Teorías esenciales de la biología

Teorias esenciales de la biología. 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.

Conocer  quienes aportaron ideas a las teorías de la Biología moderna:

1. Conocer las teorías y leyes fundamentales en la biología.
2. Comprender que la biología es una ciencia formada por miles de hechos que preceden de múltiples observaciones individuales.
3. Iniciar en el conocimiento de la teoría de la evolución
4. Utilizar el Glosario para incorporar conceptos

Árbol alternativo.

Representación esquemática

Richard Willstatter (1915): Purificó la clorofila a y b

Hans Fischer (1930): Identificó la estructura molecular de las porfirinas, estructuras compartidas entre la clorofila y la hemoglobina.

Paul Karrer (1937): Identificó la estructura química de los carotinoides, vitamina A y C.

Richard Kuhn (1938): Descubrió los α, β, y γ-carotenos.

Melvin Calvin (1961): Describió la ruta de fijación del CO₂ (Ciclo de Calvin–Benson–Bassham).

Robert Woodword (1965): Sintetizó la clorofila, la quinina, el colesterol, la cefalosporina y la colchicina.

Peter Mitchell (1978): Descubrió el mecanismo quimiostático de la síntesis del ATP.

Rudolph Marcus (1992): formuló las reacciones de tasa de transferencia de electrones (Marcus theory).

Robert Huber, Hartmut Michael, y Johann Dissenhofer (1988): Cristalizaron los complejos colectores de luz y el centro de reacción en Rhodobacter.

Paul Delos Boyer, John Ernest Walker y Jens Christian Skou (1997): Descubrieron la ATP sintasa, enzima responsable de la síntesis de ATP.

Las contribuciones de todas estas investigaciones hizo posible poder conocer mejor el proceso de fotosíntesis. Sin embargo, queda todavía mucho para entender mejor dicho proceso con el fin de mejorar su rendimiento y la producción de alimentos. Esto adquiere una especial importancia si pensamos que la población humana podría superar los 9000 millones para 2050 y que cada vez habrá menos suelo disponible y menos agua para cultivar. Se prevé que para ese momento (año 2050), además de más población, tendremos unos 50 millones de hectáreas menos para dedicarlas al cultivo debido a las condiciones medioambientales, incluyendo la mayor salinización de suelos,  menos disponibilidad de agua y la aparición de nuevas plagas, entre otros problemas.

1. Estromatolitos de la Bahía de los Tiburones (Shark Bay), Australia.

Teoría Celular

• 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 Schleidenconcluyó que todos los tejidosde las plantas estaban formados por células.
• 1839- Theodore Schwammllegó 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.

 

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 los cambios ambientales, esto se traduce en modificaciones de las poblaciones, no de los individuos.

Tales adaptaciones son el resultado de procesos evolutivos que se suceden durante prolongados períodos de tiempo y comprenden muchas generaciones.

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.

-¿Entonces descendemos del mono?

-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 especímenes de plantas, animales y fósiles y a realizar extensas observaciones geológicas.

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.

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 capaz 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 más fuerte», en realidad tiene más que ver con los logros reproductivos del organismo más 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).

Alfred Russel Wallace

«El origen de las especies»

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.

Otras teorías que ayudan a la biología

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.

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.

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 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