PRIMERA EDICIÓN EBOOKMéxico, 2014

GRUPO EDITORIAL PATRIA

Biología generalLos sistemas vivientes

María del Pilar Granillo Velázquez

Blanca Alma Valdivia Urdiales

María del Socorro Villarreal Domínguez

ii

00-Educacion para la salud.indd 2 28/5/10 03:32:45

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Queda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial del contenido de la presente obra en cualesquiera formas, sean electrónicas

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Impreso en México / Printed in Mexico

Primera edición ebook: 2014

Renacimiento 180, Col. San Juan Tlihuaca,Delegación Azcapotzalco, Código Postal 02400, México, D.F.Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial MexicanaRegistro núm. 43

División Bachillerato, Universitario y Profesional

Dirección editorial: Javier Enrique Callejas

Coordinación editorial: Alma Sámano Castillo

Revisión técnica: Laura Lauría Baca

Diseño de interiores y portada: Juan Bernardo Rosado Solís

Supervisión de producción: Miguel Ángel Morales Verdugo

Diagramación: Perla Alejandra López Romo

Ilustraciones: Carlos Enrique León Chávez, Perla Alejandra López Romo

Fotografías: Thinkstock

Derechos reservados:©2014, María del Pilar Granillo Velázquez / Blanca Alma Valdivia Urdiales / María del Socorro Villarreal Domínguez©2014, GRUPO EDITORIAL PATRIA, S.A. DE C.V.ISBN ebook: 978-607-744-060-4

Biología generalLos sistemas vivientes

iiiGrupo Editorial Patria

PRESENTACIÓN

El libro Biología general. Los sistemas vivientes está dirigido a estudiantes de bachi-llerato y lo hemos diseñado siguiendo los programas vigentes del plan de estudios de la Escuela Nacional Preparatoria. Su amplio contenido e ilustraciones en co-lor hacen de esta obra un excelente recurso didáctico para el aprendizaje de la Biología.

Biología general. Los sistemas vivientes está escrito en un lenguaje sencillo y directo que facilita la comprensión de los principales conceptos y los procesos básicos de la Biología. Nuestro objetivo es que los aprendizajes adquiridos motiven al estudiante a mejorar su calidad de vida y le permitan plantear soluciones a los problemas am-bientales que actualmente amenazan al planeta.

Para lograr lo anterior, Biología general. Los sistemas vivientes está estructurado en seis unidades, cada una inicia con una serie de preguntas cuyo objetivo es despertar el interés sobre los temas a tratar. A continuación se desglosan los temas, destacan-do en negritas y en cuadros de resumen la información sobresaliente. Se incluyen figuras y cuadros que facilitan la compresión de los conceptos y también notas de interés en los recuadros designados como Flash que brindan datos adicionales sobre los temas estudiados. En la sección Conoce más presentamos lecturas actua-lizadas que complementan la información del texto.

Al final de cada unidad se encuentra el apartado Reconoce lo importante que es un resumen de los principales tópicos, así como una lista de los Términos biológicos utilizados. Hemos incluido la sección Confirma tu avance integrada por diversas preguntas que permiten al estudiante evaluar su propio aprendizaje. Las secciones Discute y concluye, Ponte a prueba y La Biología en tu comunidad promueven el trabajo en equipo, el pensamiento crítico y la solución de problemas relativos a su entorno social. La elaboración de mapas conceptuales en el apartado Arma tus co-nocimientos lleva al estudiante a la reflexión, la organización y la creatividad para que interrelacione lo aprendido.

Otra sección de Biología general. Los sistemas vivientes está dirigida a despertar el in-terés del estudiante por experimentar de primera instancia los principios biológicos. En Descubre y comprueba se incluyen prácticas de laboratorio y de campo que re-quieren material fácilmente accesible y cuya realización se detalla paso a paso. Los cuestionarios al final de esta sección promueven el desarrollo de habilidades como la inferencia, el análisis y la comunicación oral y escrita.

Al final del texto se encuentra el Glosario en el que se definen los conceptos bioló-gicos relevantes.

Esperamos que Biología general. Los sistemas vivientes sea el texto que coadyuve al estudiante para que logre su formación integral.

Las Autoras

Biología general

iv

ACERCA DE LAS AUTORAS

María del Pilar Granillo VelázquezSe graduó de Bióloga por la Universidad Nacional Autónoma de México. Obtuvo el grado de Maestría en Educación y Desarrollo Docente por la Universidad Iberoame-ricana. Es coautora de la obra Plantae que se utiliza como texto en los cursos de Botánica a nivel licenciatura y del libro Biología: La Vida y sus Procesos para el nivel de bachillerato. Actualmente colabora en el posgrado de la Corporación Mexicana de Investigación en Materiales (comimsa), integrante de la red de los centros públi-cos del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (conacyt).

Blanca Alma Valdivia UrdialesSe graduó de Química Bióloga Parasitóloga por la Universidad Autónoma de Nuevo León. Obtuvo su Maestría en Ciencias en la Univesidad de Oregón. Es Doctora en Sis-temas de Producción Agrícola por la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro en donde se desempeñó como maestra investigadora. Ha impartido la materia de Biología en bachilleratos incorporados a la Universidad Autónoma de Coahuila (ua de c). Es coautora del Libro de Texto Gratuito de Ciencias Naturales de primaria (sep) y del libro Biología: La Vida y sus Procesos para el nivel de bachillerato.

María del Socorro Villarreal DomínguezSe graduó de Bióloga por la Universidad Nacional Autónoma de México. Es Maestra en Ciencias con especialidad en Educación por la Universidad Autónoma del Nores-te. Actualmente se desempeña como profesora de tiempo completo en el área de Biología de la Universidad Autónoma de Coahuila (ua de c). Es autora de un texto de Biología para el Colegio de Bachilleres; coautora del libro Biología: La Vida y sus Proce-sos para el nivel de bachillerato y ha participado en varios textos de apoyo para el Sistema de Bachillerato Abierto de la Universidad Autónoma de Coahuila.

vGrupo Editorial Patria

FAMILIARÍZATE CON TU LIBRO

Para que optimices tu aprendizaje, te recomendamos que conozcas las diferentes secciones que componen tu libro.

Reconoce lo importante Te ofrece un resumen numerado y conciso del contenido de la unidad.

Confirma tu avance Puedes evaluar tu propio aprendizaje en cada unidad cuando resuelvas los ejercicios de esta sección.

Glosario Revisa la definición de los conceptos biológicos utilizados a lo largo del libro.

Conoce más Lee con atención estos artículos para profundizar en algunos temas.

Las palabras en negritas y los cuadros de resumen te indican los aspectos más relevantes del tema.

¡Echa un vistazo a los que aprenderás! Lee las preguntas al inicio de la unidad para que reflexiones sobre lo que estudiarás en ésta.

Flash No pases por alto los datos interesantes contenidos en este apartado.

Términos biológicos Es una lista en orden alfabético de los principales términos que aprendiste en la unidad.

Descubre y comprueba Desarrolla tus habilidades de observación y análisis para que llegues a tus propias conclusiones.

Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii

acerca de Las autoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv

FaMiLiarÍZate con tu LiBro . . . . . . . . . . . . . . . . . vi

UNIDAD 1 La Biología como ciencia 2

introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1 .1 carácter científico de la Biología . . . . . . . . . . . . 4Vocabulario científico . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Historia y desarrollo de la Biología . . . . . . . 6relación de la Biología con la tecnología y la sociedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13interacción de las ciencias biológicas entre sí y con otras ciencias . . . . . . . . . . . . . 15ciencias auxiliares de la Biología . . . . . . . . 16

1 .2 Metodología de investigación en Biología . . . . 18Metodología experimental . . . . . . . . . . . . . 18otros métodos en Biología . . . . . . . . . . . . . 22diseño e informe de una investigación . . . 23Laboratorio de Biología . . . . . . . . . . . . . . . 26el microscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1 .3 características de los seres vivos . . . . . . . . . . . . 29Principios unificadores . . . . . . . . . . . . . . . . 30interacción de los organismos con el medio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

UNIDAD 2 La célula: Unidad estructural y funcional de los seres vivos 42

introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2 .1 niveles de organización de la materia . . . . . . . . 44Átomos, moléculas, elementos y compuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Moléculas, elementos y compuestos . . . . . 47Mezclas y coloides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Potencial de hidrógeno (pH) . . . . . . . . . . . . 52elementos biogenésicos . . . . . . . . . . . . . . . 53 compuestos inorgánicos y sales minerales 54

2 .2 compuestos orgánicos y biomoléculas no nitrogenadas . . . . . . . . . . . . 58

carbohidratos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Lípidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

2 .3 Biomoléculas nitrogenadas . . . . . . . . . . . . . . . . 70Proteínas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Vitaminas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79Moléculas transportadoras de energía (atP) 80

2 .4 La célula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Historia de la Biología celular . . . . . . . . . . . 85 teoría celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86células procariontes y eucariontes . . . . . . . 88Morfología celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90diferencias entre célula animal y vegetal . . 93el núcleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95citoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96estructuras y organelos celulares . . . . . . . . 97

2 .5 transporte celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105transporte pasivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106transporte activo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109endocitosis y exocitosis . . . . . . . . . . . . . . . 110

2 .6 Metabolismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113respiración celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115respiración aerobia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115respiración anaerobia . . . . . . . . . . . . . . . . . 120nutrición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123Fotosíntesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124Quimiosíntesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

2 .7 diferencias entre sistemas unicelulares y pluricelulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

UNIDAD 3 Procesos para la continuidad de la vida 162

introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

3 .1 reproducción celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164estructura de los cromosomas . . . . . . . . . . 164Mitosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167Meiosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171apoptosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

3 .2 reproducción individual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178reproducción asexual . . . . . . . . . . . . . . . . . 178reproducción sexual . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

BIOLOGÍA

vi

CONTENIDO

1Grupo Editorial Patria

Fecundación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184desarrollo embrionario . . . . . . . . . . . . . . . . 187

3 .3 desarrollo e importancia de la Genética . . . . . . 190desarrollo histórico de la Genética . . . . . . 190importancia de la Genética . . . . . . . . . . . . . 191

3 .4 Herencia mendeliana y teoría cromosómica de la herencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

Herencia mendeliana . . . . . . . . . . . . . . . . . 201teoría cromosómica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212determinación del sexo . . . . . . . . . . . . . . . 214

3 .5 Herencia molecular: adn y arn . . . . . . . . . . . . 224estructura general de los ácidos nucleicos . 224Funciones generales de los ácidos nucleicos 232

UNIDAD 4 Evolución de los seres vivos 274

introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276

4 .1 evidencias de la evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . 276Pruebas directas de la evolución . . . . . . . . 276Pruebas indirectas de la evolución . . . . . . . 281

4 .2 antecedentes y desarrollo de las teorías de la evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

UNIDAD 5 Historia evolutiva de la diversidad biológica 302

introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

5 .1 diversidad biológica y taxonomía . . . . . . . . . . . 304taxonomía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

5 .2 Los orígenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308teorías acerca del origen del universo y del sistema solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308teorías del origen de la vida . . . . . . . . . . . . 310teoría físico-química de oparin-Haldane . . 313Las primeras células . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

5 .3 Los reinos del mundo vivo . . . . . . . . . . . . . . . . . 317¿cinco o seis reinos? . . . . . . . . . . . . . . . . . 319Virus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319Priones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329Bacterias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331reino Protista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335esporozoarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338algas multicelulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341reino Fungi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343reino Plantae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345reino animalia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

UNIDAD 6 Los seres vivos y su ambiente 378

introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380

6 .1 ecología de Poblaciones y comunidades . . . . . . . 380La ecología y su objeto de estudio . . . . . . . 380ecología de poblaciones . . . . . . . . . . . . . . . 381características y dinámica de las poblaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382crecimiento de la población . . . . . . . . . . . . 384Potencial biótico y resistencia ambiental . . 385curvas de crecimiento poblacional . . . . . . . 387relaciones interpoblacionales . . . . . . . . . . 387ecología de comunidades . . . . . . . . . . . . . . 388características y dinámica de las comunidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

6 .2 estructura de un ecosistema . . . . . . . . . . . . . . . . . 393Factores que integran un ecosistema . . . . . 393Flujo de energía y materia en el ecosistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396relaciones tróficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397Pirámides alimenticias o ecológicas . . . . . . 398Productividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399ciclos biogeoquímicos . . . . . . . . . . . . . . . . 400ciclos atmosféricos o gaseosos . . . . . . . . . 400ciclos sedimentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404

6.3 ecosistemas acuáticos y terrestres . . . . . . . . . . . . 406Biomas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406Biomas terrestres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

6 .4 recursos naturales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420recursos renovables . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420recursos no renovables . . . . . . . . . . . . . . . 424recursos inagotables . . . . . . . . . . . . . . . . . 426otras fuentes de energía . . . . . . . . . . . . . . 427Manejo de los recursos naturales . . . . . . . . 427Políticas para proteger el ambiente . . . . . . 428desarrollo sustentable . . . . . . . . . . . . . . . . 431

6 .5 Problemas ecológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434uso irracional de los recursos . . . . . . . . . . . 434erosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434contaminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436contaminación atmosférica . . . . . . . . . . . . 437Problemas ecológicos atmosféricos . . . . . . 440contaminación del agua . . . . . . . . . . . . . . . 442contaminación del suelo . . . . . . . . . . . . . . 445

GLosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

1 La Biología como ciencia

¡Echa un vistazo a lo que aprenderás!

¿Por qué se considera que la Biología es una

ciencia?

¿Qué relación existe entre la Biología y los

problemas de tu comunidad y de la sociedad

en general?

¿Cuáles son las ramas de la Biología y cómo

interactúan entre sí para estudiar a los seres

vivos?

¿Cuál es la diferencia entre los métodos ex-

perimental, observacional y comparativo uti-

lizados en la Biología?

¿Qué características comunes de los seres vi-

vos los distingue de los objetos sin vida?

INTRODUCCIÓNVivimos rodeados de miles de especies de plantas y animales de los cuales depen-demos para nuestra subsistencia. Podemos estudiar a los seres vivos, incluyendo al hombre, gracias a las bases que nos proporciona la Biología.

El estudio de esta ciencia abarca varios aspectos. Uno de ellos es conocer la estruc-tura, funcionamiento y cuidado de nuestro organismo.

Otro aspecto importante es comprender los descubrimientos biológicos que han mejorado la calidad de vida de los seres humanos (fig. 1.1); el uso de vacunas y de antibióticos, así como el conocimiento de las causas de las enfermedades, han con-tribuido a que tengamos mayor esperanza de vida.

Para sobrevivir necesitamos alimentarnos, y la base de nuestra alimentación la constituyen los vegetales y los animales. Los conocimientos biológicos se aplican en muchos procesos, desde la obtención de nuevas especies que poseen un alto rendi-miento nutritivo, hasta la industrialización de productos alimenticios de consumo diario.

La Biología también tiene por objeto la conservación del ambiente y el adecuado aprovechamiento de los recursos naturales, ambos temas resultan de gran impor-tancia para la supervivencia de la vida en la Tierra.

En el bachillerato, el estudio de la Biología contribuye a adquirir conocimientos so-bre nuestro mundo y ampliar nuestro panorama general de la cultura. Además, al-gunas profesiones como Medicina, Astronomía, Veterinaria e Ingeniería Bioquímica, entre otras, requieren de conocimientos básicos en el campo de la Biología.

En esta unidad aprenderás el objetivo de la Biología y los retos que enfrenta en la actualidad, sus disciplinas y ciencias auxiliares, los antecedentes históricos de esta ciencia y los métodos de estudio que emplea para la obtención de nuevos conoci-mientos que han contribuido al desarrollo y progreso de la humanidad.

1.1 CARáCTER CIENTÍFICO DE LA BIOLOgÍALa Biología es la ciencia que estudia los seres vivos. Para entender mejor este con-cepto aparentemente sencillo, es necesario definir primero qué es la ciencia.

Esta definición señala que para la ciencia es importante establecer una sistemati-zación, lo cual significa que los conocimientos científicos deben guardar un orden y relación entre sí. Otra característica fundamental de la ciencia es la objetividad, esto es, que los conocimientos deben centrarse en los objetos que se estudian y no en los sujetos que realizan la investigación. Además, toda ciencia es metódica, ya que sigue ciertos procedimientos, que conducen a la obtención de nuevos conoci-mientos.

La Biología es una ciencia que reúne las características de ser explicativa, sistemá-tica, objetiva y de seguir un método para conocer todo aquello relacionado con su objeto de estudio, que son los seres vivos.

La Biología. Su estudio ayuda a mejorar la calidad de vida de los seres vivos.

Figura 1.1

La ciencia es el conjunto de conocimientos sistemáticos y ordenados que permiten explicar los fenómenos por sus principios y causas, para descubrir leyes generales.

La Biología es la ciencia que estudia la estructura, función y evolución de los seres vivos y sus relaciones con el medio que los rodea.

Biología general

4

A lo largo de la historia, los investigadores en el campo de la Biología se han plan-teado numerosas interrogantes, cuyas respuestas han conformado una ciencia muy amplia y compleja que trata de explicar la estructura y función del mundo vivo.

VOCABULARIO CIENTÍFICOEn el estudio de toda ciencia se emplea una terminología específica que, en el caso de la Biología, es muy extensa. Para facilitar el manejo de los términos biológicos, es conveniente conocer el significado de algunos prefijos (partículas lingüísticas que se colocan al principio de algunas palabras) y sufijos (partículas que se encuentran al final) de uso común en la Biología. Por ejemplo, la palabra Biología está formada en dos partes: la partícula bio, proveniente de la raíz etimológica bios, que significa vida y logía que se deriva de la palabra logos, que significa estudio o tratado.

“Bio”, en este caso, es un prefijo, y “logía” es sufijo; al combinar ambos significados, definimos Biología como el estudio o tratado de la vida. De la misma manera, la palabra citología está compuesta por el prefijo cito, que significa célula y logía, el estudio de. Por tanto, la Citología se puede definir como el estudio de las células. En el cuadro 1.1 encontrarás una lista de prefijos y sufijos comunes.

Cuadro 1.1 Prefijos y sufijos de uso común en la Biología

Prefijo Significado Prefijo Significado

a sin micro pequeño

anti contra, opuesto poli muchos

auto por sí mismo proto primero

bio vida pseudos falso

cito célula vita vida

cloro verde zoo animal

di, bi dosSufijo Significado

eu verdadero

fito vegetal dermis capa

foto luz fago comida

hemo sangre fase estado

herb relativo a plantas filo que la atrae, afín a

hetero diferente gen origen, producción

hidro agua itis inflamación

hiper por encima de lisis rompimiento

hipo por debajo de logia estudio de

homo igual osis condición, enfermedad

macro grande trofos alimento

Grupo Editorial Patria

UNIDAD 1 La Biología como ciencia

5

El hombre universal. Dibujo realizado por Leonardo Da Vinci, quien aplicó sus estudios de anatomía en sus técnicas artísticas.

HISTORIA y DESARROLLO DE LA BIOLOgÍAA continuación presentamos un breve panorama del desarrollo histórico de la Bio-logía, señalando por su época a los principales científicos que han contribuido a enriquecer el estudio de la vida.

Etapa antiguaSin lugar a dudas, el primer gran descubrimiento biológico fue la agricultura, acti-vidad que permitió al hombre dejar de ser nómada. Una vez sedentario, el hombre empezó a observar los fenómenos de la naturaleza y de su propio organismo.

Durante la prehistoria, predominaron las ideas mágicas y religiosas para explicar los fenómenos biológicos. No fue sino hasta el siglo vi a.C., cuando en Grecia algu-nos filósofos llamados naturalistas, como Tales de Mileto y Anaximandro, expli-caron la naturaleza por medio de sus causas materiales. En Atenas se empezó a vislumbrar la especialización científica, principalmente de dos campos: la medicina y las matemáticas. En el siglo vi a.C. aparecieron los primeros documentos sobre medicina atribuidos a Hipócrates (fig. 1.2), quien estudió algunos problemas de la reproducción y la herencia. Sus escritos muestran un alto nivel científico, ya que están basados en una minuciosa observación del cuerpo humano.

Años más tarde surgió uno de los grandes filósofos de la antigüedad, Aristóteles, quien fue el pionero del método científico basado en la observación y la experi-mentación. También se le considera padre de la zoología por sus estudios de los animales, ya que describió la forma y conducta de algunos de ellos e hizo un primer intento de clasificación en la escala zoológica. Asimismo, realizó investigaciones sobre el origen de los organismos apoyando la idea de la generación espontánea. De manera general, se considera a Aristóteles como fundador de la Biología y uno de los grandes hombres que incursionó en el estudio de la mayoría de las ciencias.

El último médico notable de la antigüedad fue Claudio Galeno (siglo ii a.C. ). En su época estaban prohibidas las disecciones humanas y sólo podían ser practicadas en cadáveres de náufragos arrojados a la playa o de viajeros que morían en el camino. Por ello, muchas de la disecciones que efectuó Galeno fueron realizadas en monos (fig. 1.3) y, aunque sus escritos contenían varias afirmaciones erróneas, se le consi-deró una autoridad en anatomía por más de 10 siglos.

La antigüedad fue seguida por la Edad Media, época en la que no hubo gran inte-rés por la investigación científica. No se recurrirá a la razón y si alguien ponía en duda los conocimientos científicos basados en creencias religiosas, era rápidamente acallado y castigado.

RenacimientoCon el Renacimiento (siglos xv y xvi) se inició un auge en las ciencias y las artes. Algunos grandes artistas, como el italiano Leonardo da Vinci, tuvieron interés en el estudio de la naturaleza, y en particular del cuerpo humano (fig. 1.4). En el siglo xvi, el médico belga Andreas Vesalio realizó disecciones en cadáveres humanos que

Hipócrates. Fue el primer gran médico de la antigüedad (siglo iv a.C. ).

Figura 1.2

Mono de Gibraltar.

Figura 1.3

Figura 1.4

Forma la palabra ¿Qué significa?

Foto + metro ________________________ ___________________________________________

Micro + podo ________________________ ___________________________________________

Auto + trofo ________________________ ___________________________________________

PIENSA RÁPIDO

Biología general

6

El camino de la sangre. Wiliam Hervey fue el pionero en la descripción de la circulación sanguínea.

lo llevaron a corregir los errores de anatomía de Galeno, y en 1628 Wiliam Harvey, médico inglés, describió la circulación sanguínea (fig. 1.5).

Uno de los inventos más importantes del siglo xvii fue el microscopio, cuya creación se atribuye a los holandeses Hans y Zacarías Janssen, quienes no eran investigadores sino talladores de lentes. Al poner una lente sobre otra ante un pequeño objeto des-cubrieron que se veía considerablemente aumentado. Éste fue el primer microscopio compuesto rudimentario que se utilizó. Robert Hooke, físico y astrónomo británico, fue de los primeros investigadores que utilizó el microscopio. En 1665 dio nombre de “células” a las estructuras alargadas, en forma de celdas de un panal, que observó cuando investigaba un corte de corcho muy delgado bajo el microscopio (fig. 1.6).

Otra figura importante en la microscopia fue el holandés Anton Van Leeuwenhoek, un hábil tallador de lentes con las que construyó un microscopio rudimentario. En él observó por primera vez ojos de animales, glóbulos rojos y microorganismos en una gota de agua (fig. 1.7).

Célula. Hooke dio el nombre de células a las estructuras que observó en un corte de corcho.

Figura 1.6

Microscopios antiguos. a) De Hooke. b) De Van Leeuwenhoek.

Lente

Portaobjetos

Tornillos

Figura 1.7a

b

Figura 1.5

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UNIDAD 1 La Biología como ciencia

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Etapa modernaEn el siglo xix surgieron investigadores que revolucionaron diversos campos de la Biología; entre ellos, sobresalen: Matthias J. Schleiden y Theodor Schwann, Carl von Linné, Louis Pasteur, Charles Darwin y Gregor Mendel.

Los biólogos alemanes Schwann y Schleiden propusieron, en 1839, que todas las plantas y animales están compuestos por células, por lo que se les reconoce como los autores de la Teoría Celular. En el siglo xviii, Carl von Linné, botánico sueco, propuso un sistema de clasificación de las plantas utilizando la nomeclatura bi-nominal; este sistema no sólo es aplicable a las plantas, sino a todos los demás seres vivos.

Al francés Louis Pasteur se le considera el padre de la microBiología. Además, hizo estudios sobre la fermentación alcohólica y láctica y descubrió varias vacunas, en-tre ellas, la antirrábica. Pasteur también demostró que la teoría de la generación espontánea, propuesta por Aristóteles, era errónea.

En 1860 el naturalista inglés Charles Darwin (fig. 1.8), expuso en su libro, El origen de las especies, una teoría para explicar la evolución de los seres vivos por medio de la selección natural. Hasta antes del siglo xix, predominaba la idea de que los seres vivos no habían cambiado a lo largo del tiempo, es decir, que no habían su-frido modificación alguna. Darwin propuso una teoría para explicar la evolución y afirmó que el hombre también es producto de las fuerzas evolutivas. Hoy día, la evolución es el principio que gobierna todo el pensamiento en la ciencia de la Biología.

El monje austriaco Gregor Mendel (1822-1894), fue pionero en el campo de la gené-tica. Después de experimentar durante ocho años con chícharos o guisantes, con-cluyó que la herencia sigue ciertas leyes y que las características se heredan a los descendientes a través de unidades constantes. Los trabajos de Mendel no fueron comprendidos ni continuados hasta 30 años después de su muerte.

Etapa contemporáneaEl siglo xx es la etapa del auge de la Biología celular y molecular, pues la gran ma-yoría de los estudios desde entonces se ha centrado en la investigación sobre la constitución molecular de la célula y su función. Son muchos los investigadores que han sobresalido en este siglo. A continuación, citaremos las contribuciones de algunos de ellos.

El genetista estadounidense Thomas Morgan experimentó con la mosca de la fruta (Drosophila) y, en 1910, propuso que la herencia radica en los cromosomas localiza-dos en el núcleo (fig. 1.9).

En 1953, el norteamericano James Watson y el británico Francis Crick establecie-ron un modelo (fig. 1.10) para explicar la estructura del ADN (ácido desoxirribo-nucleico), molécula que constituye a los genes y cromosomas y en la cual radica la herencia.

La era moderna de los antibióticos comenzó en 1929, cuando el bacteriólogo inglés Alexander Fleming descubrió la penicilina, sustancia que mata las bacterias y es extraída del hongo Penicillium notatum.

Alexander I. Oparin, bioquímico ruso, formuló una hipótesis sobre el origen de la vida de la Tierra a partir de reacciones químicas ocurridas en los océanos primitivos. Esta hipótesis fue planteada en 1938 y se verá con más detalle en la unidad sobre “El origen de la vida”.

Severo Ochoa, bioquímico español, descubrió en 1959 los mecanismos que produ-cen el ácido ribonucleico (ARN), uno de los agentes químicos que determinan la herencia.

Charles Darwin. El autor de la teoría de la selección natural publicó su propuesta en 1860.

Figura 1.8

Mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). Es el organismo que utilizó Morgan en sus experimentos para estudiar los cromosomas.

Figura 1.9

A Louis Pasteur se le confirió el título de Secretario perpetuo de la Academia de Ciencias de Francia. En 1888 fundó el Instituto Pasteur, con sede en París, actualmente considerado como uno de los principales centros de investigación mundial en Medicina y Biología.

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Antes de los estudios de Hervey se pensaba que la sangre era producida en el hígado al ingerir los alimentos, y que sólo pasaba una vez por los vasos sanguíneos, evaporándose después.

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Biología general

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Los franceses Jacques Monod y François Jacob recibieron, en 1965, el premio Nobel por sus estudios en genética sobre el control y regulación de la actividad de los ge-nes. Más adelante analizaremos los trabajos de estos investigadores.

Al investigador austriaco Konrad Lorenz se le conoce como el padre de la Etología, rama de la Biología que se dedica al estudio del comportamiento de los animales. Las conclusiones de Lorenz se fundamentaron en sus observaciones de la conducta de patos y gansos (fig. 1.11).

A manera de resumen, en el cuadro 1.2 se listan los principales investigadores de las ciencias biológicas con las indicaciones de algunas de sus contribuciones.

El campo de la Biología también se ha enriquecido con aportaciones de destacados investigadores mexicanos. En el siglo xx sobresalen las contribuciones de algunos científicos de nuestro país como son:

Isaac Ochoterena, realizó un estudio sobre las cactáceas de México (fig. 1.12) y fue director del Instituto de Biología de la UNAM.

Dibujo original. Modelo de la estructura del ADN elaborado por la esposa de Francis Crick, Odile Crick, publicado en Nature el 25 de abril de 1953.

Figura 1.10

Cuadro 1.2 Principales investigadores de la Biología y sus aportaciones

Etapa Autor Aportación

Antigua

Filósofos naturalistas

Explican los fenómenos por causas materiales.

Hipócrates Primeros documentos biológicos.

Aristóteles Fundador de la Biología, utiliza el método científico. Estudio de los animales.

Galeno Estudio de anatomía.

Renacimiento y siglo xvii

Vesalio Anatomía del cuerpo humano.

Hervey Circulación de la sangre.

Janssen Construcción de microscopios.

Hooke Dio nombre a la célula.

Leeuwenhoek Observación de microorganismos.

Moderna siglo xix

Schwann y Schleiden

Teoría celular.

Linné Sistema de clasificación.

Pasteur Fermentación, vacunas, falsedad de la generación espontánea.

Darwin Teoría de la evolución.

Mendel Leyes de la genética.

Contemporánea siglo xx

Morgan Teoría cromosómica de la herencia.

Watson y Crick Estructura del ADN.

Fleming Descubrimiento de la penicilina.

Oparin Teoría sobre el origen de la vida.

Monod y Jacob Regulación genética.

Ochoa Producción del ARN.

Lorenz Comportamiento animal.

Etología. La Etología estudia el comportamiento animal, cuyo principal investigador fue Konrad Lorenz. Este científico encontró que los gansos desarrollan ciertas conductas por imitación de a) otros gansos b) o de otro ser vivo.

El 28 de julio de 2004, a la edad de 88 años, falleció Francis Crick, codescubridor de la estructura del ADN.

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Figura 1.11

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Cuadro 1.3 Principales científicos mexicanos y sus contribuciones a la Biología

Investigador Campo de estudio

Isaac Ochoterena Cactáceas de México.

Alfonso Herrera Origen del protoplasma (Plasmogenia), plagas agrícolas.

Eucario López Ochoterena Protozoarios.

Enrique Beltrán Recursos naturales de México.

Arturo Gómez Pompa Botánica, Ecología vegetal y Recursos bióticos.

Mario Castro Fitomejoramiento, creación del maíz enano.

Mario Molina Ecología, destrucción de la capa de ozono.

Alfonso Herrera fue un investigador distinguido que fun-dó la cátedra de Biología en la Escuela Normal para Maes-tros. Se incorporó a la corriente evolucionista de Darwin, y en 1906 realizó estudios sobre el origen del protoplasma al que llamó “Plasmogenia”. Además, realizó investigacio-nes sobre plagas de la agricultura en México.

El biólogo Eucario López Ochoterena ha sobresalido principalmente por sus investigaciones con proto-zoarios (1927), esto es, organismos unicelulares, tanto de vida libre como parásitos.

Enrique Beltrán Castillo dedicó gran parte de su vida a la investigación biológica en el área de los recursos na-turales. Es autor de varias obras, entre ellas: Los recursos naturales de México, La pesca en México, Consejos a los biólo-gos y otras. Fue director y fundador del Instituto Mexica-no de Recursos Naturales Renovables (IMERNAR).

En 1956 se tituló como biólogo Arturo Gómez Pompa y desde entonces a la fecha ha realizado un amplio tra-bajo como investigador. Fundó el Instituto Nacional de Investigaciones sobre Recursos Bióticos (INIREB) y el

Consejo Nacional para la Enseñanza de la Biología (CNEB). Ha trabajado principal-mente en Botánica, ecología vegetal y recursos bióticos, sobre esta última disciplina ha publicado numerosas obras.

Mario Castro creó diferentes variedades de maíz, entre ellas, la conocida como “maíz súper enano”. Mediante mejoramiento genético, redujo la altura de esta planta para aumentar el número de individuos por área.

Mario Molina, en 1995, obtuvo el premio Nobel por sus estudios sobre la des-trucción de la capa de ozono debida al uso de gases clorofluorocarbonados que se emplean en la fabricación de aerosoles y refrigerantes. Este investigador ha de-mostrado el peligro que representa la radiación ultravioleta proveniente del Sol y la destrucción de la capa de ozono.

En el cuadro 1.3 se sintetizan las principales contribuciones de científicos mexica-nos en el área de la Biología.

Cactáceas de México. El investigador Isaac Ochoterena realizó importantes estudios acerca de estas plantas desérticas.

Figura 1.12

La comunidad científica internacional ha hecho importantes contribuciones aplica-bles a diferentes ramas de la Biología, como puedes observar en el cuadro 1.4 que resume los premios Nobel recientes. En la sección Conoce más podrás leer sobre algunos de estos investigadores que crearon modelos animales para estudiar enfer-medades humanas.

Biología general

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