La palabra biología deriva de dos vocablos griegos: bios que significa “vida” y logos que significa “tratado o estudio”. Esta palabra fue acuñada por el científico francés Jean Baptiste de Monet, Caballero de Lamarck, con la finalidad de agrupar una serie de conocimientos generales relacionados con los seres vivos. La Biología es la ciencia que estudia los seres vivos. Es una ciencia pura y natural; por lo tanto es fáctica, es decir, experimental.La Biología estudia los seres vivos desde distintos ámbitos relacionados con la forma, la estructura, el funcionamiento, el desarrollo, la herencia, la evolución y las interacciones con el ambiente.Entonces podemos concluir que la Biología es la ciencia de los seres vivos. La ciencia encargada de estudiar los distintos organismos, partiendo de lo más simple a lo más complejo e incluyendo su función en la Tierra.

Los seres vivosUn organismo vivo es básicamente una porción limitada de materia con un alto grado de complejidad porque puede autorregularse, posee metabolismo y se perpetúa a sí mismo a través del tiempo.

Características de los seres vivosa. Organización específica (niveles de organización de la materia)

La organización es una característica común de la vida. En los seres vivos el nivel básico fundamental es el celular, así existen seres vivos unicelulares y pluricelulares.Niveles de organización

— Químico (nivel subcelular)• Atómico

Formado por todos los elementos químicos (átomos) presentes en los seres vivos.• Molecular

Formado por la unión de dos o más átomos iguales o diferentes.• Macromolecular

Resultan de la unión de moléculas simples y específicas como las proteínas, los ácidos nucleicos, etc.• Complejos supramoleculares

Son el resultado de la interacción establecida por diferentes macromoléculas. Por ejemplo: las membranas biológicas, los ribosomas, el nucleolo, los cromosomas; algunos presentan mayor nivel de complejidad (subnivel organular) como: núcleo, mitocondrias, retículo endoplasmático, cloroplastos, etc.

— Biológico• Celular

Son las unidades estructurales y funcionales denominadas células procariotas y eucariotas.• Tisular

Corresponde a los tejidos. Un tejido es un conjunto de células diferenciadas estructural y funcionalmente para cumplir con funciones específicas.

• OrganológicoEs el nivel correspondiente a los órganos, estos resultan de la asociación de un conjunto de tejidos.

• SistémicoUn sistema es un conjunto de órganos asociados para cumplir funciones específicas.

• IndividualUn solo individuo u organismo.

— Ecológico• Población

Es el conjunto de individuos de una misma especie que viven en la misma zona en un momento determinado.• Comunidad

Es el conjunto de poblaciones que habitan en un lugar y época determinados.

1 Los seres vivos y el método científico

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• EcosistemaEs el conjunto de comunidades que viven interrelacionándose con las condiciones físico–químicas del lugar que habitan. Ejemplo: una laguna.

• BiósferaEs el conjunto de espacios de suelo, agua y aire donde existen seres vivientes.

• EcósferaEs aquella que comprende todos los ecosistemas del planeta.

b. MovimientoEs una de las características más evidentes de los seres vivos; comprende los movimientos dentro del organismo y los que sirven para desplazarse de un lugar a otro. Existen diferentes tipos de movimientos.

— Las taxiasSon movimientos de desplazamiento y es propio de microorganismos como bacterias y protozoarios. Los animales también realizan movimientos de desplazamientos (taxias), como la reptación, el vuelo, la marcha, el salto, etc.

— Las nastiasSon movimientos sin orientación a un estímulo, lo realizan las plantas. Ejemplo: hay plantas sensitivas que al contacto con un objeto, realizan el movimiento del cierre de hojas. En otros casos, las partes florales de una planta se abren frente al estímulo de la luz (fotonastia)

— Los tropismosSon movimientos de orientación de las plantas hacia un determinado estímulo. Ejemplo: tallo, fototropismo positivo.

c. Irritabilidad y coordinaciónEs la capacidad de los seres vivos para responder de un modo determinado a cambios conocidos como estímulos, provenientes de su medio interno y/o externo. Ejemplo de estímulos: Temperatura, presión, altitud, etc.La coordinación es la regulación interna de un organismo frente a estímulos externos.

d. CrecimientoEs el resultado de un incremento en las moléculas estructurales a una velocidad tal que sobrepasa la velocidad con que se destruyen. Los organismos unicelulares crecen aumentando la masa celular y los multicelulares pueden aumentar la masa de cada célula y también el número total de las células, ellos experimentan diferenciación y organogénesis.

e. AdaptaciónLos seres vivos experimentan una serie de cambios a través de largos periodos de tiempo, los que han determinado la evolución de los organismos. La adaptación es la facultad de desarrollar, durante un tiempo determinado, propiedades estructurales o funcionales que les permitan subsistir y reproducirse sometidos a las condiciones de un medio especial.

Habitat con regular concentración de agua

Habitat con escasa concentración de agua

Antecesor común

Acondicionamiento al medio

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f. ReproducciónUna de las características fundamentales que garantiza la existencia de los organismos como especie, es la reproducción, que consiste en producir nuevos individuos de la misma especie.

— AsexualDescendientes idénticos. Participa un solo individuo.

— SexualDescendientes con variabilidad genética. Generalmente participan dos individuos de diferentes géneros.Presencia de gametos, descendencia con variabilidad.

Rana

Espermatozoide

Óvulo

Cigote

Estado larvario

Renacuajo conpatas traseras y branquias

Renacuajo apuntode ser adulto

— PartenogénesisTipo de reproducción especial donde óvulos no fecundados originan crías.Tipos:• Cíclica

Se alterna con la reproducción sexual. Ejem: crustáceos e insectos.• Arrenotoca

Origina solo machos, se presenta en ácaros e insectos.• Paedogenética

Se manifiesta por la capacidad de algunos organismos que en estado larval pueden expresar la partenogénesis. Ejemplo: insectos.

g. Metabolismo

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Todas las reacciones químicas en el ser viviente constituyen su metabolismo. Los procesos metabólicos que comprenden la degradación de los alimentos, la obtención de energía y el uso de la materia para producir nueva materia viviente son las responsables del crecimiento, mantenimiento y reparación del organismo. Toda reacción que implique síntesis molecular se denomina anabolismo, mientras que las reacciones de degradación se denominan catabolismo.

h. HomeostasisLos organismos deben mantener estable las condiciones dentro de su cuerpo; este proceso es denominado homeostasis (permanecer sin cambios). Por ejemplo, la regulación de la temperatura corporal se da por el proceso de la sudoración (transpiración).

AnabolismoSíntesis

de glucosa

Sol

Catabolismo

Degradaciónde glucosa

CO2

O2

C6H12O6

Metabolismo

Cloroplasto Mitocondria

(Glucosa)

i. HerenciaLa descendencia de un ser vivo se parece a él y a los de su especie, gracias a la transmisión de unidades hereditarias llamadas genes.

j. Ciclo de vidaLos organismos crecen y alcanzan una madurez, luego de la cual dejan de existir ya sea por muerte o porque su reproducción implica su desaparición. El periodo de vida de un organismo es variable, pero el fin de su vida es necesario para evitar la competencia con descendientes mejor adaptados.

¿Por qué se estudia Biología?Al leer un texto cualquiera, quizá el lector tenga la sensación inquietante de que el mundo natural se encuentra más allá de todo control. Los bosques de las regiones nórdicas experimentan feroces incendios; la cubierta de hielo del ártico se está fundiendo y los glaciares de Groenlandia se están convirtiendo en lagos; las ondas de calor y las sequías rompen récord en todos lados y es probable que toda la atmósfera esté calentándose; el último individuo del antiguo linaje de los primates mordió el polvo en el momento en que la población humana alcanzó la marca de 6.1 mil millones; los genetistas decodificaron otro difícil mensaje del ADN humano que provocó alguna otra horrible enfermedad; aún se discute sobre el momento exacto en que la masa de células embrionarias que se dividen a toda velocidad en el vientre de una mujer constituyen ya un “ser vivo”. En una aplicación bizarra de la ingeniería genética, alguien decidió efectuar una “declaración artística” y obtuvo un conejo que brilla de noche. Todo ese conejo vivo adquiere color verde fluorescente cuando se le ilumina con luz U.V.Quizá en la época que le tocó vivir a los abuelos del lector. La gripe española asoló la humanidad. Las personas infectadas a menudo morían a pocas horas de presentar los primeros síntomas, y antes de que desapareciera esa pandemia murieron de 30 a 40 millones de personas. A diferencia de la mayoría de los virus de la gripe, que ponen en peligro principalmente a los lactantes, las personas de edad avanzada y los muy enfermos, el virus de la gripe española atacaba adultos jóvenes saludables, quienes constituyen el apoyo de la mayor parte de la infraestructura social. Entonces muchos se sentían impotentes y sin esperanza ante esa fuerza desatada de la naturaleza. Los humanos y sus ancestros inmediatos han intentado comprender el mundo natural, lo observan, proponen ideas al respecto y las prueban. Sin embargo, a medida que se juntan más pedazos del rompecabezas, el tamaño de éste aumenta. En la actualidad ya hemos comprendido que quizá sea abrumadoramente grande.

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Divisiones de la Biología

Según el organismo estudiado• Botánica: estudia la plantas.

— Botánica criptogámica: estudia las plantas inferiores (sin flores) — Botánica fanerogámica: estudia las plantas superiores (con flores)

• Zoología: estudia los animales. — Ictiología: estudia los peces. — Herpetología: estudia los reptiles. — Ornitología: estudia las aves. — Mastozoología: estudia los mamíferos. — Entomología: estudia los insectos. — Helmintología: estudia los gusanos. — Malacología: estudia los moluscos. — Carcinología: estudia los crustáceos.

• Microbiología: estudia los microorganismos. — Micología: estudia los hongos. — Protozoología: estudia los protozoos. — Bacteriología: estudia las bacterias. — Virología: estudia los virus.

Según el aspecto estudiado• Citología: estudia la célula.• Etología: estudia el comportamiento de los animales.• Histología: estudia los tejidos.• Organología: estudia los órganos.• Morfología: estudia la forma y estructura de los órganos corporales.• Fisiología: estudia el funcionamiento de los órganos corporales.• Taxonomía: estudia la clasificación e identificación de los seres vivos.• Genética: estudia la transmisión de los caracteres hereditarios.• Evolución: estudia los cambios en los seres vivos a lo largo del tiempo.• Ecología: estudia las interrelaciones entre seres vivos y su medio (ambiente).• Bioquímica: estudia las moléculas y compuestos químicos de los seres vivos.• Biofísica: estudia las relaciones energéticas en los sistemas vivientes.• Embriología: estudia el desarrollo embrionario.• Paleontología: estudia los fósiles.• Ficología: estudia las algas (unicelulares o pluricelulares).

El método científicoToda ciencia tiene como base de su investigación el método científico. Ésta es una buena manera de recopilar información y comprobar las hipótesis. Es la forma en que un científico trata de hallar respuestas a sus interrogantes sobre la naturaleza. A pesar de que el procedimiento puede variar, el método científico consta de los siguientes pasos generales: (1) hacer observaciones; (2) formular hipótesis; (3) someter a prueba las hipótesis (experimentación y resultados) y (4) llegar a las conclusiones. El método científico distingue la ciencia de otros campos de estudio.

La observaciónEs una etapa crucial para identificar problemas. El científico debe cuidar que sus opiniones y emociones no influyan en lo que observa. Una idea u opinión que influya en la observación es una idea viciada porque es parcial o prejuiciada. Por ejemplo, pueda que un científico le tenga miedo a los leones y, por esta razón, siempre le parecerá agresivo el comportamiento de los leones. La “observación” del científico que el comportamiento de los leones es siempre agresivo está viciada porque su prejuicio influye en esta.

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Las observaciones de un científico, además de ser puntuales, deben también constar en un registro escrito, película, cinta magnetofónica, archivo electromagnético o en otra forma. Esta información constituye la matriz de datos del experimento.

HipótesisEs una posible respuesta a una pregunta basada en observaciones. Una observación, o una serie de observaciones, lleva a un científico a formular una o más preguntas. Por ejemplo, utilizando las hipótesis como guía, efectúa una predicción; es decir, una declaración de algo que podría observarse en el mundo natural en caso de que tuviese oportunidad de verlo o detectarlo. A menudo esto se denomina proceso de “suposición”.¿Que hipótesis puedes formular acerca de la caída de las manzanas maduras de un árbol? Una hipótesis es la existencia de una fuerza que atrae los objetos hacia la Tierra. El siguiente paso del método científico es probar la hipótesis.

Experimentación y resultadosEs la prueba científica de una hipótesis, un científico debe diseñar un experimento para probar la hipótesis que propone.Un experimento incluye, generalmente, dos grupos sobre los que se van a hacer observaciones. A uno se le llama el grupo control. El otro es el grupo experimental. El grupo experimental difiere del grupo control solamente en un factor o condición: lo que se está probando en el experimento. La condición que distingue al grupo experimental del grupo control se conoce como el factor variable.Mientras se realiza un experimento deben anotarse las observaciones exactas. Por ejemplo, al tratar de determinar si los ratones necesitan vitamina C para crecer, un científico debe trabajar con grupos de ratones. No puede obtener datos útiles con un solo ratón sin vitamina C. Hoy en día, los científicos cuentan con programas especializados que reducen notablemente el tiempo que toma esta tarea.

Conclusiones y teoríasLa información que se obtiene de un experimento se estudia con el fin de determinar si confirma o no la hipótesis original, si la confirma se concluye que la hipótesis es válida.

En ciencia, una teoría es una explicación que tiene un alto grado de confiabilidad. Las teorías científicas pueden cambiar. En algunos casos, aparecen nuevas teorías que las sustituyen. En otros casos, se encuentran nuevos datos que obligan a modificarlas. Así, por ejemplo, la teoría que trata de explicar la estructura y función del ADN se ha modificado varias veces.Además de teorías, la ciencia tiene leyes o principios. Una ley científica es una descripción de algún aspecto de la naturaleza.

El método científico para el estudio de la naturaleza se basa en hacer preguntas, formular hipótesis, efectuar predicciones, diseñar pruebas y reportar los resultados de manera objetiva.La teoría científica es una hipótesis de larga duración apoyada por pruebas científicas, que explican la causa o las causas de gran variedad de fenómenos relacionados. La teoría científica permanece abierta a pruebas, revisiones y a un rechazo o aceptación tentativas.

Nota

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Una teoría es una explicación de algo en la naturaleza y que la evidencia ha apoyado repetidas veces. La teoría de la relación entre los gérmenes y las enfermedades, por ejemplo, dice que ciertas enfermedades son causadas por unos organismos muy pequeños (gérmenes o microbios). Dice también que una enfermedad se puede transmitir de una persona a otra por medio de estos organismos. Una teoría sirve, generalmente, como base para otra experimentación adicional. La teoría de que los microbios causan enfermedades resultó en el desarrollo de las vacunas.