Biología Ir a la navegaciónIr a la búsqueda

La biología estudia lo que tienen en común y también lo que distingue a las diferentes formas de vida. De izquierda a derecha y de

arriba abajo se muestran diversas formas de vida: E. coli (bacteria), helecho (planta), Drosera (planta carnívora), Flammulina

velutipes (hongo), escarabajo Goliat (insecto) y gacela (mamífero).

La biología (del griego βίος [bíos], «vida», y -λογία [-logía], «tratado, estudio, ciencia») es la ciencia que estudia a los seres vivos y sus características, como su origen, su evolución y

sus propiedades, nutrición, morfogénesis, reproducción (asexual y sexual), patogenia, etc. Se ocupa tanto de la descripción de las características y los comportamientos de los organismos individuales, como de las especies en su conjunto, así como de la reproducción de los seres vivos y de las interacciones entre ellos y el entorno. De este modo, trata de estudiar la estructura y la dinámica funcional comunes a todos los seres vivos, con el fin de establecer las leyes generales que rigen la vida orgánica y los principios de esta.

La escala de estudio va desde los subcomponentes biofísicos hasta los sistemas complejos. La biología moderna se divide en sub-disciplinas según los tipos de organismos y la escala en que se los estudia. La biología molecular es el estudio de la química fundamental de la vida, mientras que la biología celular tiene como objeto el examen de la célula, es decir, la unidad constructiva básica de toda la vida. A un nivel más elevado, la fisiología estudia la estructura interna del organismo.

Los campos biológicos de la botánica, la zoología y la medicina surgieron desde los primeros momentos de la civilización, mientras que la microbiología fue introducida en el siglo XVII con el descubrimiento del microscopio. Sin embargo, no fue hasta el siglo XIX cuando la biología se unificó, una vez que se descubrieron coincidencias en todos los seres vivos y se estudiaron como un conjunto. Algunos desarrollos clave en la ciencia de la biología fueron la genética, la teoría de la evolución mediante selección natural, la teoría microbiana de la enfermedad y la aplicación de técnicas de física y química a nivel celular y molecular, que dieron lugar a la biofísica y bioquímica, respectivamente.

En su sentido moderno, la palabra «biología» parece haber sido introducida independientemente por Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802) y por Jean-Baptiste Lamarck (Hydrogéologie, 1802). Generalmente, se dice que el término fue acuñado en 1800 por Karl Friedrich Burdach, aunque se menciona en el título del tercer volumen de Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia, de Michael Christoph Hanow y publicado en 1766.

Índice

1Campos de estudio

2Ramas de la biología

3Historia de la biología

4Principios de la biología

o 4.1Universalidad: bioquímica, células y el código genético

o 4.2Evolución: el principio central de la biología

o 4.3Los cromosomas

4.3.1Los genes

4.3.2Filogenia

o 4.4Diversidad: variedad de organismos vivos

o 4.5Continuidad: el antepasado común de la vida

o 4.6Homeostasis: adaptación al cambio

o 4.7Interacciones: grupos y entornos

5Alcance y disciplinas de la biología

o 5.1Estructura de la vida

o 5.2Fisiología de los organismos

o 5.3Diversidad y evolución de los organismos

5.3.1Clasificación de la vida

o 5.4Organismos en interacción

6Véase también

7Referencias

8Bibliografía

9Enlaces externos

Campos de estudio[editar] Véase también: Anexo:Disciplinas de la Biología

La biología es una ciencia que abarca un amplio campo de estudio que, a menudo, se tratan como disciplinas independientes. Todas ellas juntas estudian la vida en un amplio rango de escalas. La vida se estudia a escala atómica y molecular en biología molecular, en bioquímica y en genética molecular. Desde el punto de vista celular, se estudia en biología celular, y a escala pluricelular se estudia en fisiología, anatomía e histología. Desde el punto de vista de la ontogenia o desarrollo de los organismos a nivel individual, se estudia en la biología del desarrollo.

La biología es asimismo una de las principales ciencias del karst objeto de la espeleología, ocupándose de los organismos que viven en cavidades subterráneas.1

Cuando se amplía el campo a más de un organismo, la genética trata el funcionamiento de la herencia genética de los padres a su descendencia. La ciencia que trata el comportamiento de los grupos es la etología, esto es, de más de un individuo. La genética de poblaciones observa y analiza una población entera y la genética sistemática trata los linajes entre especies. Las poblaciones interdependientes y sus hábitats se examinan en la ecología y la biología evolutiva. Un nuevo campo de estudio es la astrobiología (o xenobiología), que estudia la posibilidad de la vida más allá de la Tierra.

Las clasificaciones de los seres vivos son muy numerosas. Se proponen desde la tradicional división en dos reinos establecida por Carlos Linneo en el siglo XVII, entre animales y plantas, hasta las actuales propuestas de sistemas cladísticos con tres dominios que comprenden más de 20 reinos.

Ramas de la biología[editar]

Anatomía: estudio de la estructura interna y externa de los seres vivos.

Antropología: estudia el ser humano como entidad biológica.

Bacteriología: estudia las bacterias

Bioespeleología: estudia los organismos que viven en cavidades subterráneas.

Biofísica: estudia la biología con los principios y métodos de la física.

Biología marina: estudia los seres vivos marinos.

Biología matemática: modela procesos biológicos utilizando técnicas matemáticas.

Biomedicina: aplicada a la salud humana.

Bioquímica: estudia procesos químicos que se desarrollan en el interior de los seres vivos.

Biotecnología: estudia y aprovecha los mecanismos e interacciones biológicas de los seres vivos.

Botánica: estudia los organismos fotosintéticos (varios reinos).

Citología: estudia las células.

Citogenética: estudia la genética de las células (cromosomas).

Citopatología: estudia las enfermedades de las células.

Citoquímica: estudia la composición química de las células y sus procesos biológicos.

Ecología: estudia los organismos y sus relaciones entre sí y con el medio ambiente.

Embriología: estudia el desarrollo del embrión.

Entomología: estudia los insectos.

Epistemología biológica: estudia los conceptos y modelos que apoyan la biología.2

Etología: estudia el comportamiento de los seres vivos.

Evolución: estudio del cambio y la transformación de las especies a lo largo del tiempo.

Filogenia: estudia la evolución de los seres vivos.

Fisiología: estudia el funcionamiento de los organismos.

Genética: estudia los genes y la herencia genética.

Genética molecular: estudia la estructura y la función de los genes a nivel molecular.

Histología: estudia los tejidos.

Histoquímica: estudia la composición de células y tejidos y de las reacciones químicas que se desarrollan en ellos con ayuda de colorantes específicos.3

Inmunología: estudia el sistema inmunitario de defensa.

Micología: estudia los hongos.

Microbiología: estudia los microorganismos.

Organografía: estudia órganos y sistemas.

Parasitología: estudia a los parásitos.

Paleontología: estudia los organismos que vivieron en el pasado.

Taxonomía: clasifica y ordena a los seres vivos.

Virología: estudia los virus.

Zoología: estudia los animales.

Historia de la biología[editar] Lo que sigue es un extracto de Historia de la biología[editar]

La portada del poema sobre la evolución de Erasmus Darwin The Temple of Nature muestra a una diosa

que retira el velo de la naturaleza (en la persona de Artemisa). La alegoría y la metáfora han

desempeñado a menudo un papel importante en la historia de la biología.

La historia de la biología remonta el estudio de los seres vivos desde la Antigüedad hasta la época actual. Aunque el concepto de biología como ciencia en sí misma nace en el siglo XIX, las ciencias biológicas surgieron de tradiciones médicas e historia natural que se remontan a el Āyurveda, la medicina en el Antiguo Egipto y los trabajos de Aristóteles y Galeno en el antiguo mundo grecorromano. Estos trabajos de la Antigüedad siguieron desarrollándose en la Edad Media por médicos y eruditos musulmanes como Avicena. Durante el Renacimiento europeo y a principios de la Edad Moderna el pensamiento biológico experimentó una revolución en Europa, con un renovado interés hacia el empirismo y por el descubrimiento de gran cantidad de nuevos organismos. Figuras prominentes de este movimiento fueron Vesalio y Harvey, que utilizaron la experimentación y la observación cuidadosa en la fisiología, y naturalistas como Linneo y Buffon que iniciaron la clasificación de la diversidad de la vida y el registro fósil, así como el desarrollo y el comportamiento de los organismos. La microscopía reveló el mundo, antes desconocido, de los microorganismos, sentando las bases de la teoría celular. La importancia creciente de la teología natural, en parte una respuesta al alza de la filosofía mecánica, y la pérdida de fuerza del argumento teleológico impulsó el crecimiento de la historia natural.

Durante los siglos XVIII y XIX las ciencias biológicas, como la botánica y la zoología se convirtieron en disciplinas científicas cada vez más profesionales. Lavoisier y otros científicos físicos comenzaron a unir los mundos animados e inanimados a través de la física y química. Los exploradores-naturalistas, como Alexander von Humboldt investigaron la interacción entre organismos y su entorno, y los modos en que esta relación depende de la situación geográfica, iniciando así la biogeografía, la ecología y la etología. Los naturalistas comenzaron a rechazar el esencialismo y a considerar la importancia de la extinción y la mutabilidad de las especies. La teoría celular proporcionó una nueva perspectiva sobre los fundamentos de la vida. Estas investigaciones, así como los resultados obtenidos en los campos de la embriología y la paleontología, fueron sintetizados en la teoría de la evolución por selección natural de Charles Darwin. El final del siglo XIX vio la caída de la teoría de la generación espontánea y el nacimiento de la teoría microbiana de la enfermedad, aunque el mecanismo de la herencia genética fuera todavía un misterio.

A principios del siglo XX, el redescubrimiento del trabajo de Mendel condujo al rápido desarrollo

de la genética por parte de Thomas Hunt Morgan y sus discípulos y la combinación de

la genética de poblaciones y la selección natural en la síntesis evolutiva moderna durante

los años 1930. Nuevas disciplinas se desarrollaron con rapidez, sobre todo después de

que Watson y Crick descubrieron la estructura del ADN. Tras el establecimiento del dogma

central de la biología molecular y el descifrado del código genético, la biología se dividió

fundamentalmente entre la biología orgánica —los campos que trabajan con organismos

completos y grupos de organismos— y los campos relacionados con la biología

molecular y celular. A finales del siglo XX nuevos campos como la genómica y

la proteómica invertían esta tendencia, con biólogos orgánicos que usan técnicas moleculares,

y biólogos moleculares y celulares que investigan la interacción entre genes y el entorno, así

como la genética de poblaciones naturales de organismos.

Principios de la biología[editar]

A diferencia de la física, la biología no suele describir sistemas biológicos en términos de objetos que obedecen leyes inmutables descritas por la matemática. No obstante, se caracteriza por seguir algunos principios y conceptos de gran importancia, entre los que se incluyen: la universalidad, la evolución, la diversidad, la continuidad, la homeóstasis y las interacciones.

Universalidad: bioquímica, células y el código genético[editar]

Artículo principal: Vida

Representación esquemática de la molécula de ADN, la molécula portadora de la información genética.

Hay muchas constantes universales y procesos comunes que son fundamentales para conocer las formas de vida. Por ejemplo, todas las formas de vida están compuestas por células, que están basadas en una bioquímica común, que es la química de los seres vivos. Todos los organismos perpetúan sus caracteres hereditarios mediante el material genético, que está basado en el ácido nucleico ADN, que emplea un código genético universal. En la biología del desarrollo la característica de la universalidad también está presente: por ejemplo, el desarrollo temprano del embrión sigue unos pasos básicos que son muy similares en muchos organismos metazoo.

Evolución: el principio central de la biología[editar]

Artículo principal: Evolución biológica

Uno de los conceptos centrales de la biología es que toda vida desciende de un antepasado común que ha seguido el proceso de la evolución. De hecho, ésta es una de las razones por la que los organismos biológicos exhiben una semejanza tan llamativa en las unidades y procesos que se han discutido en la sección anterior. Charles Darwin conceptualizó y publicó la teoría de la evolución en la cual uno de los principios es la selección natural (a Alfred Russell Wallace se le suele reconocer como codescubridor de este concepto). Con la llamada síntesis moderna de la teoría evolutiva, la deriva genética fue aceptada como otro mecanismo fundamental implicado en el proceso.

Los cromosomas[editar]

Artículo principal: Cromosoma

Sabemos que el ADN, sustancia fundamental del material cromático difuso (así se observa en la célula de reposo), está organizado estructural y funcionalmente junto a ciertas proteínas y ciertos constituyentes en formas de estructuras abastonadas llamadas cromosomas. Las unidades de ADN son las responsables de las características estructurales y metabólicas de la célula y de la transmisión de estos caracteres de una célula a otra. Estas reciben el nombre de genes y están colocadas en un orden lineal a lo largo de los cromosomas.

Los genes[editar]

Artículo principal: Gen

El gen es la unidad básica de material hereditario, y físicamente está formado por un segmento del ADN del cromosoma. Atendiendo al aspecto que afecta a la herencia, esa unidad básica recibe también otros nombres, como: recón, cuando lo que se completa es la capacidad de recombinación (el recón será el segmento de ADN más pequeño con capacidad de recombinarse), y mutón, cuando se atiende a las mutaciones (y, así, el mutón será el segmento de ADN más pequeño con capacidad de mutarse).

En términos generales, un gen es un fragmento de ADN que codifica una proteína o un péptido.

Filogenia[editar]

Artículo principal: Filogenia

Se llama filogenia al estudio de la historia evolutiva y las relaciones genealógicas de las estirpes. Las comparaciones de secuencias de ADN y de proteínas, facilitadas por el desarrollo técnico de la biología molecular y de la genómica, junto con el estudio comparativo de fósiles u otros restos paleontológicos, generan la información precisa para el análisis filogenético. El esfuerzo de los biólogos por abordar científicamente la comprensión y la clasificación de la diversidad de la vida ha dado lugar al desarrollo de diversas escuelas en competencia, como la fenética, que puede considerarse superada, o la cladística. No se discute que el desarrollo muy reciente de la capacidad de descifrar sobre bases sólidas la filogenia de las especies está catalizando una nueva fase de gran productividad en el desarrollo de la biología.

Diversidad: variedad de organismos vivos[editar]

Árbol filogenético de los seres vivos basado en datos sobre su rARN. Los tres reinos principales de seres

vivos aparecen claramente diferenciados: bacterias, archaea y eucariotas tal y como fueron descritas

inicialmente por Carl Woese. Otros árboles basados en datos genéticos de otro tipo resultan similares

pero pueden agrupar algunos organismos en ramas ligeramente diferentes, presumiblemente debido a la

rápida evolución del rARN. La relación exacta entre los tres grupos principales de organismos permanece

todavía como un importante tema de debate.

A pesar de la unidad subyacente, la vida exhibe una asombrosa diversidad en morfología, comportamiento y ciclos vitales. Para afrontar esta diversidad, los biólogos intentan clasificar todas las formas de vida. Esta clasificación científica refleja los árboles evolutivos (árboles filogenéticos) de los diferentes organismos. Dichas clasificaciones son competencia de las disciplinas de la sistemática y la taxonomía. La taxonomía sitúa a los organismos en grupos llamados taxa, mientras que la sistemática trata de encontrar sus relaciones.

Haeckel

(1866)

Tres reinos

Chatton

(1925)

Dos reinos

Copeland

(1938 y 1956)

Cuatro reinos

Whittaker

(1969)

Cinco reinos

Woese

(1977 y 1990)

Tres dominios

Animalia

Eukaryota

Animalia Animalia

Eukarya Plantae

Plantae Plantae

Protoctista

Fungi

Protista

Protista

Prokaryota Monera Monera Archaea

Bacteria

Sin embargo, actualmente el sistema de Whittaker, el de los cinco reinos se cree ya desfasado. Entre las ideas más modernas, generalmente se acepta el sistema de tres dominios:

Archaea (originalmente Archaebacteria)

Bacteria (originalmente Eubacteria)

Eucariota

Estos ámbitos reflejan si las células poseen núcleo o no, así como las diferencias en el exterior de las células. Hay también una serie de «parásitos intracelulares» que, en términos de actividad metabólica son cada vez «menos vivos», por ello se los estudia por separado de los reinos de los seres vivos, estos serían los:

Virus

Viroides

Priones

Hay un reciente descubrimiento de una nueva clase de virus, denominado mimivirus, ha causado que se proponga la existencia de un cuarto dominio debido a sus características particulares, en el que por ahora sólo estaría incluido ese organismo.

Continuidad: el antepasado común de la vida[editar]

Artículo principal: LUCA

Se dice que un grupo de organismos tiene un antepasado común si tiene un ancestro común. Todos los organismos existentes en la Tierra descienden de un ancestro común o, en su caso,

de un fondo genético ancestral. Este último ancestro común universal, esto es, el ancestro común más reciente de todos los organismos que existen ahora. Se estima que apareció hace alrededor de 3.500 millones de años (véase origen de la vida).

La noción de que «toda vida proviene de un huevo» (del latín Omne vivum ex ovo) es un concepto fundacional de la biología moderna, y viene a decir que siempre ha existido una continuidad de la vida desde su origen inicial hasta la actualidad. En el siglo XIX se pensaba que las formas de vida podían aparecer de forma espontánea bajo ciertas condiciones (véase abiogénesis). Los biólogos consideran que la universalidad del código genético es una prueba definitiva a favor de la teoría del descendiente común universal (DCU) de todas las bacterias, archaea y eucariotas.

Véase también: Sistema de tres dominios

Homeostasis: adaptación al cambio[editar]

Artículo principal: Homeostasis

Simbiosis entre un pez payaso del género de los Amphipriones y las anémonas de mar. El pez protege a

las anémonas de otros peces comedores de anémonas mientras que los tentáculos de las anémonas

protegen al pez payaso de sus depredadores.

La homeostasis es la propiedad de un sistema abierto que regula su medio interno para mantener unas condiciones estables, mediante múltiples ajustes de equilibrio dinámico controlados por mecanismos de regulación interrelacionados. Todos los organismos vivos, sean unicelulares o pluricelulares tienen su propia homeostasis. Por ejemplo, la homeostasis se manifiesta celularmente cuando se mantiene una acidez interna estable (pH); a nivel de organismo, cuando los animales de sangre caliente mantienen una temperatura corporal interna constante; y a nivel de ecosistema, al consumir dióxido de carbono las plantas regulan la concentración de esta molécula en la atmósfera. Los tejidos y los órganos también pueden mantener su propia homeostasis.

Interacciones: grupos y entornos[editar]

Todos los seres vivos interaccionan con otros organismos y con su entorno. Una de las razones por las que los sistemas biológicos pueden ser difíciles de estudiar es que hay demasiadas interacciones posibles. La respuesta de una bacteria microscópica a la concentración de azúcar en su medio (en su entorno) es tan compleja como la de un león buscando comida en la sabana africana. El comportamiento de una especie en particular puede ser cooperativo o agresivo; parasitario o simbiótico. Los estudios se vuelven mucho más complejos cuando dos o más especies diferentes interaccionan en un mismo ecosistema; el estudio de estas interacciones es competencia de la ecología.

Alcance y disciplinas de la biología[editar] Artículo principal: Disciplinas de la Biología

La biología se ha convertido en una iniciativa investigadora tan vasta que generalmente no se estudia como una única disciplina, sino como un conjunto de subdisciplinas. Aquí se considerarán cuatro amplios grupos.

El primero consta de disciplinas que estudian las estructuras básicas de los sistemas vivos: células, genes, etc.;

El segundo grupo considera la operación de estas estructuras a nivel de tejidos, órganos y cuerpos;

Una tercera agrupación tiene en cuenta los organismos y sus historias;

La última constelación de disciplinas está enfocada a las interacciones.

Sin embargo, es importante señalar que estos límites, agrupaciones y descripciones son una descripción simplificada de la investigación biológica. En realidad los límites entre disciplinas son muy inseguros y, frecuentemente, muchas disciplinas se prestan técnicas las unas a las otras. Por ejemplo, la biología de la evolución se apoya en gran medida de técnicas de la biología molecular para determinar las secuencias de ADN que ayudan a comprender la variación genética de una población; y la fisiología toma préstamos abundantes de la biología celular para describir la función de sistemas orgánicos.