3.el agua y la vida.22 marzo dia mundial -
------------------------------------------------------------------------------------
Nota: El texto siguiente puede ser digitalizado y por ende puede contener severos errores de ortografía, te sugerimos lo revises previamente.
------------------------------------------------------------------------------------
| |
EL AGUA Y LA VIDA (22 de marzo, día mundial del agua)
El agua: origen de la vida
I n el umbral de la vida, nuestro planeta se encontraba bañado por nuil Inmensa mezcla gaseosa de amoniaco (NHJ, met8no (CH4) e hidrógeno (H20). Era además escenarlo de una violenta actividad volcánica y mateorltica que sufría una permanente radiación proce-ilnnte del sol. Tal conjunto de condiciones promovieron el desarrollo 1I11 los más simples compuestos orgánicos que conocemos como nmlnoácidos, que las lluvias trasladaron de la atmósfera a los primeros mares que existieron.
El agua de estos cálidos océanos fue el espacio ideal donde se ilnsarrollaron y evolucionaron los procesos de la sfntesis química. Olcho en otros términos, estamos asegurando que el agua es un oxcelente medio para las reacciones químicas. Dado que los procesos vitales no son más que un inmenso conjunto de reacciones químicas excelentemente coordinadas, la abundancia del agua en la superficie de la Tierra primitiva, debió jugar un vital papel para la •parición de la vida.
Composición plasmática celular
F.n el citoplasma se alberga la actividad vegetativa de la célula. Visto al microscopio surge un material fluido viscoso, agitado por un movimiento interno continuo. El análisis químico revela que está constituido por cientos de sustancias orgánicas y minerales que se oncuentran suspendidas en una matriz acuosa, alcanzando el agua valores que van desde un 68 a un 90%.
En el citoplasma se encuentran las mitocondrias, cuya función principal es la liberación de energía, es también fácil detectar a ciertas estructuras vesiculares que conforman al aparato de Golgi, al cual se le atribuye como una de sus funciones el almacenamiento temporal de proteínas y otros compuestos sintetizados por el retículo endoplasmático. Destacan por su importancia el núcleo y el nucléolo celular, las globosas vacuolas, los pequeños ribosomas y los lisosomas. Estructuras todas ellas que llevan extraordinarias funciones gracias a la presencia de esta matriz acuosa.
El agua, molécula fundamental en la vida
Actualmente la ciencia ha demostrado que tanto en la corteza terrestre como en la atmósfera del planeta se presentan unos 90 tipos diferentes de elementos. De este conjunto, sólo unos cuantos de los componentes son de los seres vivos. De ellos, cuatro forman casi el 95% de peso de la materia viviente: el oxígeno forma el 62%, el carbono el 20%, el hidrógeno el 10% y el nitrógeno casi el 3%. Mientras que un grupo de 30 elementos químicos forman el 5% restante.
Esto quiere decir que 6 elementos químicos (C, H, O, N, P, S) han sido seleccionados por el intrincado proceso evolutivo y participan en un inmenso abanico de funciones que dan sentido a lo que actualmente conocemos como procesos fundamentales de la vida. Es importante comprender que estos elementos siempre participan junto al compuesto inorgánico que les permite interactuar y reaccionar entre sí: el agua.
El agua a nivel celular es el componente inorgánico más importante, encontrándose en proporciones que van de 5 a un 90%. Los músculos contienen hasta un 75% de agua. De esta manera, las estructuras y las funciones de los seres vivos dependen del agua como la digestión, la asimilación, la excreción, la respiración, etcétera, tienen cabida por la existencia de esta molécula mantenidas por interacciones mutuas de cargas negativas y positivas.
Sólo para apreciar su valor, ejemplificaremos la importancia del agua en las plantas. En ellas, además de ser la fuente de hidrógeno y oxígeno para la fotosíntesis, es indispensable por ser el medio en el cual se verifican todas las reacciones químicas que sostienen a las funciones vitales. Asimismo, es el vehículo para transportar todas las sustancias dentro de la planta, incluyendo a los nutrientes que obtiene del suelo húmedo que les rodea; paralelamente actúa como un agente regulador de la temperatura y como un enfriador cuando es transpirada por las hojas. Y finalmente es el soporte hídrico que se encuentra en todas las estructuras vegetales que carecen de un soporte leñoso, como las hojas, frutos, flores, etc.
A nivel molecular, todas estas capacidades de las plantas y los animales se explican al entender que si bien los compuestos orgánicos pueden reaccionar de múltiples formas, solamente dos tipos de reacciones son vitales para mantener a los seres vivientes: la deshidratación y la hidrólisis. La primera permite la unión de dos moléculas orgánicas al remover una molécula de agua de ella. De tal manera que este grupo de reacciones son las responsables para la formación de productos de almacenaje en la célula, como el almidón en las plantas y el glucógeno de los animales. En contraste, las reacciones de hidrólisis incorporan una molécula de agua entre los compuestos orgánicos, fragmentándolos en sus unidades más pequeñas. De hecho, la digestión de los alimentos es el ejemplo más claro de una reacción hidrolítica.
Los océanos primitivos durante millones de años fueron el ambiente cálido y diluido que propició que las primigeneas sustancias se mezclaran, modificaran y evolucionaran, iniciándose de esta manera el camino que conduciría al evento cósmico más significativo del sistema solar en sus últimos 5 mil millones de años: la vida surgía en la tierra gracias al agua.
Propiedades del agua
El agua es el componente fundamental de la materia viviente, representa en peso entre el 50% y 90% de todos los sistemas biológicos funcionales, ello se debe a sus peculiares características físicas y químicas. En primer lugar el agua es virtual-mente el mejor de los disolventes, y se considera que es el mejor medio para promover las reacciones químicas que caracterizan al mundo vivo.
El agua funciona como un catalizador, es decir, un agente que favorece la velocidad de reacción de un proceso químico, sin alterar su mecanismo de acción. Sin objeción alguna, el agua es la sustancia más esencial de todas. Baña todas nuestras partes internas y constituye el mayor porcentaje de nuestro peso. Sin ella, no podría producirse ninguna de las reacciones químicas que nos dan la vida.
Composición promedio de una célula
Si tuviéramos la posibilidad de acercarnos al interior de una célula animal, ante nuestros ojos emergería un mundo en donde centenares de sustancias orgánicas se están moviendo en una matriz acuosa. Sin duda esta primera impresión nos confundiría. Pero la ciencia ha resuelto esto al clasificar a esta multitud de sustancias en cuatro tipos de materiales orgánicos: los carbohidratos, las grasas, las proteínas y los nucleótidos.
Sin embargo, a pesar de esta abundancia, el valor porcentual de estos cuatro tipos de sustancias orgánicas apenas alcanzan en conjunto un 30%. Y aquí es donde se aprecia la real importancia del agua en la composición de una célula, la cual tal como se ve en nuestra ilustración alcanza hasta un 67%. De esta forma, es fácil entender que la materia orgánica tiene su origen en las sustancias inorgánicas, las cuales evidentemente superan mucho a la materia orgánica a nivel celular.
La circulación: cauce de vida
La sangre es definida como un tejido formado por dos componentes: un plasma líquido en el que están suspendidas diversas células sanguíneas. El agua contenida en la sangre mantiene un ambiente húmedo en todos los tejidos y su presencia es la responsable de mantener una presión sanguínea en un determinado volumen. Por otro lado, el agua permite que la sangre al circular transporte toda clase de sustancias disueltas, además de las células sanguíneas. En ningún otro líquido se podrían acarrear tantas sustancias.
La sangre regula la temperatura corporal. En cambio, las partes más cercanas al medio que nos rodean generalmente se conservan más frescas. De esta manera, al circular la sangre, ésta absorbe calor cuando transita por los tejidos más calientes (hígado y ríñones) enfriándolos de manera eficiente y libera este calor en las estructuras más frías como la piel.
La respiración: intercambio de gases
Al intercambio de dióxido de carbono (C02) por oxigeno entre un organismo y su ambiente se le conoce como respiración externa, fenómeno totalmente diferente a la respiración celular, en la cual se libera energía a la célula. En las plantas, la respiración se efectúa por difusión de gases y no involucra estructuras especializadas como en los animales. En los animales más simples la respiración se realiza por la piel y se le conoce como cutánea. En animales más organizados (moluscos, artrópodos y equinodermos) el aparato respiratorio se halla especializado, para extraer el oxigeno del agua. A estas estructuras se les conoce como branquias. Por otro lado, en un sinnúmero de especies el aparato respiratorio se encuentra difundido por todo el cuerpo y se llama traqueal. Finalmente, los animales terrestres desarrollaron el principal tipo de sistema respiratorio con la aparición de los pulmones. Cualquiera que sea la forma de obtener oxigeno del agua o de la atmósfera, los sistemas encargados de ello dependen para su funcionamiento de una superficie humedecida por agua.
La excreción: eliminación de los desechos
El proceso de la digestión implica un conjunto de procesos en donde participan enzimas digestivas que promueven la fragmentación de las proteínas, los carbohidratos, las grasas, las vitaminas y los minerales hasta niveles estructurales que permiten su asimilación. De esta manera, este flujo de nutrientes se incorporan a la sangre, y recogen desechos metabólicos, entre los que destacan por su toxicidad el amoniaco, el ácido úrico y la urea.
De estos tres desechos nitrogenados, el amoniaco es el más tóxico y su excreción se realiza por la superficie corporal de todos los organismos acuáticos y por las branquias de los peces. La urea es menos tóxica que el amoniaco, sin embargo, ante altas concentraciones su presencia es fatal. El ácido úrico es el desecho nitrogenado de menor toxicidad, el cual es excretado por lagartijas, reptiles y aves, mientras que los mamíferos desechan urea. El agua permite el transporte de estos desechos, pero en todo momento la fisiología de los seres vivos cuida de ella para evitar su pérdida.
La digestión: un proceso húmedo
El alimento es cualquier material que contribuye al crecimiento o para proporcionar una fuente de energía. El agua, las sales Inorgánicas, las vitaminas, las proteínas, las grasas y los carbohidratos son alimentos, pero la digestión de alimento involucra una serie de reacciones de hidrólisis. Las grasas, las proteínas y los carbohidratos son fundamentales para mantener la vida, pero ellas no pueden penetrar la membrana celular por tener un tamaño' molecular grande, por lo que es necesario que estas grandes porciones alimenticias se realicen por el proceso hidrolltico, enzimático o digestivo.
Y en este punto radica la Importancia del agua, la cual participa en los tres procesos antes mencionados. Los seres vivos dependen tanto del agua que no podrían digerir ni absorber ningún alimento sin su presencia. De hecho, el agua es un constituyente primario de todos los alimentos e inclusive de aquellos como las nueces, los piñones, etc, son portadores de cierta cantidad de agua.
| El suelo: riqueza a nuestros pies |
| Moreno Ortega, Columba, Biología 2, Ed. Sitesa, México, 1990,176 pp. |
| o con su propia atmósfera, su rprendente fauna y flora, consternas que nace, evoluciona y ís participarán en su origen y mos que causan su destruc- |
Es muy importante entender que el
balance hldrico, su manto mineral y ¡
tituyen un valiosísimo conjunto de e
muere. Durante este ciclo, varios a
paradójicamente son casi siempre l<
clon, Entre ellos encontramos al agua, el viento, los glaciares y la
ratura. Desde las montañas, el hielo y la nieve al desgajarse arrastran
rocas a su paso. Al pie de la montaña, la presencia de agua combinada
con la acción de los liqúenes corroen y destrozan aún más a las rocas.
Finalmente todos estos materiales minerales pulverizados se conjugan
con material vegetal y animal creándose el suelo.
Este recién formado suelo puede desaparecer por el agua en forma de lluvia, la cual lava y arrastra a todos sus componentes. Sin embargo, la vegetación que se desarrolló ahora se interpone y resta fuerza a la acción abrasiva de las gotas de agua, y a ras de suelo, actúa como una esponja que retiene y libera lentamente el agua, evitando la fuerza erosiva del agua.
Mecanismo de conducción hídrica
Las plantas utilizan el-agua de 3 maneras diferentes: por flujo básico, por disfunción y por osmosis. Para entrar y salir de las células vivas, el agua debe atravesar las membranas celulares que sólo permiten el libre tránsito del agua, pero seleccionan el paso de las moléculas que se encuentran suspendidas en ella. Precisamente, al paso del agua a través de una membrana, de una región de baja concentración a zonas de alta concentración se le denomina osmosis.
En la ilustración se ejemplifican las 3 posibilidades del fenómeno. Por principio, una solución Isosmótica permite la salida y entrada de agua en la misma escala, ya que las concentraciones son iguales. En el segundo caso, en la solución hiposmótica la entrada de agua es mayor que la salida. Y para visualizar esto se ha colocado un glóbulo rojo que ante el fenómeno se hincha. Finalmente, una solución hiperosmótica actúa al contrario de la fuerza hiposmótica, ocasionando que el eritrocito se colapse.
Los estomas: respiración vegetal
Las plantas requieren de agua para llevar a cabo múltiples funciones, ya que es un elemento de partida de la fotosíntesis y es el constituyente de un soporte denominado por los botánicos como "esqueleto hidráulico" que da forma a hojas, pétalos florales y tallos herbáceos. Sin duda, una planta utiliza muchísima más agua que un animal. Basta ver que más del 90% del agua de una planta se pierde al pasar al aire en forma de vapor de agua (transpiración vegetal). Ante un examen óptico de una hoja, surgen pequeñísimas estructuras por donde la planta pierde la mayor cantidad de agua: los estomas. En general les encontramos en tallos jóvenes y en las hojas, en donde su número es sorprendente, hasta 12 mil por centímetro cuadrado. Los estomas son pequeñas aberturas que están controladas por la turgencia de 2 células oclusivas. Al contar con tantas aberturas que pueden cerrarse, la planta cuenta con un mecanismo que regula la pérdida de agua de una manera controlada, sin que se ponga en Juego la vida propia.
La fotosíntesis: alimento por agua
Probablemente no exista en el planeta un fenómeno tan asombroso como el de la fotosíntesis. De manera conjunta con la respiración celular, los procesos de fermentación, la síntesis de proteínas y el código genético son en si los procesos biótlcos que encumbran a la evolución orgánica. La fotosíntesis es un proceso mediante el cual se transforma la energía solar en alimento para sustento de la misma planta o para otros seres vivos. Es en sí un proceso de alta complejidad que requirió del concurso de varios brillantes científicos para su cabal explicación, en términos simples diremos que el proceso tiene lugar en el interior de los cloroplastos que contiene a la clorofila.
Su funcionamiento exige la presencia de C02 atmosférico y de H20 que Integran las plantas del suelo por medio de sus raices. Al final de un Increíble proceso bioquímico se originan moléculas orgánicas (carbohidratos) y oxigeno. Este por ciento se deriva del agua, la cual es fundamental para la fisiología de todo este sistema de captura de energía.
Entradas
