LA BIOLOGIA COMO CIENCIA
I. LA BIOLOGIA COMO CIENCIA
1.
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.
2.
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.
3.
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.).
4.
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.
5.
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.
6.
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.
7.
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 la generación 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
rudimentarios procariotas 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 ruso Alexander 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.
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