LA BIOLOGIA COMO CIENCIA

LA BIOLOGIA 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 llamóCOACERVADOS, 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.