La
materia viva es extremadamente compleja. Si consideramos a un organismo un
animal, por ejemplo, hay muchas formas de abordar su estudio. Podemos estudiar
su morfología, su fisiología, podríamos también analizar la composición química
de alguna de sus células e incluso considerar el papel que tiene dentro de un
ecosistema y estudiar las relaciones que establece con otras especies y con su
ambiente. Esta organización se puede comprender en diferentes niveles que
facilitan la comprensión y estudio de la vida. Una forma de estudiar un nivel
en particular es observando sus componentes, es por ello que los biólogos pueden
ampliar su punto de vista sobre algún tema en particular como el estudio de las
células y sus componentes estructurales. Al aprendizaje sobre un tema amplio mediante
el estudio de sus partes se le llama Reduccionismo.
Por
ello, se han establecido diversas categorías o niveles para abordar su estudio que,
desde el punto de vista biológico, la organización de la materia va desde el
nivel más elemental, que comprende el átomo y las partículas subatómicas, hasta
la conformación de los grandes ecosistemas presentes en la biosfera. Es por
esto, que se dice que la organización biológica es jerárquica,
es decir, se estructura en niveles de organización de complejidad
creciente.
Se
le conoce como "Niveles de Organización" a los diferentes
grados de complejidad de los organismos y sistemas biológicos (Fig. 1). Cada
nivel de organización incluye los niveles inferiores y constituye, a su vez, la
base de los niveles superiores. Y lo que es más importante, cada nivel se
caracteriza por poseer propiedades y características específicas que distingue
a ese nivel de otro y que no existen en el anterior, a lo que se le conocen
como propiedades emergentes.
Por
ejemplo, en las poblaciones de organismos tienen propiedades emergentes como la
densidad de población, estructura por edades, tasa de natalidad y mortalidad etcétera.
Los individuos que conforman a esa población no tienen esas características.
Otro caso sería el estudio del cerebro que está compuesto de millones de neuronas,
sin embargo, se podrían estudiar todas estas células nerviosas individuales y
no tener idea de las capacidades funcionales del cerebro. Sólo cuando las
neuronas se conectan entre sí de manera precisa se hacen evidentes las
propiedades emergentes, tales como la capacidad para pensar, hacer juicios, y
la coordinación motora, es por ello que se dice que el todo no es más que la
suma de sus partes.
Las
múltiples interacciones que ocurren entre los componentes de un nivel de
organización determinan sus propiedades emergentes. Así, desde el primer nivel
de organización habitualmente relacionado al nivel subatómico, hasta el nivel
de la biosfera se producen interacciones permanentes entre cada nivel de
organización.
Los
niveles de organización de la materia se pueden agrupar en dos grandes categorías.
Una de ellas los clasifica en dos grandes niveles: ABIÓTICOS y BIÓTICOS.
Los abióticos abarcan la materia inorgánica, lo que no tiene vida, dentro de estos
niveles encontramos a las partículas subatómicas, los átomos, las moléculas, los
complejos supramoleculares y los organelos celulares. Mientras que los niveles
bióticos hacen referencia a la materia orgánica, es decir, lo que tiene
vida. Aquí se encuentran desde las células hasta la propia biosfera.
En
la segunda manera de clasificar se dividen en niveles de organización química, niveles
de organización biológica y niveles de organización ecológica. Estos se describirán
con mayor detalle a continuación:
- NIVELES
DE ORGANIZACIÓN QUÍMICA: Se compone de las unidades que conforman la materia y
se estructura en función del tamaño. Así, su orden creciente es el siguiente:
partículas subatómicas, átomos, moléculas, complejos supramoleculares y
organelos. Estos no son posibles observarlos a simple vista ni con
aparatos científicos, a excepción de los organelos que se pueden observar
mediante un microscopio óptico.
- NIVELES
DE ORGANIZACIÓN BIOLÓGICA: Está compuesto por las diferentes estructuras que
organizan a los organismos. Posee cinco niveles en orden creciente: célula,
tejido, órgano, sistema de órganos y organismo o especie.
- NIVELES
DE ORGANIZACIÓN ECOLÓGICA: Comprende las relaciones que establecen los seres con
su entorno y con otras especies. Se compone de cuatro niveles. En orden
creciente, se encuentran: población, comunidad, ecosistema, y biósfera. Este
último incluye a todos los sistemas descritos anteriormente.
Como
ya se mencionó, los niveles abióticos y la organización química son
los que no poseen vida. Estos vienen dados por la influencia de componentes
físico-químicos, así como las interacciones que se dan entre ellos para formar
los niveles superiores. Este abarca 3 niveles principales:
- NIVEL
SUBATÓMICO: Es el nivel más básico, este está conformado por los electrones, protones y neutrones,
que a su vez forman parte del siguiente nivel de organización: los átomos.
Pueden ser elementales o compuestos.
ELECTRÓN: Partícula
con masa y carga eléctrica negativa (e-).
PROTÓN: Partícula con masa y carga eléctrica positiva (p+).
NEUTRÓN: Partícula con masa y sin carga eléctrica (n0).
Este
nivel no forma parte del estudio de la Biología, es la Física y Química la cual
se encargan de estudiarlos. En la siguiente tabla se muestran
las características más importantes de las partículas.
PARTÍCULA
|
SÍMBOLO
|
CARGA
|
MASA
|
UBICACIÓN
|
DESCUBRIDOR
|
Electrón
|
e-
|
−1,6×10−19
|
9,1×10-31
|
Orbitales
|
Thomson
|
Protón
|
p+
|
1,6×10−19
|
1.67×10-27
|
Núcleo
|
Rutherford
|
Neutrón
|
n0
|
0
|
1.67×10-27
|
Núcleo
|
Chadwick
|
- NIVEL
ATÓMICO: Son los componentes básicos de la materia que conserva todas las
propiedades químicas de un elemento y no puede dividirse en otra sustancia más
diminuta. Cada átomo se compone de un núcleo formado por los protones (p+) y
los neutrones (n0), además posee a su alrededor una nube de
electrones (e-), estos varían de acuerdo con el elemento químico del
cual se esté hablando. Los átomos no pueden existir libres en la
naturaleza, tienden a asociarse formando a los elementos, que son
sustancias puras que contienen átomos de un mismo tipo y se distinguen por su
número atómico (número de protones).
- NIVEL
MOLECULAR: Este nivel incluye a las moléculas, que resultan de la
asociación de átomos que interactúan entre sí mediante enlaces o fuerzas
químicas y estos a diferencia de los átomos si se pueden separar. Si los átomos
unidos son de la misma clase, dan lugar a un Elemento, si son de clase
distinta forman un Compuesto. Las moléculas se clasifican en orgánicas e
inorgánicas.
A
las moléculas que están presentes en los sistemas biológicos, se les
denomina Biomoléculas o Macromoléculas y están compuestas
principalmente por átomos de carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno
(N), fósforo (P) y azufre (S), estas están constituidas por varias moléculas
que pueden ser similares entre sí o no, por lo tanto, poseen una masa molecular
elevada. Generalmente se pueden describir como la repetición de una o unas
pocas unidades mínimas llamadas Monómeros, estos monómeros se unen
químicamente mediante un proceso llamado Polimerización formando grandes
moléculas llamadas Polímeros. Como ejemplos tenemos a los
carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y agua entre otras.
MONÓMERO
|
POLÍMERO
|
TIPO
DE ENLACE
|
Glucosa
|
Carbohidratos
|
Glucosídico
|
Ácidos
Grasos
|
Lípidos
|
Éster
|
Aminoácidos
|
Proteínas
|
Peptídico
|
Ácidos
Nucleicos
|
Nucleótidos
|
Fosfodiéster
|
Por
otro lado, los Complejos o Montajes Supramoleculares surgen
como resultado de la interacción covalente de diferentes macromoléculas, el
proceso por el cual se forma un montaje supramolecular se conoce como Autoensamblaje
Molecular. Estos complejos pueden organizarse alcanzando un mayor nivel de
complejidad: los Organelos Celulares que son, en biología
celular, aquellas estructuras suspendidas en el citoplasma de la célula, que
tienen una forma y funciones especializadas bien definidas, estos son la
base del funcionamiento de la célula. Algunos ejemplos de estos son los
ribosomas, las membranas celulares, los flagelos, el centriolo, el
citoesqueleto, el nucléolo, los cromosomas e incluso los virus son considerados
como complejos supramoleculares.
NIVELES BIÓTICOS
(ORGANIZACIÓN CELULAR)
Los
niveles bióticos hacen referencia a lo que posee vida. Hacen referencia a las
diferentes estructuras que conforman a un sistema vivo. Estos niveles van desde
interacciones celulares pasando por los tejidos, órganos, sistemas y aparatos y
como tal a un organismo o especie.
- NIVEL
CELULAR: La célula es la unidad de
estructura, función y origen de todos los organismos. Todo
organismo puede estar formado por una (Unicelulares) como las bacterias,
protozoarios y algunas algas o más células (Pluricelulares o Multicelulares)
como todos los animales, plantas y hongos. De manera general, la célula
está compuesta por tres elementos básicos: una membrana celular,
un citoplasma (donde están inmersos los organelos) y un núcleo. Así
mismo, es posible distinguir dos tipos celulares: las procariotas y las eucariotas,
estas últimas puede ser de tipo eucariota animal o vegetal. Es la Citología
la ciencia encargada del estudio de las células.
- NIVEL
TISULAR: Un tejido es un conjunto de células especializadas muy similares que
realizan una función en común. Existen diferentes tejidos en animales y en vegetales.
Por ejemplo, en animales podemos distinguir cuatro tejidos básicos: epitelial,
conectivo, muscular y nervioso. La ciencia que se encarga de estudiar a los
tejidos se llama Histología.
- NIVEL
ORGÁNICO: Un órgano es una unidad constituida por dos o más tejidos diferentes
ordenados, organizados y coordinados, que
en conjunto realizan una función particular o específica actuando como una
unidad estructural y funcional en los organismos pluricelulares. Por ejemplo,
el estómago está constituido por tejido muscular, epitelial y conectivo, cuya
función es fragmentar los alimentos para que estos puedan ser digeridos. La Morfología
y la Anatomía son las ciencias que se encargan de escribir a estas estructuras complejas.
- NIVEL
DE SISTEMAS Y APARATOS: Un Sistema es una unidad formada
en su totalidad por uno, dos o tres tipos similares de tejido pero que
desempeñan acciones independientes, por ejemplo, el sistema muscular, el
nervioso, óseo o el endocrino. Por otro lado, un Aparato es un
conjunto de órganos integrados por distintos tipos de tejidos cuyas funciones
están coordinadas para constituir una función, por ejemplo, el aparato
digestivo, respiratorio, reproductor, urinario, entre otros.
En
ambos casos están formados por un grupo de órganos especializados afines y
estrechamente relacionados, que trabajan coordinadamente para llevar a cabo una
función específica y vital, que conduce al funcionamiento de un organismo. Con
cierta frecuencia algún órgano o partes de un sistema participan en otro
sistema, realizando funciones bien definidas en ambos casos, por ejemplo, la
boca que pertenece tanto al sistema digestivo como al respiratorio; o también
puede darse una superposición funcional entre los diferentes sistemas, por ejemplo,
tanto el sistema digestivo como el circulatorio participan coordinadamente en
el transporte de nutrientes. Tanto la Anatomía y la Fisiología se encarga de su
estudio.
- NIVEL
INDIVIDUO: También llamado organismo o especie. El
individuo es resultado de una organización compleja que desempeña funciones
básicas, llamadas funciones vitales como la nutrición, metabolismo,
la relación y la reproducción. Estos se relacionan con su ambiente
intercambiando materia y energía.
NIVELES BIÓTICOS
(ORGANIZACIÓN ECOLÓGICA)
Los
organismos interactúan para formar niveles aún más complejos de organización biológica,
en este nivel comprende las relaciones que se establecen entre los seres con su
entorno y con otras especies, es la Ecología la ciencia encargada del
estudio de estas interacciones. Para estudiar todo esto, la Ecología hace una
organización jerarquizada en distintos niveles de los sistemas biológicos que
hay en la naturaleza, estos son: poblaciones, comunidades, ecosistemas y la
biosfera.
- NIVEL
POBLACIÓN: Una población es un conjunto de organismos o
individuos de la misma especie que se cruzan entre sí dejando
descendencia fértil y que conviven en un espacio geográfico y tiempo
determinados. La población es la unidad primaria de estudio ecológico, el
conocimiento de la estructura y dinámica de una población permite conocer
las relaciones entre especies.
- NIVEL
COMUNIDAD: En términos ecológicos una comunidad o también llamada Biocenosis es
un conjunto de diversas poblaciones que habitan un ambiente en común (llamado
Biotopo) y que se encuentran en relación recíproca. Cada comunidad tiene
características diferentes, pero todas tienen una estructura física y biológica,
que varía tanto en el espacio como en el tiempo; por lo que es importante
estudiar la estructura de cada una de ellas. La estructura biológica será
definida por su composición y diversidad. La evidencia actual parece indicar
que las comunidades son dinámicas y cambian continuamente a medida que cambian
las condiciones ambientales.
- NIVEL
DE ECOSISTEMAS: Un ecosistema es una unidad de organización
biológica-ecológica constituida por el conjunto de todos los organismos vivos (Biocenosis)
y el medio físico en donde se relacionan (Biotopo) este incluye las
interacciones que hay entre los factores abióticos y bióticos que se encuentran
en un determinado lugar, incluyendo la circulación, transformación y
almacenamiento de la energía y la materia. Cabe destacar que dentro de un
ecosistema existen distintos niveles tróficos y que la diversidad de
ecosistemas (terrestres y acuáticos), que se pueden encontrar en la Tierra, se
debe a la gran variedad de climas que existen, y que determinan la diversidad
de seres vivos que habitan en ellos (Diversidad Biológica o Biodiversidad).
- NIVEL
BIOSFERA: En Ecología, la Biosfera es un sistema que está conformado por
el conjunto de todos los organismos que habitan la Tierra, aunque algunas
ocasiones hace referencia al espacio en el cual se desarrolla la vida, está
constituida por todos los ecosistemas que existen, incluyendo
todas las interacciones que se dan entre las comunidades, el ambiente (agua,
suelo, rocas, atmósfera, etc.) y los organismos que viven en ella. En la
Biosfera se ubican tres capas esenciales para el desarrollo de las diversas
formas de vida: la Atmósfera, la Hidrosfera y la Litosfera. La Biosfera es una
especie de ecosistema global, a la cual también podemos referirnos con otros
términos tales como Biogeosfera o incluso Ecosfera.
Cabe resaltar que el nivel de población, comunidad, ecosistema y biosfera son considerados niveles ecológicos, debido a que es la Ecología la ciencia encargada de estudiarlos. En la siguiente tabla se resumen los niveles de organización de la materia viva:
El análisis de las jerarquías en la organización de la materia viva nos permite reconocer una serie de características, entre ellas, que cada nivel de organización incluye menos unidades que el nivel inferior, es decir, existen menos comunidades que poblaciones, menos poblaciones que especies etcétera. Además, cada nivel posee una estructura más compleja y es la combinación de los niveles inferiores. Energéticamente hablando cada nivel requiere de un aporte de energía mucho mayor que el nivel inferior.
FUENTES CONSULTADAS:
- Campbell,
N. A., Mitchell, L. G. y Reece, J. B. 2011. “Biología. Conceptos y
relaciones”. 3ª Edición. Editorial Pearson. México. 809 p.
- Cervantes,
M. y Hernández, M. 2015. “Biología General”. 3ª Edición. Editorial
Patria. México. 678 p.
- Curtis,
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Biología”. 6ª Edición. Editorial Médica Panamericana. 1810 p.
- Nason, A. 1972. "Biología" Editorial Limusa. México. 726
p.
- Solomon, E.P.; Berg L.R.; Martín D.W.; Villee C.;
"Biología de Villee". 4ta Edición. Editorial Mc Graw-Hill
Interamericana. 1998.
