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Biologia

  1. 1. Introducción Objetivos de aprendizaje UNIDAD I: Origen e impacto de la biología. TEMAS 1.-Concepto de Biología. 2.- Los antecedentes. 3.- Campos de aplicación de la biología 4.- Ramas de la biología y las ciencias auxiliares. 5.- Método científico. Método científico y sus pasos. Aplicación del método científico. 6.- Teorías sobre el origen de la vida. Origen del universo. Origen de la Tierra. Origen de la vida. Generación espontánea. Creacionismo. Biogénesis, Redí, Spallanzani, Pasteur. Síntesis abiótica: Panspermia Quimiosintética, (Oparin- Haldane, Miller, Urey, Sydney Fox, Ponamperuma y Alfonso Herrera). 7.- Niveles de organización Biológica. 8.- Virus. Concepto. Clasificación. Estructura. Ciclos de Reproducción. 9.- Resumen 10.- Actividades de aprendizaje y evaluación.
  2. 2. UNIDAD II: ORIGEN Y EVOLUCIÓN CELULAR. TEMAS 1.- Antecedentes de la Evolución Celular. Evolución de los tipos celulares. De procariotos a eucariotos. De heterótrofos a autótrofos. De unicelulares a pluricelulares. 2. Teoría Celular. 3.- Estructura y función de la célula. Organelos Celulares. Célula Vegetal y Animal. 5.- Componentes químicos de la Célula. Bioelementos. Compuestos Orgánicos. 6.-Características de los seres vivos. 7.- División celular. Ciclo celular. Mitosis. Meiosis. 8.- Tipos de Reproducción. Asexual. Sexual. Estructuras reproductoras en vegetales y animales. 9.- Resumen 10.- Actividades de aprendizaje y evaluación. UNIDAD III: LA HERENCIA BIOLÓGICA. TEMAS 1.-La genética mendeliana y sus aportes. Concepto de carácter. Los siete caracteres.
  3. 3. Las leyes de Mendel. La cuadricula de Punnett. 2.- Bases moleculares de la herencia. Ácidos nucleicos. Genes y Alelos. Alelos múltiples. Dominancia y recesividad. Estructura del cromosoma. Mapa cromosómico. Cromosomas somáticos y sexuales. 3.- Los trabajos de Morgan y la herencia ligada al sexo. Hemofilia, Daltonismo. 4 Mutaciones. Concepto. Clasificación: Génicas o puntuales y cromosómicas. La mutación y sus efectos en el organismo. La mutación como fuente de variación. Agentes mutagénicos. Físicos. Químicos. Biológicos. 5.- Resumen 6.- Actividades de aprendizaje y evaluación. UNIDAD IV: EVOLUCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS ORGANISMOS VIVOS. TEMAS 1 Concepto preliminar de evolución. Los aportes de Lamarck, Darwin y Wallace. El viaje de Darwin. Las Islas Galápagos. Selección Natural. Postulados de Darwin. 2.-Especies. Especie biológica.
  4. 4. Especie topológica. Especiación. Mecanismos de Especiación. Barreras de Especiación. Biodiversidad. Diversidad genética. Diversidad de especies. Diversidad de ecosistemas. 3.- Teoría sintética de la evolución 4.- Clasificación de los seres vivos. Sistema artificial. Sistema Natural. Sistema binomial. Taxonomía. ¿Por qué eres un Homo sapiens? Sistemática. Estructuras homologas. Estructuras análogas Los cinco reinos según Whittaker. Monera Protista Fungi Plantae. Animalia. Clasificación según Biggs. 5.- Flujo de Energía. 6.- Resumen 7.- Actividades de aprendizaje y evaluación.
  5. 5. INTRODUCCIÓN La Biología es una ciencia de actualidad, ofrece una gran esperanza a la solución de problemas que enfrenta la humanidad como es el de la salud, la restauración del medio ambiente, la producción de alimentos. Esta ciencia propone alternativas al manejo de los recursos naturales, facilita la comprensión de los mecanismos bajo los que se rigen los seres vivos y da posibilidad de ubicar nuestro papel como seres humanos en el trama general de la vida. Esta disciplina científica enfrenta grandes retos para buscar solución al problema del SIDA (Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida), del cáncer y a múltiples enfermedades crónico degenerativas. La Biología ha logrado grandes avances al producir vacunas, antibióticos, t ransplantar corazones y manipular los genes que permiten producir proteínas como la insulina humana a partir de bacterias, la hormona del crecimiento, sustancias edulcurantes, el factor cicatrizante contenido en la saliva de los perros o el interferón como proteína antiviral. A estos grandes avances le ha correspondido un fuerte nivel de cuestionamiento, ¿hasta dónde nos marcaremos la frontera para manipular los genes sin que interfiramos sobre los mecanismos naturales de selección?, ¿hasta dónde iremos en contra de los 3500 millones de años de evolución biológica que han tenido los organismos? ¿Hasta dónde se nos permitirá modificar el código genético de los organismos para crear organismos transgénicos como es el maíz, ratones, sandias, bacterias... al cierre de éstas reflexiones ya se tiene concluido el proyecto genoma que ubica de manera precisa los cerca de 100 000 genes y segmentos de interconección que constituyen los 23 pares de cromosomas y que son los que finalmente controlan toda la actividad de las células y que nos tienen afligidos con mas de 3000 enfermedades hereditarias. Lo que te ofrecemos es la posibilidad de explorar juntos este mundo que en algunos momentos te parecerá irreal, pero a través de actividades prácticas de manipulación de organismos y de fenómenos naturales podremos concretar nuestro aprendizaje. Aunque no estés planeando seguir una carrera en el campo de las ciencias biológicas, el aprendizaje de esta importante ciencia te dará un mejor entendimiento de ti mismo, de tu ambiente, de los organismos con los cuales compartimos este planeta.
  6. 6. Nuestra aventura científica está dividida en cuatro unidades: la primera la denominamos “Origen e impacto de la Biología” donde se precisará el concepto y su historia, los campos de influencia, las diferentes disciplinas que se ha tenido necesidad de crear conformando las ramas de estudio, para de ahí arribar a la herramienta de todo investigador: el método científico, herramienta con la cual se han comenzado a tejer respuestas a la difícil pregunta ¿cómo se formó la vida?, ¿de manera espontánea, por creación divina, a partir de otros organismos semejantes o por evolución química?, una vez hurgado en este campo habremos de aclarar los diferentes niveles de organización biológica que percibe la biología y que van a marcar el orden en que habrán de abordarse los temas como el de mayor simplicidad representado por los virus. Dentro de esta simplicidad se esconde un fuerte grado de complejidad representado por las enfermedades que aún no podemos controlar La segunda unidad la denominamos Origen y evolución de la célula, está dedicada a estudiar las características estructurales y el origen de la célula, se presenta un recorrido histórico de los diversos estudios que contribuyeron a integrar la teoría celular. En la primera década del siglo XIX muchos se preguntaban ¿será posible que todos los seres vivos estén constituidos por células?. La teoría celular postula a la célula como la unidad anatómica funcional y de origen de todos los seres vivos. Por ello consideramos necesario conocer sus componentes estructurales, la función que cada uno de ellos realiza, las características que la hacen diferente a la materia inanimada como es el metabolismo. Otro tema que resulta sobresaliente en esta unidad es la reproducción, lo abordamos a nivel de célula a través de los procesos de mitosis y meiosis para de ahí hacer un recorrido por los tipos de reproducción que se dan en los cinco reinos y resaltar cómo estos mecanismos pueden y han contribuido al desarrollo de los pueblos. La tercera unidad denominada la Herencia biológica, en esta unidad tratamos el nacimiento de la genética partiendo de los trabajos de Mendel, como precursor de la genética clásica, que nos da elementos para comprender la forma como se trasmiten los caracteres de una generación a otra, estos fundamentos sirven de base para que muchos científicos como W.S Sutton y Bovery iniciaran trabajos de investigación a principios del siglo XX; posteriormente Morgan; funda las bases de la genética moderna con sus experimentos controlados sobre mutación, en la mosca de la fruta, el conocimiento del gen y de manera particular las características del DNA. La propuesta de Punnett nos ha permitido de manera numérica calcular las probabilidades de aparición de ciertos caracteres a partir de la combinación de los genotipos. Finalmente el tema de la mutación se constituye
  7. 7. en un tema obligado en el que se da la expresión del genotipo alterado, describimos cómo influyen los mutágenos y cómo los observamos en los individuos. Evolución y clasificación de los seres vivos es el nombre de la cuarta unidad. Partimos abordando los aportes de Lamarck, como iniciador de la corriente evolucionista, donde postula que la diversidad de organismos existentes es resultado de la interacción con el medio ambiente y no formados por obra divina. Los cimientos del Lamarckismo son base para que Darwin formule su teoría de la selección natural, como resultado de una de las investigaciones mas prolongadas en la historia de la ciencia (25 años), donde sobresale su famoso viaje y las conclusiones obtenidas en la Isla de los Galápagos; la gran diversidad de organismos ofrece otro gran reto, clasificarla, para lo que habrán de diseñarse diversas formas para lograrlo, Carlos Linneo es el científico que logra hacer una propuesta de clasificación donde destaca el sistema binomial que lleva su nombre y nos permite asignarle nombre a los organismos representados por los cinco reinos y los dos dominios que engloban hasta el momento la biodiversidad planetaria.
  8. 8. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Favorecer que los estudiantes adquieran herramientas de análisis que les permita comprender los mecanismos que rigen el funcionamiento de los seres vivos. El énfasis en las bondades que proporciona la investigación permitirá a los alumnos emplear sus capacidades y habilidades para proponer e interpretar modelos que le faciliten explicar y hacer predicciones del comportamiento de los fenómenos naturales; la formulación de modelos refleja un fuerte grado de abstracción e interpretación de la realidad y nos permitirá manifestar cómo el alumno se percibe no solo como reproductor sino generador de conocimientos. La conformación de un capital cultural en el bachiller a partir de la Biología evidenciará una mejor intervención en la problemática ambiental que vivimos. La acelerada pérdida de superficie arbolada junto con los organismos que en ella habitan, el incremento incontenible de la contaminación y de enfermedades crónico degenerativas nos obliga a actuar a la luz de los conocimientos científicos que nos lleven hacer propuestas que aseguren revertir el deterioro ambiental y permitan mejorar la calidad de vida de todos nosotros. Sabemos que de poco nos podrá servir una buena propuesta técnica si esta no está fortalecida con la esfera de los valores que nos lleven a tener una actitud diferente ante lo vivo.
  9. 9. UNIDAD 1 ORIGEN E IMPACTO DE LA BIOLOGÍA 0BJETIVOS DE APRENDIZAJE Ubicar los antecedentes de la Biología como ciencia. Reflexionar sobre las áreas de aplicación y el impacto que tiene esta disciplina en los diferentes ámbitos de nuestra vida. Apreciar que en la construcción del conocimiento es necesario intervenir con rigor científico. Analizar y emitir su opinión sobre las diferentes posturas que explican el origen de la vida.
  10. 10. 1.1 PRECISANDO EL CONCEPTO El término Biología se deriva de la voces griegas: el prefijo bios que significa vida (o entraña la idea de algo vivo) y el sufijo logia que es el estudio o tratado. Así, en el sentido amplio, es la ciencia de la vida (fig.1), vida que es representada por los diversos organismos que cubren el planeta y que hasta el momento hemos clasificado en 5 reinos, según Wittacker o 6 planteado en el libro de Biggs, así nuestro concepto lo podemos precisar como la ciencia que estudia a los 6 reinos y sus fenómenos comunes: sus orígenes (cómo se formó la vida en la Tierra), su continuidad (cómo se han dado los cambios y transformaciones a lo largo del tiempo), su diversidad (representado por los reinos: monera, protista, fungi, plantas y animales) y sus relaciones ( la manera como interactúan los factores bióticos con los abióticos y viceversa). Figura No. 1 La diversidad biológica, sus orígenes, su continuidad y sus relaciones preocupación central de la biología. (La vida p.33).
  11. 11. 1.2 LOS ANTECEDENTES El término Biología se le atribuye a Jean Baptieste Caballero de Lamarck en el año de 1800, en el que se pretendió concentrar las diferentes disciplinas (Botánica y Zoología), que estudiaban a los seres vivos, sin embargo, la unificación del concepto se debe a Thomas Hernry Huxley que lo trabaja y lo contextualiza. Sabemos que cuando una ciencia se consolida, no quiere decir que en ese momento surge, ya que el estudio de los animales y plantas se remonta con los antiguos pobladores que podían saciar su hambre o curar sus heridas con los organismos de su entorno. ¿Cuándo y a qué horas cazar? ¿Dónde localizar las plantas y animales cuando se les requerían? ¿Qué plantas eran benéficas y cuáles perjudiciales?, eran preguntas vitales para la sobrevivencia. La importancia de los animales y las plantas ha sido de gran valor como lo demuestran las pinturas elaboradas en las cavernas y/o el aprecio que se le tenía a las personas que se dedicaban a su cuidado o cultivo en las antiguas culturas de Egipto, Mesopotamia, China y aún en el México actual. La sistematicidad de este conocimiento comienza a darse con los Griegos, particularmente con Aristóteles (fig.2), Teofrasto, Galeno e Hipócrates quienes dejan testimonios de sus ideas, planteamientos y observaciones. Figura No.2 El aporte de los Griegos al conocimiento universal, es altamente valorado para conformar esta disciplina científica. (CNEB p.84).
  12. 12. La pregunta, un fuerte ingrediente para esta ciencia La Biología es una ciencia dinámica, de gran importancia en la actualidad, está siendo reestructurada constantemente en la mente de los científicos, para responder a múltiples preguntas relacionadas con el acontecer de los organismos que nos permitan conocerlos, comprenderlos y así, aprovecharlos de la mejor manera. Las preguntas elaboradas han transformado la ciencia a lo largo de nuestra historia y le han dado el énfasis de la época. ¿Qué ventajas tiene una animal diurno sobre un nocturno? ¿Cómo viven? ¿Cómo y de qué se alimentan? ¿Cómo están estructurados y cómo funcionan?, si se enferman ¿Cómo se curan? ¿Cómo es que tienen capacidad para regenerar sus tejidos? ¿Cómo influye la capa de ozono en la vida? ¿Cómo empezó la vida y cómo se ha transformado? Muchas de éstas preguntas han sido respondidas parcialmente, algunas siguen pendientes, otras aún no se formulan, pero no se han dejado en el olvido, posiblemente la más trascendental sea la que tú puedas formular y que nos de posibilidades de apreciar la magia de la vida que tiene su máxima expresión en nosotros mismos. ¿No lo crees así? Figura No.3- La pregunta un fuerte ingrediente para el aprendizaje y punto de partida para toda investigación. (Alumnos en discusión grupal) La Biología está cambiando rápidamente, se revitaliza con los nuevos descubrimientos que nos plantean nuevas interrogantes, nuevos desafíos y oportunidades que colocan a ésta ciencia en lo que podemos denominar en este momento como la edad de oro de la Biología.
  13. 13. 1.3 LOS CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA BIOLOGÍA Es una disciplina con un fuerte impacto en la vida y la sociedad, nos ayuda a entender el comportamiento de los fenómenos biológicos, la forma como se originan, la manera como se interrelacionan y los efectos que pueden tener. En la salud Preocupación permanente, es responder al mecanismo de transplante de órganos, a dominar enfermedades como el cáncer, el SIDA, (figura 4), a desarrollar actividades preventivas contra el cólera, paludismo, a ponernos en alerta contra el mecanismo de trasmisión genética de las enfermedades como la diabetes, la hemofilia, fibrosis cística, etc. La búsqueda constante por identificar factores que favorezcan nuestra salud. Figura 4.- El cáncer y SIDA padecimientos que han impactado a la población son motivo de preocupación científica por encontrar la solución. Las partículas del virus HIV (esferas pequeñas) que ocasionan el SIDA atacan a una célula T auxiliar. El HIV afecta seriamente al sistema inmunológico al destruir las células T auxiliares (Ville p. 918)
  14. 14. En la problemática ambiental ¿Qué efectos tiene la deforestación? ¿Cuál es el grado de daño que ocasionan los plaguicidas? ¿Qué impacto tendrá la sobreexplotación de los recursos marinos, de los forestales o de la fauna silvestre? ¿Cómo podremos detener el avance de la deforestación, de la desaparición de especies, el efecto invernadero, la lluvia ácida, o los derrames petroleros? Al parecer la Biología está abocada a resolver problemas ocasionados por nuestro estilo de vida y los excesos que nos hemos planteado con nuestra vida moderna, sin embargo esto es solo una dimensión. Por otra parte tenemos la tarea de conocer la riqueza natural que poseemos ya que sólo el 1% de la biodiversidad es conocida y escasamente usamos unas 100 especies de vegetales y animales a nivel mundial, cuando tenemos cerca de 40 millones de especies que aún no logramos identificar. Figura 5. El desarrollo industrial, la voracidad de algunos cuantos, pero sobre todo la falta de educación ambiental han provocado alteración en nuestro sistema que finalmente repercutirá en la calidad de vida de sus habitantes. (Revista Desarrollo y Cooperación No.6/1984. Espalda)
  15. 15. En la producción de alimentos La hambruna a nivel mundial es cada vez más escandalosa, se reporta la muerte de 200 000 personas por hambre, en México plantea Andrés Garay que: “El 70% de la población padece diferentes grados de desnutrición y que más de la mitad de las muertes de niños menores de cuatro años se atribuyen a secuelas de una nutrición deficiente, la amibiasis se torna 30 veces mas frecuente entre los pobres y de cada 100 tuberculosos, 60 son campesinos y 30 son obreros”. La población mundial ya ha rebasado los 6000 millones de habitantes y en México estamos muy cerca de ser 100 millones de personas y todos con las mismas necesidades y derecho a la alimentación. Por otro lado, nos encontramos con tierras cada vez más agotadas, la frontera agrícola ha llegado a su límite y sólo nos queda seguir creciendo como lo hemos hecho en estas últimas décadas, a costa de las selvas o bosques. De ahí que la Biología, se preocupa en desarrollar mecanismos que nos permitan producir mayor cantidad de alimentos de manera sustentable, a través de propuestas como la Agro-Biología o la Agricultura Sustentable, que cuestiona el uso indiscriminado de sustancias químicas para la producción de alimentos. Figura 6 y Figura 6.1 La Agro-Biología adquiere mayor fuerza sobre todo por los consumidores que exigen alimentos seguros, libres de sustancias químicas que a la larga repercuten en su salud. (La vida p.141 y Biggs p.145).
  16. 16. En la filosofía de la vida Si el objetivo central de esta disciplina es el estudio de la vida, éste debe de preservarla, el de acercar satisfactores que así lo permitan, todo lo que atente contra ello es cuestionable, como por ejemplo: ¿Se aprueba el aborto?, por lo que habremos de determinar ¿Cuándo y en qué momento ya se tiene vida? ¿Qué postura tomar ante la eutanasia y ante la pena de muerte? ¿Nos podemos erigir en autoridades que determinen, quién vive o quién muere? Esta postura no sólo será cuando se habla del ser humano. (Pasará lo mismo con el reino animal) Tú que opinas, de la muerte sin compasión, del dolor innecesario, para saciar el hambre conforme al instinto, como en una corrida de toros, una pelea de gallos o de perros. La cacería indiscriminada cobijada por el “deporte”, o por probar qué tan buena puntería tenemos, aunque dejemos a nuestra presa como una basura por nuestro paso. Y que decidir: ¿Clonamos o no clonamos? ¿Le daremos luz verde a los organismos transgénicos? ¿Qué pasará con la privacidad génica de cada uno de nosotros? ¿Servirá para determinar si somos sanos y tenemos derecho al trabajo remunerado? Y finalmente ¿A quién le pertenece la secuencia génica, al que la descifró o al medio ambiente natural y social, que lo gestaron a lo largo de cientos de generaciones? En otras palabras, el fríjol, el maíz o la papa, le pertenecen a los Mexicanos, Peruanos o a los Estadounidenses, sin duda, muchas otras preguntas de igual relevancia han colocado un nuevo escenario en el que se mueve la Biología a través de la Bioética. Figura7.El crecimiento desmesurado de la población, que presiona la calidad de los recursos naturales es uno de los principales elementos que se esgrimen para la práctica del aborto. Revista de desarrollo y cooperación No.4/1984.
  17. 17. 1.4 RAMAS DE ESTUDIO Y CIENCIAS AUXILIARES DE LA BIOLOGIA El objeto de estudio de la Biología es la vida, sin embargo ésta es muy compleja, ha sido necesario recurrir al auxilio de otras disciplinas científicas y a la creación de nuevas ramas que permitan lograr el objetivo, sus límites han sido difíciles de determinar y su amplitud es tal, que no hay una persona que la domine, se ha requerido el auxilio de otras ciencias, sobre todo, si partimos de que los seres vivos estamos regidos por las leyes de la física y la química, las ciencias que han auxiliado a la Biología en diferentes momentos históricos son: Astronomía, Economía, Ética, Oceanografía, Geología, Matemáticas, Física y Química. Los aportes de las ciencias auxiliares Química.- Nos facilita comprender el funcionamiento de los organismos, la manera cómo transforman los alimentos, cómo son degradados para obtener energía, la forma cómo fijan la energía los vegetales, su composición química y cómo son reintegrados a la tierra a partir de los ciclos biogeoquímicos. Física.- Sus aportes a la conformación de la microscopía, ha dotado de una gran herramienta de trabajo, el aporte de la termodinámica, expresada a través de las leyes que llevan su mismo nombre, nos dan posibilidades de interpretar mejor los ciclos biogeoquímicos, el comportamiento de la energía a través de las cadenas alimenticias, nos da posibilidades de comprender mejor el mecanismo de la respiración. Matemáticas.- La posibilidad de analizar los fenómenos biológicos de manera cuantitativa, nos permite predecir el comportamiento de las poblaciones en cuanto a su aumento o disminución, el cómo se difunde una enfermedad o cómo se trasmiten los caracteres de padres a hijos para obtener variedades mejoradas. Geografía.- La influencia de la latitud, longitud, altura sobre el nivel del mar, los tipos de suelo... como factores determinantes para la distribución de los organismos, su ubicación o abundancia dependiendo de cada uno de ellos.
  18. 18. Geología.- Aporta elementos importantes para el estudio de los fósiles (figura 8) ubicados en sustratos de suelo o incrustados en un tipo de roca, la forma como evolucionaron los continentes para establecer la Teoría de la Pangea, la formación de diferentes envases o cuerpos de agua que dan la posibilidad de crear algún tipo de ecosistema. Astronomía.- Favorece la explicación acerca del ciclo astral de los animales, es decir determina cuándo se aparean, cuándo se dará la floración en función de las horas luz o la fructificación relacionada a las horas frío, por qué y cómo se da el comportamiento migratorio de los organismos y el establecimiento del reloj biológico. Fig 8. Fósil de polilla y caracol encontrados a 10 km de la población de Nochixtlan Oaxaca. Oceanografía.- Estudia el comportamiento de los océanos y su impacto en las formas de vida no sólo marinas sino continentales a través de los ciclones; la forma como influyen las corrientes marinas o el fenómeno del niño y niña que son determinantes en los climas y por ende, el desarrollo de la vida en general Historia.- Nos ayuda a la reconstrucción de los hechos biológicos, como la conformación de las eras geológicas y los acontecimientos que en cada una de ellas encierra, nos ha facilitado establecer la cronología celular, los diferentes acontecimientos que se dieron antes y después del DNA, los diferentes científicos que intervinieron durante 2000 años, para finalmente, conocer la forma de cómo los vegetales producen sus alimentos o lo que llevamos recorridendo... entorno al origen de la vida. Ética.- Como parte de la Filosofía que trata de la moral y de las obligaciones del hombre, abre un espacio de reflexión a través de fuertes cuestionamientos, entorno a lo que podrían considerarse excesos relacionados con la vida: El aborto, la eutanasia, la pena de muerte, congelación de embriones humanos, madres incubadoras, la clonación en humanos...cuestionamientos que se basan en principios, normas y valores y que van encausando el actuar de la Biología en relación a su objeto de estudio: La vida y todo lo que a ella le afecte.
  19. 19. Política.- Aunque no se le puede considerar una ciencia, actualmente se ha constituido en un fuerte auxiliar, no para comprender la forma como se llevan a cabo los procesos biológicos sino la búsqueda de formas que permitan proteger las diferentes expresiones de la vida como: Las selvas y bosques, evitar y sancionar el contrabando de flora y fauna, de la contaminación, o la sobreexplotación, todo esto a través de formular leyes, decretos, reglamentos (figura 9), emitir sanciones, negociar internacionalmente para adquirir recursos económicos para mantener las áreas protegidas o hacer que las fronteras realmente funcionen para detener el contrabando de especies, la circulación de sustancias tóxicas o normar la existencia de basureros radioactivos. Figura 9. La emisión de leyes, normas y decretos, son importantes para proteger la riqueza biológica, pero es necesario hacer un esfuerzo mayor para que no se quede en “letra muerta”.
  20. 20. Ramas de la biología Múltiples son las ciencias que se han desprendido, como ramas creadas a través del tiempo, por la necesidad de precisar el análisis de la vida en diferentes niveles, como el atómico, el celular, funcional, estructural o de biodiversidad: plantas, animales, hongos, protozoarios o bacterias. Las siguientes ramas de la Biología, pueden abordar indistintamente, a cualquiera de los reinos existentes desde diferentes niveles: CIENCIA OBJETO DE ESTUDIO Genética variaciones genéticas. Los mecanismos, leyes de la herencia y Citología Las células, su estructura y función. Fisiología El funcionamiento de los organismos. Anatomía La estructura de los organismos. Paleontología Los organismos del pasado por sus fósiles. Taxonomía con la evolución. La clasificación y relación de los organismos Biología molecular La estructura de los genes y las proteínas. Biofísica procesos biológicos. Las leyes de la física y su impacto en los Bioquímica Las reacciones químicas que se dan en la célula. Evolución influyen en las nuevas. El cómo surgen especies nuevas y cómo Ecología entre sí y su medio Ambiente. La forma como se relacionan los organismos Estas ramas se especializan en alguno de los reinos:
  21. 21. Zoología Los animales. Botánica Las plantas. Microbiología Los microorganismos. Micología Las características de los hongos. Las siguientes ramas se identifican por su especialidad en alguno de los organismos: Mastozoología Los mamíferos. Virología Los virus. Ornitología Las aves. Ictiología Los peces. Entomología Los insectos. Herpetología Los reptiles. Ficología Las algas. Nematología Gusanos filamentosos. Las siguientes ramas manejan ecosistemas generales: Biología marina La vida en el mar. Hidrobiología Los ecosistemas de aguas continentales. Ecología ambiente. Los organismos en relación a su medio Sociobiología poblaciones animales. Las relaciones sociales que se dan entre las
  22. 22. Etología Comportamiento de los animales. Parasitología Los organismos que viven a expensas de otros. Estas ramas manejan algún nivel de expresión de los organismos: Histología Los tejidos y sus propiedades. Dendrología relación al clima. La edad de los árboles y su interpretación en Embriología vivos. Las primeras etapas de desarrollo de los seres Neurofisiología El cerebro y el sistema nervioso. Se consideran ramas de reciente aplicación: Biomedicina salud. La aplicación de los principios biológicos a la Biotecnología (por ejemplo la respiración). Lleva a escala industrial procesos biológicos O ramas muy especializadas como: Conquiología Las conchas de los moluscos.
  23. 23. 1.5 EL MÉTODO CIENTÍFICO En este apartado hablaremos de la forma como los científicos conocen, de la manera como se estudia la biología o los seres vivos y cómo la ciencia, se va construyendo, a partir de un trabajo riguroso y sistemático, para dar como resultado, el conocimiento científico. Conocimiento. El conocimiento nos permite tener certeza de la realidad, interpretarla proporcionándonos herramientas para enfrentarnos a ella (de ahí el dicho popular “el que no conoce es como el que no ve”). Sabemos de la existencia de dos tipos de conocimiento o formas de acercarnos al objeto de conocimiento, que hasta el momento, hacen posible la vida de las personas sobre la Tierra: el conocimiento empírico (popular) y científico. Conocimiento empírico Empírico significa, lo referente a la experiencia. Se trata de un nivel en donde los sentidos y el aspecto físico de las cosas se vinculan estrechamente. Este conocimiento es el que todos poseemos en mayor o menor medida, nos permite resolver problemas específicos como: El vestir, alimentarnos, el hacer producir la tierra, el manejar un vehículo, criar animales, desarrollar herramientas para la pesca o manejo del bosque. El conocimiento empírico ha permitido el impulso de los oficios: carpintero, albañil, herrero, panadero, curtidor (figura 10), talabartero, tejedor, ebanista, plomero...y muchos otros que han llegado a identificar comunidades enteras como: Atzompa, en el manejo del barro, San Bartolo Coyotepec, para el manejo del barro negro, Tlacolula, en la producción del mezcal, Etla, en la producción del queso, Ocotlán, para la producción de pieles curtidas y cuchillería, Nochixtlán, en la elaboración de barbacoa... etc. A través del conocimiento empírico, se han identificado diferentes plantas con usos muy variados: medicinales, para la construcción, utilizadas como cercos vivos, productoras de taninos (curtientes), jabonosas, para carbón, edulcorantes, forrajeras, productoras de miel, etc. Este conocimiento ha permitido identificar diferentes tipos de suelo, con vocación variada. Facilitó domesticar plantas como el maíz que tiene 10 000 años de manipulación por los campesinos o el trigo de
  24. 24. hace 5000 años. Esto ha favorecido el cuidado de los recursos naturales y la sobrevivencia a lo largo de la historia hasta nuestros tiempos. El conocimiento empírico, se caracteriza por transmitirse de padres a hijos como herencia, generalmente no se registra, no se elaboran libros entorno a los saberes, se trasmite verbalmente, no desarrolla trabajo experimental, se conduce a través de acierto y error, es inexacto e impreciso. Es un conocimiento no menos importante que el científico, sin embargo su tratamiento y análisis son diferentes, así como, el aporte correspondiente. Para poder acceder a un conocimiento científico, es necesario recurrir al empírico como primer acercamiento, al objeto de conocimiento. Figura 10. El oficio del curtidor que por décadas sostuvo la industria en Oaxaca es un ejemplo de conocimiento empírico, esta industria está a punto de desaparecer por las normas anticontaminantes, el fisco y la opción de los jóvenes a trabajar en áreas menos exigentes de un esfuerzo físico. Este curtidor, Eufemio Chávez rebaja un cuero de res como parte del proceso de curtido. Conocimiento científico A través del cocimiento empírico entendemos, sin mas, lo que percibimos, si queremos apreciar características, que no son tan obvias a simple vista y hacer diferentes interpretaciones, entonces, tendremos que recurrir al conocimiento científico, generado a través de la observación, del descubrir, explicar y predecir la realidad; para ello, sólo a través de la investigación podremos lograrlo y crear un cuerpo de conocimientos que no sean dogmáticos, ya que, los supuestos en esta lógica, se someten al análisis y crítica, que nos lleven a
  25. 25. establecer postulados y axiomas, que concluyan en la creación de la ciencia, concebida según Tamayo y Tamayo como “conjunto de conocimientos racionales, ciertos, probables, obtenidos metódicamente, sistematizables y verificables que hacen referencia a objetos de la misma naturaleza”; para generar conocimiento científico, el camino obligado es la investigación científica, que se basa en la estructura del Método Científico, fundamentado en la pregunta y la búsqueda de respuestas originadas por la observación y la experimentación. Así, el conocimiento científico es metódico, utiliza el método científico, es sistemático, deja su testimonio escrito en una diversidad amplia de documentos, que nos permitan crear nuevos postulados a partir de los ya existentes; privilegia a la institución educativa o de investigación como la generadora del conocimiento, sus conocimientos son probados, una y otra vez, bajo las mismas condiciones en que fueron generados, reconoce al investigador o científico como portadores del saber. Saber que tiene que pasar por diversas formas, sus planteamientos deberán ser precisos, exactos, rigurosos, objetivos y libres de prejuicios sólo así se construirá la ciencia. “Lo que hace sistemática a la ciencia es la atención que presta a la organización del conocimiento, de modo que sea factiblemente accesible para todos aquellos que deseen construir sobre sus cimientos. De esta manera, la ciencia es una empresa tanto personal como social. La ciencia no es un misterio: a través de sus reglas y procedimientos se encuentra abierta para toda persona que esté dispuesta a afrontar sus retos. La ciencia busca encontrar un conocimiento preciso sobre los aspectos del mundo accesibles a sus métodos de investigación. No se trata de un sustituto de la filosofía, la religión o el arte, el hecho de ser científico no impide a nadie la participación en esos otros campos del conocimiento humano. Procesos del pensamiento sistemático Los procesos de pensamiento sistemático en los que se apoya la ciencia pueden ser divididos, en su mayor parte, en dos categorías: deducción e inducción. En el razonamiento deductivo se comienza con la información disponible, que recibe el nombre de premisas, y luego se obtienen conclusiones basadas en esa información. La deducción se efectúa desde los principios generales hasta las conclusiones específicas (va de lo general a lo particular). Por ejemplo, si aceptamos la premisa de que todos los pájaros tienen alas, y la segunda premisa de que los gorriones son pájaros, podemos concluir, por deducción, que los gorriones tienen alas.
  26. 26. La inducción es un proceso prácticamente opuesto a la deducción. En el razonamiento inductivo se empieza por hacer observaciones específicas, de las cuales se pretende obtener una conclusión, o una regla o principio general unificador. El método inductivo se emplea en la organización de datos dispersos y en su colocación en categorías manipulables, un proceso realizado con base en la pregunta ¿qué es lo que tienen en común todos estos hechos? Un punto débil de este método de razonamiento es que las conclusiones así obtenidas contienen más información que los hechos estudiados en los cuales se basan. Se pasa de muchos ejemplos observados a todos los ejemplos posibles cuando se formula el principio general. Esto se conoce como el salto inductivo. Sin éste no sería posible llegar a las generalizaciones. Sin embargo, conviene mantener presente la posibilidad de que la conclusión sea válida. La información adicional contenida en las conclusiones inductivas puede provenir exclusivamente de la actividad creativa de una mente humana, y la creatividad, por admirable que sea, no es infalible. Aquí se muestra un ejemplo de razonamiento inductivo: cuando se retira el sostén de manzanas, naranjas, piedra y árboles, estos caen al suelo; de aquí, se deduce que una fuerza que actúa sobre estos objetos los atrae hacia la tierra (fuerza de gravedad) Aunque una conclusión se base en miles de observaciones, sigue siendo posible que la invaliden nuevas observaciones. Sin embargo, cuando más grande sea el número de casos que se emplean, mayores serán las probabilidades de obtener conclusiones científicas válidas. El científico busca la posibilidad de afirmar que cualquier conclusión específica tiene cierta probabilidad estadística de ser correcta (Ville, et al, pp 20)
  27. 27. Método Científico La palabra método, proviene del griego meta “a lo largo del camino” y odos “camino”, un método es una manera ordenada de realizar una actividad. En la ciencia, un método implica un orden sistemático que se sigue durante una investigación, así el método científico podemos concebirlo como el camino, la estrategia, el proceso, la lógica del pensamiento científico o el procedimiento viable que se sigue para la solución de un problema de relevancia social. Según De la Torre. Es un procedimiento riguroso formulado lógicamente para lograr la adquisición, organización o sistematización y expresión de conocimientos tanto en su aspecto teórico como experimental. “Gracias a un buen método, el científico logra, con mayor seguridad, el control de variables, la producción tecnológica y la satisfacción intelectual” (Saenz, p. 121) En todo método se pueden exigir, por lo menos, dos cualidades: la eficacia y la eficiencia. La eficacia consiste en la seguridad para obtener el fin deseado. La eficiencia consiste en la adecuación y la proporción de los medios empleados para conseguir el fin propuesto. De lo anterior, se desprende la importancia del método en la ciencia. Gracias a él, es posible obtener las finalidades del pensamiento científico con mayor seguridad y presteza. Sin embargo, el método no es un fin en si mismo, es decir, no habría por qué esclavizarse a ese conjunto de reglas sugerencias y pistas que constituyen un método determinado. Por tanto, habría que considerar al método como un instrumento o medio que, por supuesto, tiene su importancia, pero también sus limitaciones. Fig 11 Elcientífico, pretende a través de la observaciómy experimentación, atrapar la realidad comprobando o disprobando hipótesis qie lo lleven a formular teorías o leyes, done identifiquen variables que influyen como causa y efecto del fenómeno. A Einsten se ha constituido como un prototipo de científico por sus aportes en el campo de la física. (Revista de Información científica y tecnológica volumen 10 No. 143, p. 17)
  28. 28. Llevarlo a la práctica concreta, es lo que posibilita un aprendizaje significativo de la metodología científica y no el aprendizaje de recetas y de principios. La ciencia resulta de la aplicación del método científico. A decir de E. Curtis, la materia prima de la ciencia son nuestras observaciones de los fenómenos del Universo, se limita a lo que puede observar y medir. Las corazonadas se abandonan, las hipótesis se invalidan y las teorías se revisan, no hay verdades, todo está en constante revisión. Es por esto, que los científicos persiguen la objetividad a través de la investigación, por lo que ésta, deberá tener varias características: La investigación deberá ser: Rigurosa (se realiza con precisión, no es arbitraria) Minuciosa (hay que registrar el mínimo detalle del comportamiento del fenómeno) Sistemática (ordenada, en la que se aplica un análisis lógico, se establecen categorías o agrupaciones.) Estará dirigida a resolver problemas de importancia social. Buscará encontrar principios comportamiento del fenómeno. generales que le permita predecir el No parte de cero, sino de una experiencia o conocimiento previo. Se basa en observaciones apoyadas en instrumentos que la auxilien (microscopio, telescopio, computadora…) Es una actividad eminentemente lógica y objetiva que le permita validar los procedimientos empleados, los datos recogidos y las conclusiones alcanzadas. Es una actividad paciente que contrasta con lo espectacular, no busca impresionar sino resolver un problema. Es una actividad que requiere valor, la investigación puede tener la desaprobación social o de un grupo, si estás convencido de las bondades de tu
  29. 29. investigación y el beneficio social que puede traer, es importante que la realicemos. Requiere de constante registro, que favorezca el análisis y las conclusiones para que después le demos la oportunidad a otros investigadores de probar nuestros resultados y verifiquen la veracidad de nuestras conclusiones. En el sentido más amplio, el método científico, se refiere a los hábitos de trabajo que los científicos ponen en práctica, conforme su curiosidad, los conduce a la tarea de descubrir las regularidades y las relaciones existentes entre los fenómenos objeto de su estudio. Los métodos de la ciencia también pueden ser descritos como una rigurosa aplicación del sentido común, al estudio y el análisis de la información. En un sentido mas estricto, el método científico alude al modelo de investigación desarrollado por Francis Bacon (1561-1626).. Este modelo consta de la siguiente secuencia: Identificación del problema Obtención de información relativa al problema (por observaciones, mediciones, etc.) Análisis de la información en busca de correlaciones, conexiones importantes y uniformidades. Formulación de una hipótesis (una generalización), la cual es una suposición congruente que explica la información existente y sugiere otras vías de investigación. Evaluación rigurosa de la hipótesis mediante la recabación de nueva información. Confirmación, modificación o rechazo de la hipótesis, a la luz de los nuevos acontecimientos.
  30. 30. CARACTERÍSTICAS DE LOS PASOS DEL MÉTODO CIENTÍFICO 1.- Observación del problema. En esta primer etapa, pretendemos percatarnos del mínimo detalle del comportamiento del fenómeno y en función de ello, plantear con precisión el Problema. Es importante resaltar, que si bien es cierto, la observación, es el punto inicial de la investigación, esta se constituye en una característica que habremos de fomentar a lo largo de toda nuestra investigación. Es una de las cualidades mas sobresalientes de un científico, que como mencionamos, habrá de apoyarse en aparatos (microscopio, binoculares, telescopio, computadora) que le permitan, hacer de la observación algo muy diferente de la contemplación. La fuente última de todos los hechos científicos son las observaciones y experimentos cuidadosos, realizados sin parcialidad. 2.Planteamiento del problema. La detección del problema nos da posibilidades de centrar nuestra atención en alguna característica particular del fenómeno a estudiar, No podemos Fig. 12 La computadora nos permite abordarlo en su totalidad, ya hacer simulaciones que nos llevan a que la realidad en sí, es variar el comportamiento de un compleja. La característica del fenómeno en situaciones diversas y así problema es que se plantea en hacer observaciones que nos faciliten forma de pregunta muy formular un problema precisa y parte necesariamente de la observación. ¿Por qué las plantas son verdes? ¿Qué comen las plantas? ¿Por qué los hijos se parecen a los padres? ¿Cómo se originó la vida? ¿Por qué la luz calienta? ¿Por qué la luz forma una sombra en los cuerpos? ¿Por qué suceden los eclipses? Según lo plantea Saenz, la pregunta debe tener dos condiciones, la primera se refiere a su carácter universal, al manejo de los paradigmas para que pueda ser aceptada en el ámbito de lo científico, la segunda condición es que sea verificable, es decir, que pueda ser factible su contestación, con lo que desechamos preguntas que pertenecen al ámbito de la imaginación, damos por sentado que las preguntas tengan relevancia, claridad y precisión.
  31. 31. 3.- Hipótesis. La hipótesis es una respuesta provisional, una suposición que establecemos como una forma de explicarnos la naturaleza del fenómeno estudiado, es una respuesta ingeniosa cargada de conocimiento previo, se constituye en la columna vertebral de nuestro trabajo, a partir de la hipótesis desarrollaremos el experimento por el que demostraremos su veracidad o falsedad. Si nuestra hipótesis es verdadera, se convierte en una tesis científica (ley, principio, explicación, conclusión o una relación entre diferentes objetos de estudio). La hipótesis para ser considerada científica, deberá tener, un carácter universal, hipotético, de relación entre fenómenos, coherencia, verificabilidad, sencillez y predictibilidad. 4.- Experimento. Es la parte de la investigación mas atractiva en términos de acción, ya que ésta requerirá no sólo del ingenio, de la experiencia, de los conocimientos que tengamos sino también del esfuerzo físico, muchas veces tendremos que velar toda la noche para observar a los organismos en su medio natural o hacer una prueba con diversas repeticiones donde es importante identificar un grupo control o testigo y el otro experimental. El diseño del experimento exige mucha creatividad, hay hipótesis que han estado formuladas por varias décadas sin que pueda diseñarse el experimento, hasta que llegó el científico que tuvo la chispa o el destello para comprobarla. Por ejemplo, la hipótesis propuesta por Oparín “la vida se originó por evolución química”, tuvieron que pasar más de 30 años para que se formulara el experimento a través del aparato de TESLA, que simula las condiciones de la atmósfera primitiva y comprueba parcialmente la hipótesis. El reto en esta etapa de la investigación, es diseñar formas, que nos permitan el control de las variables que en ella intervienen. La repetición del experimento, bajo las mismas condiciones en que fué formulado, da la oportunidad a que otros verifiquen nuestros resultados cuantas veces sea necesario. La cuantificación de los datos, nos dará mayor certeza del comportamiento del fenómeno y nos permite llegar a la predicción. El uso de la balanza, el termómetro, el análisis químico, son algunos instrumentos para la cuantificación del fenómeno. Al respecto, la estadística es un fuerte aliado que permite determinar la frecuencia de aparición de una característica investigada (número de hembras, machos, edades, sexos, emigración, inmigración), o la correlación e interdependencia entre dos o más variables (podemos determinar la capacidad de carga de un sistema, es decir, cuántos venados puede sostener una determinada área sin que sea afectada, determinando la cantidad y calidad de los alimentos con la densidad de la población.)
  32. 32. 5.- Conclusión. En esta fase, podemos decir si nuestra hipótesis es verdadera o falsa, muchas veces podemos llegar a conclusiones que no habíamos previsto, para lo cual no habremos de forzar los datos a nuestro capricho, debemos tener la rigurosidad plantear nuevamente el problema en función de los nuevos datos o conocimientos del fenómeno. Es conveniente registrar los resultados no previstos, a lo que se le ha dado el nombre de serendipity, que han sido determinantes en el avance de la ciencia como el descubrimiento de la penicilina o los rayos X. No siempre llegamos a plantear nuevas teorías o descubrir leyes de comportamiento general, con que arribemos a conclusiones que nos den una respuesta convincente de lo que buscamos, nos daremos por bien servidos. Ejemplo de aplicación del método científico A través del siguiente ejemplo, se pretende demostrar el Principio que la ciencia es acumulativa y demostrar cómo un conocimiento favorece o acelera el descubrimiento de otros. Algunos científicos sólo han desarrollado una etapa del método científico, otros han obtenido sus conclusiones que los han llevado nuevamente al inicio de la investigación. Investigación sobre la fotosíntesis: Problema.- ¿Qué come una planta que le permite crecer y tener frutos? Hipótesis.- “Las plantas se alimentan tragando tierra”. Planteado por Aristóteles en el siglo IV a.C. Se quedó a nivel de hipótesis ya que no efectuó experimentos que lo llevaran a probar la veracidad de su planteamiento, se manejó como verdad durante siglos. El problema se retoma después de aproximadamente 2000 años. 1630 Jan Baptista Van Helmont. Experimento. Diseñó su experimento que duró cinco años con una planta de sauce, tierra y agua (fig 13); estos tres elementos los pesa, la planta es regada, al paso del tiempo hace nuevamente las mediciones, y nota que la tierra había disminuido 57g mientras que la planta aumentó 74 k. el agua que utilizó eran varios litros.
  33. 33. Conclusión. “Las plantas no comen tierra, comen agua”. Sin embargo los litros de agua utilizados no eran proporcionales al peso de la planta. Y se plantea nuevamente el problema. “Si la planta no sólo come agua, ¿qué otra cosa come?” El problema fue respondido parcialmente, por lo que se retoma 142 años después. Fig. 13. Experimento de Van Helmont en el que se puede apreciar la ganancia en peso al inicio y final del experimento que duró 5 años. 1772 Joseph Priestley
  34. 34. Experimento. Pone una vela encendida. Ambos los coloca primero en campanas de cristal separadas, al juntarlos, el ratón muere y la vela se apaga, posteriormente coloca otra planta y ratón juntos y observa que su vida se prolonga. (Fig14) Figura 14. Experimentos de Priestley que permite apreciar la compatibilidad entre planta-animal o vela y lo contrario entre vela y ratón. (CNEB p.92) Conclusión. “Las plantas invierten los efectos de la respiración quitando al aire “algo” que los animales le dan al respirar, lo que favorece su crecimiento” La respuesta aún no satisface a la pregunta formulada por lo que se replantea la pregunta a la luz de los nuevos descubrimientos. “Si las plantas no sólo comen agua y ese “algo” de los animales entonces ¿qué comen?”. El lapso para responder se acorta y se retoma 9 años más tarde. 1779 Jan Ingenhousz Experimento. Su diseño consiste en separar las raíces, hojas, tallos, flores, frutos encerrados en campanas con ratones cada una y observa que el aire se vuelve nocivo para los animales donde están las raíces, flores y frutos.
  35. 35. Conclusión. “El invertir el proceso de la respiración sólo ocurre en las partes verdes de la planta”. Aún no responde a la pregunta, por lo que se retoma ¡un año más tarde! 1780 Pristley y otros investigadores Experimento. Repite el experimento anterior, sólo que introduce una nueva variable, las campanas las pone en la sombra y otras que les de la luz y comprueba que los resultados de Ingenhouz solo ocurren en presencia de la luz. Conclusión. “Las plantas no sólo comen agua, también ese “algo”de los animales y la luz es necesaria para que se dé ese proceso”. Se está más cerca de la respuesta, pero aún quedan el reto de encontrar un principio general en todas las respuestas encontradas. 1782 Jean Senebier Experimento. Utiliza una planta acuática, la sumerge en el agua y mantiene el sistema iluminado. Observó que la planta desprende un gas. Posteriormente se comprueba que este gas era oxígeno. Conclusión. Las plantas en su alimentación desprenden oxígeno que favorece la actividad biológica de los animales. Después de mas de 2000 años en que fue planteado el problema, se tiene la siguiente conclusión: “Las plantas requieren CO2 y H20 para efectuar la fotosíntesis en presencia de luz y con la participación de la clorofila, proceso mediante el cual elaboran sus propios alimentos.Este descubrimiento permitió probar a: 1800 Nicholas Theodore de Saussure Mostró que volúmenes iguales de bióxido de carbono y oxígeno se intercambian durante la fotosíntesis y que las plantas retienen el carbono, muestra también como durante este proceso las plantas ganan peso, lo que hizo posible escribir la fórmula que podrás encontrar en la unidad II referente a características de los seres vivos y que da respuesta al problema.
  36. 36. 1.6 TEORIAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA La Biología es una ciencia que se ha conformado a través de múltiples preguntas, algunas de ellas están aún sin resolver, (muchas de estas interrogantes han tenido como resultado los mas ingeniosos experimentos que le han dado la esencia al conocimiento) como la clásica pregunta ¿Cómo se formó la vida? ¿Cómo emergieron la gran cantidad de organismos, que junto con nosotros forman la diversidad de los seres vivos que pueblan la Tierra? Dos grandes líneas de pensamiento y acción han pretendido dar respuesta a esta interrogante: la postura evolucionista y la creacionista. Cada una ha tenido su propio espacio para su análisis y promoción e incluso se llegó a legislar para separar lo religioso de lo laico, teniendo así que lo científico o evolucionista se desarrolla en los centros de educación formal e investigación especializada, mientras que lo religioso se lleva a cabo en la Iglesia como institución u otros espacios creados para estimular la fé. Cada una de éstas posturas tiene sus propios seguidores y han conformado nuestra historia hasta éste momento. ¿Qué es la vida? A la difícil pregunta ¿Cómo se formó la vida o los primeros organismos?, se le une esta otra ¿Qué es la vida? De igual manera no tenemos la respuesta, no podemos abordarla a nivel de diccionario, tendremos que asomarnos a la Filosofía, que será como la energía que le va a dar el impulso para buscar la respuesta. Nos resulta fácil definir términos como el de clima, homeostasis, célula, fotosíntesis..., pero si intentamos dar respuesta directa al ¿Qué es la vida? comenzamos a titubear y a lo más que llegaremos es a caracterizarla. Al hacerlo descubrimos que estas características incluyen una organización precisa, una gama amplia de reacciones químicas (metabolismo) que favorecen el crecimiento, la irritabilidad y la adaptación. (fig.15)
  37. 37. Si insistimos en la pregunta ¿Cómo surgió la vida o los primeros organismos? Y si logramos descubrir los mecanismos que propiciaron el surgimiento de la vida ¿Podremos manipularlos para hacer vida? ¿Podremos utilizarlos de acuerdo a nuestros intereses? o en el mejor de los casos ¿Nos ayudará para predecir el futuro en Fig. 15 Organismos en donde se manifiesta la función de las expresión e la vida su armonía y belleza. (Ville, condiciones en que nos p. 804) desarrollamos? La búsqueda de respuestas se han constituido en un reto que aún, pese a los avances científico-tecnológicos no logramos dar respuesta cabal, convincente, tenemos fracciones de las respuestas, juntaremos algunas piezas pero sin duda nos seguirán faltando. Sin embargo, el abordar este tema nos debe llevar a reflexionar sobre lo que en este momento es importante para ti, o para mí, y es el de que nos maravillemos con la expresión de la vida que está a nuestro alrededor, reconocer que su máxima expresión está en cada uno de nosotros y que apreciarla y aprovecharla es uno de nuestros mayores retos. Juntando las piezas El origen del Universo Un referente obligado para abordar el origen de la vida es partiendo del origen del Universo (Cosmos), que según datos, tiene una edad que oscila entre los 10 y 20 mil millones de años, formándose como resultado de una descomunal explosión de materia densamente condensada a una temperatura de cien mil millones de grados centígrados, al darse el enfriamiento a dos mil quinientos grados centígrados las partículas subatómicas (protones y neutrones) se unen formando el núcleo de los átomos. “Estos núcleos, con sus protones cargados positivamente, atrajeron a pequeñas partículas livianas cargadas negativamente (electrones) y así formaron los átomos”, (Curtis, p.49) a partir de ahí los 92 elementos y finalmente todos los cuerpos celestes (estrellas, cometas, satélites,.. y por supuesto nuestro planeta y de ahí la vida). La muestra mas palpable de la gran explosión nos lo da el
  38. 38. análisis del ciclo de vida de una estrella y el resultado del estudio del movimiento de las mismas a partir del efecto Doppler que es el rastro dejado por un cuerpo en forma de ruido (semejante al paso de una ambulancia) o de luz en su recorrido (por la huella de luz que deja una estrella, es posible calcular la velocidad de desplazamiento del cuerpo celeste en un período de tiempo) demuestran como el Universo se encuentra en expansión. A George Gamow se le considera el padre de ésta Teoría denominada del Big-Bang o de la Gran Explosión aunque en algunos textos como el de Geografía general de Funes se le atribuye a Lemaitre. El origen de la Tierra El surgimiento de la Tierra se percibe en el mismo orden lógico de pensamiento, un proceso gradual de múltiples cambios, transformaciones hasta llegar a modelar el planeta que tenemos. La Tierra debió iniciar su existencia como una masa gaseosa desprendida en el momento de la Gran Explosión formando primero al Sol como a otras estrellas a partir de la acumulación de polvo y gases de hidrógeno y helio hace 5000 millones de años. El Sol originado a partir de la inmensa nube, se condensó gradualmente a medida que los átomos de hidrógeno y de helio eran atraídos por la fuerza de la gravedad y caían en el centro de la nube. Cuando la aglomeración se hizo más densa, los átomos se movieron más rápidamente, más átomos chocaban unos contra otros y el gas de la nube se tornó más y más caliente. A medida que la temperatura se elevaba, se intensificó la violencia de las colisiones hasta que los átomos de hidrógeno chocaron con tal fuerza, que sus núcleos se fusionaron formando átomos de helio adicionales y liberando energía nuclear. Esta reacción termonuclear aún ocurre en el corazón del Sol y es la fuente de energía que se irradia desde su incandescente superficie. Según la teoría actual, los planetas se formaron a partir de los restos del gas y del polvo que giraban alrededor de la estrella recién formada. Al comienzo, las partículas deben haberse reunido al azar, pero a medida que la masa aumentaba de tamaño otras partículas comenzaron a ser atraídas por la gravedad de las masas más grandes. El torbellino de polvo y las esferas en formación continuaron girando alrededor del sol hasta que finalmente, cada planeta hubo limpiado por completo su propia órbita, recogiendo la materia suelta, a la manera de una bola de nieve gigantesca.
  39. 39. La órbita más cercana al Sol fue recorrida por Mercurio, la siguiente por Venus, la tercera por la Tierra, y así sucesivamente hasta Neptuno y Plutón. Se estima que los planetas incluyendo a la Tierra, han comenzado su existencia hace aproximadamente 4600 millones de años. Durante el tiempo en que la Tierra y otros planetas estaban formándose, la liberación de energía a partir de materiales radiactivos mantenían sus interiores muy calientes. Cuando la Tierra aún estaba tan caliente que era principalmente un líquido, los materiales más pesados se reunieron en el centro denso, cuyo diámetro es aproximadamente la mitad del diámetro del planeta., Apenas se agotó la existencia del polvo estelar, piedras y rocas más grandes, el planeta dejó de crecer. A medida que la superficie de la Tierra se enfriaba, fue formándose una corteza externa, una cáscara tan delgada como la de una manzana. Las rocas más viejas de esta capa datan, según los métodos isotópicos, de hace 4 100 millones de años. Sólo 50 kilómetros por debajo de su superficie, la Tierra está aún caliente y una pequeña fracción de ella todavía está derretida. Sus evidencias se manifiestan en las erupciones volcánicas que expulsan lava (roca fundida) a través de los puntos débiles de la corteza terrestre, o en los géiser, que arrojan hirviendo el agua que se había escurrido gradualmente hacia el interior de la Tierra. (Curtis, pp 109-110) Figura 16. Tierra primitiva en la que los volcanes y relámpagos fueron decisivos para modelarla, la ausencia de oxígeno, las altas temperaturas y los gases metano, amoniaco, vapor de agua y bióxido de carbono fueron los ingredientes centrales para la formación de la vida. (Ville p.426).
  40. 40. La edad de la Tierra La Tierra se originó en un período largo de tiempo, esta es una de las cuatro condiciones para poder explicar el lento diseño de las primeras formas de vida, que iniciaron como estructuras simples, que fueron transitando a una mayor complejidad como las conocemos ahora. El lapso de tiempo no es un deseo caprichoso, existen múltiples pruebas que le dan veracidad a esta exigencia. Determinación de la edad de la Tierra Por ejemplo “el primer intento científico para conocer la edad de la Tierrra, fue de Heredoto, que observó cómo los sedimentos se depositaban en las orillas del Río Nilo y así supo que estudiando la superposición de los estratos, podría conocerse la edad de la Tierra, además, pensó que calculando el volumen de los sedimentos que van al mar, permitirían calcular la duración de los períodos erosivos. Por este método se pensaba que, calculando el tiempo en que se tardó en depositar cada capa, se podría conocer la edad del planeta determinándose en 600 millones de años. El método de la salinidad fue otro intento para medir la edad de la Tierra. Se pensó que los mares en un principio no eran salados y que la salinización se dió en la medida que la sal se desprendía del suelo y era llevada al mar por los ríos. Por esta forma se calculó la edad de la Tierra en 100 millones de años. Este método es poco aceptable porque no se sabe si en un principio los mares eran dulces o salados, o si la concentración de sales se debió a la intensa evaporación del agua del mar o si la sal realmente se desprendió de las rocas sedimentarias. (Funes, pp 69-70) Existieron otros métodos como el petrográfico basado en las semejanzas de las rocas o el paleontológico en los restos de animales y plantas. “El geólogo James Hutton (1721-1797) propuso que la Tierra fue moldeada por el viento, el clima y el fluir del agua, su propuesta se le conoció como uniformitarismo y era relevante por considerar que la Tierra tenía una larga historia, contraria a la postura cristiana que sólo le atribuía 10 000 años, consideraba que los cambios eran parte de un curso normal de acontecimientos, por oposición a un sistema estático. El inglés William Smith (1769-1839) fue de los primeros en estudiar la distribución de los fósiles en las diferentes capas del suelo, conocidas como estratos geológicos, estableció que cada estrato, independientemente del lugar en el que se
  41. 41. encontrase, contenía tipos característicos de fósiles y que estos fósiles eran realmente la mejor manera de identificar un estrato particular, al identificar diferentes localidades geográficas. George Cuvier fue el fundador de la paleontología de los vertebrados y pudo hacer deducciones brillantes a partir de pocos fragmentos óseos, determinó que muchas especies que habían existido alguna vez, ya no existían.(se sabe actualmente que mucho menos del 1% de todas las especies que han vivido en algún momento están representadas actualmente sobre la Tierra)” (Curtis, pp 29). El método que ha tenido mayor aceptación científica, es el radioactivo, en el que se utiliza el Uranio y Torio y con ello se determinó en 4 500 millones de años la edad de la Tierra, tiempo considerable que nos da posibilidades de tejer explicaciones sobre los múltiples cambios sufridos en el planeta. El origen de la vida Buscando explicaciones desde antes de Cristo hasta el siglo XIX Ya ubicados en la dimensión de lo viviente, han surgido múltiples teorías que si bien reflejan el pensamiento de su época, son muestra del esfuerzo constante por dar explicación a la pregunta ¿Cómo surgió la vida? Teoría de la generación espontánea (abiogénesis) El término espontáneo, es para indicar que la vida ocurrió en un lapso muy pequeño de tiempo y sin influencia de otros organismos o de materia viviente. Su principal defensor fue el filósofo griego Aristóteles que por el año 340 a.C. afirmaba... “de estos insectos, la pulga se originó de una ligerísima cantidad de materia putrefacta, ya que donde quiera que haya excremento seco, es seguro encontrar una pulga. Las chinches son generadas por la humedad de los animales vivientes y cuando ésta se seca, saltan de sus cuerpos. Los piojos son generados por la carne de los animales” (Green, p.229) Aristóteles creía también que las moscas salían de la carne podrida de los animales. Pensaba que otros tipos de insectos salían de la madera, de las hojas secas y hasta del pelo de los caballos. (Peter A, p.10) Durante la Edad Media los estudiantes resucitaron los escritos de los filósofos griegos, agregaron literatura y otras ideas fantásticas, como: “Los árboles ganso producen gansos bajo ciertas circunstancias” (Green, p. 229)
  42. 42. El pensamiento de la generación espontánea se contraponía en ese mismo momento a la observación de que los organismos procedían de otros semejantes como lo relata nuevamente el mismo Aristóteles en su libro Animalium... “La mayoría de los peces se originan de los huevecillos de otros peces. Existen sin embargo, algunos peces que pueden originarse del lodo. En un estanque completamente seco, observé que al llenarse éste nuevamente con agua de lluvia aparecían otra vez pececillos, estos animales no pudieron haberse originado ni de los huevecillos, ni de la copulación y por lo tanto deben haberse originado del lodo” Por su parte Boethius escribió... “Si se arroja un trozo de madera al mar, con el tiempo se crían gusanos en él y en éstos van apareciendo la cabeza, los pies, las alas y finalmente las plumas. Cuando por fin acaba de crecer tiene el tamaño de una oca, y vuela como las otras aves haciendo uso de sus alas. Un naturalista describe un caso que apoya las observaciones anteriores. Un gran barco que tenía el nombre de Cristóbal, había permanecido anclado por tres años en una de las Hébridas. Fue arrastrado hacia la tierra, y la parte que había permanecido bajo el agua estaba llena de agujeros rebosantes de gusanos. Algunos no se habían formado todavía como aves, pero otros ya tenían ese aspecto” (CNECB, p.39) Así, la generación espontánea supone el surgimiento de la vida a partir de condiciones, tales como la humedad, la temperatura y materia orgánica, lo que llevó a eminentes científicos a no dudar de esta propuesta como fueron Newton, W Harvey, Descartes y Van Helmont. Este último propuso una receta para generar ratones de las camisas (trapos viejos sudados, mas paja en un rincón generará ratones)_ fig 17_ Aunque estas ideas parecen increíbles, no olvidemos que todas tienen rasgos que las justifican. Pueden ser probadas con la lógica y las bases científicas de su tiempo. Muchos de los experimentos clásicos de la biología fueron hechos por el deseo de comprobar la teoría de la generación espontánea (Green, p.229). Es necesario recordar que la fuerza de este planteamiento duró cerca de 2000 años, del 340 a.C. en que se dejan testimonios del pensamiento hasta el año 1700 de nuestra era. La corriente creacionista
  43. 43. Su principal defensor fue Carlos Linneo por el año de 1770, sostiene el criterio de que las especies... “Son inmutables y experimentan cambios sin mas modificaciones que las que permiten distinguir unas de otras, cada especie según esta teoría es independiente de las restantes incluso las mas afines” (Gama, p. 150) Figura 17. La propuesta de Van Helmont se fundamentaba en unir la materia orgánica y la temperatura para el surgimiento de la vida, caso particular el origen del ratón. (Dibujo hecho a mano, tomado del Lazcano) Este planteamiento se basa en las narraciones bíblicas del Génesis, afirma que la Tierra no tiene más de 10 000 años, que cada especie fue creada por separado durante un breve lapso de actividad divina ocurrido hace 6000 años y que cada especie tiende a mantener su peculiaridad única y bien definida (Fried, p. 355) La creación según el Génesis La Biblia en el apartado de Génesis da cuenta detallada de cómo se creó la vida en seis días y a partir del día séptimo Dios descansó al ver su obra terminada. Menciona que la tierra estaba desordenada y vacía, y las tinieblas estaban sobre el haz del abismo. Mientras la luz activa de Dios estaba moviéndose de un lado a otro sobre la superficie de las aguas.
  44. 44. Primer día (el día bíblico puede abarcar mil años o más, no se traduce al de 24 horas) La tierra estaba desordenada y vacía, y las tinieblas estaban sobre el haz del abismo. “Llegue haber luz”, entonces llegó a haber luz. Y empezó Dios a llamar la luz Día, pero a la tiniebla llamó Noche. Y fué la tarde y la mañana, un día (Génesis) Segundo día. “Llegue haber una expansión en medio de las aguas y ocurra una división entre las aguas y las aguas”. Hizo Dios la expansión, y apartó las aguas que estaban debajo de la expansión más no las que deberían estar sobre la expansión, (lluvia). Y llegó a ser así, y empezó Dios a llamar la expansión Cielo”. Y fué la tarde y la mañana, el día segundo. (Génesis) Tercer día “Júntense las aguas que están debajo de los cielos en un mismo lugar y descúbrase la seca”. Y llegó a ser así, y llamó Dios a la seca Tierra y a la reunión de las aguas llamó Mares, y vió Dios que era bueno. Y dijo: Produzca la tierra hierba verde, hierba que dé simiente, árbol de fruto que de fruto según su género, que su simiente esté en él sobre la tierra. Y fue así. Y fué la tarde y la mañana, el tercer día. (Génesis) Cuarto día “Llegue haber lumbreras en la expansión de los cielos para hacer una división entre el día y la noche; y sean por señales para estaciones, días y años. Y sean en la expansión de los cielos para brillar sobre la tierra (Estrellas). Y llegó a ser así. Y procedió Dios a hacer las dos grandes lumbreras, la lumbrera mayor para dominar el día (Sol) y la lumbrera menor para la noche (Luna)” Fué la tarde y mañana, día cuarto. (Génesis)
  45. 45. Quinto día “Produzcan las aguas reptiles de animal viviente y aves que vuelen sobre la tierra en la abierta expansión de los cielos. Y empezó Dios a crear las grandes ballenas y toda cosa viva que se anda arrastrando, las aguas produjeron según su género y toda ave alada según su especie.” Y Dios los bendijo diciendo: Fructificad y multiplicad y henchid las aguas en los mares. Y fué la tarde y la mañana del día quinto. (Génesis) Figura 18. y figura 18.1 La creación diferencia entre el día y la noche. (La vida p.31) de dos lumbreras hizo la Sexto día “Produzca la tierra seres vivientes según su género, animal doméstico, animal moviente y bestia salvaje de la tierra según su especie”.Y fué así (Génesis) “Y dijo Dios: Hagamos al hombre a nuestra imagen, conforme a nuestra semejanza y crió Dios al varón y hembra, y los bendijo diciéndoles: Fructificad y multiplicad y henchid la faz de la tierra. He aquí la vida eterna.” Y fué la tarde y mañana del día sexto. (Génesis) Séptimo día Y fueron acabados los cielos y la tierra, y todo su ornamento (fig 19). Terminó Dios, reposó en el día séptimo y bendijo Dios al día séptimo, santificólo porque en él reposó de toda su obra que había Dios criado y hecho. (Lo que ahora nosotros llamamos Domingo día de descanso) (Génesis). Los que defienden ésta teoría son partidarios de la inmutabilidad y sostienen que las especies se originaron independientemente unas de otras, por un acto de creación y que cada una se conserva fiel al tiempo original con que fueron creadas. Se considera que la creación de las especies de los distintos organismos, obedece a un plan predefinido de perfección orgánica que tienen una complicación progresiva y que según este plan las especies fueron apareciendo en orden progresivo de complicación, hasta culminar con el hombre. Los defensores de esta teoría
  46. 46. Figura 19. En este cuadro se manifiesta diversidad, armonía y la máxima de sus creaciones, el hombre sobre la tierra. (La vida p. 189) tuvieron problemas para explicar el por qué de las variaciones entre los organismos de la misma especie. Problema que empezó a resolverse con la llegada de Jean Baptiste Lamarck (Gama, p. 150) Evolucionismo Teoría de la biogénesis Esta teoría sostiene que la vida se originó de la vida y que lo semejante engendra a lo semejante, se opone a la teoría del creacionismo y a la de la generación espontánea, sobre todo a ésta última, porque es posible comprobar experimentalmente que la vida no surge de ésta manera, en el creacionismo no es posible intentarlo de la misma forma. Sus principales defensores fueron Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani y Louis Pasteur.
  47. 47. Experimento clásico de Francesco Redi (1626-1697) En 1668 el físico, médico y poeta italiano Francesco Redi, realizó un experimento trascendental bajo condiciones controladas con el fin de refutar la idea de la generación espontánea. Su experimento estaba dirigido especialmente a observaciones e ideas ya generalizadas que aparentemente apoyaban a la teoría de la generación espontánea. “Redi dijo: “Aunque es motivo de observación diaria, que un número infinito de gusanos se formen en un cuerpo muerto y en plantas podridas, me siento inclinado a creer que estos gusanos son generados por contaminación y la materia pútrida en la cual se encuentran, sólo actúa como un medio adecuado donde los animales, en época de cría depositan los huevecillos para encontrar allí, un medio nutritivo para su desarrollo”. 47 Es decir, Redi expresó que las larvas y gusanos no eran generados por la materia muerta, sino que eran la descendencia de sus progenitores, como la de cualquier otro animal. Para demostrar esta idea, puso dos pedazos de carne en frascos (carne de anguila) una parte quedó expuesta a las moscas y otros insectos. Los gusanos sólo aparecieron en el frasco abierto y no en el frasco cerrado” (Green, p. 230) Figur a 20 y 20.1 El uso de diversos frascos donde se permitía el contacto de las moscas con la carne y otros en los que se evita, favoreció la conclusión de que la mosca sólo proviene de la misma mosca y no de manera espontánea. Lo que Redi observó fue el ciclo completo de la mosca que consta de huevo, larva, pupa y adulto. (Alexander pp 10 y 12). Redi relata: “Coloqué tres serpientes muertas en una caja y las dejé descomponerse. A los tres días estaban cubiertas de larvas, las que fueron consumiendo poco a poco toda la carne de las serpientes hasta que quedaron sólo huesos. Hacia el décimonoveno día algunas larvas quedaron inmóviles, como si estuvieran durmiendo. Parecieron acortarse y tomar una forma oval, como de un
  48. 48. huevo. Después adquirieron una consistencia dura, como la de las pupas de las orugas. Redi puso algunas de estas pupas en un vaso de vidrio, y lo tapó cuidadosamente con papel. Después de ocho días, las bolitas duras se rompieron y salió de cada una de ellas una mosca gris. Al principio, las moscas se movían muy lentamente y tenía las alas cerradas. Después de unos cuantos minutos desplegó las alas y pronto tuvo la apariencia de una mosca normal. Todas las moscas maduraron de una manera semejante”, entonces Redi propuso su hipótesis. Habiendo considerado los hechos anteriores principié a pensar si las larvas fuesen los renuevos de las moscas y no derivados de la descomposición de la carne. La hipótesis me pareció plausible, porque antes de la aparición de las larvas siempre encontraba sobre la carne moscas adultas del mismo tipo de las que surgían de las pupas” (CNEB, pp. 43,44). Ya en el siglo XIX ningún científico continuaba creyendo que los organismos complejos aparecían espontáneamente. Sin embargo el advenimiento de la microscopia con Antonio van Leeuwenhoeck (1632-1723) llevó a que se reanimara con mayor fuerza la generación espontánea de organismos simples. Solamente era necesario poner sustancias en descomposición en un lugar cálido durante un corto período de tiempo y minúsculas “bestias vivas” aparecían bajo la lupa ante los propios ojos. “Leewenhoek examinó muestras de agua de los pantanos, del río de Delft y del agua de lluvia que había caído en las macetas. En todas estas muestras encontró pequeños seres vivos” (CNEB, p.47) El italiano Lazzaro Spallanzani. (1729-1799) Eminente investigador, que tuvo aportes como el haber descubierto la forma de desplazamiento de los murciélagos a través de su radar ubicado en las orejas y en 1785 desarrolló un sistema de inseminación artificial en perros para demostrar la importancia de los espermatozoides. Este científico retoma los trabajos dejados a su muerte por Leewenhoek “John Needham (1713-1781) y Lázaro Spallanzani (1729-1799) conocieron los trabajos de Leewenhoeck en relación a los seres pequeñísimos que se producían tan rápidamente que daban la impresión de generarse espontáneamente, por lo que decidieron someter a prueba la teoría de generación espontánea utilizando éste recurso, aunque desde puntos de vista opuestos. John T. Needham se inclinaba a creer que la teoría de la generación espontánea era válida. Por lo mismo, pretendió demostrar que en la materia orgnánica hay una
  49. 49. “fuerza vital” creadora: entonces efectuó una serie de experimentos, hirviendo caldo de carnero por poco tiempo; colocándolo luego en frascos que tapó con corchos, y teniendo como resultado que en un período corto, el caldo presentó colonias de microorganismos. Spallanzani planteaba...Que si un caldo nutritivo se le sella el aire mientras está hirviendo nunca produce microorganismos por lo cual no se descompone. (fig19) “No aceptaba lo que Needham creía haber demostrado y no sólo repitió los experimentos de éste sino que ideó otros, además cambió un poco las condiciones; somete el caldo de carnero a ebullición por más tiempo y con temperatura elevada. Ciertamente, en ninguno de los frascos del caldo de Sapllanzani hay microorganismos. Hace público los resultados” (UEM, p.37) Figura 21. Frascos de Spallanzani. Mediante este experimento se pudo demostrar que existe vida en el aire a partir de esporas, sin embargo, no pudo responder al cuestionamiento de los vitalistas. (Alexander p.14). Needman, objetó que lo sucedido se debía a que al hervir excesivamente el caldo y al quitar el aire se producía una incompatibilidad con la vida (recordemos que el vitalismo era una postura necesaria para que los organismos tuvieran vida). “Spallanzani decide demostrar el error de Needham. Colocó caldo en ocho frascos, tapó cuatro de ellos con corcho y selló herméticamente los otros cuatro. ¡Los resultados fueron espectaculares! En los frascos tapados con corcho se encontró gran cantidad de microorganismos, mientras que en los sellados la ausencia de éstos fue absoluta”. (UEM, p. 37) Pudo demostrar que al romper sus frascos y permitir la entrada del aire nuevo el caldo se descompuso inmediatamente. Sin embargo no pudo comprobar que el aire dentro de los frascos no estaba viciado.
  50. 50. En 1860 la controversia se había vuelto tan fogosa que la Academia de París ofreció un premio para los experimentos que arrojaran nueva luz sobre el problema” (Curtis, p.111) Louis Pasteur El premio fue reclamado en 1864 por Louis Pasteur, quien ideó un experimento para mostrar que los microorganismos aparecían solamente por causa del aire contaminado, no espontáneamente como sostenían sus opositores. En sus experimentos usó matraces con cuello de cisne, porque permitían la entrada de oxígeno pensaba que el (elemento faltante en el experimento de Spallanzani, que después de 100 años Pasteur modificó parcialmente), era necesario para la vida, mientras en sus cuellos largos y curvos quedaban atrapadas bacterias, esporas de hongos y otros tipos de vida microbiana, impidiéndose así que el contenido de los matraces se contaminara. Pasteur mostró que si se hervía el líquido en el matraz (lo cual mataba a los microorganismos presentes) y se dejaba intacto el cuello del frasco, no aparecería ningún microorganismo, solamente si se rompía el cuello del matraz permitiendo que los contaminantes entren en el frasco, aparecerían microorganismos (algunos de sus matraces originales todavía estériles permanecen en exhibición en el Instituto Pasteur de París). En retrospección, los excelentes planteamientos de Pasteur en sus experimentos, resultaron decisivos, porque el amplio problema de la generación espontánea había ocurrido alguna vez o no bajo las condiciones específicas que se alejaban para ello. Los experimentos de éste científico daban respuesta solamente a este último asunto pero los resultados eran tan dramáticos que muy pocos científicos fueron capaces de vislumbrar la posibilidad de que, en condiciones muy diferentes, cuando la tierra era joven, podría en verdad haber ocurrido alguna forma de generación espontánea. El problema acerca del origen de los primeros sistemas vivos quedó sin respuesta hasta bien avanzado el siglo XX (Curtis, p.111). Las respuestas en el siglo XX Svante A. Arrhenius (Teoría de la panspermia) El químico sueco Svante A. Arrhenius, publica en 1908, su libro “la formación de los mundos”. En él sustenta la teoría de la Panspermia. En donde afirma que la vida surge en la Tierra por la llegada de esporas (organismos vivientes) de
  51. 51. diferentes puntos del universo, transportadas a través de meteoritos. Supone que esas esporas resistieron el frío y la falta de aire del espacio exterior, viajaron hasta encontrar un medio para poder vivir y reproducirse. Figura 22 y figura 22.1 Frascos con cuello en forma de cisne, con los que Pasteur (a la derecha) Pone fin a la polémica de generación espontánea, estos frascos a más de cien años de su experimento permanecen intactos en el instituto Pasteur en Francia. (Curtis p.111 y Alexander p.13). Existen algunas objeciones a la Panspermia. La principal es que no aclara el origen de las esporas. Es decir, no explica realmente el origen de la vida. También se duda de la resistencia de las esporas a las radiaciones que existen en el espacio exterior y de que puedan sobrevivir a las altas temperaturas ocasionadas por la caída de los meteoritos en la superficie terrestre. Esta propuesta no es tan descabellada dada la inmensidad del universo, que en la Tierra existen organismos en aguas termales en completa ebullición que otros organismos soportan condiciones extremas como la mosca de la sal o el crecimiento de pastos de suelos salobres. Sin embargo, los seguidores a esta propuesta son pocos dadas las evidencias. Teoría de la evolución química (SÍNTESIS abiótica) Si la vida no se genera espontáneamente, sino a partir de los elementos vivos semejantes, la pregunta aún no se responde cabalmente. ¿Cómo se formó la vida?, ¿Cómo se formaron los primeros seres vivos para que a partir de ellos se hayan desarrollado las múltiples formas de vida que conocemos?, es decir, el
  52. 52. origen de la vida no puede quedar reducido a un mero acto de reproducción de que lo semejante engendre a lo semejante. Figura 23 y figura 23.1 Alexander Oparín (1894-1984) y John Haldane Imagen 2 y 3. Revista ciencia y No.78/1988. Ivanovich (1894-1964) desarrollo ...partiendo de Oparín en 1924 para Fox en 1960 llegar a S. La vida surgió a partir de un lento proceso de evolución química. Es decir, que a partir de sustancias inorgánicas sencillas se formaron sustancias orgánicas cada vez más complejas, hasta integrar las primeras formas de vida. Esta idea fue propuesta por Alexander Ivanovich Oparín en 1924 y coincidentemente por John Haldane, por lo que muchos la han bautizado como la hipótesis heterótrofa de OparínHaldane. A partir de esta propuesta, múltiples trabajos han reafirmado que la vida surgió por única vez, de manera lenta pero constante a partir de múltiples reacciones químicas favorecidas por las condiciones de la atmósfera primitiva, ésta idea cobró fuerza y para 1935 era ampliamente aceptada. “Se piensa que al inicio la temperatura de la Tierra era baja, pero al continuar la compactación gravitacional se produjo calor, este aumentó en respuesta a la energía de la desintegración radiactiva. El calor se liberó en manantiales térmicos o volcanes, que a su vez produjeron gases, los cuales formaron la segunda atmósfera reductora, con poco oxígeno libre o sin él. Los gases producidos incluían dióxido de carbono, monóxido de carbono, vapor de agua, contenía también un poco de amoniaco, sulfuro de hidrógeno y metano, aunque estas moléculas reducidas bien pudieron haberse degradado por la radiación ultravioleta del Sol. Con el enfriamiento gradual de la Tierra, el vapor de agua se condensó produciendo lluvia torrencial que formaron los océanos, además, estas lluvias erosionaron la superficie de la Tierra agregando minerales a los océanos haciéndolo salados. La energía de los relámpagos, aunado a el calor que surgía del interior del planeta y las radiaciones ultravioleta provenientes del Sol, produjo una variedad de
  53. 53. sustancias orgánicas sencillas en la atmósfera, las cuales se acomodaron en poco tiempo en los mares primitivos. Puesto que no había seres vivos que pudieran degradar esas sustancias orgánicas y porque la atmósfera promotora seguía sintetizando ininterrumpidamente moléculas hasta que adquirieron las características de una diluida sopa caliente (metáfora propuesta por J.B. S. Haldane) Fried, p 355 Los mares debieron haber recibido una constante aportación de nuevas partículas orgánicas, ya que la Tierra en constante enfriamiento debieron ocurrir torrenciales tormentas eléctricas durante muchos miles de años. “La siguiente etapa fue crucial para la hipótesis de Oparín. Las sustancias orgánicas de los mares fueron concentrándose cada vez más, lo que les permitió formar moléculas cada vez más grandes y de mayor complejidad especial, es decir, coloides con propiedades especiales de carga eléctrica, capacidad de dividirse al llegar a ciertas dimensiones. Oparín les dió el nombre de Coacervado (figura 24), aunque el término le corresponde originalmente a B. Jhon, Oparín lo fundamentó mayormente con sus investigaciones, por lo que se le atribuye mas a él, a esos coloides específicos de gran complejidad organizacional; los coacervados adquirían forma de gota gracias a que los rodeaba una “jaula” de moléculas de agua perfectamente ordenada. Por consiguiente había una clara línea divisoria entre las moléculas de la gota y las de agua circundante. Las propiedades de absorción de los coacervados hacían que éstos crecieran, pero en Fig. 24. Esquema de última instancia debió formarse una coarcervado en el que se resalta membrana verdadera en la el proceso metabólico de las interfase coacervado-agua, con lo cual sustancias. Un coacervado que aumentó la permeabilidad contiene fosforilasa y amilasa selectiva de la pequeña gota” (Fried, fue capaz de absorver glucosa 1 p.355). fosfato del medio y convertirla en maltosa. (Ville, p. 429) En opinión de Oparín, desde las primeras etapas del desarrollo de la materia viviente debió haber síntesis de
  54. 54. proteínas a partir de aminoácidos. Dado que las proteínas pueden funcionar como catalizadores, su formación debió ser un mecanismo que promovió el establecimiento de un orden en las reacciones químicas, es decir, el surgimiento de un metabolismo controlado, Oparín no mencionó el probable mecanismo de reproducción de esas complejas organizaciones de moléculas orgánicas, que en el año de 1924 aún no se sabía nada acerca de las funciones de los poli nucleótidos. Con todo ello es claro que la formación de esas moléculas portadoras de información es fundamental para cualquier teoría acerca de la evolución gradual de la vida a partir de sistemas abióticos más sencillos. Miller-Urey Stanley Miller, quien fuera discípulo del premio Nobel Harold Urey (Universidad de Chicago) dispuso un aparato de TESLA (Test life abiotic) (fig25) en 1953, que producía pequeñas descargas eléctricas en el interior de un sistema cerrado que contenía metano, amoníaco, vapor de agua y un poco de hidrógeno gaseoso. (En éste aparato se reproducían las condiciones de la atmósfera primitiva en cuanto a las descargas eléctricas simulando las tempestades eléctricas, la composición química, el comportamiento de la hidrósfera y el tiempo suficiente para que reaccionaran los componentes químicos) Los resultados de la estimulación energética, de una atmósfera parecida a la de la tierra primitiva fueron asombrosos. Se formaron diversas moléculas orgánicas entre las que destacaron cetonas, aldehídos y ácidos, “pero lo mas importante de todo es que formaron cuatro aminoácidos: glicina, alanina, ácido aspártico y ácido glutámico, todos ellos componentes de las proteínas que forman a los seres vivos. También se habían formado ácidos grasos, los ácidos fórmicos, acético y propiónico, así como urea, otros aminoácidos no proteínicos y muchos otros compuestos orgánicos de alto peso molecular. Se había demostrado de esta manera que los compuestos fundamentales para la aparición de los seres vivos se podían originar abióticamente. Ante resultados tan espectaculares, rápidamente se empezaron a repetir en todo el mundo experimentos de tipo similar y otros más complicados. Figura 25. Miller y Urey utilizaron un aparato semejante para probar la hipótesis de Oparín sus
  55. 55. resultados después de una semana de experimento siguen repitiéndose en el ambiente científico. (Ville p.427) Al principio, los experimentos utilizaban descargas eléctricas como fuente de energía, para éstas reacciones de síntesis prebiológica, rápidamente se generalizó la utilización de otras formas de energía, como radiación ultravioleta, partículas aceleradas que simulaban las producidas por el decaimiento radioactivo de algunos elementos, o fuentes de calor que en la Tierra primitiva pudieron haber sido originadas por la actividad geológica. También cambiaron las sustancias químicas, se introdujo ácido sulfhídrico (H2CO) y monóxido de carbono (CO). De igual manera el resultado varió; se produjeron aminoácidos, purinas, pirimidinas, carbohidratos y ATP” (Lazcano, pp, 42-43).
  56. 56. Sidney Fox Sidney Fox (Universidad de Miami) demostró que la luz ultravioleta puede inducir la condensación de aminoácidos a dipéptido y posteriormente, en condiciones de calor moderado y seco, también puede polimerizar aminoácidos para generar protenoides, es decir, polipéptidos cortos que contienen hasta 18 aminoácidos. El descubrimiento más interesante de Fox es que el ácido poli fosfórico fomenta la producción de esos polímeros, resultado un tanto análogo a la función actual del ATP durante la síntesis de proteínas, los protenoides de Fox suelen adoptar una forma esférica específica. Aunque aún se encuentran lejos de la estructura viva verdadera, estas diminutas esferas (microesférulas o esférulas de Fox) manifiestan algunas de las propiedades de las células vivas; para comprobar la formación de polímeros, Fox calentó una mezcla de aminoácidos secos y obtuvo polipéptidos. Al producto de ésta polimerización le llamó protenoide, su ensamblaje a su vez, generará protobiontes semejantes a seres vivos simples, al crecer los protobiontes generan dos estructuras semejantes. Las condiciones internas son distintas de las externas (Fried p. 356) Una variedad de protobionte son las microesferas que se forman por la adicción de agua y protenoide; poseen propiedades osmóticas, también absorben materiales de su entorno y responden a cambios en las concentraciones osmóticas como si estuvieran rodeadas por membranas aunque éstas no contienen lípidos. Ciril Ponamperuma Los primeros trabajos de Fox fueron expandidos por Ciril Ponnamperuma en 1964, demostró que durante la polimerización térmica de aminoácidos se forman cantidades de guanina; con base en ese resultado el científico relacionó la síntesis de nucleótidos con la síntesis de polipéptidos. Mas adelante, informó que el tratamiento prolongado de los gases de una atmósfera reductora con una corriente eléctrica da como resultado la formación de adenina y ribosa (Fried p.356). C. Ponamperuma, es actualmente director del Laboratorio de Exobiología del Departamento de Química, en la Universidad de Maryland. Nació en 1923 en Galle, Sri Lanka. En 1962 comenzó a trabajar en el programa de exobiología iniciado por la NASA en el Ames Research Center, en donde, en 1965 fue designado como rector de la rama de Evolución Química. Ponnamperuma obtuvo resultados importantes al descubrir aminoácidos en los meteoritos, demostrando la posibilidad de sintetizar en el laboratorio muchas
  57. 57. moléculas importantes desde el punto de vista biológico, así como de simular, también en laboratorio, las condiciones ambientales existentes en los planetas y en la Tierra primigenia. Otros científicos, han recalcado la importancia de los suelos húmedos (Haldane) y las arcillas (Bernal) como medios estabilizadores que favorecieron a los coacervados previamente formados. Por consiguiente, hay un defecto en la hipótesis, que la vida pudo surgir en los mares, pues en ellos debió ser muy difícil de mantener la integridad estructural y funcional. El fundamento de ésta hipótesis contraria, es la tendencia de los polímeros a disociarse para formar sus monómeros constituyentes cuando están disueltos en agua y abunda el calor o alguna otra forma de energía, en tales condiciones debió promoverse la hidrólisis mas no la condensación. (Fried, p. 356) Alfonso Herrera Entre la década de los treintas y cuarentas, un científico mexicano, Alfonso L. Herrera, realizó una serie de investigaciones en torno al origen de la vida. Realizó una serie de experimentos con mezclas de aceite, gasolina y resinas para obtener micro estructuras a las cuales denominó sulfobios. Dichas micro estructuras presentaban una organización interna; sin embargo, no eran capaces de dividirse. A partir de estas investigaciones, propuso la teoría de la plasmogenia para explicar el origen de la vida; en ella destaca la formación del protoplasma, compuesto fundamental para que se manifestaran las primeras formas de vida, pues consideraba a ésta como la actividad fisicoquímica del protoplasma. En sus investigaciones, Herrera demostró la síntesis abiótica de compuestos orgánicos, sin embargo, no llegó a definir completamente los límites entre la materia viva y la materia inanimada, pues en ambos materiales era posible que se formara el protoplasma. (Ma de los Angeles Ch., Biól. P.20) Herrera plantea la teoría de los sulfobios, como sistemas producidos también por la evaporación de capas delgadas de tiocianato de amonio sobre formaldehído acuoso, y cuya forma a veces semeja la de algunos microorganismos. A la fecha, los científicos han coincidido en la necesidad de que participen cuatro requisitos para que se de la evolución química de la vida: Primero.- La vida sólo pudo haber evolucionado en ausencia del oxígeno libre. Como tal elemento es muy reactivo, su presencia en la atmósfera habría producido
  58. 58. la degradación de las moléculas orgánicas. Sin embargo, la atmósfera de la Tierra tenía gran capacidad de reducción, por lo que el oxígeno libre habría formado óxidos con otros elementos. Segundo.- Otro requerimiento debió ser la energía. La Tierra era un lugar con gran cantidad de energía, tormentas violentas, volcanes e intensa radiación, incluso la radiación ultravioleta del Sol. Probablemente “aquel Sol” producía más radiación ultravioleta que el actual y la Tierra no poseía una capa protectora de ozono que bloqueara esta radiación. Tercero.- Los elementos químicos, constituyen las piezas necesarias para la evolución química. Estos elementos incluyen agua, minerales inorgánicos disueltos (presentes en forma de iones) y gases presentes en la atmósfera. Cuarto.- el tiempo como el último de los requisitos, tiempo para que las moléculas pudieran acomodarse y reaccionar entre si. La edad de la tierra nos proporciona el tiempo necesario para la evolución química (Ville et al, p.430) 1.7 NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIOLÓGICA Uno de los principios fundamentales de la biología es que los seres vivos obedecen a las leyes de la física y la química. Los organismos están constituidos por los mismos componentes químicos (átomos y moléculas) que las cosas inanimadas. Sin embargo, podemos establecer claras diferencias entre sistemas biológicos y no biológicos. La complejidad de los organismos es tal, que para entenderlos necesitamos dividirlos en partes mas sencillas biológica y funcionalmente distinguibles, cada una de estas partes la denominamos nivel de organización biológica (fig.26); los organismos funcionan como un todo complejo a partir de la suma del funcionamiento de sus partes (aunque el todo, es mas que la suma de sus partes, es claro que el hidrógeno y el oxígeno por si solos tienen propiedades diferentes y que unidos dan una molécula con características diametralmente opuestas).

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