El mtodo cientfico: sus etapasLos conocimientos que la humanidad posee actualmente sobre las diversas ciencias de la naturaleza se deben, sobre todo, al trabajo de investigacin de los cientficos. El procedimiento que stos emplean en su trabajo es lo que se llamar MTODO CIENTFICO.El mtodo cientfico consta de las siguientes fases: Observacin Formulacin de hiptesis Experimentacin Emisin de conclusionesObservacinLos cientficos se caracterizan por una gran curiosidad y el deseo de conocer la naturaleza. Cuando un cientfico encuentra un hecho o fenmeno interesante lo primero que hace es observarlo con atencin.LaObservacinconsiste en examinar atentamente los hechos y fenmenos que tienen lugar en la naturaleza y que pueden ser percibidos por los sentidos.Ejemplo:Queremos estudiar si la velocidad de cada libre de los cuerpos depende de su masa. Para ello, dejamos caer, desde una misma altura una tiza y una hoja de papel. Observamos que la tiza llega mucho antes que el papel al suelo. Si medimos la masa de la tiza, vemos que sta es mayor que la masa del papel.

Formulacin de hiptesisDespus de las observaciones, el cientfico se plantea el cmo y el porqu de lo que ha ocurrido y formula una hiptesis.Formular una hiptesisconsiste en elaborar una explicacin provisional de los hechos observados y de sus posibles causas.Ejemplo:Podemos formular, como hiptesis, el siguiente razonamiento: "Cae con mayor velocidad el cuerpo que posee mayor masa".

ExperimentacinUna vez formulada la hiptesis, el cientfico debe comprobar si es cierta. Para ello realizar mltiples experimentos modificando las variables que intervienen en el proceso y comprobar si se cumple su hiptesis.Experimentarconsiste en reproducir y observar varias veces el hecho o fenmeno que se quiere estudiar, modificando las circunstancias que se consideren convenientes.Durante la experimentacin, los cientficos acostumbran a realizar mltiples medidas de diferentes magnitudes fsicas. De esta manera pueden estudiar qu relacin existe entre una magnitud y la otra.Ejemplo:Si lanzamos la tiza junto a una hoja de papel arrugada, vemos que llegan al suelo prcticamente al mismo tiempo. Si seguimos esta lnea de investigacin y lanzamos una hoja de papel arrugada y otra hoja sin arrugar desde la misma altura, vemos que la hoja arrugada llega mucho antes al suelo.

Emisin de conclusionesEl anlisis de los datos experimentales permite al cientfico comprobar si su hiptesis era correcta y dar una explicacin cientfica al hecho o fenmeno observado.Laemisin de conclusionesconsiste en la interpretacin de los hechos observados de acuerdo con los datos experimentales.A veces se repiten ciertas pautas en todos los hechos y fenmenos observados. En este caso puede enunciarse una ley. Unaley cientficaes la formulacin de las regularidades observadas en un hecho o fenmeno natural. Por lo general, se expresa matemticamente.Las leyes cientficas se integran en teoras. Unateora cientficaes una explicacin global de una serie de observaciones y leyes interrelacionadas.Ejemplo:A la vista de los resultados experimentales, se puede concluir quenoes la masa la que determina que un objeto caiga antes que otro en la Tierra; ms bien, ser la forma del objeto la determinante. Como comprobacin de nuestro resultado deducimos que nuestra hiptesis inicial era incorrecta. Tenemos, por ejemplo, el caso de un paracaidista: su masa es la misma con el paracadas abierto y sin abrir; sin embargo, cae mucho ms rpido si el paracadas se encuentra cerrado.

El orgen de la vida

En la historia del pensamiento biolgico el origen de la vida ha sido de gran inters debido a las grandes controversias que se ha presentado a lo largo del tiempo, desde la poca de Aristteles hasta los actuales momentos ha sido un problema que ha ocupado la atencin de los bilogos del mundo.Han sido muchas las preguntas que se han hecho sobre el origen de la vida, como por ejemplo, cmo apareci por primera vez el material que tena vida? , cundo y como se origin?, en realidad no se sabe con certeza, todos los relatos que sobre el origen del mundo , en las diferentes religiones y filosofas tratan sobre el tema: es tan complejo, teniendo en cuenta, que su discusin ha sido motivo de innumerables trabajos para tratarla en toda su amplitud.

Primeras teoras sobre el origen de la vida:Hace unos 2000 aos el filsofo griegoAristtelesse ocup del problema del origen de la vida. El crea que la vida poda haber aparecido espontneamente, a partir de materiales inertes, esta es la tesis de la Generacin Espontnea de la vida. Pero, qu significa decir que la vida aparece espontneamente?.

Uno de los primeros trabajos del cual se tiene informacin es el de la obra Metamorfosis de Ovidio, en la que se narra la repoblacin del mundo despus del diluvio universal, donde se sembraban piedra y stas se convertan en hombres, mientras que los animales surgan de las profundidades de la tierra. Luego el filsofo Lucrecio, deca que la tierra engendra vida al azar, donde se originaban grandes monstruos y bellas realizaciones que eran capaces de subsistir .

Aristtelesexplicaba su hiptesis colocando como ejemplo, que los huevos fecundados contienen un principio activo capaz de producir un ser vivo siempre y cuando las condiciones sean las adecuadas, lo que quera decir que, para Aristteles este principio activo era la capacidad para hacer algo de la misma manera que para nosotros la energa es la capacidad que existe para producir un trabajo; tambin deca que los insectos se desarrollaban a partir del roco de la maana, afirm adems, que los cangrejos y las salamandras surgieron del fango hmedo.

Estas creencias estaban basadas en observaciones poco cuidadosas aunque hoy da nos parece extraas y raras, han sido de gran influencia en el progreso y estudio de la Biologa. Sin embargo, la Teora de la Generacin Espontnea tena sus debilidades, pareca que se aplicaba slo a algunos organismos.

La primera persona que se atrevi a poner en duda la teora de Generacin Espontnea fueFrancisco Redi. Mdico italiano, realiz un experimento transcendental, que estaba dirigido especialmente a observaciones e ideas ya generalizadas que aparentemente apoyaban la teora de la generacin espontnea. Redi dijo:Aunque es motivo de observacin diaria que un infinito nmero de gusanos se forman de un cuerpo muerto y en plantas podridas, me siento inclinado a creer que estos gusanos son generados por contaminacin y la materia ptrida en la cual se encuentran, slo acta como un medio adecuado donde los animales en poca de cra depositan los huevos para encontrar all un medio nutritivo para su desarrollo.

Para corroborar lo anterior, ide el siguiente experimento: en cuatro envases de vidrio de boca ancha introdujo pedazos de carne de ternera, pescado, anguila y materia orgnica. Hizo lo mismo con otros cuatro frascos, a un grupo de frascos los tap con un pedazo de lienzo fino y al otro grupo los dej descubiertos, en su observacin encontr que las moscas se congregaron en los frascos abiertos y pusieron huevos, en poco tiempo, aparecieron las larvas en todos los frascos que estaban descubiertos, varias semanas despus, Redi abri los frascos cerrados y encontr carne podrida ms no larvas.

Redi razon de la siguiente manera:Hiptesis:Si...las moscas se originan por generacin espontnea ...Prediccin:Entonces... deben aparecer en la carne de ambos recipientes, tanto en el cubierto como en el descubierto.Por lo tanto, la hiptesis de la generacin espontnea, por lo menos en este caso no era vlida; a pesar de los trabajos de Redi, muchas personas continuaban creyendo en la generacin espontnea.A pesar de lo simple del experimento, Redi marc la pauta para el establecimiento del principio de la Biognesis , que dice que todo ser vivo proviene de otro ser vivo.

Cuando comienza el siglo XIX ya se haba comprobado que los reptiles, insectos y los gusanos no provenan de la materia en descomposicin, ya que no fue fcil eliminar el concepto que se le dio al origen de la vida. El uso de un sistema ptico llamado microscopio por el holands Anthon Van Leeuwenhock, que trabaja paralelamente a los experimentos que realizaba Redi, nos llev a conocer el mundo de los microorganismos, la aparicin de estos organismos en materia descompuesta, se le atribuy al fenmeno de la generacin espontnea, donde Leeuwenhoek dijo que provenan del aire.

En 1745, el BilogoJohn Turbeeville Needham, realiz varios experimentos que explic detalladamente para comprobar la hiptesis de la generacin espontnea; trabaj con extractos de carne y otras infusiones, las cuales coloc en frascos cerrados hermticamente , los tap con corchos y los someti a calor, despus de varios das observ que se reproducan muchos microorganismos. Needham trat de la misma manera gran variedad de lquidos y encontr que tena los mismos resultados, el los explic diciendo que en cada partcula de materia orgnica existe una fuerza vital que es la responsable de la aparicin de las formas vivas y por lo tanto apoy la hiptesis de la generacin espontnea.

En l765, el cientfico italianoLzaro Spallanzani, hizo los mismos experimentos de Needham, pero no pudo comprobar la generacin espontnea, por lo que censur sus experimentos y conclusiones. El observ que si someta los caldos de vegetales y animales a altas temperaturas en recipientes cerrados hermticamente nunca se desarrollaban microorganismos. Spallanzani se dio cuenta, que deban cerrarse los envases hermticamente de modo que el aire no pudiera penetrar en ellos. Se dio cuenta que Needham tapaba con corcho los frascos y, estos permitan el paso del aire aunque fuera en pequeas cantidades.

Spallanzani sell bien los frascos y obtuvo resultados de gran importancia, y encontr all la fuente de error de Needham. Needham defendi sus argumentos diciendo que la prolongada y alta temperatura a que estaban sometidos los cultivos destruyen la fuerza vital contenida en los caldos as como en aire que se encontraba en los recipientes. Spallanzani no pudo refutar experimentalmente los argumentos de Needham.

Teora de Pasteur:Experimentos que establecieron la idea de la biognesis:En 1862, Louis Pasteur dise un experimento que acabara con la controversia de la generacin espontnea y plante su hiptesis. Si la generacin espontnea necesita el contacto entre el caldo y el aire fresco, entonces al hervir el caldo y ponerlo en contacto con el aire libre de todas las partculas flotantes, an deber originar microorganismos.Pasteur empez a estudiar la fermentacin alcohlica, despus que unos fabricantes de vino le pidieron ayuda porque observaban que sus vinos se contaminaban obtenindose vinos dulces y amargos.

Se entiende por fermentacin alcohlica al proceso por el cual se produce alcohol a partir de una solucin azucarada; demostr Pasteur que los responsables del proceso eran microorganismos que se llaman levaduras y ante la presencia de stos se alteraba el proceso normal de la fermentacin alcohlica.Realiz experimentos donde coloc sustancias en algunos frascos , los hirvi y sell y mientras se mantenan cerrados no creca nada, apenas se observaban crecer muchos microorganismos, y estos se podan eliminar por calentamiento, a este proceso se le conoce hoy da como Pasteurizacin.Adems de investigar la fermentacin lctica y el proceso por el cual se hace el vinagre, encontr que la fermentacin se produca por la contaminacin con un microorganismo especfico, y regulando su crecimiento para poder controlar las fermentaciones que producen.

Pasteur realiz varios experimentos, como por ejemplo: hirvi el caldo como antes, pero en lugar de tapar el frasco, convirti el cuello de ste, en forma de S y alargado o en forma de cuello de cisne; l observ que el aire poda pasar a travs del cuello del tubo hasta el recipiente y entrar en contacto con el caldo, pero la curvatura que le hizo al tubo le serva parar atrapar todas las partculas de polvo y las esporas de la materia.En los resultados experimentales ,encontr que el caldo de cultivo que se hallaba en el frasco con el cuello en forma de S no tena microorganismos.

Esto pareca ser una prueba contundente para demostrar que para que la generacin espontnea ocurriera, era imprescindible que existiera algo ms que el simple contacto entre el caldo de cultivo y el aire.

Posteriormente Pasteur llev unos matraces a las altas montaas (Monte Blanco) y otros los coloc en las faldas y pie de dichas elevaciones, all rompi los picos de los matraces escuchando el silbido del aire al penetrar en los envases.Mas tarde incub los matraces en la estufa comprobando que a medida que se elevaba en altura los matraces se contaminaban menos, mientras que los matraces colocados al pie de la montaa aparecan plagados de microorganismos. Pasteur afirm, que mientras mayor es la altura, el aire es mas puro y contiene menos partculas de polvo y por lo tanto habr menos microbios adheridos a ellas.

Mientras ms pensaba Pasteur en todas estas cosas, ms se convenca de que el aire no poda ser un generador espontneo: su opinin era que ya haba microbios en el aire y que se manifestaban simplemente a la hora de ponerse sobre los objetos expuestos al aire.En abril de l864, Pasteur hizo una demostracin de sus experimentos con los balones que utiliz en todas sus experiencias ante un pblico numeroso, en cierto momento impresion a todos los presentes dejando a oscuras la sala y permitiendo que se filtrara nicamente un rayo de luz, todos los presentes pudieron observar que en el aire flotaban partculas de polvo; donde Pasteur les explic que tambin haba microorganismos mezclados en esas partculas y que nadie poda ver a plena luz.Resumi su demostracin con estas palabras nunca jams podr recuperarse la idea de la generacin espontnea del golpe recibido con este sencillo experimento. Nunca !, jams podremos afirmar, bajo las condiciones actualmente conocidas, que los seres microscpicos vienen a la existencia sin que haya otros grmenes de su misma naturaleza que los generan. Los numerosos asistentes respondieron con una gran ovacin.

Aparecen algunas ideas contrarias a las de Pasteur:Otros investigadores (Pouchet, Joly y Musset) no estuvieron de acuerdo con Pasteur y decidieron repetir su experimento utilizando como caldo de cultivo una infusin de heno. Ms tarde al igual que Pasteur subieron a las altas montaas de la regin de los Pirineos, abriendo all sus matraces y al incubar en la estufa la infusin de heno, pudieron observar despus de varios das que estaban plagadas de microorganismos.Podramos preguntarnos ahora si el caldo de heno (infusin) tendra alguna propiedad distinta al caldo comn utilizado por Pasteur, que haca posible la generacin espontnea de estos microorganismos.En realidad, el experimento realizado por estos investigadores fue hecho correctamente y sus resultados son ciertos, pero eso no indica que la generacin espontnea sea correcta. Lo que sucede es que segn lo demostr posteriormente Tyndall, en el heno existe una espora de un microorganismo que es resistente al calentamiento y al incubar los matraces estos se multiplican.Con esta ltima aclaracin queda demostrado que Pasteur tena toda la razn en cuanto a los microbios y su distribucin en el aire.

Teora de Oparn:El cientfico ruso Alexander Oparn explica la aparicin de la vida a partir de la materia orgnica, en donde se present una larga evolucin de las sustancias qumicas, antes de que se originara la vida, l afirma que la vida haba sido precelular. Todos los animales, las plantas y los microbios estn compuestos por sustancias denominadas orgnicas e inorgnicas, de esta forma en la primera fase del origen de la vida tuvieron que formarse estas sustancias que despus serviran para la formacin de los seres vivos.

Alexander Oparn propuso lo que l llam la Teora de la Coacervacin , que dice que las sustancias proteicas formaban agregados en el caldo de primitivo, que tenda a formar simples membranas alrededor de ellas debido a la tensin superficial.

La caracterstica principal que diferencia a las sustancias orgnicas e inorgnicas, es que el carbono es el elemento fundamental, esto se comprueba si se calienta a altas temperaturas materia diferente, tanto vegetal como animal. El carbono se combina con otros elementos como el hidrgeno y el oxgeno, estos dos componentes forman el agua; el nitrgeno, que se encuentra en el aire y, el azufre, fsforo, etc.El proceso de la evolucin de nuestro planeta, en las aguas del ocano mas primitivo, surgieron sustancias orgnicas complejas similares a las de las integradoras de los organismos de hoy da. La base de los organismos vegetales o animales es el protoplasma, en donde se desarrollan los fenmenos vitales, ste se presenta como una gran masa semilquida de color viscoso que est compuesta por agua, protenas, otras sustancias orgnicas y sales inorgnicas.El protoplasma es muy complejo en su organizacin, en primer lugar por su estructura concreta y en segundo lugar, por procesos fsicos y qumicos que en l se producen. As que la materia viva est representada por organismos con una forma precisa y una organizacin armnica.Oparn demostr que al mezclar dos soluciones de sustancias orgnicas de peso molecular elevado, como por ejemplo, una solucin acuosa de jalea y otra similar de goma arbiga, encontr en que las dos son transparentes y homogneas y producan pequeas esferas de esta sustancia y que se encontraban distribuidas de forma uniforme, pero si se mezclan ambas soluciones stas se enturbian y luego se toma una muestra y se observa al microscopio se notan unas gotas que estn separadas por un filn divisorio, del medio que la circunda; por lo tanto si se mezclan soluciones de peso molecular elevado va a ocurrir lo mismo, sobre todo si se trata de las mismas protenas, en esta caso se va a formar un agrupamiento de molculas en algunas partes de la mezcla, estas gotas que se forman reciben el nombre de coacervados, proveniente del latn acervus, montn.La mezcla de coloidales distintos y principalmente la mezcla de cuerpos protenoides primitivos en las aguas de la tierra, dio origen a la formacin de los coacervados, cuando estos se forman se ubican en determinados puntos del espacio, cada coacervado adquiere cierta individualidad. Gracias a esta separacin del medio, se cre la dialctica entre el organismo y el medio, esto fue un factor decisivo en el origen de la tierra y su desarrollo y con la formacin de coacervados la materia orgnica adquiri cierta estructura.Si sometemos a los coacervados y al lquido que le circunda a un anlisis qumico, se aprecia que toda la sustancia coloidal, gelatina y goma arbiga, queda concentrada en los coacervados y no quedan en el medio molculas de la sustancia; los coacervados tienen la propiedad que dentro de ellos, estn tan concentrados que pareciera que es una solucin de agua de gelatina y goma arbiga y no al contrario.Una propiedad importante de los coacervados es que, a pesar de que su estado es lquido tiene una estructura determinada, las partculas coloidales y las molculas que los forman no aparecen en forma desordenada sino que presentan una determinada colocacin entre ellas mismas y el espacio existente.

A principios de 1950, Stanley Miller, organiz un aparato en el que introdujo gases como el amonaco, metano e hidrgeno, lo mismo que agua, que se mantena en ebullicin en un frasco, tanto, la ebullicin como la condensacin mantuvieron las sustancias circulando por todo el aparato, en ese mismo momento dos electrodos producan descargas elctricas de forma peridica en otro recipiente. Cuando el material que se encontraba en los recipientes haba circulado durante algn tiempo, se recolect un residuo en una trampa, en este residuo haba varios aminocidos, cido succinico y otros compuestos orgnicos; luego otros investigadores utilizando procedimientos similares a los de Miller y cambiando las sustancias reaccionantes produciendo componentes simples de los cidos nucleicos y ATP.

Se formaron molculas orgnicas entre las que se destacaron cetonas, aldehdos y cidos, pero lo ms importante de todo fue que se sintetizaron aminocidos. Dado que las protenas son indispensables para la estructura y el funcionamiento de las clulas vivas, la formacin de aminocidos en las condiciones que prevalecieron tericamente en la atmsfera primitiva del planeta brind apoyo a la hiptesis de Oparn. (Ver imagen)

El profesor Sidney W. Fox ha ido ms all basado en la idea del coacervado de Oparin; el ha mostrado que las protenas producidas trmicamente forman esfrulas con un dimetro ms o menos similar al de una clula bacteriana, al igual que los coacervados, las esfricas estn separadas del medio externo por una capa superficial; La formacin de esta capa seguida ms tarde por una membrana no slo ofreca proteccin a la molcula sino que tambin la mantena en contacto la una con la otra aumentando la probabilidad de reacciones qumicas entre s.

Igualmente encontr en sus experiencias en el laboratorio que la misma forma en que se sintetizaban los aminocidos, se podan obtener las bases nitrogenadas y que sometindolas a calor se iba formando la molcula de ARN, con esto comprob que el material gentico no necesita de enzimas y que es autocataltico.Este material gentico debe haber sido recubierto por los coacervados , para incorporarlo y originar los cromosomas de ARN, de esta forma se inician las primeras clulas procariotas, sin ncleo definido.Fox. Demostr que la luz ultravioleta puede inducir la condensacin de aminocidos a dipptidos y, despus, con calor moderado y seco observ que tambin poda polimerizar aminocidos para producir poliptidos cortos. El descubrimiento ms interesante es que el cido polifosfrico fomentaba la produccin de polmeros, resultando un tanto anlogo a la funcin de ATP durante la sntesis de protenas.

Melvin Calvin, en 196l, logr la formacin de materias orgnicas ( aminocidos, azcares, urea, cidos grasos) mediante el bombardeo en el cilotrn, de una mezcla de gases semejantes a los que se encontrara en la atmsfera primitiva.Otros cientficos han argumentado que tanto los cidos nucleicos como las protenas fueron requeridos simultneamente para el origen de un linaje celular que sobrevivi y evolucion, una vez que se forma un patrn, un grupo de catalizadores y una membrana envolvente, stas, seleccionaron del medio las molculas orgnicas necesarias para sobrevivir, y al agotarse los nutrientes del caldo primitivo, hubo una seleccin, y surgen las primeras clulas fotosintticas capaces de utilizar el dixido de carbono y la luz solar.

Al acumularse el oxgeno, surgen las primeras clulas hetertrofas capaces de utilizar oxgeno, se dice que de las autotrofas surgieron los procariotas heterotrofos y autotrofos, las eucariotas se desarrollaron a partir de las procariotas que obtienen su energa de la fermentacin.Los procariotas autotrofos, son llamados tambin procariotas quimiosintticos son capaces de asimilar el dixido de carbono y la luz solar, viven en ausencia de oxgeno y en la oscuridad realizan la fermentacin.Los procariotas fotosintticos se originaron probablemente de los procariotas quimiosintticos y desarrollaron la capacidad de asimilar el carbono mediante la fotosntesis; para la produccin de carbohidratos ricos en energa es necesario que exista el agua, la luz y el dixido de carbono. Se presume que el oxgeno que apareci en la atmsfera proviene del proceso fotosinttico y es posible que esto permiti la evolucin de los organismos aerbicos.

Organizacin de los coacervados y su capacidad autoduplicativa;Cmo se ha visto hasta ahora, la materia orgnica se reuni formando las esfrulas de los coacervados, aunque poseen caractersticas similares a las de una clula es mucho lo que falta por estudiar para afirmar que estamos en presencia de una estructura viviente verdadera y de tipo celular.

Los cientficos pueden lograr formar los coacervados en los laboratorios, pero para llegar a formar un organismo viviente pluricelular es bastante el trecho que hay que recorrer.Las esfrulas no controlan ni dirigen su formacin, divisin y crecimiento sino que dependen de condiciones ambientales exteriores. Es posible que las esfrulas se formen de manera ms complicada y su capa superficial constituya una verdadera membrana que la aisle del medio en forma ms eficiente del contenido del coacervado.Las esfrulas no se encontraran influidas por los cambios ambientales y podran desarrollar sistemas de autocontrol que regularan todas sus actividades, estos sistemas en los seres vivos actualmente son las enzimas y los cidos nucleicos. Los seres vivos mantienen un equilibrio dinmico con su ambiente, esto quiere decir que cuando se realiza algn cambio ambiental desde el punto de vista fisico-qumico, los seres vivos tienen en su estructura mecanismos para mantener su medio interno constante y no mueran.Todas las hiptesis y teoras evolucionistas que tratan de explicar la formacin de los primeros compuesto orgnicos y de las primeras formas de vida coinciden en que este hecho ocurri en los mares primitivos y las razones para afirmar esto son las siguientes:

1.-El agua y las sales con componentes necesario de los seres vivos, por lo que afirmaron que los mares estn formados precisamente de estos compuestos.2.-El agua es el solvente universal3.-El agua es una molcula que est formada por dos tomos de hidrgeno y un tomo de oxgeno.4.-Es una molcula polar, es decir, la distribucin de los electrones en la estructura es irregular, originando dos polos positivos constituidos por los hidrgenos, y un polo negativo en el oxgeno.