ami- de la manera más eficaz posible nuestro mensaje a la audien-
gable para los alumnos. El director de arte John Christiana cia. Los editores Teresa Chung y Jeff Howard dirigieron el
desarrolló y realizó un diseño fresco para esta nueva edición, proyecto con energía e imaginación. Agradecemos a Teresa su
y la editora de arte Rhonda Aversa coordinó hábilmente el fe inquebrantable en el proyecto y por reunir un fantástico
trabajo con las ilustraciones. Las nuevas y mejoradas ilustra- equipo que lo pusiera en marcha. También agradecemos a Jeff
ciones fueron diseñadas por Artworks con la ayuda de Jay por llevar este enorme proyecto a término con paciencia y
McElroy. La investigadora de fotografía Ivonne Gerin buscó destreza.
incansablemente fotografías excelentes. Christianne Thillen
realizó el trabajo de corrección con meticulosa atención a los TERRY Y GERRY AUDESIRK
detalles. Tim Flem, nuestro editor de producción, reunió el
BRUCE E. BYERS

REVISORES DE ESTA EDICIÓN James Mulrooney, Central Connecticut State University
Charlotte Pedersen, Southern Utah University
George C. Argyros, Northeastern University Robert Kyle Pope, Indiana University South Bend
Peter S. Baletsa, Northwestern University Kelli Prior, Finger Lakes Community College
John Barone, Columbus State University Jennifer J. Quinlan, Drexel University
Michael C. Bell, Richland College Robert N. Reed, Southern Utah University
Melissa Blamires, Salt Lake Community College Wenda Ribeiro, Thomas Nelson Community College
Robert Boyd, Auburn University Elizabeth Rich, Drexel University
Michael Boyle, Seattle Central Community College Frank Romano, Jacksonville State University
Matthew R. Burnham, Jones County Junior College Amanda Rosenzweig, Delgado Community College
Nicole A. Cintas, Northern Virginia Community College Marla Ruth, Jones County Junior College
Jay L. Comeaux, Louisiana State University Eduardo Salazar, Temple College
Sharon A. Coolican, Cayuga Community College Brian W. Schwartz, Columbus State University
Mitchell B. Cruzan, Portland State University Steven Skarda, Linn-Benton Community College
Lewis Deaton, University of Louisiana-Lafayette Mark Smith, Chaffey College
Dennis Forsythe, The Citadel Dale Smoak, Piedmont Technical College
Teresa L. Fulcher, Pellissippi State Technical Community College Jay Snaric, St. Louis Community College
Martha Groom, University of Washington Phillip J. Snider, University of Houston
Richard Hanke, Rose State College Gary Sojka, Bucknell University
Kelly Hogan, University of North Carolina-Chapel Hill Nathaniel J. Stricker, Ohio State University
Dale R. Horeth, Tidewater Community College Martha Sugermeyer, Tidewater Community College
Joel Humphrey, Cayuga Community College Peter Svensson, West Valley College
James Johnson, Central Washington University Sylvia Torti, University of Utah
Joe Keen, Patrick Henry Community College Rani Vajravelu, University of Central Florida
Aaron Krochmal, University of Houston-Downtown Lisa Weasel, Portland State University
Stephen Lebsack, Linn-Benton Community College Diana Wheat, Linn-Benton Community College
David E. Lemke, Texas State University Lawrence R. Williams, University of Houston
Jason L. Locklin, Temple College Michelle Withers, Louisiana State University
Cindy Malone, California State University-Northridge Taek You, Campbell University
Mark Manteuffel, St. Louis Community College Martin Zahn, Thomas Nelson Community College
Steven Mezik, Herkimer County Community College Izanne Zorin, Northern Virginia Community College-Alexandria
Christine Minor, Clemson University
Lee Mitchell, Mt. Hood Community College
Nicole Moore, Austin Peay University

xxii PREFACIO

REALIZADORES Y REVISORES DE MEDIOS DE APOYO Y COMPLEMENTOS

Tamatha Barbeau, Francis Marion University Michael Kotarski, Niagara University
Linda Flora, Montgomery County Community College Nancy Pencoe, University of West Georgia
Anne Galbraith, University of Wisconsin-La Crosse Kelli Prior, Finger Lakes Community College
Christopher Gregg, Louisiana State University Greg Pryor, Francis Marion University
Theresa Hornstein, Lake Superior College Mark Sugalski, Southern Polytechnic State University
Dawn Janich, Community College of Philadelphia Eric Stavney, DeVry University
Steve Kilpatrick, University of Pittsburgh at Johnstown Michelle D. Withers, Louisiana State University
Bonnie L. King, Quinnipiac University Michelle Zurawski, Moraine Valley Community College

REVISORES DE EDICIONES PREVIAS David H. Davis, Asheville-Buncombe Technical
Community College
W. Sylvester Allred, Northern Arizona University
Judith Keller Amand, Delaware County Community College Jerry Davis, University of Wisconsin-La Crosse
William Anderson, Abraham Baldwin Agriculture College Douglas M. Deardon, University of Minnesota
Steve Arch, Reed College Lewis Deaton, University of Southwestern Louisiana
Kerri Lynn Armstrong, Community College of Philadelphia Fred Delcomyn, University of Illinois-Urbana
G. D. Aumann, University of Houston David M. Demers, University of Hartford
Vernon Avila, San Diego State University Lorren Denney, Southwest Missouri State University
J. Wesley Bahorik, Kutztown University of Pennsylvania Katherine J. Denniston, Towson State University
Bill Barstow, University of Georgia-Athens Charles F. Denny, University of South Carolina-Sumter
Colleen Belk, University of Minnesota, Duluth Jean DeSaix, University of North Carolina-Chapel Hill
Michael C. Bell, Richland College Ed DeWalt, Louisiana State University
Gerald Bergtrom, University of Wisconsin Daniel F. Doak, University of California-Santa Cruz
Arlene Billock, University of Southwestern Louisiana Matthew M. Douglas, University of Kansas
Brenda C. Blackwelder, Central Piedmont Community College Ronald J. Downey, Ohio University
Raymond Bower, University of Arkansas Ernest Dubrul, University of Toledo
Marilyn Brady, Centennial College of Applied Arts and Technology Michael Dufresne, University of Windsor
Virginia Buckner, Johnson County Community College Susan A. Dunford, University of Cincinnati
Arthur L. Buikema, Jr., Virginia Polytechnic Institute Mary Durant, North Harris College
J. Gregory Burg, University of Kansas Ronald Edwards, University of Florida
William F. Burke, University of Hawaii Rosemarie Elizondo, Reedley College
Robert Burkholter, Louisiana State University George Ellmore, Tufts University
Kathleen Burt-Utley, University of New Orleans Joanne T. Ellzey, University of Texas-El Paso
Linda Butler, University of Texas-Austin Wayne Elmore, Marshall University
W. Barkley Butler, Indiana University of Pennsylvania Thomas Emmel, University of Florida
Jerry Button, Portland Community College Carl Estrella, Merced College
Bruce E. Byers, University of Massachusetts-Amherst Nancy Eyster-Smith, Bentley College
Sara Chambers, Long Island University Gerald Farr, Southwest Texas State University
Nora L. Chee, Chaminade University Rita Farrar, Louisiana State University
Joseph P. Chinnici, Virginia Commonwealth University Marianne Feaver, North Carolina State University
Dan Chiras, University of Colorado-Denver Susannah Feldman, Towson University
Bob Coburn, Middlesex Community College Linnea Fletcher, Austin Community College-Northridge
Joseph Coelho, Culver Stockton College Charles V. Foltz, Rhode Island College
Martin Cohen, University of Hartford Dennis Forsythe, The Citadel
Walter J. Conley, State University of New York at Potsdam Douglas Fratianne, Ohio State University
Mary U. Connell, Appalachian State University Scott Freeman, University of Washington
Jerry Cook, Sam Houston State University Donald P. French, Oklahoma State University
Joyce Corban, Wright State University Harvey Friedman, University of Missouri-St. Louis
Ethel Cornforth, San Jacinto College-South Don Fritsch, Virginia Commonwealth University
David J. Cotter, Georgia College Teresa Lane Fulcher, Pellissippi State Technical
Lee Couch, Albuquerque Technical Vocational Institute
Donald C. Cox, Miami University of Ohio Community College
Patricia B. Cox, University of Tennessee Michael Gaines, University of Kansas
Peter Crowcroft, University of Texas--Austin Irja Galvan, Western Oregon University
Carol Crowder, North Harris Montgomery College Gail E. Gasparich, Towson University
Donald E. Culwell, University of Central Arkansas Farooka Gauhari, University of Nebraska-Omaha
Robert A. Cunningham, Erie Community College, North John Geiser, Western Michigan University
Karen Dalton, Community College of Baltimore County- George W. Gilchrist, University of Washington
David Glenn-Lewin, Iowa State University
Catonsville Campus Elmer Gless, Montana College of Mineral Sciences
Lydia Daniels, University of Pittsburgh

PREFACIO xxiii

Charles W. Good, Ohio State University-Lima Jeanne Mitchell, Truman State University
Margaret Green, Broward Community College Jack E. Mobley, University of Central Arkansas
David Grise, Southwest Texas State University John W. Moon, Harding University
Lonnie J. Guralnick, Western Oregon University Richard Mortenson, Albion College
Martin E. Hahn, William Paterson College Gisele Muller-Parker, Western Washington University
Madeline Hall, Cleveland State University Kathleen Murray, University of Maine
Georgia Ann Hammond, Radford University Robert Neill, University of Texas
Blanche C. Haning, North Carolina State University Harry Nickla, Creighton University
Richard Hanke, Rose State College Daniel Nickrent, Southern Illinois University
Helen B. Hanten, University of Minnesota Jane Noble-Harvey, University of Delaware
John P. Harley, Eastern Kentucky University David J. O’Neill, Community College of Baltimore County-Dundalk
William Hayes, Delta State University
Stephen Hedman, University of Minnesota Campus
Jean Helgeson, Collins County Community College James T. Oris, Miami University of Ohio
Alexander Henderson, Millersville University Marcy Osgood, University of Michigan
Timothy L. Henry, University of Texas-Arlington C. O. Patterson, Texas A&M University
James Hewlett, Finger Lakes Community College Fred Peabody, University of South Dakota
Alison G. Hoffman, University of Tennessee-Chattanooga Harry Peery, Tompkins-Cortland Community College
Leland N. Holland, Paso-Hernando Community College Rhoda E. Perozzi, Virginia Commonwealth University
Laura Mays Hoopes, Occidental College Gary B. Peterson, South Dakota State University
Michael D. Hudgins, Alabama State University Bill Pfitsch, Hamilton College
David Huffman, Southwest Texas State University Ronald Pfohl, Miami University of Ohio
Donald A. Ingold, East Texas State University Bernard Possident, Skidmore College
Jon W. Jacklet, State University of New York-Albany Ina Pour-el, DMACC-Boone Campus
Rebecca M. Jessen, Bowling Green State University Elsa C. Price, Wallace State Community College
J. Kelly Johnson, University of Kansas Marvin Price, Cedar Valley College
Florence Juillerat, Indiana University-Purdue University at James A. Raines, North Harris College
Paul Ramp, Pellissippi State Technical College
Indianapolis Mark Richter, University of Kansas
Thomas W. Jurik, Iowa State University Robert Robbins, Michigan State University
Arnold Karpoff, University of Louisville Jennifer Roberts, Lewis University
L. Kavaljian, California State University Chris Romero, Front Range Community College
Jeff Kenton, Iowa State University Paul Rosenbloom, Southwest Texas State University
Hendrick J. Ketellapper, University of California, Davis K. Ross, University of Delaware
Jeffrey Kiggins, Blue Ridge Community College Mary Lou Rottman, University of Colorado-Denver
Harry Kurtz, Sam Houston State University Albert Ruesink, Indiana University
Kate Lajtha, Oregon State University Connie Russell, Angelo State University
Tom Langen, Clarkson University Christopher F. Sacchi, Kutztown University
Patricia Lee-Robinson, Chaminade University of Honolulu Doug Schelhaas, University of Mary
William H. Leonard, Clemson University Brian Schmaefsky, Kingwood College
Edward Levri, Indiana University of Pennsylvania Alan Schoenherr, Fullerton College
Graeme Lindbeck, University of Central Florida Edna Seaman, University of Massachusetts, Boston
Jerri K. Lindsey, Tarrant County Junior College-Northeast Patricia Shields, George Mason University
John Logue, University of South Carolina-Sumter Marilyn Shopper, Johnson County Community College
William Lowen, Suffolk Community College Anu Singh-Cundy, Western Washington University
Ann S. Lumsden, Florida State University Linda Simpson, University of North Carolina-Charlotte
Steele R. Lunt, University of Nebraska-Omaha Russel V. Skavaril, Ohio State University
Daniel D. Magoulick, The University of Central Arkansas John Smarelli, Loyola University
Paul Mangum, Midland College Shari Snitovsky, Skyline College
Richard Manning, Southwest Texas State University John Sollinger, Southern Oregon University
Ken Marr, Green River Community College Sally Sommers Smith, Boston University
Kathleen A. Marrs, Indiana University-Purdue University Jim Sorenson, Radford University
Indianapolis Mary Spratt, University of Missouri, Kansas City
Michael Martin, University of Michigan Bruce Stallsmith, University of Alabama-Huntsville
Linda Martin-Morris, University of Washington Benjamin Stark, Illinois Institute of Technology
Kenneth A. Mason, University of Kansas William Stark, Saint Louis University
Margaret May, Virginia Commonwealth University Barbara Stebbins-Boaz, Willamette University
D. J. McWhinnie, De Paul University Kathleen M. Steinert, Bellevue Community College
Gary L. Meeker, California State University, Sacramento Barbara Stotler, Southern Illinois University
Thoyd Melton, North Carolina State University Gerald Summers, University of Missouri-Columbia
Joseph R. Mendelson III, Utah State University Marshall Sundberg, Louisiana State University
Karen E. Messley, Rockvalley College Bill Surver, Clemson University
Timothy Metz, Campbell University Eldon Sutton, University of Texas-Austin
Glendon R. Miller, Wichita State University Dan Tallman, Northern State University
Hugh Miller, East Tennessee State University David Thorndill, Essex Community College
Neil Miller, Memphis State University William Thwaites, San Diego State University

xxiv PREFACIO Jerry Wermuth, Purdue University-Calumet
Jacob Wiebers, Purdue University
Professor Tobiessen, Union College Carolyn Wilczynski, Binghamton University
Richard Tolman, Brigham Young University P. Kelly Williams, University of Dayton
Dennis Trelka, Washington and Jefferson College Roberta Williams, University of Nevada-Las Vegas
Sharon Tucker, University of Delaware Emily Willingham, University of Texas-Austin
Gail Turner, Virginia Commonwealth University Sandra Winicur, Indiana University-South Bend
Glyn Turnipseed, Arkansas Technical University Bill Wischusen, Louisiana State University
Lloyd W. Turtinen, University of Wisconsin-Eau Claire Chris Wolfe, North Virginia Community College
Robert Tyser, University of Wisconsin-La Crosse Stacy Wolfe, Art Institutes International
Robin W. Tyser, University of Wisconsin-La Crosse Colleen Wong, Wilbur Wright College
Kristin Uthus, Virginia Commonwealth University Wade Worthen, Furman University
F. Daniel Vogt, State University of New York-Plattsburgh Robin Wright, University of Washington
Nancy Wade, Old Dominion University Brenda L. Young, Daemen College
Susan M. Wadkowski, Lakeland Community College Cal Young, Fullerton College
Jyoti R. Wagle, Houston Community College-Central Tim Young, Mercer University
Lisa Weasel, Portland State University
Michael Weis, University of Windsor
DeLoris Wenzel, University of Georgia

Acerca de los autores

T E R R Y Y G E R R Y A U D E S I R K crecieron en Nueva Jersey,

donde se conocieron como estudiantes de licenciatura. Después de casarse
en 1970, se mudaron a California, donde Terry obtuvo su doctorado en eco-
logía marina en la Universidad del Sur de California y Gerry obtuvo su doc-
torado en neurobiología en el Instituto Tecnológico de California. Como
estudiantes de posdoctorado en los laboratorios marinos de la Universidad
de Washington, colaboraron en trabajos sobre las bases neurales del com-
portamiento, empleando un molusco marino como sistema modelo.

Terry y Gerry son profesores eméritos de biología en la Universidad de Co-
lorado en Denver, donde impartieron las cátedras de introducción a la bio-
logía y neurobiología de 1982 a 2006. En su laboratorio de investigación,
financiado por los Institutos Nacionales de la Salud, investigaron cómo los
niveles bajos de contaminantes ambientales dañan las neuronas y cómo los
estrógenos las protegen.

Terry y Gerry comparten un profundo aprecio por la naturaleza y el aire li-
bre. Les gusta excursionar en las Rocallosas, correr cerca de su casa al pie
de las montañas al oeste de Denver y tratar de mantener un huerto a 2130
metros de altitud en presencia de alces y venados hambrientos. Pertenecen
desde hace tiempo a numerosas organizaciones dedicadas a la conservación
del ambiente. Su hija, Heather, ha dado un nuevo enfoque a sus vidas.

B R U C E E . B Y E R S, originario de la región central norte de Esta-

dos Unidos, se trasladó a las colinas del oeste de Massachusetts, y se incor-
poró como profesor del departamento de biología de la Universidad de
Massachusetts, Amherst. Desde 1993 ha sido miembro del cuerpo docente
de la UMass, donde también obtuvo su doctorado. Bruce imparte cursos de
introducción a la biología para estudiantes de carreras de ciencias biológi-
cas y de otros campos; también de ornitología y comportamiento animal.

Su eterna fascinación por las aves lo llevó a explorar científicamente su bio-
logía. Sus investigaciones actuales se centran en la ecología del comporta-
miento de las aves, sobre todo en la función y evolución de las señales
vocales que usan para comunicarse. La búsqueda de vocalizaciones a menu-
do obliga a Bruce a salir al campo, donde puede encontrársele antes del
amanecer, con grabadora en mano, esperando los primeros trinos del nue-
vo día.

Para Heather, Jack y Lori y en memoria de Eve y Joe
T. A. & G. A.

A Bob y Ruth, con gratitud
B. E. B.

xxv



CAPÍTULO Introducción a la vida

1 en la Tierra

La vida en la Tierra está confinada a la biosfera, que es una capa delgada
que cubre la superficie terrestre. Vista desde la Luna, la Tierra es un oasis

de vida en nuestro sistema solar.



DE UN VISTAZO Los seres vivos responden ante estímulos
Los seres vivos obtienen y usan materiales y energía
E S T U D I O D E C A S O : La vida en la Tierra ¿y en
algún otro lugar? Enlaces con la vida: La vida que nos rodea

1.1 ¿Cómo estudian la vida los científicos? Los seres vivos crecen
La vida puede estudiarse en diferentes niveles de organización Los seres vivos se reproducen
Los principios científicos fundamentan toda investigación En conjunto, los seres vivos poseen la capacidad
científica
El método científico es la base de la investigación científica de evolucionar
La comunicación es esencial para la ciencia
La ciencia es un esfuerzo humano 1.4 ¿Cómo clasifican los científicos en categorías
la diversidad de seres vivos?
Investigación científica: Experimentos controlados, antes y
ahora Los dominios Bacteria y Archaea están constituidos por
células procarióticas; el dominio Eukarya se compone
Las teorías científicas se han probado una y otra vez de células eucarióticas

1.2 Evolución: La teoría unificadora de la biología Los dominios Bacteria y Archaea, así como los miembros
Tres procesos naturales sustentan la evolución del reino Protista, son principalmente unicelulares;
los miembros de los reinos Fungi, Plantae y Animalia son
1.3 ¿Cuáles son las características de los seres vivos? básicamente multicelulares
Los seres vivos son complejos, están organizados
y se componen de células Los organismos de los distintos reinos tienen diferentes
formas de obtener energía.
Guardián de la Tierra: ¿Por qué debemos preservar la biodi-
versidad? 1.5 ¿Cómo ilumina la vida diaria el conocimiento
Los seres vivos mantienen condiciones internas relativamente de la biología?

constantes mediante la homeostasis OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO
La vida en la Tierra ¿y en algún otro lugar?

ESTUDIO DE CASO

LA VIDA EN LA TIERRA ¿Y EN ALGÚN OTRO LUGAR?

“Vistas desde la Luna, las cosas sorprenden- Luna, en el primer plano, nos recuerda qué Antártida que ha estado congelado durante
tes de la Tierra cortan el aliento, ya que está tan especial es realmente nuestro planeta: cientos de miles de años. Los extremófilos
viva. Las fotografías muestran la superficie cubierto con plantas verdes, mares azules y viven en los entornos de alta acidez produ-
lunar seca y llena de cráteres en el fondo, nubes blancas. Sin embargo, ¿la Tierra mis- cidos por los residuos de minería y manan-
inerte como un viejo hueso. Arriba, flotando ma está “viva”? No cabe duda de que la vi- tiales termales, y se han descubierto en
libre debajo de la húmeda superficie brillan- da la ha invadido hasta el último rincón. Las muestras de rocas extraídas a más de 6400
te del luminoso cielo azul, está naciendo la formas de vida más resistentes son también metros (4 millas) por debajo de la superficie
Tierra, la única cosa exuberante en esta par- las más sencillas, como los organismos uni- de la Tierra. Estas formas de vida son tan di-
te del Cosmos”. celulares llamados colectivamente como ex- ferentes de nosotros como lo sería la vida
tremófilos. Estos “microbios sobrevivientes” alienígena de otro sistema solar. De hecho,
—Lewis Thomas en The Lives of a Cell habitan los ambientes más inhóspitos de su existencia en la Tierra estimula un opti-
(1974) nuestro planeta. Algunos crecen en abertu- mismo cauteloso sobre el hecho de que
ras en la profundidad del lecho marino, don- pueda existir vida, o de que quizás alguna
CUANDO LEWIS THOMAS, médico e inves- de la presión es 30 veces superior a la de la vez existió, en las aparentemente hostiles
tigador biomédico, observó las primeras superficie terrestre y de donde mana agua a condiciones encontradas en otros planetas.
fotografías de la Tierra tomadas por astro- temperaturas mayores a los 100°C (212°F), ¿Qué es la vida y cómo evolucionó? ¿Po-
nautas desde la superficie lunar (véase la en tanto que se han descubierto otros en drían los organismos sobrevivir en la acci-
imagen de la página anterior), él, como la ma- muestras de hielo 360 metros (1200 pies) dentada superficie lunar o en los inhóspitos
yoría de los seres humanos, se sintió estupe- por debajo de la superficie de un lago en la ambientes de otros planetas?
facto. La desolada y árida superficie de la

1

2 Capítulo 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A V I D A E N L A T I E R R A

1.1 ¿CÓMO ESTUDIAN LA VIDA mo una serie de niveles de organización, cada uno de los cua-
les constituye los cimientos del siguiente nivel (FIGURA 1-1).
LOS CIENTÍFICOS?
En la Tierra toda la materia se compone de sustancias lla-
La vida puede estudiarse en diferentes niveles madas elementos, cada uno de los cuales es de tipo único. Un
de organización átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conser-
va las propiedades de ese elemento. Un diamante, por ejem-
La biología utiliza los mismos principios y métodos que las plo, se compone del elemento llamado carbono. La unidad
demás ciencias. De hecho, un principio básico de la biología más pequeña posible del diamante es un átomo individual de
moderna es que los seres vivos siguen las mismas leyes de la carbono. Los átomos pueden combinarse de formas específi-
física y la química que rigen la materia no viva. Así como cas para formar estructuras llamadas moléculas; por ejemplo,
la arena puede formar ladrillos que sirven para construir una un átomo de carbono puede combinarse con dos átomos de
pared y, a la vez, ésta forma la base de una estructura, los cien- oxígeno para formar una molécula de dióxido de carbono.
tíficos perciben a los seres vivos y a la materia inanimada co- Aunque muchas moléculas simples se forman espontánea-

Dos o más poblaciones de especies
Comunidad diferentes que viven e interactúan

en la misma área

berrendo, halcón, pasto

Población Miembros de una especie que
habitan en la misma área
rebaño de berrendos
Organismo Ser vivo individual formado berrendo
multicelular por muchas células
el sistema digestivo
Sistema Dos o más órganos que actúan en el estómago
de órganos conjunto para realizar una función tejido epitelial
corporal específica

Órgano Estructura que normalmente se
compone de varios tipos de tejidos
que forman una unidad funcional

Tejido Grupo de células similares que
desempeñan una función específica

Célula La unidad más pequeña de vida

células sanguíneas células epiteliales célula nerviosa
DNA
O CH2OH
HH O

Agua HH H

Molécula Una combinación de átomos OH H
HO OH

H OH

glucosa

Átomo La partícula más pequeña de un
elemento que conserva las
propiedades de ese elemento

hidrógeno carbono nitrógeno oxígeno

FIGURA 1-1 Niveles de organización de la materia
La vida se basa en la química, pero la cualidad de la vida en sí surge en el nivel celular. Las interacciones entre los componentes de
cada nivel y los niveles inferiores permiten el desarrollo del siguiente nivel más alto de organización. EJERCICIO: Piensa en una
pregunta científica que pueda contestarse mediante la investigación a nivel celular, pero que sería imposible responder a nivel de
tejido. Luego piensa en una que se responda a nivel de tejido, pero que no se conteste a nivel celular. Repite el proceso para
otros dos pares inmediatos de niveles de organización.

¿CÓMO ESTUDIAN LA VIDA LOS CIENTÍFICOS? 3

mente, sólo los seres vivos fabrican moléculas extremadamen- Los biólogos trabajan con los distintos niveles de organiza-
te grandes y complejas. Los seres vivos se componen primor- ción, dependiendo de la pregunta que se hayan formulado.
dialmente de moléculas complejas, a las que se denomina Por ejemplo, para investigar cómo los berrendos digieren sus
moléculas orgánicas, lo cual significa que contienen una es- alimentos, un biólogo podría estudiar los órganos del sistema
tructura de carbono a la que están unidos, al menos, algunos digestivo de ese animal o, a un nivel inferior, las células que
átomos de hidrógeno. cubren su tracto gastrointestinal. Al profundizar aún más, el
científico podría investigar las moléculas biológicas secreta-
Aunque los átomos y las moléculas constituyen los bloques das por el tracto gastrointestinal que digieren el alimento del
de construcción de la vida, la cualidad de la vida misma surge berrendo. Por otro lado, para indagar si la destrucción de su
en el nivel celular. Así como un átomo es la unidad más pe- hábitat está mermando el número de berrendos, los científi-
queña de un elemento, la célula es la unidad más pequeña de cos investigarían tanto la población de éstos como las pobla-
vida (FIGURA 1-2). Aun cuando muchas formas de vida están ciones de otras especies con quienes interactúan y que forman
compuestas de sólo una célula, en las formas de vida multice- la comunidad a la que pertenece el berrendo. Los investigado-
lulares, células de tipo similar se combinan para formar las es- res deben reconocer y elegir el nivel de organización que sea
tructuras que se conocen como tejidos; por ejemplo, el más adecuado para responder la pregunta que se plantearon.
músculo es una clase de tejido. A la vez, varios tipos de tejidos
se combinan para formar órganos (por ejemplo, el estómago Los principios científicos fundamentan toda
o el riñón). Varios órganos que realizan conjuntamente una investigación científica
sola función forman un sistema de órganos (por ejemplo, el
estómago es parte del sistema digestivo, en tanto que el riñón La investigación científica, incluida la biológica, se basa en un
forma parte del sistema urinario). Por lo general, un organis- conjunto pequeño de suposiciones. Aunque nunca es posible
mo multicelular tiene varios sistemas de órganos. demostrar absolutamente tales suposiciones, se les ha probado
y validado de forma tan exhaustiva que las llamamos princi-
Los niveles de organización van más allá de los organismos pios científicos. Se trata de los principios de causalidad natural,
individuales. Los organismos con características morfológicas, uniformidad en el espacio y el tiempo, y percepción común.
fisiológicas y genéticas similares que son capaces de reprodu-
cirse entre sí constituyen una especie. Los organismos de la La causalidad natural es el principio que indica que
misma especie que viven en cierta área se consideran una po- todos los sucesos tienen causas naturales
blación. El conjunto de poblaciones diferentes que interac-
túan entre sí forman una comunidad (véase la figura 1-1). A lo largo de la historia de la humanidad, se han adoptado
Observa que cada nivel de organización incorpora a muchos dos enfoques para estudiar el origen de la vida y otros fenó-
miembros del nivel inferior: una comunidad incluye a muchas menos naturales. El primero considera que algunos sucesos
poblaciones, una población incluye a muchos organismos, et- ocurren gracias a la intervención de fuerzas sobrenaturales
cétera. que están más allá de lo que podemos comprender. Durante
la Edad Media, mucha gente pensaba que la vida surgía es-
pared celular membrana plasmática pontáneamente de materia inerte. En el siglo XVII las perso-
nas creían que los gusanos se originaban a partir de la carne
organelos núcleo en putrefacción (véase “Investigación científica: Experimen-
tos controlados, antes y ahora”) y que los ratones podrían
FIGURA 1-2 La célula es la unidad más pequeña de la vida crearse a partir de ropa interior sudada combinada con casca-
Esta micrografía de una célula vegetal, coloreada de manera artifi- rilla de trigo dentro de un frasco abierto. Las convulsiones
cial, muestra la pared celular que rodea y da soporte a las células epilépticas alguna vez se consideraron resultado de la visita
vegetales (no a las animales). Junto a la pared, la membrana plas- de los dioses al cuerpo del enfermo. En cambio, la ciencia se
mática (presente en todas las células) controla las sustancias que adhiere al principio de la causalidad natural, que señala que
entran en la célula y las que salen de ella. El núcleo contiene el todos los sucesos tienen causas naturales que somos capaces
DNA de la célula. Ésta también contiene varios tipos de organelos de comprender. En la actualidad, sabemos que los gusanos
especializados. Algunos almacenan los alimentos; otros los des- son larvas de las moscas y que la epilepsia es una enfermedad
componen para obtener energía útil. En las plantas, algunos orga- del cerebro en la cual grupos de células nerviosas se activan de
nelos captan la energía luminosa. manera incontrolada. El principio de la causalidad natural
tiene un corolario importante: la evidencia natural que reuni-
mos no ha sido distorsionada de forma deliberada para enga-
ñarnos. Esta conclusión parecería obvia, pero no hace mucho
tiempo algunos argumentaban que los fósiles no eran prueba
de la evolución, sino que Dios los colocó en la Tierra para po-
ner a prueba nuestra fe. Los grandes descubrimientos de la
ciencia se basan en la premisa de la causalidad natural.

Las leyes naturales que rigen los sucesos son válidas
en todo lugar y en cualquier momento

Un segundo principio fundamental de la ciencia es que las le-
yes naturales, derivadas del estudio de la naturaleza, son uni-

4 Capítulo 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A V I D A E N L A T I E R R A

formes tanto en el espacio como en el tiempo. Las leyes de la FIGURA 1-3 Los sistemas de valores difieren
gravedad, el comportamiento de la luz y las interacciones de Aunque por lo general las personas están de acuerdo acerca de
los átomos, por ejemplo, son las mismas en la actualidad que los colores y las formas de esta obra de arte, preguntas como
hace mil millones de años y se cumplen tanto en Moscú como “¿qué significa?” o “¿es hermosa?” tendrían diferentes respuestas
en Nueva York, o incluso en Marte. La uniformidad en el es- de observadores distintos.
pacio y el tiempo resulta especialmente indispensable en bio-
logía, ya que muchos sucesos de gran importancia para esta de la forma “Si... entonces”. La predicción es susceptible de
disciplina, como la evolución de la diversidad actual de los se- probarse con observaciones cuidadosamente controladas lla-
res vivos, ocurrieron antes de que hubiera seres humanos pa- madas experimentos. Tales experimentos producen resultados
ra observarlos. Hay quienes creen que cada uno de los que apoyan o refutan la hipótesis, lo cual permite que los
diferentes tipos de organismos fue creado individualmente en científicos obtengan una conclusión acerca de la validez de la
algún momento del pasado por intervención directa de Dios; hipótesis. Un solo experimento nunca es una base suficiente
esta filosofía se conoce como creacionismo. Los científicos para llegar a una conclusión: los resultados deben ser repro-
admiten sin reservas que no es posible demostrar que tal idea ducibles o replicables, no sólo por el investigador original, si-
sea falsa. No obstante, el creacionismo se opone tanto a la no también por otros investigadores.
causalidad natural como a la uniformidad en el tiempo. El
abrumador éxito de la ciencia al explicar los sucesos ambien- Los experimentos simples prueban la afirmación de que un
tales por sus causas naturales logró que la mayoría de los solo factor, o variable, es la causa de una sola observación. Pa-
científicos rechazaran el creacionismo como explicación de la ra tener validez científica, el experimento debe descartar
diversidad de la vida en la Tierra. otras posibles variables como la causa de la observación. Por
ello, los científicos diseñan controles en sus experimentos. En
La investigación científica se basa en la suposición los controles, todas las variables que no se someten a prueba
de que las personas perciben los sucesos permanecen constantes. Luego, los controles se comparan con
naturales de forma similar la situación experimental, donde sólo cambia la variable que
se está probando. En el siglo XVII, Francesco Redi empleó el
Una tercera suposición básica de la ciencia es que, por regla método científico para probar la hipótesis de que las moscas
general, todos los seres humanos perciben los sucesos natura- no surgen de forma espontánea a partir de la carne en des-
les básicamente de la misma forma y que tales percepciones composición, método que aún se usa en la actualidad, como
nos brindan información confiable acerca del mundo que nos ilustra el experimento de Malte Andersson, para probar la hi-
rodea. Hasta cierto punto, la percepción común es una pecu- pótesis de que las hembras de las aves llamadas viudas del pa-
liaridad de la ciencia. Los sistemas de valores, como los que raíso preferían aparearse con machos de colas largas (véase
intervienen en la apreciación del arte, la poesía y la música, no “Investigación científica: Experimentos controlados, antes y
suponen una percepción común. Quizá percibamos los colo- ahora”).
res y las formas de una pintura de manera similar (el aspecto
científico del arte); pero no percibiríamos de forma idéntica el Quizá tú utilizas alguna variación del método científico pa-
valor estético de la pintura (el aspecto humanista del arte; FI- ra resolver problemas cotidianos (FIGURA 1-4b). Por ejemplo,
GURA 1-3). Los valores también difieren entre los individuos, cuando se te hace tarde para llegar a una cita importante, su-
a menudo como resultado de su cultura o de sus creencias bes de prisa al automóvil, giras la llave de encendido y haces
religiosas. Como los sistemas de valores son subjetivos, no ob- la observación de que no quiere arrancar. Tú pregunta es ¿por
jetivos ni medibles, la ciencia no puede resolver ciertos tipos qué no quiere arrancar?, la cual de inmediato te conduce a
de problemas filosóficos o morales, como la moralidad en el una hipótesis: la batería está descargada. Tu hipótesis te lleva
caso del aborto.

El método científico es la base
de la investigación científica

Considerando tales suposiciones, ¿cómo estudian los biólogos
el funcionamiento de la vida? La investigación científica es un
método riguroso para efectuar observaciones de fenómenos
específicos y buscar el orden subyacente a dichos fenómenos.
Por lo general, la biología y las demás ciencias utilizan el
método científico, el cual consiste en seis operaciones interre-
lacionadas: observación, pregunta de investigación, hipótesis,
predicción, experimento y conclusión (FIGURA 1-4a). Toda la
investigación científica inicia con la observación de algún fe-
nómeno específico. La observación, a la vez, lleva a preguntas
del tipo “¿cómo sucedió esto?”. Luego, por un destello de
perspicacia, o más comúnmente después de largo e intenso ra-
zonamiento, se formula una hipótesis, que es una suposición
basada en observaciones previas, que se ofrece como respues-
ta a la pregunta y como explicación natural del fenómeno ob-
servado. Para ser útil, la hipótesis debe conducir a una
predicción, que por lo general se expresa como un enunciado

¿CÓMO ESTUDIAN LA VIDA LOS CIENTÍFICOS? 5

Observación Observación El auto no arranca.

Pregunta de Pregunta de ¿Por qué no arranca
investigación investigación el automóvil?

Hipótesis Hipótesis El auto no arranca porque
la batería está descargada.

Predicción Predicción Si la hipótesis es correcta,
ENTONCES el auto arrancará
al reemplazar la batería.

Experimento Experimento Se reemplaza la batería.
u observación u observación

Las hipótesis Conclusión Las hipótesis que Conclusión Se apoya la hipótesis de
que no se sí se apoyan la batería descargada.
apoyan conducen originan otras
a nuevas hipótesis. predicciones.

FIGURA 1-4 El método científico
a) El proceso general. b) Un ejemplo de la vida cotidiana.

a una predicción: si la batería está descargada, entonces una dosamente sus métodos y observaciones. Si los experimentos
batería nueva te permitirá encender el motor. Rápidamente, no se dieran a conocer a otros científicos con los suficientes
diseñas un experimento: reemplazas la batería por la del detalles como para que puedan repetirse, no sería posible ve-
auto nuevo de tu compañero de habitación e intentas arran- rificar las conclusiones. Sin verificación, los resultados cientí-
carlo de nuevo. El resultado apoya tu hipótesis, porque el au- ficos no pueden utilizarse con seguridad como la base de
tomóvil enciende de inmediato. Pero, ¡un momento! No nuevas hipótesis y experimentos adicionales.
incluiste controles para algunas variables. Tal vez el cable de
la batería estaba flojo y lo único que hacía falta era apretarlo. Un aspecto fascinante de la investigación científica es que
Al darte cuenta de que necesitas un buen control, vuelves a cuando un científico obtiene una conclusión, ésta de inmedia-
instalar tu vieja batería, asegurándote de que los cables estén to origina más preguntas que conducen a otras hipótesis y a
bien apretados, y tratas de arrancar el auto otra vez. Si una y más experimentos (¿por qué se descargó tu batería?). La
otra vez el automóvil se niega a arrancar con la batería vieja ciencia es una búsqueda interminable de conocimientos.
y los cables bien apretados, pero arranca de inmediato con la
batería nueva de tu compañero, aislaste una sola variable, La ciencia es un esfuerzo humano
la batería. Así, aunque quizá sea muy tarde para tu cita, segu-
ramente podrás obtener la conclusión de que tu batería vieja Los científicos son personas comunes. Los impulsan los mismos
estaba descargada. intereses, ambiciones, logros y temores que a otros individuos,
y a veces cometen errores. Como veremos en el capítulo 9, la
El método científico es poderoso, pero es importante reco- ambición jugó un papel importante en el descubrimiento de
nocer sus limitaciones. En particular, los científicos pocas ve- la estructura del DNA realizado por James Watson y Francis
ces pueden tener la certeza de que han controlado todas las Crick. Los accidentes, las conjeturas afortunadas, las controver-
variables, además de la que tratan de estudiar. Por lo tanto, sias con científicos rivales y, desde luego, las facultades intelec-
las conclusiones científicas siempre deben permanecer como tuales de algunos investigadores hacen grandes aportaciones a
tentativas y estar sujetas a revisión, si nuevas observaciones los avances científicos. Para ilustrar lo que podríamos llamar
o experimentos así lo exigen. “ciencia verdadera”, consideremos un caso real.

La comunicación es esencial para la ciencia Cuando los microbiólogos estudian bacterias utilizan culti-
vos puros, es decir, recipientes con bacterias que no estén con-
Un último elemento importante para la ciencia es la comuni- taminados por otras bacterias o mohos. Sólo si estudian un
cación. No importa qué tan bien diseñado esté un experimen- único tipo a la vez podrán conocer las propiedades de esa bac-
to, resultará infructuoso si no se comunica minuciosa y teria específica. Así, al primer indicio de contaminación, nor-
exactamente. En la actualidad, el diseño experimental y las malmente se desechan los cultivos, casi siempre farfullando
conclusiones de Redi sobreviven sólo porque registró cuida- por la técnica descuidada. Sin embargo, en una de esas ocasio-
nes, a finales de la década de 1920, el bacteriólogo escocés

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Experimentos controlados, antes y ahora

Un experimento clásico realizado por el médico italiano Fran- son a plantear la pregunta de investigación: ¿Por qué sólo los

cesco Redi (1621-1697) demuestra bellamente el método cien- machos tienen colas tan largas? Su hipótesis fue que los ma-

tífico y ayuda a ilustrar el principio de causalidad natural y chos tienen colas largas porque las hembras prefieren aparear-

también constituye la base de la ciencia moderna. Redi investi- se con machos de colas largas, los cuales, desde luego, tienen

gó por qué los gusanos (que son las larvas de las moscas) apa- mayor descendencia que los machos de cola más corta. Con

recen en la carne en descomposición. En la época de Redi, el base en esa hipótesis, Andersson predijo que si su hipótesis era

hecho de que se formaran gusanos en la carne se consideraba verdadera, entonces más hembras construirían nidos en los te-

prueba de la generación espontánea, es decir, la producción de rritorios de los machos con colas artificialmente alargadas, que

seres vivos a partir de la materia inerte. las que construirían los nidos en los territorios de los machos

Redi observó que las moscas pululaban cerca de la carne con la cola artificialmente recortada. Después, atrapó algunos

fresca y que los gusanos aparecían en la carne que se dejaba a machos y les recortó sus colas hasta aproximadamente la mitad

la intemperie unos cuantos días. Formuló una hipótesis demos- de su longitud original y luego los soltó (grupo experimental 1).

trable: Las moscas producen los gusanos. En su experimento, Otro grupo de machos tenían pegadas las plumas de las colas

Redi intentó probar sólo una variable: el acceso de las moscas que se quitaron a los machos del primer grupo (grupo experi-

a la carne. Así que tomó dos frascos transparentes y colocó mental 2). Por último, Andersson tuvo dos grupos de control: a

dentro de ellos trozos de carne semejantes. Dejó un frasco uno se le cortó la cola y luego se le volvió a poner (para contro-

abierto (el frasco de control ) y cu-

brió el otro con una gasa para Observación: Las moscas pululan alrededor de la carne que se deja descubierta;
mantener afuera a las moscas (el los gusanos aparecen en la carne.
frasco experimental ). Se esforzó lo

mejor que pudo para mantener Pregunta de ¿De dónde provienen los gusanos en la carne?
constantes las demás variables investigación:
(por ejemplo, el tipo de frasco, el

tipo de carne y la temperatura).

Después de unos cuantos días, ob- Hipótesis: Las moscas engendran los gusanos.
servó gusanos en el frasco que es-

taba abierto; pero no notó Predicción: Si la hipótesis es correcta, ENTONCES mantener a las moscas alejadas
ninguno en la carne del frasco cu- de la carne evitará que aparezcan los gusanos.
bierto. Redi concluyó que su hipó-

tesis era correcta y que los gusanos

eran producidos por las moscas, Experimento

no por la carne (FIGURA E1-1). Só- Obtener trozos de carne
lo mediante experimentos contro- y dos frascos idénticos.
lados fue posible descartar la

duradera hipótesis de la genera-

ción espontánea.

En la actualidad, más de 300

años después del experimento de Colocar la carne dentro
Redi, los científicos emplean el de cada frasco.

mismo enfoque para diseñar sus

experimentos. Piensa en el experi-

mento que diseñó Malte Anders-

son para investigar las colas largas

de las aves llamadas viudas del pa- Dejar un frasco Variable experimental: Cubrir el frasco
raíso. Andersson observó que las descubierto la gasa evita que entren con una gasa.
viudas del paraíso machos, y no
las hembras, tenían colas extrava- las moscas

gantemente largas, las cuales des-

pliegan mientras vuelan por las

praderas africanas (FIGURA E1-2). Dejarlo expuesto Variables controladas: Dejarlo cubierto
Esta observación llevó a Anders- varios días. tiempo, temperatura, varios días.

lugar

FIGURA E1-1 Los experimentos

de Francesco Redi

PREGUNTA: El experimento Las moscas pululan y Resultados Las moscas están
de Redi descartó la generación aparecen los gusanos. lejos de la carne;
espontánea; pero, ¿demuestra no aparecen gusanos.

de manera concluyente que las

moscas producen los gusanos?

¿Qué clase de experimento de Situación de control Situación experimental

seguimiento sería necesario para

determinar mejor el origen de los Conclusión: El experimento apoya la hipótesis de que las moscas son la causa
gusanos? de los gusanos y que los gusanos no surgen por generación espontánea.

6

lar el efecto de atrapar a las aves y manipular sus plumas); en
el otro, los animales fueron simplemente atrapados y liberados. El
investigador hizo lo posible para asegurarse de que la longitud
de las colas fuera la única variable modificada. Después de
unos cuantos días, Andersson contó el número de nidos que las
hembras habían construido en cada uno de los territorios de
los machos. Encontró que los machos con colas alargadas te-
nían más nidos en sus territorios, los machos con colas recorta-
das tenían menos y los machos de control (con las colas de
tamaño normal) tenían un número intermedio de nidos (FIGU-
RA E1-3). Andersson concluyó que su hipótesis era correcta y
que las viudas del paraíso hembras preferían aparearse con ma-
chos de cola larga.

FIGURA E1-2 Viuda del paraíso macho

Observación: Las viudas del paraíso machos tienen colas extremadamente largas.

Pregunta de ¿Por qué los machos, y no las hembras, tienen colas tan largas?

investigación:

Hipótesis: Los machos tienen colas largas porque las hembras prefieren aparearse con machos de cola larga.

Predicción: Si las hembras prefieren a los machos de cola larga, los machos con la cola artificialmente
alargada atraerán más hembras.

Experimento

Dividir a los machos
en cuatro grupos.

Manipular las colas
de los machos.

No Cortar y volver Variable Cortar la cola Añadir plumas
modificar a insertar experimental: a la mitad de para aumentar
la cola. su longitud
la cola. longitud al doble la
de la cola original. longitud de la cola.
Soltar a los
machos, esperar Soltar a los Variables Soltar a los Soltar a los
machos, esperar controladas: machos, esperar machos, esperar
una semana lugar, estación,
y contar los nidos. una semana tiempo, clima una semana una semana
y contar los nidos. y contar los nidos. y contar los nidos.

Aproximadamente Aproximadamente Resultados Aproximadamente Aproximadamente
un nido en un nido en medio nido en dos nidos en
promedio promedio promedio promedio
por macho. por macho. por macho. por macho.

Grupos de control Grupos experimentales

Conclusión: Se apoya la hipótesis de que las viudas del paraíso prefieren aparearse con machos de cola larga
(y evitan el apareamiento con machos de cola corta).

FIGURA E1-3 Los experimentos de Malte Andersson

7

8 Capítulo 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A V I D A E N L A T I E R R A

Una caja de Petri FIGURA 1-5 La penicilina mata bacterias
contiene un Una colonia blanca difusa del moho Penicillium
medio sólido inhibe el crecimiento de la colonia de la bacte-
de crecimiento. ria causante de la enfermedad Staphlococcus
aureus, que se untó en forma de zigzag en este
Las bacterias recipiente con un medio de crecimiento gelati-
crecen en un noso. Tanto el molde como las bacterias son
patrón visibles sólo cuando crecen a altas densidades,
zigzagueante. como en las colonias que se observan aquí.
PREGUNTA: ¿Por qué algunos mohos producen
sustancias que son tóxicas para las bacterias?

Una sustancia del científica es mucho más general y confiable
moho inhibe el que una hipótesis. Lejos de ser una conjetu-
crecimiento de ra informada, una teoría científica es una
la bacteria.

Una colonia del explicación general de fenómenos natura-
moho Penicillium. les importantes, desarrollada a través de
observaciones extensas y reproducibles. Es

más parecida a un principio o una ley natu-

ral. Por ejemplo, teorías científicas como la

teoría atómica (de que toda la materia se

Alexander Fleming convirtió un cultivo contaminado en uno compone de átomos) y la teoría de la gravi-
de los más grandes avances médicos de la historia. tación (de que los objetos se atraen mutuamente) son funda-
mentales para la ciencia de la física. Asimismo, la teoría
Uno de los cultivos bacterianos de Fleming se contaminó celular (de que todos los seres vivos se componen de células)
con una mancha de un moho llamado Penicillium. Antes de y la teoría de la evolución son fundamentales para el estudio
tirar el recipiente del cultivo, Fleming observó que cerca del de la biología. Los científicos describen los principios funda-
moho no crecían bacterias (FIGURA 1-5). ¿Por qué no? Fle- mentales como “teorías” en vez de como “hechos”, porque
ming estableció la hipótesis de que el Penicillium libera una una premisa básica de la investigación científica es que se de-
sustancia que acaba con las bacterias que crecen cerca de él. be realizar con la mente abierta. Si surgen evidencias convin-
Para probar tal hipótesis, Fleming cultivó algo de Penicillium centes, la teoría se modificará.
puro en un caldo nutritivo líquido. Luego quitó el moho Peni-
cillium filtrando el caldo y aplicó el líquido donde se había re- Un ejemplo moderno de la necesidad de tener la mente abier-
producido el moho a un cultivo bacteriano no contaminado. ta ante el hallazgo de nuevas pruebas científicas es el descubri-
En efecto, algo en el líquido mataba las bacterias. Investiga- miento de los priones, que son proteínas infecciosas (véase el
ciones posteriores de tales extractos de mohos llevaron a la estudio de caso del capítulo 3).Antes de la década de 1980, todos
producción del primer antibiótico: la penicilina, que es una los agentes de las enfermedades infecciosas conocidas poseían
sustancia que acaba con las bacterias y que, desde entonces, ha material genético —ya fuera DNA o la molécula relacionada,
salvado millones de vidas. Los experimentos de Fleming son RNA. Cuando el neurólogo Stanley Prusiner, de la Universi-
un ejemplo clásico del uso de la metodología científica. Par- dad de California en San Francisco, publicó evidencia en 1982
tieron de una observación que originó una hipótesis, seguida de que el scrapie o tembladera (una enfermedad infecciosa
de pruebas experimentales de la hipótesis que, a final de que provoca la degeneración del cerebro en los bovinos) en
cuentas, llevaron a una conclusión. No obstante, el método realidad es originada y transmitida por una proteína sin ma-
científico por sí solo habría sido inútil sin la afortunada com- terial genético, sus hallazgos fueron recibidos con mucha in-
binación de un accidente y una mente científica brillante. Si credulidad. Se descubrió que los priones son los causantes de
Fleming hubiera sido un microbiólogo “perfecto”, no habría “la enfermedad de las vacas locas”, que mató no sólo a gana-
tenido cultivos contaminados. Si hubiera sido menos observa- do, sino a más de 150 personas que consumieron carne de re-
dor, la contaminación sólo habría sido otro recipiente de cul- ses infectadas. Antes del descubrimiento de los priones, el
tivo echado a perder. En cambio, fue el principio de la terapia concepto de una proteína infecciosa era desconocido para la
con antibióticos para combatir enfermedades bacterianas. Co- ciencia. Sin embargo, al tener la voluntad de modificar las
mo señaló el microbiólogo francés Louis Pasteur: “La casua- creencias arraigadas para aplicar nueva información, los cien-
lidad favorece a las mentes preparadas”. tíficos conservan la integridad del proceso científico, mientras
aumentan su conocimiento de las enfermedades. Gracias a su

Las teorías científicas se han probado una y otra vez investigación pionera, Stanley Prusiner fue galardonado con
el Premio Nobel de Medicina en 1997.

Los científicos dan a la palabra teoría un significado distinto La ciencia se basa en el razonamiento
al del uso cotidiano. Si el doctor Watson preguntara a Sher-
lock Holmes: “¿Tiene usted alguna teoría respecto de quién Las teorías científicas nacen del razonamiento inductivo, que
cometió este crimen?”, en términos científicos estaría pidien- es el proceso de hacer una generalización con base en muchas
do a Holmes una hipótesis, es decir, una “conjetura informa- observaciones específicas que la apoyan junto con la ausencia
da” basada en evidencia observable o en pistas. Una teoría de otras que la contradigan. Dicho en términos sencillos, la

EVOLUCIÓN: LA TEORÍA UNIFICADORA DE LA BIOLOGÍA 9

teoría de que la Tierra ejerce fuerzas gravitacionales sobre los tre las diferentes formas de vida. Desde que, a mediados del
objetos nace de observaciones repetidas de los cuerpos que siglo XIX, dos naturalistas ingleses, Charles Darwin y Alfred
caen hacia la Tierra y de la total carencia de observaciones de Russel Wallace, formularon la teoría de la evolución, ésta ha
objetos que “caigan hacia arriba”. Asimismo, la teoría celular sido apoyada por el hallazgo de fósiles, los estudios geológi-
surge de la observación de que todos los organismos que tie- cos, el fechado radiactivo de rocas, la genética, la biología mo-
nen los atributos de la vida se componen de una o más célu- lecular, la bioquímica y los experimentos de crianza animal.
las, y de que nada que no esté formado por células posee Quienes consideran la evolución como “una mera teoría” tienen
todos esos atributos. una idea totalmente equivocada de lo que significa teoría para
los científicos.
Una vez que se formula una teoría científica, puede servir
para apoyar el razonamiento deductivo. En las ciencias, el ra- Tres procesos naturales sustentan la evolución
zonamiento deductivo es el proceso de generar hipótesis acer-
ca del resultado de un experimento o una observación La teoría científica de la evolución afirma que los organismos
específicos, con base en una generalización bien sustentada, modernos descendieron, con ciertas modificaciones, de formas
como una teoría científica. Según la teoría celular, por ejem- de vida preexistentes. La fuerza más importante en la evolu-
plo, si se halla un organismo nuevo que presente todos los ción es la selección natural, es decir, el proceso mediante el
atributos de la vida, los científicos pueden conjeturar o dedu- cual organismos con características específicas que les ayudan
cir con certeza que estará compuesto por células. Desde luego, a enfrentar los rigores de su ambiente sobreviven y se repro-
hay que someter al nuevo organismo a un examen microscó- ducen con mayor éxito que otros que no tienen esas caracte-
pico cuidadoso para detectar su estructura celular: si aparecen rísticas. Los cambios que ocurren durante la evolución son
pruebas convincentes, una teoría puede modificarse. resultado de la selección natural que actúa sobre las variacio-
nes heredadas que suceden entre los individuos de una pobla-
Las teorías científicas se establecen de manera ción, lo cual origina cambios en la población de una generación
que potencialmente puedan refutarse a otra. La variación sobre la cual actúa la selección natural es
un resultado de pequeñas diferencias en la composición gené-
Una diferencia fundamental entre una teoría científica y una tica de los individuos dentro de la población.
creencia basada en la fe es que la primera puede refutarse,
mientras que la segunda no puede hacerlo. El potencial que La evolución es consecuencia de tres procesos naturales: va-
debe refutarse es por qué los científicos continúan refiriéndo- riación genética entre miembros de una población debida a di-
se a los preceptos básicos de la ciencia como “teorías”. Por ferencias en su DNA, herencia de esas modificaciones a la
ejemplo, veamos la existencia de los elfos. El enfoque científi- descendencia de individuos que son portadores de la variación
co en cuanto a los elfos es que no hay pruebas sólidas que de- y selección natural, es decir, la reproducción favorecida de orga-
muestren su existencia y que, por lo tanto, no existen. La nismos con variaciones que les ayudan a enfrentar su ambiente.
gente que tiene fe en la existencia de los elfos podría descri-
birlos como seres tan discretos que es imposible atraparlos, La variabilidad genética entre los organismos se hereda
observarlos o incluso detectarlos. En cambio, tales personas
dirían que los elfos se manifiestan sólo ante quienes creen en Examina a tus compañeros de clase y observa qué tan dife-
ellos. La teoría científica de que los elfos no existen fácilmen- rentes son, o ve a una clínica veterinaria y fíjate en las diferen-
te podría refutarse si alguien atrapara a uno u ofreciera algu- cias entre los perros en cuanto a tamaño, forma y color del
na otra evidencia comprobable y objetiva de su existencia. En pelo. Aunque parte de esta variación (en especial entre tus
contraste, las afirmaciones basadas en la fe de que los elfos compañeros de clase) se debe a diferencias en el ambiente y
existen, así como otras suposiciones fundamentadas en la el estilo de vida, la influencia principal son los genes. Casi to-
creación divina, se establecen de manera que nunca puedan dos nosotros, por ejemplo, seríamos capaces de levantar pesas
refutarse. Por tal razón, los artículos de fe están más allá del durante el resto de nuestra vida y nunca desarrollaríamos una
alcance de la ciencia. musculatura como la de “Mister Universo”.

1.2 EVOLUCIÓN: LA TEORÍA UNIFICADORA Pero, ¿qué son los genes? La información hereditaria de
todas las formas de vida conocidas está contenida dentro
DE LA BIOLOGÍA de un tipo de molécula llamada ácido desoxirribonucleico o
DNA (FIGURA 1-6). El DNA de un organismo está contenido
En palabras del biólogo Theodosius Dobzhansky: “Nada tie- en los cromosomas de cada célula y es el proyecto genético o el
ne sentido en biología, si no es a la luz de la evolución”. ¿Por manual de instrucciones molecular de la célula, es decir, es la
qué las serpientes no tienen patas? ¿Por qué hay fósiles de di- guía para la construcción y el funcionamiento de su cuerpo.
nosaurios, pero no dinosaurios vivos? ¿Por qué los monos se Los genes son segmentos de la molécula de DNA. Cada uno
parecen tanto a nosotros, no sólo en su apariencia, sino tam- de los genes dirige la formación de uno de los componentes
bién en la estructura de sus genes y proteínas? Las respuestas moleculares fundamentales del cuerpo del organismo. Cuan-
a estas preguntas, y miles más, están en los procesos de la evo- do se reproduce un organismo, pasa una copia de sus cromo-
lución (que estudiaremos con detalle en la Unidad Tres). La somas con DNA a su progenie.
evolución es tan esencial para comprender y aplicar la biolo-
gía que presentamos sus principios fundamentales en nuestro La exactitud del proceso de copiado del DNA es asombro-
capítulo inicial. samente alta: en los seres humanos ocurren sólo 25 errores,
llamados mutaciones, por cada mil millones de bits de la infor-
La evolución no sólo explica el origen de diversas formas mación que se copia.
de vida, también da cuenta de las principales semejanzas en-
Las mutaciones también ocurren por daños al DNA causa-
dos, por ejemplo, por exposición a la luz ultravioleta, a partícu-

10 Capítulo 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A V I D A E N L A T I E R R A

FIGURA 1-6 DNA las patas largas de los ciervos, las alas majestuosas de las águilas
Un modelo generado por computadora del DNA, la molécula de y las columnas poderosas de los troncos de las secuoyas, son
la herencia. Como señaló su descubridor James Watson, “una es- adaptaciones moldeadas durante millones de años de muta-
tructura así de maravillosa simplemente tiene que existir”. ciones aleatorias y selección natural.

las radiactivas o a sustancias químicas tóxicas como las del hu- A lo largo de milenios, la interacción del ambiente, la va-
mo del cigarrillo. Tales errores ocasionales alteran la informa- riación genética y la selección natural han dado como resulta-
ción genética o los grupos de genes dentro de los cromosomas. do inevitable la evolución: la modificación en las frecuencias
La mayoría de las mutaciones no tienen efecto alguno o son genéticas de las poblaciones. Se trata de cambios que han si-
inocuas. Por ejemplo, las mutaciones en las células de la piel do documentados muchas veces tanto en laboratorios como
causadas por demasiada exposición a la luz ultravioleta pue- en ambientes naturales. Por ejemplo, los antibióticos han ac-
den ocasionar cáncer en la piel. Las mutaciones causadas en tuado como agentes de la selección natural sobre poblaciones
las células de los pulmones por las sustancias tóxicas del humo de bacterias, provocando la evolución hacia formas de bacte-
del cigarrillo pueden provocar cáncer pulmonar. No obstante, rias resistentes a los antibióticos. Las podadoras de césped
en muy raras ocasiones, sucederá una mutación cuando se for- originaron cambios en la composición genética de poblacio-
man un espermatozoide o un óvulo, lo cual permite que se nes de dientes de león, al favorecer a aquellos que producen
transmita a la progenie del organismo. Como resultado, cada flores con tallos más cortos. Los científicos han explicado el
célula del cuerpo del nuevo individuo llevará esta mutación surgimiento espontáneo de especies de plantas totalmente
hereditaria, que podría afectar de forma negativa el desarro- nuevas a causa de mutaciones que alteran el número de cro-
llo del nuevo organismo; en tanto que otros cambios en el ma- mosomas de aquéllas.
terial genético provocarían enfermedades como el síndrome
Down. Incluso otras mutaciones, muchas de las cuales se pre- Lo que alguna vez ayudó a sobrevivir a un organismo, más
sentaron hace millones de años y se han transmitido de pa- adelante podría convertirse en un impedimento para éste. Si el
dres a hijos a través de incontables generaciones, provocan ambiente cambia, por ejemplo, como sucede con el calenta-
diferencias en altura, proporción corporal, rasgos faciales, y miento global, la composición genética que mejor adapte a los
color de piel, cabello y ojos. organismos a su ambiente también cambiará con el paso del
tiempo. Cuando nuevas mutaciones aleatorias incrementan la
La selección natural tiende a preservar los genes que adaptabilidad de un organismo a un ambiente alterado, tales
ayudan a un organismo a sobrevivir y a reproducirse mutaciones se difundirán por toda la población. Las poblacio-
nes de una misma especie que viven en ambientes diferentes
En promedio, los organismos que mejor enfrentan los desa- estarán sujetas a distintos tipos de selección natural. Si las di-
fíos de su ambiente son los que dejan más progenie. Los des- ferencias son suficientemente considerables y continúan du-
cendientes heredan los genes que permitieron tener éxito a rante el tiempo necesario, a final de cuentas ocasionarían que
sus progenitores. Así, la selección natural preserva los genes las poblaciones se volvieran bastante diferentes como para re-
que ayudan a los organismos a desarrollarse en su ambiente. producirse entre sí: una nueva especie habrá evolucionado.
Por ejemplo, un gen mutado que transmite información para
que los castores tengan dientes más grandes permitió que Sin embargo, si no ocurren mutaciones favorables, un am-
aquellos que presentaban esa mutación cortaran mejor los ár- biente que cambie condenaría a algunas especies a la extin-
boles, construyeran diques y refugios más grandes y comieran ción. Los dinosaurios (FIGURA 1-7) se extinguieron no porque
más corteza que los castores “ordinarios”. Puesto que esos tuvieran malformaciones (después de todo, dominaron du-
castores con dientes más grandes obtendrían más alimentos y rante 100 millones de años), sino porque no pudieron adap-
mejor abrigo que sus parientes de dientes más pequeños, pro- tarse con la suficiente rapidez a las condiciones cambiantes.
bablemente criarían más hijos, los cuales heredarían de los
padres los genes para dientes grandes. Con el paso del tiem- Dentro de hábitat específicos, diversos organismos han de-
po, los castores de dientes más pequeños, menos exitosos, se- sarrollado complejas interrelaciones entre sí y con el medio.
rían cada vez más escasos. Y después de muchas generaciones, El término biodiversidad abarca la diversidad de las especies
todos los castores tendrían dientes grandes. y la forma en que éstas interactúan. En décadas recientes, la
rapidez del cambio ambiental se ha incrementado significati-
Las estructuras, los procesos fisiológicos o las conductas vamente debido a las actividades del ser humano. Muchas es-
que ayudan a la supervivencia y a la reproducción en un am- pecies silvestres son incapaces de adaptarse a cambios tan
biente específico se denominan adaptaciones. Casi todas las rápidos. En los hábitat más afectados por el hombre, muchas
características que tanto admiramos en otros seres vivos, como especies se están acercando hacia la extinción. Este concepto
se tratará más a fondo en la sección “Guardián de la Tierra:
¿Por qué debemos conservar la biodiversidad?”

1.3 ¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS

DE LOS SERES VIVOS?

¿Qué es la vida? Si consultamos la palabra vida en un diccio-
nario, encontraríamos definiciones como “la cualidad que dis-
tingue a un ser vital y funcional, de un cuerpo inerte”; pero no
sabríamos en qué consiste tal “cualidad”. La cualidad de la vi-
da surge como resultado de las increíblemente complejas in-
teracciones ordenadas entre moléculas no vivas. ¿Cómo se

¿C U Á L E S S O N L A S C A R A C T E R Í S T I C A S D E L O S S E R E S V I V O S ? 11

FIGURA 1-7 Esqueleto de Triceratops • Los seres vivos obtienen y usan materiales y energía de su
Este Triceratops vivió en lo que ahora es el estado de Montana ha- ambiente, y los convierten en diferentes formas.
ce aproximadamente 70 millones de años. Nadie sabe con certeza
qué provocó la extinción de los dinosaurios; pero sí sabemos que • Los seres vivos crecen.
fueron incapaces de desarrollar nuevas adaptaciones para seguir
el ritmo de los cambios en su hábitat. • Los seres vivos se reproducen utilizando un patrón mole-
cular de DNA.
originó la vida? Aunque los científicos tienen varias hipótesis
acerca de como surgió por primera vez vida en la Tierra (véa- • Los seres vivos, en general, tienen la capacidad de evolu-
se el capítulo 17), no hay teorías científicas que describan el cionar.
origen de la vida. La vida es una cualidad intangible que de-
safía una simple definición. No obstante, podemos describir Exploremos esas características con mayor profundidad.
algunas de las características de los seres vivos que, en conjun-
to, no se encuentran en los objetos inanimados. Si caminas por Los seres vivos son complejos, están organizados
un lugar al aire libre, verás muchas de tales características y se componen de células
(véase “Enlaces con la vida: La vida que nos rodea”):
En el capítulo 4 veremos cómo, a principios del siglo XIX,
• Los seres vivos están compuestos de células que tienen una mientras examinaban seres vivos con microscopios antiguos,
estructura compleja y organizada. los científicos crearon la teoría celular, la cual señala que la célu-
la es la unidad básica de la vida. Incluso una sola célula posee
• Los seres vivos responden a los estímulos de su ambiente. una elaborada estructura interna (véase la figura 1-2). Todas
• Los seres vivos mantienen activamente su compleja estruc- las células contienen genes, que son unidades de herencia que
brindan la información necesaria para controlar la vida de
tura y su ambiente interno; este proceso se denomina ho- la célula, y algunas, como las eucariotas, tienen organelos, es
meostasis. decir, pequeñas estructuras que se especializan en realizar
funciones específicas como el movimiento de la célula, la ob-
Huevecillos: Los tención de energía y la síntesis de moléculas grandes. Las cé-
seres vivos se lulas están rodeadas de una delgada capa de membrana
reproducen. plasmática, que cubre el citoplasma (que incluye los organelos
y el medio acuoso que los rodea) y separa la célula del mun-
Ojos: Los seres do exterior. Algunas formas de vida, casi todas microscópicas,
vivos responden consisten en una sola célula. Tu cuerpo y los cuerpos de los or-
ante estímulos. ganismos que nos son más familiares están compuestos de
muchas células muy bien organizadas para realizar funciones
especializadas. La pulga de agua ilustra bellamente la comple-
jidad de una forma de vida multicelular más pequeña que la
letra “o” de este libro (FIGURA 1-8).

Los seres vivos mantienen condiciones internas
relativamente constantes mediante la homeostasis

No es fácil mantener estructuras complejas y bien organiza-
das. Ya se trate de las moléculas de nuestro cuerpo o de los li-
bros y papeles sobre nuestro escritorio, la organización tiende
hacia el caos, si no se utiliza energía para sustentarla. (Estu-
diaremos dicha tendencia más a fondo en el capítulo 6). Para
conservarse vivos y funcionar con eficacia, los organismos de-
ben mantener relativamente constantes las condiciones inter-
nas de su cuerpo, que es un proceso denominado homeostasis
(que se deriva de vocablos griegos que significan “mantener-
se igual”). Por ejemplo, los organismos deben regular con pre-
cisión la cantidad de agua y sal dentro de sus células. Sus
cuerpos también deben mantenerse a temperaturas adecua-
das para que ocurran las funciones biológicas. Entre los ani-
males de sangre caliente, los órganos vitales como el cerebro y
el corazón se mantienen a una temperatura caliente constante,

Intestino: Los FIGURA 1-8 La vida es compleja y está organizada
seres vivos La pulga de agua, Daphnia longispina, mide sólo 1 mm de largo (0.001 me-
obtienen tros); pero tiene patas, boca, tracto digestivo, órganos de reproducción,
nutrimentos. ojos sensibles a la luz e incluso un cerebro muy impresionante en relación
con su tamaño.

GUARDIÁN DE LA TIERRA ¿Por qué debemos preservar la biodiversidad?

“La pérdida de especies es la insensatez que es menos Además, muchos conservacionistas están preocupados de
probable que nuestros descendientes vayan a perdonarnos”. que conforme se eliminan especies, ya sea localmente o en to-
—E. O. Wilson, profesor de la Universidad de Harvard do el mundo, cambien las comunidades de las cuales formaban
parte, y se vuelvan menos estables y más vulnerables al daño
¿Qué es la biodiversidad y por qué debemos preocuparnos por por las enfermedades o por las condiciones ambientales adver-
conservarla? Biodiversidad se refiere a la totalidad de especies sas. Algunos resultados de pruebas experimentales sustentan
en una región específica y es el resultado de la complejidad de este punto de vista; pero las interacciones dentro de las comu-
las interacciones entre ellas. Durante los 3500 millones de años nidades son tan complejas que es muy difícil probar tales hipó-
de existencia de la vida en la Tierra, se calcula que la evolución tesis. Es evidente que algunas especies juegan papeles mucho
ha producido entre 8 y 10 millones de especies únicas e insusti- más importantes que otras en la conservación de la estabilidad
tuibles. De ellas, los científicos han dado nombre a tan sólo cer- de algún ecosistema. ¿Qué especies son más esenciales en ca-
ca de 1.4 millones, de las cuales apenas se ha estudiado una da ecosistema? Nadie lo sabe. Las actividades humanas han in-
porción mínima. Sin embargo, la evolución no se ha dedicado crementado la rapidez natural de extinción en un factor de por
únicamente a producir millones de especies independientes. A lo menos 100 y posiblemente hasta 1000 veces la rapidez pre-
lo largo de milenios, los organismos de una zona determinada humana. Al reducir la biodiversidad para mantener a números
han sido moldeados por las fuerzas de la selección natural ejer- cada vez mayores de seres humanos y al fomentar estilos de vi-
cidas por otras especies vivas y por el ambiente inanimado don- da derrochadores, sin pensarlo hemos iniciado un experimento
de viven. El resultado ha sido una comunidad, es decir, la muy global no controlado, utilizando la Tierra como laboratorio. En
compleja trama de formas de vida interdependientes, cuyas in- su libro Extinction (1981), los ecologistas de Stanford, Paul y
teracciones las preservan mutuamente. Al participar en el ciclo Anne Ehrlich, comparan la pérdida de biodiversidad con la eli-
natural del agua, el oxígeno y los nutrimentos, así como al pro- minación de los remaches de las alas de un avión. Quienes
ducir suelos fértiles y purificar los desechos, esas comunidades eliminan los remaches siguen suponiendo que hay mucho más
contribuyen también al mantenimiento de la vida humana. remaches de los necesarios, hasta que un día, al despegar, se
El concepto de biodiversidad ha surgido como resultado de dan cuenta de su trágico error. Mientras las actividades humanas
nuestra creciente preocupación por la pérdida de incontables empujan a las especies hacia la extinción, sin que conozcamos
formas de vida y del hábitat que les da sustento. mucho acerca del papel que cada una desempeña en la com-
pleja trama de la vida, corremos el riesgo de “eliminar demasia-
Los trópicos albergan a la gran mayoría de todas las espe- dos remaches”.
cies del planeta: tal vez de 7 a 8 millones de ellas, las cuales vi-
ven en comunidades complejas. La rápida destrucción del FIGURA E1-4 Biodiversidad en peligro
hábitat en los trópicos —desde las selvas tropicales hasta los La destrucción de las selvas tropicales por la tala indiscriminada
arrecifes de coral—, como resultado de las actividades huma- amenaza la mayor reserva de diversidad biológica del planeta.
nas, está causando elevadas tasas de extinción en muchas es- Las interrelaciones, como las que se han desarrollado entre es-
pecies (FIGURA E1-4). La mayoría de tales especies aún no ta flor Heliconia y el colibrí que la poliniza, o entre una rana y la
tiene nombre, en tanto que otras ni siquiera han sido descubier- bromelia donde vive, sustentan estas comunidades tan diver-
tas. Aparte del aspecto ético de erradicar formas de vida irrem- sas; no obstante, las actividades humanas hacen que peligren.
plazables, al empujar a organismos desconocidos hacia la
extinción, perdemos fuentes potenciales de medicinas, alimen- bolizar más alimentos cuando hace frío, tomar el sol o ajustar
tos y materias primas para la industria. el termostato de una habitación.

Por ejemplo, se descubrió que un pariente silvestre del maíz, Desde luego, no todas las cosas permanecen inmutables du-
el cual no sólo es muy resistente a las enfermedades, sino que rante toda la vida de un organismo. Se presentan cambios im-
además es perenne (es decir, dura más de una temporada portantes, como el crecimiento y la reproducción; sin embargo,
de crecimiento), crecía en México únicamente en una parcela de
unas 10 hectáreas (25 acres), la cual estaba programada para su
corte y quema una semana después del descubrimiento. Algún
día los genes de esta planta podrían mejorar la resistencia a las
enfermedades del maíz o crear una planta de maíz perenne. El
arrayán rosa, una fanerógama que crece en la selva tropical de
la isla de Madagascar (frente a la costa oriental de África), pro-
duce dos sustancias que se han comercializado ampliamente pa-
ra el tratamiento de la leucemia y la enfermedad de Hodgkin, un
cáncer de los órganos linfáticos. No obstante, tan sólo se ha exa-
minado cerca de 3% de las fanerógamas del planeta en busca
de sustancias que ayudarían en la lucha contra el cáncer u otras
enfermedades. En nuestro propio continente, los taladores del
noroeste de Estados Unidos a menudo cortaban y quemaban
el tejo del Pacífico, por considerarlo una “especie nociva”, hasta
que en su corteza se descubrió la sustancia activa que se utiliza
en la producción de Taxol®, un fármaco contra el cáncer.

aunque la temperatura ambiente fluctúe de manera significa-

tiva. La homeostasis se mantiene con una variedad de meca-

nismos. En el caso de la regulación de la temperatura, tales

mecanismos incluyen sudar cuando hace calor o hay actividad

física considerable, refrescarse con agua (FIGURA 1-9), meta-

12

¿C U Á L E S S O N L A S C A R A C T E R Í S T I C A S D E L O S S E R E S V I V O S ? 13

ello no significa que falle la homeostasis. Más bien, son partes FIGURA 1-9 Los seres vivos mantienen la homeostasis
específicas, genéticamente programadas, del ciclo vital de ese El enfriamiento por evaporación del agua, tanto del sudor como
organismo. de la botella, ayuda al ciclista Lance Armstrong (siete veces gana-
dor del Tour de Francia) a mantener la homeostasis de la tempera-
Los seres vivos responden ante estímulos tura corporal. PREGUNTA: Además de reducir la temperatura
corporal, ¿de qué otra forma la sudoración afecta la homeostasis?
Para mantenerse con vida, reproducirse y conservar la ho-
meostasis, los organismos deben percibir estímulos de sus am- tenta casi la totalidad de la vida proviene de la luz solar. Las
bientes interno y externo, y responder ante ellos. Los plantas y algunos organismos unicelulares captan directamen-
animales han desarrollado complejos órganos sensoriales y te la energía de la luz solar y la almacenan en moléculas muy
sistemas musculares que les permiten detectar y responder a energéticas, como los azúcares, mediante un proceso llamado
la luz, los sonidos, los objetos, las sustancias químicas y mu- fotosíntesis. Tales organismos se denominan autótrofos, es de-
chos otros estímulos que hay a su alrededor. Los estímulos in- cir, que se “autoalimentan”. En cambio, los organismos que
ternos se perciben mediante receptores de estiramiento, no pueden realizar la fotosíntesis, como los animales y los
temperatura, dolor y diversos compuestos químicos. Cuando hongos, deben obtener energía ya almacenada en las molécu-
sientes hambre, por ejemplo, percibes las contracciones del las de los cuerpos de otros organismos; por ello, se les llama
estómago vacío, y el bajo nivel de azúcares y grasas en la san- heterótrofos, lo que quiere decir que “se alimentan de otros”.
gre. Luego respondes a los estímulos externos eligiendo algo De esta manera, la energía proveniente del Sol fluye en un
adecuado para comer, como un emparedado en vez de algún sentido hacia casi todas las formas de vida y al final se libera
platillo. Sin embargo, los animales, con sus complejos sistemas en forma de calor, el cual ya no se utiliza para impulsar la vida
nerviosos y cuerpos móviles, no son los únicos organismos (véase la figura 1-10).
que perciben estímulos y responden a ellos. Las plantas junto
a una ventana crecen hacia la luz e incluso las bacterias de
nuestro intestino producen un conjunto diferente de enzimas
digestivas dependiendo de si bebemos leche, comemos un
dulce o ingerimos ambos.

Los seres vivos obtienen y usan materiales y energía

Los organismos necesitan materiales y energía para mantener
su elevado nivel de complejidad y organización, tanto como la
homeostasis, y para crecer y reproducirse (véase la figura 1-8).
Los organismos adquieren los materiales que necesitan, lla-
mados nutrimentos, del aire, el agua o el suelo, o incluso de
otros seres vivos. Los nutrimentos incluyen minerales, oxíge-
no, agua y demás sustancias químicas que construyen los blo-
ques de las moléculas biológicas. Estos materiales se extraen
del ambiente, donde se reciclan continuamente entre los seres
vivos y sus entornos inanimados (FIGURA 1-10).

Para mantener su vida, los organismos deben obtener ener-
gía, que es la capacidad para realizar trabajo, lo cual incluye
efectuar reacciones químicas, producir hojas en primavera o
contraer un músculo. A final de cuentas, la energía que sus-

La energía fluye a través de los organismos. FIGURA 1-10 El flujo de energía y el
Se reciclan los nutrimentos. reciclaje de los nutrimentos
Los nutrimentos se reciclan entre los or-
ganismos y su ambiente inanimado. En
cambio, la energía se adquiere de la luz
solar y se transfiere a los heterótrofos
(flechas amarillas) y se pierde como
calor (flechas rojas) en un flujo unidirec-
cional. Los organismos fotosintéticos
(autótrofos) captan energía solar, y ob-
tienen nutrimentos del suelo y del
agua. Otras formas de vida (heterótro-
fas) obtienen su energía y la mayoría de
sus nutrimentos de los autótrofos, ya
sea directamente (en el caso de los her-
bívoros) o indirectamente al consumir a
otros heterótrofos (en el caso de los
carnívoros).

14 Capítulo 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A V I D A E N L A T I E R R A

ENLACES CON LA VIDA La vida que nos rodea

La próxima vez que camines por las instalaciones de tu escue- dosamente a una abeja, verás el polen amarillo adherido a sus
la, fíjate en la asombrosa variedad de seres vivos que hay en un patas o al vello que cubre su cuerpo. Las plantas “utilizan” a los
entorno tan familiar como un recinto académico. En las estacio- insectos para fertilizarse entre sí y ambos se benefician. El azú-
nes propias, sin lugar a dudas pasarás junto a múltiples flores, y car del néctar se acumula mediante reacciones químicas que
podrás ver a las abejas o a las mariposas que revolotean entre combinan dióxido de carbono y agua, liberando oxígeno como
sí y recogen el dulce néctar que les da energía para volar. producto residual. De manera que cuando exhalas aire rico en
dióxido de carbono, con el “gas residual” estás “alimentando”
Cuando observes la vida, piensa en el “porqué” detrás de lo las plantas. Por el contrario, con cada respiración inhalas el “gas
que ves. El color verde de las plantas se debe a una sola molé- residual” que sustenta la vida proveniente de las plantas que te
cula: la clorofila, que absorbe longitudes de onda específicas de rodean: el oxígeno. A donde quiera que mires, si observas de la
la energía solar y las utiliza para impulsar la vida de la planta y forma correcta verás pruebas de la interdependencia de los se-
sintetizar los azúcares del néctar recogido por las abejas y las res vivos, y nunca dudarás de cómo funciona la vida en la Tierra.
mariposas. Las flores vistosas evolucionaron para atraer a los in-
sectos a su néctar rico en energía. ¿Por qué? Si observas cuida-

Los seres vivos crecen lares llamados colectivamente “protistas” (FIGURA 11-1). Hay
excepciones a cualquier conjunto básico de criterios emplea-
En algún punto de su ciclo vital, todo organismo se vuelve dos para caracterizar los dominios y los reinos; no obstante,
más grande, es decir, crece. Aunque esta característica es evi- tres características son especialmente útiles: tipo de célula,
dente en la mayoría de las plantas y los animales, incluso las número de células en cada organismo y forma de obtención
bacterias unicelulares crecen hasta casi el doble de su tamaño de energía (tabla 1-1).
original antes de dividirse. En todos los casos, el crecimiento
implica la conversión de materiales obtenidos del ambiente A la vez, los diferentes reinos tienen las categorías filum,
para formar las moléculas específicas del organismo. clase, orden, familia, género y especie. Esta agrupación forma
una jerarquía donde cada categoría incluye a las otras. En la
Los seres vivos se reproducen categoría final, la especie, todos sus miembros son tan seme-
jantes que pueden reproducirse entre sí. Los biólogos utilizan
Los organismos se reproducen, dando origen a descendientes el concepto sistema binomial para referirse a una especie. Co-
del mismo tipo y permitiendo la continuidad de la vida. Los mo indica la palabra binomial, a cada tipo de organismo se
procesos para que ello ocurra varían, pero el resultado es el asigna un nombre científico que consiste en dos partes: géne-
mismo: la perpetuación de los genes de los progenitores. ro y especie. El nombre del género va siempre en mayúscula
inicial, y el de la especie, no. Ambos deben ir en cursivas. Así,
En conjunto, los seres vivos poseen Daphnia longispina, la pulga de agua de la FIGURA 1-8, está en
la capacidad de evolucionar el género Daphnia (que incluye a muchas otras “pulgas de
agua”) y la especie longispina (que se refiere a púa larga que
Las poblaciones de organismos evolucionan en respuesta a un sobresale de su parte trasera). Los seres humanos se clasifican
ambiente cambiante. Aunque la composición genética de un so- como Homo sapiens, y somos los únicos miembros de este gé-
lo organismo esencialmente no cambia durante su periodo de nero y de esta especie. El sistema binomial para dar nombre
vida, la composición genética de una población sí cambia con- a los organismos permite a los científicos de todo el mundo
forme pasan las generaciones como resultado de la selección comunicarse con mucha precisión en cuanto a cualquier orga-
natural. nismo. En los siguientes párrafos veremos una breve introduc-
ción a los dominios y los reinos de la vida. En la Unidad Tres
1.4 ¿CÓMO CLASIFICAN LOS CIENTÍFICOS aprenderás mucho más sobre la increíble diversidad de la vi-
da y de cómo ha evolucionado.
EN CATEGORÍAS LA DIVERSIDAD
DE LOS SERES VIVOS? Los dominios Bacteria y Archaea están constituidos
por células; el dominio Eukarya se compone
Aunque todos los seres vivos tienen las características genera- de células eucarióticas
les que hemos visto, la evolución ha producido una sorpren-
dente variedad de formas de vida. Los organismos pueden Hay dos tipos fundamentalmente distintos de células: proca-
agruparse en tres categorías principales, llamadas dominios: rióticas y eucarióticas. Cariótico se refiere al núcleo de la célu-
Bacteria, Archaea y Eukarya. Esta clasificación refleja dife- la, una estructura rodeada por una membrana que contiene el
rencias fundamentales entre los tipos de células que compo- material genético de la célula (véase la figura 1-2). Eu signifi-
nen a dichos organismos. Los miembros de los dominios ca “verdadero” en griego; las células eucarióticas poseen un
Bacteria y Archaea normalmente consisten en células indivi- núcleo “verdadero” rodeado por una membrana. Estas célu-
duales simples. Los miembros del dominio Eukarya están for- las suelen ser mayores que las procarióticas y además contie-
mados por una o más células altamente complejas, y se nen diversos organelos, muchos de los cuales están rodeados
subdividen en tres reinos: Fungi, Plantae y Animalia, así como por membranas. Pro significa “antes” en griego; es casi segu-
una colección diversa principalmente de organismos unicelu- ro que las células procarióticas evolucionaron antes que las

¿CÓMO ILUMINA LA VIDA DIARIA EL CONOCIMIENTO DE LA BIOLOGÍA? 15

BACTERIA ARCHAEA EUKARYA
animales
hongos

vegetales

protistas

FIGURA 1-11 Los dominios y reinos de la vida

eucarióticas (y estas últimas con toda probabilidad evolucio- Los miembros de los distintos reinos tienen
naron a partir de células procarióticas, como veremos en el formas diferentes de obtener energía
capítulo 17). Las células procarióticas no tienen núcleo; su
material genético se encuentra en el citoplasma. Por lo regu- Los organismos fotosintéticos —incluyendo plantas, algunos
lar son pequeñas, de sólo 1 o 2 micrómetros de diámetro, y ca- protistas y algunas bacterias— son autótrofos, es decir, se “au-
recen de organelos delimitados por membranas. Los dominios toalimentan”. Los organismos que no pueden realizar fotosín-
Bacteria y Archaea constan de células procarióticas; como su tesis se denominan heterótrofos, es decir, “se alimentan de
nombre indica, las células del reino Eukarya son eucarióticas. otros”. Muchas arqueas, bacterias y protistas, así como todos
los hongos y animales, son heterótrofos. Éstos difieren en
Los dominios Bacteria y Archaea, así como los cuanto al tamaño del alimento que consumen. Algunos, como
miembros del reino Protista, son principalmente las bacterias y los hongos, absorben moléculas de alimento in-
unicelulares; los miembros de los reinos Fungi, dividuales; otros, como la mayoría de los animales, comen tro-
Plantae y Animalia son básicamente multicelulares zos de alimento (ingestión) y los descomponen en moléculas
dentro de su tracto digestivo.
Casi todos los miembros de los dominios Bacteria y Archaea,
y los protistas del dominio Eukarya, son unicelulares; no obs- 1.5 ¿CÓMO ILUMINA LA VIDA DIARIA
tante, algunos viven en cadenas o tramas de células con esca-
sas comunicación, cooperación u organización entre sí. La EL CONOCIMIENTO DE LA BIOLOGÍA?
mayoría de los miembros de los reinos Fungi, Plantae y Ani-
malia son multicelulares, y su vida depende de la comunicación Algunas personas ven a la ciencia como una actividad “deshu-
y cooperación estrechas entre muchas células especializadas. manizante” y piensan que una comprensión demasiado pro-
funda del mundo nos quita visión y asombro. Nada podría

Tabla 1-1 Algunas características empleadas en la clasificación de organismos

Dominio Reino Tipo de células Número de células Forma de obtención de energía

Bacteria (Aún no definido) Procariótica Unicelular Autótrofa o heterótrofa (absorción de nutrimentos)
Archaea (Aún no definido) Procariótica Unicelular Heterótrofa (absorción)
Eukarya Fungi Eucariótica Multicelular Heterótrofa (absorción)
Plantae Eucariótica Multicelular Autótrofa
Animalia Eucariótica Multicelular Heterótrofa (ingestión)
“protistas”* Eucariótica Unicelular y Autótrofa y heterótrofa (ingestión o absorción)
multicelular

* Los “protistas” son un conjunto diverso de organismos que incluyen varios reinos que aún no están bien definidos.

16 Capítulo 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A V I D A E N L A T I E R R A

a)

Tubo que contiene
el polen

polen
estambre

b)

El polen sale hacia
el abdomen de la abeja.

FIGURA 1-12 Las adaptaciones complejas ayudan a garantizar FIGURA 1-13 Lupinos silvestres y abetos subalpinos
la polinización Cada verano miles de personas visitan Hurricane Ridge en el Par-
a) En las flores de lupino jóvenes, los pétalos inferiores forman un que Nacional Olímpico del estado de Washington, para contem-
tubo que cubre las estructuras reproductoras como los estambres, plar con asombro el monte Olympus, pero pocos se toman la
que sueltan el polen dentro del tubo. b) Cuando el peso de una molestia de investigar las maravillas que ofrece.
abeja que busca alimento presiona el tubo, los estambres son em-
pujados hacia adelante, lo cual hace que el polen salga del tubo del del estado de Washington, donde las praderas alpinas se lle-
extremo hacia su abdomen. Algo de polen se adhiere al abdomen nan de colores en agosto (FIGURA 1-13). Mientras nos agachá-
y podría caer en el viscoso estigma receptor de polen de la siguien- bamos frente a un lupino silvestre, un hombre mayor se
te flor que visite la abeja, logrando así polinizar la flor. detuvo para preguntarnos qué era lo que observábamos con
tanto interés. Atentamente él escuchó nuestra explicación de
estar más alejado de la realidad, como volvemos a descubrir la estructura y luego se dirigió a otro grupo de lupinos para
una y otra vez en nuestra propia vida. observar a las abejas en busca de alimento. Ese hombre tam-
bién sintió con mayor intensidad el asombro que se experi-
Hace algunos años, vimos a una abeja buscar el alimento menta al entender las cosas.
en una espiga de flores de lupino. Las flores de esta planta,
miembro de la familia de los guisantes, tienen una estructura A lo largo de esta obra intentaremos comunicarte esa do-
compleja, con dos pétalos en la mitad inferior de la flor, que ble sensación de comprensión y asombro. También haremos
cubren tanto las estructuras reproductoras masculinas (estam- hincapié en que la biología no es una obra terminada, sino una
bres) cargadas de polen, como las estructuras reproductoras exploración que en realidad apenas iniciamos. Como señaló
femeninas (estigma), que reciben el polen dentro de una par- elocuentemente el médico y filósofo de la naturaleza Lewis
te tubular. Hace poco averiguamos que en las flores de lupi- Thomas: “La única verdad científica sólida acerca de la cual
no jóvenes (FIGURA 1-12A), el peso de una abeja que se posa siento total confianza es que somos profundamente ignorantes
sobre esos pétalos comprime los estambres, y extrae y coloca en cuanto a la naturaleza. De hecho, considero que esto es el
el polen sobre el abdomen de la abeja (FIGURA 1-12B). En flo- descubrimiento más importante en los últimos cien años de la
res maduras, el estigma sobresale de los pétalos inferiores; biología... pero es sólo el principio”.
cuando llega una abeja espolvoreada con polen, por lo regu-
lar deja en el estigma unos cuantos granos de éste. Aunque no estés pensando en seguir una carrera en biolo-
gía, queremos exhortarte encarecidamente a unirte a la aven-
Ahora que comprendemos mejor cómo funcionan las flo- tura del descubrimiento biológico durante toda la vida. No
res de lupino, ¿las valoramos menos? Al contrario, ahora las veas la biología como un curso más que haya que tomar, ni co-
vemos con nuevo encanto, al entender algo acerca de la inte- mo un conjunto de datos que haya que memorizar. La biolo-
racción de forma y función, abeja y flor, que ha moldeado la gía es el camino hacia una nueva comprensión de ti mismo y
evolución del lupino. Unos cuantos meses después subimos a de la vida que te rodea en la Tierra.
la cima de Hurricane Ridge, en el Parque Nacional Olímpico

RESUMEN DE CONCEPTOS CLAVE 17

OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO

LA VIDA EN LA TIERRA ¿Y EN ALGÚN OTRO LUGAR?

¿Hay vida en la Luna? La NASA tos visitaron la nave espacial no tripulada dad, la complejidad y la increíble versatilidad
no considera ninguna posibili- Surveyor 3, que había llegado a la Luna en de la vida en nuestro propio planeta.
dad. Cuando los astronautas del 1967, y recolectaron material del interior del Piensa en esto A finales de la década de
Apolo 11, quienes pasaron 2.5 Surveyor 3 en un contenedor esterilizado. A 1970 y principios de la siguiente, el doctor
horas sobre la superficie lunar, ca- partir de esa muestra, en la Tierra los cientí- James Lovelock, un químico británico, publi-
yeron al océano el 24 de julio de 1969, ficos obtuvieron bacterias cultivadas del gé- có la controvertida e inspiradora “hipótesis de
los recibió un especialista en descontamina- nero Streptococcus; irónicamente este Gaia” (éste último era el nombre de una dei-
ción, quien les entregó trajes de aislamiento residente de la boca, nariz y garganta huma- dad griega que se considera la creadora de
biológico cuando aún estaban dentro del nas pudo haber sido depositado por un téc- la vida a partir del caos). Lovelock sugirió
módulo del Apolo 11. Después de que los nico de la NASA que estornudó mientras que los componentes vivos y no vivos de la
tripulantes salieron de la nave, el especialis- armaba la nave espacial antes de que fuera Tierra en conjunto constituyen un superor-
ta esterilizó con desinfectante la parte exterior lanzada. Por lo general, residentes de partes ganismo: un inmenso ser vivo. Él notó que
de los trajes de aislamiento y la ventanilla de tibias y húmedas del cuerpo humano, estos las interconexiones entre todas las formas
la nave. Luego, los astronautas permanecie- sorprendentes microbios sobrevivieron du- vivientes y su ambiente, así como la forma
ron cuatro días dentro de una unidad de rante dos años en el vacío del espacio exte- en que los seres vivos modifican su entorno
descontaminación portátil a bordo del bu- rior y en temperaturas tan bajas como los no vivo, ayudan a mantener condiciones
que de limpieza, hasta que llegaron al Cen- –110°C (–170°F). propicias para la vida. Consulta la hipótesis
tro Espacial Johnson en Houston, Texas, de Gaia de Lovelock en la biblioteca o en In-
donde continuaron en cuarentena por tres Los astrónomos calculan que en el Univer- ternet, y analiza cómo la definición de vida
semanas más. so podría haber miles de millones de plane- que vimos en este capítulo necesitaría cam-
No se encontró ningún microorganismo tas semejantes a la Tierra. Así, es muy alta la biarse para ajustarse a sus ideas. ¿Crees que
ni en las rocas lunares que ellos trajeron con- posibilidad de que la vida haya evolucionado la hipótesis de Gaia sea útil? ¿Sería refuta-
sigo. Los únicos microbios encontrados en la en algún otro lugar, aunque la probabilidad ble? ¿Debería llevarse a la categoría de teo-
Luna fueron descubiertos por los astronau- de vida inteligente es mucho menor y se de- ría científica? Explica tus respuestas.
tas del Apolo 12 en noviembre de 1969. És- bate acaloradamente. No obstante, como
una especie inteligente, los seres humanos
apenas comenzamos a entender la diversi-

REPASO DEL CAPÍTULO

RESUMEN DE CONCEPTOS CLAVE energía y materiales del ambiente, responden ante estímulos, cre-
cen, se reproducen y pueden evolucionar. La mayoría de los orga-
1.1 ¿Cómo estudian la vida los científicos? nismos autótrofos captan y almacenan la energía solar en moléculas
Los científicos identifican una jerarquía de niveles de organiza- ricas en energía mediante la fotosíntesis, y obtienen nutrimentos
ción, como vimos en la figura 1-1. La biología se basa en los princi- de su ambiente inanimado. Los organismos heterótrofos obtienen
pios científicos de causalidad natural, uniformidad en el espacio y toda su energía y la mayoría de sus nutrimentos del cuerpo de
el tiempo, y percepción común. Los conocimientos en biología se otros organismos.
adquieren mediante la aplicación del método científico, el cual se
inicia con una observación que conduce a una pregunta de investi- Web tutorial 1.3 Definición de vida
gación, que a la vez lleva a formular una hipótesis. Ésta sirve para
predecir el resultado de experimentos controlados. Los resultados 1.4 ¿Cómo clasifican los científicos en categorías
experimentales, que deben ser susceptibles de repetirse, pueden la diversidad de seres vivos?
apoyar o refutar la hipótesis, llevando a una conclusión acerca de Los organismos se pueden agrupar en tres categorías principales,
la validez de la hipótesis. Una teoría científica es una explicación llamadas dominios: Archaea, Bacteria y Eukarya. Dentro de los Eu-
general de los fenómenos naturales, desarrollada a partir de expe- karya hay tres reinos: Fungi, Plantae y Animalia, y organismos uni-
rimentos y observaciones amplios que son reproducibles. celulares eucarióticos llamados colectivamente “protistas”. Entre
las características que se emplean para clasificar a los organismos
Web tutorial 1.1 Formulación y prueba de hipótesis están el tipo de célula (eucariótica o procariótica), el número de cé-
lulas (unicelular o multicelular) y la forma de obtención de la ener-
Web tutorial 1.2 Generación espontánea gía (autótrofa o heterótrofa). El material genético de las células
eucarióticas está encerrado dentro de la membrana de un núcleo.
1.2 Evolución: La teoría unificadora de la biología Las células procarióticas no tienen núcleo. Los organismos heteró-
La evolución es la teoría científica de que los organismos modernos trofos ingieren trozos de alimento o absorben una molécula a la vez
descendieron, con ciertas modificaciones, de formas de vida preexis- del ambiente. Las características de los dominios y reinos se resu-
tentes. La evolución es consecuencia de la variación genética entre men en la tabla 1-1.
los miembros de una población, causada por mutaciones, herencia
de esas modificaciones a la progenie y selección natural de las varia- 1.5 ¿Cómo ilumina la vida diaria el conocimiento
ciones que mejor adaptan a un organismo con su ambiente. de la biología?
Cuanto más sabemos acerca de los seres vivos, ¡más fascinantes se
1.3 ¿Cuáles son las características de los seres vivos? vuelven!
Los organismos tienen las siguientes características: su estructura
es compleja y está organizada, conservan la homeostasis, obtienen

18 Capítulo 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A V I D A E N L A T I E R R A

TÉRMINOS CLAVE dominio pág. 14 pág. 11 método científico pág. 4 pregunta pág. 4
elemento pág. 2 molécula pág. 2 procariótico pág. 14
ácido desoxirribonucleico energía pág. 13 molécula orgánica pág. 3 razonamiento deductivo pág. 9
(DNA) pág. 9 especie pág. 3 multicelular pág. 15 razonamiento inductivo pág. 8
eucariótico pág. 14 mutación pág. 9 reino pág. 14
adaptación pág. 10 evolución pág. 9 núcleo pág. 14 selección natural pág. 9
átomo pág. 2 experimento pág. 4 nutrimento pág. 13 sistema binomial pág. 14
autótrofo pág. 13 fotosíntesis pág. 13 observación pág. 4 sistema de órganos pág. 3
biodiversidad pág. 10 gen pág. 11 organelo pág. 11 tejido pág. 3
causalidad natural pág. 3 heterótrofo pág. 13 organismo pág. 3 teoría celular pág. 11
célula pág. 3 hipótesis pág. 4 órgano pág. 3 teoría científica pág. 8
citoplasma pág. 11 homeostasis pág. 11 población pág. 3 unicelular pág. 15
comunidad pág. 3 membrana plasmática predicción pág. 4 variable pág. 4
conclusión pág. 4
control pág. 4
cromosomas pág. 9

RAZONAMIENTO DE CONCEPTOS 5. ¿Qué diferencias hay entre un cristal de sal y un árbol? ¿Cuál es-
tá vivo? ¿Cómo lo sabes?
1. Indica la jerarquía de organización de la vida desde un átomo has-
ta un organismo multicelular; luego, explica brevemente cada nivel. 6. Define y explica los términos selección natural, evolución, muta-
ción, creacionismo y población.
2. ¿Qué diferencia hay entre una teoría científica y una hipótesis?
Explica cómo los científicos usan cada una. ¿Por qué los científi- 7. ¿Qué es la evolución? Describe brevemente cómo ocurre la evo-
cos se refieren a los principios básicos como “teorías” y no como lución.
“hechos”?
8. Define la homeostasis. ¿Por qué los organismos deben obtener
3. Señala las diferencias entre los razonamientos inductivo y deduc- continuamente energía y materiales del ambiente externo para
tivo, y da un ejemplo, real o ficticio, de cada uno. mantener la homeostasis?

4. Describe el método científico. ¿De qué formas usas el método
científico en la vida cotidiana?

APLICACIÓN DE CONCEPTOS cómo afectarían la naturaleza de las observaciones científicas en
los distintos planetas y la comunicación de tales observaciones.
1. Repasa las propiedades de la vida y luego analiza si los seres hu-
manos son únicos. 4. Identifica dos tipos distintos de organismos que hayas visto que
interactúen; por ejemplo, una oruga en una planta asclepia, o un
2. Diseña un experimento para probar los efectos de un nuevo ali- escarabajo en una flor. Luego, formula una sola hipótesis sencilla
mento para perros, “Súper Can”, sobre el espesor y las propieda- sobre dicha interacción. Utiliza el método científico y tu imagina-
des impermeables del pelaje del perro perdiguero dorado. Incluye ción para diseñar un experimento que pruebe tu hipótesis. Asegú-
todas las partes de un experimento científico. Diseña métodos ob- rate de identificar las variables y controlarlas.
jetivos para evaluar el espesor del pelaje y su capacidad para re-
chazar el agua. 5. Menciona un ejemplo en el cual la comprensión de un fenómeno
refuerce tu interés por él.
3. La ciencia se basa en principios que incluyen la uniformidad en el
espacio y en el tiempo, así como la percepción común. Supón que
un día nos encontramos con seres inteligentes provenientes de un
planeta de otra galaxia, quienes evolucionaron en condiciones
muy distintas. Comenta los dos principios mencionados, y explica

PARA MAYOR INFORMACIÓN Wilson, E. O. The Diversity of Life. Nueva York: Norton, 1992. Una cele-
bración de la diversidad de la vida, cómo evolucionó y cómo los seres
Dawkins, R. The Blind Watchmaker. Nueva York: Norton, 1986. Descrip- humanos la están afectando. Los escritos de Wilson lo han hecho acree-
ción muy amena del proceso de la evolución, que Dawkins compara con dor de dos premios Pulitzer.
un relojero ciego.
Zimmer, C. At the Water’s Edge. Nueva York: The Free Press, 1998. Una
Leopold, A. A Sand County Almanac. Nueva York: Oxford University maravillosa guía escrita del viaje de 4000 millones de años en el tiempo
Press, 1949 (reimpreso en 1989). Un clásico escrito por un filósofo de la desde los microbios hasta los seres humanos.
naturaleza; ofrece una base elocuente para la ética de la conservación.

Thomas, L. The Medusa and the Snail. Nueva York: Bantam Books, 1980.
y The Lives of a Cell, 1973. El desaparecido médico, investigador y filó-
sofo Lewis Thomas comparte su asombro ante el mundo vivo en una se-
rie de deliciosos ensayos.

La vida 1U N I D A D
de una célula

Las células individuales pueden ser organismos
complejos e independientes, como este

protista ciliado del género Vorticella, el cual
consiste en un “cuerpo” celular redondo y
grande, con la “boca” en la parte superior.
Al sacudirse, el cilia capiliforme sobresale de la
“boca” y crea corrientes de agua que recogen
alimento (protistas y bacterias más pequeños).

Un tallo elástico une al Vorticella con los
objetos en su medio de agua dulce. Cuando
la célula siente una perturbación, el tallo se

contrae rápidamente y aleja al “cuerpo”
celular del peligro.

CAPÍTULO 2 Átomos, moléculas
y vida

El lagarto basilisco y los patinadores sobre hielo aprovechan las propiedades únicas del agua.


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