Ongi etorri "Natura Profundis" atal honetara, non gure inguruko bizitzaren sakonean murgilduko garen. Gaur, zientziaren oinarrizko printzipio batzuk aztertuko ditugu, biziaren aniztasunetik hasi eta animalien funtzio metaboliko konplexuetaraino. Zientziaren mundu liluragarrian murgildu aurretik, gure bidaiaren ibilbidea prestatu dezagun. Lehenik, bizidunak sailkatzeko irizpideak ulertuko ditugu; ondoren, sailkapen sistema naturalen eta artifizialen arteko aldea jorratuko dugu. Segituan, erresumen harrigarrietan barneratuko gara, Moneroetatik hasi eta Animalietaraino. Jarraian, bioaniztasunaren kontzeptua jorratuko dugu, bere jatorria eta egungo arriskuak aztertuz. Azkenik, animalien nutrizioaren munduan murgilduko gara, metabolismoaren prozesuetan eta bizitzaren funtsezko beste prozesu batzuetan arreta jarriz. Presta zaitezte ulermenaren eta aurkikuntzaren bidaia baterako.
Hasteko, pentsa dezagun une batez bizirik ez dagoen harri bat eta, esaterako, txori bat. Zer desberdintzen du haiek? Zientzialariek, bizitzaren aniztasun izugarri hau antolatu eta ulertzeko, sailkapen sistemak garatu dituzte. Funtsean, sailkapena antzeko ezaugarriak dituzten espezieak talde berean kokatzean datza. Hau da, ezaugarri komun asko dituzten izaki bizidunak biltzen ditugu elkarrekin, horrela, haien arteko harremanak eta desberdintasunak hobeto uler ditzakegu. Hau ez da, jakina, nahierara egindako bilketa bat; ezaugarri naturaletan eta, batez ere, ahaidetasun ebolutiboan oinarritzen da. Hau da, organismoen historian zehar gertatutako bilakaera kontuan hartzen da. Garrantzitsua da, halaber, sistema hau argia eta objektiboa izatea, espezietako bakoitza talde bakar batean sailkatzeko aukera emanez, inongo zalantzarik gabe. Eta, noski, sistema honek malgua izan behar du, bizitzaren historian zehar deskubritzen diren espezie berriak gehitu ahal izateko, sistema osoa hankaz gora jarri gabe.
Orain, sakondu dezagun sailkapen sistemen bi adar nagusietan: naturalak eta artifizialak. Sailkapen artifizialak, askotan, kanpoko antzekotasunetan oinarritzen dira, begi bistakoak diren ezaugarrietan, alegia. Adibidez, hegan egiten duten animaliak guztiak hegazti izendatzea, haien eboluzio-historia edo barneko anatomia kontuan hartu gabe. Pentsa ezazu tximeleta bat eta hegazti bat biltzea hegan egiteagatik. Izan ere, hau ez da oso lagungarria euren benetako ahaidetasuna ulertzeko. Aldiz, sailkapen naturalak, askoz ere sakonagoak direnak, organismoen arteko ahaidetasun ebolutiboa kontuan hartzen dute. Hauek ezaugarri anatomikoak, zelularrak, eta baita genetikoak ere erabiltzen dituzte. Pentsa ezazu zuhaitz filogenetikoetan, euren adarrek espezieen arteko loturak eta euren arbaso komunak irudikatzen dituztenean. Honek gure planetako bizitzaren historiaurreko egiazko irudia ematen digu, ez bakarrik gainazaleko itxurak.
Hemen sartzen dira gure planetako bizitzaren antolaketa ulertzeko garrantzitsuak diren bost erreinu nagusiak. Lehenengoak Moneroak dira, biziaren muina eta sinpletasuna ordezkatzen dutenak. Moneroak, batez ere, prokariotoak dira, hau da, ez dute nukleorik beraien material genetikoa babesteko; horren ordez, zitoplasman barreiatuta dute. Gehienak zelulabakarrak dira eta mikroskopikoak izatearen ezaugarri dute. Interesgarria da, baita ere, haien nutrizioa: autotrofoak (beren elikagaia beraiek sortzen dutenak) edo heterotrofoak (besteei jan beharra dutenak) izan daitezke. Ugalketa, berriz, oro har, asexuala da, erdibitzearen bidez gertatzen dena. Bakterioak eta zianobakterioak dira Moneroen adibide ezagunenak.
Hurrengo erreinua, Protoktistak, eboluzioaren hurrengo pausua irudikatzen du. Protoktistak eukariotoak dira, hau da, beraien material genetikoa nukleo batean babestuta dute, hau da, organismo zelulanitz konplexuenetako baten antzera. Gehienak zelulabakarrak dira oraindik, baina haien zelulen egitura askoz ere konplexuagoa da. Uretan edo leku hezeetan aurkitzen ditugu gehienbat, bizitzaren oinarrizko elementu batenganako duten dependentzia nabarmenduz. Protoktisten artean bi talde nagusi bereizten dira: algak, autotrofoak eta fotosintesia egiten dutenak, eta protozooak, heterotrofoak eta mugikorrak direnak. Ameba eta alga berdea dira adibide argiak.
Gure esplorazioan aurrera eginez, Onddoen erreinua aurkitzen dugu. Hauek ere eukariotoak dira, baina beraien ezaugarri nagusia heterotrofoak izatea da. Ez dute fotosintesia egiten, horrek esan nahi du euren elikagaia ingurunetik xurgatu behar dutela. Beraien zelulen pareta, gainera, kitinaz osatuta dago, hau da, intsektuen exoskeletoetan ere aurkitzen den material bat. Gehienak zelulanitzak dira, hifak eta mizelioz osatutako egitura saretsuak osatuz. Legamia, hartzidurarako erabiltzen dena, eta perretxikoak, askotan jatekoak direnak, dira adibide ezagunak.
Landareen erreinua da bizitzaren oinarrietako bat, planetako ia bizitzaren gehienaren energiaren jatorria baita. Landareak eukarioto zelulanitzak dira eta beraien ezaugarri nagusia fotoautotrofoak izatea da; hau da, eguzki argiaren bidez fotosintesia eginez beren elikagaia beraiek sortzen dute. Beraien zelulen pareta zelulosaz osatuta dago, eta, oro har, sustraiak, zurtoina eta hostoak dituzte, haien egituraren eta funtzioaren eboluzioaren erakusgarri. Pinua eta iratzea dira bi adibide ezagunak, beraien artean desberdintasun handiak izan arren.
Azkenik, Animalien erreinua aurkezten zaigu, bizitzaren aniztasunaren gailurra ere esan daiteke. Animaliak eukarioto zelulanitzak dira eta argi eta garbi heterotrofoak dira, beraien elikagaia beste organismoetatik lortzen dute. Gehienek ehunak eta organoak garatuak dituzte, eta mugitzeko gaitasuna dute, hori baita beraien ingurunean jarduteko modu nagusia. Ugalketa, berriz, normalean sexuala da, hau da, bi gurasoren material genetikoa nahastuz ondorengoak sortzen dira. Txakurra eta arraina dira adibide arruntak, beraien arteko ezberdintasunak izugarriak badira ere.
Orain, dugun hau pixka bat sakondu dezagun bioaniztasunaren kontzeptu zabalarekin. Besterik gabe, bioaniztasuna Lur planetan aurki ditzakegun izaki bizidun guztien multzoa eta aniztasuna da. Bizi-forma desberdin horiek guztiak biltzen ditu. Hiru mailatan aztertzen da, eta horiek guztiak ulertzea funtsezkoa da gure ekosistemen konplexutasuna baloratzeko. Lehenik, espezieen aniztasuna dugu, hau da, zenbat espezie dauden eta espezie bakoitzaren ugaritasuna. Jarraian, aniztasun genetikoa dator, hau da, espezie bereko indibiduoen arteko desberdintasun genetikoak. Azkenik, ekosistemen aniztasuna, hau da, habitat eta ekosistema mota desberdinen kopurua eta haien arteko erlazioak. Denek osatzen dute bizitzaren sare aberatsa.
Baina nondik dator bioaniztasun hau guztia? Historikoki, bi ideia nagusi egon dira. Batetik, teoria fixista genuen, izaki bizidunak beti berdinak izan direla defendatzen zuena, aldaketarik gabe, jainkoaren sorkuntza perfektutzat hartuz. Bestetik, gure ulermena sakondu duten teoria eboluzionistak ditugu. Carl Linneo, adibidez, izaki bizidunak sailkatzeko taxoi sistema sortu zuen, geroago Georges Cuvierrek espezieak ez direla eboluzionatzen defendatu zuen, katastrofismoaren ideia proposatuz. Baina benetako iraultza eboluzioaren teorien etorrerarekin hasi zen.
Eboluzioaren teorien barruan, Lamarckismoa aipatu behar da. Lamarckek proposatu zuen organismoek erabiltzen dituzten organoak gehiago garatzen direla eta erabiltzen ez direnak galtzen joaten direla, eta ezaugarri horiek ondorengoei transmititzen zaizkiela. Imajinatu jirafek lepoa luzatzen zutela, zuhaitzetako hostoetara heltzeko, eta horren ondorioz lepoa luzeagoa egin zitzaiela, eta hori seme-alabei pasatu zitzaiela. Benetan interesgarria da, ezta?
Geroago, Charles Darwinen lana etorri zen hautespen naturalaren teoriagaz. Darwinen ustez, populazioetan aldakortasuna zegoen eta ez zen posible bizirautea guztientzat. Hobeto moldatzen diren indibiduoek, ingurunera hobeto egokitzen direnek, aukera gehiago zituzten bizitzeko eta ugaltzeko, eta horrela, beraien ezaugarriak ondorengoengana pasatzen ziren. Hau da, naturak aukeratzen ditu egokienak.
Geroago, teoria hau genetika modernoarekin bateratu zen Neodarwinismoan edo teoria sintetikoan. Teoria honen arabera, aldakortasuna mutazioek eta birkonbinazio genetikoek sortzen dute, eta hautespen naturalak egokienak aukeratzen ditu. DNAren aurkikuntzak eta Mendelen legeek teoria hau indartu zuten, gaur egun dugun ulermena eboluzioari buruz sendotuz.
Orain, ekosistema baten kontzeptura pasatuko gara, bizitzaren sare honen funtsezko unitatea. Ekosistema bat izaki bizidunek eta bizi diren ingurune fisikoak osatzen duten sistema da. Ekosistema batean hiru elementu nagusi aurkitzen ditugu: biozenosia, hau da, izaki bizidunen multzoa; biotopoa, hau da, ingurune fisikoa; eta bien arteko harremanak, dena bateratzen dutenak. Bi faktore mota dira garrantzitsuak ekosistemetan: faktore abiotikoak, hau da, elementu bizigabeak, eta faktore biotikoak, hau da, izaki bizidunak eta haien arteko harremanak.
Faktore abiotikoei dagokienez, ekosistema urtarretan argia, tenperatura, gazitasuna, presioa eta oxigeno kantitatea dira garrantzitsuak. Sakonerarekin argia eta tenperatura aldatzen dira, eta horrek eragina dauka bertan bizi daitezkeen organismoetan. Ekosistema lehortarretan, berriz, uraren eskuragarritasuna, klima, lurzorua, tenperatura eta argitasuna dira faktore erabakigarriak. Hauek baldintzatzen dute zein organismo bizi daitezkeen toki bakoitzean.
Faktore biotikoak, berriz, izaki bizidunak eta haien arteko harremanak dira. Populazioak espezie bereko banakoek osatzen dituzte, eta komunitateak, aldiz, espezie desberdinen multzoek. Organismoen artean elikadura harremanak edo harreman trofikoak sortzen dira, hau da, nork jaten duen eta nork jaten duenaren sare konplexua. Hau da, bizitzaren piramidearen oinarria.
Azken finean, bioaniztasunaren garrantzia izugarria da. Elikagaiak, lehengaiak eta energia ematen dizkigu. Gainera, klima erregulatzen eta ekosistemen oreka mantentzen laguntzen du. Baina, tamalez, bioaniztasuna arriskuan dago klima-aldaketagatik, kutsaduragatik eta habitat naturalen suntsiketagatik. Horregatik, naturguneak eta espezie mehatxatuak babestu behar ditugu, etorkizuneko belaunaldientzat planetaren bizitzaren aberastasuna bermatzeko.
Orain, gure arreta animalien nutrizioaren alderdi funtsezko batera zuzenduko dugu. Bizi-funtzio guztiak bezala, nutrizioak funtsezko papera betetzen du. Izaki bizidunek materia eta energia lortzen dute beraien zelulak mantentzeko, hazteko eta energia sortzeko. Nutrizioan bi prozesu nagusi daude: metabolismoa eta homeostasia. Badaude bi modu nagusi nutriziorentzako: autotrofoak, landareak eta zianobakterioak bezala, beren elikagaiak beraiek sortzen dituztenak; eta heterotrofoak, animaliak eta onddoak bezala, beste organismoetatik lortzen dutenak.
Nutrizioaz gain, beste bi bizi-funtzio garrantzitsu daude. Harremana, non izaki bizidunek estimuluak jasotzen dituzten barne eta kanpo ingurunetik, eta erantzunak ematen dituzten. Eta ugalketa, non izaki bizidunek antzeko izaki berriak sortzeko gaitasuna duten, bizitzaren jarraipena ziurtatuz.
Orain, zelula mailan gertatzen denari helduko diogu: mintzaren zeharreko garraioa. Mintz plasmatikoak funtsezko kontrolatzen du substantzien sarrera eta irteera, zelularen barneko ingurune egonkorra mantenduz. Molekula txikien garraioa bi modutan gertatzen da. Alde batetik, garraio pasiboa dugu, hau da, energiarik gabe eta gradientearen alde egiten dena. Hor sartzen dira difusio sinplea, non molekulak zuzenean pasatzen diren, eta difusio erraztua, non proteinen laguntza behar den. Beste alde batetik, garraio aktiboa dugu, zeinak ATP energia behar duen eta gradientearen aurka egiten den, substantziak kontzentrazio txikiagoko lekuetatik kontzentrazio handiagoko lekuetara mugituz. Molekula handiek, berriz, ezin dute mintza zuzenean zeharkatu, eta horregatik erabiltzen dira endozitosia, substantziak zelulara sartzeko, eta exozitosia, hondakinak edo substantziak kanporatzeko.
Metabolismoa da zelulan gertatzen diren erreakzio kimiko guztien multzoa. Bere helburua energia lortzea eta zelularen egiturak mantentzea da. Bi atal nagusi ditu: katabolismoa eta anabolismoa. Katabolismoak molekula konplexuak apurtzen ditu eta energia askatzen du; arnasketa zelularra da adibide bat. Anabolismoak, aldiz, molekula konplexuak sortzen ditu eta horretarako energia behar du; fotosintesia da adibide bat. Hauek dira bizitzaren motorrak zelula mailan.
Glukosaren katabolismoa da zelulek energia lortzeko egiten duten prozesu nagusietako bat. Glukosa pixkanaka degradatzen da, eta horren energia ATP moduan gordetzen da, hau da, zelulen diru unibertsala. Prozesu nagusiak hiru dira: glukolisia, Krebsen zikloa eta arnasketa katea. Glukolisia zitoplasman gertatzen da eta ez du oxigenorik behar. Bertan, glukosa molekula bat (sei karbonoz osatua) apurtzen da bi pirubato (hiru karbonoz osatuak) sortuz. Horrez gain, bi ATP garbi eta bi NADH molekula sortzen dira, hauek ere energia garraiatzen duten molekulak dira. Zer gertatzen da ondoren? Ba, oxigenorik ez badago, hartzidura gertatzen da. Oxigenoa badago, pirubatoa mitokondriora sartzen da Krebsen zikloa egiteko.
Krebsen zikloa mitokondrioaren matrizean gertatzen da eta oxigenoa behar du zeharka. Lehenik, pirubatoa azetil-CoA bihurtzen da. Ondoren, azetil-CoA Krebsen zikloan sartzen da. Ziklo honetan, karbonoa CO₂ moduan askatzen da, energia ere askatzen da, eta NADH eta FADH₂ molekulak sortzen dira, baita ATP pixka bat ere. Krebsen zikloaren helburu nagusia ez da ATP asko egitea, baizik eta energia kargatutako molekulak sortzea, NADH eta FADH₂, arnasketa katea egiteko. Hau da, energia gordetzeko beste modu bat.
Azkenik, arnasketa katea. Hau mitokondrioaren barne mintzean gertatzen da, eta hemen sortzen da ATP gehiena. Krebsen zikloan eta glukolisian sortutako NADH eta FADH₂ molekulek elektroiak ematen dizkiete kateari. Elektroi horiek proteina batetik bestera pasatzen dira eta energia askatzen dute. Energia horrekin, protoiak (hidrogeno ioiak) mintzaren alde batera ponpatzen dira. Gero, protoiak ATPasatik pasatzen dira, eta horri esker ATP asko sortzen da. Azken elektroi-hartzailea oxigenoa da. Oxigenoak elektroiak hartzen ditu, protoiekin elkartzen da, eta ura (H₂O) sortzen da. Beraz, arnasketa zelularraren amaieran, glukosa guztiz degradatu da CO₂ eta H₂O sortuz, eta 36-38 ATP molekula ekoiztu dira, zelulek behar duten energia izateko.
Orain, animalien nutrizioaren prozesua osotasunean ikusiko dugu. Animalien nutrizioan hainbat aparatu elkarlanean aritzen dira. Digestio aparatuak mantenugaiak lortzen ditu janariaren bitartez; arnas aparatuak oxigenoa hartzen du, zirkulazio aparatuak substantziak garraiatzen ditu gorputz osoan zehar, eta iraitz aparatuak hondakinak kanporatzen ditu. Euren arteko elkarlana funtsezkoa da bizirako. Prozesua honela laburtu daiteke: ingestioa, hau da, janaria hartzea; digestioa, janaria mantenugai bihurtzea; xurgapena, mantenugaiak odolera pasatzea; zirkulazioa, mantenugaiak eta oxigenoa zelulei eramatea; eta iraitzpena, hondakinak gorputzetik kanporatzea. Hau da bizitzaren zikloa animalia mailan.
Ingestioa, hau da, janaria hartzea, bi modutan gerta daiteke. Animalia sinpleetan, egitura espezializaturik gabe, ingestioa pasiboa izaten da, ingurunetik zuzenean hartuz, adibidez, itsas-esponjak. Animalia konplexuagoetan, berriz, ingestioa aktiboa da eta organo espezializatuak erabiltzen dira, adibidez, tentakuluak erabiliz janaria harrapatzea.
Digestioa, berriz, janaria mantenugai bihurtzeko prozesua da, gorputzak erabili ahal izateko. Hau bi modu nagusitan gerta daiteke: intrazelularra, hau da, zelulen barnean gertatzen dena, eta estrazelularra, hau da, digestio-hodiaren barnean gertatzen dena, eta horrek aukera ematen du elikagai handiagoak digeritzeko.
Animalien eboluzioarekin batera, digestio sistemak gero eta konplexuagoak bihurtu dira. Poriferoetan, digestioa intrazelularra zen. Knidarioetan, barrunbe gastrobaskularra eta digestio mistoa agertu ziren. Platelminteetan, kimioerrezeptoreak garatu ziren. Anelidoetan, digestio hodi osoa agertu zen. Moluskuetan, erradula eta hepatopankreasa garatu ziren. Eta Artropodoetan, aho espezializatua eta digestio sistema osoa aurkitzen dugu. Eboluzioaren bide luzea ikusten dugu hemen.
Gure prozesuaren azken atala, gizakietan digestioa. Gure digestio aparatua oso espezializatua da. Hasteko, ahoa dugu, non janaria txikitu eta listuarekin nahasten den. Ondoren, hestegorriak peristaltismo bidez janaria urdailera eramaten du. Urdailak digestio kimikoa egiten du, eta heste meharrean mantenugaiak xurgatzen dira. Azkenik, heste lodia geratzen da, non ura eta gatz mineralak xurgatzen diren. Denak batera lan egiten dute gure gorputza elikatzeko.
Arnasketaren helburua oxigenoa hartzea eta karbono dioxidoa kanporatzea da. Garrantzitsua da gogoratzea kanpo arnasketa eta arnasketa zelularra ez direla gauza bera. Kanpo arnasketan gasen trukea gertatzen da ingurunearekin, eta arnasketa zelularrean energia lortzen da glukosaren degradazioaren bidez. Arnas egituren ezaugarriak funtsezkoak dira: meheak, hezeak eta baskularizatuak izan behar dute, gasen trukea eraginkorra izan dadin.
Hainbat arnasketa estrategia daude animalien artean. Difusio sinplean, gas truke zuzena gertatzen da gorputz osoan zehar, birikarik edo brankiarik behar izan gabe; itsas-esponjak dira adibide bat. Larruazal arnasketan, azala hezea izan behar da oxigenoa pasatzeko; lur-zizareak erabiltzen du. Trakea arnasketan, airea gorputzeko zulo txikietatik sartzen da eta hodietatik gorputz osora doa; matxinsaltoek erabiltzen dute. Brankia arnasketan, animaliek uretatik hartzen dute oxigenoa brankien bidez; arrainek egiten dute. Azkenik, birika arnasketan, airea biriketara sartzen da eta han oxigenoa hartzen dute; gizakiak dira adibide bat.
Zirkulazioaren helburua mantenugaiak eta oxigenoa garraiatzea da, baita hondakinak biltzea ere. Horretarako, likido zirkulatzaileak, hodiak eta bihotza behar dira. Likido zirkulatzaileak alda daitezke: hidrolinfa ekinodermatuetan, hemolinfa artropodo eta moluskuetan, eta odola ornodunetan. Hodien artean, arteriak ditugu horma lodi eta elastikoekin, kapilarrak gas eta mantenugaien trukearentzat, eta zainak, odola bihotzera eramaten dutenak.
Zirkulazio sistemak ere desberdinak dira. Zirkulazio irekian, likido zirkulatzaileak zuzenean ehunekin kontaktuan daude, artropodoetan gertatzen dena. Zirkulazio itxian, aldiz, odola hodien barruan doa. Honek bi mota izan ditzake: bakuna, zirkuitu bakarra duena, arrainetan bezala; eta bikoitza, bi zirkuitu dituena: biriketakoa edo sistemikoa. Bikoitza izan daiteke ez osoa, anfibio eta narrastietan, edo osoa, hegazti eta ugaztunetan.
Eta horrela, gure bidaia naturaren sakonean amaierara iristen ari da. Gaur, bizidunen sailkapenaren printzipioetatik hasi eta animalien nutrizioaren prozesu konplexuetaraino iritsi gara, bioaniztasunaren garrantzia azpimarratuz eta zientziak eboluzioari buruz eman digun ulermena nabarmenduz. Espero dut gaurko azalpenek zientziarekiko zuen jakin-mina piztu izana eta gure inguruko bizitzaren aberastasunari buruzko ulermen sakonagoa izatea. Memoria digitalak eta analisi biokimikoak, organismoen egitura eta funtzioak ulertzeko erremintak dira. Denboran zehar bizitzak izan duen eboluzioa eta egungo dimentsioari buruz hausnartu dugula espero dut. Naturaren konplexutasun eta edertasunari buruz gehiago ikasteko aukerarik ez da inoiz agortzen. Beraz, hurrengo arte, eta jarrai dezagun ikasten eta aurkitzen!
