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Biología

Biología
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Concepto:Ciencia de la vida.
Biología. Ciencia de la vida. El objeto de la biología está constituido por la vida como forma especial del movimiento de la materia, por las leyes del desarrollo de la naturaleza viva, y también por las múltiples formas de los organismos vivos, su estructura, sus funciones, su evolución, su desenvolvimiento individual y su correlación con el medio circundante. La biología comprende todo un complejo de ciencias particulares (Zoología, Botánica, Fisiología, Embriología, Paleontología, Microbiología, Genética,etc.).

Es una ciencia porque se basa en la observación de la naturaleza y la experimentación para explicar los fenómenos relacionados con la vida: el estudio de la transferencia no-espontánea de la energía contenida en las partículas y de los sistemas cuasi-estables que la experimentan.

Surgimiento

Como sistema ordenado de conocimientos, la Biología surgió ya entre los antiguos griegos. Sin embargo, las bases de la Biología científica se establecieron tan sólo en los tiempos modernos.

Los primeros en establecer una sistematización relativamente completa de los organismos vivos actuales, y ya desaparecidos fueron John Ray (siglo XVII) y Carlos Linneo. En los siglos XVII, XVIII y la primera mitad del XIX, la Biología poseía un carácter eminentemente descriptivo. Engels calificó de metafísico este período. La base teórica de la ciencia biológica estaba dada, entonces, por la idea de la invariabilidad de las especies, por la admisión de causas sobrenaturales de la adecuación de los organismos, etc. El desconocer las causas materiales de los fenómenos biológicos, el hacer caso omiso de lo que tienen de específico estos fenómenos, originaba concepciones idealistas y metafísicas

Importancia

Todos los campos de la biología implican una gran importancia para el bienestar de la especie humana y de las otras especies vivientes. Ejemplos de ellos son:

  • El conocimiento de la variedad de la vida, su explotación y conservación es de gran importancia en nuestro diario vivir. Por ejemplo, todos nos hemos enfermado alguna vez, y para que el médico pudiera obtener un diagnóstico correcto de nuestra enfermedad, él tuvo que conocer las funciones orgánicas normales, o sea, las funciones que consideramos dentro de los parámetros Homeostáticos. Este estado normal y el estado anormal son analizados, precisamente, por esta ciencia.
  • Así como el estudio del origen de las enfermedades es también responsabilidad de ella, por ejemplo la etiología del cáncer, las infecciones, los problemas funcionales, etc.
  • También estudia el comportamiento de las plagas que afectan directa o indirectamente a los seres vivientes -especialmente a los seres vivientes de los cuales se sirven los seres humanos- para encontrar medios para combatirlas sin dañar a otras especies o al medio ambiente.
  • Los recursos alimenticios y su calidad, los factores que causan las enfermedades, las plagas, la explotación sostenible de los recursos naturales, el mejoramiento de las especies productivas, el descubrimiento y la producción de medicinas, el estudio de las funciones de los seres vivientes, la herencia, etc., entran en su campo de investigación.
  • El estudio de los alimentos que consumimos, de los materiales producidos por los organismos vivientes, de los organismos y de los procesos implicados en la producción de las sustancias nutritivas corren a su cargo.
  • Además, por medio de la biotecnología, los biólogos buscan métodos para hacer que los productores sean más eficientes en la elaboración de alimentos y de otros de nuestros suministros.
  • Estudia también los factores de entorno que rodean a los seres vivientes; y por medio de la rama conservacionista /ambientalista busca maneras más efectivas para reducir los inconvenientes del ambiente preservando así la existencia de todos los seres vivientes que habitan el planeta.

Campos de estudio

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La biología comprende los siguientes campos de estudio:
  • Anatomía: Trata de la estructura del organismo; es decir, cómo está hecho el organismo. Por ejemplo, la estructura de una célula, la apariencia externa de un organismo, la descripción de sus órganos u organelos, la organización de sus órganos, los vínculos entre sus órganos, etc.
  • Biofísica: Estudia las posiciones y el flujo de la energía en los organismos; o sea, cómo fluye, se distribuye y se transforma la energía en los seres vivientes. Por ejemplo, la trayectoria de la energía durante el Ciclo de Krebs, la transformación de la energía química a energía eléctrica para generar un impulso nervioso, la transferencia de energía durante un proceso metabólico, el flujo de la energía en el movimiento de los cilios en un protozoario, etc.
  • Bioquímica: Se dedica al estudio de la estructura molecular de los seres vivientes y de los procesos que implican transformaciones de la materia; o sea, de qué están hechos los seres vivientes y cómo se disponen las substancias químicas en ellos. Por ejemplo, los compuestos que forman la estructura de los seres vivientes, las transformaciones químicas durante la Fotosíntesis, las substancias químicas implicadas en la respiración y sus transformaciones, la actividad enzimática, la autosíntesis del material genético, las clases de sustancias implicadas en los procesos digestivos, la nutrición, etc.
  • Ecología: Estudia las interacciones entre los seres vivientes y sus relaciones con el medio que los rodea. También se define como el estudio de las plantas y los animales en relación con sus ecosistemas; sin embargo, esto es incorrecto, pues el término “ecosistema” ya incluye tanto a los seres vivientes como a los factores no vivientes. El ecosistema es el conjunto de factores bióticos y factores abióticos actuando de forma recíproca en la naturaleza.
  • Embriología: Estudia el desarrollo de los animales y las plantas, desde las células germinales hasta su nacimiento como individuos completos. También se llama biología del desarrollo.
  • Etología: En biología, estudio del comportamiento de los seres vivientes con un Sistema Nervioso Central cefalizado. Incluye el origen genético y ambiental de dicho comportamiento. También se denomina psicobiología, Biopsicología o Biología del Comportamiento. Por ejemplo, la espiritualidad, la cual se considera como un sistema complejo de procesos cerebrales ante el estrés, constituidos por señales neuroquímicas emitidas por núcleos neurotransmisores hacia otras zonas del cerebro. Otros ejemplos son la emigración, la búsqueda de pareja, los tropismos, etc.
  • Evolución: Estudia todos los cambios que han originado la diversidad de seres vivientes en la Tierra, desde sus orígenes hasta el presente. Se le llama también Biología Evolutiva, y a los biólogos especializados en esta rama se les llama biólogos evolucionistas.
  • Fisiología: Estudio de las funciones de los seres vivientes; por ejemplo, digestión, respiración, reproducción, circulación, fisión binaria, etc. La fisiología estudia cómo funciona cada órgano u organelo de los seres vivientes, desde las bacterias hasta los mamíferos, cómo se autorregulan y cómo afectan las funciones de un órgano y organelo al resto de los órganos u organelos en un individuo.
  • Genética: Es el estudio de la herencia. Contemporáneamente, la genética se ha convertido en una ciencia con aplicación en muchas industrias humanas, por ejemplo, en biotecnología, ingeniería genética, clonación, medicina genética, etc.
  • Inmunología: Estudio de las reacciones defensivas que despliegan los organismos en contra de cualquier agente agresivo, sea éste del entorno o del mismo interior del organismo. En biología, la inmunología no se concreta solo al sistema inmune de los seres humanos, sino al de cada especie que habita el globo. Por ejemplo, gracias a la producción de sustancias que defienden a las plantas de agentes patógenos, los seres humanos contamos con una amplia variedad de medicamentos contra diversos padecimientos. Un buen ejemplo es el Ácido Acetilsalicílico, el cual fue descubierto en la corteza del sauce y que en nosotros actúa como analgésico, anti-inflamatorio y antitrombótico.
  • Medicina: Estudia los métodos y remedios por medio de los cuales los organismos enfermos pueden recuperar la salud. Aunque estamos acostumbrados a relacionar medicina con enfermedades humanas, en realidad, la medicina es una rama de la biología aplicable a todos los seres vivientes.
  • Microbiología: Estudio de los microorganismos, tanto innocuos como patógenos; por ejemplo, bacterias, protozoarios y hongos. Aunque se incluyen dentro del campo de la microbiología, los virus no se consideran como microbios, pues carecen de las características estructurales básicas que poseen los biosistemas auténticos. Por esta razón, los virus son estudiados especialmente por la virología.
  • Sociología: Estudio de la formación y del comportamiento de las sociedades y de los vínculos entre diversas sociedades de organismos, incluyendo a las sociedades humanas.
  • Taxonomía: Se aplica a la organización y clasificación de los seres vivientes. La taxonomía incluye también a los virus, los cuales no son considerados como seres vivientes. Clasificación es el ordenamiento de objetos en grupos de acuerdo a sus características. La Taxonomía se llama también sistemática.
  • Virología: Esta rama de la biología se dedica al estudio de los virus. Los virus son seres abióticos o inertes. Hay virus patógenos y virus benéficos desde el punto de vista humano. Los virus pueden afectar a todas las clases de seres vivientes, sean bacterias, protozoarios, hongos, algas, plantas o animales.
  • Zoología: Estudio de los animales. El campo incluye a los protistas, que son considerados como eucariotas unicelulares o coloniales y que difieren por mucho de los verdaderos animales.

Axiomas

Abramos un paréntesis para ampliar nuestro conocimiento sobre la organización y la reproducción de los biosistemas (un biosistema es cualquier ser viviente).

En Biología, como en la Física y la Química, existen axiomas o principios que no pueden ser violados en el Universo conocido. Estos principios obedecen sobre todo a las Leyes de la termodinámica, a las cuales están sujetos todos los seres vivientes terrestres.

Nasif nahle sabag 1. Axioma de la biogénesis: En el tiempo presente, la vida sólo procede de la vida, la vida no puede originarse de materia inerte. Éste es el axioma biológico llamado biogénesis.

Sin embargo, este axioma no es coherente si se toma en cuenta la nueva definición de vida a la Luz de los nuevos descubrimientos. El axioma de la abiogénesis actual es así:

Los Seres Vivos sólo proceden de seres vivos preexistentes. Los seres vivos no pueden originarse de materia inerte dado que las condiciones para generarse en el planeta Tierra no se presentan en la actualidad (campo biótico).

La continuidad de la vida depende de la transmisión de las características hereditarias, las cuales residen en las moléculas de los ácidos nucleicos.

Nasif nahle sabag 2. Axioma de la intransferencia de la vida: La vida no puede ser transferida, conferida o inducida a un sistema inerte, aún habiéndose tratado de un sistema anteriormente vivo, sino que solamente puede ser continuada a través de la secuencia reproductiva de un biosistema.

La vida solamente puede ser continuada a través de la generación de nuevos individuos a partir de individuos preexistentes. Ésto se logra a través de la reproducción, en la cual la perpetuación de la estructura molecular juega el rol más importante.

Nasif nahle sabag 3. Axioma de la irreparabilidad de la vida: Una vez perturbado el estado térmico peculiar de un biosistema es imposible restaurarlo, ya sea por mecanismos naturales o por medio de los mecanismos tecnológicos conocidos. Esto obedece a la irreversibilidad de la flecha del tiempo, a la cual está ligado todo incremento en la entropía global del universo.

Niveles de organización

Nivel atómico

Un núcleo con masa y con uno o más niveles de energía (dependiendo de la clase de elemento de que se trate), con electrones girando a su alrededor, constituye a un átomo. El núcleo atómico contiene subpartículas de varios tipos, pero los de mayor importancia son los protones, con una carga eléctrica positiva, y los neutrones compuestos por subpartículas con cargas negativas y positivas electromagnéticas que se neutralizan unas a otras. Cada subpartícula (protones y neutrones) del núcleo cuenta con una masa atómica definida, pero para obtener un número atómico específico debemos considerar sólo la suma de electrones en ese átomo.

Por otra parte, los electrones poseen una carga eléctrica negativa. Ésto mantiene la estabilidad en los niveles diferentes de energía (determinado por medio de la ecuación de Schrödinger) donde los electrones "giran" de un nivel de la energía a otro.

Nivel molecular

Átomos de la misma clase (elemento) o de diferentes clases (compuesto) forman una molécula. Hay algunas moléculas elementales en la naturaleza formadas por sólo un átomo (moléculas monoatómicas), como el argón, el helio, el xenón, etc.

No obstante, la mayoría de las moléculas elementales están formadas por dos o más átomos, como el oxígeno, el hidrógeno, etc.

Cuando se combinan átomos diferentes para formar moléculas, las substancias resultantes son llamadas compuestos. Un ejemplo típico de compuesto es el agua. El agua está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno (H2O).

Hay dos clases de compuestos: los compuestos orgánicos y los compuestos inorgánicos. Los orgánicos tienen átomos de carbono en su estructura (por ejemplo, el bióxido de carbono), en tanto que los compuestos inorgánicos no poseen átomos de carbono.

Las estructuras de los seres vivientes se construyen con compuestos orgánicos; es decir, por moléculas basadas en el elemento carbono. Las moléculas orgánicas principales que se arman para construir la vida son los ácidos nucleicos, los carbohidratos, los lípidos y las proteínas. Estos cuatro tipos de compuestos se organizan para formar las estructuras de una célula.

Nivel Celular

Los biosistemas están formados por células. La célula es la unidad básica funcional y estructural de todo ser vivo.

Las moléculas se organizan altamente para construir membranas estructurales (organelos), que poseen funciones específicas, según los materiales con que ellas están formadas. Biomembranas y pared celular: La célula posee un medio hídrico llamado citosol que contiene los factores necesarios para su supervivencia. Este medio interno celular debe mantenerse separado del entorno para evitar los cambios químicos que, de no existir esa barrera, ocurrirían espontáneamente, terminando en la desorganización del sistema completo.

El medio interno celular debe mantenerse cuasi-estable, pues la obtención y la biotransferencia de la energía son altamente específicas. Si el medio interno de la célula quedase desprotegido, por ejemplo, cuando la membrana o la pared celulares se rompen, la célula muere de inmediato porque los compuestos se disgregan en el medio externo, apartándose de otras biomoléculas con las cuales ellos interactúan. Además, muchas biomoléculas cambian o pierden sus propiedades bióticas y su organización al quedar expuestas a la acción del medio ambiente o a condiciones no estables. Todas las células tienen biomembranas que separan su ambiente interno del entorno. Las bacterias tienen una membrana simple y una pared celular periférica, hecha de peptidoglicano (proteínas + oligosacáridos), adyacente a la membrana celular. Ambas estructuras, la membrana y la pared, contienen al citosol. Algunas bacterias tienen una membrana externa simple, una pared celular intermedia y otra membrana simple externa. Todas las células eucariotas poseen una membrana fosfolipídica de dos capas externa. Las células vegetales poseen una membrana fosfolipídica de dos capas interna con respecto a una pared celular externa hecha de celulosa.

La membrana citoplasmática está constituida por una bi-capa fosfolipídica con proteínas incrustadas de afuera hacia dentro. Imagínese la membrana citoplasmática como un sándwich de aguacate, en el que las dos rebanadas de pan son las "cabezas" (hidrofílicas) de la bi-capa fosfolipídica, y el aguacate representa las "colas" de la bi-capa fosfolipídica (hidrofóbicas), una capa es fijada a la otra por las colas. Para completar nuestro sándwich, incrustamos aceitunas de un lado a otro, y algunos fragmentos de palillos de dientes incrustados en la rebanada superior y otros fragmentos en la rebanada más baja. Las Aceitunas representan unas estructuras muy importantes de la membrana proteica identificadas como permeasas.

Las permeasas son enzimas que transportan sustancias a través de la membrana celular, sea hacia el interior o hacia el exterior de la célula, y son altamente específicas en su función. Además de este papel, la membrana celular opera como contenedor y como protección para el citoplasma. Los fragmentos de palillo de dientes representan los carbohidratos, glucoproteínas, y glucolípidos.

El ingrediente vivo de la célula es el citoplasma. El citoplasma es un complejo de sustancias orgánicas e inorgánicas, básicamente, proteínas, lípidos, carbohidratos, minerales y agua. Estas sustancias se organizan para constituir organelos, por ejemplo, el retículo endoplásmico, los ribosomas, los cloroplastos, las mitocondrias, el aparato de golgi, el nucléolo, el núcleo, los lisosomas, las vacuolas, y los centrosomas.

Biología en el siglo XX

Aunque el esfuerzo científico dedicado a la biología en el siglo XX ha sido muy inferior al dedicado a la física, la biología en dicho siglo produjo descubrimientos y avances superiores, no solo por sus efectos en la vida,en la creación de una nueva medicina, de una nueva ciencia de la nutrición entre otros, sino también por su influencia en las ideas acerca de la naturaleza de la vida.

La revolución de la bioquímica que culminó en los años 70 del siglo XX con la elaboración del mecanismo genético y las relaciones de los ácidos nucleicos y la formación de proteínas, es una ruptura en el saber tal vez menos amplia, pero, sin duda, más complicada y profunda que constituida por los descubrimientos acerca del núcleo del átomo que tuvieron lugar en la primera ´decada del siglo citado.

Al propio tiempo, está haciéndose claro que el grado de complicación mismo de las formas más simples de vida, es de un orden por completo diferente al de la física y la química. Lo que antes se había admiradoen lso aspectos externos de la vida, en la belleza y simetría de las plantas, flores, o en la forma y los movimientos de los organismos faunísticos, aparece ahora, a la luz de los nuevos conocimientos, como expresión superficial de una complicación interna superior. Esta complicación interna es consecuencia de la larga historia evolutiva por medio de la cual los organismos vivos han llegado a su estado actual.


Fuentes