lunes, 31 de marzo de 2008

Divisiones de la biología

Enciclopedia Temática Argos Vergara

Divisiones de la Biología

Desde la Antigüedad hasta el siglo XVIII, la ciencia de los seres vivos se limitó a la descripción de sus diversas partes visibles, a su clasificación y al estudio, bastante superficial, de su "funcionamiento", y trazó una frontera tosca entre los animales y los vegetales .

El descubrimiento del microscopio (en 1590, por el tallador de lentes holandés Zacharias Jansen , o en 1610 por su compatriota Cornelis Drebbel ) amplió las fronteras de la zoologíay de la botánica, en cuyo interior se distinguía una parte puramente descriptiva, la anatomía , y otra parte que estudiaba el funcionamiento de los organismos , la fisiología.

En 1665, el matemático y astrónomo inglés Robert Hooke descubre la célula; pero habrá que esperar aún ciento cincuenta años, hasta principios del siglo XlX, para que sea formulada la teoría celular que afirma la unidad de la materia viva .

Robert Hooke descubrió la célula al observar fracmentos de corcho. En la ilustración se ve un dibujo de Hooke, publicado en 1665 en su libro Micrographia (Esquema XI, Observación XVIII), a propósito de la estructura del corcho.

A partir de entonces las ciencias de la vida se dividen en tres grandes disciplinas:

- la zoología, ciencia de los animales ,

- la botánica, ciencia de los vegetales ,

- la biologíageneral, ciencia de los caracteres comunes a los animales y a los vegetales , fundada en la teoría celular .

Aquí no nos ocuparemos de la zoología ni de la botánica.

El objeto de nuestra exposición será la biología general, que comprende diferentes ramas, las principales de las cuales son:

La CITOLOGIA , o ciencia de los fenómenos celulares (del griego kytos = " célula ");

La HISTOLOGIA , que es la ciencia de los tejidos orgánicos, resultantes de la reunión más o menos típica de células más o menos especializadas (en griego, histos = " tejido ");

La GENETICA(del griego genos =" raza "), ciencia de la herencia , cuyas primeras leyes fueron determinadas por Mendel a mediados del siglo XIX;

La EMBRIOLOGIA , ciencia del desarrollo de los organismos, desde el huevo fecundado hasta el nacimiento;

El estudio de los FENOMENOS DE EVOLUCION , es decir, de las transformaciones sucesivas sufridas por los seres vivos en el transcurso de la historia de la Tierra

La BIOLOGIA MOLECULAR , cuyo objeto es el estudio de los seres vivos en función de las estructuras y las propiedades de " moléculas gigantes " (= macromoléculas) biológicas.


Por supuesto, todas estas ramas no aparecieron simultaneamente, y algunas de ellas, como la biología molecular, son de creación muy reciente.


---------------La Biología en la Antigüedad---------------

La Biología en la Antigüedad

INICIOS

Los conocimientos biológicos de los pueblos prehelénicos , como los de los " primitivos ", son, esencialmente, prácticos y mágicos. Testimonian un sentido de la observación que puede considerarse precientífico .

Pero esta cualidad está perturbada por prejuicios religiosos o filosóficos (estos prejuicios también existen en la conciencia de los sabios modernos, pero parecen ser menos numerosos y menos fuertes).

Los babilonios , que vivieron en los milenios III y II a. de J.C., fueron quienes dejaron las primeras huellas de un saber comparable, por su actitud metodológica , al saber moderno:

unas listas de animales y de plantas toscamente clasificados.

Los conocimientos técnicos , ligados a la medicina , a la magia o a la zootecnia , puramente empíricos, estaban desarrollados sobre algunos puntos especiales en Babilonia ( vísceras de animales , especialmente el hígado , que servía para establecer presagios ), en Egipto ( arte del embalsamamiento ), en la India (cruces de diversos mamíferos domésticos ) y en China ( biología del gusano de seda , selección de razas de peces , de avesempleadas en la caza, etc.).

LOS GRIEGOS

Los griegos fundaron la ciencia biológica tal como la entendemos nosotros.

Los presocráticos ( científicos-filósofos que enseñaron antes de Sócrates , en los siglos VI y V a. de J.C.) sólo nos han dejado fragmentos, a veces muy elocuentes por las teorías que se sobreentienden:

Anaximandro (610-547 a. de J.C.?) creía que los animales habían nacido en el elemento líquido y respiraban mediante branquias, antes de convertirse en seres que respiraban mediante pulmones (idea preevolucionista );

Empédocles de Agrigento (h. 490 a. de J.C.), médico y filósofo, fue un precursor de la anatomía comparada y de la ecología;

Alcmeón de Crotona (siglo Vl a. de J.C.), médico de la escuela pitagórica , fue el primer anatomista que practicó disecciones (descubrió el papel del cerebrocomo sede del pensamiento y de la percepción ; estas disecciones le revelaron que los ojos estaban conectados a este órganoa través de lo que en nuestros días se denomina nervio óptico ).


Los biólogos más grandes de la Antigüedad clásica fueron el médico griego Hipócrates de Cos (h. 460-h. 377 a. de J.C.), el filósofo Aristóteles (384-322 a. de J.C.) y el médico Galeno (nacido en Pérgamo, h. 131-h 201 d. de J.C.).

La colección de Tratados hipocráticos que ha llegado hasta nosotros no es obra exclusiva de Hipócrates , sino que es un corpus complejo que agrupa el saber médico griego de los siglos V y IV a. de J.C.

En él se encuentra un lote abundante de observaciones y de teorías que tratan de unificar, torpemente, los datos de la observación. La doctrina dominante es la de los cuatro humores (sangre, flema , bilis amarilla , bilis negra ) que forman el medio biológico que es el cuerpo humano ; la salud es el equilibrio de estos humores , y la enfermedad , el exceso o el defecto de uno u otro. La anatomía y la fisiología hipocráticas son rudimentarias; en cambio, la observación de los síntomas patológicos es realmente notable.

Aristóteles es el verdadero creador de la biología científica , tanto por sus enseñanzas como por sus tratados:

Historia de los animales . De las partes de los animales, De la generación de los animales , Sobre el alma (tratado que, pese a su título metafísico , constituye el origen de la psicofisiología ).

Se le deben observaciones zoológicas de primer orden y, principalmente, el haber fundado la sistemática ( ciencia de la clasificación ) al tratar de clasificar los seres vivos en géneros y especies (estos términos están todavía en actualidad, pero las nociones que les corresponden ya no tienen el mismo sentido).

Aristóteles fue el primero en distinguir los animales de sangre roja (vertebrados) de los animales desprovistos de sangre roja ( invertebrados ). Comprendió perfectamente la importancia de las interacciones entre los seres vivos y su medio ( ecología ), y dejó observaciones fisiológicas de verdadera calidad.

Entre los discípulos de Aristóteles que se interesaron por la biologíacabe citar a Teofrasto (h. 372-hacia 287 a. de J.C.), sucesor de Aristóteles al frente de la universidad que éste había creado y que se llamaba el Liceo , fundador de la botánica; el anatomista Herófilo (335 a. de J.C.-?) y el fisiólogo Erasístrato (?-hacia 280 d de J.C.) que estableció la distinción entre los nervios motores y los nervios sensitivos .

Galeno , originario de Pérgamo, médico y cirujano en Roma, dejó una obra abundante, en la que lo mejor está al lado de lo peor.

Lo mejor está representado por sus disecciones de animales , en los cuales estudia el corazón y el sistema nervioso, y por sus experiencias de fisiología nerviosa .

Lo peor es el apriorismo fisiológico que guió sus investigaciones y sus doctrinas. Galeno razonaba sin observar, a pesar de la observación experimental. Lo más grave fue la autoridad de que gozó Galeno en Europa occidental durante toda la Edad Media y hasta el siglo XVII; una autoridad tiránica de la que Molière tuvo todavía ocasión de burlarse.


En cuanto a los romanos , en biología como en todos los demás campos científicos, no dejaron ninguna obra digna de mencionarse. La Historia natural de Plinio el Viejo (23 d. de J.C.-79 d. de J.C.) es una compilación enciclopédica, sin método y sin espíritu crítico, que reagrupa los conocimientos -científicos o charlatanescos, sin distinción de calidad- de la Antigüedad.


EDAD MEDIA

En la Edad Media, la mayor parte de los "biólogos" occidentales hicieron poco más que compilar a Aristóteles , Galeno e Hipócrates . Las obras originales son raras:

se cita con frecuencia el famoso tratado de cetrería del emperador de Alemania , Federico II de Hohenstaufen (1194-1250), fundador de la ornitología .

Por aquella época, en las escuelas de medicina era de rigor la enseñanza escolástica , y las disecciones de cadáveres o la experimentación personal estaban prohibidas. Este oscurantismo oficial explica que fuera necesario realizar varias veces el mismo descubrimiento para que finalmente fuera admitido por todo el mundo.

Los árabes y los persas no han mostrado mucha más originalidad que los cristianos , atados como estuvieron por sus prejuicios religiosos , ciegos por los tratados de Galeno , a quien admiraban mucho. Sin embargo, se les deben algunos descubrimientos " extragalenianos ", especialmente el de la circulación pulmonar de la sangre (la pequeña circulación ) por Ibn-al-Nafis (1210-1288), y una farmacología vegetal original, que, por otra parte, se parecía mucho a la de los médicos judíos .

El médico más famoso del Islam fue, indudablemente, Avicena ( Abú Alí al-Husayn Ibn Sina , 980-1037), médico y filósofo iranio que a menudo es comparado con Aristóteles y cuya obra más famosa es, sin duda, el Canon de la medicina .


----------------------Siglo XVI y XVII----------------------

Siglo XVI y XVII

SIGLO XVI

En el siglo XVI se derrumban algunos tabúes y algunas prohibiciones. En particular, el retorno a la observación directa predomina, poco a poco, sobre la compilación ciega de textos antiguos, y numerosos naturalistas amplían y precisan la sistemática zoológica y botánica .

En anatomía humana se realizan progresos considerables gracias a las investigaciones del anatomista flamenco Andrés Vesalio (1514-1564), que trabajó en París y en Padua y refutó muchos de los errores de Galeno . La obra de este gran maestro eclipsa algo las investigaciones de científicos como Gabriel Fallopio (1523-1562, originario de Módena) y Fabricio d'Acquapendente (1533-1619).


En fisiologíael español Miguel Servet (1511-1553) describió en su Christianismi restitutio (1553) la pequeña circulación ; fue quemado vivo en Ginebra por haber atacado a Calvino en esta obra.

SIGLO XVII

Tres factores condicionaron la evolución de la biología en el siglo XVII:
1.La renovación del espíritu filosófico ( Francis Bacon , Descartes ) que culminó en la definición rigurosa (y laica) del método experimental y del espíritu científico .

2. La invención del microscopio a finales del siglo XVI y su perfeccionamiento durante el siglo XVII.

3. El establecimiento del experimento medido, método que había permitido a Galileo el descubrimiento de las leyes de la caída de los cuerpos y del que se sirve el médico inglés William Harvey (1578-1657) cuando descubre la circulación de la sangre en 1628.

En el campo de la biología microscópica , cabe citar el descubrimiento capital de la célulapor Robert Hooke (1635-1703); la observación de organismos microscópicos (protozoos, bacterias) y de los espermatozoidespor el holandés Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) que es, con Malpighi (1628-1694), el creador de la histología; las " microdisecciones " de Jan Swammerdam (1637-1680), autor de trabajos sobre los insectos, etc.

Por último, en el siglo XVII se inicia una gran polémica sobre la generación espontánea , combatida por el italiano Francesco Redi (1626-1697), polémica que sólo cesó con los trabajos de Pasteur , realizados doscientos años más tarde. También es en el siglo XVII cuando se plantea la gran cuestión de las funciones de reproducción .

Harvey enunció, en 1651, su famosa frase "todos los seres provienen de un huevo" ( ex ovo omnia ), frase que tendremos ocasión de comentar más adelante. Entre los científicos que debatieron esta cuestión, sin responder a ella, citemos al danés Niels Steensen (Stenon 1638-1868), el holandés Reinier de Graaf (1641-1673), que descubrió los folículos ováricos y a Swammerdam y Malpighi , ya citados.


------------------------Siglo XVIII------------------------

Siglo XVIII

Este período es extremadamente importante para la historia de la biología ya que fue entonces cuando cristalizaron los problemas fundamentales que siguen estando en el orden del día en formas diversas.

Los problemas de taxonomía(clasificación) abordados tímida y torpemente por numerosos autores anteriores, son ?reglamentados? (de una manera que él creía definitiva) por el sueco Carl von Linneo (1707-1778), que adoptó la nomenclatura binaria , todavía en uso en nuestros días (todo ser vivo , animal o vegetal , es denominado mediante dos nombres latinos, el primero de los cuales designa el género , y el segundo, la especie ).

Los problemas filosóficos planteados por el estudio de los seres vivos y por los resultados de la anatomía comparada son abordados, en su conjunto, por Buffon (1707-1788) en su monumental Historia natural (1749-1804, 36 volúmenes, de los cuales 22 póstumos).

Entre estos problemas, los más importantes conciernen a la desaparición de ciertas especies , de las que se habían encontrado individuos fósiles(como el mamut , por ejemplo), y la explicación de las relaciones del parentesco entre ciertos seres vivos (?el asno y el caballo son de la misma familia?, se pregunta Buffon , que evoca así la eventualidad de una cuestión análoga a propósito del hombre y del mono).

Buffon, cuyas descripciones anatómicas y fisiológicas son, en conjunto, inferiores al nivel científico de su época (principalmente si se le compara con especialistas de la anatomía comparada como Petrus Camper y John Hunter , o con un experimentador como Réaumur ), anuncia, con su actitud ante los fenómenos de la vida , a Cuvier y a Geoffroy Saint-Hilaire a la vez.

También es en el siglo XVIII cuando se constituye el método experimental en biología , tal como los siglos XIX y XX lo concebirán (por lo menos en sus grandes líneas).

Réaumour
(René Antoine Ferchault de Réaumur, 1683-1757), además de sus famosos trabajos sobre los insectos(1734-1742) y de sus investigaciones físicas , emprende unos experimentos importantes sobre la digestión en las aves.
Como la mayor parte de los biólogos de su época, Réaumur se interesa (experimentalmente) en la embriologíay en los problemas planteados por la reproducción de los seres vivos .

La personalidad científica de este culto gran señor se eclipsa ante la del italiano
( grabado de la obra Experiencias ilustrativas sobre la generación.) Lazzaro Spallanzani (1729-1799), verdadero fundador de la fisiología moderna . Spallanzani llevó a buen término los experimentos de Réaumur sobre la digestión , estudió las diferentes funciones biológicas (de relación , de respiración , de reproducción ) y tomó partido -como Réaumur- contra los partidarios de la generación- espontánea, uno de cuyos principales representantes de la época era el irlandés John Turberville Needham (1713-1781). Volveremos a encontrar los trabajos embriológicos de Spallanzani , quien en 1777 realizó la primera inseminación artificial .

El método experimental también se enaltece con los suizos Trembley (1710-1784), Charles Bonnet (1720-1793) y Albrecht von Haller (1708-1777): el primero descubrió (1740) la regeneración (una hidra de agua dulce, cortada en varios pedazos, puede regenerarse), el segundo observó la partenogénesis( reproducción a partir de una hembra virgen ) en el pulgón y el tercero realizó importantes experimentos sobre la contracción muscular y combatió la teoría de los espíritus animales , que se remonta a Descartes .

La utilización de los datos de la física y de la química aparece en el último tercio del siglo XVIII y constituye el origen de una tendencia extremadamente fecunda, que se prolonga en nuestros días con la bioquímicay la biología molecularmolecular.


En aquella época, los científicos fueron, evidentemente, menos ambiciosos. Se contentaron con realizar mediciones sobre la presión de la savia en los vasos de los vegetales y sobre la presión sanguínea de los mamíferos ( Stephen Hales , 1677-1761), o con estudiar los intercambios gaseosos entre los seres vivos y el medio en el que éstos viven (trabajos de Priestley en 1771, y de Lavoisier en 1777-1780, que condujeron al análisis del aire y al descubrimiento del oxígeno , mientras que el italiano Luigi Galvani (1737-1798) publica en 1791 sus experimentos sobre la electricidad animal (nacimiento de la electrofisiología ).

Por último, a finales del siglo XVIII, con los progresos de la paleontología,ciertos naturalistas comienzan a sostener la idea de que los seres vivos evolucionan y se transforman, doctrina opuesta a la tesis oficial, que se fundaba en las Sagradas Escrituras (?Dios? ha creado todas las especies de una manera ?perfecta?, y éstas no han evolucionado jamás desde su creación; el orden de la naturaleza sólo ha sido interrumpido por algunas catástrofes, como el diluvio, que hicieron desaparecer ciertas especies , de las que sólo se encuentran los fósiles ).

Estas tesis preevolucionistas son sustentadas, de una parte, por mentes desembarazadas de prejuicios religiosos , como fueron Benoist de Maillet (1659-1738), Jean-Baptiste Robinet (1735-1820), Pierre-Louis Moreau de Maupertuis (1698-1759) y Erasmus Darwin (1731-1802), abuelo del ilustre Charles Darwin ; y, de otra parte, por el poeta alemán Goethe (en 1790), etc. Estas ideas, todavía mal coordinadas y que sólo se apoyan en observaciones demasiado generales, serán reanudadas a principios del siglo XIX por Lamarck .


-----------------------Siglo XIX y XX-----------------------

Siglo XIX y XX

Los progresos de la biologíason de tal cuantía a partir de 1800, que no es posible esbozar -ni a grandes rasgos- su desarrollo en el marco de una exposición resumida.

El lector encontrará, al principio de cada exposición particular ( teoría celular , evolución , etc.), una introducción histórica comentada. Aquí nos limitaremos a dar un esquema cronológico de la historia de la biología desde 1800 y a particularizar algunas ideas directrices.

SIGLO XIX

Si el siglo de los ?filósofos? fue la época en que se plantearon los grandes problemas biológicos y se definieron los métodos que debían seguirse para tratar de resolverlos, el siglo XIX, gracias al progreso de las técnicas de observación , vio los primeros intentos para reagrupar el imponente conjunto de hechos observados en algunas grandes teorías. En este siglo se formulan los conceptos fundamentales correspondientes a los cuerpos doctrinales siguientes:

Teoría celular
Schleiden , Schwann , Max Schultze , Virchow , Kölliker , Remak , W. Flemming , Waldeyer , Golgi y los trabajos de los histólogos.

Evolución

Lamarck y Geoffroy Saint-Hilaire , combatidos por el fijista Cuvier ; después, en 1859, Darwin , seguido inmediatamente por Lyell , Huxley y Haeckel , y, al final del siglo, Weismann , fundador del neodarwinismo ).

Sexualidad y embriología:
Karl von Bauer , Remak , Thuret , Haeckel .

Genética( leyes de Mendel , que pasan inadvertidas en su época).

Microbiología:
Estudio de los organismos unicelulares y de las bacterias Ehrenberg , Cohn , Dujardin ), y determinación del papel de los microbioscomo causa de las enfermedades infecciosas ( Davaine , Robert Koch , Pasteur y sus discípulos, Paul Ehrlich , Joseph Lister , creador de la antisepsia ; Elie Mechnikov , Emil von Behring , Jules Bordet , Loeffler , Frosh , Ivanovsky y Beijerinck ).

Fisiología

Escuela francesa: Magendie , Pierre Flourens , Claude Bernard , Brown-Séquard , Broca .

Escuela alemana: Johannes Müller , Du Bois-Reymond , Helmholtz , Ernst Brücke , Karl Ludwig , E. Pflüger .

Escuela inglesa: Charles Bell , Marshall Hall , Charles Sherrington .

Escuela rusa: Tarchanov , Sechenov e Ivan Pavlov , que introdujo la noción de reflejo condicionado .

Purkinje en Checoslovaquia.
Luigi Vella y Angelo Mosso en Italia.
Cushing , Bodwitch , W. Cannon y otros en Estados Unidos).

Bioquímica y química orgánica :
F. Wöhler , Liebig , Marcellin Berthelot , F. Miescher , Payen y Büchner .


SIGLO XX.


Los perfeccionamientos técnicos se multiplican (introducción del microscopio electrónico , utilización sistemática de colorantes vitales ) y la biología se beneficia de las adquisiciones de la bioquímica( estructura molecular ) y de los métodos estadísticos (biometría).

La biología molecular, cada vez más ?sutil?, se orienta hacia el estudio de las macromoléculaspresentes en los constituyentes de la célula. Mientras que los citólogos del siglo XIX habían elaborado un ?culto? del núcleo celular , los biólogos contemporáneos celebran el de dos ácidos presentes en la célula y denominados por sus iniciales ARNy ADN. A los citólogos ?tradicionales? ( Darlington , Boveri , Guyénot ) han sucedido los ? biólogos moleculares ?.

La fisiología se desarrolla más particularmente en el sentido de la endocrinología ( Aldrich , Takamine , Bayliss , Starling , J. de Meyer ), de la neurofisiología ( Erlanger , Gasser , Hill , Lapicque , Sherrington , O. Loewi ), del estudio de los metabolismos, etc.


La microbiología, gracias al microscopio electrónico , amplía su horizonte en la virología ( Stanley ).

El estudio de la reproducción de los seres vivos se caracteriza por los trabajos de Breis , Lillie , Loeb , E. Bataillon , Voos y otros, sobre la sexualidad ( papel de las fertilicinas , experimentos sobre la partenogénesis), y de Vogt , Driesch , Spemann , J. Needham , E. Wolff y otros, sobre la embriología .

Los resultados de la genética obtenidos por Hugo de Vries , Carl Correns y Erich von Tschermak son unificados por la teoría cromosómica de la herencia de Thomas Hunt Morgan . Los progresos actuales de la biología molecular han introducido conceptos nuevos, como el de código genético, que explicamos más adelante. Pero, desde hace veinticinco años, ya no estamos en la historia de la biología , sino en la biología propiamente dicha.