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BIOLOGÍA COMO CIENCIA
I. LA BIOLOGIA COMO CIENCIA
DEFINICION DE CIENCIA
CIENCIA.- Etimológicamente deriva del latín SCIENTIA, que a su vez deriva de la
palabra SCIRE = SABER O CONOCER.
Según Mario Bunge: Conjunto de conocimientos obtenidos mediante la
observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se
deducen principios y leyes generales. En su sentido más amplio se emplea para
referirse al conocimiento en cualquier campo, pero que suele aplicarse sobre todo
a la organización del proceso experimental verificable.
Podemos definir a la ciencia, desde un punto de vista totalizado, como un sistema
acumulativo, metódico y provisional de conocimientos comportable, producto de
una investigación científica y concerniente a una determinada área de objetos y
fenómenos.
CARACTERISTICAS
Las principales características que posee la ciencia, así concebida, son las
siguientes:
· Sistemática. Ordenada por principios comunes
· Acumulativa. No existe el conocimiento único, depende de conocimientos
previos.
· Metódica. Por que sigue un procedimiento para llegar al conocimiento de
algo.
· Provisional. No es absoluta o definitiva, es perfectible y temporal, susceptible
de cambio.
· Comprobable. Esta sujeto a revisión y verificación.
· Especializada. El conociendo es ilimitado y universal y esta compuesto por
conocimientos particulares o específicos.
· Abierta. Es susceptible al cambio, no es dogmática.
· Producto de una investigación científica, a través de la observación,
planteamiento de hipótesis, experimentación y teorízación.
· Es comunicable y universal, mediante el lenguaje científico, que es preciso e
unívoco, comprensible para cualquier sujeto capacitado, quien podrá obtener los
elementos necesarios para comprobar la validez de las teorías en sus aspectos
lógicos y verificables.
CLASIFICACIÓN
a) Formales y Fácticas.
· Las Ciencias Formales o Ideales; son aquellas que establecen relaciones
ideales que existen en la mente humana y que son demostrables. Todos sus
conceptos son analíticos, es decir se deducen de postulados o teoremas. (Lógica
y Matemática).
· Las Ciencias Fácticas o Materiales; son las que interpretan las formas ideales
en términos de hechos y experiencias, que necesitan de la observación y/o
experimentación y su verificación es incompleta o temporaria. (Química, Biología,
Física, Psicología, Economía, Sociología, Ciencias Forense, Historia, etc.)
b) Naturales y Sociales
· Las Ciencias Naturales; son las que se estudian los fenómenos propios de la
naturaleza o su entorno. (Física, Química, Biología, Geología, etc.).
· Las Ciencias Sociales; abordan los conocimientos creados por el mismo
hombre, cuyos conocimientos varían dependiendo de la cultura social y es
dependiente del comportamiento humano. Incluye además aspectos filosóficos.
(Economía, Política, Sociología, Psicología, etc.).
DEFINICION DE BIOLOGIA
Es la ciencia que estudia a los seres vivos. Su nombre proviene de dos palabras
griegas "BIOS = VIDA" y "LOGOS = ESTUDIO, TRATADO". La biología fue
durante mucho tiempo una ciencia principalmente descriptiva que se inicio con el
estudio anatómico y morfológico de los seres vivos (naturalistas).
El término BIOLOGIA, fue introducido en Alemania en 1800 y popularizado por el
naturalista francés Jean Baptiste de Lamarck, en su obra “Philosophie
Zoologique”, con el fin de reunir en él un número creciente de disciplinas que se
referían al estudio de las formas vivas.
El impulso más importante para la unificación del concepto de biología se debe al
zoólogo inglés Thomas Henry Huxley, que insistió en que la separación
convencional de la zoología y de la botánica carecía de sentido, y que el estudio
de todos los seres vivos debería constituir una única disciplina.
La biología estudia las múltiples formas que pueden adoptar los SERES VIVOS,
así como su estructura, función, evolución, crecimiento y relaciones con el medio.
SERES VIVOS
A pesar de que no existe una definición exacta de ser vivo, teniendo en cuenta las
características propias a todo organismo vivo, no es difícil distinguir, entre un ser
animado y uno inanimado.
Aunque algunos objetos no vivos tengan una o más de estas características, por
ejemplo algunos cristales de roca pueden crecer, únicamente los seres vivos
tienen la totalidad de ellas además de muchas otras características exclusivas de
su especie.
También reciben el nombre de organismos, tienen una forma particular y bien
definida propia de su especie, son capaces de responder a los estímulos del
medio, capacidad llamada irritabilidad, utilizan la materia y energía del medio para
crecer y reproducirse tienen un ciclo de vida, es decir, pasan por diferentes etapas
antes de alcanzar la madurez, llegar a la reproducción y finalmente morir, poseen
la capacidad de adaptarse al medio en el que viven, y están formados por células.
Todo lo anterior hace pensar a muchos científicos que todos los seres vivos tienen
un mismo antepasado, una especie que fue evolucionando de manera distinta
para dar lugar a la enorme cantidad de especies que han existido y existen, desde
los seres formados por una sola célula, conocidos como unicelulares, hasta los
formados por varios millones, también llamados pluricelulares.
CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS
a. Poseen una estructura y organización específica, cada organismo se
identifica por su aspecto y forma característicos. La unidad funcional y estructural
de los organismos vivos (animales y vegetales), es la célula, es decir están
formados por células.
· Las células son las partes vivas más pequeñas.
· Todos los seres vivos están formados por una o más células.
· Las células sólo se producen a partir de la división de otras células.
Los cuerpos de los organismos vegetales y animales superiores, están
organizados en formaciones de complejidad creciente, las células se disponen en
tejidos, los tejidos en órganos y los órganos en sistemas.
b. Desarrollan (nacen, crecen y mueren) y el crecimiento, entendido como el
aumento de la masa celular, que puede darse por aumento del tamaño celular
(incremento de la cantidad de sustancia viva, cantidad de proteína por ejemplo) o
el número o cantidad de células.
c. Metabolismo.- Necesitan nutrientes y usan esos nutrientes para mantener su
organismo, aun las plantas que fabrican su alimento, son un conjunto de
mecanismos de intercambio de materiales y energía entre los organismos y con el
medio. Todas estas actividades metabólicas, no son más que la suma de una
serie de actividades químicas, que cumplen las células para poder crecer,
conservar y reparar su estructura. Los fenómenos metabólicos se dividen en:
· Catabolismo.- Degradación de sustancias complejas en formas más simples,
con liberación de energía y desgaste de material celular.
· Anabolismo.-Reacciones químicas que permiten construir sustancias
complejas a partir de sustancias sencillas, lo que implica gastos y almacenamiento
de energía y producción de nuevos materiales celulares (crecimiento).
d. La reproducción es la característica considerada “sine qua non”, de la vida,
por ejemplo los virus no se reproducen por mecanismos propios, sino que
requieren de una célula viva para tal fin. Los seres vivos, se reproducen, por vía
sexual y asexual. Estos mecanismos reproductivos, no son más que medios que
permiten asegurar la transmisión del material genético a su descendencia
(herencia genética), perpetuando sus características propias a cada especie.
e. Adaptación.- Los organismos biológicos se adaptan a su medio, modifican su
estructura o fisiología a largo plazo por fenómenos de selección y mutación, es
decir evolucionan.
f. Irritabilidad.- Los seres vivos son irritables, por lo que responden a estímulos
y cambios físicos o químicos de su medio inmediato.
RAMAS DE LA BIOLOGÍA
Los organismos vivos pueden estudiarse desde diferentes enfoques, morfológico o
estático y funcional y de ahí las diferentes ramas de la Biología, que a
continuación se nombran brevemente.
Zoología = estudia los animales
Botánica = estudia las plantas
Genética = estudia la herencia
Ecología = estudia los organismos y su relación con el medio
Anatomía = estudia la estructura de los seres
Fisiología = estudia las funciones de los organismos
Citología = estudia las células
Embriología = estudia los embriones
Patología = estudia las enfermedades
Entomología = estudia los insectos
Biología marina = estudia los mares
Etología = estudia el comportamiento
Edafología = estudia los suelos
Limnología = estudia las aguas continentales
Microbiología = estudia los microorganismos
Parasitología = estudia a los parásitos
Paleontología = estudia los fósiles
Taxonomía = estudia la clasificaciones
Biofísica = Estudia fenómenos físicos y leyes de la energía y su aplicación en los
fenómenos vitales.
Biología molecular = estudia las bases moleculares de la vida.
Biocriminalística = Estudia las evidencias de origen y naturaleza biológica
relacionada con hechos criminales.
Biología Forense = Estudia la aplicación de la biología al Derecho en general.
II. EL ORIGEN DE LA VIDA
Es el conjunto de fenómenos que han determinado la aparición de seres vivientes
en la Tierra. La idea de un proceso único procede directamente de las teorías
evolucionistas de Charles Darwin, según las cuales todos los seres vivos
descienden de un ancestro único.
1 EVOLUCIÓN DE LAS IDEAS
Durante mucho tiempo, la investigación de los orígenes de la vida no fue más que
un debate basado en la metafísica y las creencias religiosas.
La teoría de la generación espontánea, según la cual los seres vivos nacen de la
tierra o de cualquier otro medio inerte, se difundió durante la edad media y se
mantuvo sin oposición hasta el siglo XVII.
Francesco Redi, en el siglo XVII y más tarde Louis Pasteur (1859), demostraron,
que la idea de lageneración espontánea era falsa; con el famoso experimento de
los gusanos blancos que colonizan la carne que en realidad nacían de huevos
depositados por las moscas.
En el siglo XIX surgió la idea de que la vida tenía un origen extraterrestre: los
meteoritos que chocan contra nuestro planeta habrían depositado gérmenes en
nuestro planeta, algunos años más tarde Paul Becquerel, señaló que ningún ser
viviente podría atravesar el espacio y resistir las rigurosas condiciones que reinan
en el vacío (temperatura extremadamente baja, radiación cósmica intensa, por
ejemplo).
2 PRIMEROS INDICIOS DE VIDA
La Tierra se formó hace unos 4.600 millones de años. Cerca de 1.000 millones de
años más tarde ya albergaba seres vivos. Los restos fósiles más antiguos
conocidos se encontraron en rocas de hace 3.800 millones de años y demuestran
la presencia de bacterias, organismos rudimentariosprocariotas y unicelulares.
Muy recientemente se han descubierto pruebas de vida aún más antiguas en
forma de indicios de actividad fotosintética con una antigüedad de 3.850 millones
de años.
La geología ha demostrado que las condiciones de vida en esa época eran muy
diferentes de las actuales. La actividad volcánica era intensa y los gases liberados
por las erupciones eran la fuente de la atmósfera primitiva, compuesta sobre todo
de:
- Vapor de agua.
- Dióxido de carbono (CO2).
- Nitrógeno.
- Amoníaco (NH3)
- Sulfuro de hidrógeno (H2S).
- Metano (CH4).
- Y carencia de oxígeno.
Ninguno de los organismos que actualmente vive en nuestra atmósfera hubiera
podido sobrevivir en esas circunstancias. El enfriamiento paulatino determinó la
condensación del vapor y la formación de un océano primitivo que recubría gran
parte del planeta.
3 APARICIÓN DE LAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS
La primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en 1924
el bioquímico rusoAlexander Oparin. Basaba en el conocimiento de las
condiciones físico-químicas que reinaban en la Tierra hace 3.000 a 4.000 millones
de años. Oparin postuló que, gracias a la energía aportada primordialmente por la
radiación ultravioleta procedente del Sol y a las descargas eléctricas de las
constantes tormentas, las pequeñas moléculas de los gases atmosféricos (H2O,
CH4, NH3) dieron lugar a unas moléculas orgánicas llamadas prebióticas. Estas
moléculas, cada vez más complejas, eran aminoácidos (elementos constituyentes
de las proteínas) y ácidos nucleicos. Según Oparin, estas primeras moléculas
quedarían atrapadas en las charcas de aguas poco profundas formadas en el
litoral del océano primitivo. Al concentrarse, continuaron evolucionando y
diversificándose.
Esta hipótesis inspiró las experiencias realizadas a principios de la década de
1950 por el estadounidense Stanley Miller, quien recreó en un balón de vidrio la
supuesta atmósfera terrestre de hace unos 4.000 millones de años (es decir, una
mezcla de CH4, NH3, H, H2S y vapor de agua). Sometió la mezcla a descargas
eléctricas de 60.000 V que simulaban tormentas. Después de apenas una
semana, Miller identificó en el balón varios compuestos orgánicos, en particular
diversos aminoácidos, urea, ácido acético, formol, ácido cianhídrico y hasta
azúcares, lípidos y alcoholes, moléculas complejas similares a aquellas cuya
existencia había postulado Oparin.
4 PRIMERAS CÉLULAS
Si se prescinde de los virus, cuya situación es difícil de definir, todos los seres
vivientes están formados por células, cada una de ellas encerrada por una
membrana rica en unos lípidos especiales (fosfolípidos) que la aísla del medio
externo. Estas células contienen los ácidos nucleicos ADN y ARN, que contienen
la información genética y controlan la síntesis de proteínas.
Pueden formarse membranas lipídicas en ausencia de vida. Esto ya lo demostró
Oparin, quien, en efecto, obtuvo en el curso de sus experimentos unas pequeñas
gotas ricas en moléculas biológicas y separadas del medio acuoso por una
membrana rudimentaria. Estas ‘gotitas’, a las que llamó COACERVADOS,
recuerdan a células rudimentarias.
Descubrimientos posteriores identificaron estructuras de este tipo con una
antigüedad de 3.000 millones de años; se llaman cocoides, y se consideran
antepasados de las bacterias.
El origen de las proteínas celulares. Se explica a partir del descubrimiento de
partículas de ARN capaces de almacenar la información genética y de actuar
como enzimas que sintetizan proteínas, permite resolver el dilema de quien fue
primero el ADN o las proteínas. Estas moléculas fueron llamadas RIBOZIMAS.
Así, la primera forma de vida terrestre probablemente fue una célula simple que
encerraba un ácido nucleico similar al ARN dentro de una membrana rudimentaria
capaz de reproducirse por división.
5 FUENTES HIDROTERMALES Y ORIGEN DE LA VIDA
En el océano Pacífico, a muchos miles de metros de profundidad, se han
descubierto fuentes hidrotermales de agua que brota a una temperatura de 350 ºC
y está cargada de numerosas sustancias, entre ellas sulfuro de hidrógeno y otros
compuestos de azufre. Alrededor de estas fuentes abunda la vida y proliferan unas
bacterias quimiosintéticas que extraen su energía de los compuestos azufrados
del agua y que, de este modo, reemplazan a los organismos fotosintéticos, que
toman la energía de la luz solar (además, estas bacterias no pueden vivir en
medios con oxígeno). Las condiciones de vida que reinan en la proximidad de
estas fuentes recuerdan bastante a las que se daban hace 3.500 millones de
años. Por eso algunos investigadores defienden la hipótesis de que la vida
apareció en el fondo oceánico, cerca de estas fuentes hidrotermales, y no en la
superficie, en las charcas litorales expuestas a la luz solar intensa.
6 EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA Y DIVERSIFICACIÓN DE LOS SERES
VIVOS
Fuese cual fuese el lugar en que surgió la vida, es seguro que los primeros seres
vivos eran bacterias anaerobias, es decir, capaces de vivir en ausencia de
oxígeno, pues este gas no se encontraba todavía en la atmósfera primitiva. De
inmediato comenzó la evolución y la aparición de bacterias distintas, capaces de
realizar la fotosíntesis. Esta nueva función permitía a tales bacterias fijar el dióxido
de carbono abundante en la atmósfera y liberar oxígeno. Pero éste no se quedaba
en la atmósfera, pues era absorbido por las rocas ricas en hierro. Hace 2.000
millones de años, cuando se oxidó todo el hierro de las rocas, el oxígeno pudo
empezar a acumularse en la atmósfera.
Su concentración fue aumentando y el presente en las capas altas de la atmósfera
se transformó en ozono, el cual tiene la propiedad de filtrar los rayos ultravioleta
nocivos para los seres vivos. A partir de ese momento se asiste a una verdadera
explosión de vida. Los primeros organismos eucariotas aparecieron hace unos
1.800 millones de años y los primeros pluricelulares hace unos 670 millones de
años. Cuando la capa de ozono alcanzó un espesor suficiente, los animales y
vegetales pudieron abandonar la protección que proporcionaba el medio acuático
y colonizar la tierra firme.
