Organización biológica

La organización biológica es la organización de estructuras y sistemas biológicos complejos que definen la vida mediante un enfoque reduccionista . ^{[ 1 ]} La jerarquía tradicional, como se detalla más adelante, se extiende desde los átomos hasta las biosferas . Los niveles superiores de este esquema suelen denominarse concepto de organización ecológica o campo , ecología jerárquica .

Cada nivel de la jerarquía representa un aumento en la complejidad organizacional , y cada "objeto" se compone principalmente de la unidad básica del nivel anterior. ^{[ 2 ]} El principio fundamental de la organización es el concepto de emergencia : las propiedades y funciones presentes en un nivel jerárquico no están presentes ni son relevantes en los niveles inferiores. ^{[ 3 ]}

La organización biológica de la vida es una premisa fundamental para numerosas áreas de investigación científica , especialmente en las ciencias médicas . Sin este grado de organización necesario, sería mucho más difícil —y probablemente imposible— aplicar el estudio de los efectos de diversos fenómenos físicos y químicos a las enfermedades y la fisiología (función corporal). Por ejemplo, campos como la neurociencia cognitiva y conductual no podrían existir si el cerebro no estuviera compuesto por tipos específicos de células, y los conceptos básicos de la farmacología no existirían si no se supiera que un cambio a nivel celular puede afectar a todo un organismo. Estas aplicaciones se extienden también a los niveles ecológicos . Por ejemplo, el efecto insecticida directo del DDT se produce a nivel subcelular , pero afecta a niveles superiores, incluyendo múltiples ecosistemas . Teóricamente, un cambio en un átomo podría cambiar toda la biosfera .

El esquema de organización biológica estándar simple, desde el nivel más bajo hasta el más alto, es el siguiente: ^{[ 1 ]}

Los esquemas más complejos incorporan muchos más niveles. Por ejemplo, una molécula puede considerarse como una agrupación de elementos , y un átomo puede dividirse aún más en partículas subatómicas (estos niveles están fuera del ámbito de la organización biológica). Cada nivel también puede desglosarse en su propia jerarquía, y tipos específicos de estos objetos biológicos pueden tener su propio esquema jerárquico. Por ejemplo, los genomas pueden subdividirse aún más en una jerarquía de genes . ^{[ 5 ]}

Cada nivel de la jerarquía puede describirse mediante sus niveles inferiores. Por ejemplo, el organismo puede describirse en cualquiera de sus niveles componentes, incluyendo los niveles atómico, molecular, celular, histológico (tejido), de órgano y de sistema orgánico. Además, en cada nivel de la jerarquía aparecen nuevas funciones necesarias para el control de la vida. Estas nuevas funciones no son propias de los componentes de los niveles inferiores y, por lo tanto, se denominan propiedades emergentes .

Todo organismo está organizado, aunque no necesariamente en el mismo grado. ^{[ 6 ]} Un organismo no puede estar organizado a nivel histológico (tisular) si no está compuesto de tejidos en primer lugar. ^{[ 7 ]}

Se cree que la organización biológica surgió en el mundo primitivo del ARN, cuando las cadenas de ARN comenzaron a expresar las condiciones básicas necesarias para que la selección natural operara tal como la concibió Darwin (heredabilidad, variación de tipo y competencia por recursos limitados). La aptitud de un replicador de ARN (su tasa de aumento per cápita) probablemente habría sido una función de las capacidades adaptativas intrínsecas (en el sentido de que estaban determinadas por la secuencia de nucleótidos) y la disponibilidad de recursos. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Las tres capacidades adaptativas primarias podrían haber sido:

(1) la capacidad de replicarse con fidelidad moderada (dando lugar tanto a la heredabilidad como a la variación de tipo).

(2) la capacidad de evitar la descomposición.

(3) la capacidad de adquirir y procesar recursos. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Estas capacidades habrían estado determinadas inicialmente por las configuraciones plegadas de los replicadores de ARN (véase « Ribozima »), las cuales, a su vez, estarían codificadas en sus secuencias de nucleótidos individuales. El éxito competitivo entre los distintos replicadores de ARN habría dependido de los valores relativos de estas capacidades adaptativas. Posteriormente, entre organismos más recientes, el éxito competitivo en los sucesivos niveles de organización biológica, presumiblemente, siguió dependiendo, en un sentido amplio, de los valores relativos de estas capacidades adaptativas.

Empíricamente, una gran proporción de los sistemas biológicos (complejos) que observamos en la naturaleza exhiben una estructura jerárquica. En teoría, cabría esperar que los sistemas complejos fueran jerarquías en un mundo donde la complejidad tuvo que evolucionar a partir de la simplicidad. El análisis de jerarquías de sistemas realizado en la década de 1950 ^{[ 10 ] [ 11 ]} sentó las bases empíricas para un campo que, a partir de la década de 1980, se denominaría ecología jerárquica . ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

Los fundamentos teóricos se resumen en la termodinámica. Cuando los sistemas biológicos se modelan como sistemas físicos , en su abstracción más general, son sistemas termodinámicos abiertos que exhiben un comportamiento autoorganizado , ^{[ 17 ]} y las relaciones de conjunto/subconjunto entre estructuras disipativas se pueden caracterizar en una jerarquía.

Una forma más sencilla y directa de explicar los fundamentos de la "organización jerárquica de la vida" fue introducida en Ecología por Odum y otros como el " principio jerárquico de Simon "; ^{[ 18 ]} Simon ^{[ 19 ]} enfatizó que la jerarquía " emerge casi inevitablemente a través de una amplia variedad de procesos evolutivos, por la sencilla razón de que las estructuras jerárquicas son estables ".

• Fisiología celular (en Fisiología humana ) en Wikibooks
• Características de la vida y la naturaleza de las moléculas (en Biología General ) en Wikibooks
• Organización dentro de la biosfera (en Ecología ) en Wikibooks
• Discusión teórica/matemática de 2011 .