BIOLOGIA COMO CIENCIA
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. Por que sigue un
procedimiento para llegar al conocimiento de algo.
· Provisional. No es absoluta o
definitiva, es perfectible y temporal, susceptible de cambio.
· Comprobable. Esta sujeto a revisión
y verificación.
· Especializada. El conociendo es
ilimitado y universal y esta 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 teorízación.
· 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.
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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.
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