biologia la vida en la tierra - audesir, k audesirk, byers
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L A V I D A E N L A T I E R R A
A U D E S I R K A U D E S I R K B Y E R S
BiologaBiologaO C T A V A E D I C I N
Audrsirk_Biologia.qxd 3/13/08 9:53 AM Page 1
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BiologaL A V I D A E N L A T I E R R A
O C TA V A E D I C I N
Teresa AudesirkUniversity of Colorado at Denver and Health Science Center
Gerald AudesirkUniversity of Colorado at Denver and Health Science Center
Bruce E. ByersUniversity of Massachusetts, Amherst
Vicente GerardoHernndez HernndezPreparatoria de la UniversidadLa Salle
Paula Corts GarcaColegio Gimnasio del NorteBogot, Colombia
Vctor Hugo Blanco LozanoITESM Campus Puebla
TRADUCCIN
Augusta Victoria Flores FloresTraductora profesional
REVISIN TCNICA
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Authorized translation from the English Language edition, entitled Biology: Life on earth with physiology, 8th Edition by Teresa Au-desirk, Gerald Audesirk and Bruce E. Byers, published by Pearson Education Inc., publishing as PRENTICE HALL INC., Copyright2008. All rights reserved.Versin en espaol de la obra titulada Biology: Life on earth with physiology, 8 edicin, de Teresa Audesirk, Gerald Audesirk y Bru-ce E. Byers, publicada originalmente en ingls por Pearson Education Inc., publicada como PRENTICE HALL INC., Copyright2008. Todos los derechos reservados.
ISBN 0-13-195766-X
Esta edicin en espaol es la nica autorizada.
Edicin en espaolEditor: Enrique Quintanar Duartee-mail: [email protected] Editor de desarrollo: Felipe Hernndez Carrasco Supervisor de produccin: Rodrigo Romero Villalobos
OCTAVA EDICIN, 2008
D.R. 2008 por Pearson Educacin de Mxico,S.A. de C.V.Atlacomulco Nm. 500, 5 PisoCol. Industrial Atoto53519, Naucalpan de Jurez, Edo. de Mxico
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El prstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesinde uso de este ejemplar requerir tambin la autoriza-cin del editor o de sus representantes.
ISBN 10: 970-26-1194-6ISBN 13: 978-970-26-1194-3
Impreso en Mxico. Printed in Mexico.1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 11 10 09 08
AUDESIRK TERESA; AUDESIRKGERALD; BYERS, BRUCE E.Biologa: La vida en la Tierra
Pearson Educacin de Mxico, 2008
ISBN 978-970-26-1194-3rea: Ciencias
Formato 21 27 Pginas: 1024
Edicin en ingls
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Resumen de Contenido
1 Introduccin a la vida en la Tierra 1
U N I D A D 1 La vida deuna clula 19
2 tomos, molculas y vida 203 Molculas biolgicas 364 Estructura y funcin de la clula 565 Estructura y funcin de la membrana
celular 806 Flujo de energa en la vida
de una clula 1007 Captacin de energa solar:
Fotosntesis 116 8 Obtencin de energa:
Gluclisis y respiracin celular 132
U N I D A D 2 Herencia 1479 DNA: La molcula de la herencia 148
10 Expresin y regulacin de los genes 166 11 La continuidad de la vida: Reproduccin celular 19012 Patrones de herencia 22013 Biotecnologa 250
U N I D A D 3 Evolucin y diversidadde la vida 275
14 Principios de la evolucin 27615 Cmo evolucionan los organismos 29416 El origen de las especies 31417 Historia de la vida 33018 Sistemtica: Bsqueda de orden
en medio de la diversidad 35619 La diversidad de los procariotas y los virus 37020 La diversidad de los protistas 38621 La diversidad de las plantas 40222 La diversidad de los hongos 42223 Diversidad animal I:Invertebrados 44024 Diversidad animal II: Vertebrados 468
U N I D A D 4 Comportamientoy ecologa 487
25 Comportamiento animal 48826 Crecimiento y regulacin de las poblaciones 51227 Interacciones de la comunidad 53628 Cmo funcionan los ecosistemas? 558
29 Los diversos ecosistemas de la Tierra 580
30 Conservacin de la biodiversidad de la tierra 610
U N I D A D 5 Anatomay fisiologa de los animales 633
31 Homeostasis y organizacin del cuerpo animal 634
32 Circulacin 648
33 Respiracin 668
34 Nutricin y digestion 684
35 El sistema urinario 706
36 Defensas contra la enfermedad 720
37 Control qumico del organismo animal: El sistema endocrino 740
38 El sistema nervioso y los sentidos 760
39 Accin y sostn: Los msculos y el esqueleto 796
40 Reproduccin animal 814
41 Desarrollo animal 836
U N I D A D 6 Anatoma y fisiologa de lasplantas 857
42 Anatoma de las plantas y transporte de nutrimentos 858
43 Reproduccin y desarrollo de las plantas 886
44 Respuestas de las plantas al ambiente 908
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GUARDIN DE LA TIERRAPor qu devemos preservar la biodiversidad? 12Especies en peligro de extincin: De la poza gnica
a los charcos de genes 308Hibridacin y extincin 322El caso de las setas que desaparecen 435Ranas en peligro 476Hemos excedido la capacidad de carga de la Tierra? 528Especies invasoras trastornan las interacciones
de la comunidad 541Las sustancias txicas se acumulan a lo largo de
las cadenas alimentarias 566Los polos en peligro 576El agujero de ozono, una abertura en nuestro escudo protector 586Restauracin de los Everglades 616Problemas intrincados: Tala, pesca y cacera furtiva 618En defensa de las tortugas marinas 621Recuperacin de un depredador clave 624Preservacin de la biodiversidad con caf cultivado
a la sombra 629Engao endocrino 754Las plantas ayudan a regular la distribucin del agua 878Dods, murcilagos y ecosistemas perturbados 898
GUARDIN DE LA SALUDEl colesterol, aliado y enemigo 47Por qu aumentamos de peso si ingerimos azcar? 144Sexo, envejecimiento y mutaciones 184Cncer, divisin celular mittica descontrolada 208Diagnstico gentico prenatal 268Al rescate de los corazones enfermos 654Fumar: una decisin de vida 678Cuando se antoja una hamburguesa con queso 687Las lceras digieren el tracto digestivo 699Cuando los riones fallan 714El combate a la influenza: Es inminente una pandemia
de gripe aviar? 734Drogas, enfermedades y neurotransmisores 769Como se repara un hueso fracturado 808Osteoporosis: Cuando los huesos se vuelven quebradizos 810Enfermedades de transmisin sexual 828Reproduccin con alta tecnologa 831La placenta slo brinda una proteccin parcial 852Eres alrgico al polen? 890
DE CERCAUn asunto peliagudo 52Quimismosis, la sntesis de ATP en los cloroplastos 124Gluclisis 136Reacciones de la matrz mitocondrial 141Estructura y duplicacin del DNA 159La sntesis de protenas, un asunto de alta energa 180El principio de Hardy-Weinberg 298Especiacin por mutacin 326Reconstruccin de los rboles filogenticos 362Cmo se replican los virus? 382Las branquias y los gases: Un intercambio contracorriente 674Las nefronas y la formacin de orina 712Los iones y las seales elctricas en las neuronas 766El control hormonal del ciclo menstrual 826Cmo absorben agua y minerales las races? 874
INVESTIGACIN CIENTFICAExperimentos controlados, antes y ahora 6La radiactividad en la investigacin 24En busca de la clula 64El descubrimiento de las acuaporinas 89El DNA es la molcula de la herencia de los bacterifagos 152El descubrimiento de la doble hlice 156El RNA ya no es slo un mensajero 183Copias al carbn, la clonacin en la naturaleza y
en el laboratorio 202Fibrosis qustica 234Aguas termales y la ciencia del calor 256Charles Darwin: La naturaleza era su laboratorio 282Cmo sabemos qu tan antiguo es un fsil? 338La gentica molecular pone al descubierto las
relaciones evolutivas 365Hormigas y acacias: Una asociacin ventajosa 549El descubrimiento de las vacunas 732Neuroimgenes: Una mirada al interior de la caja negra 780En busca de un anticonceptivo masculino 832La promesa de las clulas madre 843Cmo se descubrieron las hormonas vegetales? 912
GUARDIN DE LA BIOTECNOLOGAArroz dorado 267
ENLACES CON LA VIDALa vida que nos rodea 14Alimentacin saludable? 29Alimentos sintticos? 41Huspedes indeseables 77La falta de una enzima produce intolerancia a la lactosa 113T vives gracias a las plantas 129Un tarro de vino, una rebanada de pan y un tazn de col agria 139Gentica, evolucin y medicina 178Biotecnologa, de lo sublime a lo ridculo 266Los nombres cientficos y la vanidad 328Un mundo pequeo 367Comensales indeseables 378Recolecta con cuidado 436Ayudantes de cirujanos 454Los animales pertenecen a los laboratorios? 483Pisar ligeramente: Qu tan grande es tu huella? 533Es posible hacer una diferencia 577Disfrutar del chocolate y salvar selvas tropicales? 591Qu pueden hacer los individuos? 630Calor o humedad? 637Quienes abandonan el hbito de fumar son ganadores 680Demasiado lquido para beber? 717Ms cerca de la cura de la diabetes 756Caminar con un perro 811Por qu el parto es tan difcil? 854
CONEXIONES EVOLUTIVASPatas del carib y diversidad de membranas 96Los cientficos no ponen en duda la evolucin 326Nuestros ancestros unicelulares 400El ingenio de los hongos: Cerdos, escopetas y lazos 435Los seres humanos son un xito biolgico? 482Por qu juegan los animales? 508El camuflaje es capaz de dividir una especie? 554La evolucin de las hormonas 756Sentidos poco comunes 790Adaptaciones especiales de raices, tallos y hojas 880
Ensayos
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Prefacio xxiii
1 Introduccin a la vida en la Tierra 1
ESTUDIO DE CASO La vida en la Tierra Y en algn otro lugar? 1
1.1 Cmo estudian la vida los cientficos? 2La vida puede estudiarse en diferentes niveles
de organizacin 2
Los principios cientficos fundamentan toda investigacin cientfica 3
El mtodo cientfico es la base de la investigacin cientfica 4
La comunicacin es esencial para la ciencia 5
La ciencia es un esfuerzo humano 5INVESTIGACIN CIENTFICA Experimentos controlados,
antes y ahora 6
Las teoras cientficas se han probado una y otra vez 8
1.2 Evolucin: La teora unificadora de la biologa 9Tres procesos naturales sustentan la evolucin 9
1.3 Cules son las caractersticas de los seres vivos? 10
Los seres vivos son complejos, estn organizados y se componen de clulas 11
Los seres vivos mantienen condiciones internas relativamente constantes mediante la homeostasis 11
GUARDIN DE LA TIERRA Por qu debemos preservar la biodiversidad? 12
Los seres vivos responden ante estmulos 13Los seres vivos obtienen y usan materiales y energa 13ENLACES CON LA VIDA La vida que nos rodea 14Los seres vivos crecen 14Los seres vivos se reproducen 14En conjunto, los seres vivos poseen la capacidad
de evolucionar 14
1.4 Cmo clasifican los cientficos en categoras la diversidad de los seres vivos? 14
Los dominios Bacteria y Archaea estn constituidos por clulas;el dominio Eukarya se compone de clulas eucariticas 14
Los dominios Bacteria y Archaea, as como los miembros del reino Protista, son principalmente unicelulares; los miembros de los reinos Fungi, Plantae y Animalia son bsicamente multicelulares 15
Los miembros de los distintos reinos tienen formas diferentes de obtener energa 15
1.5 Cmo ilumina la vida diaria el conocimiento de la biologa? 15
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO La vida en la Tierra y en algn otro lugar? 17
UNIDAD 1La vida de una clula 19
2 tomos, molculas y vida 20ESTUDIO DE CASO Caminando sobre el agua 21
2.1 QU SON LOS TOMOS? 22Los tomos, las unidades estructurales fundamentales de la
materia, se componen de partculas an ms pequeas 22
2.2 CMO INTERACTAN LOS TOMOS PARA FORMAR MOLCULAS? 23
Los tomos interactan con otros tomos cuando hay vacos ensus capas de electrones ms externas 23
INVESTIGACIN CIENTFICA La radiactividad en la investigacin 24
Los tomos con carga, llamados iones, interactan para formarenlaces inicos 25
Los tomos sin carga pueden estabilizarse compartiendo electrones para formar enlaces covalentes 26
Los puentes de hidrgeno son atracciones elctricas entre las molculas que tienen enlaces covalentes polares o dentrode stas 28
2.3 Por qu el agua es tan importante para la vida? 28El agua interacta con muchas otras molculas 28ENLACES CON LA VIDA Alimentacin saludable? 29Las molculas de agua tienden a mantenerse unidas 30Las soluciones en agua pueden ser cidas, bsicas y neutras 31El agua modera los efectos de los cambios de temperatura 32El agua forma un slido singular: El hielo 32
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Caminando sobre el agua 33
3 Molculas biolgicas 36ESTUDIO DE CASO Protenas misteriosas 37
3.1 Por qu el carbono es tan importante en las molculas biolgicas? 38
Contenido
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3.2 Cmo se sintetizan las molculas orgnicas? 38Las molculas biolgicas se unen o se desintegran agregando
o eliminando agua 39
3.3 Qu son los carbohidratos? 39Hay diversos monosacridos con estructuras ligeramente
distintas 39ENLACES CON LA VIDA Alimentos sintticos? 41Los disacridos consisten en dos azcares simples que se enlazan
mediante sntesis por deshidratacin 41Los polisacridos son cadenas de azcares simples 42
3.4 Qu son los lpidos? 44Los aceites, las grasas y las ceras son lpidos que slo contienen
carbono, hidrgeno y oxgeno 44Los fosfolpidos tienen cabezas solubles en agua y colas
insolubles en agua 46Los esteroides consisten en cuatro anillos de carbono
fusionados 46GUARDIN DE LA SALUD El colesterol, aliado y enemigo 47
3.5 Qu son las protenas? 47Las protenas se forman a partir de cadenas de aminocidos 48Los aminocidos se unen para formar cadenas mediante sntesis
por deshidratacin 49Una protena puede tener hasta cuatro niveles de estructura 49Las funciones de las protenas estn ligadas a sus estructuras
tridimensionales 51DE CERCA Un asunto peliagudo 52
3.6 Qu son los cidos nucleicos? 53El DNA y el RNA (las molculas de la herencia) son cidos
nucleicos 53Otros nucletidos actan como mensajeros intracelulares
y portadores de energa 53OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Protenas misteriosas 54
4 Estructura y funcin de la clula 56ESTUDIO DE CASO Repuestos para cuerpos humanos 57
4.1 Qu es la teora celular? 59
4.2 Cules son las caractersticas bsicas de las clulas? 59
Las funciones de las clulas limitan su tamao 59Todas las clulas tienen caractersticas comunes 59Hay dos tipos bsicos de clulas: procariticas
y eucariticas 62
4.3 Cules son las caractersticas principales de las clulas eucariticas? 63
El citoesqueleto brinda forma, soporte y movimiento 63INVESTIGACIN CIENTFICA En busca de la clula 64Los cilios y flagelos mueven a la clula o a los lquidos para que
stos pasen por la clula 67El ncleo es el centro de control de la clula eucaritica 67El citoplasma eucaritico incluye un complejo sistema
de membranas 70Las vacuolas desempean muchas funciones, como regulacin
del agua, soporte y almacenamiento 72Las mitocondrias extraen energa de las molculas
de alimento y los cloroplastos captan la energa solar 73Las plantas utilizan plstidos
para almacenamiento 74
4.4 Cules son las caractersticas principales de las clulas procariticas? 75
Las clulas procariticas son pequeas y poseen caractersticas superficiales especializadas 75
Las clulas procariticas tienen menos estructuras especializadas dentro del citoplasma 76
ENLACES CON LA VIDA Huspedes indeseables 77
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Respuestas para cuerpos humanos 77
5 Estructura y funcin de la membranacelular 80
ESTUDIO DE CASO Venenos nocivos 81
5.1 Qu relacin hay entre la estructura de una membrana celular y su funcin? 82
Las membranas celulares aslan el contenido de la clula mientras permiten la comunicacin con el ambiente 82
Las membranas son mosaicos fluidos en los que las protenasse mueven dentro de las capas de lpidos 82
La bicapa de fosfolpidos es la porcin fluida de la membrana 83
Una variedad de protenas forman un mosaico dentro de la membrana 84
5.2 Cmo logran las sustancias atravesar las membranas? 85
Las molculas de los fluidos se mueven en respuesta a los gradientes 85
El movimiento a travs de las membranas se efecta mediantetransporte pasivo y activo 86
El transporte pasivo incluye difusin simple, difusin facilitada y smosis 86
INVESTIGACIN CIENTFICA El descubrimiento de las acuaporinas 89
El transporte activo utiliza energa para mover molculas en contra de sus gradientes de concentracin 91
Las clulas absorben partculas o fluidos mediante endocitosis 92
La exocitosis saca materiales de la clula 94El intercambio de materiales a travs de las membranas influye
en el tamao y la forma de la clula 94
5.3 Cmo las uniones especializadas permiten a las clulas establecer conexiones y comunicarse? 95
Los desmosomas unen las clulas 95Las uniones estrechas impiden las filtraciones en las clulas 95Las uniones en hendidura y los plasmodesmos
permiten la comunicacin entre clulas 96
CONEXIONES EVOLUTIVAS Patas de carib y diversidad de membranas 96
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Venenos nocivos 97
CONTENIDO
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6 Flujo de energa en la vida de una clula 100
ESTUDIO DE CASO Energa liberada 1016.1 Qu es energa? 102
Las leyes de la termodinmica describen las propiedades bsicasde la energa 102
Los seres vivos utilizan la energa de la luz solar para crear lascondiciones de baja entropa de la vida 103
6.2 Cmo fluye la energa en las reacciones qumicas? 103
Las reacciones exergnicas liberan energa 104Las reacciones endergnicas requieren
un aporte neto de energa 105Las reacciones acopladas enlazan reacciones endergnicas y
exergnicas 105
6.3 Cmo se transporta energa celular entre reac-ciones acopladas? 105
El ATP es el principal portador de energa en las clulas 105Los portadores de electrones tambin transportan energa dentro
de las clulas 107
6.4 Cmo controlan las clulas sus reacciones metablicas? 108
A temperaturas corporales, las reacciones espontneas son demasiado lentas para sustentar la vida 108
Los catalizadores reducen la energa de activacin 108Las enzimas son catalizadores biolgicos 108Las clulas regulan el metabolismo al controlar las enzimas 110Los venenos, las drogas y el ambiente influyen en la actividad de
las enzimas 111ENLACES CON LA VIDA La falta de una enzima produce
intolerancia a la lactosa 113
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Energa liberada 113
7 Captacin de energa solar: Fotosntesis 116
ESTUDIO DE CASO Los dinosaurios murieron por falta de luz solar? 117
7.1 Qu es la fotosntesis? 118Las hojas y los cloroplastos son adaptaciones
para la fotosntesis 118La fotosntesis consiste en reacciones dependientes
e independientes de la luz 119
7.2 Reacciones dependientes de la luz: Cmo se convierte la energa luminosa en energa qumica? 120
Durante la fotosntesis, los pigmentos de los cloroplastos captan primero la luz 120
Las reacciones dependientes de la luz se efectan dentro de lasmembranas tilacoideas 121
DE CERCA Quimismosis, la sntesis de ATP en los cloroplastos 124
7.3 Reacciones independientes de la luz: Cmo se almacena la energa qumica en las molculas de glucosa? 125
El ciclo C3 capta dixido de carbono 125El carbono fijado durante el ciclo C3 se utiliza
para sintetizar glucosa 126
7.5 Agua, CO2 y la va C4 127Cuando los estomas se cierran para conservar agua se lleva
a cabo la derrochadora fotorrespiracin 127Las plantas C4 reducen la fotorrespiracin mediante
un proceso de fijacin de carbono en dos etapas 129Las plantas C3 y C4 se adaptan a condiciones
ambientales diferentes 129ENLACES CON LA VIDA T vives gracias
a las plantas 129
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASOLos dinosaurios murieron por falta de luz solar? 130
8 Obtencin de energa: Gluclisis y respiracin celular 132
ESTUDIO DE CASO Cuando los atletas aumentan el nmero de glbulos rojos: tienen xito quienes engaan? 133
8.1 Cmo obtienen energa las clulas? 134La fotosntesis es la ltima fuente de energa celular 134La glucosa es una molcula clave
en el almacenamiento de energa 134Descripcin general de la descomposicin
de la glucosa 134
8.2 Cmo se capta la energa de la glucosa durante la gluclisis? 135
La gluclisis descompone la glucosa en piruvato y libera energa qumica 135
En ausencia de oxgeno, la fermentacin sigue a la gluclisis 135
DE CERCA Gluclisis 136
8.3 Cmo logra la respiracin celular captar energa adicional de la glucosa? 138
La respiracin celular en las clulas eucariticas se realiza en las mitocondrias 138
ENLACES CON LA VIDA Un tarro de vino, una rebanada de pan y un tazn de col agria 139
El piruvato se descompone en la matriz mitocondrial liberandoms energa 139
Los electrones de alta energa viajan a travs de la cadena de transporte de electrones 140
DE CERCA Reacciones de la matrz mitocondrial 141La quimismosis capta la energa almacenada
en un gradiente de iones hidrgeno y produce ATP 141
CONTENIDO vii
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8.4 Recapitulacin 142Un resumen de la descomposicin
de la glucosa en las clulas eucariticas 142La gluclisis y la respiracin celular influyen
en el funcionamiento de los organismos 142GUARDIN DE LA SALUD Por qu aumentamos de peso si
ingerimos azcar? 144OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Cuando los atletas aumentan el nmero de glbulos rojos: Tienen xito quienesengaan? 145
UNIDAD 2Herencia 147
9 DNA: La molcula de la herencia 148ESTUDIO DE CASO Msculos, mutaciones y miostatina 149
9.1 Cmo descubrieron los cientficos que los genesestn compuestos de DNA? 150
La transformacin bacteriana pone de manifiesto el vnculo entrelos genes y el DNA 150
9.2 Cul es la estructura del DNA? 151INVESTIGACIN CIENTFICA El DNA es la molcula de la
herencia de los bacterifagos 152El DNA se compone de cuatro nucletidos 154El DNA es una doble hlice de dos cadenas de nucletidos 154Los puentes de hidrgeno entre bases complementarias
mantienen unidas las dos cadenas de DNA 154INVESTIGACIN CIENTFICA El descubrimiento de la doble
hlice 156
9.3 Cmo codifica el DNA la informacin? 157
9.4 Cmo logra la duplicacin del DNA asegurar la constancia gentica durante la divisin celular? 157
La duplicacin del DNA es un acontecimiento fundamental en la vida de una clula 157
La duplicacin del DNA produce dos molculas de DNA idnticas, cada una con una cadena original (parental) y otra nueva (cadena hija) 157
9.5 Cmo ocurren las mutaciones? 158DE CERCA Estructura y duplicacin del DNA 159La duplicacin exacta y la correccin del DNA permiten lograr
una duplicacin del DNA casi libre de errores 162A veces se producen errores 163Las mutaciones van desde cambios en pares de nucletidos
solos hasta movimientos de grandes segmentos de cromosomas 163
Las mutaciones pueden tener varios efectos en la funcin 163OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Msculos, mutaciones ymiostatina 163
10 Expresin y regulacin de los genes 166
ESTUDIO DE CASO Viva la diferencia! 167
10.1 Cul es la relacin entre los genes y las protenas? 168
La mayora de los genes contienen informacin para la sntesis de una sola protena 168
El DNA da las instrucciones para la sntesis de protenas mediante intermediarios de RNA 169
Perspectiva general: La informacin gentica se transcribe al RNA y se traduce en protenas 170
El cdigo gentico utiliza tres bases para especificar un aminocido 171
10.2 Cmo se transcribe la informacin de un gen al RNA? 172
La transcripcin se inicia cuando la RNA polimerasa se une al promotor de un gen 172
El alargamiento prosigue hasta que la RNA polimerasa llega a una seal de terminacin 172
10.3 Cmo se traduce la secuencia de basesde una molcula de RNA mensajero a protenas?El RNA mensajero transporta el cdigo para la sntesis de protenas del DNA a los ribosomas 173
Los ribosomas consisten en dos subunidades, cada una compuesta de RNA ribosmico y protenas 176
Las molculas de RNA de transferencia descifran la secuencia de bases del RNAm para obtener la secuencia de aminocidos de una protena 176
Durante la traduccin, el RNAm, el RNAt y los ribosomas cooperan para sintetizar protenas 176
Recapitulacin: Para descifrar la secuencia de bases del DNA y obtener la secuencia de aminocidos de una protena son necesarias la transcripcin y la traduccin 176
ENLACES CON LA VIDA Gentica, evolucin y medicina 178
10.4 Cmo influyen las mutaciones del DNA en la funcin de los genes? 178
Las mutaciones tienen diversos efectos en la estructura y funcin de las protenas 179
Inversiones y translocaciones 179Deleciones e inserciones 179Sustituciones 179DE CERCA La sntesis de protenas, un asunto
de alta energa 180Las mutaciones suministran la materia prima
de la evolucin 180
10.5 Cmo se regulan los genes? 180La regulacin de los genes en los procariotas 181La regulacin de los genes en los eucariotas 182
viii CONTENIDO
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INVESTIGACIN CIENTFICA El RNA ya no es slo un mensajero 183
Las clulas eucariticas regulan la transcripcin de genes individuales, regiones de cromosomas o cromosomas enteros 183
GUARDIN DE LA SALUD Sexo, envejecimiento y mutaciones 184
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Viva la diferencia! 186
11 La continuidad de la vida: Reproduccin celular 190
ESTUDIO DE CASO Qu tanto vale la pena un buen bronceado? 191
11.1 Cul es la funcin de la reproduccin celular en la vida de clulas individuales y de organismos completos? 192
El ciclo celular procaritico consiste en crecimiento y fisin binaria 193
El ciclo celular eucaritico consiste en la interfase y la divisin celular 194
11.2 Cmo se organiza el dna en los cromosomas de las clulas eucariticas? 195
El cromosoma eucaritico consiste en una molcula de DNA lineal unida a protenas 195
Los cromosomas eucariticos se presentan habitualmente en pares homlogos con informacin genticasimilar 197
11.3 Cmo se reproducen las clulas por divisincelular mittica? 199
Durante la profase los cromosomas se condensan y los microtbulos del huso se forman y se unen a los cromosomas 200
Durante la metafase los cromosomas se alinean a lo largo del ecuador de la clula 200
Durante la anafase las cromtidas hermanas se separan y son atradas hacia polos opuestos de la clula 200
Durante la telofase la envoltura nuclear se forma alrededor de ambos grupos de cromosomas 200
Durante la citocinesis el citoplasma se divide entre dos clulas hijas 200
INVESTIGACIN CIENTFICA Copias al carbn, la clonacinen la naturaleza y en el laboratorio 202
Los puntos de control regulan el progreso durante el ciclo celular 204
La actividad de enzimas especficas impulsa el ciclo celular 204Mecanismos de regulacin sobre los puntos de control 205
11.5 Por qu tantos organismos se producen sexualmente? 206
Las mutaciones de DNA son la fuente ltima de la variabilidad gentica 206
La reproduccin sexual puede combinar diferentes alelos progenitores en un solo descendiente 207
11.6 Cmo la divisin celular meitica produce clulas haploides? 207
La meiosis separa los cromosomas homlogos y produce ncleos hijos haploides 207
GUARDIN DE LA SALUD Cncer, divisin celular mitticadescontrolada 208
La divisin celular meitica seguida por la fusin de gametos mantiene constante el nmero de cromosomas de una generacin a otra 209
La meiosis I separa los cromosomas homlogos en dos ncleoshaploides hijos 209
La meiosis II separa las cromtidas hermanas en cuatro ncleos hijos 213
11.7 Cundo ocurren la divisin celular meitica y mittica en el ciclo de la vida de los eucariotas? 213
En los ciclos de vida haploides, la mayora del ciclo consta de clulas haploides 214
En los ciclos de vida diploides la mayora del ciclo consiste enclulas diploides 215
En la alternancia del ciclo de vida de las generaciones, hay tanto etapas multicelulares haploides como diploides 215
11.8 De qu forma la meiosis y la reproduccin sexual originan variabilidad gentica? 216
La redistribucin de homlogos crea combinaciones nuevas de cromosomas 216
El entrecruzamiento crea cromosomas con combinaciones nuevas de genes 217
La fusin de gametos aporta ms variabilidad gentica a la descendencia 217
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Qu tanto vale la pena unbuen bronceado? 217
12 Patrones de herencia 220ESTUDIO DE CASO Muerte sbita en la cancha 221
12.1 Cul es la base fsica de la herencia? 222Los genes son secuencias de nucletidos
en lugares especficos dentro de los cromosomas 222Los dos alelos de un organismo pueden
ser iguales o diferentes 222
12.2 Cmo estableci Gregor Mendel los cimientos de la gentica moderna? 222
Hacer bien las cosas: Los secretos del xito de Mendel 222
12.3 Cmo se heredan los rasgos individuales? 223
CONTENIDO ix
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La hiptesis de Mendel sirve para predecir el resultado de nuevos tipos de cruzas de rasgos individuales 226
12.4 Cmo se heredan los rasgos mltiples? 227Mendel plante la hiptesis de que los rasgos
se heredan de forma independiente 227En un mundo no preparado, el genio podra
pasar inadvertido 228
12.5 Cmo se heredan los genes localizados en un mismo cromosoma? 229
Los genes que estn en un mismo cromosoma tienden a heredarse juntos 229
La recombinacin crea nuevas combinaciones de alelos ligados 230
12.6 Cmo se determina el sexo y cmo se heredan los genes ligados a los cromosomas sexuales? 231
Los genes ligados a los cromosomas sexuales se encuentran slo en el cromosoma X o slo en el cromosoma Y 231
12.7 Las leyes mendelianas de la herencia se aplican a todos los rasgos? 233
Dominancia incompleta: el fenotipo de los heterocigotos es un intermedio entre los fenotipos de los homocigotos 233
Un solo gen puede tener mltiples alelos 233INVESTIGACIN CIENTFICA Fibrosis qustica 234Muchos rasgos reciben influencia de varios genes 235Los genes individuales comnmente tienen
mltiples efectos en el fenotipo 235El ambiente influye en la expresin de los genes 237
12.8 Cmo se investigan las anomalas genticas humanas? 237
12.9 Cmo se heredan las anomalas humanas originadas por genes individuales? 238
Algunas anomalas genticas humanas se deben a alelos recesivos 238
Algunas anomalas genticas humanas se deben a alelos dominantes 239
Algunas anomalas humanas estn ligadas a los cromosomas sexuales 240
12.10 Cmo afectan a los seres humanos los errores en el nmero de cromosomas? 240
Ciertas anomalas genticas humanas se deben a un nmero anormal de cromosomas sexuales 241
Ciertas anomalas genticas humanas se deben a un nmero anormal de autosomas 243
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASOMuerte sbita en la cancha 244
13 Biotecnologa 250ESTUDIO DE CASO Culpable o inocente? 251
13.1 Qu es la biotecnologa? 252
13.2 Cmo se recombina el DNA en la naturaleza? 252
13.3 Cmo se emplea la biotecnologa en la cienciaforense? 254
La reaccin en cadena de la polimerasa amplifica una secuencia especfica de DNA 254
La eleccin de los iniciadores determina cules secuencias de DNA se amplifican 255
La electroforesis en gel separa los segmentos del DNA 256INVESTIGACIN CIENTFICA Aguas termales y la ciencia
del calor 256Las sondas de DNA se emplean para etiquetar
secuencias de nucletidos especficas 257Cada individuo tiene su propio perfil de DNA 258
13.4 Cmo se utiliza la biotecnologa en la agricultura? 258
Muchos cultivos se modifican genticamente 258Las plantas genticamente modificadas sirven
para elaborar medicamentos 260Los animales genticamente modificados pueden
ser de utilidad en agricultura y en medicina 261
13.5 Cmo se emplea la biotecnologa para aprendersobre el genoma humano? 261
13.6 Cmo se utiliza la biotecnologa en el diagnstico mdico y en el tratamiento de las enfermedades? 262
La tecnologa del DNA puede emplearse para diagnosticar trastornos hereditarios 262
La tecnologa del DNA ayuda a tratar las enfermedades 264
13.7 Cules son las principales implicaciones ticas de la biotecnologa moderna? 265
ENLACES CON LA VIDA Biotecnologa, de lo sublime a lo ridculo 266
Deberan permitirse en la agricultura los organismos genticamente modificados? 266
GUARDIN DE LA BIOTECNOLOGA Arroz dorado 267
GUARDIN DE LA SALUD Diagnstico gentico prenatal 268
Debera cambiarse el genoma humano con la biotecnologa? 270
CONTENIDO
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UNIDAD 3Evolucin y diversidad de la vida 27514 Principios de la evolucin 276ESTUDIO DE CASO Qu tan tiles son las muelas del juicio? 277
14.1 Cmo se desarrollaron las ideas sobre la evolucin? 278
Los primeros estudios de biologa no incluan el concepto de evolucin 278
La exploracin de nuevos territorios revel una sorprendente diversidad de la vida 279
Algunos cientficos especularon que la vida haba evolucionado 279
Los descubrimientos de fsiles demostraron que la vida haba cambiado a lo largo del tiempo 279
Algunos cientficos idearon explicaciones no evolutivas a partir de los fsiles 280
La geologa ofreci la evidencia de que la Tierra es sumamente antigua 280
Algunos bilogos anteriores a Darwin propusieron mecanismosde evolucin 281
Darwin y Wallace describieron un mecanismo de evolucin 281INVESTIGACIN CIENTFICA Charles Darwin: La naturaleza
era su laboratorio 282
14.2 Cmo sabemos que ha habido evolucin? 282Los fsiles ofrecen evidencias del cambio evolutivo al paso
del tiempo 283La anatoma comparada ofrece evidencia
de que la descendencia ha sufrido modificaciones 283Las etapas embrionarias de los animales sugieren
la existencia de antepasados comunes 286Los anlisis bioqumicos y genticos modernos ponen
de manifiesto el parentesco entre diversos organismos 286
14.3 Cmo funciona la seleccin natural? 288La teora de Darwin y Wallace se basa en cuatro postulados 288Postulado 1: Las poblaciones varan 288Postulado 2: Los rasgos se heredan 289Postulado 3: Algunos individuos no logran sobrevivir
y reproducirse 289Postulado 4: El xito reproductivo no es aleatorio 289La seleccin natural modifica las poblaciones
al paso del tiempo 289
14.4 Qu pruebas se tienen de que las poblacionesevolucionan por seleccin natural? 289
La reproduccin controlada modifica los organismos 289La evolucin por seleccin natural ocurre en la actualidad 290
14.5 Eplogo de Charles Darwin 292OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASOQu tan tiles son las muelas del juicio 292
15Cmo evolucionan los organismos 294ESTUDIO DE CASO Evolucin de una amenaza 295
15.1 Cmo se relacionan las poblaciones, los genes y la evolucin? 296
La evolucin es el cambio de la frecuencia de alelos dentro de una poblacin 297
La poblacin en equilibrio es una poblacin hipottica donde no ocurre la evolucin 297
DE CERCA El principio de Hardy-Weinberg 298
15.2 Qu causa la evolucin? 298Las mutaciones son la fuente original de la variabilidad
gentica 298El flujo de genes entre poblaciones cambia las frecuencias
de alelos 300Las frecuencias de alelos pueden cambiar en poblaciones
pequeas 300El apareamiento dentro de una poblacin casi nunca
es fortuito 304No todos los genotipos son igualmente benficos 304
15.3 Cmo funciona la seleccin natural? 306La seleccin natural es en realidad una reproduccin
diferencial 306La seleccin natural acta sobre los fenotipos 306Algunos fenotipos se reproducen con mayor xito que otros 306GUARDIN DE LA TIERRA Especies en peligro de extincin:
De la poza gnica a los charcos de genes 308La seleccin influye en las poblaciones de tres formas 309
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASOEvolucin de una amenaza 311
16 El origen de las especies 314ESTUDIO DE CASO Un mundo perdido 315
16.1 QU ES UNA ESPECIE? 316Los bilogos necesitan una clara definicin de especie 316Las especies son grupos de poblaciones que se cruzan
entre s 316La apariencia resulta engaosa 316
16.2 Cmo se conserva el aislamiento reproductivoentre las especies? 317
Los mecanismos de aislamiento anteriores al apareamiento impiden que especies diferentes se apareen 317
Los mecanismos de aislamiento posteriores al apareamiento limitan la descendencia hbrida 319
16.3 Cmo se forman nuevas especies? 320La separacin geogrfica de una poblacin
conduce a la especiacin aloptrica 321GUARDIN DE LA TIERRA Hibridacin y extincin 322El aislamiento ecolgico de una poblacin
conduce a la especiacin simptrica 322En ciertas condiciones, pueden surgir muchas
nuevas especies 324
CONTENIDO xi
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16.4 A qu se debe la extincin? 324La distribucin localizada y la especializacin excesiva
aumentan la vulnerabilidad de las especies ante los cambios ambientales 324
Las interacciones con otros organismos pueden llevar a una es-pecie a su extincin 325
DE CERCA Especiacin por mutacin 326El cambio y la destruccin del hbitat son las causas principales
de la extincin 326CONEXIONES EVOLUTIVAS Los cientficos no ponen en duda
la evolucin 326ENLACES CON LA VIDA Los nombres cientficos
y la vanidad 328OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Un mundo perdido 328
17 Historia de la vida 330ESTUDIO DE CASO Gente pequea, historia grande 331
17.1 Cmo empez la vida? 332Los experimentos refutaron la generacin espontnea 332Los primeros organismos vivos surgieron de los no vivos 332El RNA pudo haber sido la primera molcula
en autorreplicarse 334Las microesferas membranosas pudieron haber
encerrado las ribozimas 334Pero, realmente sucedi todo esto? 334
17.2 Cmo eran los primeros organismos? 335Los primeros organismos fueron procariotas anaerobios 335Algunos organismos adquirieron la capacidad
de captar la energa solar 337La fotosntesis aument la cantidad
de oxgeno en la atmsfera 337El metabolismo aerbico surgi como respuesta
a la crisis del oxgeno 337Algunos organismos adquirieron organelos
encerrados en membranas 337INVESTIGACIN CIENTFICA Cmo sabemos qu tan
antiguo es un fsil? 338
17.3 Cmo eran los primeros organismos multicelulares? 339
Algunas algas se volvieron multicelulares 340La diversidad animal surgi en la era precmbrica 340
17.4 Cmo lleg la vida a la tierra firme? 340
17.5 Cul ha sido el papel de la extincin en la historia de la vida? 344
La historia de la evolucin ha estado marcada por extinciones peridicas en masa 345
El cambio climtico contribuy con las extinciones en masa 345Los sucesos catastrficos pudieron haber causado
las peores extinciones en masa 346
17.6 Cmo evolucionaron los seres humanos? 346
Los seres humanos heredaron algunas adaptaciones de antiguos primates para vivir en los rboles 346
Los fsiles del homnido ms antiguo provienen de frica 347
Los homnidos ms antiguos podan mantenerse en pie y caminar erguidos 347
Varias especies de Australopithecus surgieron en frica 349El gnero Homo se deriv del australopitecino
hace 2.5 millones de aos 349La evolucin del Homo estuvo acompaada
por adelantos en la tecnologa de las herramientas 349Los hombres de Neanderthal tenan cerebros
grandes y excelentes herramientas 350Los seres humanos modernos surgieron hace menos
de 200,000 aos 350Varias oleadas de homnidos emigraron de frica 351El origen evolutivo de los cerebros grandes
quizs est relacionado con el consumo de carne 351El origen evolutivo de la conducta humana
es altamente especulativo 353La evolucin cultural de los seres humanos es ahora mucho ms
rpida que la evolucin biolgica 353
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASOGente pequea, historia grande 353
18 Sistemtica: Bsqueda de orden en medio de la diversidad 356
ESTUDIO DE CASO El origen de un asesino 357
18.1 Cmo se nombran y clasifican los organismos? 358
Cada especie tiene un nombre nico constituido por dos elementos 358
La clasificacin se origin como una jerarqua de categoras 358Los sistemticos identifican las caractersticas
que revelan las relaciones evolutivas 358La anatoma desempea un papel clave en la sistemtica 359Las semejanzas moleculares tambin son tiles
para reconstruir la filogenia 360
18.2 Cules son los dominios de la vida? 360El sistema de cinco reinos mejor los esquemas
de clasificacin 360El sistema de tres dominios refleja con ms precisin la historia
de la vida 360La clasificacin en trminos de reinos
an no est totalmente establecida 361DE CERCA Reconstruccin de los rboles filogenticos 362
18.3 Por qu cambian las clasificaciones? 364La designacin de las especies cambia cuando
se descubre nueva informacin 364La definicin de especie biolgica en ocasiones
es difcil o imposible de aplicar 364INVESTIGACIN CIENTFICA
xii CONTENIDO
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18.4 Cuntas especies existen? 366ENLACES CON LA VIDA Un mundo pequeo 367
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DEL CASO:El origen de un asesino 367
19 La diversidad de los procariotas y los virus 370
ESTUDIO DE CASO: Agentes de muerte 371
19.1 Cules son los organismos que constituyen losdominios procariticos Bacteria y Archaea? 372Las bacterias y las arqueas son fundamentalmente diferentes 372Los procariotas dentro de cada dominio son difciles
de clasificar 372Los procariotas difieren en tamao y forma 373
19.2 Cmo sobreviven y se reproducen los procariotas? 373
Algunos procariotas son mviles 373Muchas bacterias forman pelculas en las superficies 373Las endosporas protectoras permiten a algunas
bacterias soportar condiciones adversas 374Los procariotas se especializan en hbitat especficos 374Los procariotas presentan diversos tipos de metabolismo 375Los procariotas se reproducen por fisin binaria 375Los procariotas pueden intercambiar material gentico
sin reproducirse 376
19.3 Cmo afectan los procariotas a los humanos y a otros eucariotas? 376Los procariotas desempean papeles importantes
en la nutricin animal 376Los procariotas captan el nitrgeno que necesitan las plantas 376Los procariotas son los recicladores de la naturaleza 376Los procariotas pueden reducir la contaminacin 377Algunas bacterias constituyen una amenaza
para la salud de los seres humanos 377ENLACES CON LA VIDA Comensales indeseables 378
19.4 Qu son los virus, los viroides y los priones? 379Un virus consiste en una molcula de DNA o RNA
envuelta en una cubierta proteica 380Los virus son parsitos 380Algunos agentes infecciosos son an ms simples
que los virus 381DE CERCA Cmo se replican los virus? 382Nadie sabe con certeza cmo se originaron
estas partculas infecciosas 383OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASOAgentes de muerte 384
20 La diversidad de los protistas 386ESTUDIO DE CASO: El monstruo verde 387
20.1 Qu son los protistas? 388La mayora de los protistas son unicelulares 389Los protistas presentan diversas formas de nutricin 389Los protistas emplean diversas formas de reproduccin 389Los protistas provocan efectos importantes
en los humanos 390
20.2 Cules son los principales grupos de protistas? 390Los excavados carecen de mitocondrias 390Los euglenozoos tienen mitocondrias caractersticas 391Los stramenopiles incluyen organismos fotosintticos
y no fotosintticos 392Los alveolados incluyen parsitos, depredadores
y fitoplancton 393Los cercozoos tienen seudpodos delgados
y conchas complejas 395Los amebozoos habitan en ambientes acuticos y terrestres 397Las algas rojas habitan principalmente
en los ocanos tropicales de aguas transparentes 398La mayora de las algas verdes habitan en estanques y lagos 399CONEXIONES EVOLUTIVAS
Nuestros ancestros unicelulares 400
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO: El monstruo verde 400
21 La diversidad de las plantas 402ESTUDIO DE CASO La reina de los parsitos 403
21.1 Cules son las principales caractersticas de las plantas? 404En las plantas se alternan las generaciones
multicelulares haploides y diploides 404Las plantas tienen embriones multicelulares y dependientes 404Las plantas desempean un papel ecolgico fundamental 404Las plantas satisfacen las necesidades
de los humanos y halagan sus sentidos 405
21.2 Cul es el origen evolutivo de las plantas? 405Las algas verdes dieron origen a las plantas terrestres 405Los ancestros de las plantas vivieron en aguas dulces 405
21.3 Cmo se adaptaron las plantas a la vida en la tierra? 406El cuerpo de las plantas resiste la gravedad y la sequa 406Los embriones de las plantas estn protegidos
y sus clulas sexuales se dispersan en ausencia de agua 406
21.4 Cules son los principales grupos de plantas? 407Las briofitas carecen de estructuras de conduccin 407Las plantas vasculares tienen vasos conductores
que tambin brindan sostn 410Las plantas vasculares sin semilla incluyen
los licopodios, las colas de caballo y los helechos 410Las plantas con semilla dominan la Tierra
con la ayuda de dos adaptaciones importantes: el polen y las semillas 410
Las gimnospermas son plantas con semilla que carecen de flores 410
Las angiospermas son plantas con semilla que dan flores 416Las plantas que evolucionaron ms recientemente
tienen gametofitos ms pequeos 416
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO
CONTENIDO xiii
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22 La diversidad de los hongos 422ESTUDIO DE CASO: Hongos descomunales 423
22.1 Cules son las principales caractersticas de los hongos? 424
El cuerpo de los hongos se compone de filamentos 424Los hongos obtienen sus nutrimentos
de otros organismos 424Los hongos se propagan a travs de esporas 424La mayora de los hongos se pueden reproducir
tanto sexual como asexualmente 425
22.2 Cules son los principales tipos de hongos? 425Los quitridiomicetos producen esporas natatorias 425Los cigomicetos se reproducen formando esporas diploides 426Los ascomicetos forman esporas en una funda
semejante a un saco 429Los basidiomicetos producen estructuras
reproductoras con forma de clava 429
22.3 De qu manera interactan los hongos con otras especies? 430
Los lquenes se componen de hongos que viven con algas o bacterias fotosintticas 430
Las micorrizas son hongos asociados con las races de plantas 432Los endfitos son hongos que viven dentro
de los tallos y las hojas de las plantas 432Algunos hongos son recicladores importantes 432
22.4 Cmo afectan los hongos a los seres humanos? 433
Los hongos atacan plantas que son importantes para las personas 433
Los hongos producen enfermedades humanas 434Los hongos pueden producir toxinas 434Muchos antibiticos se derivan de los hongos 434GUARDIN DE LA TIERRA El caso de las setas
que desaparecen 435Los hongos hacen importantes aportaciones a la gastronoma 435CONEXIONES EVOLUTIVAS El ingenio de los hongos: Cerdos,
escopetas y lazos 435ENLACES CON LA VIDA Recolecta con cuidado 436
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Hongos descomunales 437
23 Diversidad animal I: Invertebrados 440
ESTUDIO DE CASO Bsqueda de un monstruo marino 441
23.1 Cules son las principales caractersticas de los animales? 442
23.2 Qu caractersticas anatmicas marcan los puntos de bifurcacin en el rbol evolutivo de los animales? 442
23.3 Cules son los principales fila de animales? 445Las esponjas tienen un cuerpo simple 445Los cnidarios son depredadores bien armados 447Los gusanos planos tienen rganos pero carecen de sistemas res-
piratorio y circulatorio 450Los anlidos estn formados por segmentos idnticos 451La mayora de los moluscos tienen conchas 453ENLACES CON LA VIDA Ayudantes de cirujanos 454Los artrpodos son los animales que dominan la Tierra 456Los gusanos redondos abundan y en su mayora
son diminutos 462Los equinodermos tienen un esqueleto de carbonato de calcio 463Los cordados incluyen a los vertebrados 464
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Bsqueda de un monstruomarino 464
24 Diversidad animal II: Vertebrados 468ESTUDIO DE CASO: Historia de peces 468
24.1 Cules son las caractersticas distintivas de los cordados? 470
Todos los cordados comparten cuatro estructuras distintivas 470Los cordados invertebrados habitan en los mares 471Los vertebrados tienen espina dorsal 471
24.2 Cules son los principales grupos de vertebrados? 472
Algunos vertebrados carecen de mandbulas 472Los peces con mandbulas dominan las aguas de la Tierra 473Los anfibios tienen una doble vida 475GUARDIN DE LA TIERRA Ranas en peligro 476Los reptiles y las aves se han adaptado a la vida terrestre 477Los mamferos producen leche para sus cras 480CONEXIONES EVOLUTIVAS Los seres humanos son un xito
biolgico? 482ENLACES CON LA VIDA Los animales pertenecen
a los laboratorios? 483
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Historia de peces 484
UNIDAD 4Comportamiento y ecologa 48725 Comportamiento animal 488ESTUDIO DE CASO Sexo y simetra 489
25.1 En qu difieren los comportamientos innatos y los aprendidos? 490
Los comportamientos innatos no requieren experiencia previa 490Los comportamientos aprendidos se modifican con
la experiencia 490
xiv CONTENIDO
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No hay una distincin importante entre comportamientos innatos y aprendidos 492
25.2 Cmo se comunican los animales? 495La comunicacin visual es la ms eficaz a distancias cortas 495La comunicacin por sonido es eficaz a distancias ms largas 496Los mensajes qumicos persisten ms tiempo
y es difcil variarlos 496La comunicacin por tacto ayuda a establecer vnculos sociales 497
25.3 Cmo compiten los animales por recursos? 497Un comportamiento agresivo ayuda a obtener
y conservar recursos 497Las jerarquas de dominancia ayudan a controlar
las interacciones agresivas 498Los animales podran defender territorios
que contienen recursos 499
25.4 Cmo encuentran pareja los animales? 501Las seales vocales y visuales codifican el sexo, la especie
y la calidad individual 501
25.5 Qu tipos de sociedades forman los animales? 502
La vida en grupo tiene ventajas y desventajas 502El comportamiento social vara entre especies 502La formacin de grupos con parientes
fomenta el desarrollo del altruismo 503Las abejas viven juntas en sociedades de estructura rgida 504Las ratas topo desnudas forman una sociedad compleja
de vertebrados 505
25.6 La biologa logra explicar el comportamiento humano? 506
El comportamiento de los recin nacidos tiene un componente innato importante 506
Los humanos adquieren el lenguaje fcilmente desde pequeos 506
Los comportamientos comunes a culturas diversas podran ser innatos 507
Las personas podran responder a feromonas 507Estudios con gemelos revelan los componentes
genticos del comportamiento 508La investigacin biolgica del comportamiento
humano genera controversia 508CONEXIONES EVOLUTIVAS Por qu juegan los animales? 508
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Sexo y simetra 509
26 Crecimiento y regulacin de las poblaciones 512
ESTUDIO DE CASO El misterio de la Isla de Pascua 513
26.1 Cmo cambian de tamao las poblaciones? 514El potencial bitico puede generar un crecimiento exponencial 514
26.2 Cmo se regula el crecimiento de las poblaciones? 515
El crecimiento exponencial ocurre slo en condiciones especiales 515
La resistencia ambiental limita el crecimiento de las poblaciones 518
INVESTIGACIN CIENTFICA Ciclos en las poblaciones de presas y depredadores 519
26.3 Cmo se distribuyen las poblaciones en el espacio y en el tiempo? 524
26.4 Cmo est cambiando la poblacin humana? 526Los demgrafos estudian los cambios en la poblacin humana 526La poblacin humana contina creciendo rpidamente 526Los adelantos tecnolgicos han incrementado
la capacidad de carga de seres humanos en la Tierra 526GUARDIN DE LA TIERRA Hemos excedido la capacidad de
carga de la Tierra? 528El crecimiento demogrfico se distribuye de manera desigual 528La estructura de edades actual de una poblacin
predice su crecimiento futuro 529En Europa la fertilidad est por debajo del nivel de reposicin 530La poblacin de Estados Unidos crece rpidamente 532ENLACES CON LA VIDA Pisar ligeramente: Qu tan grande
es tu huella? 533
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO El misterio de la Isla de Pascua 532
27 Interacciones de la comunidad 536ESTUDIO DE CASO Invasin del mejilln cebra 537
27.1 Por qu son importantes las interacciones de la comunidad? 538
27.2 Cul es la relacin entre el nicho ecolgico y la competencia? 538El nicho ecolgico define el lugar y el papel
de cada especie en su ecosistema 538La competencia ocurre siempre que dos organismos intentan
utilizar los mismos recursos limitados 538Las adaptaciones reducen la superposicin
de nichos ecolgicos entre especies que coexisten 539La competencia interespecfica contribuye a regular el tamao
de la poblacin y la distribucin de cada especie 540La competencia dentro de una especie es un factor primordial
en el control del tamao de la poblacin 540
27.3 Cules son los resultados de las interaccionesentre los depredadores y sus presas? 540
GUARDIN DE LA TIERRA Especies invasoras trastornanlas interacciones de la comunidad 541
Las interacciones entre depredador y presa moldean lasadaptaciones evolutivas 543
27.4 Qu es la simbiosis? 547
CONTENIDO xv
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INVESTIGACIN CIENTFICA Hormigas y acacias: unaasociacin ventajosa 549
27.5 Cmo influyen las especies clave en la estructurade la comunidad? 549
27.6 Sucesin: Cmo cambia una comunidad a travs del tiempo? 550Existen dos formas principales de sucesin:
Primaria y secundaria 550Tambin hay sucesin en los estanques y lagos 553La sucesin culmina en la comunidad clmax 553Algunos ecosistemas se mantienen en un estado de subclmax 553CONEXIONES EVOLUTIVAS: El camuflaje es capaz de dividir
una especie? 554
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO La invasin del mejillncebra 555
28 Cmo funcionan los ecosistemas? 558
ESTUDIO DE CASO El regreso del salmn 559
28.1 Cules son las trayectorias de la energa y de los nutrimentos? 560
28.2 Cmo fluye la energa a travs de las comunidades? 561La energa entra en las comunidades por la va de la
fotosntesis 561La energa pasa de un nivel trfico a otro 562La transferencia de energa de un nivel trfico
a otro es ineficiente 564GUARDIN DE LA TIERRA Las sustancias txicas se acumulan
a lo largo de las cadenas alimentarias 566
28.3 Cmo se desplazan los nutrimientos dentro de los ecosistemas y entre ellos? 567El ciclo del carbono pasa por la atmsfera,
los ocanos y las comunidades 567La reserva principal de nitrgeno es la atmsfera 568El ciclo del fsforo carece de componentes atmosfricos 569La mayor parte del agua no sufre cambios qumicos durante
su ciclo 570
28.4 A qu se debe la lluvia cida? 571La sobrecarga de los ciclos del nitrgeno y del azufre es la causa
de la lluvia cida 571
La sedimentacin cida daa la vida en lagos y bosques 572La Ley del Aire Limpio ha reducido significativamente las emisio-
nes de azufre, pero no las de nitrgeno 572
28.5 Qu provoca el calentamiento global? 572La interferencia en el ciclo del carbono contribuye
al calentamiento global 572Los gases de invernadero retienen el calor en la atmsfera 573El calentamiento global tendr graves consecuencias 574Cmo est respondiendo la humanidad a esta amenaza? 575GUARDIANES DE LA TIERRA Los polos en peligro 576ENLACES CON LA VIDA Es posible hacer una diferencia 577
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO El regreso del salmn 577
29 Los diversos ecosistemas de la Tierra 580
ESTUDIO DE CASO Alas de esperanza 581
29.1 Qu factores influyen en el clima de la Tierra? 582El Sol es el motor del clima y del estado del tiempo 582Muchos factores fsicos tambin influyen en el clima 582
29.2 Qu condiciones son necesarias para la vida? 585GUARDIN DE LA TIERRA El agujero de ozono, una abertura
en nuestro escudo protector 586
29.3 Cmo se distribuye la vida en el medio terrestre? 585Los biomas terrestres sostienen comunidades
vegetales caractersticas 587ENLACES CON LA VIDA Disfrutar del chocolate y salvar selvas
tropicales? 591La precipitacin pluvial y la temperatura determinan la
vegetacin que un bioma es capaz de sostener 598
29.4 Cmo se distribuye la vida en el medio acutico? 598Los ecosistemas de agua dulce incluyen lagos, corrientes y ros 598Los ecosistemas marinos cubren gran parte de la Tierra 601
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Alas de esperanza 607
30 Conservacin de la biodiversidad de la tierra 610
ESTUDIO DE CASO De regreso de la extincin 611
30.1 Qu es la biodiversidad y por qu debemos cuidarla? 612Servicios de los ecosistemas: Usos prcticos para
la biodiversidad 612La economa ecolgica reconoce el valor monetario de los
servicios de los ecosistemas 614
30.2 Est disminuyendo la biodiversidad de la Tierra? 615La extincin es un proceso natural, pero las tasas
se han elevado de forma alarmante 615GUARDIN DE LA TIERRA Restauracin de los Everglades 616Cada vez es mayor el nmero de especies
amenazadas por la extincin 616
30.3 Cules son las principales amenazas contra la biodiversidad? 617La humanidad est acabando con el capital
ecolgico de la Tierra 617GUARDIN DE LA TIERRA
xvi PREFACIO
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GUARDIN DE LA TIERRA En defensa de las tortugas marinas 621
30.4 Cmo puede ayudar la biologa de la conservacin a preservar la biodiversidad? 623
Fundamentos de la biologa de la conservacin 623La biologa de la conservacin es una ciencia integrada 623Preservacin de los ecosistemas salvajes 623GUARDIN DE LA TIERRA Recuperacin de un depredador
clave 624
30.5 Por qu la sustentabilidad es la clave de la conservacin? 625La vida y el desarrollo sustentables estimulan
el bienestar ecolgico y de la humanidad a largo plazo 625Las reservas de la biosfera ofrecen modelos
para la conservacin y el desarrollo sustentable 626La agricultura sustentable ayuda a preservar
las comunidades naturales 627El futuro est en tus manos 627GUARDIN DE LA TIERRA Preservacin de la biodiversidad
con caf cultivado a la sombra 629ENLACES CON LA VIDA Qu pueden hacer los individuos?
630
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO De regreso a la extincin 629
UNIDAD 5Anatoma y fisiologa de los animales 633
31 Homeostasis y organizacin del cuerpo animal 634
ESTUDIO DE CASO La vida suspendida? 635
31.1 Homeostasis: Cmo regulan los animales su ambiente interno? 636El ambiente interno se mantiene en un estado
de continuidad dinmica 636
Los animales se clasifican por la forma en que regulan su temperatura corporal 636
ENLACES CON LA VIDA Calor o humedad? 637Los sistemas de retroalimentacin regulan
las condiciones internas 638Los sistemas internos del cuerpo actan
de manera coordinada 639
31.2 Cmo est organizado el cuerpo animal? 639Los tejidos animales se componen de clulas similares que
desempean una funcin especfica 639Los rganos incluyen dos o ms tipos de tejidos
que interactan 643Los sistemas de rganos consisten
en dos o ms rganos que interactan 644
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO La vida suspendida? 646
32 Circulacin 648ESTUDIO DE CASO Muerte sbita 649
32.1 Qu caractersticas y funciones principales tienenlos sistemas circulatorios? 650Los animales tienen dos tipos de sistemas circulatorios 650El sistema circulatorio de los vertebrados
tiene muy diversas funciones 651
32.2 Cmo funciona el corazn de los vertebrados? 651Durante la evolucin de los vertebrados han surgido corazones
cada vez ms complejos y eficientes 651El corazn de los vertebrados consta de dos cavidades
musculares que forman dos bombas individuales 652GUARDIN DE LA SALUD Al rescate de los corazones
enfermos 654
32.3 Qu es la sangre? 657El plasma es primordialmente agua en la que
se disuelven protenas, sales, nutrimentos y desechos 658Los glbulos rojos llevan oxgeno de los pulmones
a los tejidos 658Los glbulos blancos ayudan a defender
al cuerpo contra las enfermedades 659Las plaquetas son fragmentos celulares
que ayudan a coagular la sangre 659
32.4 Qu tipo de vasos sanguneos hay y qu funciones tienen? 661Las arterias y arteriolas son vasos de paredes
gruesas que transportan sangre desde el corazn 661Los capilares son vasos microscpicos que permiten el
intercambio de nutrimentos y desechos entre la sangre y las clulas del cuerpo 661
Las venas y vnulas llevan sangre de regreso al corazn 662Las arteriolas controlan la distribucin
del flujo sanguneo 662
32.5 Cmo colabora el sistema linftico con el circulatorio? 663Los vasos linfticos se parecen a las venas
y capilares del sistema circulatorio 664El sistema linftico devuelve lquidos a la sangre 664El sistema linftico transporta grasas
del intestino delgado a la sangre 665El sistema linftico ayuda a defender
al cuerpo contra las enfermedades 665
PREFACIO xvii
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33 Respiracin 668ESTUDIO DE CASO Vidas que se esfuman 669
33.1 Por qu es necesario El intercambio de gases? 670
33.2 Cules son algunas de las adaptaciones evolutivasque permiten el intercambio de gases? 670Algunos animales de ambientes hmedos carecen
de estructuras respiratorias especializadas 671Los sistemas respiratorios facilitan el intercambio
de gases por difusin 671Las branquias facilitan el intercambio de gases
en ambientes acuticos 672Los animales terrestres tienen estructuras respiratorias internas 672DE CERCA Las branquias y los gases: un intercambio
contracorriente 674
33.3 Cmo funciona el aparato respiratorio humano? 675La porcin conductora del aparato respiratorio
lleva aire a los pulmones 675El intercambio de gases se efecta en los alveolos 676El oxgeno y el dixido de carbono
son transportados por mecanismos distintos 677GUARDIN DE LA SALUD Fumar: una decisin de vida 678ENLACES CON LA VIDA Quienes abandonan el hbito de
fumar son ganadores 680El aire se inhala activamente
y se exhala pasivamente 680El centro respiratorio del cerebro controla
la frecuencia respiratoria 680
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Vidas que se esfuman 681
34 Nutricin y digestion 684ESTUDIO DE CASO Adelgazar hasta morir? 685
34.1 Qu nutrimentos necesitan los animales? 686La energa se obtiene de los nutrimentos
y se mide en caloras 686Los lpidos incluyen triglicridos (grasas),
fosfolpidos y colesterol 686GUARDIN DE LA SALUD Cuando se antoja una
hamburguesa con queso 687Los carbohidratos son una fuente de energa rpida 688Los aminocidos forman los bloques
de construccin de las protenas 688Los minerales son elementos indispensables para el cuerpo 688Las vitaminas desempean diversos papeles
en el metabolismo 688Dos terceras partes del cuerpo humano se componen de agua 691Ciertas pautas nutricionales ayudan a obtener
una dieta equilibrada 691
34.2 Cmo se efecta la digestin? 692Generalidades de la digestin 692En las esponjas la digestin se efecta dentro
de clulas individuales 693Una bolsa con una abertura es el sistema digestivo ms
simple 693La digestin en un tubo permite a los animales
alimentarse con mayor frecuencia 693Especializaciones digestivas 693
34.3 Cmo digieren los alimentos los seres humanos? 695
El desdoblamiento mecnico y qumico de los alimentos se inicia en la boca 695
El esfago conduce los alimentos al estmago 697Casi toda la digestin se efecta en el intestino delgado 698GUARDIN DE LA SALUD Las lceras digieren el tracto
digestivo 699Casi toda la absorcin se efecta en el intestino delgado 700En el intestino grueso se absorbe agua
y se forman heces 701La digestin es controlada por el sistema nervioso
y ciertas hormonas 701
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Adelgazar o morir? 702
35 El sistema urinario 706ESTUDIO DE CASO Compatibilidad perfecta 707
35.1 Cules son las funciones bsicas de los sistemas urinarios? 708
35.2 Cules son algunos ejemplos de sistemas excretores de invertebrados? 708Los protonefridios filtran el lquido intersticial
en los platelmintos 708Los tbulos de Malpighi filtran la sangre de los insectos 709Los nefridios de la lombriz de tierra filtran el lquido celmico 709
35.3 Qu funciones tienen los sistemas urinarios delos vertebrados? 709Los riones de los vertebrados filtran la sangre 709La excrecin de los desechos nitrogenados
est adaptada al ambiente 709
35.4 Cules son las estructuras y funciones del aparato urinario humano? 710El aparato urinario consta de riones, urteres,
vejiga y uretra 710La orina se forma en las nefronas de los riones 710El filtrado se convierte en orina en el tbulo
de las nefronas 712DE CERCA Las nefronas y la formacin de orina 712GUARDIN DE LA SALUD Cuando los riones fallan 714El asa de Henle permite la concentracin de la orina 714
35.5 Cmo ayudan los riones de los mamferos aconservar la homeostasis? 715Los riones liberan hormonas que ayudan
a regular la presin arterial y los niveles de oxgeno de la sangre 715
Los riones vigilan y regulan las sustancias disueltas en la sangre 716
Los riones de los vertebrados estn adaptados a diversos entornos 716
ENLACES CON LA VIDA Demasiado lquido para beber? 717
xviii PREFACIO
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36 Defensas contra la enfermedad 720
ESTUDIO DE CASO Lucha contra la gripe 721
36.1 Cules son los mecanismos de defensa bsicoscontra la enfermedad? 722Los vertebrados tienen tres principales lneas de defensa 722Los invertebrados poseen las dos primeras lneas de defensa 722
36.2 Cmo funcionan las defensas no especficas? 723La piel y las membranas mucosas forman barreras
externas contra la invasin 723Defensas internas no especficas combaten a los microbios 723
36.3 Qu caractersticas clave tiene la respuesta inmunitaria? 725Las clulas del sistema inmunitario reconocen al invasor 726Las clulas del sistema inmunitario lanzan un ataque 729Las clulas del sistema inmunitario recuerdan
sus victorias anteriores 730
36.4 Cmo logra la atencin mdica mejorar la respuesta inmunitaria? 730Las vacunas estimulan el desarrollo de clulas de memoria 730INVESTIGACIN CIENTFICA El descubrimiento de
las vacunas 732Los antibiticos frenan la reproduccin microbiana 732
36.5 Qu sucede cuando el sistema inmunitario no funciona correctamente? 733Las alergias son respuestas inmunitarias mal dirigidas 733GUARDIN DE LA SALUD El combate a la influenza:
Es inminente una pandemia de gripe aviar? 734Una enfermedad autoinmune es una respuesta
inmunitaria contra las molculas del propio cuerpo 734Una enfermedad de deficiencia inmunitaria
incapacita al sistema inmunitario 735El cncer puede evadir o abatir la respuesta inmunitaria 736
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Lucha contra la gripe 738
37 Control qumico del organismo animal: El sistema endocrino 740
ESTUDIO DE CASO Perder por el uso de hormonas artificiales 741
37.1 Cmo se comunican las clulas animales? 742
37.2 Qu caractersticas tienen las hormonas animales? 742Las hormonas locales se difunden hacia las clulas blanco
adyacentes 742El torrente sanguneo transporta las hormonas
del sistema endocrino 742Las hormonas se unen a receptores especficos
en las clulas blanco 743Mecanismos de retroalimentacin regulan
la liberacin de hormonas 744Las hormonas endocrinas de vertebrados
e invertebrados tienen asombrosas similitudes 746
37.3 Qu estructuras y hormonas constituyen el sistema endocrino de los mamferos? 746
Las glndulas tiroides y paratiroides influyen en el metabolismo y en los niveles de calcio 750
El pncreas es una glndula tanto exocrina como endocrina 752Los rganos sexuales secretan hormonas esteroides 752Las glndulas suprarrenales tienen dos partes
que secretan hormonas distintas 753GUARDIN DE LA TIERRA Engao endocrino 754Otras fuentes de hormonas comprenden la glndula pineal, el
timo, los riones, el corazn, el tracto digestivo y las clulasgrasas 755
ENLACES CON LA VIDA Ms cerca de la cura de la diabetes 756
CONEXIONES EVOLUTIVAS La evolucin de las hormonas 756
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Perder por el uso de hormonas artificiales 757
38 El sistema nervioso y los sentidos 760
ESTUDIO DE CASO Cmo te amo? 761
38.1 Qu estructura y funciones tienen las neuronas? 762
38.2 Cmo se genera y se transmite la actividad neuronal? 762
Las neuronas generan voltajes elctricos a travs de sus membranas 762
Las neuronas se comunican por las sinapsis 763
38.3 Cmo se organizan los sistemas nerviosos? 764El procesamiento de la informacin en el sistema
nervioso requiere de cuatro operaciones bsicas 764DE CERCA Los iones y las seales elctricas en las neuronas 766GUARDIN DE LA SALUD Drogas, enfermedades
y neurotransmisores 769Los caminos neuronales dirigen el comportamiento 770Los sistemas nerviosos complejos estn centralizados 770
38.4 Cmo se organiza el sistema nervioso humano? 770
El sistema nervioso perifrico vincula al sistema nervioso central con el cuerpo 771
El sistema nervioso central consiste en la mdula espinal y el encfalo 773
La mdula espinal es un cable de axones protegido por la espina dorsal 773
El encfalo consta de varias partes especializadas para desempear funciones especficas 774
PREFACIO xix
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38.5 Cmo produce el encfalo la mente? 778El hemisferio izquierdo y el hemisferio derecho
del cerebro se especializan en diferentes funciones 778Dilucidar los mecanismos del aprendizaje y la
memoria es el objetivo de profundas investigaciones 778El conocimiento de cmo el cerebro crea la mente proviene de
diversas fuentes 779INVESTIGACIN CIENTFICA Neuroimgenes: Una mirada al
interior de la caja negra 780
38.6 Cmo funcionan los receptores sensoriales? 781
38.7 Cmo se detectan los estmulos mecnicos? 782
38.8 Cmo se detecta el sonido? 782El odo convierte las ondas sonoras en seales elctricas 782
38.9 Cmo se detecta la luz? 785Los ojos compuestos de los artrpodos producen
una imagen de mosaico 785El ojo de los mamferos capta y enfoca las ondas
luminosas y las convierte en seales elctricas 785
38.10 Cmo se detectan las sustancias qumicas?788
Los receptores olfatorios detectan las sustancias qumicas en el aire 788
Los receptores del gusto detectan las sustancias que entran en contacto con la lengua 789
El dolor es un sentido qumico especializado 790CONEXIONES EVOLUTIVAS Sentidos poco comunes 790Ecolocalizacin 790Deteccin de campos elctricos 790Deteccin de campos magnticos 791
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Cmo te amo? 792
39 Accin y sostn: Los msculos y el esqueleto 796
ESTUDIO DE CASO Riesgos ocultos de los viajes espaciales 797
39.1 Una introduccin a los sistemas muscular y esqueltico 798
39.2 Cmo trabajan los msculos? 798La estructura y la funcin de las clulas de los msculos
esquelticos estn ntimamente relacionadas 800Las contracciones musculares son el resultado
del deslizamiento de los filamentos gruesos y delgados 800El msculo cardiaco acciona al corazn 804El msculo liso produce contracciones lentas e involuntarias 804
39.3 Qu funcin desempea el esqueleto? 804Entre los animales hay tres tipos de esqueletos 804El esqueleto de los vertebrados desempea
muchas funciones 805
39.4 Qu tejidos forman el esqueleto de los vertebrados? 806
El cartlago proporciona un sostn flexible y conexiones 806El hueso brinda al cuerpo un armazn rgido y resistente 806La remodelacin sea permite la reparacin
del esqueleto y su adaptacin a las tensiones 807GUARDIN DE LA SALUD Cmo se repara un hueso
fracturado 808
39.5 Cmo se mueve el cuerpo? 808Los msculos mueven al esqueleto en torno
a articulaciones flexibles 808GUARDIN DE LA SALUD Osteoporosis: Cuando los huesos
se vuelven quebradizos 810OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Riesgos ocultos de los viajes espaciales 810
ENLACES CON LA VIDA Caminar con un perro 811
40 Reproduccin animal 814ESTUDIO DE CASO El zoolgico congelado 815
40.1 Cmo se reproducen los animales? 816La reproduccin asexual no implica la fusin
de espermatozoide y vulo 816La reproduccin sexual requiere de la unin de un espermatozoi-
de y un vulo 817
40.2 Cmo funciona el aparato reproductor humano? 820
La capacidad para reproducirse se inicia en la pubertad 820El tracto reproductor masculino incluye los testculos
y las estructuras accesorias 820El tracto reproductor femenino comprende
los ovarios y las estructuras accesorias 823La cpula permite la fecundacin interna 825DE CERCA El control hormonal del ciclo menstrual 826GUARDIN DE LA SALUD Enfermedades de transmisin
sexual 828
40.3 Cmo podemos limitar la fertilidad? 829La esterilizacin es un mtodo anticonceptivo permanente 829La anticoncepcin y el aborto evitan o ponen fin al embarazo 829GUARDIN DE LA SALUD Reproduccin con alta
tecnologa 831INVESTIGACIN CIENTFICA En busca de un anticonceptivo
masculino 832OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO El zoolgico congelado 832
41 Desarrollo animal 836ESTUDIO DE CASO Los rostros del sndrome de alcoholismo fetal 837
41.1 En qu difieren el desarrollo indirecto y el directo? 838
Durante el desarrollo indirecto, los animales sufren un cambio radical en la forma de su cuerpo 838
xx PREFACIO
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Los animales recin nacidos que tienen un desarrollo directo parecen adultos en miniatura 839
41.2 Cmo procede el desarrollo animal? 840Con la segmentacin del cigoto se inicia el desarrollo 841La gastrulacin forma tres capas de tejidos 841Las estructuras adultas se desarrollan durante
la organognesis 841
41.3 Cmo se controla el desarrollo? 842Cada clula contiene todos los planos genticos
del organismo 842INVESTIGACIN CIENTFICA La promesa de las clulas
madre 843La transcripcin gentica se regula con precisin durante
el desarrollo 844
41.4 Cmo se desarrollan los seres humanos? 845Durante los primeros dos meses, la diferenciacin
y el crecimiento son muy rpidos 845La placenta secreta hormonas y permite el intercambio
de materiales entre la madre y el embrin 848El crecimiento y el desarrollo continan durante
los ltimos siete meses 850El desarrollo culmina con el parto y el alumbramiento 850Las hormonas del embarazo estimulan la secrecin
de leche 851GUARDIN DE LA SALUD La placenta slo brinda
una proteccin parcial 852El envejecimiento es inevitable 852ENLACES CON LA VIDA Por qu el parto es tan difcil? 854
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Los rostros del sndrome de alcoholismo fetal 854
UNIDAD 6Anatoma y fisiologa de las plantas 85742 Anatoma de las plantas y transporte
de nutrimentos 858ESTUDIO DE CASO Por qu las hojas se tien de rojo
en el otoo? 859
42.1 Cmo est organizado el cuerpo de las plantas y cmo crecen? 860
Las fanergamas consisten en un sistema de races y un sistema de vstago 860
Durante el crecimiento de una planta, clulas meristemticas producen clulas diferenciadas 861
42.2 Qu tejidos y tipos de clulas tienen las plantas? 862
El sistema de tejido drmico cubre el cuerpo de la planta 862El sistema de tejido fundamental constituye
casi todo el cuerpo de las plantas jvenes 863El sistema de tejido vascular transporta agua y nutrimentos 864
42.3 Cules son las estructuras y funciones de las hojas, las races y los tallos? 865
42.4 Cmo obtienen nutrimentos las plantas? 873Las races obtienen minerales del suelo 873Las relaciones simbiticas ayudan a las plantas
a obtener nutrimentos 873DE CERCA Cmo absorben agua y minerales las races? 874
42.5 Cmo transportan las plantas el agua de las races a las hojas? 876
El movimiento del agua en el xilema se explica con la teora de cohesin-tensin 876
Estomas ajustables controlan la intensidad de la transpiracin 877
GUARDIN DE LA TIERRA Las plantas ayudan a regular la dis-tribucin del agua 878
42.6 Cmo transportan azcares las plantas? 879La teora de flujo-presin explica
el movimiento de azcares en el floema 879CONEXIONES EVOLUTIVAS Adaptaciones especiales
de races, tallos y hojas 880Algunas races especializadas almacenan alimento; otras realizan
fotosntesis 880Algunos tallos especializados producen plantas
nuevas, almacenan agua o alimento, o bien, producen espinas o zarcillos 880
Hojas especializadas conservan y almacenan agua y alimentos e incluso capturan insectos 881
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Por qu las hojas se tiende rojo en el otoo? 883
43 Reproduccin y desarrollo de las plantas 886
ESTUDIO DE CASO Hermoso? s, pero caliente? 887
43.1 Cules son las caractersticas fundamentales de los ciclos de vida de las plantas? 888
Las plantas participan en el sexo 888La alternancia de generaciones es evidente en los helechos
y los musgos 889
43.2 Cmo se adapta la reproduccin en las plantascon semilla a los ambientes secos? 889
43.3 Cul es la funcin y la estructura de las flores? 889
La mayora de las flores atraen a los animales que las polinizan 889
GUARDIN DE LA SALUD
PREFACIO xxi
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Las flores completas tienen cuatro partes principales 892El polen contiene el gametofito masculino 892El gametofito femenino se forma dentro
del vulo del ovario 895La polinizacin de la flor permite la fecundacin 895
43.4 Cmo se desarrollan los frutos y las semillas? 896El fruto se desarrolla a partir del ovario 896La semilla se desarrolla a partir del vulo 896GUARDIN DE LA TIERRA Dods, murcilagos y ecosistemas
perturbados 898
43.5 Cmo germinan y crecen las semillas? 899El estado de latencia de las semillas ayuda
a asegurar la germinacin en el momento apropiado 899En la germinacin, la raz surge primero,
seguida del vstago 899Los cotiledones nutren a la semilla germinada 899
43.6 Cules son algunas adaptaciones para la polinizacin y la dispersin de semillas? 900
La coevolucin pone en contacto a plantas y polinizadores 900
Los frutos ayudan a dispersar las semillas 903
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASOHermoso? s, pero caliente? 904
44 Respuestas de las plantas al ambiente 908
ESTUDIO DE CASO Plantas de rapia 909
44.1 Qu son las hormonas vegetales y cmo actan? 910
44.2 Cmo regulan las hormonas el ciclo de vida de las plantas? 911El ciclo de vida de las plantas comienza con una semilla 911INVESTIGACIN CIENTFICA Cmo se descubrieron las hor-
monas vegetales? 912La auxina controla la orientacin de la plntula que brota 913La forma genticamente determinada de la planta adulta
es resultado de interacciones hormonales 915La duracin del da controla la floracin 916Las hormonas coordinan el desarrollo de semillas y frutos 918La senectud y el estado de latencia preparan
a la planta para el invierno 919
44.3 Las plantas pueden comunicarse y moverse rpidamente? 920
Las plantas llaman a los guardianes cuando son atacadas 920Las plantas podran advertir a sus vecinos
y a su descendencia de los ataques 920Algunas plantas se mueven rpidamente 921
OTRO VISTAZO AL ESTUDIO DE CASO Plantas de rapia 922
Apndice I: Conversiones del sistema mtrico 925
Apndice II: Clasificacin de los principales gruposde organismos 926
Apndice III: Vocabulario de biologa: races, prefijos y sufijos de uso comn 927
Glosario G1
Respuestas a las preguntas de pies de figura A1
Crditos fotogrficos P1
ndice I1
xxii PREFACIO
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Nuestros alumnos reciben y continuarn recibiendo un cmu-lo de informacin cientfica, y muchas veces de informacinerrnea, sobre una diversidad de temas: calentamiento global,cultivos manipulados mediante bioingeniera, investigacinsobre clulas madre, enfermedad de las vacas locas y biodiver-sidad, entre muchos otros. En un campo en rpida expansincomo el de la biologa, cmo se decide qu conceptos y he-chos comunicar? Qu tipo de conocimiento sobre biologaayudar mejor a los estudiantes a tomar decisiones informa-das en relacin con sus vidas, en el presente y en el futuro?Qu conocimientos ayudarn a los estudiantes a prepararsemejor para los cursos ms avanzados? Hemos revisado la oc-tava edicin de Biologa: La vida en la Tierra reconociendoque no existen respuestas nicas a tales preguntas y con laidea de dar a los usuarios del libro mayores opciones.
Al consultar con educadores comprometidos en la emocio-nante pero desafiante misin de introducir a los alumnos enel campo de la biologa, surgi un consenso: Necesitamosayudar a los estudiantes a estar informados en el terreno cien-tfico. El conocimiento cientfico da a un estudiante herra-mientas mentales para hacer frente al conocimiento enexpansin. Esto requiere un fundamento de conocimientofctico que provea un marco cognoscitivo en el que pueda in-tegrarse la nueva informacin. No obstante, el conocimientocientfico tambin incluye la capacidad de captar y evaluarnuevos datos de los medios de informacin, como la prensa.Un individuo informado en el terreno cientfico reconoce lainterrelacin de los conceptos y la necesidad de integrar in-formacin proveniente de muchas reas.
BIOLOGA: LA VIDA EN LA TIERRACOMUNICA DE MANERA EFICAZ LA RIQUEZA DE LA INFORMACIN CIENTFICALa octava edicin de Biologa: La vida en la Tierra no slo esun libro revisado y mejorado, sino un paquete completo deherramientas de aprendizaje para los estudiantes, y de ense-anza para los profesores. Nuestras principales metas son:
Ayudar a los profesores a presentar la informacin sobreel tema en una forma que fomente el conocimiento cient-fico entre los alumnos.
Ayudar a los estudiantes a adquirir informacin de acuer-do con sus propios estilos de aprendizaje.
Ayudar a los estudiantes a relacionar esta informacin consus propias vidas, as como a comprender su importancia yrelevancia.
BIOLOGA: LA VIDA EN LA TIERRAest organizado de manera clara y uniformeEn todos los captulos, los alumnos encontrarn herramientasque les permitirn navegar a travs de la informacin.
Cada captulo inicia con una seccin De un vistazo, en laque se presentan los principales apartados y ensayos de esecaptulo. Los profesores pueden asignar fcilmente y los
estudiantes podrn localizar los temas clave dentro delcaptulo.
Las secciones principales se presentan con preguntas gene-rales, mientras que los subttulos son enunciados que resu-men y reflejan su contenido ms especfico. Una importantemeta pedaggica de esta organizacin es el nfasis en labiologa como una jerarqua de conceptos interrelaciona-dos, y no como un simple compendio de temas aislados eindependientes.
El Resumen de conceptos clave une importantes con-ceptos utilizando los ttulos de mayor jerarqua en el cap-tulo, y su sistema de numeracin permite a los profesores yestudiantes revisar la informacin de manera eficiente.
Se incluyen preguntas al final de cada Estudio de caso, enmuchos pies de figura, as como en la seccin Aplicacinde conceptos. Estas caractersticas estimulan a los estu-diantes a pensar acerca de la ciencia en vez de slo memo-rizar los hechos.
contiene ilustraciones mejoradasA partir del consejo de los revisores y del cuidadoso escruti-nio de los autores, una vez ms hemos mejorado las ilustracio-nes. Para esta octava edicin:
Se agregaron y remplazaron muchas fotografas para ayu-dar a captar el inters del estudiante. La organizacin del li-bro, ahora ms flexible, permiti incorporar fotografas deplantas y animales que antes slo se describan en palabras.
Contina el nfasis en la consistencia del color Los colo-res se utilizan de manera consistente para ilustrar tomos,estructuras y procesos especficos.
Se agregaron ms figuras que ilustran procesos claveAdems de volver a dibujar muchos diagramas para hacer-los ms claros e interesantes, agregamos nuevas figurasque ilustran visualmente y concatenan procesos complejos,como el de la fotosntesis y la respiracin celular.
Hay mayor claridad en los rtulos de las figuras Hemosagregado recuadros de texto dentro de las figuras para ga-rantizar explicaciones ms claras.
Una vez ms, en muchos pies de figura se incluyen pre-guntas que hacen reflexionar al estudiante Las respuestasa estas preguntas estn disponibles por primera vez al finaldel libro.
se actualiz y reorganizIncorporamos informacin acerca de descubrimientos cient-ficos sobre los que los estudiantes quizs hayan ledo en losperidicos; la informacin se ubica en el contexto cientficopara ayudar a consolidar su conocimiento. Aunque cada cap-tulo se revis cuidadosamente, he aqu algunos puntos de in-ters de la octava edicin:
Unidad 1: La vida de la clula Nuevos casos introducen alestudiante en el terreno de la bioingeniera y le presentanlos enigmticos priones, responsables de la enfermedad delas vacas locas. En respuesta a las sugerencias de los reviso-res, hemos invertido el orden de presentacin de los cap-
Prefacio
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Unidad 2: Herencia
Unidad 3: Evolucin y diversidad de la vida
Unidad 4: Comportamiento y ecologa
30, Conservacin de la biodiversidad de la Tierra, descri-be los servicios que prestan los ecosistemas y los intentospor calcular su valor para la humanidad. Se explica cmolas actividades humanas reducen la biodiversidad y se ana-liza cmo los esfuerzos de conservacin y usos sustentablespueden preservar y restaurar los ecosistemas funcionales.
Unidad 5: Anatoma y fisiologa de los animales Estaunidad se inicia con una cobertura revisada de la homeos-tasis y la termorregulacin. Los estudiantes encontrarninformacin nueva y actualizada sobre temas vigentes, queincluyen anorexia y obesidad, gripe aviar, la neuroqumicadel amor, tecnologa reproductiva, nuevos anticonceptivos,enfermedades de transmisin sexual, clulas madre y sn-drome de alcoholismo fetal. Hemos conservado nuestroenfoque en el ser humano brindando informacin compa-rativa, nuevos temas como el intercambio de gases contra-corriente en los peces, los tbulos de Malpighi en losinsectos y nuevas secciones sobre las hormonas y las defen-sa