La organización de la vida: de células a complejos organismos.

Para hablar de la materia viva es necesario entender la organización de ésta, en lo referente a su escala de complejidad, y desde que punto la materia puede considerarse como viva. Vamos a analizar sus diferentes escalas y veremos que está jerarquizada.

células
Figura 1. Jerarquización de la vida. Tomada de (1)

Escala atómica y molecular

En efecto, y sin adentrarnos tanto en el campo de las partículas subatómicas, vamos a tomar como punto de partida el átomo. Cuando muchos átomos se unen, forman moléculas, que pueden ser muy simples como el agua (H2O), o muy complejas como las proteínas (formadas por cientos de aminoácidos) o los polisacáridos (conformados por otros tantos carbohidratos simples, o monosacáridos).

Pero en esta escala falta algo, todavía no se la puede considerar como vida propiamente. Por poner un ejemplo, los virus (figura 1) entran en esta categoría, ya que son cápsides de proteínas que encierran ADN o ARN. En cierto sentido son únicamente macromoléculas que se replican en un hospedador, por tanto únicamente cumplen la función de replicarse (2).

A partir de aquí, estos conjuntos de moléculas y macromoléculas complejas se organizan, formando orgánulos. Si ampliamos pues, la escala, estamos ante las células.

células
Figura 1. Algunos tipos de virus.: a) bacteriófago de la serie T, b) virus con envoltura y RNA, c) ébola

Escala celular

Hemos llegado a la célula. Podríamos definirla como la unidad básica, funcional y estructural de la vida.

Básica porque es el ente más pequeño considerado vivo, funcional porque cumple todas las funciones que tiene un organismo vivo (mantenimiento del medio interno: homeostasis, poseer un metabolismo, capacidad de adaptarse al medio, replicarse o reproducirse, posesión de una molécula que guarde la información genética, etc; aunque estas dos ultimas las comparten con los virus) y estructural porque al agruparse millones de ellas dan lugar a formas más complejas de vida.

Poniendo un ejemplo muy sencillo sería algo así como los ladrillos de una pared: los ladrillos (células) se agrupan en una pared (tejido) que forma parte de una habitación (órgano), y ésta a su vez de una casa (individuo), y podríamos seguir…

Conforme avanzamos en la escala evolutiva, van apareciendo nuevas formas de vida, cada vez más complejas. No me refiero a otra cosa más que a la multicelularidad.

La agrupación de células, que, sin formar un organismo pluricelular, conviven formando una especie de colonia especializada (cada célula puede realizar unas funciones mejor que otras, como el movimiento o la reproducción).

Algas Volvox

El ejemplo arquetípico de la transición de la unicelularidad a la pluricelularidad lo tenemos en el género de algas marinas Volvox (3). Es en el hecho de especializarse donde las células consiguen un adaptación al entorno nada comparable a como lo hace «nuestra amiga» Staphylococcus aureus por ejemplo. No quiero decir que las bacterias no estén adaptadas al entorno ni mucho menos (os sorprenderíais de las capacidades metabólicas de un procariota, pondremos por caso el ejemplo de la síntesis de ATP «extra» en bacterias heterótrofas, únicamente a partir de una proteína de membrana (llamada bacteriorrodopsina) y luz (4).

Aunque no soy partidario de clasificar a los organismos en reinos, ya que esta clasificación está actualmente en desuso (5,6) puesto que otorga una mayor relevancia a organismos eucariotas, vamos a decir que los organismos se pueden dividir en reinos, en base a la clasificación de los cinco reinos de Whittaker (7).

Por ejemplo, los hongos (reino Fungi) son pluricelulares, pero no forman tejidos, sino largas cadenas de células que se las conoce como hifas y a su conjunto, micelio. Así pues, tenemos vamos a ver la siguiente escala en base a si nos referimos a tejidos de animales o de plantas (más ampliamente de la mayoría de vegetales)

Escala tisular

En animales

Hablamos de tejidos a unas agrupaciones complejas y organizadas de células en organismos pluricelulares (e.g. animales y plantas), que tienen un comportamiento fisiológico coordinado, es decir, que cada una de las células que se encuentran en un tejido actúan de forma conjunta a la hora de realizar sus funciones.

Tejidos que pueden tener un origen embrionario común o no y típicamente las células que lo componen llevan a cabo funciones semejantes.

Sin adentrarnos mucho en el tema, en animales existen 4 tipos principales de tejidos, (representados en la figura 2):

  • Epitelial: Es la primera capa que recubre las superficies corporales, tanto internas (tubos colectores de sustancias, vasos sanguíneos, etc) como externas (piel, tubo digestivo, etc). Por tanto establece una linea de contacto entre el exterior o la luz (un espacio hueco) de un órgano y los diferentes tejidos. Los hay simples (una capa de células) y estratificados (varias capas).
  • Conjuntivo o conectivo: Da soporte estructural a los órganos, y como su nombre indica, también conecta a estos. Básicamente se dividen en laxo y denso, aunque hay muchos subtipos, como el tejido adiposo o el cartilaginoso.
  • Muscular: Posee la fundamental función de crear movimiento, gracias a sus células contráctiles. Los hay estriados (presentan estrías por la disposición de sus proteínas contráctiles, observadas al microscopio cardíaco y esquelético) y lisos (no tienen dichas estrías).
  • Nervioso: Almacena, transporta e integra multitud de información, coordinando todas las funciones del organismo. Está formado por neuronas y células gliales. Existe un sistema nervioso central y otro periférico.
células
Figura 2. a) Tejido epitelial simple de un túbulo pancreático, b) Tejido conjuntivo denso, con muchas fibras de colágeno y pocas células, c) Tejido muscular esquelético, d) Tejido nervioso, concretamente un nervio periférico. Imágenes tomadas de (8).

En vegetales

Vegetales incluyen a plantas con semillas (espermatófitos), musgos y afines (briófitos) y helechos (licófitos y monilófitos), todos ellos grupados en Embriophyta o plantas terrestres. También incluye a algas unicelulares y ciertos organismos «raros» que se agrupan en el Reino Chromista según Cavalier-Smith (9).

Aquí tenemos ciertas peculiaridades, resulta que algunos espermatófitos, particularmente las plantas dicotiledóneas, tienen «células madre» o más correctamente, células troncales, por todo su organismo.

Éstas células son especiales, ya que están indiferenciadas, esto es, que no tienen un destino celular marcado, como formar una hoja o madera, sino que su función es proporcionar nuevas células a los tejidos.

Se encuentran en los llamados meristemos (ver párrafo siguiente) y básicamente se dividen activamente, formando así nuevos tallos desde las yemas, cuando una rama se corta.

Tejidos en vegetales.

En estas plantas más complejas las células también se organizan, como no podría ser de otra manera, en tejidos (resumidos en la figura 3). Estos tejidos se clasifican como sigue, según autores de la Universidad de Vigo (10):

  • Meristemos: Están formados por células indiferenciadas, esto es, que no tienen un destino pautado, como formar parte de una hoja o tener ciertas características intracelulares. Por tanto produce células que más tarde sí tendrán un destino y generarán otros tejidos. Según la zona de la plata donde estén, encontramos los apicales (en el ápice del tallo o raíz), intercalares (en las axilas foliares) o laterales (en todo el tallo, dan crecimiento en grosor a la planta, es decir, madera).
  • De protección: Necesariamente las plantas terrestres tienen que protegerse del ambiente exterior, por ello es un tejido imprescindible para su supervivencia. Son la epidermis y paradermis (10)
  • Fundamentales: Son el parénquima, esclerénquima y colénquima, que llevan a cabo funciones metabólicas y de sostén (los dos últimos). La mayoría de los tejidos de las embriófitas pertenecen a esta categoría.
  • Conductores: En el medio terrestre se vuelven necesarios tejidos para transportar los nutrientes y el agua de una parte de la planta a otra. El xilema transporta agua y solutos inorgánicos, y el floema hace lo propio con solutos orgánicos (10).
Figura 3. Esquema de los tipos de tejidos vegetales. Tomada de (10).

Escala de órganos y sistemas

Estos tejidos, al agruparse forman órganos que realizan diversas funciones, como el hígado en animales superiores o el parénquima en vegetales; o pocas (aparentemente) y específicas, como la vejiga en animales o las partes de las hojas que hacen la fotosíntesis en las plantas.

Gracias a su acción conjunta los organismos pluricelulares pueden desarrollar normalmente su biología.

Escala de organismo

La coordinación de todos estos tejidos da como resultado a un organismo superior o pluricelular, ya que también existen organismos unicelulares.

Sin la acción concreta de cada tejido u órgano por separado un organismo no sería viable, sin embargo es necesaria una coordinación por parte de sistemas nerviosos u hormonales (también en plantas existen hormonas) ya que cada órgano no puede actuar libremente.

Resumen

  • Hemos repasado la jerarquía de la vida en animales y plantas, y visto que la unidad básica considerada como viva es la célula.
  • Los animales tienen 4 tejidos básicos: epitelial, conectivo, muscular y nervioso. Las plantas tienen otros 4: meristemos, protectores, fundamentales y conductores.
  • Tanto plantas como animales necesitan diversos tejidos y órganos para funcionar con normalidad, siendo necesaria una coordinación entre todos ellos.

Referencias.

  1. Moyes CD, Schulte PM. Principios de fisiología animal. 2007. Pearson, 1st edition. 2006. 800 p.
  2. Madigan MT, Martinko JM, Bender KS, Buckley DH, Stahl DA. Brock. Biología de los microorganismos. Pearson, 14th edition. 2015. 1099 p.
  3. Starr RC. Cellular differentiation in Volvox. Proc Natl Acad Sci U S A. 1968;59(4):1082–8.
  4. Beja O, Aravind L, Koonin E V., Suzuki MT, Hadd A, Nguyen LP, et al. Bacterial rhodopsin: Evidence for a new type of phototrophy in the sea. Science (80- ). 2000 Sep 15;289(5486):1902–6.
  5. Williams TA, Foster PG, Cox CJ, Embley TM. An archaeal origin of eukaryotes supports only two primary domains of life. Vol. 504, Nature. Nature Publishing Group; 2013. p. 231–6.
  6. Hagen JB. Five Kingdoms, More or Less: Robert Whittaker and the Broad Classification of Organisms. Bioscience. 2012 Jan 1;62(1):67–74.
  7. Whittaker RH. The Kingdoms of the Living World. Ecology. 1957 Jul;38(3):536.
  8. Pawlina W. Ross. Histología: Texto y atlas. 7th ed. Lippincott Williams & Wilkins; 2015. 1000 p.
  9. Cavalier-Smith T, Chao EEY. Phylogeny and megasystematics of phagotrophic heterokonts (kingdom Chromista). J Mol Evol. 2006 Apr 22;62(4):388–420.
  10. Megías M, Molist P, Pombal MA. Atlas de Histología Animal y Vegetal MERISTEMOS.

nv-author-image

Álvaro González Sastre

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *