Curtis. Biología 2008

8/11/2019 Curtis. Biologa 2008

1/12Curtis. Biologa 2008. Editorial Mdica Panamericana
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Por qu las aves insectvoras de las zonas tem pladas m igran en otoo a regionesubtropicales o tropicales? Por qu los m onos araa slo habitan en el N uevo M undo

Por qu algunas plantas pueden vivir en el desierto y otras no?

Si analizam os en detalle los diferentes aspectos involucrados en estos interrogante

podrem os reconocer la diversidad de factores que intervienen en los fenm enos que at

en al m undo vivo: grupos de organism os, clim a, regiones, estaciones, etc.

Cuando un bilogo trata de responder interrogantes com o los iniciales, suele recur

a una pluralidad de hiptesis con el fin de aproxim arse a una explicacin. Ello se debe

que, en general, es m uy poco frecuente identificar un nico tipo de causa que sea clar

m ente responsable del fenm eno biolgico estudiado. Incluso en m uchos casos, no es po

sible determ inarcon certezaqu tipo de causas o com binacin de factores causales est

involucradas en el fenm eno en cuestin.Ello se vincula con el hecho de que el objeto de estudio de la biologa es diverso

com plejo, lo cual no significa inabordableo incom prensible. La com plejidad m encion

da requiere reconocer y caracterizar los diferentes procesos y patrones biolgicos que ope

ran en distintas escalas de espacio y de tiem po. Este reconocim iento perm ite acercarse

m undo biolgico desde una m ultiplicidad de m iradas.

Al m ism o tiem po, la actual problem tica de la biologa plantea la necesidad de una re

flexin crtica acerca de la naturaleza de la ciencia. Con el objeto de com prender los pro

cesos de construccin del conocim iento cientfico y los contextos sociales y culturales e

que los diferentes m odelos se han producido, se hace necesario referirse continuam en

tanto a los aspectos histricos, a la relacin ciencia-sociedad, as com o a los procedim ien

tos y a los valores involucrados, enfatizando los tem as controversiales, sealando las pre

guntas abiertas y rescatando el pensam iento divergente.

Iniciarem os esta Introduccin con una caracterizacin del estado de la disciplina. Elsupone definir sus principales alcances y lim itaciones, identificar las preguntas abiertas y re

conocer los principales desafos planteados en el cam po de la biologa contem porne

(1 fig. I-1).

Multiplicidad de enfoques

Para tratar de com prender acabadam ente los procesos biolgicos es de gran utilida

trabajar en form a sim ultnea con distintos tipos de explicaciones. Para cada fenm eno bio

lgico que se desea interpretar, existen diversas descripciones legtim as posibles; todo de

Introduccin: el estudio

de la biologa en laactualidad

El nautilus presenta un caparazntabicado internamente lo que lefacilita la flotabilidad y losdesplazamientos en el agua.Es el nico sobreviviente de ungrupo de cefalpodos muyextendido en el pasado.

Curtis. Biologa 2008. Editorial Mdica Panamericana


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pende de los fines de la interpretacin y del m arco en que se realice la

pregunta inicial. Com o vim os, en los sistem as vivos, las causas de unfenm eno determ inado en general son m ltiples y se pueden analizar

en distintos niveles, partiendo de diferentes m arcos de interpretacin. A

su vez, cualquier fenm eno biolgico posee una gran riqueza de inter-

conexiones con otros fenm enos de la m ism a naturaleza o incluso de

una naturaleza aparentem ente diferente.

Las unidades de estudio

El m undo m aterial constituye una unidad pero nos acercam os a l

desde una diversidad de concepciones y de enfoques epistem olgicos

(1 fig. I-2).

U na selva tropical se puede estudiar de diferentes m aneras. El es-

tudio puede enfocarse en el anlisis de las relaciones de las plantas con

el tipo especfico de suelo, en la caracterizacin de los recursos quepueden utilizarse en form a sustentable, en el tipo de insectos que en

ella habitan, en la estructura o en la dinm ica del ecosistem a en su to-

talidad.

En los sistem as biolgicos, com o en otros sistem as com plejos, de-

bido a la m ultiplicidad de conexiones, la delim itacin de las unidades

de estudio slo se puede hacer una vez definido apropiadam ente el

todo.

Aun conociendo el todo, en ciertos casos es posible separar las

partes y otras veces, no. Se podra decir que no existen reglas universa-

les para segm entar el objeto de estudio del m undo vivo, sino que s-

tas deben definirse de acuerdo con el contexto y el tipo de problem a

que se desea indagar.

Las narraciones hi stricas

Cuando un bilogo trata de responder una pregunta acerca de un

fenm eno particular, por ejem plo, Por qulos monos araa slo ha-

bitan en el Nuevo Mundo?, no se basa en leyes universales. El inves-

tigador en biologa necesita estudiar todos los datos conocidos relacio-

nados con el tem a en cuestin (por ejem plo, puede incorporar en su

anlisis datos referidos a la biologa de la especie, hiptesis de paren-

tesco provenientes de los rboles filogenticos, inform acin acerca de

la distribucin geogrfica presente y pasada de los m onos, correlacio-

nes de estos datos con los eventos de deriva continental o con cam -

bios en las condiciones am bientales, etc.). A partir de hiptesis genera-

les sobre las vinculaciones entre los posibles factores involucrados, elanlisis de la inform acin puede perm itir la inferencia de una diversidad

de relaciones. Cuanto m s com plejo es el sistem a en estudio, m s in-

teracciones com prende. Estas interacciones no se pueden identificar

por sim ple observacin, sino que, en la m ayor parte de los casos, slo

se pueden inferir en form a deductiva, es decir, m ediante el anlisis de

los casos particulares a partir de ciertas hiptesis generales.

Luego, el bilogo intenta elaborar un argumentoque explique el

fenm eno. En sntesis, elabora una narracin histrica. El bilogo Ernst

M ayr (1904-2005) sostena que el enfoque histrico-narrativo es el

m s adecuado, cientfica y filosficam ente, para referirse a fenm enos

2 / In tr o d u cci n

Fig. I -1. EL OBJETO DE ESTUDIO DE LA BIOLOGA SE CARACTERIZA POR SU DIVERSIDAD Y COMPLEJIDAD.



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Introduccin /

nicos, com o es el caso de gran parte de los procesos y sistem as enbiologa.

G eneralm ente, la naturaleza de las inferencias deductivas depen-

de de la form acin, del m arco terico y de la experiencia previos del

cientfico; por lo tanto, en la explicacin de un m ism o fenm eno pue-

den com petir varias narraciones alternativas que, en algunos casos, dan

lugar a controversias. La m ayora de las veces no se puede afirm ar ta-

xativam ente cul es la explicacin m s adecuada ya que toda narracin

es susceptible de refutacin y no es posible dem ostrar en form a cate-

grica que una narracin histrica sea verdadera (1 fig. I-3).

Un hi lo conductor

Se ha estim ado que en la biosfera actual conviven m s de diez m i-

llones de especies. Adem s de esta vasta diversidad, el m undo biolgi-co com prende diferentes niveles de organizacin (vase cap. 1, Las ca-

ractersticas de los seres vivos): clulas, tejidos, rganos, poblaciones,

especies, ecosistem as. Sabem os tam bin que en los niveles de organi-

zacin de m ayor com plejidad em ergen nuevas propiedades que no es-

tn presentes en los niveles inferiores.

H em os visto que debido a ello, para aproxim arnos al conocim ien-

to del m undo vivo, es necesario recurrir a distintos enfoques y m ode-

los. En esta m ultiplicidad de abordajes fragm entados podem os encon-

trar, sin em bargo, un hilo conductor: la historia de la vida. Todas las

form as de vida com parten caractersticas bsicas que ponen de m ani-

fiesto la existencia de un ancestro com n. El eje tem poral es el hilo con

ductor en la com prensin del m undo biolgico.

Para abordar el estudio del m undo biolgico debem os tener en cuen

ta que todo ser vivo es producto de una larga historia, de m s de 3.80

m illones de aos. Toda estructura o funcin de un organism o slo se pue

de com prender si se consideran los procesos que experim ent a lo larg

del tiem po el linaje al que pertenece. Por ello, el objetivo principal de es

te libro es presentar y analizar las causas histricas de las caracterstica

propias de los organism os. Partiendo de la extraordinaria diversidad de se

res vivos y reconstruyendo las vas por las que se form aron, se pueden es

tudiar los procesos que operaron y operan sobre ellos.

Cuando vem os una flor delicada y de colores brillantes, de inm ediato tendem os a suponer que cada caracterstica de esa flor surgi con u

propsito, paraun fin determ inado. Sin em bargo, existen m uchas varie

dades de flores que no son tan delicadas ni tienen colores tan brillantes

que a nuestros ojos parecen im perfectas. Com prender los procesos qu

ocurren y ocurrieron durante m illones de aos y los m ecanism os de adap

tacin es uno de los principales objetivos de este libro.

Al explorar la historia de la vida en la Tierra, el enfoque evolutivo cons

tituye el m arco fundam ental de interpretacin de fenm enos m uy diversos

En ese sentido, la m ayora de los bilogos contem porneos coin

ciden con el genetista Theodosius D obzhansky (1900-1975 ) en la ide

de que nada tiene sentido en biologa si no es a la luz de la evolucin

El enfoque evolutivo constituye en la actualidad el m arco terico de re

ferencia para la produccin de conocim ientos de las m s diversas especialidades de la biologa. As, la teora evolutiva constituye el m arc

integrador y organizador de la biologa contem pornea.

Ciencia-sociedad

En otras pocas, las ciencias, com o las artes, se practicaban princ

palm ente por el placer y la excitacin que brindan, porque satisfacan l

curiosidad. En este siglo, aunque persiste la curiosidad, la actividad cien

tfica est sujeta a norm as m s rgidas que se han ido construyendo

Fig. I-2. LA SELVA TROPICAL. ste es un ejemplo de objeto de estudio que puede

considerarse como un todo. Sin embargo, varios componentes de la selva pueden cons-

tituir en sun todo por estudiar, como la comunidad de plantas o en otro nivel las en-

redaderas, las lianas o los rboles.

Fig. I-3. EL ORIGEN DE LAS ESPECIES. El 24 de noviembre de 1859 se public

primera edicin de El Origen de las Especies y se agot ese mismo da. En este libro, Da

win, a travs de su larga argumentacin como l mismo la llam, expone la teora de

descendencia con modificacin por medio de la seleccin natural, que hoy conocemos c

mo Teora de la Evolucin, valindose de narraciones histricas.



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m edida que las sociedades cientficas se constituyeron en instituciones

m odernas que regulan y evalan la investigacin. Al m ism o tiem po, la

dim ensin actual del im pacto econm ico, social y am biental del cono-

cim iento cientfico-tecnolgico hace indispensable la reflexin sobre los

rum bos y los objetivos de un saber cientfico que, lejos de ser neutral,

involucra valores e intereses que se deben explicitar y analizar crtica-

m ente. La ciencia ha engendrado una m irada de resultados tecnolgi-

cos cuyo im pacto es gigantesco: la bom ba de hidrgeno, la vacuna con-

tra la polio, los pesticidas, los plsticos indestructibles, las plantas deenerga nuclear, los organism os m odificados genticam ente. La ciencia

com o generadora de estos m ism os resultados aparece inm ensam ente

poderosa. Pero lejos de encandilarnos con sus potencialidades, es ne-

cesario com prender que en la actualidad estam os inm ersos en diversas

encrucijadas relacionadas con las aplicaciones de la ciencia y la tecno-

loga, en cuya resolucin debe participar el conjunto de la sociedad. Por

ello es indispensable que la form acin cientfica favorezca la participa-

cin consciente de todos los sectores involucrados en la tom a de deci-

siones en este cam po, considerando los contextos de produccin y

aplicacin del conocim iento cientfico, las controversias y los actores in-

volucrados. En este texto tratarem os algunos de los problem as que se

m anifiestan en la actualidad.

En la elaboracin de este texto, nuestra m ayor preocupacin

ha sido proveer al lector del conocim iento necesario para com -

prender la inform acin biolgica que desde los laboratorios de in-

vestigacin llega al pblico a travs de textos de divulgacin y de

los m edios de com unicacin, en los que su presencia es crecien-

te. Con esta herram ienta, esperam os que pueda form ular sus pro-

pios juicios de valor acerca de los problem as con los que nos en-

frentam os y con los que nos enfrentarem os en el porvenir.

La naturaleza de la cienciaLas ciencias biolgicas, com o las ciencias en general, son una m a-

nera de interpretar el m undo que nos rodea. Los cientficos obtienen

datos para responder una pregunta, para apoyar o rechazar una idea.

Las preguntas y las ideas son el disparador de toda actividad cientfica.

Los datos biolgicos se pueden generar por la observacin siste-

m tica, incluso con experim entos deliberados y planeados, de los cua-

les verem os m uchos ejem plos a lo largo de este texto. Tam bin se pue-

den interpretar retrospectivam ente, com o cuando se reconsidera la

determ inacin de un organism o y su asignacin a cierto grupo taxon-

m ico.

Las grandes contribuciones de la ciencia no son sim plem ente la

adicin de datos nuevos, sino la percepcin de nuevas relaciones entredatos ya existentes; en otras palabras, im plican el desarrollo de nuevas

ideas. Las ideas de la ciencia se organizan en distintas categoras que,

en orden creciente en cuanto a su alcance, se denom inan hiptesis,

teoras y principios o leyes.

En un com ienzo se hallan el plpito o la conjetura inform ada, que

es la m anera en que nace la m ayora de las hiptesis. U na aproxim a-

cin intuitiva se transform a en una hiptesis y por lo tanto, en una

idea que se puede investigar cientficam ente slo cuando se expresa

de m odo tal que sea susceptible de ser puesta a prueba, aun cuando

la prueba no pueda hacerse de inm ediato. La puesta a prueba de una

hiptesis a m enudo puede hacerse rpido pero, en algunos casos, su-

fre una larga dem ora. Por ejem plo, algunas hiptesis corrientes sobre

las interacciones que determ inan la estructura de las selvas tropicales

no se pueden evaluar hasta que los bilogos que trabajan en el tem a

hayan reunido una gran cantidad de datos. Asim ism o, hubo varias hip-

tesis respecto de la organizacin de la clula que no pudieron ponerse

a prueba hasta que se fabric el m icroscopio electrnico; los organis-

m os m s sencillos tam bin se pudieron estudiar con m s detalle slo

cuando se cont con instrum entos de observacin de m ayor precisin(1 fig. I-4).

En algunos casos, una hiptesis puede som eterse a prueba m e-

diante ensayos experim entales sencillos. Por ejem plo, si se postula que

una especie de planta es enana porque crece en una regin de condi-

ciones clim ticas que le son desfavorables, y que no le perm iten desa-

rrollarse en todo su potencial, esta hiptesis se puede evaluar hacien-

do crecer la planta en distintas condiciones de hum edad, tem peratura,

acceso a nutrientes, entre otros factores. Este tipo de prueba con fre-

cuencia im plica el diseo de un experim ento controlado, en el cual dos

grupos de organism os se exponen a condiciones idnticas en todos los

aspectos posibles, excepto aquel que se est estudiando. A m enudo,

sin em bargo, las pruebas m s im portantes de una hiptesis son indi-

rectas.

Aunque una prueba clave obtenida en un experim ento o m edian-

te una observacin puede dem ostrar que una hiptesis es falsa e indi-

car que debe ser m odificada, ningn dato puede confirm ar en form a

definitiva que una hiptesis es verdadera, sim plem ente porque nunca

podem os estar seguros de que hem os exam inado toda la evidencia re-

levante.

Sin em bargo, repetidas pruebas exitosas de una hiptesis constitu-

yen una evidencia poderosa en su favor.

Cuando un cientfico ha reunido datos suficientes para validar una

hiptesis, com unica los resultados a otros cientficos; esta com unicacin

por lo general se realiza en un congreso cientfico o en una publicacin

cientfica especializada, com o una revista o un libro. Si los datos son su-ficientem ente interesantes o la hiptesis es suficientem ente im portan-

te, otros investigadores repetirn las observaciones o los experim entos

en el intento de confirm arla, negarla o am pliarla.

Cuando una hiptesis am plia y de im portancia fundam ental ha so-

brevivido a un nm ero de pruebas independientes, con un nm ero su-

ficiente de datos, recibe el nom bre de teora. As, en ciencia, una teora

tiene un significado un poco diferente del que tiene en su uso com n,

en el cual la expresin slo una teoralleva consigo la im plicacin de

un vuelo de la im aginacin, un presentim iento o una nocin abstracta

y especulativa, antes que el de una proposicin cuidadosam ente for-

m ulada y que se ha som etido a diversas pruebas experim entales con-

fiables. U na teora que ha resistido repetidas pruebas se eleva al esta-

tus de ley o principio, aunque no siem pre se identifique com o tal.D ado que los tem as de estudio de la biologa son enorm em ente

diversos, los bilogos utilizan una am plia variedad de enfoques en sus

investigaciones (1 fig. I-5). La observacin cuidadosa y sistem tica si-

gue siendo una piedra angular. Actualm ente se lleva a cabo con un im -

ponente conjunto de innovaciones tecnolgicas que com enzaron con

el m icroscopio. Los procedim ientos experim entales de la qum ica son

esenciales para estudiar los procesos fisiolgicos que ocurren dentro de

los organism os y de sus clulas constituyentes. El estudio de poblacio-

nes de organism os y de sus interacciones depende del m ism o tipo de

m atem tica estadstica usado por los econom istas y se intensifica con




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Introduccin /

el perfeccionam iento de las com putadoras, que pueden analizar con ra-

pidez grandes cantidades de datos. D eterm inar el derrotero de la evo-

lucin en el pasado depende no slo del trabajo de los paleontlogos

de cam po y de laboratorio, sino tam bin de las herram ientas intelectua-

les del historiador y del detective de hom icidios.

Com o verem os en este texto, no hay un m todo cientfico

nico en biologa; en cam bio, hay una m ultiplicidad de m todos y

las m etodologas que deben usarse en cada caso estn relaciona-

das con la pregunta que se intenta contestar.

La biologa: en busca del origen

de la discipl inaLa palabra biologadel griego bios, vida y logos, estudio fue

acuada hace poco m s de doscientos aos. Se la atribuye al naturalis-

ta alem n G ottfried R. Treviranus (1776-1837) y tam bin al naturalista

francs del siglo XIX, Jean Baptiste de M onet, Chevalier de Lam arck

(1744-1829). Sin em bargo, algunos historiadores de la ciencia piensan

que Lam arck tom el nom bre biologa de Treviranus y m uchos de ellos

continan buscando rastros an m s antiguos de este trm ino.

Antes del siglo XIX no existan las ciencias biolgicastal com o las

conocem os hoy. Existan la m edicina y la historia natural. La anatom a

fue hasta el siglo XVIII una ram a de la m edicina y la botnica la practi-

caban principalm ente los m dicos que buscaban nuevas hierbas m edi-

cinales y los m ejoradores de vegetales que buscaban aum entar la cali-dad y el rendim iento de los cultivos. La historia natural de los anim ales

se estudiaba en el contexto de la teologa natural, tratando de encon-

trar las causas finales en la arm ona de la naturaleza, segn los princi-

pios del filsofo griego Aristteles (384-322 a. C.). D urante los siglos

XVII y XVIII, la historia natural com enz a diferenciarse claram ente en

zoologa y botnica. A partir de entonces se abrieron num erosas ram as

de estudio que se diversificaron y com plejizaron a m edida que se in-

crem entaban los estudios sobre los seres vivos.

La palabra biologa defini, entonces, con m s claridad la ciencia

de la vida y con ello se unific un cam po de conocim iento m uy vasto.

Esto posibilit la form ulacin de nuevas generalizaciones sobre el fen

m eno de la vida.

La historia de la biologa: una red

intr incada de preguntas y respuestas

La historia de la biologa est atravesada por problem ticas que, d

diferentes m odos segn sus contextos culturales, se fueron establecien

(c)(b)(a)

Fig. I-4. OBSERVACIN DE BACTERIAS. (a)Estas bacterias bucales fueron observa-

das con un microscopio como el que construy el fabricante de lentes holands Antonie

van Leeuwenhoek en 1677. (b)Clulas de E. coli, fotografiadas con un microscopio pti-

co. Se han teido con un colorante que se adhiere a su superficie y facilita su observacin.

Aunque estas clulas, aumentadas 450 veces, son diminutas, su estructura es muy com

pleja y presentan todas las propiedades que caracterizan a un sistema vivo. (c)Una cl

la de E. coli, aumentada 11.280 veces con un microscopio electrnico.

Fig. I-5. PANTANO DE PER. Dos bilogos reuniendo datos acerca de la estructur

de la poblacin de una selva tropical. Uno de ellos estlanzando un cordel hacia la co

pa de los rboles como un primer paso para recolectar insectos. Muchos de los espec

menes que encontraron son completamente nuevos para la ciencia.



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do desde la antigedad hasta nuestros das. A pesar de nuestro afn de

asignarles posiciones en el tiem po, algunas de estas problem ticas no tie-

nen un principio ni un fin claros, sino que se extienden a lo largo de la

historia, superponindose e influyndose unas a otras. Existen adem s

m om entos de estancam iento, retrocesos, controversias, conocim ientos

excluidos y obstculos que persistieron a lo largo de siglos. Por esta razn,

la historia de la biologa, com o la de otras ciencias, no es un proceso li-

neal que se pueda representar fcilm ente en una nica lnea de tiem po.

Y por esta m ism a razn, un ordenam iento lgicode los conceptos bio-

lgicos fundam entales no siem pre se correlaciona con el ordenam iento

cronolgico de los procesos histricos que les dieron origen.

Este libro est dividido en secciones, cada una de las cuales ar-

ticula conceptos que pertenecen a grandes ram as de la biologa. H e-

m os privilegiado un ordenam iento que perm ita construir los diferen-

tes m arcos conceptuales necesarios para la interpretacin de distintos

procesos y niveles de organizacin biolgicos de m anera paulatina,

en la m edida en que ciertos tem as sientan la base para otros.A su vez, la dim ensin histrica ser integrada toda vez que su

presencia favorezca la com prensin y el anlisis crtico de los m ode-

los y los conceptos expuestos, teniendo com o referentes algunos ejes

centrales que consideram os particularm ente significativos. La siguien-

te resea histrica pone de m anifiesto cm o los diferentes nudos

problem ticos que surgieron a lo largo de la historia de esta ciencia

sern ordenados a lo largo de las secciones del libro.

La diversidad y la clasifi cacin

Entre las preguntas m s antiguas acerca del m undo natural tal vez se

encuentren aquellas relacionadas con la diversidad de los seres vivos.

N unca sabrem os con exactitud en qu m om ento el prim er hom nido fueconsciente de la enorm e variedad de peces, pjaros, insectos y plantas

que lo rodeaban. Sin em bargo, sabem os que diversas culturas a lo largo

de los siglos centraron su atencin en el anlisis, la descripcin, la com -

paracin y la clasificacin de los organism os (1 fig. I-6).

Los prim eros naturalistas lim itaban sus estudios a la flora y la fau-

na de la regin que habitaban. Sin em bargo, no les era ajeno, por los

relatos que traan los prim eros viajeros de entonces, que otras regiones

del m undo estaban pobladas por seres vivos m uy diversos. Este cono-

cim iento era, sin em bargo, lim itado y no llegaba a proporcionar una

idea de la gran am plitud de la distribucin geogrfica de los seres vivos.

A partir de los grandes viajes com o el de M arco Polo (1254-1323)

a Asia, los de los portugueses en el siglo XV por las costas de frica y los

de Cristbal Coln (1451-1506) a Am rica, entre otros, la conciencia en-

tre los naturalistas de la diversidad de organism os que habitaban la Tierra

se acrecent (1 fig. I-7). Estas exploraciones se produjeron en un m ar-

co de expansin colonial de las potencias europeas, en el que el conoci-

m iento de la geografa y los recursos naturales de nuevos territorios cons-

tituan una clave para consolidar su calidad de im perios. Expediciones

m s m etdicas, orientadas a abrir rutas m artim as y ejercer una hegem o-

na com ercial y m ilitar, com enzaron a incluir naturalistas. Si bien las prim e-

ras colecciones estaban concentradas en especm enes exticos, poco a

poco com enzaron a elaborarse instrucciones precisas sobre qu objetos


Fig. I -6. LA DIVERSIDAD DE LOS SERES VIVOS NO DEJA DE ASOMBRARNOS.

Fig. I-7. LA BELLEZA DE LA DIVERSIDAD. Este cuadro muestra la visin del artista

del Renacimiento Jacopo Zucchi (1540-1596) sobre el exotismo y las riquezas de nuevas

tierras.



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Introduccin /

y seres vivos se deban observar, describir y recoger. Estas instrucciones

eran oficiales y surgan de los intereses que definan el objetivo del viaje

(1 fig. I-8). D e esta m anera, la prim era tarea para los naturalistas fue la

de hacer un inventario de la naturaleza.Las instrucciones escritas fueron reglam entando entonces la form a

de coleccionar. Las colecciones resultantes, tanto las pblicas com o

las privadas, dieron lugar a los gabinetes de historia natural alrededor

de los cuales crecieron los m useos y los herbarios de toda Europa

(1 fig. I-9).

D entro de Europa, algunos viajeros tam bin realizaron aportes es-

pecialm ente im portantes para el conocim iento de los seres vivos. En su

expedicin a Laponia, Carl von Linneo (17071778) escribi un diario

de viaje en el que plasm una enorm e cantidad de observaciones con

gran precisin. En 1753, Linneo public Species Plantarum, donde des-

cribi en dos volm enes enciclopdicos cada especie de planta cono-

cida en esa poca. M ientras Linneo trabajaba en este proyecto, otros ex-

ploradores regresaban a Europa desde frica y el N uevo M undo conplantas no descritas previam ente y con anim ales desconocidos y aun,

aparentem ente, con nuevos tipos de seres hum anos. Si bien no fue el

prim ero en clasificar a los organism os, Linneo introdujo un sistem a de

clasificacin jerrqu icay un sistem a de nom enclatura que es el que se

utiliza en la actualidad.

Linneo reescribi repetidas veces su Species Plantarumpara dar

cabida a estos incontables hallazgos, pero la enorm e diversidad descu-

bierta no cam bi su opinin de que todas las especies existentes has-

ta ese m om ento haban sido creadas en el sexto da del trabajo de D ios

y haban perm anecido fijas desde entonces. N o obstante, estos aportes

dem ostraron que el patrn de la creacinera m ucho m s com plej

que el que se haba pensado originalm ente.

D esarrollarem os estos conceptos en la Seccin 5: D iversidadde la vida

Los rastros de la vida: los fsiles

A lo largo de la historia se registraron num erosos testim onios de

hallazgo de fsiles. Al arar la tierra, explorar acantilados y excavar la ro

ca en busca de m inerales se fueron descubriendo restos m ineralizado

de diversos organism os. Sin em bargo, durante 10.000 aos estos ha

llazgos no fueron interpretados correctam ente y el origen de los fsile

perm aneci com o un m isterio. Las curiosas y bellas form as de alguno

fsiles inspiraron fantasas, m itos populares, creencias, leyendas y cos

tum bres que se incorporaron a las culturas de diferentes pueblos de

planeta (1 fig. I-10).G eorge Cuvier (1769-1832), el padre de la paleontologa, hiz

los m ayores aportes para la reconstruccin de los organism os fsiles d

vertebrados. Este naturalista francs propuso que las diferentes parte

de un organism o estn correlacionadas. Estableci que, por ejem plo

los m am feros con cuernos y pezuas son todos herbvoros y que a es

te tipo de alim entacin le corresponde un tipo de dientes fuertes

aplanados. Esta form a de interpretar los fsiles posibilitaba la recons

truccin de un anim al com pleto a partir de evidencias fragm entarias

perm ita proponer las caractersticas externas, los hbitos y el am bient

en el que haba vivido el anim al fsil estudiado.

(a) (b)

Fig. I-8. LOS VIAJES TENAN DIVERSOS OBJETIVOS. (a)Una historie

francesa describe las peripecias del viaje del navegante francs Louis Antoine d

Bougainville (1729-1811) al Ro de la Plata. Su misin, en 1776, era devolver las I

las Malvinas al gobierno espaol a quien pertenecan por el tratado de Tordesilla

establecido en 1494. En su viaje anterior, en 1763, Bougainville haba instalado a

una colonia francesa. El nombre de Malvinas proviene del francs Malouines, d

Saint Malo, puerto de donde salan los navegantes. Seores! Es en nombre del Re

que les anuncio el lanzamiento antes del fin de este ao de una gran expedicin arededor del mundo bajo el alto comando del seor Bougainville. Esta expedici

tendrvarios objetivos, entre los cuales uno de los principales serrestituir las Isla

Malvinas a la corona de Espaa. (b)Bougainville llev en su viaje alrededor d

mundo al botnico Philibert Commerson (1727-1773), quien, entre otros especme

nes, describi en Ro de Janeiro la planta a la que dio el nombre de bougainville

(Bougainvillea glabra), tambin conocida comnmente como Santa Rita.



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A pesar de sus profundos conocim ientos acerca de los seres vivosactuales y extintos, Cuvier consideraba que las especies haban sido

creadas sim ultneam ente por un acto sobrenatural o divino y que, una

vez creadas, se m antuvieron fijas o inm utables. Esta postura que se co-

noce com o fijismoera predom inante en el pensam iento de los natura-

listas de la poca.

Cuvier reconoci que m uchos fsiles correspondan a form as de

vida que ya no existan y propuso que estas especies habran sido ex-

term inadas en sucesivas catstrofes, la ltim a de las cuales habra sido

el D iluvio U niversal. Aunque realiz contribuciones sum am ente im por-

tantes tanto estudios de anatom a com parada com o la reconstruccin

de fsiles, Cuvier no pudo interpretar correctam ente el significado deestos fsiles.

En contraste, Lam arck, quien com o Cuvier trabajaba en el M useo

de H istoria N atural de Pars, realiz interpretaciones diferentes de los f-

siles de invertebrados, oponindose al catastrofism o y al fijism o de C u-

vier. Lam arck se dedic exhaustivam ente al estudio y la clasificacin de

los organism os invertebrados, tanto contem porneos com o fsiles. In-

dudablem ente, fue su largo estudio de estas form as de vida, cuyo re-

gistro fsil es especialm ente com pleto, lo que lo llev a considerar la

idea de una com plejidad en continuo aum ento y a cada especie com o

derivada de una m s prim itiva y m enos com pleja. A partir de las evi-


Fig. I -9. LOS GABINETES DE CURIOSIDADES.Minerales y fsiles, hierbas,

conchas marinas, animales embalsamados, esqueletos y otras piezas de anato-

ma eran curiosidades que se exponan en los gabinetes que solan abrirse a un

pblico selecto.

(a) (b) (c)

Fig. I-10. DISTINTOS TIPOS DE FSILES. Un fsil es un resto o una impronta de un

organismo que muri hace muchos aos. (a)Una hoja de ccada, del perodo Jursico,

hace alrededor de 144 a 213 millones de aos. Pudo haberse producido por una precipi-

tacin de minerales que rellen los espacios huecos de sus tejidos blandos en descompo-

sicin. Una gran variedad de ccadas fueron contemporneas de los dinosaurios; en la ac-

tualidad sobreviven unas cien especies. (b)Un mosquito primitivo atrapado dentro del

mbar formado por la resina de un rbol que vivi hace unos 25 a 40 millones de aos.

La sangre ingerida por el mosquito, procedente de la ltima comida, todava se puede

apreciar en su estmago. (c)Uno de los fsiles primitivos ms comunes son los proceden-

tes de esqueletos externos de trilobites, invertebrados marinos que aparecen en el regis-

tro fsil correspondiente al perodo Cmbrico (hace unos 505 a 590 millones de aos).

Este fsil, con sus antenas y patas muy bien conservadas, estimpregnado de pirita. El

grupo de los trilobites se expandi y se diversific durante ms de 300 millones de aos,

hasta que se extingui definitivamente.



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Introduccin /

dencias, Lam arck propuso que las form as m s com plejas haban surgi-

do de las form as m s sim ples por un proceso de transform acin pro-

gresiva.

Posteriorm ente, el gelogo ingls Charles Lyell (1797-1875),

apoyndose en la com paracin de fsiles de distintas eras, dio un

vuelco en la concepcin de la poca. En su libro Principios de geo -

loga, publicado en 1830, Lyell expuso la teora un iform itari sta (ya

esbozada en 1788 por el gelogo escocs Jam es H utton [1726 -

1797 ]) en la que sostena que un efecto lento, constante y acum u-lativo de las fuerzas naturales haba producido un cam bio continuo

en el curso de la historia de la Tierra. Las causas naturales que inter-

vienen actualm ente y de una m anera observable en la determ ina-

cin de los procesos geolgicos son las m ism as que siem pre m ode-

laron la superficie de la Tierra. Las ideas de Lyell inspiraron a D arw in

en su interpretacin del m undo biolgico.

Dos viajes que cambiaron el rumbo del pensamiento

Entre los siglos XVIII y XIX, los trabajos de dos grandes viajeros m ar-

caron los cam bios que sentaron las bases de la biologa m oderna. U no

de ellos fue el gegrafo y fsico alem n Alexander von H um boldt

(1769-1859). A partir de sus viajes surge un nuevo m odelo de ciencia

natural, m s centrado en las caractersticas del terreno de donde prove-

nan los especm enes recolectados que en una m era descripcin de

esas especies. El objetivo era com parar y com binar los hechos observa-

dos. H um boldt analiz tanto la m orfologa de las plantas com o la

dinm ica de las interaccionesde sus elem entos (vase cap. 50, recua-

dro 50 -1).

D esarrollarem os estos conceptos en la Seccin 8 : Ecologa.

H um boldt ejerci una influencia profunda en un joven ingls que

haba abandonado sus estudios de m edicina para dedicarse vidam en-

te a los de historia natural. Charles Darwin (1809-1882) haba ledo

con enorm e inters los relatos del viaje de H um boldt a Tenerife (IslasCanarias) y haba decidido que l tam bin recorrera esas islas. Pero la

propuesta de em barcarse a bordo delBeaglecom o naturalista no ofi-

cial cam bi sus planes y el rum bo de la historia.

El viaje represent un hecho fundam ental en la form acin intelec-

tual de D arw in (1 fig. I-11). M ientras elBeagledescenda a lo largo

de la costa atlntica de Sudam rica, atravesaba el Estrecho de M agalla-

nes y ascenda por la costa del Pacfico (1 fig. I-12), D arwin viajaba

por el interior del continente y exploraba los Andes a pie y a caballo. All

observ distintos estratos geolgicos, descubri conchas m arinas fsi-

les a aproxim adam ente 3.700 m etros de altura y fue testigo del cata-

clism o terrestre producido por un gran terrem oto. Adem s, coleccion

ejem plares de num erosas plantas y anim ales desconocidos.

D arw in se im presion fuertem ente durante su largo y lento viaje,a lo largo de una y otra costa, por las diferencias que observ entre las

distintas variedades de organism os. Las aves y otros anim ales de la cos-

ta oeste eran m uy diferentes de los de la costa este, e incluso, a m edi-

da que l ascenda lentam ente por la costa occidental, una especie iba

siendo reem plazada por otra.

Aunque D arw in no fue el prim ero en proponer que los organis-

m os evolucionan, o cam bian, a lo largo del tiem po, fue el prim ero en

acum ular una cantidad im portante de evidencia en apoyo de esta

idea y en proponer un m ecanism o vlido por el cual podra ocurrir la

evolucin.

Volverem os sobre estos conceptos en la Seccin 4: Evolucin.

Despus de Darwin

La teora de D arw in se constituy, as, en el principio fundam enta

de la biologa. En los siglos XIX y XX, otros principios que en la actua

lidad consideram os que subyacen en la Teora de la Evolucin perm

tieron que la biologa se consolidara com o ciencia:

Entre 1838 y 1858 se estableci la idea de que todos los organism ovivos estn com puestos por una o m s clulas y que stas puede

originarse exclusivam ente a partir de clulas preexistentes. Este prin

cipio universalm ente aceptado se conoce com o teo ra celu lar. A m e

diados del siglo XIX com enzaron a realizarse estudios bioqum icos

m etablicos siguiendo m odelos experim entales cada vez m s prec

sos y rigurosos (1 fig. I-13).

D esarrollarem os estos conceptos en la Seccin 1: U nidad de

la vida.

En la segunda m itad del siglo XIX se com enz a estudiar cientfica

m ente la herencia, es decir, la transm isin de las caractersticas de lo

progenitores a los descendientes. En la actualidad, estos tem as investigados por la gentica m oderna se encuentran entre los problem a

fundam entales de la biologa contem pornea.

D esarrollarem os estos conceptos en la Seccin 2: G entica:

bases celulares y qum icas de la herencia y en la Seccin 3: Los

genes en accin: estructura, expresin y control de la inform acin

gentica.

Adem s, se fue avanzando en los estudios anatm icos y fisiolg

cos de plantas y anim ales. Poco a poco, los procesos del desarrollo s

Fig. I- 11. CHARLES DARWIN EN 1840, CUATRO AOS DESPUS DE

REGRESAR DE SU VIAJE DE CINCO AOS EN EL H. M . S. BEAGLE.



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fueron estudiando con m s detalle y se fueron rom piendo viejas y erra-

das concepciones. La zoologa y la botnica, prim eras ram as fundam en-

tales de la biologa, se enriquecieron con el aporte de num erosos cam -

pos de estudio.

D esarrollarem os estos conceptos en la Seccin 6: Biologa de

los anim ales y en la Seccin 7: Biologa de las plantas.

M uchas otras ram as se fueron interrelacionando; por ejem plo, la

ecologa utiliza conceptos de la fisiologa y la gentica a las que a su vez

aporta sus propios conceptos.

La biologa actual

Podem os considerarnos afortunados los que estudiam os biologahoy, ya que nuevas ideas y descubrim ientos inesperados han abierto


Fig. I -12. EL VIAJE DEL BEAGLE. El barco dej Inglaterra en diciembre de 1831 y lue-

go de pasar por cabo Verde, lleg a Baha, Brasil, a fines de febrero de 1832. Sus tripulan-

tes, durante aproximadamente tres aos y medio, recorrieron las costas de Amrica del

Sur y realizaron incursiones y exploraciones tierra adentro. En las Islas Galpagos, el Beagle

se detuvo poco ms de un mes y durante ese corto lapso Darwin hizo las valiosas obser-

vaciones que cambiaran el curso de la ciencia biolgica. El viaje a travs del Pacfico has-

ta Nueva Zelanda y Australia, a travs del ocano ndico hasta el Cabo de Buena Espe-

ranza, el regreso a Baha y, finalmente, la vuelta a Inglaterra, consumi otro ao.

Fig. I-13. CREADORES DE LA TEORA CELULAR. Como veremos en el captulo 1,

(a) el zologo Friedrich T. Schwann, (b)el botnico Matthias Schleiden y (c)el patlogo

Rudolf Virchow contribuyeron al desarrollo de la Teora Celular, que comenz a edificar-

se durante la primera mitad del siglo XIX. Ello fue posible, por un lado, por la construc-

cin de microscopios con lentes acromticas y, por otro, por la aplicacin de este instru-

mento al estudio de los seres vivos.

(a) (b) (c)

g

Pregun

tasso

bre

lav

ida

1838-1

839



12/12

Introduccin / 1

fronteras en excitantes reas de la ciencia com o biologa celular, gen-

tica, inm unologa, neurobiologa, desarrollo, evolucin, ecologa, entre

m uchas otras.

Este libro recoge m uchos de los estudios, aportes y discusiones

realizados. Los tem as se han organizado en secciones y las secciones

en captulos para hacer m s prctico su estudio. Sin em bargo, los te-

m as estn interconectados, com o podrem os com probarlo a travs de

las num erosas citas cruzadas entre captulos. Adem s, com o surge

de la breve resea histrica que acabam os de presentar, el orden de lassecciones no se corresponde con el orden histrico.

Com o vim os, desde su nacim iento com o ciencia independiente, la

biologa ha sufrido cam bios radicales. Se ha diversificado y especializado

de tal m anera que, en ocasiones, los cientficos de distintas reas tienen

dificultades para com unicar sus resultados a colegas de otras especiali-

dades. Algunas reas de investigacin, com o la neurobiologa o la biolo-

ga m olecular, producen enorm es volm enes de trabajos. Esto es conse-

cuencia del inters de los cientficos por dar respuesta a interrogantes

ancestrales, com o la lgica que subyace al funcionam iento del cerebro

o los detalles m oleculares que im pulsan la diferenciacin de las clulas.

Tam bin es consecuencia de las necesidades hum anas de nuevos m e-

dicam entos y nuevos tratam ientos para viejas y nuevas enferm edades y,

no m enos im portante, de los intereses econm icos de em presas que s

benefician con la com ercializacin de productos biolgicos.

As com o varias ram as de la biologa se fueron afinando, especia

lizando en sus intereses y alcances, otras disciplinas surgieron de la fu

sin de dos o m s ram as. Tal es el caso de la paleoecologa, que estudi

las interacciones en los ecosistem as del pasado. A su vez, se com enz

im plem entar enfoques m s integradores, que analizan un problem

determ inado desde varias disciplinas, com o es el caso del estudio de l

obesidad tanto en sus aspectos biolgicos com o psicolgicos.

La ciencia no es inform acin contenida en los libros de texto

o en las bibliotecas, o en los centros de obtencin de datos; es un

proceso dinm ico que tiene lugar en las m entes de los cientficos

inm ersos en una sociedad y en una poca dada. N uestro entusias-

m o por narrar lo que los bilogos han aprendido hasta ahora acer-

ca de los organism os vivos, su historia, sus propiedades y sus acti-

vidades no debe convencer al lector de que hay respuestas para

todo. M uchas preguntas an no tienen respuesta. Lo que es m s

im portante, m uchas buenas preguntas an no se han form ulado.

Tal vez sea usted quien las form ule.

Curtis. Biología 2008

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