FUNDAMENTOS DE BIOLOGÍA

INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA

La ciencia, no es más que el conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, en los que se deducen principios y leyes generales, basándose en el conocimiento racional, exacto y verificable, su surgimiento ha permitido alcanzar una reconstrucción conceptual del mundo que es cada vez más amplia. En la actualidad existen numerosas ciencias dedicadas a estudios cada vez más concretos, una de ellas es la Biología.

La palabra «Biología» procede de dos voces griegas: bios, vida y logos, tratado o discurso. Etimológicamente es la ciencia de la vida; pero por extensión se define a la Biología como la ciencia que se ocupa de estudiar a los seres vivos. El término fue creado en el año 1802 cuando Lamarck (francés) y Treviranus (alemán) coincidieron, aunque independientemente, en utilizar dicha expresión para sistematizar o agrupar la serie de conocimientos naturales que se venían acumulando, en una disciplina científica.

Ahora bien, es necesario dilucidar en qué consiste la vida, podemos caracterizarla a partir de su unidad y diversidad. He aquí la parte correspondiente a la unidad: todos los seres vivos requieren entradas de energía y materiales; sienten y reaccionan ante el cambio como cuando ajustan las condiciones dentro de su organismo; se reproducen con ayuda del ADN (material genético). Pero se distinguen en los detalles de sus rasgos. Ésa es la parte correspondiente a la diversidad: la variación de rasgos o caracteres. Entonces, considerando esto, podemos decir que la vida es básicamente un conjunto de reacciones químicas que constituyen el metabolismo, las cuales estando en permanente equilibrio permitirán la homeostasis. 

La variación de rasgos o caracteres es indudablemente amplia entre los distintos seres vivos: Las bacterias y los arqueanos están constituidos por una sola célula (unicelulares), y dicha célula es procariota, pues no presenta un núcleo definido, por lo que el material genético está disperso en el citoplasma, podemos decir entonces que son organismos procariontes  (la célula, su estructura y sus tipos serán objeto de estudio en la unidad: Base Celular de la Vida), y estos son los que muestran mayor diversidad metabólica, algunas especies son productores y consumidores en agua cercana al punto de ebullición, en las rocas congeladas del desierto, en los lagos inundados de azufre y en otros entornos especialmente difíciles para otros organismos. 

Desde el punto de vista estructural, los protistas, son organismos eucariontes unicelulares, puesto que la célula que los constituye es eucariota por presentar el material genético contenido dentro de un núcleo (algunas especies poseen más de uno), dentro de su célula se llevan a cabo todas las funciones metabólicas y son más complejos y de mayor tamaño que los procariontes, algunos son productores, otros consumidores, muchas especies establecen relaciones parasitarias, además son tan diversos que empiezan a ser reclasificados en linajes independientes. 

Las células de las especies de hongos, plantas y animales también son eucariotas; la mayoría de los hongos son pluricelulares, muchos son desintegradores, segregan enzimas que digieren la comida fuera de su cuerpo y luego las células individuales absorben los nutrientes. Las plantas pluricelulares y fotosintéticas, elaboran su alimento empleando la luz solar como fuente de energía y como estructuras básicas los átomos de dióxido de carbono y el agua. Los animales son consumidores pluricelulares que ingieren tejidos o sustancias de otros organismos, todos los animales crecen  y se desarrollan en una serie de etapas, la mayoría se desplaza activamente por lo menos una parte de su vida.

CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

Existen ciertas capacidades que permiten diferenciar a los organismos que se han clasificado en los diferentes reinos del resto de las realidades naturales, pues a pesar de que entre animales, vegetales, hongos, protozoarios, bacterias y arqueanos se evidencien múltiples diferencias, comparten características generales debido a que son seres vivos. Muchos organismos a simple vista pueden ser fácilmente confundidos con materia inerte.   Para distinguir con mayor destreza algo vivo de lo que no lo está resulta útil conocer las características que solo poseen los seres vivos, y son las que se indican a continuación:

Organización o estructura, un ser vivo consiste en una o más células que trabajan de una forma ordenada. La célula en sí está compuesta por partes individuales que funcionan en coordinación. 
Metabolismo, es el conjunto de reacciones químicas que se llevan a cabo dentro de los seres vivos, mediante la entrada y transformación de energía que le permite desarrollar todas sus actividades. 
Homeostasis, se aplica a la capacidad que tienen los seres vivos de mantener sus condiciones internas en un constante equilibrio y en un estado óptimo, a pesar de los cambios en las condiciones ambientales en que se encuentren. 
Crecimiento, como consecuencia de los procesos metabólicos los organismos crecen, proceso que consiste en un incremento gradual de su tamaño. 
Reproducción, los seres vivos se reproducen sexual o asexualmente y transmiten sus características a sus descendientes, de manera que se logra perpetuar la especie. 
Irritabilidad, consiste en la respuesta a los estímulos del ambiente, propiedad que le permite a los organismos interactuar con el ambiente. 
Nutrición, incorporación de sustancias necesarias para el buen mantenimiento de las funciones orgánicas. Se clasifica principalmente en autótrofa, el ser vivo tiene la capacidad de sintetizar su propio alimento,  y heterótrofa, no cuenta con esta capacidad, por lo que depende directa e indirectamente de los seres autótrofos. 
Nacimiento, inicio de un organismo con capacidad desarrollar sus funciones vitales. Muerte, término de las funciones fisiológicas de manera independiente.

MÉTODO CIENTÍFICO

La Biología es una ciencia experimental, por lo que utiliza el método científico para investigar los problemas; consistiendo éste en una serie de pasos ordenados que sirven para determinar todas las características de los sucesos o fenómenos estudiados, incluye las técnicas de observación, reglas para el razonamiento y la predicción, ideas sobre la experimentación planificada y los modos de comunicar los resultados experimentales y teóricos. 

Este método consta de las siguientes etapas: Observación directa de los fenómenos debe ser el principal soporte del método científico, descartando lo vago, las supersticiones y las falsas creencias. Esta observación puede estar apoyada con instrumentos científicos. Recolección de datos, estos surgen de la observación y estudio del fenómeno de interés, pueden ser cualitativos y/o cuantitativos, deben ser organizadas y clasificados. Formulación de hipótesis, de acuerdo a los datos obtenidos se elabora esta probable explicación de los hechos. Experimentación, consiste en planear diferentes situaciones o fenómenos a manera de pruebas, bien sea dentro del laboratorio o en la naturaleza misma, las cuales deben estar relacionadas con la observación inicial y tiene por objeto encontrar la causa del objeto de estudio. Teoría, esta surge si los experimentos comprueban la hipótesis, más no constituye la explicación final del hecho, puesto que tiene que ser verificada por otros científicos. Ley o Principio General, surge de la confirmación universal de la teoría y se acepta como una explicación definitiva. Pero aun así, como la ciencia no se detiene, pueden surgir nuevos hechos que ameriten la modificación de una ley.

RAMAS DE LA BIOLOGÍA GENERAL

Dada la complejidad y diversidad con que se presenta el mundo orgánico o viviente, es comprensible que el estudio de los seres vivos haya sido y pueda ser abordado bajo ángulos muy diversos. Así, dentro del amplio campo de la Biología ha surgido una serie de ciencias, tanto puras como aplicadas, que llegan a adquirir ya caracteres de autonomía. Cada una de estas ciencias biológicas estudia a los seres vivos bajo aspectos concretos y especializados. 

La Biología ha contribuido al mejoramiento de la especie humana al resolver problemas relacionados con la nutrición, reproducción, prevención y curación de enfermedades, incluso las ciencias médicas que tienden a la prevención y curación   de   las  enfermedades,     contribuyen     a     aumentar la población y a elevar el promedio de vida de los seres humanos. Los estudios de genética (rama de la biología) tienden a la obtención de mejores variedades, tanto animales como vegetales, para lograr en ellas un aumento cualitativo y cuantitativo que contribuya a satisfacer las necesidades alimenticias a nivel mundial. Las industrias que utilizan como materia prima productos orgánicos, tienen en la botánica y en la zoología su mayor capital. Aparte del interés práctico, la Biología también ha contribuido a la emancipación intelectual del ser humano, al erradicar las supersticiones y hacer creer únicamente en la verdad de las observaciones y los hechos experimentales.

A continuación se presenta una tabla con las principales ramas de la Biología y el respectivo objeto de estudio de cada una:

CIENCIA	OBJETO DE ESTUDIO
Biología molecular	Bases moleculares de la vida: Biomoléculas.
Citología	Estructura y función de las células como unidades individuales.
Histología	Composición y función de los tejidos.
Anatomía	Organización estructural de los seres vivos.
Fisiología	Procesos que tienen lugar en las funciones vitales.
Bioquímica	Sustancias y reacciones químicas en las que se basan los procesos vitales.
Biofísica	Fenómenos biológicos mediante principios y técnicas de la física.
Genética	Los genes y la transmisión de caracteres hereditarios.
Embriología	Desarrollo embrionario de los seres vivos.
Taxonomía	Organización en la clasificación de los seres vivos.
Sistemática	Relaciones de parentesco entre los seres vivos.
Ecología	Relación entre los organismos y su ambiente físico y biológico.
Paleontología	Restos fósiles de organismos de épocas geológicas pasadas.
Evolución	Cambios y transformaciones de las especies a lo largo del tiempo.
Etología	Comportamiento de los seres vivos.
Antropología	Seres humanos desde una perspectiva biológica, social y humanista.
Zoología	Reino Animalia.
Botánica	Reino Plantae.
Micología	Reino Fungi.
Microbiología	Organismos microscópicos, como bacterias, protozoos, entre otros.

Tabla 1: Principales ramas de la Biología. Suárez J. (2015)

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS

  

 Tabla 2: Niveles de organización de los seres vivos. Suárez, J. (2015)

Un aspecto sobresaliente de la vida es su jerarquía de organización biológica, cada aspecto de vida es un componente de otro de mayor complejidad. Los niveles de organización químico (partículas subatómicas, átomos, moléculas) están constituidos por elementos o compuestos que por sí solos no tienen vida, y pueden formar parte tanto de los seres vivos como de la materia inerte. Sin embargo, las Biomoléculas orgánicas e inorgánicas (carbohidratos, lípidos, proteínas, agua, sales minerales) conformarán la célula, la cual individualmente pude constituir un organismo (unicelular), como en el caso de bacterias, arqueanos y protozoarios. Pero el conjunto de células puede también conformar tejidos, éstos a los órganos, los órganos a los sistemas y los sistemas a los organismos multicelulares o pluricelulares. No obstante, existen excepciones, por ejemplo: organismos cuya estructura está conformada por un conjunto de células sin llegar a formar tejidos, pues éstas realizan funciones con cierta independencia, este es el caso de las esponjas de mar (Poríferos), que son animales invertebrados pluricelulares que solo alcanzan el nivel de organización celular. Otros en los cuales las células si conforman tejidos, pero carecen de órganos son las medusas, anémonas, hidras (Cnidarios), invertebrados que se ubican en el nivel tisular.

Los humanos siempre han clasificado la naturaleza; agrupar cosas es una actividad característica de la mente humana. El desarrollo de una jerarquía de clasificación es un tipo de lógica inductiva: las observaciones de organismos individuales se usan para formar grupos de organismos con características similares. Una meta de la clasificación es agrupar organismos según su grado de mayor relación. Las técnicas desarrolladas de manera reciente para analizar la estructura de las moléculas de ADN hace esta tarea mucho menos subjetiva, los organismos con moléculas de ADN más similares están más estrechamente relacionados que aquellos cuyas moléculas de ADN son menos semejantes. Nuestro sistema de clasificación se basa en la especie, unidad real de la naturaleza. En los niveles de organización ecológicos está primeramente la población, pues todos sus miembros pertenecen a la misma especie, a diferencia de la comunidad, en las que se evidencian organismos de especies diferentes.

Una especie es un grupo de individuos capaces de reproducirse entre sí y generar descendencia fértil. Las especies similares se reúnen en el mismo género. El nombre del género se combina con el de la especie para dar una identificación única  a cada organismo, esto constituye el nombre científico, y se escribe en letras cursivas o subrayado, con el género iniciando en mayúscula y la especie totalmente en minúsculas, por ejemplo: Canis lupus o también puede escribirse Canis lupus (nombre científico del lobo).  Este sistema de dos palabras, llamado sistema binomial, fue inventado por el botánico sueco Carlos Linneo en el siglo XVIII (tema en el que se profundizará en contenidos posteriores).

ACTIVIDADES

Explique las características de la Ciencia.

Realice una reseña acerca del desarrollo histórico de la Biología y los factores que han contribuido al avance de la investigación biológica.

Explique las diferentes hipótesis y teorías acerca del origen de la vida, y sus respectivos precursores. 

 Investigue acerca de la clasificación actual de los seres vivos.
 

REFERENCIAS

Enciclopedia Encarta Premium (2009). Ciencias de la Naturaleza. EEUU: Microsoft Student Corporation.

Guenni, V. (1969). Fundamentos de Biología General. Caracas: Ediciones Caracas.

Reggio, C. (1971). Ciencias Biológicas. de las Moléculas al Hombre. Caracas: Continental.

Starr C. y Taggart R. (2008). Biología. La Unidad y la Diversidad de la Vida.  11^a edición. México: Cengage Learning.