Diversidad y metabolismo

¿Cómo se explica la diversidad de los sistemas vivos a través del metabolismo?

El estudio de los seres vivos ha conducido a caracterizarlos como sistemas. Se entiende por sistema cualquier porción de la realidad elegida para su estudio. Sin embargo, los sistemas biológicos tienen ciertas cualidades que los hacen diferentes de otros, como es su complejidad, que radica en:

Los seres vivosevolucionan, tienen una historia.
Intercambian materia y energía con el ambiente, por lo que se consideran sistemas abiertos.
Están estructurados en niveles jerárquicos, cada uno de los cuales tiene una organización significativa: los sistemas biológicos se encuentran organizados en todos sus niveles, desde el molecular, pasando por el celular, tejidos, órganos, organismos, población, comunidad,ecosistema, hasta biósfera.
Los sistemas biológicos tienen procesos de distinta naturaleza: químicos, eléctricos, circulatorios, mecánicos, etc.

Comprender a los sistemas biológicos como sistemas complejos que pueden evolucionar, que son capaces de autorregularse y reproducirse, nos permite explicar las relaciones en su medio externo y con su medio interno.

El crecimiento, la reproducción,el movimiento y todos los demás procesos biológicos, se realizan gracias a un trabajo que requiere energía. Las células no tienen capacidad de producir energía, por lo que deben capturarla del medio ambiente de diversas formas. Esta energía es transformada por la célula a través de diversos procesos a los que se les conoce en conjunto como metabolismo y que se conforma por dos tipos: de degradacióno catabólicos y de síntesis o anabólicos.

Las células obtienen y transforman energía de diversas formas, para ello cuentan con diferentes mecanismos. Como estos componentes de transformación de materia-energía surgieron muy temprano en la evolución de los seres vivos, muchos de éstos tienden a ser similares en una amplia variedad de organismos, tal es el caso de las moléculas de ATP, lasmoléculas que transforman los electrones en las reacciones redox (reacción química en la cual un reactivo se oxida y el otro se reduce) las que catalizan los procesos como las enzimas, entre otras.

También existen diferencias que son reflejo de la diversidad biológica y de la gama de interacciones que existen en la naturaleza para sostener la vida de nuestro planeta. Seguramente las primeras célulasse parecieron a los organismos más pequeños hoy conocidos como células bacterianas, semejantes a bolsas membranosas con agua, genes, enzimas y ribosomas. Este tipo de bacterias tiene una capacidad muy limitada para elaborar los componentes de sus propias células, por lo que tienen que cubrir sus necesidades químicas de alimento como parásitas, toman lo que necesitan del huésped en donde viven.¿Cómo adquirieron las primeras células los nutrientes que necesitan? Sin la capa de ozono en la tierra primitiva, la radiación solar que alcanzaba la superficie del planeta debió haber sido intensa y propiciar una gran producción de compuestos orgánicos, por lo que se podría pensar que las primeras células se alimentaban de sustancias semejantes a las de su propia constitución: aminoácidos,azúcares y pequeños ácidos grasos. A esta manera de transformar energía se le conoce como nutrición heterótrofa y a las diversas reacciones químicas que realiza la célula para obtener energía corresponden a procesos catabólicos.

Las células requieren de energía en forma de ATP para producir ADN, ARN y proteínas a partir de compuestos orgánicos del medio. Se sugiere que las primeras células pudieronhaber obtenido ATP directo del medio. Sin embargo, conforme aumentaron las poblaciones de organismos, las reservas de los compuestos energéticos se agotaron y entonces las células utilizaron sus propios mecanismos internos; fue la fermentación, que sigue siendo el proceso más utilizado por los microorganismos.

La fermentación que se produce en ausencia de oxígeno libre consiste en la...