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Biología como ciencia de la vida

Pez escorpión barbudo (Scorpaenopsis barbatus). Fotografía. @Latinstock/SPL.

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Introducción¿Cómo están constituidas las células de los seres vivos? ¿Por qué nos parecemos físicamente a

nuestros padres, tíos o abuelos? ¿Cómo funciona el cerebro humano? ¿Por qué las plantas son

verdes y mediante qué procesos transforman la energía del Sol en nutrientes y tejidos que

son alimento de muchos animales? A estas alturas de tu educación, quizá poseas todos los

conocimientos para responder éstas y muchas otras preguntas. De lo contrario, en este libro

te ofrecemos las bases que te permitirán hacerlo y los fundamentos para que puedas plantear

otros cuestionamientos desde una perspectiva científi ca.

En tu curso anterior de biología aprendiste que se trata de una disciplina dedicada al estudio

científi co de la vida. En este libro te llevaremos de la mano, paso a paso, para que comprendas

cómo la biología, haciendo uso de ciertos métodos y apoyada en los principios generados en

otras ciencias, descubre el complejo funcionamiento de la vida, desde sus niveles más sencillos,

como los organismos unicelulares, hasta los más complejos, como son los ecosistemas.

La biología es una ciencia que responde a la necesidad innata del ser humano de descifrar

muchos de los enigmas del funcionamiento de la vida. Sin embargo, a diferencia de la física

o la química, nos ha ayudado como humanidad a conocer cómo estamos constituidos, cómo

funcionamos y cómo interaccionamos todos los seres vivos, logrando ofrecer soluciones a

problemas que enfrentamos diariamente, como las consecuencias ambientales de la defores-

tación, la contaminación y el cambio climático. También ha hecho aportaciones a diversas

ramas de la medicina, a la antropología e incluso a la criminalística.

La biología es una disciplina científi ca que permite comprender a los organismos, sus comple-

jos procesos e incluso muchas conductas de la sociedad en la que vivimos. Sin más preámbu-

lo, ¡pongamos manos a la obra! Para comenzar, revisa el siguiente esquema con los conceptos

clave de este bloque (fi gura 1.1).

Evaluación diagnóstica,

p. 3

Figura 1.1 Conceptos clave del bloque 1.

Niveles de organización

Método científico

Ciencia que estudia a los seres vivos

Biología

Moléculas Órganos Sistemas y aparatosÁtomos TejidosCélulas

es la

presentan

que son

utiliza el

1Biología como ciencia de la vida

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Características de la ciencia y método científico¿Alguna vez te has preguntado qué es ciencia? La palabra ciencia proviene del latín scientia y

signifi ca conocer. Pero, a diferencia del conocimiento que obtenemos de otras fuentes o me-

diante la acumulación de la experiencia individual, el conocimiento que el ser humano obtiene

de la ciencia tiene características muy particulares, que no están presentes en las llamadas

pseudociencias (fi gura 1.2). La ciencia se caracteriza por ser:

Sistemática Para la ciencia no sólo es importante la acumulación de conocimientos, sino

la manera en que se relacionan entre sí, lo que le permite desarrollar leyes.

Metódica Los conocimientos de la ciencia no se adquieren al azar, sino mediante

reglas lógicas y procedimientos estructurados.

ObjetivaA pesar de que la ciencia es una actividad humana, evita ser infl uenciada

por estados de ánimo, costumbres, afi liación política, religiosa o sensacio-

nes. En lugar de ello utiliza la razón.

VerificableGracias a la ciencia, diferentes fenómenos que ocurren cotidianamente

pueden ser contrastados empíricamente y verifi cados. En el ámbito de la

ciencia no se aceptan las afi rmaciones que no puedan ser sometidas a ve-

rifi cación en la realidad, como las que tienen que ver con la existencia de

fantasmas, dioses o cualquier otro fenómeno sobrenatural o paranormal.

ModificableLos hallazgos que obtiene pueden ser sujetos a corrección cuando nuevos datos o experiencias

ponen en duda su certeza y demuestran la necesidad de rectifi cación.

Un científi co es una persona o un profesionista que se dedica a investigar el mundo que nos

rodea para dar explicaciones a diversos fenómenos naturales o problemáticas, como el fun-

cionamiento de las formas de vida, o las características de otros planetas, busca soluciones

a problemas para mejorar nuestra calidad de vida. Su método para obtener conocimiento

se basa en las características de la ciencia, por lo que sus cualidades son principalmente su

capacidad de observación, creatividad y paciencia.

En diversos programas de televisión, historietas o páginas de internet has visto el típico es-

tereotipo de un científi co como una persona que, además de estar siempre despeinada, acos-

tumbra usar una bata blanca y está aislada en un laboratorio con un arsenal de instrumentos

con sustancias burbujeantes que se derraman. Junto a esa imagen errónea de lo que representa

la labor de un científi co, en nuestras sociedades prevalece la idea (aún más preocupante) de que

para estudiar una carrera científi ca se requiere de un alto coefi ciente intelectual. ¡En este libro

te ayudaremos a que cambies esa percepción!

Ejercicio 1,p. 4

Figura 1.2 Las pseudociencias, como la terapia de balines, carecen de bases científicas; es decir, no son sistemáticas, metódicas y sus afirmaciones no pueden verificarse ni reproducirse.

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Para llevar a cabo una investigación y obtener nuevo conocimiento mediante

el método científi co, debemos seguir una serie de pasos o etapas bien defi ni-

das, lo cual ayuda a ordenar nuestras ideas. El primer paso es la observación

de algún fenómeno de la naturaleza. De esa observación se plantea un proble-

ma o pregunta para resolver. Usualmente la pregunta es sobre algo de lo cual

no sabemos nada o de lo que conocemos solamente algunos principios. La

siguiente etapa, después de identifi car una pregunta de interés, es proponer

una idea o hipótesis.

Antes de hablar de los demás pasos del método científi co, analicemos un caso muy sencillo

del planteamiento de una hipótesis en la vida cotidiana: pensemos que en tu casa se va la luz

y quieres encender una lámpara de mano. Pero, ¡oh sorpresa!, cuando lo intentas ésta no fun-

ciona. ¿Qué consideras que pasó? ¿Por qué crees que no encendió la lámpara? ¿Cuántas ideas o

hipótesis te podrías plantear para dar explicación a dicho problema? Si analizas tus opciones,

todas provienen de un conocimiento que has obtenido mediante una experiencia personal o

de algo que les ocurrió a otras personas. Si se trata de una lámpara nueva, la hipótesis de que

no funciona por estar descompuesta podrías ser poco probable. Si planteas como tu mejor

opción la hipótesis de que no enciende porque las baterías están bajas, ¿qué deberías hacer

para corroborar o falsear dicha hipótesis? Evidentemente, colocar unas baterías nuevas. Pero

si luego de ponerlas, la lámpara sigue sin encender, entonces tu hipótesis fue falsa y debes

reemplazarla por una hipótesis alternativa viable.

Coloquialmente, en la vida diaria utilizamos la palabra "hipótesis" como sinónimo de “supo-

sición”; sin embargo, en ciencia, una hipótesis es una idea informada, basada en argumentos

y conocimientos previos comprobados; no es una simple corazonada.

Te presentamos un caso muy conocido en la historia de la ciencia para que aprecies cómo plantear

hipótesis: el descubrimiento de la penicilina. Como ya sabrás, es uno de los primeros antibióticos

que se purifi caron y ha salvado la vida de millones de personas en todo el mundo, debido a su capa-

cidad de eliminar las bacterias que causan infecciones severas en el cuerpo humano.

El bacteriólogo británico Alexander Fleming (1881-1955)

descubrió la penicilina. Los historiadores de la ciencia

comentan que cierto día Fleming, durante el periodo

en que estudiaba bacterias llamadas estafi lococos, se

ausentó por un tiempo de Londres, ciudad donde vivía,

y olvidó una caja de Petri en la que había cultivado bac-

terias en un medio nutritivo (muy parecido en aspecto

a las gelatinas que consumimos) para analizarlas. Al

regresar y revisar sus experimentos notó que la caja

que había estado en contacto con la intemperie se ha-

bía contaminado con hongos (cuyas esporas habían sido

transportadas por el viento) y las bacterias dejaron de

crecer (fi gura 1.3).

El método científico consiste en una

estructuración del proceso de desarrollo de

nuevo conocimiento.

Figura 1.3 Efecto de la penicilina en el crecimiento de una cepa resistente de Staphylococcus aureus (izquierda) y una cepa no

resistente (derecha).

Conoce el interesante desarrollo de los antibióticos a lo largo de la historia en la reseña Historia de los antibióticos. La puedes consultar en: http://edutics.mx/Upu.

AVERIGUA MÁS


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Seguramente el pensamiento inicial de Fleming fue que su caja se había estropeado. ¡Su ex-

presión debió ser similar a la nuestra cuando vemos una tortilla enmohecida! Pero al observar

cuidadosamente, notó que alrededor del hongo había zonas limpias en donde no crecían las

bacterias. Dado el conocimiento acumulado como bacteriólogo, la hipótesis de Fleming fue

que el hongo producía “algo” capaz de matar a las bacterias. Después de hacer observaciones

en el microscopio, identifi car al hongo como Penicillium notatum y repetir las pruebas varias

veces y en distintas condiciones sus resultados fueron concluyentes: el hongo Penicillium nota-tum produce una sustancia o compuesto que eliminaba las bacterias de Staphylococcus aureus, que son responsables de infecciones cutáneas, de mucosas y que resultaban mortales para el

ser humano.

La historia de Fleming es sumamente interesante, pues fue hasta años después que otros

científi cos ingleses retomaron sus investigaciones con el hongo y con la penicilina, realiza-

ron experimentos en ratones y posteriormente ensayos clínicos en seres humanos. Por la

relevancia de su trabajo en el descubrimiento de la penicilina, Ernest Boris Chain (1906-1979)

y Howard Walter Florey (1898-1968) se hicieron acreedores, en 1945, junto con Fleming, al

Premio Nobel de Fisiología y Medicina.

Este ejemplo ayuda a ilustrar cómo la capacidad de observación y de plantear hipótesis ba-

sadas en el conocimiento previo ayudan a generar conocimiento de gran relevancia para la

humanidad. Evidentemente, entre más experiencia tenga el investigador en su campo de

estudio, su habilidad para observar y plantear hipótesis será mayor. Sin embargo, cuando

carecemos de sufi cientes investigaciones para responder una pregunta y, por ende, de un

vasto conocimiento previo, o no somos expertos en el tema, se debe hacer una revisión

exhaustiva de los reportes o artículos académicos que se hayan generado en torno a él. Por

fortuna, formas parte de una generación de jóvenes que dispone y está expuesto a mucha

información gracias a internet.

Continuando con las etapas del método científi co, una vez que identifi camos un problema

que nos interesa y planteamos una (o varias) hipótesis, el siguiente paso es ponerlas a prueba.

Lo anterior se lleva a cabo mediante el desarrollo de diferentes experimentos apropiados

al tipo de problema. En el ejemplo de la lámpara descompuesta, la hipótesis de las baterías

descargadas se puso a prueba reemplazándolas por unas nuevas. Asimismo, Fleming realizó

varias pruebas colocando a los hongos una y otra vez en medios de cultivo con estafi lococos

para corroborar que efectivamente eran ellos los que las aniquilaban y no algún otro factor.

Los experimentos para comprobar las hipótesis son muy diversos y nos permiten otorgar

explicaciones respecto a un determinado fenómeno. Por ejemplo, si nos interesa conocer

cómo es el crecimiento de una determinada especie de planta y qué lo afecta, se puede es-

tudiar en su hábitat (experimentos in situ) o bien trasladarla y “cultivarla” en el laboratorio

o invernaderos (experimentos in vitro) para hacer las observaciones. La selección de este tipo

de experimentos depende de la naturaleza del estudio.

Actividad experimental 1,p. 10

Te invitamos a realizar una visita al buscador “Google Académico”, disponible en http://edutics.mx/UZr, en el que con una o varias palabras clave podrás encontrar investigaciones desarrolladas de casi cualquier tema. También te recomendamos la siguiente dirección electrónica: http://edutics.mx/UZH, en ella encontrarás algunas sugerencias e instrucciones para buscar información de algún tema que te interese.

TIC

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Quizá al escuchar la palabra “datos” asumas que éstos

son números. Ciertamente, existen datos que son cuanti-tativos, es decir, que pertenecen a un tipo de información

que puede ser expresada como mediciones numéricas.

Por ejemplo, si te preguntas quiénes son más altos en

tu salón de clases, los hombres o las mujeres, o quie-

res saber de qué sustancia está compuesta una muestra,

forzosamente deberás utilizar una herramienta que te

permita responder las preguntas, como un fl exómetro

o el equipo para realizar una electroforesis (fi gura 1.4).

Los datos cuantitativos se abordan por medio de la es-

tadística y se representan mediante gráfi cas, como las

de dispersión, las de barras, de puntos, entre otras. Es-

tos datos permiten hacer inferencias a partir de una

muestra que se obtiene de la población, que es objeto

de estudio.

Existen algunos datos de naturaleza no numérica que

son llamados cualitativos. Como su nombre lo indica, se

trata de información que describe las cualidades de lo

que se observa (fi gura 1.5), pero no están asociados a

un valor numérico. Usualmente su utiliza este tipo de

datos cuando queremos categorizar por cualidad o atri-

buto. Por ejemplo, si se quiere conocer el estado civil de

los habitantes de una localidad en particular, algunas

de las posibles respuestas serían: soltera(o), casada(o),

divorciada(o), viuda(o) o en unión libre. Si, además, se

necesita saber el estado de salud de esas personas, las

posibilidades serían: sana(o) o enferma(o). En algunos

casos se puede reemplazar la toma de datos cualitati-

vos por cuantitativos cambiando la pregunta. En estos

dos ejemplos, se podría preguntar: ¿cuántas personas

solteras, casadas, etcétera, sanas o enfermas existen en

una localidad? Así se logrará obtener cifras numéricas.

Otro ejemplo de datos cualitativos son aquellos que

pueden recopilar los biólogos dedicados a estudiar la

conducta animal, también llamados etólogos. Ellos describen las conductas mediante dibujos

y esquemas, grabaciones de vocalizaciones y fotografías, entre otros recursos. La recolección

de este tipo de datos puede realizarse directamente con los sentidos de la vista y el oído, pero

también se pueden usar microscopios, telescopios, micrófonos u otras herramientas tecnoló-

gicas que potencializan nuestros sentidos y nos facilitan la captura de datos (fi gura 1.5).

Los datos son los elementos más importantes de la investigación científi ca. Para demostrar

que los resultados que obtenemos con nuestras observaciones o experimentos no son produc-

to del azar, se necesita hacer varias réplicas, las cuales se deben analizar mediante pruebas

estadísticas que demuestren una signifi cancia matemática.

Actividad experimental 2,

p. 11

Figura 1.4 Ejemplo de electroforetograma. Los datos cuantitativos comprenden la información tangible de una investigación.

Figura 1.5 Jane Goodall (primatóloga, etóloga y antropóloga) estudiando el comportamiento de chimpancés (Pan troglodytes) en

peligro de extinción, (Tanzania, 2006).

Un dato es información extraída de la realidad que debe ser registrada.


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El modelo científico es una representación abstracta de fenómenos y procesos para explicarlos. A través de la introducción de datos en el modelo se estudia el resultado final. En todas las ramas de la ciencia se emplean modelos para representar cómo funciona una parte determinada del Universo. Por supuesto, un modelo es sólo una aproximación; ninguno puede abarcar la totalidad de un fenómeno.

INFORMACIÓN IMPORTANTE

El resultado del análisis estadístico de nuestros datos nos ayuda a evaluar

si nuestra hipótesis original fue adecuada para explicar la pregunta que

nos planteamos. De no ser así, se debe formular una nueva, lo que lleva a

nuevas pruebas. El método científi co es entonces un proceso repetitivo que

incluye observar, formular hipótesis lógicas sobre lo que se observó y probar

las hipótesis, analizarlas y llegar a conclusiones basadas en la rigurosidad

del análisis estadístico. De esta manera, los científi cos generan más cono-

cimiento acerca de las leyes que rigen la naturaleza. Por ello, se dice que

la ciencia es sistemática, metódica, objetiva, verifi cable y modifi cable.

Finalmente, para comunicar los resultados de sus investigaciones, los científi cos asisten

a congresos y redactan artículos científi cos; en ambos formatos se intercambian resulta-

dos y se crean interesantes debates con los demás expertos para generar acuerdos. Es el

respaldo y los acuerdos de la comunidad internacional de científi cos lo que da soporte y

validez a los conocimientos y, por tanto, la ciencia es un constructo social que se evalúa

entre pares o colegas del mundo.

En cualquier labor se necesita de cierta persistencia para alcanzar las metas planteadas. Un

arquitecto, por ejemplo, requiere de creatividad para diseñar una edifi cación y de la aplica-

ción de algunos conceptos de física para dar soporte y resistencia a su construcción. Si bien

es cierto que existen maneras de hacer algunas pruebas con maquetas a escala para probar

si el edifi cio será resistente a, digamos, un temblor o un huracán, casi ningún arquitecto per-

mitiría que se derrumbara un edifi cio una vez que estuviera completamente terminado. Sin

embargo, en el proceso creativo en ciencia ocurre todo lo contrario. Si el resultado fi nal no es

el más adecuado, se modifi ca o elimina por completo la idea original y se empieza de nuevo,

por lo que las hipótesis son provisionales y se modifi can en el transcurso de la investigación.

Se prueban hipótesis o ideas que surgen a partir de una observación.

Si bien, el método científi co estructura la información de una forma lógica y coherente, el

enfoque de la investigación cambia de una comunidad a otra, de una época a otra y de una

rama de la ciencia a otra. Todos los científi cos resuelven preguntas con su imaginación, co-

nocimientos previos, valores y perseverancia, pero es diferente la aproximación dependiendo

de la región del mundo, así como de las prioridades de los países.

El método de investigación científi ca es una forma poderosa de aprender sobre la naturaleza, pero

es importante aclarar que no puede responder todas las preguntas. Como vimos, una hipótesis

científi ca debe ser falseable y analizable con datos demostrables en la realidad de la naturaleza

humana. Conocer cómo son las interacciones entre los seres vivos con los ambientes en los que

habitan ha sido particularmente relevante en las últimas décadas, debido a que diversas actividades

humanas han provocado problemas ambientales, como la deforestación y la pérdida de biodiversi-

dad (ya sea por la alteración de sus hábitats o por la introducción de especies exóticas que desplazan

a las nativas), además de generar contaminación del aire y de ecosistemas terrestres y marinos.

Ejercicio 2,p. 4

Application 1,p. 9

Actividad 1,p. 5

Actividad 2,p. 5

A los científicos también se les conoce como investigadores por la labor de búsqueda de nuevo conocimiento que desempeñan.

Actividad HSE,p. 12

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Campo de estudio y divisiones de la biologíaLa biología es la ciencia dedicada al estudio de la vida. El término biología

proviene de las raíces griegas bios, que signifi ca vida, y logía, cuya traduc-

ción en castellano moderno puede ser: tratado o estudio. Desde la anti-

güedad, las civilizaciones necesitaban conocer su entorno y los seres vivos

con los que interactuaban. Lo anterior les permitía saber cuándo cazar o

recolectar los alimentos para sobrevivir. Esos conocimientos empíricos

además les permitieron domesticar muchas especies de plantas y anima-

les. Gracias a la historia de la ciencia, sabemos que sociedades posteriores,

pero de pensamiento primitivo, carecían del conocimiento necesario para

explicar los fenómenos que observaban en la naturaleza. Las explicaciones

que daban eran mágicas o asociadas a fuerzas sobrenaturales, hechiceros,

adivinos o brujas.

Fue en las civilizaciones de Oriente, como la egipcia y la babilónica, en las

que varios pensadores aportaron al conocimiento las primeras observa-

ciones meticulosas y sistemáticas. Sus ciudades fueron un extraordinario

baluarte cultural en el plano mundial. A pesar de que aún atribuían de-

sastres naturales a divinidades y era escasa la participación de la mujer

en la generación del conocimiento, dichas civilizaciones desarrollaron

las bases de la aritmética y la geometría. La civilización griega retomó los

conocimientos de los egipcios y babilónicos y es aproximadamente a partir

del año 600 antes de nuestra era (a.n.e.) que en esta civilización empieza

a surgir la idea del análisis y estudio formal de la naturaleza como parte

del pensamiento.

El fi lósofo griego Aristóteles (384-322 a.n.e.) es uno de los personajes relevan-

tes en el estudio de los seres vivos. En su obra titulada Historia de los animales realizó la primera clasifi cación zoológica (fi gura 1.6). En este trabajo agrupó

a los animales en dos categorías: “con sangre” y “sin sangre”, tomando en

cuenta semejanzas y diferencias. Si bien su clasifi cación es muy general,

estuvo basada en el estudio de la anatomía comparada. Es decir, realizó un

sin número de análisis a los cuerpos de distintas especies y las comparó en-

tre sí en características como el tamaño del cuerpo, de sus extremidades y

ubicación de sus estructuras externas e internas, basándose en el tipo de tejidos que formaban

sus órganos, etcétera.

Gracias a esos análisis, Aristóteles estableció un orden progresivo de organismos, desde los

más sencillos hasta los más complejos en una Scala naturae o gran cadena de los seres vivos.

Aristóteles, así como su maestro Platón (427-347 a.n.e.) y muchos de sus contemporáneos, fue-

ron grandes pensadores con conocimientos profundos de muy variados temas (o polímatas),

por lo que se les considera fundadores de disciplinas modernas formales.

La historia y la filosofía de la ciencia permiten

reflexionar sobre la manera en que se ha desarrollado la ciencia

y si ésta requiere un cambio de teorías.

Figura 1.6 El libro Historia de los animales de Aristóteles consta de 9 tomos, ya que el décimo es apócrifo.

El conocimiento adquirido empíricamente o mediante la experiencia plantea que todas las características que estructuran el pensamiento están dadas por el paso del tiempo y las situaciones o experiencias vividas. Aunque para la ciencia es importante el conocimiento empírico, éste no se construye mediante una estructura basada en el método científico.



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A diferencia de las llamadas ciencias duras, como la física, en las que existen leyes univer-

sales como la de la gravedad, gracias a la cual sabes que estando en la Tierra todo cuerpo

que lances hacia arriba eventualmente caerá al suelo, en la biología existen muy pocas leyes.

Pero esta cualidad de la biología no demerita en absoluto su rigor como disciplina científi ca.

Sencillamente, su objeto de estudio: la vida, exhibe una enorme variabilidad y complejidad

que impide establecer leyes inequívocas como ciencia.

Ser un polímata como Aristóteles y sus contemporáneos resulta muy com-

plicado en la biología moderna, si no es que prácticamente imposible,

debido a la enorme cantidad de conocimiento acumulado en las ciencias

biológicas. Para ilustrar sólo un ejemplo de los retos que enfrentan los

especialistas en esta disciplina considera el número de especies que ha-

bitan en la Tierra. Actualmente se han descrito más de 1.73 millones de

especies en el mundo y algunas estimaciones indican que aún nos faltan,

aproximadamente, más de 100 millones por conocer (fi gura 1.7).

Los biólogos conocidos como taxónomos se ocupan de describir a las espe-

cies en cuanto a sus características para discernir si se trata de especies

similares o diferentes. En caso de descubrir características nuevas en los

organismos que encuentren, son los encargados de determinar nuevas es-

pecies de algunos de estos grupos para la ciencia. En el siguiente esquema

se presentan algunas de las ramas o divisiones de estudio en las que ha

derivado la biología (fi gura 1.8). Ejercicio 3,p. 6

Figura 1.7 Togos es la nueva especie de orangután (Pongo tapanuliensis) descubierta en Batang Toru, Sumatra del Norte. Está en peligro de extinción a causa de un proyecto de presa hidroeléctrica.

Figura 1.8 Algunas subdisciplinas de la biología dedicadas al estudio de la diversidad taxonómica.

Biotecnología (utiliza organismos o sus

componentes para producir diferentes

productos)

Integrativas o transversalesEstudian los organismos

Aplicativas

Conservación biológica (estrategias de protección

de la biodiversidad)

Ramas de la biología

Zoología (animales)

Botánica (plantas)

Micología (hongos)

Biología de procariontes (bacterias y

cianobacterias)

Restauración ecológica (técnicas de remediación

de daños al ambiente)

Paleobiología (estudio de los

fósiles)

Bioestadística (análisis estadístico de datos biológicos)

Biogeografía (distribución histórica

de los organismos)

Genética (mecanismo de la herencia)

Ecología (interacción entre los organismos

y su ambiente)

Biomedicina (aplicación de conocimiento biológico

en la medicina)

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Relación de la biología con otras cienciasLa enorme complejidad de las formas de vida que habitan en la Tierra ha promovido que,

para su entendimiento, exista un constante intercambio de conocimientos entre disciplinas

científi cas. De la misma manera en que diferentes visiones de médicos especialistas pueden

dar un mejor diagnóstico a un paciente, la experiencia y conocimientos de diferentes cientí-

fi cos analizando un problema pueden ayudar a describir mejor un fenómeno o a encontrar

la respuesta a una pregunta en particular, aportando diversas hipótesis por probar.

Hay muchas disciplinas que han hecho aportaciones sustanciales al desarrollo del conoci-

miento de la biología (fi gura 1.9). Dos de las ciencias que tienen una relación muy estrecha

con la biología son la química y la física. Por ejemplo, la bioquímica estudia los procesos y

elementos químicos que ocurren en la vida. La biofísica, por su parte, busca entender cómo

operan las leyes físicas en los organismos y ayuda a comprender cómo se movilizan las sustan-

cias dentro de las células y se transportan a través de su membrana. Sin embargo, la biología

requiere la aportación de otras teorías y metodologías, como las provenientes de las ciencias

sociales y las humanidades, por ejemplo, la fi losofía, la ética, la sociología, la antropología,

la historia y la economía, entre otras.

Los complejos problemas ambientales que observas en tu entorno, como es el caso de la defo-

restación o los desastres naturales provocados por el cambio climático, también pertenecen al

ámbito de estudio de la biología, pero requieren de investigaciones de tipo multidisciplinario

(realizado con la ayuda de varias disciplinas), para lo cual se necesita de la colaboración de ex-

pertos meteorólogos, geógrafos, hidrólogos y economistas, entre otros. Asimismo, dado que los

seres humanos dependen íntimamente de la biodiversidad, resulta indispensable comprender

más sobre su funcionamiento desde distintas disciplinas científi cas para poder tomar accio-

nes que permitan detener su degradación y conservarla. Adquirir conocimientos de diversas

áreas contribuye a tener un pensamiento crítico que te ayude a resolver de mejor manera los

problemas de la vida diaria, al observarlos desde múltiples ángulos o puntos de vista.Actividad 3, p. 6

Figura 1.9 Ciencias con las que interactúa la biología y le aportan conocimientos.

Interacción de la

biología con otras ciencias

Química

Ciencias de la Tierra

Ciencias de la comunicación

GeografíaSociología

Economía

Ética

Cienciasde lasalud

Historia

Física

MatemáticasAntropología

Filosofía y Lógica

Salud humanaPrincipios

y valores

Fenómenos sociales

Origen del planeta

Tierra

Astrofísica

Astrobiología

Biofísica

Estadística

Probabilidad

Álgebra

Cálculo


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Avances de la biologíaAntes de que la biología se constituyera como ciencia existía un compendio de conocimientos,

modestos y en algunos casos erróneos, conformados por las observaciones de fi lósofos y natu-

ralistas como Aristóteles (384 a.C.-322 a.C.), Plinio el viejo (23-79) y Arquímedes (287 a.n.e-212

a.n.e) y de médicos como Hipócrates (460 a.n.e-365 a.n.e) y Galeno (129-216), los cuales sentaron

las bases y fundamentos conceptuales de esta ciencia y de otras como las matemáticas, la

física, la botánica, la medicina y la taxonomía, por mencionar sólo algunas.

Durante la Edad Media no hubo un avance de la ciencia. Al contrario, hubo varios intentos

por frenarla, por ejemplo, en el año 640 se ordenó destruir la biblioteca de Alejandría con

el objetivo de desaparecer los más de 500 mil libros que albergaba. Asimismo, era común

encarcelar a pensadores por cuestionar ideologías predominantes en la época, como le ocu-

rrió a Roger Bacon (1214-1292), quien fue sentenciado a pasar los últimos 15 años de su vida

en prisión por cuestionar las prácticas de la Astrología. El Tribunal de la Santa Inquisición

persiguió a pensadores como Giordano Bruno (1548-1600), Nicolás Copérnico (1473-1543) y

Galileo Galilei (1564-1642), entre otros, por dar a conocer nuevas hipótesis y leyes relacionadas

con el mundo que atentaban contra la fe cristiana. Es por estos eventos que la Edad Media se

denominó época del “Oscurantismo”, en la que, a pesar de algunos esfuerzos por impulsar

la generación del conocimiento científi co que hicieron personajes como Carlo Magno (742-

814) mediante la creación de escuelas en monasterios, las sociedades vivían en una profunda

ignorancia, fomentada en parte por las constantes guerras europeas.

Afortunadamente, durante el Renacimiento se promovió la fundación

de varias universidades, en donde se concentraron personajes que im-

pulsaron el avance de la ciencia. Un notable caso es el de Anton van

Leeuwenhoek (1632-1723), quien, al igual que Roger Bacon, trabajó en

el mejoramiento de lentes y logró aumentar la resolución de los micros-

copios de la época, facilitando con ello el avance en el conocimiento

de diferentes organismos microscópicos, los cuales tienen importantes

efectos negativos y positivos en la salud humana. Además, sus lentes

ayudaron a que posteriormente, en 1665, Robert Hooke (1635-1703) hi-

ciera observaciones de los espacios a manera de celdillas en el corcho.

Dichas observaciones fueron los principios de la teoría celular de Schlei-

den y Schwann que establece que todos los seres vivos están formados

por células.

Durante la Revolución científi ca (fi gura 1.10), que se dio entre los años

1500 y 1700, se hicieron importantes cambios de paradigmas, de creer

que la Tierra era el centro del Universo se aceptó que los planetas, in-

cluido el nuestro, se mueven alrededor de Sol (sistema heliocéntrico de

Copérnico). Para la biología un gran avance fue el combatir ideas como la generación espontá-

nea con los trabajos de Francesco Redi (1626-1697) y desechar el paradigma del creacionismo

prevaleciente desde la Edad Media.

Figura 1.10 Bertinni G. (1858). Galileo Galilei muestra al Dogo de Venecia cómo usar el telescopio [Fresco]. Villa Andrea Ponti, Sala Bertini. Galileo introdujo la experimentación para confrontar ideas.

Conoce más acerca de la vida de quienes se enfrentaron al mundo microscópico en el libro Cazadores de microbios de Paul de Kruif. Lo puedes consultar en: http://edutics.mx/UTb.

AVERIGUA MÁS

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Figura 1.11 Betbeder F. (1874). Prof. Darwin [Litografía en color]. Portada del documento

"Fígaro" N.475, Londres, miércoles 18 de febrero de 1874. La teoría de Darwin establecía que la especie humana está

sometida a las mismas presiones que ejerce la naturaleza sobre el resto de los animales,

lo que le valió fuertes críticas y burlas.

La ciencia y la tecnología siempre van de la

mano. Sin el invento del microscopio, no hubiera sido posible entender la

estructura celular ni la vida microscópica.

El creacionismo era un tipo de pensamiento que establecía que todas las

formas de vida fueron obra de una creación divina y que, debido a su per-

fección, no cambiaban su diseño. La idea de que sí existe un cambio de

las especies a través del tiempo fue propuesta en dos obras del naturalista

inglés Charles Darwin (1809-1882), quien en 1858 publicó su Teoría de la evo-

lución de las especies por medio de la selección natural y en 1859, en su obra

El origen de las especies. A estas conclusiones también llegó Alfred Wallace

(1823-1913). Para una sociedad acostumbrada a la idea de que nada cambia

en la Tierra desde su creación divina, los trabajos de Darwin, que se oponían

a un origen sobrenatural de las especies, causaron conmoción (fi gura 1.11).

Dos contemporáneos de Darwin, curiosamente nacidos en el mismo año,

fueron el francés Luis Pasteur (1822-1895) y el austriaco Gregor Mendel

(1822-1844). Pasteur dedicó su vida entera a la teoría del origen microbiano

de las enfermedades infecciosas. Gracias a sus estudios terminó con la

antigua idea de la “generación espontánea”, la cual afi rmaba que algunos

seres vivos (como las larvas de dípteros) se formaban espontáneamente de

la carne en putrefacción. Asimismo, dio un impulso a la industria alimen-

taria con su método de pasteurización, que consiste en someter ciertos

alimentos a altas temperaturas para eliminar las bacterias y evitar su

descomposición. Además desarrolló las vacunas, especialmente contra la

rabia (1885). Por su parte, Mendel trabajó con cientos de cruzas en plantas

y los resultados le generaron la idea de que existían ciertos “factores” que se heredaban de

una generación de plantas a otra. Mendel ahora es conocido como el padre de la genética

por su trabajo con los caracteres que pueden ser heredados; es uno de los pocos científi cos

que ha establecido leyes en la biología.

La Sociedad de Historia Natural austriaca del siglo XIX no logró comprender la

relevancia de los descubrimientos de Gregor Mendel. Fue hasta principios del

siglo XX, en 1902, cuando gracias al desarrollo de nuevas tecnologías en los mi-

croscopios. Walter Sutton (1877-1916) y Theodor Boveri (1862-1915) descubrieron

los cromosomas que contienen los genes, esos “factores” que Gregor Mendel

buscaba y que intervienen en la herencia. Al trabajo de estos dos investigadores

se le conoce como la Teoría cromosómica de la herencia, la cual, en conjunto con

la Teoría de la evolución de las especies de Darwin, ha dado lugar a múltiples

investigaciones y otras teorías, como la de la herencia ligada al sexo, en 1910,

de Thomas Morgan (1866-1945) y la Teoría sintética de la evolución, de 1937, de

Theodosius Dobzhansky (1900-1975).

Quizá uno de los mayores avances de la biología es el descubrimiento de la estructura del ácido

desoxirribonucleico (ADN) en 1953 por James Watson (1928- ) y Francis Crick (1916-2004), por

el cual ganaron el Premio Nobel. Con este descubrimiento nace la biología molecular, que ha

sido aplicada en muchas disciplinas, como la antropología, la taxonomía molecular, la medicina

forense, la ingeniería genética, la evolución molecular y la biotecnología, entre muchas otras.

Como verás, la biología es una ciencia en constante desarrollo y de enorme alcance, en donde

el nuevo conocimiento biológico surge continuamente gracias al trabajo de miles de biólogos

alrededor del mundo.

Actividad 4, p. 6


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Niveles de organización de la materia viva Los seres vivos están presentes en casi todo el planeta, desde las profundidades de los océanos

hasta las altas y frías montañas, y desde los cálidos trópicos hasta las inhóspitas regiones po-

lares y desérticas. Los biólogos estudian a las especies, los ambientes en los que habitan y la

manera en que ambos interactúan intercambiando materia y energía. Pero ¿de qué manera se

te ocurre que se podrían organizar para su estudio? Para ello, los biólogos dividen la enorme

diversidad de especies, ambientes y procesos en niveles de organización de la materia viva:

1. Moléculas, átomos y las partículas subatómicas que los componen. Si bien este nivel

pertenece más a la química y física, a los biólogos les sirve para comprender el funcio-

namiento de los seres vivos y sus procesos en toda su complejidad, los cuales no son

explicables tan sólo con las leyes de éstas disciplinas.

2. Organelos. Son estructuras internas de las células con compartimentos rodeados por

membranas que tienen una determinada función. Por ejemplo, la mitocondria es la es-

tructura en donde se genera energía en los eucariontes.

3. Células. Representan la unidad más pequeña de la estructura de los seres vivos y es ca-

paz de funcionar independientemente, por ejemplo, tienen la capacidad de reproducirse.

Existen más de 250 tipos de células de formas muy variadas y su tamaño oscila entre 1 y

100 μm de diámetro (1 micra = milésima parte de 1 milímetro).

4. Tejidos: Están presentes en organismos multicelulares. Se trata de agrupaciones de células

que desarrollan en conjunto una función especial. Por ejemplo, el tejido muscular cardia-

co, el epitelial, el conectivo, el nervioso y otros como el hematopoyético y sanguíneo, el

linfoide y el gonadal.

5. Órganos: Están presentes en organismos multicelulares. Están constituidos por grupos

de células o tejidos que realizan una determinada función. Por ejemplo, el corazón es un

órgano que bombea la sangre en el sistema circulatorio.

6. Sistemas: Están presentes en organismos multicelulares. Están constituidos por grupos de

células, tejidos y órganos que están organizados para realizar una determinada función.

Por ejemplo, el sistema circulatorio.

7. Organismos o individuos: Pueden ser unicelulares o multicelulares. Los individuos mul-

ticelulares presentan células especializadas y división de funciones en tejidos, órganos

y sistemas.

8. Especie: Grupo de individuos similares que tienden a aparearse entre sí dando origen a

descendencia fértil. Por ejemplo, pumas, colibríes, bacterias y hongos, entre otras.

9. Poblaciones: Grupos de individuos de la misma especie que comparten un área geográfica.

10. Comunidades: Es la relación entre grupos de diferentes poblaciones. Por ejemplo, las

comunidades del desierto pueden consistir en conejos, coyotes, víboras, ratones, aves y

plantas que soportan altas temperaturas.

11. Ecosistemas: Se refieren a la relación entre un grupo de organismos entre sí y su medio

ambiente.

12. Biosfera: El planeta Tierra puede ser seccionado en atmósfera (aire), litósfera (tierra fir-

me), hidrósfera (agua) y biósfera (vida). Ésta representa la parte del planeta que contiene

a todos los seres vivos y a los ecosistemas que son su ambiente, desde las altas montañas

hasta el fondo de los océanos.

Estos niveles los puedes apreciar a detalle en la figura 1.12 de la página 22.

Ejercicio 4, p. 7

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Sistema de órganos Están formados por diversos

tejidos y órganos. Por ejemplo, el sistema muscular, el sistema

óseo, el sistema digestivo.

MoléculasLas moléculas están

formadas por la unión de átomos, por ejemplo el agua, las proteínas o

el adn.

ÁtomosLos átomos están

formados por partículas subatómicas.

OrganelosLas moléculas se organizan y forman estructuras llamadas

organelos, como las mitocondrias (verde), lisosomas (rosa oscuro), retículo endoplásmico rugoso

(rojo) y centriolos (azul claro), que se encuentran dentro de la célula.

CélulasLas células están

formadas por organelos, que realizan diversas

funciones. Es la unidad mínima de vida.

ÓrganosLos órganos están formados

por tejidos, por ejemplo, el hígado o los huesos.

OrganismoEn organismos

multicelulares, los sistemas trabajan

juntos para dar funcionalidad al

organismo. En el caso de los unicelulares la célula por sí misma es

el organismo.

Comunidad Es un conjunto de

poblaciones de diferentes especies.

Ecosistema Es la relación de los seres

vivos que interactúan entre sí y con el ambiente.

Por ejemplo, la sabana africana.

Biosfera Capa de la Tierra en donde se desarrollla

la vida. Incluye la litósfera, hidrósfera, atmósfera y todos los ecosistemas.

Población Es un conjunto de organismos

e individuos, por ejemplo, familias de elefantes.

TejidosVarias células que tienen la misma función forman

tejidos.

Figura 1.12 Ejemplo de los niveles de organización en los seres vivos.


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Figura 1.13 Para llevar a cabo el proceso de fotosíntesis, las plantas necesitan agua, sales minerales, luz del sol y CO2.

Características de los seres vivosDe tus clases de química sabes que la materia está formada por átomos que, a su vez, confor-

man los elementos. En los seres vivos se han encontrado parte de los elementos químicos que

están presentes en el Universo. De todos los elementos de la tabla periódica, al menos 25 son

componentes de los seres vivos y se les conoce como elementos biogenésicos o bioelementos

(de bios: vida, y génesis: origen). Constituyen aproximadamente 95% de la masa total de los

seres vivos. Entre ellos están el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N),

el fósforo (P) y el azufre (S).

Si algunos compuestos están presentes en las estrellas y también en los seres vivos, entonces,

¿cuáles son las características que defi nen a un ser vivo? Al estudiar la naturaleza, se han

encontrado ciertos principios que comparten inequívocamente todos los seres con vida, los

cuales veremos a continuación:

Estructura celularSi bien todos los seres vivos tienen una composición química similar a la del Universo, en los

organismos ésta se encuentra organizada estructural y funcionalmente en unidades imper-

ceptibles a simple vista por su tamaño microscópico: las células.

Todo ser vivo, por sencillo que sea, está compuesto por una o más células, las cuales realizan

funciones como la nutrición, respiración, crecimiento y reproducción para fi nalmente morir.

En organismos complejos estas células forman parte de otras estructuras más complejas,

como tejidos, órganos, aparatos, entre otros.

Metabolismo: catabolismo y anabolismoPara que los seres vivos realicen todas sus funciones, las células requieren energía. La principal

fuente de energía que utiliza la vida proviene de la que sus células son capaces de transformar

de una fuente a otra. Por ejemplo, la principal fuente de energía en la Tierra proviene del Sol, sin

embargo, esta energía lumínica debe ser transformada en otra que haga posible la vida.

La suma de todas las funciones que realizan los seres vivos, que se

basan en reacciones químicas, se conoce como metabolismo. Aquellas

funciones metabólicas que permiten la generación o aportación de

energía a los seres vivos y que puede traducirse en materia se cono-

cen como reacciones anabólicas. Mientras que aquellas funciones que

consumen energía al degradar moléculas o células se conocen como

reacciones catabólicas.

Un ejemplo de anabolismo es la fotosíntesis. Las moléculas de clorofi la

convierten la energía de la luz solar en la energía química de los

alimentos: los azúcares (fi gura 1.13). La energía química del azúcar

pasa de las plantas a los organismos que las consumen. Por su parte,

un ejemplo de función catabólica es la digestión, proceso en el que

se descomponen moléculas complejas presentes en los alimentos

en otras más simples que requieren las células para realizar sus

funciones.

Dióxido de carbono

Vapor de agua

Sales minerales

Luz solar

Oxígeno

Agua

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OrganizaciónExisten organismos sencillos formados de una célula, muchos de ellos microscópicos, y or-

ganismos que se componen de muchas células llamados pluricelulares. En estos últimos las

células se agrupan de acuerdo con su forma y función y constituyen tejidos, como el nervioso.

A su vez, los tejidos se combinan en otra unidad llamada órgano (fi gura 1.4), por ejemplo, el

cerebro o el estómago.

Varios órganos en conjunto forman aparatos y sistemas. En am-

bos casos se trata de conjuntos de órganos que cumplen una

función, sin embargo, los aparatos tienen una continuidad o

una secuencia anatómica, como el aparato digestivo o el circu-

latorio. Mientras que los sistemas no exhiben esta continuidad,

por ejemplo, el sistema endocrino, el cual está constituido por

glándulas distribuidas por todo el cuerpo, como las suprarre-

nales, la tiroides, la hipófi sis y el páncreas, que se comunican a

distancia mediante hormonas. La compleja conjunción de estos

niveles de organización, funcionando de manera coordinada,

forma los organismos o individuos.

HomeostasisSe refi ere a la capacidad de los seres vivos para mantener un equilibrio en su interior, inde-

pendientemente de que existan pequeñas variaciones internas o en el exterior.

En organismos unicelulares, la homeostasis puede verse refl ejada en algunos procesos, como

la permeabilidad de las membranas celulares, las cuales, en condiciones normales, permitirán

el paso sólo a aquellos componentes útiles a las células; o la excreción de desechos que no son

útiles a las células y en la existencia de un balance hídrico o en la tonicidad del citoplasma.

En organismos pluricelulares, un ejemplo de homeostasis es la

temperatura del cuerpo, que se debe mantener en ciertos rangos.

Esto se da por la piloerección (fi gura 1.15) que es una respuesta del

organismo para retener el calor del cuerpo. Ante un estímulo, se

activa el sistema nervioso simpático, aumenta la actividad de los

sistemas circulatorio y muscular lo que provoca la contracción

del músculo piloerector, elevando los vellos de las extremidades,

así se forma una capa que aisla la piel del aire frío. En organismos

que regulan su temperatura (endotermos), si aumenta la tem-

peratura interna del organismo, la temperatura en la sangre se

eleva también y, al llegar a las células cerebrales encargadas

de modular la temperatura, se activa la sudoración en organis-

mos que posean glándulas, o bien, se activan conductas como el

jadeo que realizan algunas especies, como las aves. En general, se puede establecer que a mayor

homeostasis, mayor es la autorregulación en las células de los organismos.

Figura 1.14 El mesenterio es el repliegue del peritoneo que une los intestinos y el estómago a la pared posterior de la cavidad abdominal. Recientemente los científicos del

Hospital Universitario de Limerick, en Irlanda, determinaron que por sus funciones se clasifica como órgano.

Figura 1.15 Durante la piloerección se contraen los músculos de los folículos pilosos, lo que provoca que

los vellos se levanten sobre la piel.

Te invitamos a conocer más acerca de la homeostasis, sus características y las estructuras involucradas en ella para lograr el mantenimiento del equilibrio dentro de los organismos. Visita la siguiente dirección electrónica: http://edutics.mx/Upy.

TIC


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Figura 1.16 La dermatitis atópica provoca erupciones en la piel al exponerse a sustancias irritantes, incluso hay personas que aunque no la padezcan son sensibles a ciertas sustancias.

Figura 1.17 Las culebras rayadas se reproducen en la primavera, muchos machos compiten por reproducirse con la hembra. El consumo de energía que requieren los machos para este proceso acorta su tiempo de vida.

IrritabilidadEsta característica hace referencia a las respuestas de re-

chazo o aceptación que exhiben los seres vivos hacia dis-

tintos estímulos (fi gura 1.16). A nivel celular, una respuesta

de atracción es la que exhiben las células fagocitos. Estas

células están presentes en la sangre y otros tejidos en los

animales y son las encargadas de eliminar del cuerpo toda

clase de partículas que sean nocivas para el organismo,

como bacterias u otros agentes patógenos. Por su parte,

las células reproductoras, como los espermatozoides, de-

ben reconocer y aproximarse a los óvulos (mediante mo-

vimientos con fl agelos) en una respuesta de atracción. Al-

gunos organismos multicelulares, como los girasoles de la

especie Helianthus annuus, exhiben una conducta de atracción a la luz, la cual van siguiendo a

lo largo del día. Esta conducta en plantas es conocida como fototropismo positivo.

ReproducciónLos seres vivos de todas las especies forman nuevos seres que

reemplazarán a los anteriores mediante el proceso de repro-

ducción. En la naturaleza existen procesos para garantizar la

permanencia de las especies. Por ejemplo, en la reproducción sexual existen dos células especializadas provenientes de pro-

genitores de diferente sexo que, al unirse, forman un cigoto,

el cual crece formando un nuevo individuo (fi gura 1.17). En

la reproducción asexual no participan gametos o células repro-

ductoras, hay una división de “células madre”. Por ejemplo,

algunas plantas y protozoarios que se reproducen así dejan

individuos pequeños idénticos al progenitor. Algunos otros

organismos incluso poseen las dos estrategias de reproduc-

ción (sexual y asexual), como los hongos, helechos, musgos y

algunas plantas y animales celenterados, como las medusas

y anémonas. Los individuos que se reproducen sexualmente,

al ser una mezcla del material hereditario de sus progenitores, tienen mayor variabilidad genética.

Una mayor variabilidad en el contenido genético les confi ere a los organismos mayores capacidades

para enfrentar retos provenientes del ambiente, es decir, tendrán mayor capacidad de adaptarse.

CrecimientoGracias a la nutrición, en donde ocurre un intercambio de materia y energía, la mayoría de

los seres vivos aumentan de tamaño conforme pasan de una etapa a otra de su ciclo de vida.

Para algunas especies, el aumentar de tamaño corporal puede ser indispensable, e incluso un

requisito, para iniciar el proceso de la reproducción. Por ejemplo, algunas especies de agaves

grandes alcanzan su madurez entre los 10 y 25 años de edad.

Ejercicio 6,p. 8

Actividad 5,p. 8

La irritabilidad se presenta en todos los seres vivos por igual, desde una bacteria hasta una ballena azul. Sin embargo, las respuestas que se dan entre ellos son muy diferentes en dos sentidos: la cantidad de respuestas posibles y su complejidad dependen de los mecanismos y sistemas de coordinación orgánica que tenga cada organismo.


Ejercicio 5,p. 7

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Ancestro común Des

cend

ient

es

Platyspiza crassirostris

Cactospiza pallida

Camarhynchus parvulus

Geospiza scandens

Geospiza magnirostris

Certhidea olivacea

AdaptaciónSe refi ere a la capacidad que tienen los seres vivos de adecuarse a los factores ambientales

cambiantes. La naturaleza exhibe una gran plasticidad (maleabilidad producto en gran medi-

da de la variación genética). Algunos ejemplos de adaptaciones son cambios en estructuras o

en algún rasgo de la morfología del organismo, en el tamaño, color y comportamientos, entre

otros. Dicha capacidad de adaptación se encuentra limitada, es decir, los cambios ambientales

no deben ser bruscos ni sostenidos por largos periodos.

Una herramienta llamada diagrama de árbol es un esquema con que los biólogos evolutivos

ilustran cómo se ha dado la descendencia con modifi cación. Ofrecen un análisis visual de

las modifi caciones que se han derivado en los descendientes a partir de un ancestro común

(fi gura 1.18).

Desafortunadamente, los cambios ambientales abruptos y de gran intensidad producidos por el

calentamiento global están llevando a las especies más allá de sus límites tolerables, por lo que

en la actualidad enfrentamos la perdida de especies más crítica en toda la historia del planeta.

Como habrás identifi cado, a la par de estudiar los procesos que se llevan a cabo en todos los

seres vivos, la biología le ofrece al ser humano un entendimiento de sí mismo como parte

integral de la biodiversidad, debido a que ayuda a la comprensión de la estructura del cuerpo

humano y de muchos de los mecanismos que explican su funcionamiento. Por ejemplo, uno

conoce cuáles son los mecanismos sensoriales que se traducen a través de distintos tipos de

células que son las responsables de hacernos sentir dolor cuando nos quemamos o pinchamos

con agujas. Comprendemos por qué nos enfermamos y qué componente de nuestro cuerpo

se ve alterado dependiendo el tipo de enfermedad, así como la manera en que actúan las

vacunas y la batalla que promueven en nuestro sistema inmune.

Conforme avancemos en el estudio de la biología a lo largo de este libro los conceptos revisados

en este bloque te permitirán reconocer los fundamentos científi cos para llevar una vida sana,

tomar decisiones conscientes e informadas sobre una alimentación balanceada, asimismo te

permitirán relacionar los componentes de la célula con la homeostasis, su producción y gasto

energético para poder así explicar los procesos internos de los organismos. Por último, podrás

asumir una postura crítica y explicar los procesos degenerativos de crecimiento y reparación de

tejidos, valorando la importancia de las técnicas biológicas.

Actividad de integración,

p. 13

Actividad 6, p. 8

Evaluación final, p. 14

Figura 1.18 Este árbol muestra diferentes especies de pinzones que Charles Darwin descubrió en las Islas Galápagos durante su viaje en el Beagle. Aunque todas las aves son del mismo tamaño (aprox. 10 a 20 cm), las principales

diferencias se encuentran en el tamaño y forma del pico.


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Evaluación diagnóstica 1B


I. Escribe dentro del paréntesis de la derecha, el número que corresponde a la respuesta correcta.

1. Son características de las ciencias, excepto: ( )

a) Sistemática b) Modifi cable c) Verifi cable d) Subjetiva

2. Es la ciencia que estudia la vida. ( )

a) Física b) Química c) Biología d) Botánica

3. Es la herramienta a partir de la cual la ciencia genera conocimiento nuevo. ( )

a) Método inductivo b) Método científi co c) Método deductivo d) Método mixto

4. Es la unidad mínima de la vida. ( )

a) Célula b) Virus c) Mitocondria d) Individuo

5. Es un ejemplo del nivel de organización de la materia viva llamado órgano. ( )

a) Núcleo b) Moléculas c) Estómago d) Individuo

II. Define los siguientes conceptos con tus palabras y proporciona un ejemplo.

1. Hipótesis

2. Teoría

III. Escribe las palabras que faltan.

1. Los seres vivos tienen características como: ,

y .

2. Algunas subdisciplinas dedicadas al estudio de la diversidad taxonómica son ,

que estudia a las plantas, y la zoología, que estudia a .

3. es considerado el padre de

la genética por su trabajo con chícharos, que le permitió establecer las leyes de la .

IV. Anota en la línea la palabra "Sí" si la afirmación es correcta y la palabra "No" sino lo es.

1. La física y la química se relacionan con la biología

2. Las partículas subatómicas al unirse forman moléculas

3. Al conjunto de células con la misma función se llama tejido

4. Los cloroplastos son organismos unicelulares

5. Todos los seres vivos se reproducen MATERIAL D

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B 1Biología como ciencia de la vida

EJEMPLIFICAR LAS CARACTERÍSTICAS DE LA CIENCIA

I. Describe y proporciona un ejemplo de las características de la ciencia.

Característica Descripción y ejemplo

Sistemática

Metódica

Objetiva

Verificable

Modificable

II. Compara tus resultados con los de tus compañeros.

DESCRIBIR EL MÉTODO CIENTÍFICO

I. Contesta lo siguiente.

1. ¿En qué consiste el método científi co?

2. ¿Qué pasaría si la biología o cualquier otra ciencia no tuviera un método?

3. ¿Por qué se dice que las hipótesis deben ser falseables?

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EJERCICIO 2

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IDENTIFICAR LOS PASOS DEL MÉTODO CIENTÍFICO

I. En parejas, lean en http://edutics.mx/Ucc acerca del descubrimiento de la vacuna contra la rabia hecho por Pasteur y luego respondan lo siguiente.

1. ¿Qué problema resolvió Pasteur?

2. ¿Qué observaciones hizo?

3. ¿Qué hipótesis probó?

4. ¿Qué experimentos hizo para poner a prueba su hipótesis?

ANALIZAR UN PROBLEMA DEL ENTORNO POR MEDIO DEL MÉTODO CIENTÍFICO

I. Reúnete con dos compañeros y escojan un problema de su localidad que les llame mucho la aten-ción y descríbanlo en su cuaderno.

II. Comenten qué aspecto de este problema les gustaría investigar y cómo podrían hacerlo con el método científico.

III. Elaboren un esquema con los pasos del método científico donde expliquen qué harían en cada uno de ellos.

IV. Pidan a otro equipo que revise su esquema y realicen las modificaciones pertinentes.

V. Elaboren una presentación en PowerPoint en la que expongan ante el grupo el problema que eligie-ron y cómo emplearían el método científico para estudiarlo.

VI. Elaboren en grupo una conclusión sobre la importancia del método científico en la investigación científica.

ACTIVIDAD 1

ACTIVIDAD 2

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RECONOCER EL CAMPO DE ESTUDIO DE LA BIOLOGÍA

I. Responde lo siguiente.

1. ¿Por qué antes de que la biología se constituyera como una ciencia, el ser humano se interesó por

conocer la naturaleza y a los seres que viven en ella?

2. ¿Cuál es el campo de estudio de la biología?

3. ¿Por qué no basta con ser un polímata para estudiar a los seres vivos?

4. ¿Por qué es importante la biología para la sociedad?

RECONOCER LA RELACIÓN DE LA BIOLOGÍA CON OTRAS CIENCIAS

I. En parejas seleccionen una ciencia con la que interaccione la biología, la que más les llame la atención.

II. Investiguen cómo se beneficia la biología con esta interacción, qué herramientas le brinda y cómo le ayuda a estudiar a los seres vivos. Den un ejemplo.

III. Organicen la información, sintetícenla y elaboren un guión para hacer un podcast. Pueden apo-yarse en la siguiente dirección electrónica: http://edutics.mx/UcV.

IV. Presenten su podcast ante el grupo.

IDENTIFICAR LAS PRINCIPALES APORTACIONES DE LA BIOLOGÍA

I. Investiga en fuentes bibliográficas y electrónicas aportaciones de la biología, además de las que ya revisaste en el libro.

II. Una vez que hayas recopilado estas aportaciones, elabora una línea del tiempo y ubícalas en ella.

III. Describe cómo influyen estas aportaciones en tu vida diaria o cómo se relacionan contigo.

EJERCICIO 3

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ACTIVIDAD 4

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MENCIONAR LOS DIFERENTES NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA

I. Completa la tabla anotando el nivel de organización de la materia al que pertenece cada ejemplo y explica por qué lo ubicaste ahí.

Ejemplo Nivel de organización de la materia al que pertenece

Electrón

Desierto

Músculo

Bacteria

Páncreas

Neurona

Mariposa monarca

Homo sapiens

Peces, crustáceos y moluscos de un arrecife de coral

Sistema reproductivo

Lobos de la tundra

II. Compara tu clasificación con las de tus compañeros. Comenten las diferencias.

IDENTIFICAR SERES VIVOS Y SU EFECTO EN MI COMUNIDAD

I. Elabora en tu cuaderno un listado de 10 seres vivos que, debido a sus actividades biológicas, han tenido un efecto en tu comunidad. Toma como referencia el ejemplo que se muestra a continuación.

Organismos Actividad biológica Efecto

Insectos Reproducción Plaga

Bacterias Fermentación Alimentos

II. Revisen en parejas sus respuestas.

EJERCICIO 4

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RECONOCER LAS FUNCIONES DE LOS SERES VIVOS

I. Completa las oraciones con la palabra correcta.

1. La suma de todas las funciones que realizan los seres vivos que se basan en reacciones químicas

se conoce como .

2. Un ejemplo de anabolismo es la .

3. Las moléculas de convierten la

energía de la en energía

de los alimentos: los azúcares.

4. Un ejemplo de función catabólica es la .

RECONOCER CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

I. Lee el artículo Virus que está en http://edutics.mx/UcT y luego contesta.

1. ¿Los virus tienen las características de un ser vivo? Descríbelas.

2. ¿Están formados por células?

3. ¿Están formados por las mismas moléculas que el resto de los seres vivos?

4. ¿Tienen genes?

5. ¿Se adaptan y evolucionan?

OBSERVAR ADAPTACIONES DE SERES VIVOS

I. Observa el tipo de pico que poseen las aves que hay en tu localidad e identifica sus características como la forma, el tamaño y el grosor, entre otras. Puedes basarte en la página 39 del Manual para principiantes en la observación de las aves, disponible en http://edutics.mx/Uc9.

II. Con base en tus observaciones, responde.

1. ¿Qué alimento crees que comerán, de acuerdo con el tipo de pico que poseen?

2. ¿Por qué esta característica es una adaptación?

3. ¿Qué les sucede a los seres vivos que no se adecuan a su medio ambiente?

EJERCICIO 6

ACTIVIDAD 5

ACTIVIDAD 6

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PROBAR UNA HIPÓTESIS

Identificación del problema y formulación de preguntas de carácter Identificación del problema y formulación de preguntas de carácter científicocientíficoLos desastres ambientales siempre son motivo de preocupación local, nacional y mundial. En México, ¿cuál

es el nivel de interés de la población por este tema?

Planteamiento de hipótesis Planteamiento de hipótesis Propón una hipótesis y compárala con las de tus compañeros. Por ejemplo: Los mexicanos están más pre-

ocupados por el calentamiento global en los últimos 3 años que en años anteriores.

Experimentación (obtención y registro de información)Experimentación (obtención y registro de información)

ProcedimientoProcedimiento 1. Visita la página de la herramienta Google Trends, disponible en http://www.edutics.mx/UfM, y familiarízate

con ella.

2. En el espacio "Explorar" escribe “Desastres ambientales” para saber la tendencia de búsqueda.

3. Ve a la pestaña "Últimos 12 meses", selecciona la opción "Intervalo de tiempo personalizado" y elige del 1

de enero de 2014 (o 01/01/2014) al presente.

4. Observa los datos de las gráfi cas en "Interés a lo largo del tiempo". A la derecha se encuentran los países

con más búsquedas del tema, temas relacionados y consultas relacionadas.

5. Busca otros términos más específi cos para completar tu investigación.

APPLICACIÓN 1

Figura 1.1. Plataforma Google Trends, herramienta de Google Labs. Fuente de datos: Google Trends (www.google.com/trends).

Contrastación de resultadosContrastación de resultadosVerifi ca si tu hipótesis se comprobó e intenta explicar a qué se debe. Para hacer el análisis y discutir los

resultados considera las siguientes preguntas.

1. ¿En qué países han buscado más estas palabras? ¿Son los que esperabas?

2. ¿Por qué crees que otros países no realizan búsquedas de esas palabras?

3. ¿Qué aplicaciones crees que puede tener esta herramienta en la ciencia?

4. ¿Hay alguna relación entre el país que busca esas palabras y efectos en su entorno? Da un ejemplo.

5. ¿Cuál es la situación en México?

Comunicación de resultadosComunicación de resultadosElabora un reporte con las gráfi cas que obtuviste, redacta una conclusión sobre lo que observaste y plás-

mala en un cartel.

1.1. Introduce la palabra. 2.2. Observa la tendencia en el tiempo. 3.3. Ubica el interés por región.

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Actividad experimental 1¿Qué es lo que crece: hongos o bacterias?¿Qué es lo que crece: hongos o bacterias?Identificación del problema y formulación de preguntas de carácter Identificación del problema y formulación de preguntas de carácter científicocientíficoExisten varios sustratos en los que se pueden cultivar hongos y bacterias. ¿Cómo se podrá diferenciar entre

los hongos y bacterias que crecen en un cultivo?

Planteamiento de hipótesis Planteamiento de hipótesis Elaboren una hipótesis. Por ejemplo: Las bacterias y los hongos presentarán características morfológicas

distintivas que permitirán discriminarlos cuando crezcan en el cultivo.


Materiales y reactivosMateriales y reactivos6 cajas de petri o recipientes pequeños de plástico, recipiente para hervir agua, plástico para envolver

alimentos, agujas de ganchillo para tejer de 1.0 mm o 1.40 mm, encendedor, grenetina o gelatina transpa-

rente, papas y muestras de varios productos.

ProcedimientoProcedimiento 1. Corten las papas en rodajas y cuésanlas hasta que estén suaves. Retírenlas y conserven el agua.

2. Hiervan agua nuevamente, agreguen la grenetina y revuelvan hasta disolverla.

3. Añadan el agua de papa y dejen enfriar durante 3 minutos.

4. Viertan la disolución en las 6 cajas de Petri o en los recipientes y tapen para evitar contaminación.

Éstos servirán para cultivar hongos o bacterias.

5. Aparten 2 cajas en las que no se cultivara nada, es decir se usarán como control.

6. Refrigeren todas las cajas para que se solidifi que la gelatina.

7. Sáquenlos y déjenlos a temperatura ambiente.

8. Con las agujas toquen el suelo o cualquier superfi cie e inoculen en forma de zig-zag sobre la gelatina.

9. Tapen y conserven por 3 días las cajas selladas en un lugar seco a temperatura ambiente.

10. Observen las cajas con una lupa o, si es posible, con un estereomicroscopio.

11. Describan lo que ven: la forma, el contorno, el color, etcétera.

Contrastación de resultadosContrastación de resultadosDespués de los 3 días observen si hay presencia de microorganismos u organismos

Con base en sus observaciones contesten las siguientes preguntas:

1. ¿Qué microorganismos crecieron en las cajas o en los recipientes? ¿Cómo lo saben?

2. ¿Por qué los hongos y las bacterias se consideran seres vivos? ¿A qué nivel de organización pertenecen?

3. ¿Qué estructuras de las células que crecieron pueden darte la clave para saber esto?

Comunicación de resultadosComunicación de resultadosElaboren un cartel en donde muestren sus resultados. Coméntenlos con su grupo. MATERIA

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Actividad experimental 2Obtención de datos cuantitativos: variabilidad de la Obtención de datos cuantitativos: variabilidad de la estatura de los compañeros y estimación de la capacidad estatura de los compañeros y estimación de la capacidad para enroscar la lenguapara enroscar la lenguaIdentificación del problema y formulación de preguntas de carácter Identificación del problema y formulación de preguntas de carácter científicocientíficoAlgunas características genéticas se pueden estimar cuantitativamente mediante la toma de ciertos datos.

Planteamiento de hipótesis Planteamiento de hipótesis Elaboren una hipótesis falseable. Por ejemplo: Todos los compañeros de grupo serán capaces de enroscar

la lengua. De manera similar, elaboren una hipótesis falseable para la estatura.


Materiales y reactivosMateriales y reactivosFlexómetro, lápiz, libreta para hacer anotaciones.

ProcedimientoProcedimiento 1. Midan la altura de los compañeros del salón y en su libreta registren sus datos en una tabla como la

siguiente.

Alumno(a) Altura

2. Estimen cuántos compañeros pueden enrollar la punta de la lengua y registren sus datos en su libreta.

¿Puede enrollar la lengua?

Alumno(a) Sí No

1

2

3

4

Contrastación de resultadosContrastación de resultadosUna vez reportados los datos en la tablas, grafíquenlos separando hombres y mujeres. Comenten los re-

sultados.

Comunicación de resultados Comunicación de resultados Elaboren conclusiones con base en las gráfi cas, considerando altura, habilidad y género. Presenten por

turnos su información ante el grupo.MATERIA

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Actividad HSE¿Cómo ponerse en los zapatos del otro? ¿Cómo ponerse en los zapatos del otro? Habilidad general: Conciencia social

Habilidad específi ca: Empatía

I. Lee el siguiente texto.

¿Cómo te sientes cuando no entienden lo que quieres expresar o lo que sientes? Puede ser muy frus-

trante y hacerte sentir mal. Estando del lado contrario, ¿tú lo has hecho con los demás? ¿Has intentado

comprender cómo se sienten o piensan los demás?

Cuando eres capaz de entender lo que le sucede a otra persona, y desechas la idea de que todos pien-

san y sienten igual que tú, es cuando generas empatía, lo cual favorece la convivencia armónica con

los demás.

Entender la perspectiva del otro e imaginar lo que siente permite que la otra persona se sienta valo-

rada y respetada.

1. Comenta con tus compañeros cómo pueden aprender a ser empáticos.

II. Lee el siguiente esquema, te puede servir para comprender al otro.

Aprender a reconocer lo que otros piensan y sienten nos permite desarrollar habilidades para relacio-

narnos con los demás, comunicarnos y establecer relaciones más profundas.

III. Selecciona a un compañero y platica con él. Básate en las siguientes preguntas.

1. ¿Crees que tu compañero tenga algún problema? ¿Qué te dicen sus gestos?

2. ¿Qué dice? ¿Qué crees que piensa?

3. ¿Qué crees que siente?

4. ¿Por qué crees que se siente así? ¿Cómo te sentirías tú en su lugar?

5. ¿Qué podrías hacer para ayudarlo en caso de que tuviera algún problema?

IV. Refl exionen de manera grupal sobre el siguiente texto.

Observar sus gestos

Te permite reconocer cómo expresa lo que

siente.

Escuchar lo que dice

Te permite saber lo que piensa.

Imaginar y sentir lo que siente

Te permite entender sus emociones.

Entender lo que le pasa y por qué

Te permite conocer las causas de sus emociones

y pensamientos.

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Actividad de integración I. En equipos de cuatro personas investiguen lo siguiente:

1. ¿Cómo saber si los árboles cercanos a mi escuela están sanos?

2. ¿Qué características físicas visibles se han reportado en árboles enfermos?

3. ¿Cuáles serían las fuentes de información nacional o municipal que me permitirían encontrar las

características de árboles enfermos?

II. Propongan una hipótesis que responda la pregunta principal. Pueden basarse en el siguiente

enunciado y completarlo.

1. Aquellos árboles que estén enfermos carecerán de (o tendrán exceso

de) , por lo que presentarán las siguientes características:

.

III. Discutan sobre lo siguiente:

1. ¿Qué tipo de datos podrían colectar para comprobar o falsear su hipótesis?

2. ¿Qué tipo de datos recopilarían? ¿Son cualitativos o cuantitativos? ¿Por qué? Justifi quen con argu-

mentos su respuesta.

3. Consulten con especialistas del tema para pedir apoyo (ingenieros forestales o biólogos).

4. Elaboren una lista de los instrumentos de medición que necesitan.

IV. Elaboren una tabla en la que reporten de manera ordenada los datos recolectados y a partir de

ella hagan una gráfi ca que resuma sus datos.

V. Expongan ante el grupo su tabla y gráfi ca, describiendo el proceso que desarrollaron para con-

testar la pregunta inicial.

VI. Ofrezcan comentarios constructivos a los demás equipos.

Lista de verificaciónLista de verificaciónAspectos por evaluar Sí No

Propusimos una hipótesis para saber el estado de salud de los árboles de mi escuela o cercanos a ella.

Identificamos el tipo de datos que requería para comprobar la hipótesis, así como los instrumentos de

medición.

Seguimos el proceso del método científico para responder la pregunta.

Distinguimos las fuentes de información confiables de las que no lo son.

Elaboramos de manera adecuada la gráfica y la tabla que representan el resultado de la investigación.

Escuchamos atentamente y con respeto los resultados de mis compañeros.

Ofrecimos comentarios constructivos sobre el trabajo de mis compañeros.

Recordamos que en ciencia no existe bueno o malo; en lugar de ello, la aproximación puede ser

adecuada o no para responder a la pregunta.MATERIAL D

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Evaluación final I. Escribe en el paréntesis el inciso de la respuesta correcta.

1. Característica de la ciencia que se interesa por la manera en que se relacionan entre sí

los conocimientos y que le permiten deducir leyes. ( )

a) Objetiva b) Sistemática c) Metódica d) Verifi cable

2. Propiedad de la ciencia que permite que sus hallazgos estén sujetos a corrección cuando

nuevos datos ponen en duda su certeza. ( )

a) Verifi cable b) Objetiva c) Metódica d) Modifi cable

3. Cualidad de la ciencia que evita que sea infl uenciada por estados de ánimo, costumbres

o sensaciones. ( )

a) Verifi cable b) Metódica c) Objetiva d) Modifi cable

4. Característica de la ciencia que se refi ere a que los fenómenos que estudia pueden ser

contrastados empíricamente y verifi cados. ( )

a) Objetiva b) Modifi cable c) Verifi cable d) Metódica

II. Completa las siguientes afirmaciones.

1. La biología es la ciencia que estudia .

2. El método científi co estructura la información .

3. El resultado de cualquier metodología en ciencia es la recopilación de .

.

4. Los datos como la altura y el peso son datos de tipo .

5. Los datos como el estado civil o el estado de salud se llaman .

III. Proporciona un ejemplo de los siguientes niveles de organización.

1. Moléculas

2. Organelo

3. Sistema

4. Individuo

5. Ecosistema

IV. Escibre en la línea la palabra "Sí" si la afirmación es correcta y la palabra "No" sino lo es.

1. La biología es la ciencia que estudia a la vida.

2. La biología no tiene un método científi co.

3. Las ciencias sociales complementan estudios de la biología con sus teorías y metodologías.

4. Durante la Edad Media hubo un impulso a la ciencia.

5. Es la generación espontánea es una teoría propuesta por la biología. MATERIAL D

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