Sección 7. Biología de los animales

El reino animal está constituido por una vasta serie de organismos, que incluyen desde formas microscópicas hasta criaturas multicelulares extremadamente organizadas. La anatomía y fisiología de estos organismos varía considerablemente, aunque algunos principios básicos son comunes a todos ellos. Consideraremos con detalle los principios de la anatomía y fisiología de los vertebrados, usando al Homo sapiens como organismo representativo.

Por una parte, estudiaremos la estructura y función de los tejidos, órganos y sistemas de los vertebrados ya que constituyen la base para entender su funcionamiento conjunto. Analizaremos estos y otros conceptos relacionados en el capítulo 39.

El cuerpo de un animal requiere de energía y de materiales de construcción que permitan mantener su estructura y desarrollar sus funciones de homeostasis. La reserva de energía y materiales se obtiene a través de la ingestión de alimentos. Pero los animales sólo pueden aprovechar estos alimentos si son digeridos a sus componentes moleculares. La digestión es la fragmentación de los materiales alimenticios ingeridos en moléculas que pueden ser utilizadas por las células individuales. Estas moléculas participan en una diversidad de funciones. Examinaremos las características de los principales sistemas digestivos, centrándonos en el del animal vertebrado, en el capítulo 40.

Las moléculas de alimento obtenidas en el proceso de digestión alcanzan, de un modo u otro, las distintas células del organismo. Las células oxidan estas moléculas carbonadas y obtienen energía en un proceso que libera dióxido de carbono y, para máximos rendimientos energéticos, requiere oxígeno. La respiración -o ventilación- es el medio por el cual un animal obtiene oxígeno para la respiración celular y libera el dióxido de carbono. Analizaremos los principales aspectos del proceso de ventilación en el capítulo 41.

A medida que aparecieron animales más complejos y de mayor tamaño, incrementaron también las necesidades energéticas para su mantenimiento y desarrollo. En el transcurso del proceso evolutivo aparecieron órganos especializados en la captación de oxígeno -branquias y pulmones- y un tejido conectivo fluido -en los vertebrados, la sangre- capaz de transportarlo hasta las células. Existen diversos sistemas por los cuales la sangre y la linfa son transportados en el cuerpo de un vertebrado. Analizaremos la estructura y el funcionamiento de estos sistemas en el capítulo 42.

Una de las ventajas de la multicelularidad es el aumento de la capacidad homeostática. Una gran variedad de procesos contribuyen a la homeostasis: la regulación de los niveles de azúcar en sangre, la absorción y distribución de oxígeno a las células y la eliminación del dióxido de carbono del cuerpo. Examinaremos la regulación de la composición química de los fluidos corporales en el capítulo 43.

Los procesos fisiológicos dependen de una multitud de reacciones bioquímicas, todas virtualmente controladas por enzimas. Estas biomoléculas a su vez, dependen de la temperatura. Muchos animales eligen sus hábitat de acuerdo a las temperaturas que éstos ofrecen. Otros, a través de sus propios procesos fisiológicos, crean un ambiente interno adecuado para un normal funcionamiento de sus sistemas enzimáticos. Existen muchos mecanismos por los cuales los animales regulan la temperatura de su cuerpo. Relevaremos estos mecanismos en el capítulo 44.

La mayoría de los animales tienen la capacidad de distinguir entre lo propio y lo no propio. Todo ser vivo está rodeado por microorganismos potencialmente dañinos. Muchos de estos microorganismos no sólo son capaces de destruir células individuales, sino también de alterar procesos de los cuales depende la vida de otros organismos. Así, la defensa contra estos microorganismos es un aspecto esencial de la homeostasis. En el reino animal, encontramos una gran variedad de defensas que permiten excluir a potenciales invasores de un organismo o eliminarlos si han logrado ganar acceso. Trataremos estos sistemas de defensa en el capítulo 45.

El mantenimiento de la homeostasis animal implica también la regulación de diferentes actividades fisiológicas, lo que se realiza a través de diferentes modos de señalización. Cuando las distancias son cortas, las moléculas de señalización se mueven por difusión desde donde son producidas hasta las células blanco. Cuando las células blanco se encuentran a distancia, las moléculas señalizadoras -hormonas- son transportadas por la sangre. La integración y control del cuerpo de un animal depende de las características y funciones del sistema endocrino. Analizaremos la diversidad de los sistemas endocrinos y su funcionamiento en el capítulo 46.

Un canal de comunicación más rápido y directo lo suministran las neuronas que conducen información a grandes distancias y que constituyen el sistema nervioso, que aporta junto con el sistema endocrino, una red de integración de información. El funcionamiento del sistema nervioso y los mecanismos por los cuales la información se transmite depende de su organización. Centraremos nuestra atención en la organización y funcionamiento de estos sistemas en el capítulo 47.

La percepción sensorial, particularmente del ambiente externo, es fundamental para la ulterior respuesta motora. De esta respuesta depende la supervivencia de los organismos. Analizaremos la variedad de sistemas sensoriales en el capítulo 48.

Una de las mayores adquisiciones evolutivas de los vertebrados es el cerebro. Consideraremos la estructura y función del cerebro de los vertebrados en el capítulo 49.

La formación de un nuevo individuo es un intrincado proceso que comienza con la unión de un óvulo y un espermatozoide y continúa con el complejo proceso de desarrollo. Analizaremos de qué manera los individuos se desarrollan y se transforman en seres semejantes a sus padres en el capítulo 50.

Una de las preguntas más interesantes de la biología es de qué manera las estructuras complejas del embrión, y posteriormente del animal adulto, se desarrollan a partir de una célula única, la célula huevo, aparentemente simple. En el capítulo 51, consideraremos las etapas del desarrollo embrionario en tres organismos representativos y una vez establecidos los principios generales y las vías globales del desarrollo, focalizaremos la atención en el óvulo humano fecundado.