Heterotermia espacial

Dos grupos diferentes dentro del dominio Eukaryota han producido organismos multicelulares complejos: Las plantas surgieron dentro de los Archaeplastida, mientras que los animales (y sus parientes cercanos, los hongos) surgieron dentro de los Opisthokonta. Sin embargo, las plantas y los animales no sólo tienen estilos de vida diferentes, sino que también tienen historias celulares distintas como eucariotas. Los opistocontos comparten la posesión de un único flagelo posterior en las células flageladas, por ejemplo, los espermatozoides.

Heterotrofia. Todos los animales son heterótrofos y, por tanto, obtienen energía de diversas fuentes de alimento. El (a) oso negro es omnívoro y se alimenta tanto de plantas como de animales. El (b) gusano del corazón Dirofilaria immitis es un parásito que obtiene energía de sus huéspedes. Pasa su fase larvaria en los mosquitos y su fase adulta infestando el corazón de los perros y otros mamíferos, como se muestra aquí. (crédito a: modificación del trabajo del Servicio Forestal del USDA; crédito b: modificación del trabajo de Clyde Robinson)

Muchos de los tejidos especializados de los animales están asociados a los requisitos y peligros de la búsqueda y el procesamiento de alimentos. Esto explica por qué los animales suelen haber desarrollado estructuras especiales asociadas a métodos específicos de captura de alimentos y complejos sistemas digestivos apoyados por órganos accesorios. Las estructuras sensoriales ayudan a los animales a navegar por su entorno y a detectar fuentes de alimento (¡y a evitar convertirse en fuente de alimento para otros animales!). El movimiento está impulsado por el tejido muscular unido a estructuras de apoyo como el hueso o la quitina, y está coordinado por la comunicación neuronal. Las células animales también pueden tener estructuras únicas para la comunicación intercelular (como las uniones en hueco). La evolución de los tejidos nerviosos y musculares ha dado lugar a la capacidad única de los animales de percibir y responder rápidamente a los cambios de su entorno. Esto permite a los animales sobrevivir en entornos en los que deben competir con otras especies para satisfacer sus demandas nutricionales.

Comunicación con los animales

Aunque los miembros del reino animal son increíblemente diversos, los animales comparten características comunes que los distinguen de los organismos de otros reinos. Todos los animales son organismos eucariotas y pluricelulares, y casi todos tienen tejidos especializados. La mayoría de los animales son móviles, al menos durante ciertas etapas de su vida. Los animales necesitan una fuente de alimento para crecer y desarrollarse. Todos los animales son heterótrofos, ingieren materia orgánica viva o muerta. Esta forma de obtener energía los distingue de los organismos autótrofos, como la mayoría de las plantas, que fabrican sus propios nutrientes mediante la fotosíntesis, y de los hongos que digieren su alimento de forma externa. Los animales pueden ser carnívoros, herbívoros, omnívoros o parásitos ([Figura 1]). La mayoría de los animales se reproducen sexualmente: Las crías pasan por una serie de etapas de desarrollo que establecen un plan corporal determinado, a diferencia de las plantas, por ejemplo, en las que la forma exacta del cuerpo es indeterminada. El plan corporal se refiere a la forma de un animal.

Figura 1: Todos los animales que obtienen energía de los alimentos son heterótrofos. El (a) oso negro es omnívoro y se alimenta tanto de plantas como de animales. El (b) gusano del corazón Dirofilaria immitis es un parásito que obtiene energía de sus huéspedes. Pasa su fase larvaria en los mosquitos y su fase adulta infestando los corazones de los perros y otros mamíferos, como se muestra aquí. (crédito a: modificación del trabajo del Servicio Forestal del USDA; crédito b: modificación del trabajo de Clyde Robinson)

Cadena alimentaria

Dado que la tasa metabólica depende de forma predecible tanto del tamaño del cuerpo como de la temperatura, podemos estimar la magnitud de muchos procesos ecológicos a partir de la temperatura y el tamaño de los organismos que los afectan.

Con un exceso de alegría, los Upanishads resumen un importante principio ecológico: Los organismos se definen por los recursos que utilizan y por cómo ellos mismos son utilizados como recursos. Las plantas recogen la energía del sol, el dióxido de carbono de la atmósfera y los minerales del suelo. Emiten el oxígeno que sustenta la vida animal. Los animales se alimentan de las plantas, se comen entre sí, expulsan dióxido de carbono y excretan muchos otros productos de desecho. Estos productos de desecho proporcionan nutrientes para las plantas y los microbios. La utilización de recursos (energía y materiales) para fabricar nuevas células, reparar las viejas y deshacerse de los desechos requiere el ensamblaje de vías bioquímicas que llamamos metabolismo. El metabolismo es una característica universal de la vida que vincula a los organismos con su entorno y entre sí.

El problema del metabolismo a nivel químico es que es complicado. El gráfico de las reacciones metabólicas de la vida conecta sustratos, productos y enzimas en un laberinto de desconcertante complejidad (Figura 1). Para entender cómo el metabolismo de un organismo determina sus interacciones ecológicas dentro de las redes alimentarias y los ecosistemas, necesitamos una teoría más sencilla y sintética del metabolismo en relación con las propiedades macroscópicas y medibles de los organismos. Afortunadamente, podemos describir las características metabólicas de un organismo con unos pocos números. Estos números pueden obtenerse a menudo midiendo la velocidad con la que los organismos intercambian gases con el medio ambiente. Por ejemplo, aunque la fotosíntesis es un proceso bioquímico complejo, podemos estimar fácilmente la velocidad a la que tiene lugar midiendo la velocidad a la que las plantas intercambian gases con el entorno. Del mismo modo, podemos medir la velocidad a la que muchos organismos utilizan la energía mediante la respiración por la velocidad a la que consumen el oxígeno. Y podemos hacer una buena estimación del ritmo de fotosíntesis y respiración de un organismo si sólo conocemos dos cosas: su tamaño y su temperatura.

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El metabolismo es un proceso fundamental de la vida que alimenta los procesos biológicos vitales, incluido el crecimiento. Las tasas de metabolismo y crecimiento a menudo se correlacionan con otros rasgos biológicos y ecológicos, incluido el tamaño corporal, de distintas maneras. Por lo tanto, entender la variación en la escala de masa corporal del crecimiento y la tasa metabólica es un área importante de investigación cuando se estudia la ecología, la evolución y las historias de vida de los organismos. El objetivo general de esta tesis es mejorar las predicciones de las tasas de crecimiento y metabolismo de los animales y explicar la variación de estos procesos. Muchos métodos de estimación de las tasas de crecimiento individual (tasa de aumento de la masa a lo largo del tiempo) imponen supuestos no válidos, como el crecimiento isomórfico (invariante de la forma). Esta tesis propone un nuevo marco de ajuste de la curva de crecimiento que relaja el supuesto de isomorfia y puede capturar una marcada diversidad de curvas de crecimiento, incluyendo el cambio de masa corporal exponencial y supraexponencial. Además, dado que el crecimiento está alimentado por el metabolismo, el exponente de escala de masa del crecimiento (