Resumen del Siglo XVIII:

• Importancia de la explicación racional frente a la religiosa.

• Coexistencia de dos actitudes ante el conocimiento, racionalista y empirista

• Avance de la visión “dinámica” de la naturaleza y de su dimensión temporal

• Aparición del concepto de “evolución”

• Ordenación del mundo natural (en contra del principio de continuidad)

• Retroceso del mecanicismo, avance del concepto “fuerza” que anima las corrientes vitalistas.

• Como consecuencia, retroceso del preformacionismo y avance del epigeneticismo.

• Sin embargo, retrocede la idea de “generación espontánea” combatida desde dos frentes (religioso y empirista).

• Vitalismo creciente, animado por la idea del flogisto, sustituida a finales del XVIII por la electricidad.

• Avance de la química, fin del sistema de los cuatro elementos.

HISTORIA DE LA BIOLOGÍA VIa

Hacia la unidad de la Biología

Primera parte: Teoría celular, evolución y embriología

Ramón Muñoz-Chápuli

enero-marzo 2013

El siglo XIX va a suponer:

• La creación del término “Biología” (Lamarck y Treviranus, 1802)

• La convergencia de todas las actividades relacionadas con la biología en torno a principios unificadores (la célula, los componentes químicos de los seres vivos, la evolución)

• La creación de grandes instituciones de investigación de la naturaleza y la realización de grandes expediciones científicas

• El desarrollo industrial de instrumentos de investigación (microscopios) y la creación de revistas especializadas

• La teoría celular

• La evolución y el origen común de todos los seres vivos

• Un creciente interés hacia los mecanismos del desarrollo embrionario

• El nacimiento de una nueva Fisiología a partir del naufragio del flogisto, con dos orientaciones: química y física

• El comienzo del interés por la química fisiológica o química de los seres vivos (bioquímica)

• El nacimiento de la microbiología y los comienzos de la lucha contra las enfermedades infecciosas.

• La gran cuestión pendiente del XIX (la herencia) se planteará en 1900.

Lorenz Oken (1779 - 1851)

Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832)

Friedrich Wilhelm

von Schelling

(1775-1854),

William Sharp MacLeay FRS, (1792 –1865)

La Filosofía Natural • Tendencia romántica anti-mecanicista

anti-analítica y anti-experimental • Busca síntesis, regularidades y

coincidencias (todo es hoja) • Se opone a la disgregación de las ciencias • Cree en una fuerza vital o alma universal • Llegan a aceptar la generación

espontánea • Desaparece como movimiento hacia 1820

El sistema quinario de MacLeay y Vigors

Museum National d’Histoire Naturelle – Jardin des Plantes Creado a partir del Cabinet du Roi en 1794 Dotado de nueve cátedras Impulso decisivo a la investigación de la naturaleza y modelo para otras instituciones

Lamarck Cuvier

Geoffroy Bichat St. Hilaire

Museo de Historia Natural, Londres

Museo Americano de Historia Natural

Museo Senckenberg, Frankfurt

Museo Smithsoniano, Washington

HMS Challenger 1872-1876

HMS Beagle 1831-1836

Las grandes expediciones científicas

Georges Cuvier, (1769-1832)

Principio de correlación orgánica Funda la Anatomía Comparada y la Paleontología Rechaza el “transformismo” Propone una teoría catastrofista para explicar los fósiles

Geoffroy Saint Hilaire (1772-1844)

Fue favorable a la idea de transformismo (por influencias del ambiente en el desarrollo) Influido por la filosofía natural desarrolla el concepto de “unidad de tipo” Esto le lleva a proponer homologías entre vertebrados e invertebrados

La Sociedad Lunar (1765-1813)

Grupo de intelectuales y científicos que se reunían en las noches de luna llena, en los alrededores de Birmingham Formaron parte de ella Erasmus Darwin, James Watt, Joseph Priestley, Joseph Wedgwood Mantuvieron correspondencia con Lavoisier, Franklin y Jefferson

Erasmus Darwin (1731-1802) Y su Zoonomia (1794)

Meditando sobre la gran similitud de la estructura de los animales de

sangre caliente, y de los grandes cambios que sufren antes y después de

su nacimiento … ¿Sería muy extravagante pensar que en el gran periodo

de tiempo desde la aparición de la Tierra, quizá millones de años, que

todos los animales hayan surgido a partir de un filamento viviente, la gran

causa primera, dotada de animalidad, poseyendo la facultad de mejorar

por su propia actividad, y de transmitir esas mejoras a la posteridad?

Erasmus Darwin, Zoonomia

Jean Baptiste de Lamarck (1744-1829) • Importantes estudios sobre invertebrados • En Philosophie Zoologique (1810) expone

la primera teoría evolutiva • Afirma que la Scala Naturae refleja un

proceso de evolución progresiva • La causa sería la modificación orgánica en

respuesta a “impulsos” y la herencia de caracteres adquiridos

“Observar la naturaleza, estudiar sus productos, buscar las relaciones generales y particulares que han ido imprimiendo en sus caracteres y, finalmente, intentar comprender el orden que hace imperar por todas partes, así como su funcionamiento, sus leyes y los medios infinitamente variados que emplea para dar lugar á este orden, es, desde mi punto de vista, ponerse en camino de adquirir los únicos conocimientos positivos que se encuentran á nuestra disposición, los únicos, por otra parte, que pueden sernos verdaderamente útiles y al mismo tiempo nos pueden proporcionar las satisfacciones más dulces y limpias capaces de aliviarnos de las inevitables penas de la vida.” Lamarck, Introducción a la Filosofía Zoológica

Charles Darwin (1809-1882) Alfred Russell Wallace (1823-1913) Proponen la selección natural como mecanismo evolutivo La evolución es el segundo gran concepto unificador de la Biología que aparece en el Siglo XIX (el primero había sido la Teoría Celular)

El libro de Darwin provoca una fuerte polémica y conduce a la aceptación gradual del hecho de la evolución, aunque no así de su mecanismo (la selección natural)

Darwin parte de tres puntos: • El excedente en el número de

descendientes de una pareja

• La variabilidad individual de dichos descendientes

• La mayor probabilidad de los “más aptos” para sobrevivir y llegar a reproducirse

En temas de herencia acepta parcialmente tanto la pangénesis como la herencia de caracteres adquiridos

Richard Owen (1804-1892) fundador y director del Museo de Historia Natural de Londres, criticó la idea de selección natural, aunque aceptó la evolución Es el creador del término “dinosaurio”

Thomas Huxley (1825-1895) fue el gran defensor del darwinismo (el bulldog del Darwin) En la portada de su libro: Evidencia sobre el lugar del hombre en la naturaleza (1864) representa por primera vez la serie evolutiva de la especie humana

El jardinero de Tennyson

Un relato sobre Darwin y su entorno

Robert Brown (1773-1858) Descubre el movimiento browniano y el núcleo celular Primer estudioso de la flora australiana

Epidermis de orquídea vista con el microscopio de Brown

J. M. Schleiden, Principles of Scientific Botany, 1849

Matthias Schleiden, 1804-1881

La teoría celular proporciona un principio unificador para la Biología Reduce la complejidad del fenómeno vital al reducir muchos problemas biológicos complejos (desarrollo, movimiento, metabolismo) a la escala celular (estructura y función de la célula, proliferación, diferenciación, migración...)

Rudolf Virchow, 1821-1902) inicia la patología celular (1858) y depura la Teoría Celular de sus componentes no biológicos. Por fin: Omne vivum ex cellula

Descubre las células leucémicas Acuña el término “embolia” ¡Sin embargo no acepta que los microbios causen enfermedades!

Ignaz Semmelweis 1818-1865 Descubre que la limpieza reduce la mortalidad post parto

CARTA ABIERTA A TODOS LOS PROFESORES DE OBSTETRICIA "Me habría gustado mucho que mi descubrimiento fuese de orden físico, porque se explique la luz como se explique no por eso deja de alumbrar, en nada depende de los físicos. Mi descubrimiento, ¡ay!, depende de los tocólogos. Y con esto ya está todo dicho... ¡Asesinos! Llamo yo a todos los que se oponen a las normas que he prescrito para evitar la fiebre puerperal. Contra ellos, me levanto como resuelto adversario, tal como debe uno alzarse contra los partidarios de un crimen! Para mí, no hay otra forma de tratarles que como asesinos. ¡Y todos los que tengan el corazón en su sitio pensarán como yo! No es necesario cerrar las salas de maternidad para que cesen los desastres que deploramos, sino que conviene echar a los tocólogos, ya que son ellos los que se comportan como auténticas epidemias..."

Wilhelm Hofmeister (1824 - 1877) Establece la alternancia de generaciones como un principio universal en las plantas (gametofito/esporofito) Observa por primera vez en 1848 lo que luego Waldeyer llamará “cromosomas”

Wilhelm von Waldeyer (1836–1921)

W. Flemming: Zell-substanz, Kern und Zelltheilung (1882)]

Walther Flemming (1843-1905) aplica tintes de anilina, lo que le permite descubrir la cromatina (1879) y la mitosis (1882) Omnis nucleo ex nucleo

Édouard Van Beneden (1846-1910) codescubridor de la meiosis y descubridor de la constancia del número de cromosomas

Richard Hertwig, 1859-1937

Oscar Hertwig (1849- 1922)

Ambos hermanos describen por primera vez la meiosis, establecen que la fecundación es la unión de óvulo y espermatozoide, reconocen el papel del núcleo en la herencia y describen el desarrollo de los órganos como derivados de las tres capas embrionarias

Karl Ernst von Baer (1792-1876)

• Descubre el huevo de mamíferos (fin del Aristotelismo en desarrollo humano)

• Enuncia las Leyes del desarrollo: “El desarrollo procede de lo general a lo particular,

las etapas embrionarias tempranas son idénticas y la heterogeneidad se crea por adición de caracteres particulares durante el desarrollo”

Heinz Christian Pander 1794-1865) Concepto de hojas germinales

(triunfo de la epigénesis)

Ernst Haeckel (1834-1919) • Derriba la barrera entre vertebrados e

invertebrados con la creación del grupo Cordados

• Extiende el darwinismo en Europa y tiene una enorme influencia

• Crea una nueva disciplina: La Ecología • Enuncia su ley biogenética: La ontogenia

recapitula la filogenia

A B C D E F G H

A B C D E F G

Desarrollo del ancestral I

J

H

Variabilidad adulta

sometida a selección

Fenotipo

más

adaptativo

filogenia

ontogenia

August Weismann (1834 – 1914) • Descarta experimentalmente la herencia de

caracteres adquiridos y depura el darwinismo de los elementos lamarckistas

• Interpreta correctamente la meiosis en términos de contribución materna y paterna a la herencia

• Establece el concepto de independencia entre la línea germinal y la somática

• Enuncia la hipótesis de los “determinantes” del desarrollo

Francis Galton (1822 –1911)

Primo de Darwin

Descarta experimentalmente la pangénesis mediante transfusiones de sangre entre conejos

¡La herencia no está determinada por partículas circulantes!

Contribuyó a la Estadística (desviación estándar) a la Criminología (huellas dactilares) y fundó la Eugenesia (mejora de la especie humana por control de la reproducción)

Wilhelm Roux (1850–1924) Fundador de la Mecánica del Desarrollo (Embriología Experimental) Discípulo de Haeckel y Virchow Hace los primeros cultivos de embriones Sus investigaciones parecen confirmar la existencia de “determinantes” del desarrollo

Hans Driesch (1867 – 1941) • Obtiene resultados contrarios a los de Roux • Propone que el desarrollo no se puede estudiar por

métodos científicos • Resucita la idea vitalista de “entelequia” y

abandona la ciencia • Es el último defensor del vitalismo en Biología

Roscoff (Francia) Mónaco

Nápoles

Helgoland (Alemania)

Las grandes estaciones de investigación en Biología Marina y Embriología

Los trabajos de Wallace llevan a la primera división del mundo en regiones biogeográficas (1873)

La línea de Wallace

La Ecología • Había sido fundada por Haeckel como intento de síntesis de todas las

disciplinas biológicas • Progresivamente se configura como una disciplina que se ocupa de las

relaciones de los organismos entre ellos y con el medio ambiente

Karl Möbius (1825– 1908) Concepto de “biocenosis” o comunidad

Eugenius Warming (1841 –1924) Funda la Ecología Vegetal

Victor Hensen (1835-1924) Funda la ecología marina, establece el concepto de “plancton” y los métodos de muestreo