La organización biológica es la organización de estructuras y sistemas biológicos complejos que definen la vida utilizando un enfoque reduccionista . [1] La jerarquía tradicional, como se detalla a continuación, se extiende desde los átomos hasta las biosferas . Los niveles superiores de este esquema a menudo se denominan concepto de organización ecológica , o como campo , ecología jerárquica.
Cada nivel de la jerarquía representa un aumento en la complejidad organizacional, estando cada "objeto" compuesto principalmente por la unidad básica del nivel anterior. [2] El principio básico detrás de la organización es el concepto de emergencia : las propiedades y funciones que se encuentran en un nivel jerárquico no están presentes y son irrelevantes en los niveles inferiores.
La organización biológica de la vida es una premisa fundamental para numerosas áreas de la investigación científica , particularmente en las ciencias médicas . Sin este necesario grado de organización, sería mucho más difícil (y probablemente imposible) aplicar el estudio de los efectos de diversos fenómenos físicos y químicos a las enfermedades y la fisiología (función corporal). Por ejemplo, campos como la neurociencia cognitiva y conductual no podrían existir si el cerebro no estuviera compuesto por tipos específicos de células, y los conceptos básicos de la farmacología no podrían existir si no se supiera que un cambio a nivel celular puede afectar a todo un organismo. organismo. Estas aplicaciones se extienden también a los niveles ecológicos . Por ejemplo, el efecto insecticida directo del DDT se produce a nivel subcelular , pero afecta a niveles más altos e incluye múltiples ecosistemas . En teoría, un cambio en un átomo podría cambiar toda la biosfera .
El esquema de organización biológica estándar simple, desde el nivel más bajo hasta el más alto, es el siguiente: [1]
Los esquemas más complejos incorporan muchos más niveles. Por ejemplo, una molécula puede verse como una agrupación de elementos y un átomo puede dividirse en partículas subatómicas (estos niveles están fuera del alcance de la organización biológica). Cada nivel también se puede dividir en su propia jerarquía, y tipos específicos de estos objetos biológicos pueden tener su propio esquema jerárquico. Por ejemplo, los genomas se pueden subdividir en una jerarquía de genes . [4]
Cada nivel de la jerarquía se puede describir por sus niveles inferiores. Por ejemplo, el organismo puede describirse en cualquiera de sus niveles componentes, incluidos los niveles atómico, molecular, celular, histológico (tejido), de órgano y de sistema de órganos. Además, en cada nivel de la jerarquía aparecen nuevas funciones necesarias para el control de la vida. Estos nuevos roles no son funciones que los componentes de nivel inferior sean capaces de realizar y, por lo tanto, se denominan propiedades emergentes .
Todo organismo está organizado, aunque no necesariamente en el mismo grado. [5] Un organismo no puede organizarse a nivel histológico (tejido) si, en primer lugar, no está compuesto de tejidos. [6]
Se cree que la organización biológica surgió en los inicios del mundo del ARN, cuando las cadenas de ARN comenzaron a expresar las condiciones básicas necesarias para que la selección natural operara tal como la concibió Darwin : heredabilidad, variación de tipo y competencia por recursos limitados. La aptitud de un replicador de ARN (su tasa de aumento per cápita) probablemente habría sido función de capacidades adaptativas intrínsecas (en el sentido de que estaban determinadas por la secuencia de nucleótidos) y la disponibilidad de recursos. [7] [8] Las tres capacidades adaptativas principales pueden haber sido (1) la capacidad de replicarse con fidelidad moderada (dando lugar tanto a la heredabilidad como a la variación de tipo); (2) la capacidad de evitar la descomposición; y (3) la capacidad de adquirir y procesar recursos. [7] [8] Estas capacidades habrían estado determinadas inicialmente por las configuraciones plegadas de los replicadores de ARN (ver " Ribozima ") que, a su vez, estarían codificadas en sus secuencias de nucleótidos individuales. El éxito competitivo entre diferentes replicadores de ARN habría dependido de los valores relativos de estas capacidades adaptativas. Posteriormente, entre los organismos más recientes, el éxito competitivo en sucesivos niveles de organización biológica probablemente siguió dependiendo, en un sentido amplio, de los valores relativos de estas capacidades adaptativas.
Empíricamente, una gran proporción de los sistemas biológicos (complejos) que observamos en la naturaleza exhiben una estructura jerárquica. Desde el punto de vista teórico, podríamos esperar que los sistemas complejos fueran jerarquías en un mundo en el que la complejidad tenía que evolucionar a partir de la simplicidad. El análisis de las jerarquías de sistemas realizado en los años 1950, [9] [10] sentó las bases empíricas de un campo que sería, a partir de los años 1980, la ecología jerárquica . [11] [12] [13] [14] [15]
Los fundamentos teóricos se resumen en la termodinámica. Cuando los sistemas biológicos se modelan como sistemas físicos , en su abstracción más general, son sistemas termodinámicos abiertos que exhiben un comportamiento autoorganizado , [16] y las relaciones de conjunto/subconjunto entre estructuras disipativas se pueden caracterizar en una jerarquía.
Odum y otros introdujeron en Ecología una forma más sencilla y directa de explicar los fundamentos de la "organización jerárquica de la vida" como el " principio jerárquico de Simón" ; [17] Simon [18] enfatizó que la jerarquía " surge casi inevitablemente a través de una amplia variedad de procesos evolutivos, por la sencilla razón de que las estructuras jerárquicas son estables ".
Para motivar esta profunda idea, ofreció su "parábola" sobre los relojeros imaginarios.
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