Organismo
Definición de organismo en biología: un ser vivo que tiene una estructura organizada, puede reaccionar a los estímulos, reproducirse, crecer, adaptarse y mantener la homeostasis
Tabla de contenidos
Un organismo se refiere a un ser vivo que tiene una estructura organizada, puede reaccionar a los estímulos, reproducirse, crecer, adaptarse y mantener la homeostasis. Un organismo sería, por tanto, cualquier animal, planta, hongo, protista, bacteria o arquetipo de la Tierra. Estos organismos pueden clasificarse de varias maneras. Una de ellas es basándose en el número de células que lo componen. Los dos grupos principales son los unicelulares (por ejemplo, bacterias, arqueas y protistas) y los multicelulares (animales y plantas). Los organismos también pueden clasificarse según sus estructuras subcelulares. Los que tienen un núcleo bien definido se denominan eucariotas, mientras que los que no lo tienen se llaman procariotas. Ambos poseen un material genético, pero su ubicación difiere. En los eucariotas, el material genético se encuentra en el interior del núcleo, mientras que en los procariotas se localiza en una región especial llamada nucleoide. Un sistema moderno de clasificación agrupa a los seres vivos en tres dominios distintos: (1) Archaea (arquebacterias), (2) bacterias (eubacterias) y (3) Eucarya (eucariotas). Tanto las arqueas como las bacterias son organismos procariotas, mientras que Eucarya, como su nombre indica, incluye a todos los eucariotas. El estudio científico de todos los organismos se denomina biología. La biología es un campo de la ciencia que tiene como objetivo estudiar la estructura, la función, la distribución y la evolución de los seres vivos.
Etimología
El término organismo proviene del griego organon, que significa «instrumento». Sinónimos: forma de vida; ser vivo; ser viviente.
Un organismo se define como una entidad con vida. Tanto los seres vivos como los no vivos están formados básicamente por moléculas. Sin embargo, un ser vivo puede identificarse de un objeto inanimado por sus características distintivas. Por ejemplo, un organismo está formado por una o varias células. Esta estructura está formada por moléculas que se producen biológicamente y de forma natural. Estas moléculas se denominan biomoléculas. Algunos ejemplos son las proteínas, los ácidos nucleicos, los lípidos y los hidratos de carbono. Estas biomoléculas pueden organizarse en partículas complejas que, a su vez, pueden formar estructuras subcelulares. Estas estructuras subcelulares están contenidas en una célula. La célula se considera la unidad biológica fundamental, ya que todo ser vivo está formado por al menos una célula.
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Uno de los componentes subcelulares más importantes de una célula es el cromosoma. El cromosoma porta el material genético. En las bacterias y las arqueas, el cromosoma es una cadena circular de ADN. En los seres humanos y otras formas superiores de organismos, es una hebra lineal de ADN en forma de hilo.
La parte del ADN que es responsable de las características físicas y heredables de un organismo se llama gen. Los genes codifican aminoácidos, proteínas y moléculas de ARN. Las proteínas son uno de los grupos de biomoléculas más ubicuos. Muchas de ellas son enzimas que catalizan muchos procesos biológicos.
Los cambios que afectan a un gen pueden dar lugar a mutaciones. Como resultado, podrían surgir características novedosas. Aunque algunas mutaciones pueden ser letales o causar efectos perjudiciales, también hay ciertas mutaciones que pueden dar lugar a resultados beneficiosos. Las mutaciones pueden impulsar la evolución y la selección natural. La adquisición de nuevos rasgos a partir de estas mutaciones puede ser beneficiosa para la supervivencia de una especie. Por ejemplo, una cepa de bacterias que inicialmente era susceptible a los antibióticos podría transformarse y volverse resistente a los mismos al adquirir nuevos genes. En este sentido, un organismo es, por tanto, capaz de cambiar (por mutación) y adaptarse.
Además de las enzimas, muchas reacciones biológicas requieren energía. La forma más común de energía utilizada por un ser vivo es el ATP, es decir, la energía química utilizada para alimentar diversas reacciones biológicas. En las plantas y otros organismos fotosintéticos, la energía de la luz se convierte en energía química mediante el proceso de fotosíntesis. Otra forma de producir energía es la respiración celular. La respiración celular es un proceso celular en el que los carbohidratos se procesan para producir energía química.
Los organismos metabolizan. Esto significa que llevan a cabo procesos que los mantienen vivos. Los procesos metabólicos incluyen el crecimiento, la respuesta a los estímulos, la reproducción, la eliminación de residuos y la biosíntesis. Dos formas de metabolismo son el anabolismo y el catabolismo. El anabolismo incluye las reacciones que requieren energía y que conducen a la formación de biomoléculas. Por el contrario, el catabolismo incluye los procesos de descomposición de las partículas en moléculas más simples. Los seres vivos llevan a cabo estos procesos metabólicos de forma orquestada y sistematizada. Disponen de diversos mecanismos de regulación para asegurar que se mantienen y sostienen las condiciones homeostáticas.
Los organismos son capaces de detectar y responder a los estímulos. Pueden detectar cambios en su entorno. Los seres humanos y otros animales tienen sentidos para detectar estímulos. Los cinco sentidos fundamentales son la vista, el olfato, el tacto, el gusto y el oído. La respuesta es crucial para la supervivencia. Por ejemplo, un organismo individual podría alejarse de la fuente del estímulo. Otros podrían moverse hacia ella.
Los organismos pueden reproducirse. Pueden dar lugar a otro del mismo tipo (especie). Hay esencialmente dos formas de hacerlo: (1) mediante la reproducción sexual, es decir, con la participación de gametos o (2) mediante la reproducción asexual, es decir, una reproducción que no implica gametos. En la reproducción asexual, la descendencia es un clon del progenitor. En la reproducción sexual, la descendencia es un nuevo individuo formado por la unión de las células sexuales.
Los organismos pasan por etapas vitales. La descendencia crecerá hasta la edad adulta, es decir, la fase en la que también es capaz de reproducirse. A nivel celular, el crecimiento implica un aumento de tamaño o un aumento de número. Un aumento de tamaño celular es aquel en el que la célula aumenta su circunferencia a medida que sintetiza y almacena biomoléculas. Un aumento en el número implica un aumento en el número de células a través de la división celular.
Tipos de organismos
Procariontes vs. eucariotas
En el núcleo de una célula eucariota es donde se produce la replicación del ADN (proceso en el que se duplica un segmento de ADN) y la transcripción (proceso en el que se produce la transcripción del ARNm). Por el contrario, estos procesos ocurren en el citoplasma de una célula procariota. La presencia de un núcleo compartimenta el material genético y estos procesos. La envoltura nuclear impide la entrada fácil de las moléculas y, por tanto, regula el paso de las moléculas dentro y fuera del núcleo. Sin embargo, hay un caso en el que el núcleo aparentemente desaparece. Durante la división celular, la envoltura nuclear se desintegra para permitir que los cromosomas se separen y se desplacen a polos opuestos, y luego se reforman para compartimentar el material genético en cada una de las dos nuevas células.
Aparte del núcleo, otros orgánulos con membrana que se encuentran en una célula eucariota y que no están presentes en una célula procariota son las mitocondrias, los plastos, el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, los lisosomas y los endosomas. Debido a la presencia de estructuras citoplasmáticas más grandes, una célula eucariota es notablemente más grande que una célula procariota.
Lo que es común entre una célula procariota y una célula eucariota es la presencia de genes que almacenan información genética. Los ribosomas (estructuras citoplasmáticas que sirven de lugar de síntesis de proteínas) también están presentes en ambos tipos de células. Sin embargo, los ribosomas procariotas son 70S (formados por 50S y 30S) mientras que los eucariotas son 80S (formados por 60S y 40S). Y mientras que los ribosomas de los procariotas se fabrican en el citoplasma el proceso de síntesis de ribosomas implica tanto al citoplasma como al nucléolo del núcleo en los eucariotas.
Los ejemplos de procariotas son las bacterias y las arqueas mientras que los eucariotas incluyen a los protistas, los hongos, las plantas y los animales.
Unicelulares vs. multicelulares
Los organismos pueden describirse como unicelulares o multicelulares. Los organismos unicelulares son aquellos que están formados por una sola célula. Por el contrario, los organismos pluricelulares están formados por muchas células que actúan como una unidad realizando una función determinada. Ejemplos de procariotas unicelulares son las bacterias y las arqueas, y los eucariotas unicelulares son los protistas y ciertos hongos. Los organismos pluricelulares incluyen las plantas y los animales.
En los organismos pluricelulares, un grupo de células constituye un tejido. Las células de un tejido tienen una estructura y función similares. Ejemplos de tejidos animales son el tejido nervioso, el tejido muscular, el tejido vascular y el tejido conectivo. En cuanto a las plantas, los ejemplos de tejidos son los tejidos meristemáticos, los tejidos permanentes y los tejidos reproductivos. Un grupo de tejidos organizados en una unidad anatómica se denomina órgano biológico. Los ejemplos de órganos animales son los siguientes: corazón, pulmones, cerebro, estómago, piel, páncreas, hígado, intestinos, riñones y órganos sexuales. En las plantas, los órganos son las raíces, los tallos, las hojas, las flores, los frutos y las semillas.
En los animales, los órganos pueden organizarse además en un sistema de órganos. En los seres humanos y otros vertebrados, los sistemas son los siguientes: sistema tegumentario, sistema linfático, sistema muscular, sistema nervioso, sistema reproductor, sistema respiratorio, sistema óseo, sistema endocrino, sistema inmunitario y sistema urinario. Cada uno de estos sistemas desempeña una función concreta. Por ejemplo, el sistema digestivo es responsable de la digestión de los alimentos. El sistema cardiovascular se encarga del transporte de biomoléculas y sustancias por todo el cuerpo. Mientras que un ser vivo multicelular tiene sistemas distintos para realizar tareas específicas, un organismo unicelular realizaría estos procesos de la vida como una sola unidad independiente.
Clasificación taxonómica
Los seres vivos se clasifican en tres grandes dominios propuestos por Carl Woese. Estos dominios son las Archaea, las Eubacterias (verdaderas bacterias) y las Eucarya. Por debajo del dominio hay otros niveles taxonómicos principales: reino, phyla, clase, orden, familia, género y especie.
Dominio Archaea y Dominio Eubacteria
Las Archaea y las Eubacteria son ambas procariotas mientras que Eucarya incluye a las eucariotas. Por lo tanto, tanto Archaea como Eubacteria carecen de los distintos orgánulos unidos a la membrana. Sin embargo, existen sutiles diferencias entre ambas que han llevado a su separación en dominios distintos. Las arqueas tienen genes y ciertas vías metabólicas que están más relacionadas con los eucariotas que con las eubacterias. Por ejemplo, las enzimas de transcripción y traducción son más parecidas a las de los eucariotas que a las de las eubacterias. Por ello, se les otorga un dominio propio ya que tienen características diferentes a las de las verdaderas bacterias.
La lista de organismos vivos que pertenecen al Dominio Eucarya son los siguientes:
Protistas
Los protistas son seres vivos caracterizados por tener una organización relativamente simple. Algunos de ellos son unicelulares y otros multicelulares. Otro grupo de protistas es el colonial, es decir, forman una colonia de células independientes. Viven en hábitats acuáticos y carecen de una organización tisular especializada. Algunos ejemplos son los protozoos con aspecto de animales, las algas con aspecto de plantas, los protistas con aspecto de hongos, los mohos del limo y los mohos del agua.
Hongos
Los hongos son eucariotas que se caracterizan por su modo de nutrición heterótrofa, ya que carecen de clorofila (un pigmento esencial en la fotosíntesis). Muchos de ellos son filamentosos. Los filamentos, llamados hifas, son estructuras multicelulares que forman un micelio. Utilizan sus hifas para absorber el alimento. Se asemejan a las plantas por tener una pared celular. Su modo de reproducción es la formación de esporas. El tipo de esporas que producen (es decir, asexuales o sexuales) se utiliza como base para clasificarlos en hongos perfectos (producen esporas tanto asexuales como sexuales) u hongos imperfectos (sólo producen esporas asexuales). Ejemplos de hongos son las levaduras, las royas, los cuernos apestosos, los mohos, los abejorros y las setas.
Plantas
Las plantas son formas de vida fotosintéticas multicelulares. Una de las principales características distintivas de las plantas es la presencia de cloroplastos que contienen sistemas de clorofila que recogen la energía luminosa de una fuente de luz para convertirla en energía química mediante la fotosíntesis. Son eucariotas autótrofos. Son capaces de fabricar azúcares (como su alimento) a partir de dióxido de carbono, agua y energía luminosa. En la fotosíntesis, el oxígeno es un subproducto. La planta libera oxígeno al medio ambiente a través de sus estomas. Además de los cloroplastos, otros plastos presentes son los cromoplastos (plastos que almacenan pigmentos) y los leucoplastos (plastos no pigmentados utilizados principalmente para almacenar alimentos). Normalmente, la estructura citoplasmática más grande de una célula vegetal es la vacuola, que se utiliza para la osmorregulación y la regulación de la presión de turgencia. Las plantas se reproducen por medios asexuales y sexuales. La reproducción asexual es por gemación, formación de esporas, fragmentación y brotación. La reproducción sexual implica gametos masculinos y femeninos. Las traqueófitas, en particular, tienen un ciclo de vida en el que se alternan fases de esporofito y gametofito.
Animales
Los animales son eucariotas multicelulares. Las células de un tejido se unen a través de uniones celulares (por ejemplo, uniones estrechas, uniones en hueco y desmosomas). Su falta de cloroplastos (y del pigmento verde, la clorofila) les hace incapaces de realizar la fotosíntesis. Por tanto, dependen de otros organismos para su sustento. Así, de forma similar a los hongos, los animales también son heterótrofos. Pueden carecer de pared celular, pero tienen un sistema esquelético que les proporciona soporte estructural. También poseen órganos sensoriales, como los ojos, la nariz, la piel, las orejas y la lengua para detectar estímulos. La información sensorial se transmite al cerebro para su procesamiento. La respuesta puede ser transmitida a la célula objetivo, por ejemplo, a otro nervio o a un músculo para que ejerza una acción. La mayoría de los animales se reproducen por vía sexual. Un gameto masculino haploide se une a un gameto femenino haploide para formar un cigoto diploide. Los animales respiran tomando oxígeno por inspiración y liberando dióxido de carbono por espiración.
Virus y viroides
Si los virus son organismos o no es una cuestión de debate. Al igual que un ser vivo, los virus tienen material genético. Sin embargo, aparentemente sólo están vivos cuando están dentro del huésped. De lo contrario, son biológicamente inactivos. Cuando están activos, utilizan la maquinaria biológica del huésped, especialmente para la replicación. Aparte de los virus, los viroides son otro ejemplo de entidad acelular. Parecen estar vivos ya que son patógenos. También contienen material genético (por ejemplo, una cadena corta de ARN).
Estructura de un organismo
Un organismo unicelular o multicelular está formado por la unidad fundamental de la vida, la célula. Como se ha mencionado anteriormente, la célula es la unidad fundamental de todos los seres vivos. Se trata de una estructura unida a una membrana que contiene varias estructuras citoplasmáticas. Los procariotas y los eucariotas unicelulares pueden presentarse como una unidad funcional independiente de la vida. Por el contrario, los eucariotas multicelulares tienen varias células que actúan como una unidad, realizando una función particular.
Una célula viva contiene un protoplasto encerrado por una membrana plasmática. El protoplasto contiene el citosol y las estructuras citoplasmáticas, como los orgánulos y las inclusiones. En los eucariotas, los principales orgánulos son el núcleo, el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, las mitocondrias y los cloroplastos. Cada uno de estos orgánulos está especializado en una tarea concreta. Por ejemplo, el núcleo es el centro de control de la célula. Los genes dentro del núcleo llevan los códigos que especifican la secuencia de aminoácidos y proteínas.
Cuando una célula necesita una proteína específica, el gen que la codifica se abre para permitir la creación de una transcripción (ARNm). El transcrito se traduce posteriormente en el ribosoma unido al retículo endoplásmico para que la proteína recién producida se someta a la maduración dentro del retículo endoplásmico. Una vez hecho esto, la proteína se traslada al aparato de Golgi para ser etiquetada. La etiqueta determina el destino de la proteína, es decir, su transporte al exterior o al interior de la célula.
La mitocondria (plural: mitocondrias) es un orgánulo semiautónomo responsable de la generación de ATP (mediante el ciclo del ácido cítrico y las vías de fosforilación oxidativa). Es un orgánulo semiautónomo porque tiene su propio material genético. Del mismo modo, el cloroplasto, cuya función principal es la fotosíntesis, también es semiautónomo porque tiene su propio ADN. Este ADN extranuclear es diferente del ADN nuclear. De hecho, se utilizan como base en la teoría endosimbiótica. Según esta teoría, estos orgánulos semiautónomos son probablemente los primeros procariotas que fueron engullidos por una célula mayor. Finalmente, el procariota dentro de la célula grande se adaptó y vivió en simbiosis con su huésped.
Evolución de los organismos
La tierra primitiva se representa como una sopa primordial. Se la comparó con la sopa porque la tierra podría haber sido un hábitat acuoso que contenía varios compuestos, especialmente ARN.
En la hipótesis del mundo del ARN, se presume que la vida primordial estaba basada en el ARN. Esto se debe a que el ARN es una molécula que puede actuar como material genético y al mismo tiempo como catalizador. Recientemente, la NASA especuló que los meteoritos que cayeron en la Tierra desde el espacio exterior podrían haber sido la fuente de los bloques de construcción del ARN (así como del ADN). Esta presunción se debe a las nucleobases que encontraron en los meteoritos. (Ref. 1) Esto podría significar que los primeros organismos carecían de orgánulos y, por tanto, eran procariotas.
Los orgánulos probablemente surgieron de una simbiosis entre una célula más pequeña y otra más grande. La célula más pequeña podría haberse transformado en orgánulos semiautónomos, como una mitocondria o un cloroplasto. Uno de los signos reveladores de que esto podría ser cierto es el parecido de los ribosomas 70S de las mitocondrias con los de los procariotas.
El hipotético organismo primordial del que descendió toda la vida en la Tierra se conoce como Último Ancestro Común Universal (LUCA). Este ancestro común podría haber existido hace unos 3.500 a 3.800 millones de años (era paleoarqueana). (Ref. 2, 3)
Un diagrama llamado árbol evolutivo (también conocido como el árbol de la vida) puede ser una herramienta útil para estudiar las relaciones filogenéticas. La forma en que los organismos divergen de una forma a otra está representada por las ramas del árbol. Y con ello se puede rastrear e identificar la ascendencia común entre los organismos. Rastrear el curso evolutivo de todos los seres vivos llevaría a LUCA. Sin embargo, no todos los científicos apoyan esta teoría. Por ejemplo, Jean-Baptiste Lamarck refutó esta teoría. Él creía en que la vida surgía no sólo de uno, sino de muchos. (Ref. 4)
Los organismos multicelulares podrían haber surgido hace unos 600 millones de años. En la historia geológica se produjeron explosiones cíclicas de vida y extinciones masivas. Una de las explosiones de vida más notables se produjo durante el período ediacarano. Se supone que la biota ediacarana estaba compuesta por seres vivos unicelulares y multicelulares. Otra explosión de vida se produjo durante el periodo Cámbrico (hace unos 541 millones de años). En 2016, se calcula que el número de especies que habitan la Tierra es de aproximadamente 1 billón. (Ref. 5)
Ver también
- Vida
- Cosa viva
- Procarionte
- Eucarionte
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- NASA – Investigadores de la NASA: Los bloques de construcción del ADN se pueden fabricar en el espacio. (2011, 1 de enero). Recuperado de Link
- Doolittle, W. F. (febrero de 2000). «Desarraigando el árbol de la vida». Scientific American 282 (2): 90-5.
- Glansdorff, N., Xu, Y., & Labedan, B. (2008). «El último ancestro común universal: aparición, constitución y legado genético de un precursor esquivo». Biology Direct 3: 29.
- Bowler, P. J. (2003). ‘Evolution. The History of an Idea’, tercera edición, p.90-91.
- La historia de la evolución animal. (2000, 1 de enero). Recuperado de Link
- Investigadores descubren que la Tierra puede ser el hogar de 1 billón de especies NSF – National Science Foundation. (2016, 1 de enero). Recuperado de: https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=138446
Lectura adicional
- Sistema de clasificación – Science Learning Hub. (Este artículo profundiza en el sistema de clasificación de los organismos y la evolución constante).