Los individuos alcanzan un momento en que sus funciones vitales decrecen, llegando finalmente a la muerte. Las funciones de reproducción permiten que una parte del individuo escape a la destrucción, asegurando así la supervivencia de la especie.

Todas las células de los organismos más inferiores son capaces de reproducirse, pero a medida que las células se van diferenciando, se origina una división del trabajo, apareciendo los órganos vegetativos, encargados normalmente de la nutrición, y los órganos reproductores, a los que se encomiendan la formación de células germinativas especiales que se separan del cuerpo y son causa de nuevos individuos. Estas células pueden ser gametos o esporas.

Es posiuble que los órganos vegetativos adquieran en ciertas condiciones facultades reproductoras, dando lugar a retoños pluricelulares formados por un conjunto de células vegetativas que se desprenden y originan un nuevo ser.

Según esto, la reproducción puede ser asexual o sexual. En la reproducción asexual el nuevo ser procede de masas de células vegetativas que hacen vida independiente o bien procede de esporas, siendo en el primer caso la reproducción vegetativa y en el segundo por esporulación.

Multiplicación vegetativa de los vegetales.

Todos los vegetales poseen reproducción asexual vegetativa. En las plantas inferiores tienen muy acentuada esta facultad.

• Los musgos producen porciones llamadas propágulos, que se hallan constituidos por varias células vegetativas que se desprenden y forman un nuevo musgo.
• Los liqúenes, que recubren las rocas y los árboles, engendran soredios, compuestos por un manojo de hifas del hongo con unas cuantas algas unicelulares, y ciertos hongos, como el cornezuelo del centeno, originan esclerocios, que no son más que una masa muy apretada de hifas con vida latente, las que están a la espera del paso del invierno para su germinación.
• Las plantas con flores tienen la yema como brote destinado a la reproducción vegetativa. Esta yema está constituida por tejido meristemático, embrionario, totipotente, todavía no diferenciado y defendido por hojas escamosas. La patata y la chufa forman abultamientos feculentos (tubérculos) en los extremos de sus tallos subterráneos. Los tubérculos llevan yemas (los llamados ojos) que, al desarrollarse, dan nacimiento a una nueva planta.

Multiplicación de los Metazoos.

Esta modalidad reproductora sólo se da en aquellos organismos cuyas células están poco diferenciadas o bien que poseen células embrionarias totipotentes. Estas condiciones se dan en las esponjas, celentéreos, gusanos y equinodermos, así como en las formas embrionarias de todos los animales, incluyendo los mamíferos. Las maneras de multiplicación vegetativa son la gemación o gemiparidad y la escisión o escisiparidad.

• Reproducción por gemación: En los Celentéreos hay muchas especies que producen yemas que se desprenden y viven activamente, como ocurre en la hidra de agua dulce. El poliqueto Syllis ramosa provoca yemas laterales que se convierten en sendos poliquetos, dando la impresión de una red de delgados filamentos. También se forman yemas que quedan adheridas al organismo que las ha originado, organizándose así las colonias de celentéreos y briozoos.
• Reproducción por escisiparidad. El animal se divide en dos partes, cada una de las cuales regenera la que falta. La división de los embriones o poliembrionia, descubierta por P. Marchal en 1 898 en un himenóptero cuyos huevos se desenvuelven en las larvas de determinadas mariposas, es un fenómeno de gran interés biológico. Un embrión único se transforma en otros muchos por estrangulaciones repetidas, dando cada uno de ellos un individuo que se desarrrolla dentro de un mismo huevo. Igual sucede en el armadillo (Tatusia) y en la especie humana; los gemelos idénticos tienen este origen.

Reproducción por esporulación. Esta modalidad reproductora se da en los procariotas, los vegetales, los hongos y los protozoos. La espora representa una célula resistente a las condiciones ambientales desfavorables, formándose en esporangios, en los vegetales.

Una vez realizada la fecundación, el zigoto empieza su desarrollo por divisiones sucesivas, originando un embrión que, por posteriores transformaciones, origina el nuevo ser. La manera de segmentarse (dividirse) el huevo depende en gran parte de la cantidad de vitelo nutritivo que contiene, aunque suele seguir las siguientes pautas:

Formación de la mórula y de la blástula.

El zigoto inicia su segmentación y queda convertido en una masa de células llamadas blastómeros que, por su parecido a una mora, recibe el nombre de mórula. A continuación aparece un hueco en el centro de la mórula, formándose entonces una blástula, con los blastómeros (cada una de las células) dispuestos periféricamente en una o varias capas y constituyendo el blastodermo. La cavidad interna es el blastocele.

El final de la segmentación del huevo cesa en el estado de blástula, no habiendo aumentado apenas su tamaño. La segmentación ha dividido al huevo en partes cada vez más pequeñas.

Formación de las hojas embrionarias.

Siguiendo su desarrollo, la blástula sufre una invaginación, por lo que se convierte en un saco de doble pared llamado gástrula: la pared externa está constituida por una capa de células llamada ectodermo, mientras que la interna está formada por otra capa denominada endodermo. La nueva cavidad, que ahora comunica con el exterior, se llama gastrocele o arquenterón, y hace de intestino primitivo. La abertura al exterior se designa por blastoporo. Con la formación de la gástrula, el embrión consta de dos hojas blastodérmicas: el ectodermo y el endodermo.

Las esponjas y Celentéreos alcanzan la forma adulta en este estado de desarrollo. En otros animales, el embrión sigue desarrollándose.

Habtualmente el endodermo origina un par de evaginaciones dorsales, que por estrangulamiento se convierten en dos bolsas a los lados del cuerpo, formando la tercera hoja blastodérmica, llamada mesodermo, con la cavidad celómica en el centro de cada bolsa; las paredes de estas bolsas se unen con el ectodermo y endodermo, dejando el tubo digestivo rodeado por un hueco, conocido como cavidad general o celoma. Los animales que pasan por este estado se llaman celomados, mientras que las esponjas y pólipos son acelomados, pues carecen de celoma.

Destino de las hojas embrionarias.

Estas tres hojas embrionarias primitivas, ectodermo, endodermo y mesodermo, originarán todos los tejidos y órganos del ser adulto por proliferaciones celulares y plegamientos.

Según los grupos de animales, variará el detalle, pero en todos el ectodermo, originariamente en contacto con el exterior, forma la epidermis y los órganos de relación con el medio ambiente, como son el sistema nervioso central y las células sensoriales; el endodermo origina la parte absorbente del tubo digestivo, así como las glándulas para la digestión de los alimentos; en los vertebrados aéreos da lugar a los pulmones. El mesodermo proporciona la musculatura, aparato excretor, las gónadas y el esqueleto de los vertebrados.

Desarrollo posembrionario.

Los embriones de los animales ovíparos, una vez han consumido las sustancias nutritivas del huevo, han de salir de las cubiertas del mismo para buscar alimento. Si las reservas son muy abundantes, el desarrollo embrionario se prolonga y el individuo nace ya con la forma del adulto, tomando entonces alimentos para crecer y adquirir la madurez reproductora: se dice, en este caso, que el desarrollo es directo, como sucede en las Aves y Reptiles. Si las reservas alimenticias del huevo son consumidas en fases precoces del desarrollo, el embrión ha de hacer vida libre, naciendo en forma de larva, produciéndose, entonces, el desarrollo indirecto. El estado adulto se llama ¡mago, y la transformación de la larva en imago constituye la metamorfosis.

Los embriones de los animales vivíparos encuentran en el interior de la madre las sustancias alimenticias que necesitan, por lo que nacen con la configuración adulta, como se dijo, teniendo también desarrollo directo.

Las condiciones ambientales se presentan de una manera determinada y en un lugar definido, constituyendo un biotopo o ambiente biológico. Ejemplo: la zona litoral se caracteriza por estar batida por el oleaje, por poseer buena iluminación y por sufrir grandes oscilaciones térmicas.

Tipos de biotopos.

Se pueden señalar dos grandes biotopos: el acuático y el terrestre; en el primero se distinguen el ambiente marino y el de las aguas continentales; en el segundo, el ambiente de la superficie terrestre o epigeo y el subterráneo, o hipogeo.

Estos biotopos condicionan las formas de vida en ellos: los habitantes del biotopo acuático han de tener típicamente respiración cutánea o branquial, y su fecundación suele ser externa; los habitantes del biotopo terrestre han de respirar por tráqueas o pulmones, y su fecundación ha de ser interna.

En el mar se pueden distinguir tres regiones biológicas: la región litoral, la región pelágica y la abisal. La región litoral está sometida al embate de las olas; por ello los organismos que viven en ella necesitan un fuerte caparazón que los proteja (erizos y estrellas de mar, moluscos y crustáceos) o han de permanecer adheridos a las rocas, como las lapas, las actinias y los cefalópodos; también hay organismos que viven en tubos fabricados por ellos, como los gusanos tubícolas, o bien fijos en las rocas por un pedúnculo. La región pelágica es tranquila y corresponde a la zona de alta mar; los organismos que viven en ella tienen esqueleto poco desarrollado y órganos para la flotación. La región abisal es la de los grandes fondos, caracterizada por la falta de luz, temperatura fría y gran quietud; sus habitantes deben, pues, alimentarse de los restos de vegetales y animales que moran en la superficie, aunque se han descubierto ecosistemas abisales de especiar riqueza.

En el medio terrestre los organismos han de contar con una organización adecuada para defenderse contra la sequedad y presentan formaciones esqueléticas que les dan cierta rigidez. Las plantas han de tener raíces para fijarse en el suelo; los animales deben poseer órganos locomotores adecuados para soportar el peso del cuerpo.

Dentro del medio terrestre hay otros biotopos concretos caracterizados por condiciones precisas, que determinan adaptaciones de las especies. De este modo se encuentran varios tipos de animales:

• terrícolas, que viven sobre el suelo, con gran desarrollo de las patas para el salto (canguros) y la carrera (caballo)
• acuícolas, que habitan las orillas de las aguas: las aves poseen membranas intergiditales para nadar, como los patos, o largas extremidades que les permiten caminar sobre el fondo, como las cigüeñas y flamencos; los mamíferos acuícolas, al igual que el castor, tienen un pelaje denso.
• Los animales aerícolas que pasan gran parte de su vida en el aire, como los insectos, aves y murciélagos, y tienen alas para volar.
• Los animales hipogeos que hacen vida subterránea y se caracterizan porque han de abrirse paso entre la tierra, ya por medio de patas anteriores en forma de pala, como los topos, ya alargando el cuerpo, que toma aspecto vermiforme (gusano).

En la flora terrestre, las condiciones ambientales producen tres tipos básicos de agrupación vegetal: el bosque, el matorral, caracterizado por las matas leñosas de porte bajo, y la pradera, constituida principalmente por gramíneas.

Biocenosis.

Los seres vivos que ocupan un biotopo determinado están íntimamente relacionados entre sí: los individuos que pueblan una laguna establecen interdependencias entre ellos, de tal modo que los vegetales sirven de alimento a los animales herbívoros (caracoles, peces, insectos), y éstos, a su vez, alimentan a los carnívoros (ranas, serpientes), los cuales, con sus excrementos y, después, ya muertos, con su descomposición, devuelven al fondo del estanque la materia mineral sustraída por los vegetales, por lo que estos últimos pueden volver a iniciar el ciclo. Hay un trasiego continuo de materia mineral de los seres autotrofos a los heterotrofos y viceversa. El conjunto de organismos ¡nterdependientes que habitan un biotopo determinado constituye una biocenosis.

Los seres vivos no están aislados, sino que establecen relaciones de índole diversa entre los de la misma especie (asociaciones intraespecíficas) o entre los pertenecientes a especies distintas (asociaciones interespecíficas).

Dentro de las primeras está la asociación colonial, forma primaria constituida por la unión corporal de individuos que, por gemación, han nacido de uno primitivo. En la colonia, los componentes pueden ser todos iguales, como en los corales y madréporas, en los que cada uno de ellos realiza las funciones propias de la vida, o bien puede tratarse de una asociación colonial con división del trabajo, acompañada de una diferenciación morfológica de sus individuos. Un ejemplo interesantísimo de colonia nos lo ofrecen los sifonóforos, celentéreos pelágicos, cuyos individuos están tan especializados y son tales las relaciones fisiológicas entre ellos que pierden su individualidad, de modo que la colonia actúa como un solo individuo.

Otro tipo es la asociación sexual, en la que los integrantes se reúnen con fin procreador, mientras que en la asociación asexual hay un conjunto de individuos que se agrupan con fines diversos y que no son la procreación y cría de la prole.

Hay diferentes clases de este tipo de asociación, siendo la más notable la gregaria, por la que animales de la misma especie se juntan con fines nutritivos y defensivos, pero sin alcanzar un grado elevado de organización en la actividad general de los mismos; tal es el caso de los bancos de sardinas y otros peces. En las asociaciones de animales herbívoros que forman rebaño hay ya un principio de subordinación a uno o a varios machos de más experiencia.

Las asociaciones estatales constituyen un tipo de asociación en que hay un grado elevado de organización y división del trabajo entre sus individuos, que lleva consigo la aparición de castas, morfológica y fisiológicamente distintas; estas asociaciones forman los estados o pueblos, exclusivos de los insectos sociales, abejas, avispas, hormigas y termitas.

Entre las asociaciones interespecíficas, que pueden realizarse en diversos grados, se distinguen, en orden creciente, el comensalismo, el inquilinismo, la simbiosis y el parasitismo.

En el comensalismo, el comensal vive sobre el cuerpo o bien en el interior del huésped, alimentándose de los despojos de éste, como hacen las bacterias que viven en las heces intestinales.

En el inquilinismo, el inquilino busca guarida o protección, como es el caso del pez aguja, Fierasfer acus, que se aloja al menor peligro dentro de las holoturias, y los cangrejos que buscan refugio dentro de los mejillones.

La simbiosis consiste en la asociación de dos organismos con beneficio mutuo, como sucede en los líquenes, formados por la unión de un alga verde y un hongo; el alga sintetiza materia orgánica que pasa al hongo, mientras que éste proporciona al alga humedad y sales. La unión es tan eficiente que, mientras el alga y el hongo aislados sólo podrían vivir en sitios húmedos y sombreados, el liquen puede vivir sobre las rocas escarpadas, secas y soleadas. Las simbiosis digestivas constituyen una variedad de gran interés, realizada entre los animales herbívoros y ciertas bacterias y protozoos; los mamíferos herbívoros son incapaces de digerir la celulosa, mientras que las bacterias sí, estableciéndose una simbiosis entre éstos y las bacterias, diferenciándose en el tubo digestivo verdaderas cámaras de fermentación, donde la celulosa es transformada en ácidos grasos por las bacterias.

La asociación de dos especies, en que una de ellas (parásito) obtiene sustancias alimenticias de la otra (huésped), bien tomando alimentos que éste tenía para sí, bien nutriéndose de partes integrantes de su cuerpo (tejidos, sangre, savia), constituye el parasitismo.

En este tipo de asociación, una parte es la beneficiada, mientras que la otra queda perjudicada.

La vida parásita tiene gran influencia sobre la organización de los seres que la practican, pues la abundancia de alimento hace que muchas veces se atrofien, e incluso desaparezcan, los órganos locomotores, ya que no es necesario ir en busca del sustento. Consecuencia de la quietud del parásito es la atrofia de los órganos de los sentidos; así, la mayor parte de los parásitos internos, como las tenias, son ciegos.

El parasitismo se da entre los vegetales en todos sus grados. En las plantas inferiores se halla muy extendido, como lo muestran las bacterias y hongos productores de tantas enfermedades. Las plantas con flores lo presentan pocas veces; entre ellas están el muérdago, que habita sobre diversos árboles y tiene color verde, por lo que puede realizar la fotosíntesis, pero en cambio es incapaz de absorber la savia bruta, la cual toma por medio de unos órganos chupadores llamados haustorios que emite en dirección a los vasos conductores del huésped.

Entre los animales veremos algunos casos de gusanos parásitos de la especie humana; entre ellos está la duela del hígado (Fasciola hepática), que más frecuentemente reside en las vías biliares de los corderos y vacas. Es hermafrodita y su ciclo biológico es de los más curiosos del reino animal, formado por tres generaciones enteramente distintas. Pertenece al grupo de los Platelmintos y vive en el hígado, tomando el alimento por una ventosa bucal. La primera generación, que es hermafrodita, tiene autofecundación, saliendo los huevos a través de la bilis y de las heces fecales y, al llegar al agua, nace de cada uno de ellos una larva llamada miracidio, revestida de cilios, que se dirige en busca del caracol de agua dulce Limnaea. En la cavidad pulmonar del caracol se transforma en la segunda generación, el esporocisto, que carece de tubo digestivo y que al llegar a la madurez reproductora produce partenogenéticamente la tercera generación, formada por individuos llamados redias, con tubo digestivo ciego. Saliendo del esporocisto. emigran las redias al hígado del molusco, donde, también partenogenéticamente, forman las larvas llamadas cercarias, que tienen ya organización parecida al adulto, con una cola que les sirve para emigrar a través de la limnea al agua en busca de las plantas de las orillas, donde se fijan y se enquistan, perdiendo la cola, en espera de ser tragadas por el ganado al pastar la hierba o incluso por el hombre. Es un parásito con dos huéspedes en su ciclo.

La tenia o solitaria (Taenia solium) es un platelminto segmentado que vive en el tubo digestivo del hombre. Tiene en el extremo anterior del cuerpo un abultamiento muy pequeño o cabeza llamado escólex, con cuatro ventosas y una corona de ganchos. El escólex va originando segmentos llamados proglotis, que forman el cuerpo en número de unos 600 y con una longitud total de tres metros. Cada proglotis es hermafrodita. La tenia carece de tubo digestivo, absorbiendo el quilo intestinal humano a través de la piel y, como que respira anaerobiamente, utiliza una mínima parte del alimento absorbido por ella. Tiene autofecundación, saliendo los proglotis (llamados cucurbitinos) cargados cada uno con unos 50.000 huevos. Cada huevo lleva un embrión, que puede quedar en vida latente hasta que el cerdo lo trague, apareciendo del huevo una larva redondeado llamada oncosfera, que, atravesando las paredes del estomago, pasa al torrente circulatorio y a los músculos, donde se transforma en una larva llamada cisticerco (es un escólex invaginado).

Al comer el hombre esta carne, del cisticerco sale el escólex de la futura tenia.

Los factores ambientales.— Entre los factores que continuamente influyen sobre los seres vivos hay unos fisicoquímicos, como la temperatura, el agua y la luz, y otros bióticos, representados por la acción de diferentes organismos.

Adaptaciones a la temperatura.— Los vegetales que han de soportar temperaturas extremas producen semillas y esporas, que son órganos desecados capaces de resistir temperaturas de 65° C sobre cero y —70° C. La parte vegetativa se adapta a veces a las bajas temperaturas, creciendo poco y formando almohadillas sobre el suelo, que le permiten aprovechar la mayor temperatura del mismo. También dan lugar a yemas invernantes que están protegidas por hojas coriáceas mientras cae el follaje.

Otra forma de adaptación está representada por las plantas geófilas, que durante la estación desfavorable (frío o sequedad) producen órganos subterráneos que quedan en estado de vida latente, al mismo tiempo que la parte aérea muere; estos órganos pueden ser rizomas, tubérculos y bulbos. La vida animal se desarrolla bien en temperaturas que oscilan entre 5o C y 35° C, lo que constituye su temperatura óptima, habiendo además una temperatura máxima y otra mínima que limitan las posibilidades de vida de un animal determinado, constituyendo estos tres valores sus temperaturas críticas.

Cuando las temperaturas extremas están próximas a la óptima, se dice que el animal es estenotermo, permitiendo pocas variaciones térmicas; estas condiciones se dan en alta mar y en los bosques ecuatoriales. Los animales euritermos son los que pueden resistir grandes variaciones, por tener sus temperaturas extremas muy alejadas de la óptima; estas condiciones son propias de climas continentales y playas, así como de las aguas dulces. Las Aves y los Mamíferos tienen su cuerpo a temperatura constante, diciéndose que son homotermos, pues poseen tegumentos que les aislan térmicamente del medio ambiente. El resto de los animales son poiquilotermos, por lo que la temperatura de su cuerpo es variable, dependiendo de la del ambiente. Los Reptiles y Anfibios quedan entumecidos durante la estación fría de las latitudes medias, y algunos mamíferos, como la marmota, sufren un letargo o sueño invernal debido al hipo-funcionamiento de la glándula tiroides. Muchos animales evitan el frío emigrando, como las cigüeñas y las golondrinas.

Adaptaciones al agua.— Los vegetales terrestres experimentan adaptaciones muy especiales a las variaciones de humedad; las plantas que viven en lugares en que hay mucha, como sucede en los bosques ecuatoriales, tienen grandes hojas con muchos estomas que favorecen la transpiración (son plantas higrófilas). Las que habitan en ambientes secos, llamadas xerófllas, ofrecen adaptaciones destinadas a evitar la pérdida de agua por transpiración, como nos lo muestran las hojas duras con estomas generalmente hundidos en la epidermis; tal ocurre en el algarrobo y la adelfa, el olivo y el laurel, e incluso arrollándose los bordes de la hoja, como acontece en la gramínea de las dunas, Stipa capillata, que sólo posee estomas en el haz.

La reducción de la hoja es otra manifestación de la xerofilia, como se ve en el tomillo, romero y pino; incluso pueden desaparecer las hojas, como en el brusco, siendo entonces las ramas las que se aplanan y se cargan de clorofila, tomando aspecto de hojas y recibiendo el nombre de cladodios. A veces, y sobre todo en las zonas desérticas, toma mucho incremento el aparato radical o presentan un parénquima acuífero muy desarrollado para poder almacenar agua, llamándose a estas plantas suculentas o crasas, como la chumbera. Muchos animales inferiores se enquistan ante la sequía. Es curioso el caso de los peces Dipnoos, que viven en los ríos sujetos a desecación y que al llegar la época del estiaje excavan un escondrijo en el fango y respiran el aire atmosférico por medio de su vejiga natatoria, que funciona como un pulmón, pasando este tiempo en un letargo estival.

Las adaptaciones a la luz se manifiestan en los vegetales por tomar las hojas una simetría dorsiventral y por el desarrollo frecuente de dos clases de ellas: de luz y de sombra. En los animales se produce una mayor pigmentación en la parte dorsal del cuerpo, que es la expuesta a la luz y, en los animales cavernícolas, el cuerpo está depigmentado, y estos seres la mayoría de las veces son ciegos.

El funcionamiento de los órganos lleva consigo un consumo de energía. El crecimiento igualmente.En general, el mantenimiento de la vida requiere de energía.

En los vegetales, las raíces también necesitan energía para extraer las sales minerales del suelo; el corazón en los animales requiere potencia para impulsar la sangre a través del cuerpo; el desplazamiento supone asimismo un desgaste energético.

Por consiguiente, tanto para la formación de su propio cuerpo como para su funcionamiento, el ser vivo realiza un consumo energético, siendo los alimentos, especialmente los glúcidos, los que se encargan de sufragarlo.

La obtención de la energía contenida en estos alimentos se consigue generalmente “quemándolos”, oxidándolos, es decir, combinándolos con el oxígeno, fenómeno que constituye la respiración de los seres vivos, cuyos productos de desecho son el dióxido de carbono y el agua. Este tipo de respiración se llama aerobia. Hay ciertos organismos que son capaces de liberar la energía contenida en los alimentos por otros procedimientos distintos al de su combinación con el oxígeno. Estos organismos no necesitan el oxígeno para vivir, descomponiendo los alimentos por fermentación o bien por respiración anaaerobia. Es decir, por un proceso respiratorio sin oxígeno.

Respiración en los animales.

• En los animales inferiores no hay órganos especiales destinados a la captura del oxígeno, sino que todas las células del cuerpo lo toman directamente disuelto en el agua, a la que arrojan el gas carbónico. La falta de aparato respiratorio va acompañada de la carencia de sistema circulatorio.
• En los Anélidos, la piel está adaptada al intercambio de gases; para ello está muy vascularizada, dando por resultado una respiración cutánea. Esta modalidad respiratoria a través de la piel es muy importante en el reino animal.
• En un mayor grado de perfeccionamiento aparecen las branquias, las tráqueas y los pulmones.

• Las branquias son expansiones foliáceas o filamentosas ramificadas, en cuyo interior la circulación sanguínea es muy abundante; se dan en los organismos acuáticos. En los poliquetos sedentarios, las branquias, formadas por tentáculos ramificados, están en la extremidad cefálica. En los crustáceos inferiores aparecen como apéndices laminares en continuo movimiento. En los moluscos y crustáceos superiores, las branquias se hallan protegidas por un repliege de la piel que forma una cavidad branquial. En los vertebrados de respiración branquial, como los peces, el agua entra por la boca, y, después de atravesar el tubo digestivo sale por las hendiduras branquiales, en cuyas paredes se encuentran las láminas branquiales.
• Las tráqueas están constituidas por un sistema de tubos ramificados por todo el interior del cuerpo del animal, cuyas arborizaciones terminales se ponen en contacto con las células para realizar el intercamhio gaseoso. Hacia el exterior, las tráqueas se abren por unos orificios, los estigmas. Son propias de animales invertebrados de respiración aérea, como los insectos y arañas. La ventilación se efectúa por contracciones rítmicas de los músculos del cuerpo.
• Los pulmones son dilataciones vesiculares de la pared de la faringe, más o menos ramificadas. Los gasterópodos pulmonados, como el caracol terrestre, tienen la cavidad paleal tan vascularizada que actúa de pulmón. Los pulmones son los órganos que han permitido a los vertebrados la conquista del medio aéreo.

Aparato respiratorio humano.

Se inicia en la nariz y en la boca, sigue en la faringe y continúa en la laringe, órgano encargado de producir la voz, y se continúa por la tráquea, que desciende delante del esófago. La tráquea se bifurca en dos bronquios, cada uno de los cuales penetra en un pulmón, extendiéndose en varias direcciones y formando el árbol bronquial. Los últimos bronquios se ramifican dando los bronquiolos, los extremos de los cuales, al hincharse como si fuesen vejigas, originan las vesículas pulmonares, cuyas paredes, arracimadas, son las que forman los alvéolos pulmonares.

Un organismo alimentado solamente con las biomoléculas necesarias para proveer sus necesidades energéticas muestra al poco tiempo síntomas que demuestran que esta alimentación no es suficiente. Son necesarias además, aunque en cantidades inapreciables, unas sustancias particulares conocidas con el nombre de vitaminas.

Fue un médico holandés, Eijkman, quien descubrió su existencia. En 1897, en la prisión de Java, cuidaba de enfermos de beri-beri que presentaban síntomas nerviosos conducentes a la parálisis y a la muerte. Alimentando con arroz y su cascara a unas gallinas afectadas de la misma enfermedad, observó que los síntomas de parálisis desaparecían. Administró esta dieta a los prisioneros enfermos y observó que también curaban de dicha dolencia. Llegó entonces a la conclusión de que el beri-beri no era enfermedad contagiosa, sino producida por la carencia de ciertas sustancias contenidas en las cubiertas del arroz.

En 1912, Funk extrajo de 50 kg de cascara de arroz unos centigramos de una mezcla de sustancias capaces de impedir el beri-beri, entre las cuales había aminas; de aquí el nombre de vitamina (“amina vital”). A esta vitamina se la llamó vitamina B. Hay dos grupos de vitaminas: unas solubles en agua (hidrosolubles) y otras solubles en los lípidos (liposolubles).

VITAMINAS HIDROSOLUBLES

El complejo vitamínico B representa el factor estudiado en las observaciones iniciales de Eijkman y Funk. Se ha visto que está formado por unas doce sustancias, entre las cuales están la vitamina B1 que es el factor antineurítico o antíberibéríco. Se encuentra en la yema de los huevos, hígado, espinacas y coles; hoy se la llama aneurina o tiamina y es necesaria para la integridad y funcionamiento del sistema nervioso.

Es asimismo de interés la vitamina B2 (riboflavina), que es un cofactor en el funcionamiento de numerosas enzimas.

El ácido pantoténico o vitamina B5 se muestra también de importancia; su carencia produce perturbaciones en el crecimiento y en la digestión y bronconeumonías.

La vitamina PP (antipelagrosa) forma parte de las hidrogenasas; su carencia acarrea la pelagra, enfermedad caracterizada por la inflamación de la piel y la aparición de manchas cutáneas, acompañadas de perturbaciones nerviosas que pueden llevar a la demencia.

Vitamina C (ácido ascórbico).— Su carencia produce el escorbuto, temible enfermedad de los antiguos navegantes. Los pacientes presentan palidez de rostro e hinchazón en las encías con hemorragias, produciéndose finalmente la muerte por desfallecimiento cardíaco. Esta vitamina es abundante en las frutas y verduras.

VITAMINAS LIPOSOLUBLES

Vitamina A. Abunda en la manteca, yema de huevo, leche, zanahorias y espinacas. Es un derivado del beta-caroteno, que se considera como provitamina A. El hígado de los vertebrados, desdobla los carotenos en vitamina A. Su carencia produce una enfermedad ocular llamada xeroftalmia, con ulceraciones en la córnea; interviene esta vitamina en la formación de los pigmentos de la retina.

Vitamina D (calciferol, vitamina antirraquítica).— Su carencia ocasiona el raquitismo, enfermedad muy difundida hace años en la infancia y caracterizada por una calcificación insuficiente del esqueleto; interviene en la regulación del calcio y fósforo en la sangre. La luz solar tiene una acción antirraquítica en el organismo humano (ayuda a la absorción de la vitamina D).

Vitamina E (tocoferol, vitamina de la antiesterilidad).— En las ratas machos asegura las funciones reproductoras, y en las ratas hembras, el embarazo se frustra debido a su carencia, originando la muerte del feto en el útero materno. Hay gran cantidad de vitamina E en la jalea real, sustancia que sirve de alimento a las larvas de abejas destinadas a convertirse en reinas.

Vitamina K.— Su carencia produce hemorragias, con retraso sensible de la coagulación de la sangre; en estado natural se encuentra en la col y tomates. La causa de que en el hombre y demás mamíferos no se produzca esta avitaminosis se debe a que las bacterias intestinales resultan ser capaces de sintetizar la vitamina K.

La mayor parte de las reacciones químicas que tienen lugar en la célula (de facto prácticamente todas) se hacen posibles gracias a los enzimas (antiguamente también llamados fermentos), que son biocatalizadores fabricados por las mismas células y gracias a los cuales aumenta considerablemente la velocidad de las reacciones químicas.Esta transformación se produce ya que los enzimas reducen considerablemente la energía de activación de las reacciones biológicas.

Por ejemplo, laas transformaciones que sufren los alimentos en el tubo digestivo se deben a la acción de los enzimas digestivos que se vierten en dicho tubo.

Del mismo modo que los catalizadores inorgánicos, los enzimas participan en las reacciones químicas, pero no en los productos finales de la reacción. Quiere decir esto que no se consumen en la propia reacción.

La especificidad es un carácter importante de la acción enzimática, en virtud de la cual cada enzima sólo actúa sobre una sustancia (sustrato) o grupo de sustancias afines; así, la sacarasa únicamente actúa sobre la sacarosa. En cambio, otros enzimas tienen especificidad para un enlace químico determinado, propio de todo un conjunto de sustancias, como las proteasas, que hidrolizan las proteínas actuando sobre el enlace peptídico.

Los enzimas no son los que inician la reacción, sino sus activadores. La reacción puede realizarse sin su intervención, aunque entonces con lentitud extrema; así, la saponificación se da espontáneamente en las grasas neutras, pero en proporción muy débil; en cambio, la lipasa acelera extraordinariamente el proceso.

La acción enzimática, como corresponde a un catalizador, es en muchos casos reversible; por eso, la maltasa, que desdobla la maltosa en dos moléculas de glucosa, puede sintetizar maltosa a partir de la glucosa.

Propiedades fisicoquímicas de los enzimas.

Puesto que la mayoría de los enzimas son proteínas, sus propiedades serán las mismas. Son solubles en el agua y se precipitan por el alcohol. Cada enzima tiene un pH óptimo de actividad. Por ejemplo la pepsina del estómago ha de actuar en medio ácido y la tripsina del jugo pancreático en medio alcalino. La temperatura también incfluye sobre las acciones enzimáticas; las bajas temperaturas las inactivan, pero no las destruyen. Conforme se aumenta la temperatura crece su actividad hasta un valor óptimo, a partir del cual decrece y, finalmente, a temperaturas altas, se destruyen. Los enzimas de los animales homotermos (aves y mamíferos) tienen su óptimo entre los 36° y los 41 ° C.

Constitución de los enzimas.— Son sustancias proteicas complejas y en muchas ocasiones están formadas por una parte proteica llamada apoenzima y por un grupo activo llamado coenzima. Mucho de los coenzimas son para nosotros, los seres humanos, vitaminas. Es decir no podemos sintetizarlos y hemos de incorporarlos con la dieta.

Clasificación de los enzimas. En la actualidad se consideran seis grupos de enzimas:

1. Oxidorreductasas: catalizan reacciones de oxidorreducción o redox. Precisan la colaboración de las coenzimas de oxidorreducción (NAD+, NADP+, FAD) que aceptan o ceden los electrones correspondientes.
2. Transferasas: transfieren grupos funcionales entre diversas moléculas.
3. Hidrolasas: catalizan reacciones de hidrólisis, es decir, de ruptura de enlaces mediante la introducción de moléculas de agua.
4. Liasas: catalizan reacciones en las que se eliminan grupos H2O, CO2 y NH3 para formar un doble enlace
5. Isomerasas: Isomerizan moléculas.
6. Ligasas: se encargan de la formación y destrucción de enlaces mediante el gasto de energía mediada por el ATP.

La célula vegetal se caracteriza por estar envuelta por una membrana formada principalmente por celulosa. La comunicación de todas las células del interior de un tejido con el exterior se ve favorecida por la aparición de meatos, que son espacios intercelulares bañados por agua o, más frecuentemente, llenos de aire.

Estas células forman diferentes tipos de tejidos, los más significativos son los siguientes:

• Meristemos.— Las células que constituyen estos tejidos son células embrionarias relativamente pequeñas, de membranas delgadas y citosol abundante, que tienen por misión reproducirse y originar las restantes células adultas del vegetal. Se distingue un meristemo primario, de células siempre embrionarias y situadas principalmente en los puntos vegetativos (meristemos terminales), que se encuentran en los extremos de las ramas y raíces, donde aseguran el crecimiento en longitud, convirtiéndose después  en los tejidos adultos del vegetal. Los meristemos secundarios proceden de células adultas que se transforman de nuevo en células embrionarias: son el cambium y el felógeno. Permiten el crecimiento en grosor de la planta.

• Tejidos parenquimáticos.— Las células de estos tejidos se diferencian de las embrionarias porque de ordinario no se reproducen, tienen tamaño mucho mayor y son pobres en citoplasma y ricas en vacuolas, estando sus membranas poco engrosadas por la celulosa. La célula parenquimática desempeña múltiples funciones, como son la elaboración, transporte y acumulación de sustancias elaboradas por ella, así como la respiración y almacenaje de agua. El parénquima constituye la masa fundamental del vegetal. Hay un parénquima asimilador con células ricas en cloroplastos, que se desarrolla sobre todo en los tallos jóvenes y en las hojas. Hacia las partes internas del vegetal y en todas las subterráneas existen parénquimas de reserva incoloros que almacenan azúcar, almidón, aceites, etc. Hay también un parénquima acuífero, que acumula agua, como en las chumberas.

• Tejido epidérmico.— Los vegetales terrestres de menos de un año tienen su cuerpo protegido contra rozaduras y contra la evaporación. Esta defensa se realiza por medio de células incoloras adosadas unas a las otras y que constituyen la epidermis. Se caracterizan por carecer de clorofila, por tener la parte que da al exterior recubierta por una membrana de cutina que forma la cutícula impermeable y por presentar unas aberturas en forma de ojal, que constituyen los estomas. Ciertas células epidérmicas pueden transformarse en pelos, también llamados tricomas.

• Tejido suberoso.— En los tallos y raíces de más de un año, el tejido epidérmico es sustituido por el tejido suberoso formado por capas de células muertas llenas de aire que proporcionan una protección más eficaz que la epidermis. La corteza de la patata y la de los árboles están compuestas de tejido suberoso. Sin embargo, como que la sustitución de la epidermis por el corcho o súber anularía el intercambio de gases a través del cuerpo de la planta, realizan la función propia de los estomas unas perforaciones llamadas lentícelas, que se advierten incluso a simple vista en las superficies de los vegetales leñosos.

• Tejidos conductores. — El sistema de transporte representado por las células parenquimáticas se hace insuficiente, siendo necesaria en las Fanerógamas y Pteridofitas la presencia de células especializadas en la conducción, en forma de tubo alargado, propias de los tejidos conductores y constituidas por tejido leñoso o leño (xilema)y tejido liberiano o líber (floema). El xilema está típicamente formado por largas células muertas dispuestas en filas, las cuales reabsorben sus tabiques de separación al mismo tiempo que refuerzan sus paredes con lignina, formando largos vasos o tráqueas destinados a la conducción de la savia bruta desde las raíces a las partes verdes del vegetal. El floema se halla compuesto por un conjunto de células vivas en forma de tubos, con una gran vacuola central, pero sin núcleo, controlando la actividad del citoplasma el núcleo de una célula hermana, que la acompaña, llamada célula acompañante. Los tubos liberianos se disponen también en filas, encontrándose los tabiques de separación perforados a modo de cribas; de aquí el nombre de tubos cribosos con que también se les conoce: conducen la savia elaborada.

• Tejidos de sostén.— El esclerénquima está formado por células muertas y sus fibras se encuentran en órganos adultos, mientras que los órganos en crecimiento —p. ej., los tallos jóvenes— obtienen su solidez por medio del colénquima, compuesto de células vivas capaces de crecer.