jueves, 28 de febrero de 2013

Niveles, Cadenas y Redes Tróficas


Los niveles tróficos son categorías en las que se clasifican los seres vivos según su forma de obtener materia y energía. El nivel trófico de un organismo es su posición en la cadena alimentaria

Los seres vivos necesitan energía para realizar todas las funciones vitales, esta proviene del sol y es captada por las plantas, las cuales mediante la fotosintesis la transforman en alimentos.
En este punto se inicia la transferencia de energía, la cual pasa de las plantas a los animales herbívoros, y de estos a los carnívoros. Así se establece una relación alimenticia entre los diversos organismos que integran el ecosistema.

Los niveles tróficos comprenden: los productores, los consumidores y los descomponedores.




La cadena trófica, es una representación lineal del flujo de energía entre los niveles tróficos. Son simplificaciones, pues loas cadenas que se da en la naturaleza son mucho mas complejas y son denominadas redes tróficas, las cuales explicaremos más abajo.




El sentido de las flechas indica quién suministra la energía y quién la consume. Cada integrante que forma parte de la cadena ocupa un nivel trófico y constituye un eslabón de ella. Dos animales pertenecen al mismo nivel trófico cuando están separados de los productores por el mismo número de niveles. Como hemos dicho antes, las relaciones tróficas no son tan sencillas. Por lo general, un animal herbívoro se alimenta de más de una especie y además es fuente de alimentación de más de un consumidor secundario.

Se forma así la red trófica que es el conjunto de cadenas tróficas interconectadas que pueden establecerse en un ecosistema.


Una pirámide trófica es otro modo de representar las relaciones tróficas de un ecosistema en el que cada eslabón o nivel trófico se representa con un rectángulo de área proporcional a la biomasa, al número de individuos… del nivel. Así resulta que el primer nivel de productores se representa con un rectángulo más grande y el último con un rectángulo más pequeño porque tienen menos biomasa, o menor número de individuos.







Tipos de relaciones

Las distintas especies de organismos que viven en determinada área forman parte de la misma comunidad y ecosistema y, por lo tanto, se afectan mutuamente de diversas maneras.
Se dan dos tipos de relaciones: intraespecíficas e interespecíficas.

Las relaciones intraespecíficas son las que se establecen entre los individuos de una misma especie en un ecosistema. Pueden ser beneficiosas para la especie si favorecen la cooperación entre los organismos o perjudiciales si provocan la competencia entre ellos.

La competencia se produce cuando dos individuos compiten por:
- los recursos del medio (una zona del territorio, el alimento, los nutrientes del suelo, la luz, etc.)
 - la reproducción (luchando por el sexo opuesto)
- o por dominancia social (un individuo se impone a los demás)

La asociación en grupos de individuos se produce para obtener determinados beneficios como:
 - mayor facilidad para la caza y la obtención de alimento
 - la defensa frente a los depredadores de la especie
 - la reproducción por proximidad de los sexos en el grupo
- el cuidado y protección de las crías

Las relaciones que se dan en base a la cooperación son:

Familiar: Por grado de parentesco. Tienen por objeto la reproducción y el cuidado de las crías. Por ejemplo los gorilas cuyo beneficio de asociación es el cuidado de las crías.

Gregaria: Por transporte y locomoción, se agrupan con un fin determinado: migración, búsqueda de alimento, defensa, etc.

Las gacelas: Es una asociación gregaria formada por un número elevado de individuos cuyo fin es la migración, la obtención de alimento, defensa frente a depredadores, etc.




Estatal: Para poder sobrevivir y mejorar su calidad de vida, existiendo división del trabajo: unos son reproductores, otros obreros y otros defensores. Construyen nidos. Está compuesta por: Muchos individuos agrupados en distintas categorías.

Las abejas: Son insectos que forman una asociación estatal ya que entre los individuos se establecen diferentes categorías (reina, obreras, zánganos) bajo el control de un órgano supremo (reina), y cada categoría realiza una función determinada (reproducción, alimentación, defensa).


Colonial: Para sobrevivir (formados por individuos de reproducción asexual). Está compuesta por muchos individuos unidos físicamente entre sí constituyendo un todo inseparable. Un ejemplo es el coral.



Las relaciones interespecíficas son las que se establecen entre las especies diferentes de un ecosistema.

 Algunas de las relaciones más habituales son:

 • Relación presa-depredador. Es la relación en la que una especie (el depredador)
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->Obtiene un beneficio a costa de otra especie que se ve perjudicada y que normalmente muere (la presa).

Ejemplo: : León y gacela. Una especie captura y mata a otra para obtener alimento. Una organismo puede ser el depredador de otro y a su vez ser también la presa respecto a un tercero.

Relación parásito-huésped. Es aquella en la que un organismo (el parásito) vive a costa de otro (el hospedador) del que obtiene lo necesario para vivir.

Ejemplo: Pulgón y rosal. El pulgón absorbe los nutrientes del rosal al que debilita y perjudica. El parasitismo no suele terminar la muerte de la especie parasitada.

Relación de mutualismo. Es aquella en la que las dos especies obtienen un beneficio
mutuo. En algunos casos se ha llegado a una total compenetración y las dos especies no pueden vivir de forma separada, se llama entonces simbiosis.
Ejemplo: El tiburón y la rémora.


Relación de comensalismo. Es la relación en la una especie (el comensal) obtiene un beneficio de otra sin que esta tenga ningún perjuicio, permaneciendo por tanto indiferente.

Ejemplo: Cangrejo ermitaño. El cangrejo ermitaño se aprovecha de la concha de otra especie que ya ha muerto para su protección.


  •  Relación de simbiosis:   Es la relación permanente que se establece entre dos especies diferentes que llevan una vida común, y de la que obtienen un beneficio recíproco. Dependen el uno del otro para sobrevivir.

Ejemplo: Liquen. Los líquenes son especies formadas por la asociación simbiótica entre un alga y un hongo. El alga produce el alimento por fotosíntesis y el hongo aporta la fijación al sustrato y humedad.




Conceptos I


Ecosistema: sistema compuesto de uno o más hábitats y de las especies que viven dentro. Está regulado por las interrelaciones entre los diferentes elementos que lo componen.



Hábitat: lugar físico de un ecosistema donde viven los individuos de una especie.


Medio ambiente: es el sistema global constituido por elementos naturales y artificiales de naturaleza física, química, biológica, sociocultural y de sus interrelaciones, en permanente modificación por la acción humana o natural que rige o condiciona la existencia o desarrollo de la vida.


Ecología: disciplina que estudia la relación entre los seres vivos y su ambiente.


Nicho ecológico: posición funcional o relacional que ocuparía una especie en un hábitat. Sería algo así como la profesión especializada que desempeña cada especie en un ecosistema: si son herbívoros las plantas de las que se alimentan, donde vive...

 Por ejemplo, los ciervos ocupan el nicho ecológico de alimentarse del sotobosque y parte de los árboles, los pájaros que lo habitan pueden habitar el nicho ecológico de la copa de los árboles, y ocupan el mismo hábitat pero su nicho ecológico es diferente, su ecología es distinta: se alimentan de diferentes cosas, viven en diferentes partes del árbol...


Población: conjunto de organismos o individuos de la misma especie que coexisten en un mismo espacio y tiempo y que comparten ciertas propiedades biológicas, las cuales producen una alta cohesión reproductiva y ecológica del grupo. La cohesión reproductiva implica el intercambio de material genético entre los individuos.


Especie: conjunto de individuos que proceden de antecesores comunes y que son capaces de reproducirse entre sí y de dar lugar a una descendencia fértil.


Comunidad: conjunto de poblaciones biológicas que comparten un área determinada y coinciden en el tiempo.

 

Conceptos II



Productores_ producen compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos mediante fotosíntesis.
Consumidores_ obtiene los compuestos orgánicos necesarios a partir de su comida
Hay diferentes niveles de consumidores, los consumidores primarios se alimentan directamente de los productores. En los ecosistemas terrestres son los herbívoros, y en los acuáticos es el zooplancton. Los consumidores secundarios son animales carnívoros que se alimentan de consumidores primarios.
Ej 1: productor- phytoplankton/    consumidor 1 - krill/   consumidor 2 - ballena azul


Ej 2: productor- hierba/    consumidor 1 - saltamontes/   consumidor 2 - ratonero común



Detritívoros_ Macroorganismo que consume materia en descomposición (también degradan materia orgánica de los detritus, materias medio degradadas). Ej. hormigas, escarabajos, babosas, ciempiés, grillos, lombrices de tierra, escorpiones, arañas, termitas, caracoles ...  

Saprófito_ microorganismo que se alimenta de la materia orgánica descompuesta. Generalmente no son parásitos, aunque algunas especies pueden actuar como tal, si las condiciones les son favorables.
Ej- hongo saprófito:  Son los más frecuentes en determinados ecosistemas e intervienen en la mineralización de los restos vegetales para que puedan posteriormente formar parte del humus. 

Parásitoun parásito es un organismo que vive a costa de otra especie. El parásito, que puede ser animal o vegetal, se alimenta del otro organismo, debilitándolo aunque, por lo general, sin llegar a matarlo. 
La especie que aloja al parásito se conoce como huésped u hospedador y sufre una degradación de su aptitud reproductiva ante la acción del otro organismo que, a su vez, logra mejorar sus propias condiciones y su capacidad de supervivencia. Por lo tanto, los parásitos se benefician de la asociación que establecen con el otro organismo, mientras que éste se ve perjudicado por el tipo de interacción. En algunos casos, los propios parásitos pueden convertirse en hospedadores de una tercera especie, que se conoce como hiperparásito.
Con el paso del tiempo y las sucesivas generaciones, los organismos hospedadores logran desarrollar ciertos mecanismos de defensa que alejan a los parásitos o minimizan su campo de acción. Los parásitos, de todas formas, pueden conseguir transformaciones fisiológicas y morfológicas a través de la selección natural.
Ej1: Plasmodium es un parásito que causa la malaria. Se reproduce en el hígado humano y en los glóbulos rojos. Parte de su vida, la pasa en el cuerpo del mosquito Anopheles. Este mosquito es el organismo que transmite el parásito de la malaria a los humanos.

Simbionte_  La Simbiosis es la estrecha relación entre organismos de diferentes especies. A los organismos involucrados se les denomina simbiontes. En función de la relación entre simbiontes, la simbiosis puede clasificarse como:
·         Parasitismo, cuando la asociación es desventajosa o destructiva para alguno de los miembros.
·         Mutualismo cuando la asociación es ventajosa y necesaria para ambos.
·         Comensalismo, cuando un miembro de la asociación se beneficia mientras que el otro no se ve afectado.









miércoles, 6 de febrero de 2013

Clonación


Clonaciones:
Clonaciones ocurren naturalmente, por ejemplo en gemelos o trillizos. También se puede dar en agricultura y horticultura. La clonación de animales se puede dar en fertilización “in Vitro”. Las bolas de células formadas cuando el cigoto pueden dividirse en partes distintas en el plato de Petri y cada parte puede formar un embrión genéticamente idéntico.
Hasta hace poco, clonar un animal a partir de otro era imposible porque las células del animal se convertían en nervios, músculos, piel…
La primera clonación animal fue de la oveja Dolly, en 1997, por Sir Ian Wilmut. Dolly fue creada por la fusión de un óvulo con la célula mamaria de una oveja adulta.

Clonación terapéutica:
Produce tejidos o incluso órganos que puede necesitar cualquier paciente. Los embriones humanos se usan como fuente de células madre. Su utilidad es muy grande; como reparar zonas del cuerpo dañadas, como el cerebro.
Hay muchas razones éticas por las que no se deben clonar humanos y en muchos países incluso las células madre están prohibidas.

Ética y clonación terapéutica:
Uno de los mayores beneficios de la clonación terapéutica es que las células madre son pluripotentes, es decir, pueden dar lugar casi a cualquier célula del cuerpo.  Otro riesgo es el rechazo inmunológico de algunos cuerpos. 

El proyecto Genoma Humano


El Proyecto Genoma Humano


Creado en 1990, comenzó como una asociación internacional con el objetivo de determinar la secuencia base del genoma humano. En 2003 ya se habían secuenciado tres mil millones de pares de bases. El trabajo continúa y consiste en localizar genes y ubicar su posición en los cromosomas mediante mapeo. El estudio de las proteínas producidas por estos genes dará soluciones a ciertos desórdenes genéticos.

Algunos de los beneficios médicos que están siendo investigados son:
-          Diagnóstico mejorado de enfermedades prenatales.
-          Detección más rápida de tendencias genéticas hacia ciertas enfermedades.
-          Terapia génica.
-          Investigación sobre medicamentos personalizados.

Ingeniería Genética


Consiste en el paso de genes de una especie a otra con el objetivo de crear nuevas variedades de organismos con características útiles y deseables. La ingeniería genética nos da la habilidad de transferir genes de una especie a otra completamente diferente en una sola generación. Por ejemplo, Hay genes de bacterias que han sido transferidos a plantas y genes de araña a cabras.

Transferir genes es posible debido a que el código genético es universal. Sin importar de qué especie se trate el código genético transmite la misma información y produce una secuencia de aminoácidos que es igual en todas las especies.


Identificación por ADN:

En la escena de un crimen, los forenses buscan huellas porque son únicas y sirven para identificar a los sospechosos. Además de huellas también buscan muestras de pelo, piel, sangre o cualquier fluido corporal ya que contienen ADN, capaz de identificar a una persona.
Averiguar la identidad de una persona a través de su ADN se denomina “identificación por ADN”. También se puede determinar la paternidad de un niño mediante muestras de ADN de los tres individuos.

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR):

La identificación por ADN solo se puede realizar si hay suficiente ADN en la muestra para realizar el procedimiento completo. Para ello se utiliza una reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que produce un millón de copias del ADN de la muestra para que haya suficiente para identificar un perfil. Este proceso se realiza a altas temperaturas y lo lleva a cabo un tipo especial de enzima polimerasa.
Tanto en España como en Estados Unidos, existen unas bases de datos de ADN que contienen la información y los perfiles de numerosos criminales, sospechosos, personas desaparecidas… Esta información es muy útil para resolver crímenes e investigaciones.

Electroforesis:

La electroforesis es un método utilizado para separar fragmentos de ADN según su tamaño y su carga electromagnética. Cualquier muestra de ADN contiene moléculas demasiado largas para ser utilizadas en la identificación por ADN. Por eso, las enzimas de restricción, cortan esas moléculas en fragmentos en puntos específicos de la secuencia de bases.
Esos fragmentos son colocados en un recipiente con gel (material viscoso) y se aplica una fuerza eléctrica. Cada fragmento de ADN tiene una carga negativa que le hará moverse por el gel. La distancia que un fragmento puede moverse depende de su tamaño; los más pequeños tienen mayor facilidad para desplazarse por el gel mientras que los más grandes tienen menos movimiento. Una vez se hayan separado todos los fragmentos son tintados y producen un patrón único de ADN denominado perfil de ADN.

La técnica de la transferencia génica

Uno de los primeros importantes usos de la transferencia génica fue producir insulina para pacientes diabéticos que no producían insulina correctamente. Hace muchos años, la insulina era obtenida del páncreas de la vaca o del cerdo pero el proceso era difícil y la insulina se solía contaminar. Hoy, los diabéticos se inyectan a si mismo insulina humana que ha sido producida por la modificada bacteria E.coli .
Hay tres pasos claves en el proceso:
·         Obtener el gen de insulina humana deseada en forma de una pieza de ADN.
·         Adjuntar este DNA a un vector, que lo llevará dentro de la célula hospedadora (E.coli)- el vector usas es el plásmido encontrado dentro de la bacteria.
·         Cultivar la E.coli bacteria para que  traduzcan el DNA y fabriquen insulina, la cual será recolectada.

Organismos genéticamente modificados (GMOs)

Hacia el 2009, casi 100 especies de plantas habían sido genéticamente modificadas y muchas pruebas fueron realizadas para evaluar su utilidad. En comparación, hay muy pocos ejemplos de animales genéticamente modificados.
La mayoría de ingeniería genética realizada se ha llevado a cabo con cultivos comerciables como maíz, patatas, tomate y algodón. Plantas han sido modificada para hacerlas resistentes  a plagas y enfermedades y tolerantes a herbicidas. Animales genéticamente modificados, por otra parte, han sido principalmente “farmed” por el producto de los genes insertados-los mas comunes son las proteínas como la de factor XI y α1 antitripsina, que son necesitas para el tratamiento de enfermedades humanas.

Tolerancia a los herbicidas

Los herbicidas son usados para matar malas hierbas en campos de cultivo pero son muy caros y pueden afectar los ecosistemas locales como también a las áreas cultivadas. Un comúnmente rociado y potente herbicida es el glifosato, que se descompone rápidamente por las bacterias del suelo. Para la mayor protección de los campos de cultivo,  los agricultores necesitan que rociarlos con herbicidas  varias veces al año. Pero ahora, los genes de las bacterias del suelo hay sido satisfactoriamente transferidos a las plantas de maíz haciéndolas resistentes al herbicida.
Los agricultores pues plantar las modificadas semillas del maíz, que germinan junto a las competidoras malas hierbas. Al rociar una vez con el glifosato ,mata  las malas hierbas y deja el maíz inafectado. El maíz luego crece y  “out-competes” cualquiera mala hierba que crezca posteriormente cuando el glifosato  “se ha roto en el suelo”. Los rendimientos mejoran  y menos herbicidas son necesarios de utilizar.


Reducción de la contaminación


Los cerdos alimentados a base de cereales y harina de soja pruducen una gran cantidad de fosfato en sus excrementos. El fosfato causa contaminación y eutrofización (proceso natural en ecosistemas acuáticos, caracterizado por un aumento en la concentración de nutrientes como nitratos y fosfatos, con los consiguientes cambios en la composición de la comunidad de seres vivos)[1] en el medio ambiente. Los cerdos modificados genéticamente se han desarrollado con un gen de la bateria E. Coli. Las bacterias producen una enzima, la fitasa, que produce fósforo digestible encontrado en cereales y harina de soja. Los cerdos modificados de manera genética producen esta enzima en su saliva por lo que pueden digerir mejor su alimento. Más cantidad de fósforo se convierte en digerible para ellos y menos sin digerir. Los cerdos absorben los nutrientes en su sangre, para que crezcan mejor, y mucho menos fosfato es liberado en su estiércol.


Beneficios y posibles inconvenientes de la modificación genética


La modificación genética en plantas y animales resulta de extrema ayuda para la raza humana, pero plantea cuestiones éticas y sociales, fuente de un gran debate. Algunas de las posibles ventajas para el futuro son enumeradas a continuación.

·        Dado el crecimiento de la población y la necesidad de que ésta se alimente, el hecho de que se mofidiquen plantas y animales para aumentar la cosecha o para conseguir que crezca en lugares donde anteriormente no podía hacerlo, proveerá más alimento. Se puede conseguir la tolerancia de las plantas a la sequía o al agua salada con el fin decultivar alimentos en zonas complicadas.

·        Las plantas de  cultivo resistentes a enfermedades no solo aumentan las cosechas sino que también reducen la aplicación de pesticidas perjudiciales.

·        Muchas sustancias, tales como la hormona de crecimiento humano, un factor de coagulación sanguínea, anticuerpos,  y vitaminas, ya se están produciendo mediante organismos genéticamente modificados para mejorar la salud humana.

Por otro lado, también hay quienes se muestran reacios ante el uso de plantas y animales genéticamente modificados.

·        Argumentan que los animales pueden sufrir daños por el hecho de que estos genes les sean insertados.

·        Existe una cierta preocupación ante el hecho de que las personas que consuman plantas y animales modificados genéticamente puedan verse perjudicadas.

·        Se desconocenlos efectos a largo plazo en el medio ambiente de los cultivos modificados genéticamente. Las plantas o animales podrían “escaparse” al medio y sus genes se podrían incorporar a las poblaciones silvestres (conjunto de individuos de una especie que habita un área determinada)[2], con consecuencias que se desconocen.

·        Los cultivos de alimento humano podrían ser controlados por un número pequeño de empresas dedicadas a la biotecnología.

·        Semillas y plantas genéticamente modificadas pueden ser más caras, resultando demasiado caras para los agricultores más pobres. La riqueza podría concentrarse en un porcentaje menor de la populación, lo cual podría perjudicar la economía local.

·        Un mayor número de organismo genéticamente modificados podría relacionarse con una reducción de la biodiversidad natural.



Explicación figura 4.14

Primero se extraen las células β del páncreas humano y del núcleo de estas células (del ADN) se extrae el fragmento de ADN que contiene el gen de la insulina. Posteriormente, esa cadena de ADN se va a replicar artificialmente para obtener así la cadena completa de ADN. Una vez obtenido ese fragmento de ADN completo, se pasa a otra cubeta y con una enzima de restricción se extrae el gen específico de la insulina. Ese gen luego se inserta en un plásmido (fragmento de ADN circular) de una bacteria y ese plásmido se vuelve a introducir en la bacteria. La bacteria en la cual ha sido introducido ese plásmido se va a reproducir y  con  ella también los plásmidos con el gen de la insulina. Esa bacteria al crecer va a expresar todo su ADN en forma de proteínas y entre esas proteínas fabrica insulina, que es obtenida mediante un proceso denominado purificación.