Niveles de organización de la materia viva

Principios y propiedades de los sistemas jerárquicos

El enfoque sistémico y el concepto de niveles estructurales (del lat. organizo — dar una forma ordenada) constituyen la base metodológica de la biología moderna. El término jerarquía (del griego hieros — sagrado y arche — poder, gobierno) implica subordinación: los elementos forman una serie escalonada donde los peldaños inferiores están controlados por los superiores.

Todos los niveles de organización comparten rasgos básicos que distinguen lo vivo de lo inerte:

• Autorregulación.
• Autorrenovación.
• Autoreproducción.

Una característica fundamental de los sistemas multinivel es la aparición de propiedades emergentes. Se trata de cualidades fundamentalmente nuevas que surgen al pasar a cada nuevo nivel y que están ausentes en los componentes aislados del sistema.

Niveles principales de organización de la materia viva

Se distinguen seis etapas básicas de desarrollo y funcionamiento de la materia viva:

1. Molecular. Consiste en macromoléculas biológicas (proteínas, ácidos nucleicos y otros biopolímeros). Aquí se inician los procesos vitales más importantes: la transformación de energía, el metabolismo y la transmisión de información hereditaria.
2. Celular. La célula representa la unidad genética, estructural y funcional elemental del desarrollo de todos los organismos. En esta etapa continúan la transformación de sustancias y la transmisión de información.
3. Organísmico. La unidad es el individuo, que se considera en su desarrollo continuo, desde el momento de su origen hasta la muerte. En los organismos multicelulares, a este nivel se forman tejidos, órganos y sistemas de órganos. Gracias a la estricta especialización celular, tales organismos funcionan en el medio ambiente de manera más activa, productiva y estable.
4. Poblacional-específico. Es ya un sistema supraorganísmico. Incluye el conjunto de organismos de una misma especie que comparten un hábitat común (población) y panmixia. Es precisamente aquí donde se llevan a cabo las transformaciones evolutivas elementales.
5. Biogeocenótico. El biogeocenosis representa un conjunto complejo de organismos de diversas especies y de distinto nivel de organización, los cuales están indisolublemente vinculados con los factores del medio donde habitan.
6. Biosférico. El conjunto de todos los biogeocenosis del planeta. Dentro de este ecosistema global se produce el ciclo de la materia y la transformación de energía, condicionados por la actividad vital de todos los organismos de la Tierra.

Niveles de estudio del organismo multicelular

En la investigación de objetos multicelulares se aplica una clasificación más detallada. Esta se basa en el tamaño de las estructuras, el objeto en sí y el método mediante el cual se estudia dicho objeto:

• Método anatómico (niveles organísmico y de órganos). Estudia el organismo en su conjunto y los órganos individuales. El tamaño de los objetos es de 0,1 mm (100 µm) o más.
• Método histológico u óptico-luminoso (nivel tisular). Está dirigido al estudio de tejidos. Tamaño de las estructuras: de 100 a 10 µm.
• Método citológico (nivel celular). El objeto lo constituyen las células procariotas y eucariotas. Su tamaño varía dentro del rango de 20–0,2 µm (o hasta 200 nm).
• Método ultraestructural o microscópico electrónico (nivel subcelular). Permite estudiar componentes celulares individuales con un tamaño de 200 a 10 nm.
• Método físico-químico (nivel macromolecular). Investiga los biopolímeros, cuyos tamaños alcanzan apenas entre 10 y 1 nm.

Causas evolutivas de la aparición de los niveles

La aparición de nuevos niveles estructurales es una consecuencia lógica de la evolución, que refleja la transición de la materia viva a un estado cualitativamente nuevo. La interacción con el entorno está presente en cada etapa, pero cuanto más alto es el nivel, más complejas y eficientes son dichas interacciones.

La justificación matemática demuestra las claras ventajas de los sistemas jerárquicos frente a los no jerárquicos (con un número igual de componentes iniciales):

• Se forman y se desarrollan con mucha mayor rapidez.
• Los elementos dentro de ellos son más fáciles de controlar, ya que los peldaños inferiores están controlados por los superiores.
• Los sistemas poseen una alta plasticidad y resistencia frente a alteraciones externas.

Mecanismo de formación de un nuevo nivel: A medida que aumentan las dimensiones del sistema y la cantidad de sus elementos, los mecanismos de retroalimentación negativa comienzan inevitablemente a retrasarse. Debido a esto, se reduce drásticamente la eficiencia de la autorregulación, cae la estabilidad y surge el riesgo de destrucción del sistema. Aparece una necesidad urgente de mejorar la capacidad de control. El resultado es la formación de un nuevo nivel estructural, cuyo objetivo principal es acelerar la acción de las retroalimentaciones negativas.

A escala de toda la biosfera, la condición multinivel garantiza la estricta organización de lo vivo, incrementa la eficiencia de su funcionamiento y reduce el desorden (entropía).

En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Mecanismos de retraso en la retroalimentación negativa durante el crecimiento de los sistemas biológicos
• Especificidad de las propiedades emergentes a nivel biogeocenótico y biosférico
• Fundamentación matemática de la estabilidad y plasticidad de los sistemas jerárquicos
• Características de la panmixia a nivel poblacional-específico

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