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BIOLOGÌA 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 inició
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.
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.
