Mecanismo de respuesta en el nivel organismo

 

Los organismos constituyen sistemas abiertos. Un sistema es un conjunto de elementos que se relacionan entre sí para cumplir un objetivo o una función. Los seres vivos son sistemas porque están compuestos por muchos componentes: órganos, células y tejidos que interactúan de manera integrada. Cada uno cumple una función y un objetivo, que es mantener al organismo con vida. Pero en los organismos, la interacción no solo se dá entre los elementos del propio sistema, sino que también sucede con factores externos. Al alimentarse, al transpirar o al eliminar desechos, los seres vivos intercambian materia y energía con el medio externo. Por esta razón son sistemas abiertos


Los organismos están expuestos de manera permanente a los cambios que se producen tanto en su interior como en el exterior, es decir, en el ambiente donde viven. Esos cambios en el ambiente pueden ser de temperatura, presión, falta de alimento, entre otros. En el medio interno del organismo, los cambios pueden darse en la concentración de minerales o de agua, o en la acumulación de sustancias tóxicas. 


Los cambios producen alteraciones en los organismos. Para poder cumplir todas las funciones en forma óptima, existen mecanismos de regulación que permiten volver a un estado de equilibrio. Dicha estabilidad del medio interno de un organismo (aunque existan variaciones que lo afecten) se llama homeostasis. Los organismos detectan los cambios que se producen en el ambiente y responden de manera diversas: son los llamados mecanismos de respuesta


La relación de los seres vivos con el ambiente

Cada ser vivo en la búsqueda de su alimento utiliza diferentes estrategias, algunas de ellas le permiten conocer las características del ambiente, es decir, obtener información de él. Pensemos en un ejemplo, los bicho bolitas, suelen encontrarse debajo de las macetas de los jardines, son crustáceos y, por lo tanto, necesitan una elevada humedad, que se mantiene en lugares sombríos. ¿Qué sucede si levantamos la maceta y exponemos a los bichos bolita al sol? Rápidamente se desplazan en búsqueda de la oscuridad. Esta conducta no es de extrañar, ya que la exposición al sol disminuiría la humedad en ese espacio. Por algún mecanismo, los bichos bolitas captan el cambio en el ambiente, y de alguna manera reaccionan ante él. 


Veamos otro ejemplo, pero en este caso, relacionado a las plantas. En el mismo jardín, si se trata de un jardinero cuidadoso, cada planta estará ubicada en un lugar particular de acuerdo a su mayor o menor requerimiento de luz. Si se coloca una maceta que posee una planta que necesita luz directa en un lugar  donde sólo de un costado puede recibir los rayos solares, se puede observar luego de un tiempo que la planta crece hacia la luz. Podemos decir que ante un cambio ambiental, como la intensidad de la luz, la planta también capta esa información y responde. 


Además, se entablan en el mismo jardín interacciones con el ambiente en otros seres vivos, muchos de ellos son microorganismos. Con respecto a la luz, algunas se alejan de ella y otras se acercan. De manera similar pueden reaccionar acercándose o alejándose ante  otras condiciones ambientales, como la temperatura o la concentración de oxígeno.


En conclusión, los seres vivos  reciben información del medio donde se encuentran, lo que constituye un estímulo y realizan acciones que son una respuesta a esa información. Los mecanismos con los que cuentan para hacerlo son tan variados como la diversidad de especies existentes en la Naturaleza, y en conjunto permiten que lleven a cabo la función relación


Percepción, estímulo, procesamiento y respuesta

Todo el tiempo recibimos información del medio interno y externo. La capacidad de poder recibir e interpretar dicha información se denomina percepción


Los organismos están rodeados de información o estímulos. Se denomina estímulo  a todo elemento, interno o externo, que provoca una reacción en el individuo. 


Para poder recibir e interpretar estímulos, todas las estructuras que participan tienen que estar comunicadas entre sí. Un cambio o estímulo genera una alteración en el organismo. Las estructuras que captan estímulos se llaman receptores. La sensación se transmite hasta el órgano modulador que la descifra, la procesa y elabora una respuesta. Esta se transmite hasta el órgano efector, el cual ejecuta. 




Las respuestas de los animales

Cuando analizamos la función relación en los animales, podemos ver que en la mayoría de las posibles respuestas de este grupo de seres vivos frente a los estímulos involucra movimientos o desplazamientos. Pero esa no es la única manera como pueden responder, ya que cualquier acción de un ser vivo provocada por un estímulo constituye una respuesta. Tomemos el caso de los seres humanos, que no pertenecemos ajenos a la relación con el ambiente, para identificar los distintos tipos de respuestas de los animales.

  • Respuestas motoras
    • Son las que involucran movimientos. En este caso, los músculos son los encargados de ejecutar la respuesta. Si vas caminando por la vereda y te sorprende el ladrido de un perro, seguramente pegas un salto y te alejarás instantáneamente. A esto se lo llama taxismo, al ser un movimiento o desplazamiento orientado de un organismo, o parte de él, como respuesta a la percepción de un estímulo, se los clasifica según el estímulo, colocando un prefijo, por ejemplo fototaxismo, y se indica si se acerca o aleja a la fuente el estímulo, agregando el concepto positivo o negativo respectivamente. 

      • Fototaxismo, respuesta frente a la luz 
        • Fototaxismo Positivo: Las mariposas buscan constantemente la Luz, acercándose al estímulo Luz.
        • Las lombrices prefieren la sombra y se escapan si están expuestas a los rayos solares, es un ejemplo de fototaxismo negativo

      • Tigmotaxia, tigmotaxis o tigmotaxismo: respuesta frente a las vibraciones, el contacto físico o la presión ejercida sobre un punto. 
        • Las arañas cuando en su red atrapan una presa, reciben una vibración y se dirigen hacia el origen de la misma. Tigmotaxia positiva.
        • Los bichos bolita y los milpies, se hacen bolita al recibir una presión o vibración. Por ejemplo, cuando intentan tocarlos con un dedo. Tigmotaxia negativa.

      • Geotaxia, geotaxis, geotaxismo o gravitaxismo: desplazamiento hacia o en contra de las fuerzas gravitacionales.
        • La mariquita es un tipo de escarabajo que al tomarlo en la mano siempre sube a través de ella. Este es un claro ejemplo de gravitactismo negativo, ya que la mariquita se mueve siempre en dirección contraria a la fuerza de gravedad.

      • Termotaxia, termotaxis o termotaxismo: desplazamiento hacia o en contra de un gradiente de temperatura, acercándose o alejándose de la fuente de calor.
          • Algunas especies en las que se ha comprobado termotaxismo positivo son los nematodos y los mosquitos.

      • Anemotaxia, anemotaxis o anemotaxismo: desplazamiento en función de la dirección del viento. 
        • Por ejemplo, algunos insectos vuelan en contra del viento buscando la fuente de la sustancia química  que perciben, la cual relacionan con una presa o una pareja reproductiva.

      • Barotaxia, barotaxis o barotaxismo: desplazamiento en función de los cambios de la presión atmosférica o del medio circundante. 
        • Por ejemplo, los animales acuáticos ascienden o descienden en la profundidad según la presión, cada 10 metros es 1 atmósfera. 

      • Quimiotaxia, quimiotaxis o quimiotaxismo: reacción a la presencia de sustancias químicas. Ver videos de los neutrófilos.

      • Hidrotaxia, hidrotaxis o hidrotaxismo: desplazamiento en función de la disponibilidad de agua. 
        • Los  animales como lombrices y bichos bolitas eligen ir hacia lugares húmedos. Hidrotaxia positiva.
        • Cuando las tortugas emergen de sus huevos enterrados en la arena a la orilla del mar realizan una hidrotaxia positiva, dado que su instinto les hace dirigirse al océano en cuanto nacen. 

  • Respuestas secretoras
    • Son las que implican la acción de glándulas, órganos que tienen la capacidad de producir secreciones. En el caso de las glándulas endocrinas, estas secreciones son las hormonas, que se distribuyen con la sangre por el organismo. Por ejemplo, el páncreas produce la hormona insulina, la cual, genera que disminuya la cantidad de glucosa en la sangre. En el caso de las glándulas exocrinas, sus productos se vierten hacia alguna cavidad del cuerpo o al exterior, como en el caso de las glándulas salivales, que generan la saliva.

  • Respuestas inmunológicas
    • El organismo también reacciona ante el ingreso de un agente extraño, como una bacteria o un virus. En esos casos, la entrada de dichos agentes constituye una información que desencadena una respuesta de defensa. Los que ejecutan esas acciones son diferentes tipos de células que forman parte de la sangre, a las que en conjunto se las denomina glóbulos blancos. Algunos de ellos producen anticuerpos, que son proteínas capaces de destruir a los agentes externos, y otros los destruyen directamente.


Tigmotaxismo negativo, paramecios

Fototaxismo negativo, lombriz

Quimiotaxismo, en la sangre se ve a un neutrófilo perseguir a una bacteria.

Quimiotaxismo, neutrófilo y sustancias químicas que se colocan con una micropipeta

Hidrotaxia, tortugas marinas


Las respuestas de las plantas

¿Viste alguna vez alguna planta que se moviera? Es muy probable que sí, aunque no lo hayas notado. Por un lado, porque solemos asociar el movimiento sólo con el desplazamiento o cambio de lugar, y por otro, porque los movimientos de las plantas son muy lentos, prácticamente imperceptibles. Sí no, pensemos en cómo varían los girasoles en el campo en el transcurso de un día. ¿Cómo se explica, si no es por el movimiento, que las flores estén orientadas hacia un lado o hacia el otro? También las plantas presentan diferentes tipos de respuestas, por ejemplo:

  • Respuestas que incluyen movimiento. 
    • En algunos casos, constituyen cambios en la dirección del crecimiento de las plantas y son permanentes, como el ejemplo que mencionamos antes sobre el crecimiento orientado hacia la luz. En otros casos, son movimientos sin una orientación determinada y, además, temporarios, como el ejemplo de los girasoles.

  • Respuestas secretoras. 
    • Si bien en las plantas no existen órganos con las glándulas de los animales, si presentan células que producen sustancias. Esta es otra posible respuesta de las plantas, por ejemplo, los pelos urticantes de la planta de ortiga, o el néctar de la flores. 

  • Las plantas responden a una gran variedad de estímulos:
     
    • Fototropismo, es el crecimiento para acercarse -o alejarse- de una fuente de luz, mediado por la auxina. 

    • Geotropismo, es la respuesta a la gravedad, las raíces tiene geotropismo positivo y los tallos geotropismo negativo. Los receptores de la gravedad se llaman estatolitos y se ubican en la zona inferior de las las células especializadas del tallo y la raíz. Si varía la posición de la planta, los estatolitos cambian su ubicación y así la planta detecta la dirección de la gravedad. Se activa la auxina y se produce un crecimiento en curva de la raíz.

    • Tigmotropismo, es el crecimiento en respuesta al contacto, un tipo de estímulo mecánico, como el contacto con un objeto. El crecimiento por entrelazamiento o rizado de los zarcillos o tallos, que ayuda a unir una planta trepadora como la vid a algún tipo de soporte, es un ejemplo de tigmotropismo

    • Sismonastia, es una respuesta a estímulos mecánicos o eléctricos que implican movimiento foliar. 

    • Fotonastia, es la respuesta temporal de una planta ante un estímulo lumínico; al desaparecer dicho estímulo lumínico, la planta regresa a su estado.

    • Termonastia, es la respuesta temporal de una planta ante un cambio de temperatura, por ejemplo la apertura de las flores de los tulipanes. 

    • Hidrotropismo, es la respuesta frente a la humedad, por ejemplo el crecimiento de las células del ápice de las raíces hacia la mayor concentración de agua.  

  • Respuesta frente al estrés ambiental

      • Durante la sequía, las plantas responden frente al déficit de agua, reduciendo la transpiración. 
      • La destrucción enzimática de células crea tubos de aire que contribuyen a que las plantas sobrevivan a la privación de oxígeno durante las inundaciones


Fotonastia

Termonastia


Sismonastia

Sismonastia

Tropismo

Tropismo 

Fototropismo y fotonastismo 


Tigmotropismo

Auxinas Hormonas Vegetales




Fuentes consultadas

1- Álvarez y otros (2010), Biología 3, el intercambio de información en los sistemas biológicos: relación, integración y control, Santillana, CABA, pp 11-13

2- Rogolino y otros (2015), Biología 3, Tinta Fresca, CABA, p8 y 23

3- Campbell & Reece (2007): Biología, Buenos Aires: Panamericana, p 816

4-  Videos obtenidos de YouTube

5- Ort Campus virtual, Tipos de taxismos,  disponible en https://campus.belgrano.ort.edu.ar/articulo/945961/tipos-de-taxismos


Actividades 

1- Definir: 
  • Percepción.
  • Estímulo
  • Receptores
  • Modulador
  • Respuesta
  • Efector

2- Armar un mapa conceptual sobre TIPO DE RESPUESTAS EN ANIMALES

3- Armar un mapa conceptual sobre TIPO RESPUESTAS EN PLANTAS

4- Ver los videos y comentar qué observan  

5- ¿Qué aprendiste hoy?

6- ¿Qué dato te sorprendió?

7-¿Qué no entendiste y necesita que te ayude?

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