Teorías esenciales de la biología
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celular | Desarrollo
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de la evolución | Evolución por selección natural | Glosario
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Conocer quienes aportaron ideas a las teorías de la
Biología moderna
- Conocer las teorías y leyes fundamentales en la biología.
- Comprender que la biología es una ciencia formada por miles de
hechos que preceden de múltiples observaciones individuales.
-
Iniciar en el conocimiento de la teoría de la evolución
-
Utilizar el Glosario para incorporar conceptos
Teorías que aportan a
la biología moderna
La Biología moderna se basa en varios temas
unificadores, tales como:
- la teoría celular
- la teoría de la evolución por selección
natural de Darwin y Wallace
- las leyes de Mendel
- la teoría cromosómica de la herencia
- el dogma central de Crick sobre el flujo
de la información
- Robert Hooke (1635-1703), uno de los primeros científicos en usar
el microscopio para examinar agua de charcos, corchos y otras
cosas, se refirió a las cavidades que observaba en el corcho como "células".
- 1838-Mattias Schleiden concluyó
que todos los tejidos de las plantas estaban formados por
células.
- 1839- Theodore Schwann llegó a una
conclusión similar para los tejidos animales.
- 1858-Rudolf Virchow combinó las
dos ideas formulando la Teoría celular:
La teoría celular sostiene que todos los organismos están compuestos
por una o más células, y que esas células se originaron de
células preexistentes.
- 1880- August Weismann agregó otro corolario a esta
teoría, señalando que las células vivas de hoy tienen
antecesores que se remontan a tiempos antiguos, la prueba
sería las similitudes en estructuras y tipos de moléculas
presentes. Por
lo tanto existiría una cadena de existencia
extendiéndose en el tiempo desde nuestras células a la
célula que las originó, algo así como hace 3.500
millones de años atrás.
células
vegetales en división mitótica
Teoría de la evolución
El concepto más importante en la Biología es el de la
Evolución, teoría unificadora que explica el origen de diversas
formas de vida como resultado de cambios en su carga genética a
través del tiempo. La
teoría de la evolución establece que los organismos modernos
descienden, con modificaciones, de formas de vida preexistentes.
Los organismos son el producto de la interacción de sus genes
heredados de sus ancestros y las condiciones ambientales en que se
desarrollan. Si todos los organismos de una especie fueran idénticos
(genéticamente hablando), cualquier cambio desfavorable en el
ambiente sería desastroso y la especie se extinguiría. La
capacidad de adaptación (que reside en la presencia de
variabilidad genética) permite la adaptación a a los cambios
ambientales, esto se traduce en modificaciones de las poblaciones,
no de los individuos.
Tales adaptaciones son el resultado de procesos evolutivos ques
e suceden durante prolongados períodos de tiempo y comprenden
muchas generaciones.
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En palabras del biólogo Theodosius Dobzhansky:
"Nada tiene sentido en biología si no es
en el contexto de la evolución" |
En un relato rescatado por Bioy Casares en su ensayo: De las cosas
maravillosas (Temas, 1999) se cuenta en este dialogo acerca de la reflexión
apócrifa o auténtica, de una vieja señora que se había
enterado de la teoría de Darwin.
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-¿Entonces descendemos del mono?
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-Mi querida amiga, espero que no sea verdad, pero si es
verdad que no se sepa. |
No hay evidencia que no pueda ser corroída
por una negación que decida, de antemano, ser lo
bastante reiterativa e innegociable
Jorge
Wagensberg
Evolución por Selección
Natural
En Inglaterra, Charles Darwin estudió
medicina, sin concluirla, en la Universidad de Edimburgo y para
clérigo en Cambridge, (¿demoró por ello la difusión de sus
escritos?) también sin concluir, allí en cambio se manifestó
su inclinación por las ciencias naturales. Obtuvo, a sus
veintidós años, una plaza en el H.M.S. Beagle (His
Majesty's Ships) al
mando de Robert FitzRoy, de veintiséis. Reinaba por aquel
entonces la reina Victoria.
Este viaje dio a Darwin una oportunidad única
para estudiar la adaptación y obtener un sinnúmero de evidencias que fueron
utilizadas en su teoría de la evolución. Darwin dedicó
mucho tiempo a coleccionar especimenes de plantas, animales y
fósiles y a realizar extensas observaciones geológicas.
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| C. Darwin |
En "Tres
hombres a bordo del Beagle" se
puede encontrar un singular relato (que toca aspectos de la
Historia Argentina) de los viajes del Beagle describiendo
las pautas culturales indígenas de Tierra del Fuego, las de la
Inglaterra victoriana y, en ese marco, el desarrollo de las ideas
de Darwin.
Al retornar a Inglaterra en 1836, comenzó (con
la ayuda de numerosos especialistas) a catalogar su colección,
como recordaba Darwin en su autobiografía, la iluminación
decisiva llegó......
En octubre [realmente el 28 de
septiembre] de 1838, es decir 15 meses después de
que empezara yo mis estudios sistemáticos,
casualmente leía por diversión a Malthus sobre
Población, y estando bien preparado para apreciar la
lucha por la existencia, que en todas partes acontece
y que se ha observado prolongadamente de los hábitos
de los animales y las plantas, de repente se me
ocurrió que bajo estas circunstancias, las
variaciones favorables tenderían a conservarse, y
las no favorables a destruirse. El resultado de esto
sería la formación de una nueva especie. Aquí
entonces, había logrado finalmente una teoría que
me permitía trabajar.
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Islas Galápagos |
La evolución surge como consecuencia de varios procesos
naturales:
- Variación genética entre los miembros de una
población. Todos los organismos
presentan caracteres variables, ellos son una
cuestión de azar, aparecen en cada población
natural y se heredan entre los individuos. No las
produce una fuerza creadora, ni el ambiente, ni el
esfuerzo inconsciente del organismo, no tienen
destino ni dirección, pero a menudo ofrecen valores
adaptativos positivos o negativos.
- Sobre-reproducción: todos los
organismos tienden a reproducirse mas allá de la
capacidad de su medio ambiente para mantenerlos (esto se
basó en las teorías de Thomas Malthus,
señaló que las poblaciones tienden a crecer
geométricamente hasta encontrar un límite al tamaño de
su población dado por la restricción, entre otros, de
la cantidad de alimentos).
- Competencia por los recursos, comida, espacio, etc.
Dado que existe variación y exceso de individuos, aquellos
con alguna ventaja competitiva lograrán llegar a la edad
adulta y capaces de reproducirse y transmitir sus
características
- Herencia de estas variaciones, los mejor adaptados
dejarán en promedio más descendencia que los demás.
- Selección natural, debido a esta supervivencia y
reproducción incrementada de organismos que presentan
variaciones favorables, una gran parte de los población nueva
se adapta a las condiciones ambientales prevalecientes, De esta
manera, el ambiente "SELECCIONA" a los organismos
mejor "adaptados".
Algunas
veces se hace referencia a este hecho como "la
supervivencia del mas fuerte", en realidad tiene mas
que ver con los logros reproductivos del organismo mas
que con la fuerza del mismo.
En 1858, Darwin recibió una carta de Alfred
Russel Wallace (1823-1913), en la cual detallaba sus conclusiones
que eran iguales a la aún no publicada teoría de Darwin sobre
la evolución y adaptación. Darwin y sus colegas leyeron el
trabajo de Wallace el primero de Julio de 1858 en una reunión de
la Sociedad Linneana, junto con la presentación del mismo Darwin
sobre el mismo tema. (enlace a una excelente cobertura de los "papers" de Darwin y
Wallace).
El trabajo de Wallace, publicado en 1858, fue
el primero en definir el rol de la selección natural en la
formación de las especies. En conocimiento del mismo Darwin se
apresuró a publicar, en noviembre de 1859. su mayor tratado, El origen de las especies (On the origin of Species).
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| Alfred
Russel Wallace |
"El origen de las especies" |
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Este libro influyó profundamente en el
pensamiento acerca de nosotros mismos y, conjuntamente con las
teorías astronómicas de Copérnico y Galileo (siglos XVI y
XVII), cambió la forma de pensar del mundo occidental.
Si bien con algunos cambios esta teoría
elaborada en 1859, (los más notables debido a la incorporación
de la genética y de los conocimientos del ADN) es aceptada por
la mayoría de los científicos como una guía en la cual se basa
la biología moderna.
La astronomía nos mostró que no somos el
centro del Universo y la biología que, hasta donde la ciencia lo
puede mostrar, no somos fundamentalmente diferentes de
otros organismos en cuanto orígenes o lugar que ocupamos en la
naturaleza.
-
Un monje austríaco, Gregor Mendel, desarrolló los
principios fundamentales de que hoy es la moderna ciencia de la genética.
Mendel demostró que las características heredables son llevadas
en unidades discretas que se heredan por separado en cada generación.
Estas unidades discretas, que Mendel llamó elemente, se
conocen hoy como genes.
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foto
de:
http://www.open.cz/
project/tourist/person/photo.htm.
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Mendel presentó sus experimentos en 1865.
En esa época el conocimiento científico andaba por:
- La teoría celular es comúnmente aceptada.
- ya se describieron los principales orgánulos visibles con
microscopía óptica.
- Se había publicado El Origen de las especies de
Darwin que presentaba la selección natural como mecanismo
de transmisión de ciertos caracteres.
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- En los 1900 De Vries, Correns y von
Tschermak redescubren a Mendel, mientras que las
investigaciones de Sutton y Boveri explicaban el
significado de una especial forma de división celular:
la meiosis o división reduccional. Para esta época ya se
alcanza a comprender que los cromosomas podían
llevar los "elemente" de Mendel, esto
más los trabajos de Morgan en Drosophila melanogaster
lleva a la Teoría cromosómica de la herencia que
sostiene que los factores hereditarios (los genes)
están situados sobre los cromosomas, que su ordenamiento
es lineal y que al fenómeno hereditario de la
recombinación, le corresponde un fenómeno en el ámbito
celular: el intercambio de segmentos cromosómicos por
"entrecruzamiento" (crossing over)
- En 1953, James Watson y Francis Crick,
basándose principalmente en los estudios de Wilkins,
desarrollaron el modelo de la estructura del ácido desoxirribonucleico
(ADN), compuesto químico del
que recientemente (en ese entonces) se había llegado a
concluir que era el soporte físico de la herencia. Crick, por su parte
hipotetizó acerca del mecanismo de
duplicación del ADN y luego acerca de la relación del
ADN y la síntesis de las proteínas, esta
hipótesis se conoce como el "dogma central" y,
de acuerdo a él, la información fluye desde el ADN al ARN
(ácido ribonucleico) y luego a las proteínas.
La Termodinámica estudia las leyes que
gobiernan la transferencia de energía y, por lo tanto, las
bases de la vida en la Tierra.
Dos leyes fundamentales la gobiernan: la de la conservación de la materia y
la energía, y la de la entropía.
El Universo está compuesto de materia y Energía. Albert Einstein fue el científico
que encontró la relación entre ambas:
E=mc2
donde c = velocidad de la luz e
introdujo a la humanidad en la era atómica...
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- Adaptación (del latín
adaptare
= acomodar):Tendencia de un
organismo a "adecuarse" a su medio ambiente; uno de los
principales puntos de la teoría de la evolución por la
selección natural de Charles Darwin: los organismos se adaptan a
su medio ambiente. Aquellos organismos mejor adaptados tendrán
mayor probabilidad de sobrevivir y pasar sus genes a la siguiente generación.
- ADN (ácido desoxirribonucleico)
Un ácido nucleico compuesto de dos cadenas
polinucleotídicas que se disponen alrededor de un eje
central formando una doble hélice, capaz de
autorreplicarse y codificar la síntesis de ARN.
Lugar donde esta "depositada" la información
genética.
Ácido nucleico que funciona como soporte físico de la
herencia en el 99% de las especies. La molécula, bicatenaria, está formada por dos cadenas antiparalelas y
complementarias entre sí. Su unidad básica, el
nucleótido, consiste en una molécula del azúcar
desoxirribosa, un grupo fosfato, y una de estas cuatro
bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina y guanina. Fórmula
- ARN(ácido ribonucleico): Ácido nucleico formado por una cadena
polinucleotídica. Su
nucleótido, consiste en una molécula del azúcar ribosa, un
grupo fosfato, y una de estas cuatro bases nitrogenadas: adenina, uracilo, citosina y guanina.
- Célula (del latín cella =
cámara): la más pequeña unidad estructural de los seres vivos
capaz de funcionar independientemente.
- Cromosomas(del griego chroma
= color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la
célula eucariota que consiste en
moléculas de ADN (que contienen los genes) y proteínas
(principalmente histonas).
- Evolución (del latín e-
= fuera; volvere = girar): Cambio de los organismos
por adaptación, variación, sobrerreproducción y reproducción/ sobrevivencia diferencial, procesos a los que
Charles Darwin y Alfred Wallace se refirieron como selección
natural.
- Fósiles (del latín fossilis
= enterrado): Los vestigios o restos de vida prehistórica
preservadas en las rocas de la corteza Terrestre. Cualquier
evidencia de vida pasada.
- Genes (del griego genos =
nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): segmentos
específicos de ADN que controlan las estructuras y funciones
celulares; la unidad funcional de la herencia. Secuencia de bases
de ADN que usualmente codifican para una secuencia polipeptídica
de aminoácidos. Tema ampliado
- Meiosis (del griego meio =
menor): División celular en la cual la copia de los cromosomas es seguida por dos divisiones
nucleares. Cada uno de los gametos resultantes recibe la mitad
del número de cromosomas (número haploide) de la
célula original.
- Primera ley
de la termodinámica (de la conservación): La
energía no se crea ni se destruye, cambia de una forma a otra.
- Proteínas: (del griego proteios
= primario, del griego Proteo, dios mitológico que
adoptaba numerosas formas). Polímeros
constituidos por aminoácidos que intervienen en numerosas
funciones celulares. Una de las clases de macromoléculas
orgánicas que tienen funciones estructurales y de control en los
sistemas vivientes. Las proteínas son polímeros de aminoácidos
unidos por uniones peptídicas.
- Segunda ley de la termodinámica
(de la entropía): La energía disponible
luego de una reacción química es menor que al comienzo de la
reacción; la conversión de energía no tiene una eficiencia del
100%.
- Teoría celular: Uno de
los conceptos unificadores en biología. La teoría celular
sostiene que todos los seres vivos están compuestos por lo menos
por una célula y que la célula es la unidad fundamental y
funcional de los organismos. La composición química de la
célula es fundamentalmente similar; toda célula se origina de
una célula preexistente por división celular.
- Uniformismo: movimiento que
sostiene que los procesos geológicos que observamos en la
actualidad (la erosión del viento y la lluvia, vulcanismo etc.)
son los responsables de todos los cambios geológicos acontecidos
en la historia de la Tierra, Charles Lyell decía "no
estamos autorizados a recurrir a agentes extraordinarios"
para explicar los cambios que ocurrieron en la Tierra, "el
presente es la clave del pasado".
Viernes, 22 de Octubre de 2004 |
