CURSO de BOTÁNICA Por: Rafael Escrig Fayos

TEMARIO DEL CURSO: 1º HISTORIA EVOLUTIVA DE LAS PLANTAS. (1 y 2) 2º DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN. (1 y 2) 3º TEJIDOS Y SISTEMAS DE DESARROLLO. (1 y 2) 4º LOS BOSQUES Y EL MEDIO URBANO. (1 y 2) 5º LOS ÁRBOLES DE NUESTRA CIUDAD. (1 y 2)

TEMA – 1º HISTORIA EVOLUTIVA DE LAS PLANTAS Donde hablaremos de:

- EL NACIMIENTO DE LA VIDA. - LA CÉLULA EUCARIOTA. - LA EVOLUCIÓN DE LAS PLANTAS.

INTRODUCCIÓN Algo que nos hace tan difícil reconocer que las plantas son seres vivos, igual que nosotros, es su escala temporal con respecto a la nuestra. Nuestras velocidades son tan distintas, que no nos damos cuenta de que formamos dos reinos que partiendo de un punto en común, sencillamente, hemos evolucionado de manera distinta. “Si las plantas mañana desaparecieran de la Tierra, la vida humana duraría unas pocas semanas, si por el contrario fuésemos nosotros los que desapareciéramos, las plantas volverían a hacerse con todo el territorio que les hemos arrebatado, y en tan solo cien años, todo vestigio de nuestra civilización, quedaría enterrado bajo el verde de sus hojas”.

LAS PLANTAS REPRESENTAN EL 99´5 % DEL TOTAL DE LA MATERIA VIVA DEL PLANETA. ASÍ QUE TODO EL RESTO DE SERES VIVOS, SOLO REPRESENTAMOS EL 0´5 % DE ESA BIOMASA. Y una cosa más para terminar esta introducción: TODA LA BIOMASA DEL PLANETA: PLANTAS, ANIMALES, INCLUIDO EL SER HUMANO, ES VEGETAL O SE ALIMENTA DE VEGETALES PARA CONVERTIRSE EN LO QUE ES. TAMBIÉN PODEMOS INCLUIR TODAS LAS FUENTES DE ENERGÍA DE ORIGEN ORGÁNICO (CARBÓN, PETRÓLEO, GAS), YA QUE DERIVAN DE ORGANISMOS EXISTENTES HACE MILLONES DE AÑOS.

CUADRO DE LA FORMACIÓN Y EL PROCESO EVOLUTIVO BIG BANG. FORMACIÓN DE LA TIERRA. MOLÉCULA AUTORREPLICANTE. L.U.C.A. FOTOSÍNTESIS. CÉLULA EUCARIOTA. ALGAS VERDES. PLANTAS PLURICELULARES. PECES. ANFIBIOS. GIMNOSPERMAS. AVES. ANGIOSPERMAS. GÉNERO HOMO. HOMO ERECTUS. HOMO SAPIENS. CROMAÑÓN. APARECE LA AGRICULTURA. 1ª CIVILIZACIÓN. SUMER.

13.700 Ma. 4.500 Ma. 4.000 Ma. 3.500 Ma. 2.500 Ma. 2.000 Ma. 1.000 Ma. 900 Ma. 530 Ma. 375 Ma. 350 Ma. 150 Ma. 100 Ma. 2 Ma. 800.000 Años. 200.000 Años. 32.000 Años. 8.500 Años. 4.000 Años.

EL NACIMIENTO DE LA TIERRA

LA TIERRA SE FORMÓ HACE 4.500 MILLONES DE AÑOS.

LA SOPA PRIMIGENIA.

AL PRINCIPIO, TODOS LOS PROCESOS FUERON QUÍMICOS.

1ª ATMÓSFERA: AGUA (H2O) + AMONIACO (NH3) + METANO (CH4)

2ª ATMÓSFERA: NITRÓGENO (N2) + DIÓXIDO DE CARBONO (CO2) + AGUA (H2O)

HAN PASADO 500 MILLONES DE AÑOS.

Millones de años más tarde, las grandes masas de vapor de agua expulsadas por los volcanes, se han condensado formando los océanos. las cianobacterias han liberado grandes cantidades de oxígeno. Aparece la tercera atmósfera. 3ª ATMÓSFERA: NITRÓGENO (N2) + OXÍGENO (O2) + AGUA (H2O)

ESQUEMA DE LAS TRES ATMÓSFERAS Según la teoría más aceptada, desde el nacimiento de la Tierra se han sucedido en el planeta tres tipos de atmósferas sucesivos: 1ª ATMÓSFERA: Agua H2O + Amoniaco NH3 + Metano CH4. (Merced al fenómeno de la disociación, los fotones procedentes de la radiación ultravioleta del Sol, incidirán en las moléculas de agua rompiéndolas, resultando de ello la formación de oxígeno libre): FOTODISOCIACIÓN = (2)H2O + Fotón = (4)H + O2. El hidrógeno, por ser más ligero y no poder ser retenido por la gravedad terrestre, con el tiempo, se irá escapando al espacio y el oxígeno resultante se combinará con el metano CH4, formando dióxido de carbono CO2 y agua H2O, y se combinará también con el amoniaco NH3, para formar nitrógeno N2 y agua H2O: (2)O2 + CH4 = CO2 + (2)H2O y (3)O2 + (4)NH3 = (2)N2 + (6)H2O

Ya hemos llegado a la segunda atmósfera: 2ª ATMÓSFERA: Nitrógeno N2 + Dióxido de Carbono CO2 + Agua H2O

Pero todavía no existen las condiciones para la vida: demasiado dióxido de carbono. Entonces hacen su aparición las cianobacterias, esas bacterias capaces de producir oxígeno que, desde los mares, tomarán el Dióxido de Carbono CO2 para su metabolización y que, a lo largo de millones de años, liberarán grandes cantidades de oxígeno O2, con lo que se habrá llegado a la tercera atmósfera; la actual que ahora tenemos y la única que podemos respirar: 3ª ATMÓSFERA:

Nitrógeno N2 + Oxígeno O2 + Agua H2O

LA ATMÓSFERA DE LA TIERRA La atmósfera actual de la Tierra está compuesta, en su mayor parte, por nitrógeno y oxígeno, pero también tiene muchos otros elementos en proporciones diferentes y muchos de ellos mínimas: NITRÓGENO: 78 % OXÍGENO: 21 % ARGÓN: 0,93 % DIÓXIDO DE CARBONO: 0,033 % NEÓN: 0,00182 % HELIO: 0,000524 % Y en mucha menor proporción: Metano, Kriptón, Hidrógeno, Óxido nitroso, Xenón, Ozono, Dióxido de nitrógeno, Yodo, Monóxido de carbono, Amoniaco y Vapor de agua.

PRIMER ORGANISMO VIVO

EL ORIGEN DE LA VIDA SE SITÚA CUANDO LAS MOLÉCULAS COMUNES DE TODO EL UNIVERSO, SE UNEN DE FORMA ALEATORIA PARA FORMAR LOS PRIMEROS RUDIMENTOS DE VIDA.

Ese primer organismo sobre la tierra, se cree que apareció hace 3.900 millones de años. Era un organismo simple similar a una bacteria. Según expuso Alexander Oparin, los compuestos orgánicos (aminoácidos y ácidos ribonucleicos) habrían surgido de la mezcla de las moléculas presentes en la atmósfera primitiva. Más tarde ese organismo inventó la fotosíntesis, y de esa forma, liberó grandes masas de oxígeno a la atmósfera, alterando las condiciones de vida en tierra firme y preparándola para la vida en ella. Esas primeras formas de vida son las cianobacterias, las primeras responsables de la vida en este planeta.

LAS CIANOBACTERIAS, ANTES LLAMADAS ALGAS VERDE-AZULES, SON ORGANISMOS PROCARIOTAS CAPACES DE REALIZAR LA FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA: PROCESO DE COMBINACIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO CON AGUA PARA FORMAR AZÚCAR, CON LO QUE RESULTA UN EXCESO DE OXÍGENO QUE ES LIBERADO.

TEORÍA DE OPARIN La primera teoría coherente sobre el origen de la vida la propuso en 1924 el bioquímico ruso Alexander Oparin. Oparin postuló que gracias a la energía aportada por la radiación ultravioleta procedente del sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de los gases atmosféricos primitivos AGUA, METANO y AMONÍACO dieron lugar a unas moléculas orgánicas llamadas PREBIÓTICAS o COACERVADOS. Estas moléculas, cada vez más complejas, eran aminoácidos (elementos constitutivos de las proteínas) y ácidos nucléicos que se depositarían en los litorales marinos combinándose entre sí millones de veces y dando lugar a la formación de otros compuestos de mayor complejidad que darían paso después a la aparición de los primeros organismos bióticos, predecesores de las protocélulas.

Alexander Oparin, biólogo y bioquímico ruso. (Úglich 1894 – Moscú 1980). Realizó importantes avances con respecto al origen de la vida. A mediados del siglo XX compuso su famosa teoría (TEORÍA DE OPARIN) para responder a la pregunta de cómo surgió la vida. No es la única teoría existente pero es la que más crédito ofrece entre los científicos por su comprobación en el laboratorio.

No obstante, el primero en sugerir que la vida podría haber empezado en una atmósfera diferente a la actual, fue el bioquímico inglés John Haldane. Observó que si la vida era la causante del oxígeno de la atmósfera, tenía que haber empezado cuando no había oxígeno en ésta y sí existía grandes cantidades de CO2 (dióxido de carbono), es decir, en la primera atmósfera. John B. S. Haldane (1892 – 1964). Fue un genetista y biólogo evolutivo inglés que, junto con A. Oparín, se le considera uno de los padres de las modernas teorías sobre el origen de la vida. Se encargó de erradicar el vitalismo del pensamiento científico, manteniendo que la vida pudo originarse a partir de materia inerte.

EXPERIMENTO DE MILLER Y UREY Miller y Urey, en 1953, realizaron los primeros experimentos para comprobar la Teoría de Oparin. En el laboratorio simularon las condiciones de la atmósfera primitiva, las fuentes de energía de aquel entonces y ciertas variaciones donde se obtuvieron no solamente aminoácidos, sino también nucleótidos, las unidades básicas de los ácidos nucléicos. Como conclusión se confirmó que, de condiciones abióticas (sin vida) se formaron moléculas orgánicas, y después sistemas precelulares que darían lugar a las primeras células.

EXPERIMENTO

HIPÓTESIS

Como forma de vida más rudimentaria, aparece LUCA (last universal common ancestor), el hipotético ancestro común de todos los seres vivos. Como hipótesis, es la primera prueba ordenada del origen de la vida. LUCA se convirtió en algo parecido a una célula capaz de reproducirse, de crear nuevas moléculas y de adquirir nuevas propiedades. De esa forma comenzó a dar pasos en el camino de la evolución y más tarde a la aparición de la célula PROCARIOTA.

LA CÉLULA La célula (del latín cellula, diminutivo de cella, ‘hueco’) es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. Los organismos vivos pueden ser UNICELULARES, como los protozoos y las bacterias, o PLURICELULARES. La teoría celular postula que todos los organismos están compuestos por células, y que todas las células derivan de otras precedentes. De este modo, todas las funciones vitales emanan de la maquinaria celular y de la interacción entre células contiguas. Por otra parte, la información genética en su ADN, permite la transmisión de la herencia de generación en generación.

En 1665 ROBERT HOOKE publicó los resultados de sus observaciones sobre tejidos vegetales. Efectuó sus investigaciones con el corcho, y las realizó con un microscopio de 50 aumentos construido por él mismo. Este investigador fue el primero que, al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de un panal, las bautizó con el nombre de células. EXISTEN DOS GRANDES TIPOS DE CÉLULAS: LAS PROCARIOTAS CUYO ADN ESTÁ DISPERSO EN EL CITOPLASMA, YA QUE NO CUENTAN CON UN NÚCLEO CELULAR DIFERENCIADO, Y LAS EUCARIOTAS QUE ALBERGAN LA INFORMACIÓN GENÉTICA EN UN NÚCLEO CELULAR.

ROBERT HOOKE (1635 – 1703)

LA HISTORIA DE LA CÉLULA

1899 Demuestra la individualidad de las neuronas. “TEORÍA DE LAS NEURONAS”: Las neuronas son la estructura básica y funcional del sistema nervioso.

Santiago Ramón y Cajal

LA TEORÍA CELULAR LA TEORÍA CELULAR AFIRMA QUE LA CÉLULA ES LA UNIDAD MORFOLÓGICA Y FUNCIONAL DE LOS SERES VIVOS. ESTOS SON SUS CUATRO CONCEPTOS FUNDAMENTALES: 1. Todos los seres vivos están constituidos por una o más células. La célula es la unidad estructural de la materia viva, y una célula puede ser suficiente para constituir un organismo. 2. La célula es la unidad fisiológica de los seres vivos. Es la unidad de vida más pequeña. 3. Toda célula proviene de la división de una célula anterior. Es la unidad de origen de todos los seres vivos. 4. Toda célula contiene material hereditario donde se encuentran las características del ser vivo y que serán transmitidas desde una célula madre a sus hijas.

LA CÉLULA PROCARIOTA Se llama PROCARIOTA a la célula sin núcleo celular definido, es decir, cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma (parte del protoplasma, en el interior de la célula donde se albergan todos los orgánulos celulares). Casi sin excepción los organismos basados en células procariotas son unicelulares, como las bacterias. Se cree que todos los organismos que existen actualmente derivan de una forma unicelular procariota.

CÉLULA PROCARIOTA MEMBRANA PLASMÁTICA CROMOSOMA CITOPLASMA PARED CELULAR Ribosoma

RIBOSOMA

Mesoma

Las PROCARIOTAS son células auto-replicantes, que se multiplican por división asexual, transfiriendo su ADN sin tener en cuenta la proximidad genética, pues aún no ha aparecido la sexualidad. Esas primeras células procariotas aún existen hoy en día y han sobrevivido precisamente por su simplicidad y por sus capacidades adaptativas. La célula PROCARIOTA se distingue fundamentalmente en la forma regular de su pared celular, no contiene núcleo definido y el material genético está disperso en el citoplasma. Las células procariotas crearon las: BACTERIAS, CIANOBACTERIAS Y ARQUEOBACTERIAS.

Las BACTERIAS son los organismos más abundantes del planeta. tan solo un gramo de tierra contiene aproximadamente unos 40 millones de bacterias y 1 mililitro de agua dulce, contiene más de 1 millón de ellas. Se estima que deben de haber más de 5 nonillones de bacterias (1 nonillón equivale a 1 millón de octillones = 10⁵⁴). Las CIANOBACTERIAS, son las bacterias capaces de realizar la fotosíntesis, por tanto, son las que han creado la atmosfera de nuestro planeta, propiciando las condiciones adecuadas para la vida en él. Las ARQUEOBACTERIAS son las que más se diferencias de las propias bacterias, se les supone los organismos más arcaicos del planeta y que menos han evolucionado. Se ha comprobado que pueden subsistir en las condiciones más extremas.

LAS BACTERIAS SON ORGANISMOS PROCARIOTAS.

LAS CIANOBACTERIAS REALIZAN LA FOTOSÍNTESIS. Existen unas 2.000 especies diferentes de cianobacterias.

LAS ARQUEOBACTERIAS o ARQUEAS, SON LOS ORGANISMOS MÁS PRIMITIVOS DEL PLANETA. Actualmente se las considera un reino diferente de las bacterias.

ESTRUCTURAS BACTERIANAS LA ESTRUCTURA EXTERNA DE LAS BACTERIAS ESTÁ FORMADA POR: FLAGELOS, PILI Y FIMBRIAS. El FLAGELO es un apéndice fino, largo y móvil (a modo de un látigo), que proporciona a la bacteria capacidad de impulso y movimiento independiente de desplazamiento. En las bacterias existen diferentes tipos de flagelos dependiendo de su número y su disposición en la pared celular. Las FIMBRIAS son los pelos más cortos y móviles que en gran número rodean a las bacterias para adherirse a las superficies que encuentran al paso, o a otras bacterias y que, igualmente, les permite cierto movimiento de impulso. Los PILI son los pelos más largos que la bacteria utiliza para su unión con otra bacteria, de la misma o diferente especie y, en la conjugación, realizar el traspase de su material genético.

EL FLAGELO BACTERIANO

EL MECANISMO DEL FLAGELO El flagelo está movido por un motor rotatorio. El rotor puede girar de 6.000 a 17.000 rpm., pero el apéndice solo alcanza de 200 a 1.000 rpm. PARTES DEL FLAGELO: 1. Filamento. 2. Espacio periplasmático. 3. Codo. 4. Juntura. 5. Anillo. 6. Eje. 7. Anillo. 8. Pared celular. 9. Estátor. 10. Anillo MS. 11. Anillo C. 12. Sistema de secreción. 13. membrana externa. 14. Membrana citoplasmática. 15. Extremo.

BACTERIA NADANDO

BACTERIA ESTACIONARIA

Embrague molecular desacoplado

Embrague molecular acoplado Motor BACTERIA NADANDO

Flagelo Acoplamiento

Proteína que desacopla el embrague

LOS PILI PILUS SEXUAL

F+

FIMBRIAS

F-

LOS PILI SON FILAMENTOS HUECOS, CUYA FUNCIÓN ES EL INTERCAMBIO DE FRAGMENTOS DE ADN EN LA CONJUGACIÓN.

LA CÉLULA EUCARIOTA

LA CÉLULA EUCARIOTA SE LLAMA CÉLULA EUCARIOTA LA QUE SÍ TIENEN UN NÚCLEO DIFERENCIADO DEL CITOPLASMA, ES DECIR AQUELLAS CUYO ADN SE ENCUENTRA DENTRO DE UN COMPARTIMENTO SEPARADO DEL RESTO DE LA CÉLULA. El paso de procariotas a eucariotas significó el gran salto en complejidad de la vida y uno de los más importantes de su evolución. Sin este paso, sin la complejidad que adquirieron las células eucariotas no habrían sido posibles ulteriores pasos como la aparición de los seres pluricelulares; la vida, probablemente, se habría limitado a constituirse en un conglomerado de bacterias. El éxito de las células eucariotas posibilitó las posteriores radiaciones adaptativas de la vida que han desembocado en la gran variedad de especies que existe en la actualidad.

EL GRAN PASO PARA LA VIDA, FUE LA FORMACIÓN DE LA CÉLULA EUCARIOTA. CON LA CÉLULA EUCARIOTA APARECE LA SEXUALIDAD Y LA HERENCIA GENÉTICA. LOS SERES HUMANOS ESTAMOS FORMADOS POR MILES DE MILLONES DE CÉLULAS EUCARIOTAS.

ESTRUCTURA DE LA CÉLULA EUCARIOTA MEMBRANA PLASMÁTICA: Es la encargada de controlar el paso de todas las sustancias y compuestos que ingresan o salen de la célula. NÚCLEO CELULAR: El núcleo contiene el material genético de la célula o ADN. CITOPLASMA: Es la parte del protoplasma que se ubica entre las membranas nuclear y la plasmática. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: Está formado por un sistema complejo de membranas distribuidas por todo el citoplasma. COMPLEJO DE GOLGI: Es un orgánulo donde llegan y se modifican algunas proteínas.

LISOSOMAS: Vesículas que contiene en su interior enzimas que actúan degradando las moléculas orgánicas que ingresan a la célula. MITOCONDRIAS: Realizan las reacciones químicas que permiten generar energía química a partir de moléculas orgánicas en presencia de oxígeno. VACUOLAS: Vesículas cuya función es la de almacenamiento. RIBOSOMAS: Están a cargo de la fabricación o síntesis de las proteínas. CITOESQUELETO: Es un conjunto variado de filamentos que forman un esqueleto celular. CENTRIOLOS: Son dos estructuras formadas que participan durante la división de la célula.

¿CÓMO SE FORMARON? TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA LA TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA FUE POPULARIZADA POR LYNN MARGULIS EN 1967, CON EL NOMBRE DE “ENDOSIMBIOSIS EN SERIE”. La teoría endosimbiótica postula que algunos orgánulos propios de las células eucariotas, especialmente plastos y mitocondrias, habrían tenido su origen en organismos procariotas que después de ser abrazados por otro microorganismo habrían establecido una relación endosimbiótica con éste. Así, se especula que tanto mitocondrias como cloroplastos provendrían de protobacterias y de cianobacterias respectivamente.

Lynn Margulis (EEUU 1938 - 2011), fue una destacada bióloga americana, considerada como una de las primeras figuras dentro del campo de la evolución biológica. Destaca por su teoría sobre la aparición de las células eucariotas como consecuencia de la incorporación simbiótica de diversos organismos procariotas, lo que llamó la “Endosimbiosis seriada” y que significó un hito dentro del mundo científico y de la microbiología. Posteriormente también postuló la hipótesis según la cual la simbiogénesis sería la principal fuente para la aparición y diversidad biológica a lo largo de la evolución. Entre otros galardones y distinciones internacionales, en 2001 fue nombrada Dra. Honoris causa por la Universidad de Valencia.

La Endosimbiosis es una estrecha asociación entre especies, en la que los individuos de una especie residen dentro de las células de otra.

LA CÉLULA EUCARIOTA VEGETAL La célula vegetal es eucariota y su núcleo está delimitado por una membrana. La pared celular es celulósica y tiene la rigidez necesaria para evitar los cambios de posición y forma. Los principales tipos de células vegetales son: ESCLEREIDAS MERISTEMÁTICAS COLENQUIMÁTICAS y PARENQUIMÁTICAS.

NÚCLEO

VACUOLA

PARED CELULAR CLOROPLASTOS

LA CÉLULA VEGETAL SE DIFERENCIA DE LA ANIMAL EN SU PARED CELULAR DE CELULOSA, UNA GRAN VACUOLA QUE ACUMULA NUTRIENTES, Y EN QUE TIENE CLOROPLASTOS PARA REALIZAR LA FOTOSÍNTESIS.

DIFERENTES CÉLULAS VEGETALES ESCLEREIDAS: que conforman tejidos muy duros como las cáscaras de determinados frutos. MERISTEMÁTICAS: Son las células que se encargan del desarrollo y crecimiento a lo largo y lo ancho. COLENQUIMÁTICAS: son aquellas que se conocen por su función sostenedora. PARENQUIMÁTICAS: Son las células que participan en la fotosíntesis y en el almacenamiento de todas aquellas sustancias que son utilizadas como reserva.

CARACTERÍSTICAS DE LA CÉLULA VEGETAL vs LA ANIMAL Las células vegetales a diferencia de las animales, presentan una pared celular rígida de celulosa, que determina la forma hexagonal que se observa en los tejidos vegetales y evita los cambios de forma y posición. Poseen vacuolas, que tienen la función de transportar y almacenar nutrientes, agua y productos de desecho. Una membrana nuclear que establece una barrera entre la cromatina (material genético) y el citoplasma. Un núcleo que encierra las moléculas de ADN y las proteínas que están organizadas en los cromosomas. Mitocondrias, que convierten los nutrientes en energía que utiliza la planta y Cloroplastos, orgánulos celulares que se ocupan de la fotosíntesis.

ESTRUCTURAS COMUNES

CÉLULA ANIMAL

CÉLULA VEGETAL

LA REPRODUCCIÓN. MITOSIS y MEIOSIS LA MITOSIS ES EL PROCESO, POR EL CUAL, LA CÉLULA SE DIVIDE EN OTRAS DOS IGUALES. La mitosis la realizan los organismos que se reproducen asexualmente y también las células somáticas (no reproductoras) de los organismos pluricelulares. LA MEIOSIS FORMA PARTE DE LA REPRODUCCIÓN SEXUAL DE LAS PLANTAS Y DE LOS ANIMALES. Solo utiliza la mitad de los cromosomas, siendo una mitad de la madre y la otra del padre. Por lo tanto, la diferencia entre mitosis y meiosis es que la mitosis comparte igual número de cromosomas, generando células hijas idénticas a las células madres.

MITOSIS

MEIOSIS

CUADRO DE LA EVOLUCIÓN PROCARIONTES:

BACTERIAS, CIANOBACTERIAS Y ARQUEOBACTERIAS.

EUCARIONTES PROTISTAS (autótrofos) : ALGAS Algas, rojas, pardas y verdes. METAFITAS EQUISETOS

- PROTOZOOS (heterótrofos) Ameboides, flagelados y ciliados.

FUNGI

METAZOOS

Setas, levaduras y mohos

PORÍFEROS

MUSGOS

MOLUSCOS

HELECHOS

INSECTOS

GIMNOSPERMAS

PECES y ANFIBIOS

ANGIOSPERMAS

REPTILES, AVES y MAMÍFEROS

REINO PROTISTA LOS PROTISTAS SON ORGANISMOS EUCARIOTAS, EN SU MAYORÍA MICROSCÓPICOS, QUE NO SON NI BACTERIAS, NI HOGOS, NI PLANTAS, NI ANIMALES. Están formados por células eucariotas unicelulares o pluricelulares, pueden ser microscópicos o macroscópicos, poseen nutrición autótrofa (algas) o heterótrofa (protozoos), la mayoría son acuáticos, pueden vivir en el mar, en agua dulce y en los líquidos corporales de otros organismos.

PROTISTAS AUTÓTROFOS: ALGAS

POSEEN CÉLULAS PARECIDAS A LAS VEGETALES, YA QUE PRESENTAN CLOROPLASTOS Y PARED CELULAR, LA MAYORÍA SON UNICELULARES Y CONSTITUYEN EL FITOPLANCTON. SEGÚN SU PIGMENTO SE PUEDEN CLASIFICAR EN: VERDES, PARDAS Y ROJAS, VIVEN EN HÁBITATS ACUÁTICOS, DULCES O MARINOS.

PROTISTAS HETERÓTROFOS: PROTOZOOS (Paramecio ciliado)

SON ORGANISMOS MICROSCÓPICOS, UNICELULARES Y HETERÓTROFOS, SE ALIMENTAN DE BACTERIAS, RESTOS DE ORGANISMOS Y OTROS ORGANISMOS MICROSCÓPICOS, VIVEN EN MEDIOS ACUÁTICOS, LA MAYORÍA SON DE VIDA LIBRE, PERO EXISTEN ALGUNOS PARÁSITOS.

FUNGI

Los integrantes del reino FUNGI no son animales ni plantas ni protistas. Son organismos eucariontes con paredes celulares formadas por quitina y no realizan la fotosíntesis, a diferencia de las plantas cuya pared celular está formada por celulosa y sí realizan la fotosíntesis.

SETA

REPRODUCCIÓN

HONGO

METAFITAS REINO PLANTAE Las metafitas son seres eucariótas, pluricelulares, autótrofos, en los cuales sus células se agrupan para formar tejidos, órganos, sistemas y aparatos. Las metafitas están compuestas por raíz, tallo y hojas.

METAZOOS REINO ANIMALIA Los metazoos son seres eucariótas, pluricelulares, heterótrofos, en los cuales las células se agrupan para formar tejidos, órganos, sistemas y aparatos.

PERO HAGAMOS UN REPASO Y VEAMOS

¿CÓMO EVOLUCIONÓ LA VIDA?

DESDE UNA SENCILLA CÉLULA PROCARIOTA SIN NÚCLEO DEFINIDO, HASTA EL SER HUMANO CON MILES DE MILLONES DE CÉLULAS ESPECIALIZADAS Y UN CEREBRO CAPAZ DE REGENERARSE.

En los años 60 del pasado siglo el neurobiólogo norteamericano Joseph Altman descubrió, investigando con ratas, que poseían cierta capacidad de creación de células neuronales, descartando que el proceso de NEUROGÉNESIS desapareciera totalmente tras el nacimiento. En España, la neurogénesis fue detectada por primera vez en lagartos por el científico y biólogo español José Manuel García Verdugo, catedrático de la Universidad de Valencia. Posteriormente su trabajo lo extendió a otros cerebros de mamíferos y a humanos. “Neurogenesis In Adult Subventricular Zon” J.M. García Verdugo (2002).

Se ha demostrado que el enriquecimiento ambiental y el ejercicio físico mejoran el crecimiento de las neuronas. Hoy en día sabemos que tanto las neuronas como las células gliales se siguen produciendo por la diferenciación de células madre durante toda la vida de los organismos.

Ya se han cumplido 110 años desde que Ramón y Cajal vaticinó la regeneración neuronal. El premio Nobel se adelantó con creces a su tiempo ya que el cerebro pasó de ser considerado un sistema estático a otro en constante cambio. En 1905, Cajal inició el estudio de la degeneración y regeneración del sistema nervioso, publicando numerosos artículos que fueron resumidos en su libro “Estudios sobre la Degeneración y Regeneración del Sistema Nervioso”.

Ramón y Cajal

Joseph Altman

J.M. García Verdugo

LA VIDA COMIENZA EN EL MAR

LAS PRIMERAS FORMAS DE VIDA QUE TRAS MILLONES DE AÑOS DE EVOLUCIÓN, SE TRANSFORMARÍAN EN LAS PRIMERAS ALGAS Y LOS PRIMEROS PROTOZOOS, COMENZÓ EN EL FONDO DEL MAR.

Si volvemos al principio, veremos que la vida comenzó a formarse en el fondo del mar, ya que fuera del agua las condiciones no eran las más propicias: altísimas temperaturas, excesivo CO2, excesivo nitrógeno y el vapor resultante de la evaporación de la superficie de las aguas en ebullición. Así, los primeros organismos que se formaron eran anoxigénicos, es decir, no precisaban el oxígeno para respirar: PRIMERO FUERON LOS UNICELULARES Y MÁS TARDE, CUANDO LAS CÉLULAS SE AGRUPAN Y FORMAN ÓRGANOS ESPECIALIZADOS, APARECIERON LOS ANÉLIDOS, LOS CRUSTÁCEOS Y LOS PECES. ESTOS FUERON LOS PRIMITIVOS HABITANTES DEL PLANETA.

Después de cientos de millones de años de evolución, con la retirada de las aguas y el movimiento de las masas continentales, se crearon franjas litorales que eran cubiertas y descubiertas alternativamente por las aguas, obligando a los organismos que vivían en esas zonas (plantas y animales) a evolucionar en el nuevo ambiente. Surgen los primeros anfibios que más tarde se convertirán en reptiles y después de millones de años en los mamíferos actuales.

“Leefructus mirus” PROTOANGIOSPERMA FÓSIL

¿Y CÓMO EVOLUCIONARON LAS PLANTAS?

DESDE UNA HUMILDE CÉLULA EUCARIOTA CON CAPACIDAD PARA REALIZAR LA FOTOSÍNTESIS, HASTA LA PROVOCATIVA PLANTA CON FLOR QUE BUSCA EL CONCURSO DE LOS ANIMALES PARA SEGUIR EVOLUCIONANDO.

LAS ALGAS VERDES-AZULES PRIMITIVAS COLONIZARON LA TIERRA Los organismos eucariotas evolucionaron hacia organismos protistas y éstos se inventaron la forma de aprovechar la radiación solar alimentándose con la fotosíntesis. Este grupo está representado por las algas unicelulares más simples que forman EL FITOPLANCTON, RESPONSABLES DE LA MAYOR PRODUCCIÓN DE OXÍGENO EN LA TIERRA. Las algas son las primeras formas de vida del reino protistas que surgió de los océanos. Éstas evolucionaron hacia las metáfitas y las angiospermas actuales.

Angiospermas

Ginkgos

Helechos

Musgos

Algas verdes ancestrales

EVOLUCIÓN

Gimnospermas

La masiva producción de oxigeno realizada por el fitoplancton, hizo cada vez más respirable la atmósfera exterior, lo que coincidiendo con la retirada de las aguas, propició que los primeros anfibios y las primeras algas verdes colonizadoras de la tierra firme, tuvieran que evolucionar dentro de las nuevas condiciones de vida.

Con posterioridad a los musgos y equisetos, en el Carbonífero, aparecieron las primeras plantas vasculares como la RHYNIA, un género de plantas fósiles que vivió durante el Devónico inferior, hace 359 millones de años. Probablemente se propagó en lugares semipantanosos. Sus restos fósiles han sido hallados en Escocia. Tenía un sistema vascular muy simple con PROTÉSTELA (conjunto de floema y xilema formando un cilindro central). No tenía hojas sino una serie de tallos desnudos fotosintéticos y poseía muchos esporangios (cavidad donde se originan y están contenidas las esporas) en el extremo de los tallos. Contaba con rizomas con los que se fijaba al suelo. El rizoma es un tallo carnoso que actúa como órgano de acumulación de nutrientes, estos no son raíces, cuya función es absorber nutrientes, sino que emiten raíces por la cara inferior y tallos por la superior.

ESPORANGIOS

XILEMA FLOEMA

TALLOS FOTOSINTÉTICOS

RIZOMA

SECCIÓN HORIZONTAL DE UN TALLO DE RHYNIA FÓSIL

Esporangios

Fósil y dibujo recreando una “Rhynia gwynne-vaughani”

Fósil y dibujo recreando una “Cooksonia pertoni”

LAS PRIMERAS PLANTAS COLONIZAN LA TIERRA FIRME

Dr. William Mackie

Dr. Robert Kidston (1852 – 1924)

Dr. D. T. Gwynne-Vaughan ((1871 – 1915)

El Prof. William Mackie, quien descubrió los yacimientos geológicos de Rhynie Chert, en Escocia y los profesores Richard Kidston y David Thomas Gwynne-Vaughan, que estudiaron y describieron RHYNIA y otros fósiles de plantas vasculares, del mismo periodo encontrados en dicho yacimiento.

ESTELA DE PSARONIUS, (HELECHO GIGANTE FOSIZADO)

EL ESTUDIO BOTÁNICO

LA EVOLUCIÓN DE LAS CIENCIAS BOTÁNICAS El estudio de la evolución botánica se ha llevado a cabo desde mediados del siglo XVI gracias a científicos, naturalistas, biólogos y botánicos como Carolus Clusius, Robert Hooke, Carlos Linneo, JeanBaptiste Lamarck, Alexander von Humboldt y tantos otros. Pero no fue hasta el siglo XIX con Charles Darwin y Gregor Mendel, cuando nació el evolucionismo y las bases para el conocimiento de la herencia genética.

No fue hasta entrado el siglo XVIII cuando gracias a la política ilustrada de países como España, al que después se sumarían Francia, Gran Bretaña y los Países Bajos, cuando las ciencias tomaron un imparable auge. Durante el reinado de los primeros borbones con Carlos III a la cabeza se estableció una política de investigación en todas las áreas de la ciencia: oceanografía, geografía, geología, medicina, zoología, botánica,… Las expediciones al Nuevo Mundo se sucedían y sobresalían científicos como Hipólito Ruíz y José Antonio Pavón (Expedición al Virreinato del Perú), José Mariano Mociño (Expedición a Nueva España), Alejandro Malaspina (Expedición durante 7 años a América, Asia y Oceanía) o José Celestino Mutis (Expedición a Nueva Granada) donde este último pudo clasificar más de 20.000 especies vegetales y 7.000 especies animales.

José Antonio Pavón y Jiménez, 1754-1840

José Celestino Mutis, 1732-1808

José Mariano Mociño, 1754-1820

Antonio José Cavanilles, 1754-1804

Alejandro Malaspina, 1754-1810

José Quer Martínez 1695-1764

No obstante, la botánica española ha estado históricamente a la zaga desde la formulación de las teorías evolutivas. Mientras que la botánica en Europa y Norteamérica iba progresando gracias al nuevo enfoque que suponían las teorías evolucionistas, la botánica española de la segunda mitad del siglo XIX no reaccionó de la misma forma, presentando cierto inmovilismo. Este retraso ha sido superado durante el siglo XX en que la botánica en España se ha colocado al mismo nivel que en todo el mundo y en particular en la botánica filogenetista. La irrupción de las técnicas moleculares (la técnica del Carbono 14 que veremos también más adelante) y métodos filogenéticos se han sucedido en una serie de métodos cada vez más sofisticados que se han refinado para ajustarse mejor al análisis y naturaleza de los datos procedentes de distintas técnicas moleculares para fijar así nuevas especies, incluso cambios de género.

FILOGENÉTICA LA FILOGENÉTICA ES LA PARTE DE LA BIOLOGÍA EVOLUTIVA QUE SE OCUPA DE DETERMINAR LA FILOGENIA, QUE EN SU SENTIDO BIOLÓGICO ES LA RELACIÓN EXISTENTE ENTRE ESPECIES O TAXONES EN GENERAL. La filogenética consiste en el estudio de las relaciones evolutivas entre diferentes grupos de organismos a partir de la distribución de los caracteres primitivos y derivados en cada taxón, utilizando matrices de información de moléculas de ADN y de morfología. Con esta información se establecen los árboles filogenéticos, base de la clasificación que forma parte de la sistemática, y que además también comprende los sistemas de clasificación clásica o Linneana.

EL REINO DE LAS PLANTAS VASCULARES Los peces que ya habían sustituido sus aletas por patas, seguirían su camino hasta llegar a los mamíferos actuales, y las algas verde-azuladas que consiguieron evolucionar para sostenerse en la tierra seca, inventarán raíces y tallos para amoldarse a la nueva situación. Aparece el tallo, los vasos conductores y las raíces, después las hojas y la fecundación por aire. Y a partir de entonces, la lucha constante de las plantas es la búsqueda de la luz.

Las nuevas plantas tuvieron que seguir inventando las hojas para conseguir mayor superficie energética, y tuvieron que crecer y hacerse más grandes y fuertes, aportando lignina a sus tallos y creando cada vez más vasos conductores y haces de vasos que transportarían los nutrientes por toda la planta.

VASOS CONDUCTORES

El mayor reto con que se enfrentaron las nuevas plantas fue la fecundación. En el mar los gametos fecundaban el óvulo de la planta nadando, cosa que continuó sucediendo con los protozoos y ha continuado hasta ahora en todos los metazoos, incluidos nosotros. Pero fuera del agua tuvieron que variar el sistema de fecundación y evolucionaron de un medio acuoso a un medio seco, siendo a partir de entonces el viento, el encargado de llevar los espermatozoides (polen) hasta el óvulo femenino. Una vez allí, el gameto masculino se depositaría sobre el óvulo femenino dando comienzo a la germinación.

FECUNDACIÓN EN MEDIO LÍQUIDO

FECUNDACIÓN EN MEDIO SECO

Y tuvieron que buscar la luz como principal fuente de vida, compitiendo unas con otras por un espacio y un techo libre donde captar la radiación solar. Musgos, equisetos y helechos. Más tarde Ginkgoales, Cycadales, Arecaceas, Coníferas. Las coníferas cubrieron la Tierra en el periodo Carbonífero hace unos 350 millones de años.

APARECEN LAS GIMNOSPERMAS

LAS GIMNOSPERMAS FORMAN UN GRUPO MUY PRIMITIVO DE PLANTAS QUE APARECIERON HACE UNOS 350 MILLONES DE AÑOS. Se caracterizan porque tienen vasos conductores y flores pero no tienen frutos. Son plantas de gran porte, muy ramificadas y longevas, de hojas pequeñas y perennes, en su gran mayoría. Sus flores son pequeñas y poco vistosas. Muchas de ellas producen piñas u otros falsos frutos, que solo sirven para proteger a las semillas. Los árboles de coníferas son muchas veces monopódicos, es decir, con un solo pie o tallo central dominante. El grupo más abundante de las Gimnospermas es el de las CONÍFERAS que comprenden 6 familias y unas 600 especies como el pino, el abeto, la araucaria, el ciprés, la secuoya, el cedro, el alerce o la pícea.

INTENTEMOS RECONOCER LAS SIGUIENTES GIMNOSPERMAS

ABETO CEDRO CICA CIPRÉS GINKGO PINO

PINO GINKGO

CIPRÉS

CICA CEDRO ABETO

Pinus pinea. PINO PIÑONERO

FLOR FEMENINA DEL PINO

FLOR MASCULINA DEL PINO

BOSQUE DE SECUOYAS

PARQUE NACIONAL MUIR WOODS. CALIFORNIA

Sequoia sempervirens es la única especie de secuoya, un género de plantas perteneciente a la familia de las cupresaceas (subfamilia secuoia). Es conocida vulgarmente como secuoya roja o secuoya de California. Es un árbol perennifolio muy longevo, entre 2000 y 3000 años y el ejemplar más alto que existe alcanza los 115,61 m., de altura y 7,9 m de diámetro en su base. La corteza gruesa, rica en taninos, combinada con un follaje que empieza en las alturas, por encima del suelo, suministran una buena protección a los daños causados tanto por fuego como por insectos, lo cual contribuye a la longevidad de la especie. Aunque hoy en día es el ser vivo más alto del planeta, en el pasado fue superado por eucaliptos y abetos gigantes hoy en día desaparecidos.

SecuoIa sempervirens. SECUOYA ROJA DE CALIFORNIA

SECCIÓN DEL TRONCO DE UNA SECUOYA MILENARIA.

En España, merced a una política de reforestación en los años cuarenta del pasado siglo, se replantaron muchas zonas con diferentes especies de coníferas con la intención de depender mínimamente de las importaciones en materias primas forestales al tiempo que se creaban unas zonas de alta densidad boscosa necesarias para futuras explotaciones madereras. Con el ánimo de encontrar especies de fácil adaptación y de la máxima rentabilidad, se plantaron diferentes tipos de coníferas, entre ellas la secuoya roja de California “Secuoya sempervirens”. Las experiencias se realizaron en distintos puntos de la Península, destacando la de Monte de Las Navas, cercana a la localidad de Cabezón de la Sal, en Cantabria, donde se puede admirar actualmente una definida masa boscosa de secuoyas que ocupa un espacio de 2.5 Ha. Con ejemplares de hasta cuarenta metros de altura. La zona está declarada Monumento Natural por el Gobierno de Cantabria.

Secuoyas del Monte Cabezón. Cantabria.

Abies alba. ABETO COMÚN

Cupressus sempervirens. CIPRÉS COMÚN

Araucaria heterophylla. ARAUCARIA EXCELSA

Araucaria araucana. PINO ARAUCARIA

Cedrus libani. CEDRO del LIBANO

Larix decidua. ALERCE

El Alerce Larix decidua, es un gigante de la Patagonia (Chile y Argentina, donde forma bosques con árboles de más de 50 m. de altura y ejempleres con más de 2500 años.

Picea abies. PÍCEA COMÚN

Taxus baccata. TEJO COMÚN

El tejo común, también llamado tejo negro (Taxus baccata), es una gimnosperma originaria de Europa. Se trata de un grupo muy primitivo de coníferas y es el único representante de la familia de las taxáceas. Su crecimiento es lentísimo y se le atribuye una longevidad de hasta cinco mil años. Se desarrolla en ambientes frescos y umbríos de montaña. Son famosos por su tamaño y edad los tejos de Irlanda. En España, el tejo suele encontrarse como árbol aislado o formando a veces pequeños rodales. El mayor número de ejemplares reunidos se contabilizan en Cantabria y Asturias. En la Comunidad Valenciana, lo podemos encontrar en puntos de la sierra de Aitana. Es altamente venenoso en todas sus partes. El falso fruto es un ARILO (la única parte comestible no venenosa) de un llamativo color rojo en cuyo interior se encuentra la semilla.

Juniperus thurifera. SABINA ALBAR

La Sabina albar “Juniperus thurifera” pertenece a la familia de las Cupresáceas. Es una conífera que alcanza los ocho metros de altura y es oriunda de los Alpes franceses, la Península Ibérica y el norte de Marruecos. Cerca de nosotros existe un importante sabinar en la Puebla de San Miguel, que posee magníficos ejemplares milenarios. También podemos encontrar extensas zonas de sabinar en la región aragonesa de Los Monegros, en Soria, en Guadalajara, en Cuenca y en Teruel. La especie “Juniperus phoenicea” conocida como Sabina negra, también está ampliamente representada en la Península Ibérica. Existe una interesante variedad de esta especie, endémica de las Islas Canarias, conocida como Sabina canaria “Juniperus phoenicea. subsp. Thurbinata. var. canariensis”. Estas coníferas son el símbolo de la Isla del Hierro y son admiradas por las formas retorcidas que adoptan sus troncos al estar expuestas a los continuos vientos de la isla. Propagan sus semillas los cuervos.

Juniperus phoenicea. var. canariensis. SABINA CANARIA

LAS SABINAS Y LOS CUERVOS, UNA SIMBIOSIS PERFECTA.

Los frutos de la Sabina son globosos y carnosos de unos 10 milímetros de diámetro, que llevan de 4 a 10 semillas con una cubierta muy dura que hace difícil la germinación, por lo que es necesario que pasen por el tracto digestivo de algún ave para estar en su óptimo estado de germinación. El cuervo “Corvus corax” es la principal ave que favorece la diseminación, de forma que cuando ingiere sus frutos la mezcla con los jugos gástricos de su estómago, disolviendo las resinas que contienen y garantizando una nueva generación de sabinas cuando éstos son defecados.

Y LLEGARON LAS ANGIOSPERMAS

UNA EXPLOSIÓN DE VIDA

Las angiospermas, comúnmente llamadas plantas con flores, son plantas con semillas cuyas flores poseen verticilos o espirales ordenadas en sépalos, pétalos, estambres y carpelos, siendo éstos últimos los que encierran los óvulos y reciben el polen sobre su superficie estigmática en lugar de directamente sobre el óvulo como ocurre en las gimnospermas. Las angiospermas, forman el grupo más extenso dentro de las espermatofitas con cerca de 270.000 especies. A su vez se dividen en monocotiledóneas y dicotiledóneas, según tenga sus semillas uno o dos cotiledones.

PLANTAS CON FLORES COMPARACIÓN ENTRE PLANTA GIMNOSPERMA Y ANGIOSPERMA

FLOR COMPLETA

LOS VERTICILOS DE LA FLOR

Hace 100 millones de años, durante el periodo Jurásico, las plantas se inventaron la flor y se aliaron con los insectos, sobre todo con insectos dípteros, aves y mamíferos para asegurarse su diseminación. Las flores fueron la gran innovación de las plantas para seducir y conseguir la polinización cruzada..

LA FLOR FUE EL ÚLTIMO EXPERIMENTO DE LAS ANGIOSPERMAS. LA POLINIZACIÓN POR EL VIENTO (ANEMOFILIA) NO ERA SUFICIENTE Y BUSCÓ LA COMPLICIDAD CON EL REINO ANIMAL.

¿Dónde llegará la evolución de las angiospermas? ¿Qué nueva y refinada técnica inventarán las plantas para perpetuarse en el planeta?

FIN DEL TEMA 1º