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Sistema biológico: qué es, características y componentes

Desde un punto de vista biológico, la vida hace referencia a aquello que distingue a los animales, plantas, hongos, protistas, arqueas y bacterias del resto de las realidades naturales.

La vida implica las capacidades de los seres vivos para organizarse a nivel tisular, crecer, metabolizar sustancias, responder a estímulos externos en mayor o menor medida, reproducirse (sexual o asexualmente) y morir.

Experimentos como el de Miller y su sopa primordial nos han acercado más a la concepción de la vida, pues en él se consiguieron sintetizar diversas moléculas orgánicas a partir de materiales inorgánicos, las cuales corresponden a las bases de las células que dan lugar a todos los seres vivos del planeta. Aun así, la surgencia del “ser” a partir del “no ser” sigue siendo una incógnita, pues producir seres vivos a partir de material que nunca lo ha estado continúa suponiendo una imposibilidad biológica.

Estos datos ponen en perspectiva la intrincada complejidad de todos los seres vivos, desde la bacteria unicelular más básica hasta el ser humano y todos los órganos con células especializadas que lo conforman. Para comprender las particularidades de cada taxón biológico y su funcionamiento, tenemos que acudir a la definición del sistema biológico y las interacciones entre los que nos conforman. Hoy te lo contamos todo sobre este apasionante y poco conocido término.

¿Qué es un sistema biológico?

Aunque suene redundante, la única definición posible que describe adecuadamente al término que hoy nos atañe es “una red compleja de entidades biológicamente relevantes”.

Por otro lado, la Real Academia de Ingeniería nos describe a un sistema biológico como un conjunto de órganos y estructuras relevantes que trabajan en conjunto para cumplir alguna función fisiológica en un ser vivo, como el sistema cardiovascular, el circulatorio, el arterial, el adrenal y otros muchos. Esta última acepción puede ser válida, pero se deja por el camino varios conceptos interesantísimos.

Un sistema biológico, por otro lado, no debe confundirse en ningún caso como un sistema/organismo vivo per sé. El conjunto de sistemas permite la vida, pero un sistema por sí solo no está vivo.

El sistema biológico básico: la célula

A la hora de abordar este término, muchas fuentes divulgativas recurren directamente a los conceptos que más se ajustan a un sistema: el digestivo, por ejemplo, que está compuesto por una serie de órganos y conductos que nos permiten ingerir, metabolizar y excretar los restos alimenticios. Aun así, no podemos olvidar que absolutamente todos los seres vivos de este planeta están compuestos por un sistema biológico a escala microscópica: la célula.

Así pues, una definición acotada de la célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. Se trata de un sistema biológico termodinámico complejo, ya que posee todas las características para mantenerse a sí mismo a lo largo del tiempo (si no hablamos de especializaciones). Para que una célula sea considerada como tal, debe cumplir los siguientes requisitos:

  • Individualidad: todas las células están rodeadas de una membrana o membranas que las distingue del medio, pero que presentan poros que posibilitan el intercambio.
  • Medio acuoso: el citosol, el líquido intracelular en el que flotan los orgánulos esenciales para el metabolismo celular.
  • Material genético de ADN: la clave de la herencia y de la formación de las proteínas, es decir, de la propia vida a nivel fisiológico y estructural.
  • Proteínas, enzimas y otras biomoléculas que permitan un metabolismo activo.
  • Capacidad de nutrición, crecimiento, diferenciación, señalización y evolución.

Como podrás observar, una célula es un sistema biológico si nos fijamos en la primera definición brindada: una red compleja de entidades biológicamente relevantes. En este caso, concebimos como “entidad” a cada uno de los orgánulos, la información genética, el citosol y las membranas que delimitan sus espacios, las cuales están interconectadas para dar lugar a un “ente mayor”, en este caso, la estructura básica para la vida.

Avanzando en la escala evolutiva: otros sistemas biológicos

Si bien la célula es el sistema biológico más básico que podemos describir, uno de los milagros de la vida es la asociación de un grupo de células según funciones especializadas. Así surgimos los seres vivos eucariotas, aquellos que poseemos más de una sola célula en nuestro cuerpo, a diferencia de las bacterias, arqueas y protozoos, por ejemplo.

En este punto hablamos de sistemas de órganos y tejidos, entendiendo como “órgano” a una asociación de diversos tejidos de origen celular que forman una unidad estructural encargada del cumplimiento de una función determinada en el seno de un organismo pluricelular. Así pues, estas estructuras están un peldaño por encima del tejido, pero uno por debajo del sistema biológico típico.

¿Qué podemos decir aquí que no sepa cada uno de los lectores? El sistema respiratorio, el aparato digestivo, el sistema cardiovascular, el urinario, el endocrino, todos ellos comprenden una red de conductos y órganos especializados en una serie de funciones concretas y, por ello, son concebidos como sistemas biológicos al uso.

El último peldaño: la red biológica a nivel ecosistémico

Como podrás imaginar, una red biológica es un sistema basado en subunidades conectadas entre sí dentro de un todo, por ejemplo, las redes tróficas en un ecosistema. Cada uno de los seres vivos (entidades) que conforman una red trófica están compuestos por múltiples sistemas biológicos pero, a su vez, son solo un pequeño punto en el sistema biológico más grande de todos: el que permite el flujo de energía y la permanencia de los ecosistemas que forman nuestro planeta.

No todo se trata de depredaciones, pues también existen redes biológicas basadas en la competición intra e interespecífica sin necesidad de la muerte de los seres vivos, por ejemplo, la lucha indirecta por un recurso o por la búsqueda de pareja. Un ecosistema es como una torre hecha de metal: si se extrae uno de los pilares fundamentales, todo lo que está arriba se viene abajo.

También es necesario acotar que, aunque te hemos puesto el ejemplo más típico de todos, una red biológica no se aplica únicamente a los ecosistemas y las interacciones entre seres vivos. Por ejemplo, también es una red biológica según la definición brindada una red metabólica, aunque a mucho menor escala que la anteriormente nombrada, En este caso, cada uno de los “puntos” interconectados son los compuestos químicos, los cuales se encuentran “unidos” por reacciones químicas que dan lugar a una sustancia u otra mediante el uso de enzimas.

También son redes biológicas, por ejemplo, las redes neuronales, las redes de regulación génica y las redes formadas por la interacción entre proteínas. Al fin y al cabo, estamos hablando de entidades biológicamente interconectadas en todo momento a mayor o menor escala, ¿verdad?

El uso de los sistemas biológicos

No todo se queda en el papel, pues la descripción de un sistema biológico o una red nos aporta una cantidad de información esencial para solventar dudas, cuestiones climáticas e incluso patologías. Estamos ante un campo apasionante a nivel interdisciplinar, pues el metabolismo celular de un ser vivo (sistema celular) y su capacidad de crecimiento y desarrollo (sistema de órganos) condicionará en gran medida la cantidad de biomasa que aporte a un ecosistema (red biológica/red trófica), por ejemplo. Esto es: todo está interconectado.

Así pues, ciertos experimentos se basan en programas informáticos, de modelación matemática y de simulación, que a partir de las bases de datos generadas por ciertas tecnologías pueden establecer modelos computacionales predictivos de los sistemas biológicos. Describir una red de entidades interconectadas nos permite predecir cómo se comportarán en un escenario dado y, sin duda, eso es vital para comprender el pasado, presente y futuro de la sociedad humana a nivel climático y patológico, entre otras muchas cosas.

La integración y la correlación de los datos brindados por cada uno de los sistemas ya no está circunscrita únicamente a la subjetividad y el entendimiento humanos, pues esta modelización informática es la clave para muchísimos más procesos de los que en un principio podríamos imaginar.

Resumen

Sin quererlo, hemos hecho un recorrido por la propia vida misma, desde la primera chispa del ser, la célula, hasta la red de sistemas biológicos interconectadas que nos permite estar en el espacio tridimensional rodeado de vida, es decir, los ecosistemas que conforman nuestro propio planeta.

Los sistemas biológicos son energía, complejidad, interacción, pero sobre todas los adjetivos, son una cosa única: la explicación de la propia vida. Desde la célula más pequeña hasta la magnitud de un propio planeta, todo está interconectado.

Referencias bibliográficas:

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  • Biological system, longdom.org. Recogido a 20 de diciembre en https://www.longdom.org/scholarly/biological-systems-journals-articles-ppts-list-587.html
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  • Haefner, J. W. (2005). Modeling Biological Systems:: Principles and Applications. Springer Science & Business Media.
  • La Biología de Sistemas por el Prof. Dr. D. José Luis Iborra Pastor, académico honorario, Academia de Ciencias de la Región de Murcia. Recogido a 20 de diciembre en https://www.um.es/acc/la-biologia-de-sistemas/