LA BIOLOGÍA 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. Porque sigue un procedimiento para llegar al conocimiento de

algo.

Provisional. No es absoluta o definitiva, es perfectible y temporal,

susceptible de cambio.

Comprobable. Está sujeto a revisión y verificación.

Especializada. El conociendo es ilimitado y universal y está 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 teorización.

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.