Evolución súbita e imprevisible

Darwin siempre aceptó el lema “Natura non facit saltum” y consecuentemente, pero en contra de otros evolucionistas, defendió que el proceso evolutivo iba a ritmo lento, sin saltos súbitos, gradualmente. El registro fósil, ciertamente, no apoyaba éste gradualismo, más bien debe testimonio de saltos y de discontinuidad. Pero Darwin argumentaba que el registro era incompleto e imperfecto, era como un libro que sólo le quedan escasas páginas, pocas líneas por página, pocas palabras por línea y pocas letras por palabras.
Stephen Jay Gould y Niles Eldredge plantean un modelo evolutivo que cuestiona éste gradualismo de Darwin: el modelo de equilibrios puntuados o de equilibrios discontinuos. Un modelo que sí encaja y explica el actual y voluminoso registro fósil, un registro que no da testimonio de cambios morfológicos graduales, sino de abruptas discontinuidades.

El modelo de equilibrios puntuados establece que las especies viven largos períodos de estabilidad, períodos de equilibrio de millones de años, que se ven cortados bruscamente por fases breves de cambios (miles de años) en las cuales aparecen nuevas especies. “La historia de cualquier parte aislada de la tierra, como la de cualquier soldado, consiste -ilustra un colega de Gould- en largos períodos de aburrimiento y breves períodos de terror”.
El registro fósil muestra la estabilidad de las especies durante “largos períodos de aburrimiento”, tiempo que se va repitiendo tras “breves períodos de terror” en los cuales se da, súbitamente, una gran diversificación pero también una gran extinción.
En tiempo de Darwin estaba ya vivo el debate sobre la naturaleza rápida o lenta de los cambios geológicos: cataclismos naturales o gradualismo. Gould considera que la opción de Darwin por el gradualismo no se explica en base a datos empíricos sino por las influencias culturales y metodológicas. (Culturales: se había asumido el cambio en las sociedades, pero, tal y como defendía el pensamiento liberal, las transformaciones sociales duraderas eran lentas, graduales y ordenadas. Metodológicas: Darwin había aprendido de Lyell que no se debe dar preferencia a la apariencia inmediata sino a la realidad escondida, el gradualismo estaba escondido debajo el imperfecto apariencia). Gould, al contrario, opta por el cambio rápido: diferentes catástrofes han marcado profundamente el proceso evolutivo.
No sólo la catástrofe que supuso la desaparición de los dinosaurios, hace 65 millones de años, también la de finales del Pérmico, que barrió el 95% de las especies de la superficie de la Tierra. Unos apocalipsis que se han repetido, imprevisiblemente, a lo largo de la marcha de la vida.

No es el típico árbol de Navidades invertido lo que representa mejor la marcha de la vida, sino un árbol no invertido con diversidad inicial, pasante de menos a más complejidad. En todo caso, la iconografía de un árbol no invertido, en el cual la disparidad y la diversidad se hallan en la base y en el que sólo unas ramas han sobrevivido, con vacíos inmensos entre ellas.


Si se rebobinara la película de la vida, borrando todo cuanto ha acontecido y volviese a comenzar su historia, los nuevos acontecimientos serían sorprendentemente diferentes. Diversidad de itinerarios eran posibles; los resultados, no se podían predecir de entrada. La historia de la vida es una historia contingente: el azar y las circunstancias deciden de qué manera se desplegarán las formas vivas en nuestro planeta. Así, los hombres debemos nuestra existencia a una serie de casualidades que se han producido en la historia de la vida desde su origen. La vida no conduce necesariamente a la aparición del hombre.

Prof. Alejandro Vaccari

Otras disciplinas auxiliares de la Biología Moderna

Las Ciencias Bioquímicas (del griego chymós, jugo), que comprenden:
a) La Estequiología (del griego stoijeion, principio) que procura el conocimiento de la
constitución química del ser.
b) La Biodinamoquímica, que estudia las modificaciones que se producen en las sustancias químicas que integran el ser.

Las Ciencias Biogénicas (del griego génesis, principio) que estudian el origen de los seres, comprenden:
a) La Ontogenia (del griego ontos, ser; génesis, origen) que estudia la evolución del ser desde que se forma.

b) La Filogenia (del griego pilón, raza; genesis, origen) que estudia el origen de los seres.

Las Ciencias Biotáxicas (del griego taxis, orden), que estudian la agrupación de los seres vivos, de acuerdo con sus características.
Comprenden:
a) La Taxonomía ( del griego taxis, orden; nomos, ley) o Sistemática, que agrupa a los
seres según sus caracteres.

b) La Biogeografía (del griego geo, tierra; graphein, describir) que estudia la distribución de los seres vivos en la Tierra.

c) La Paleontología (del griego palaiós, antiguo; onto, ser; logos, tratado) que estudia
las especies desaparecidas, tratando de ubicarlas dentro de las existentes.

d) La Antropología, consiste en el estudio de los orígenes y evolución de la especie humana y en el análisis de los cambios ocurridos en sus características físicas, instituciones culturales y condiciones sociales.

Prof. Alejandro Vaccari

biogenica100@yahoo.com.ar

La Biología Moderna y sus distintas disciplinas.

La Biología en el estudio de los fenómenos de la vida, o sea de los vegetales y animales, es una ciencia que implica el conocimiento de otras ciencias auxiliares como las Matemáticas, Química, Física, Geología, Mineralogía, Paleontología, Geografía, etc.
Permite conocer el mundo animal y vegetal que nos rodea, no solo desde el punto de su organización estructural, sino también del funcional.
Esta ciencia comprende tres ramas.

- Botánica: que estudia la organización y vida de los vegetales.

Distintos organismos vegetales: bacterias, algas, hongos, angiospermas.

- Zoología: que estudia la organización y vida de los animales.

Diversidad animal: mamíferos y aves.

- Antropología: que estudia al hombre.

Antropología Física.

El estudio de estas tres ramas de la Biología conduce al conocimiento de un vegetal, animal o del Hombre, como animal racional, desde los puntos de vista de su morfología externa e interna, de su composición química, de su fisiología y de su origen.
De acuerdo con esto se establecen las siguientes divisiones.
1. Ciencias Biostáticas.
2. Ciencias Biodinámicas.
3. Ciencias Bioquímicas.
4. Ciencias Biogénicas.
5. Ciencias Biotáxicas.

Las Ciencias Biostáticas (del griego statikós, que se mantiene fijo) estudian la forma y estructura de los seres vivos, al margen de sus transformaciones.
Estas ciencias comprenden:
a) La Morfología Externa (del griego morphé, forma) de los seres.
b) La Morfología Interna, que estudia la organización interior.

Ambas representadas por el estudio de la Anatomía.

c) La Histología (del griego sitos, tejido) que estudia los tejidos.

Tejido epitelial nasal.

d) La Citología (del griego kytos, célula) que estudia las células.

Las Ciencias Biodinámicas (del griego dynamis, fuerza) procuran el conocimiento de como funcionan las partes integrantes del ser vivo. Comprende la Fisiología (del griego physis, naturaleza-función), que estudia ese funcionamiento.

Impulsos Nerviosos en la Neurona.

“La vida organizada por células eucariotas”.

Los seres vivos constituidos por células eucariotas (con núcleos organizados) se agrupan en las categorías de protófitas (vegetales unicelulares), metáfitas (vegetales multicelulares), protozoos (animales unicelulares) y metazoos (animales multicelulares).

Los elementos estructurales principales de una célula son la Superficie Celular y el Protoplasma.








La Superficie Celular, que se diferencia en:

• Glicocáliz o Glucocáliz, que representa una envoltura o cubierta
  celular.


• Membrana Celular, o plasmática, o plasmalema.
  

Y el Protoplasma en donde contrastan el Citoplasma y el Núcleo.

• O sea que a partir del protoplasma se diferencia la matriz celular y el centro principal de resguardo de la información genética y de producción de elementos que intervienen en la síntesis protéica.
  
  
  El Citoplasma se constituye a partir de los elementos biogenésicos, de los cuales el más importante es el Carbono, seguido del Oxígeno, el Hidrógeno, el Nitrógeno, el Fósforo y el Azufre, ya que a partir de estos se formarán las principales biomoléculas (proteínas, glúcidos, lípidos, ácidos nucleicos, vitaminas). Colaboran en el mantenimiento y estructura del citoplasma los oligoelementos, que en pequeñas proporciones son fundamentales para el metabolismo celular como el Calcio, Cloro, Cobre, Cobalto, Magnesio, Manganeso, Sodio, Potasio, Yodo, Zinc.
  Entre las sustancias minerales fundamentales tenemos el Agua, también ácidos, bases y sales minerales, por lo general estas últimas en disolución.
  A partir de estos elementos se constituyen los compuestos orgánicos o biomoléculas, que son estructuras complejas para organizar el citoplasma y mantener las reacciones bioquímicas inherentes a su crecimiento, mantenimiento, diferenciación, transformaciones energéticas y reproducción de las células.
  El citoplasma presenta propiedades físicas propias de una mezcla de sustancias en agua, como soluciones verdaderas (con partículas pequeñas de tamaño menor a 1 nanómetro, solutos, moléculas, iones, todos dispersos en agua) y también sales, ácidos, bases, glúcidos, otorgándole aspecto transparente.
  Pero también presenta características de una solución coloidal (conformada por agua y partículas o micelas (de tamaño entre 1 a 100 nanómetros), que cambian de estado de sol (fase de disolución) a gel (fase continua gelificada) o viceversa.
  En definitiva el citoplasma celular es una solución verdadera y con partes coloides, lo que establece propiedades físicas y mecánicas de cohesión, viscosidad, contractilidad, elasticidad y mantenimiento de fuerzas de tensión, a partir de la uniones moleculares de los compuestos del citosol, que producen fuerzas de atracción inestables y débiles entre grupos polares y no polares, con pérdida y ganancias de agua, lo que establece la contractilidad de los geles y reproducen los fenómenos de movimiento browniano, amiboidismo y ciclosis (importantes para la captación y traslado de sustancias por la célula).
  Todas características importantes que revelan el mantenimiento de su estructura y en la composición de tejidos vivos.

Microvellocidades en una célula.

"De los Procariotas a los Eucariotas"

Categoría Protistas: constituidos la mayoría por una sola célula, diferentes estructuralmente a los procariotas. Son los eucariotas, con núcleos bien organizados. Las células de los organismos de categorías más compleja, también son eucariotas.
Los biólogos creen que un hecho grande y significativo fue la transición de una célula procariota a eucariota en el fenómeno de la vida, solo superado por la aparición de sistemas vivos.

Categoría Hongos: incluyen organismos como hongos, levaduras y setas. Forma de existencia distinta al resto de los seres vivos ya que digieren macromoléculas complejas convirtiéndolas en moléculas simples, absorbiéndolas por su cuerpo (masas de finos filamentos) cuya superficie está en contacto directo con la fuente de nutrición.

Categoría Vegetales:(Plantae) organismos multicelulares que toman la energía de la luz solar, transforman esta energía en moléculas complejas que constituyen sus cuerpos. Incluyen azúcares, proteínas y lípidos que son las fuentes de energía para la vida animal.

Categoría Animales:(Animalia) formas de vida multicelulares dependientes de otras formas, plantas u otros animales para su mantenimiento. La mayoría de los animales son invertebrados y el resto pertenecen a los vertebrados.

Surgimiento de las distintas formas de Vida

La consecuencia de la competencia evolutiva es la diversidad de organismos.

Estos exhiben una gran variedad en la organización de sus cuerpos, patrones de reproducción, crecimiento, desarrollo y comportamiento.
Los organismos vivos actuales, a pesar de su diversidad, es posible agruparlos por patrones de similitudes y diferencias, y también por relaciones históricas entre los diferentes grupos.
Existen 5 categorías de organismos: Moneras, Protistas, Hongos, Vegetales (Plantae) y Animales (Animalia).

Primer Grupo las Moneras:

son organismos pequeños y simples como las bacterias y otros emparentados, en donde cada individuo consta estructuralmente de una célula y son procariotas los cuales en su organización interna celular no tienen un núcleo claramente definido ni otras estructuras que puedan encontrarse en otras células.

Los primeros aparecieron hace 3.500 millones de años cuando la Tierra presentaba condiciones distintas a las actuales, y fueron los únicos habitantes durante más de 2.000 millones de años.

Fundamentos comunes en la Biología Moderna

En el desarrollo de la Biología Moderna se incluyen la Teoría de la Evolución y otros tres principios aceptados por la comunidad científica en general, lo que hace posible comprender las ideas o los datos obtenidos en el estudio de los fenómenos biológicos.
Estos tres principios son…

· Todos los organismos están formados por células: pone énfasis en la uniformidad básica de todos los sistemas vivos y concede fundamento unitario a estudios muy diversos, relativos a tipos diferentes de organismos. La célula fue descubierta por Robert Hooke, observando espacios en los tejidos de corcho, adoptando mucho después su significado actual de unidad elemental de la materia viva.
Matthias Schleiden (1838) concluyó que todos los tejidos vegetales consisten en masas organizadas de células. En 1839 el zoólogo Theodor Schwann extendió las observaciones a los tejidos animales y propuso una base celular para toda forma de vida. En 1858 el patólogo Rudolf Virchow generalizó que las células pueden surgir solamente de células preexistentes.
Por la Teoría de Darwin, el concepto de Virchow toma significación en cuanto hay una continuidad ininterrumpida entre las células modernas, y los organismos que ellas componen, y las células primitivas que aparecieron por primera vez sobre la Tierra hace más de tres mil millones de años.

· Todos los organismos obedecen a las leyes de la Física y de la Química: muchos biólogos creían que los sistemas vivos son cualitativamente distintos que los sistemas no vivos, que contienen un "espíritu vital" para ejecutar sus actividades, este concepto es el Vitalismo y quienes los proponen son vitalistas.
En el siglo XVII a los vitalistas se opusieron los mecanicistas, el filósofo Rene Descartes (1596-1650) propuso que el cuerpo trabaja como una máquina. Para el siglo XIX el debate acerca de las características distintivas de los sistemas vivos había progresado en saber si los procesos químicos de los organismos estaban gobernados o no por los mismos principios que la química realizada en el laboratorio. Los vitalistas sostenían que las operaciones químicas llevadas a cabo en los seres vivos no podían desarrollarse en el laboratorio, y clasificaban las reacciones en: "químicas" y "vitales". Sus nuevos opositores eran los reduccionistas (creían que las operaciones complejas de los sistemas vivos podían reducirse a otras más simples y fácilmente comprensibles), que lograron una victoria parcial cuando el químico alemán Friedrich Weehler (1800-1882) convirtió una sustancia "inorgánica" (cianato de amonio) en una sustancia "orgánica" conocida (urea). Por otra parte los vitalistas se apoyaban en el hecho de que, a medida que el conocimiento químico mejoraba, en los tejidos vivos se encontraron muchos compuestos nuevos que nunca habían sido vistos en el mundo no vivo o inorgánico.
A fines del siglo XIX el principal vitalista era Louis Pasteur, sostenía que los cambios que tenían lugar cuando el jugo de fruta se transformaba en vino eran "vitales" y era llevado a cabo solo por células vivas, las células de las levadura. En l898 los químicos alemanes Edward y Hans Buchner mostraron que una sustancia extraída de las levaduras podía producir fermentación fuera de la célula viva (enzimas). Se demostró que la reacción era química. En la biología moderna ya no se cree en un "principio vital", sino que los sistemas vivos obedecen a las reglas de la química y la física.
Se estudió un número creciente de organismos desde el punto de vista de su composición química y de las reacciones químicas que tienen lugar dentro de sus cuerpos. Estos estudios son el fundamento esencial de la biología contemporánea; por ejemplo, se demostró que la capacidad de reproducirse de los seres vivos, generando copias fieles a sí mismos, residía en un tipo único de molécula química, el ácido desoxirribonucleico, la estructura de esta molécula simple explica la herencia.

· Todos los organismos requieren energía: entre las leyes de la física que se corresponden con la biología, están las leyes de la Termodinámica. Establecen simplemente que:

1. La energía puede cambiar de una forma a otra pero no puede ser creada o destruida, o sea, la energía total del Universo permanece constante.

2. Todos los fenómenos naturales proceden de modo tal que las concentraciones de energía tienden a disiparse o volverse aleatorias, ej. un objeto calentado, es un ejemplo de energía concentrada que pierde su calor al entorno.

Un sistema vivo, es una concentración de energía de otra clase, puede mantenerse solo por un ingreso constante de energía, por lo cual los organismos vivos son expertos en la conversión energética. La energía que ingresa, en forma de luz solar o de energía química almacenada en los alimentos, es transformada y usada por cada célula individual para hacer el trabajo celular, que incluye dar energía para numerosos procesos que constituyen las actividades del organismo y también para la síntesis de moléculas y estructuras celulares. En el trabajo celular la energía puede transformarse en energía cinética, térmica o energía luminosa, esta finalmente se disipa y el organismo incorpora nuevamente energía. El flujo de energía es la esencia de la vida, se comprende mejor a una célula como un complejo sistema de transformación de energía. La estructura de la biosfera está determinada por los intercambios de energía entre los grupos de organismos. Así, la evolución puede ser vista como una competencia entre organismos para el uso más eficiente de la energía.

“El misterio de la vida se ha dilucidado a partir del desarrollo de la citología, la biología molecular y la energética”.

Surgimiento de la Biología Moderna

El estudio que cambio radicalmente nuestra visión de la vida y de nuestro lugar en el mundo vivo, la dio Charles Darwin; este es el fundador de la Teoría Moderna de la Evolución. No fue el primero en proponer que los organismos evolucionan o cambian a lo largo del tiempo, pero si en acumular una masa importante de evidencia en apoyo de esto y en proponer un mecanismo valido por el cual podría ocurrir la Evolución.
Aristóteles(384-322 A.C.)creía que todos los seres vivos podían ser ordenados en una jerarquía
-Scala Naturae o Escala de la Naturaleza- en la cual las criaturas más simples tenían una posición en el peldaño más bajo, y el hombre el peldaño más alto, y todos los otros organismos por su complejidad lugares intermedios. Hasta fines del siglo XIX muchos creían en dicha jerarquía, pero para Aristóteles los organismos habían existido siempre, pero los biólogos posteriores creían que los seres vivos eran producto de la Creación Divina (para placer y servicio de la humanidad). Por lo anterior se sostenía la idea de que cada ser vivo llegaba a existir en su forma presente creado especialmente y específicamente, con sorprendente grado de adaptación a su ambiente y a su función en la naturaleza.
Carl von Linneo‚ (1707-1778), naturalista sueco sostenía la Teoría Creacionista, e ideó el sistema actual de nomenclatura para las especies o clases de organismos -Species Plantarum, 1753-, durante la poca de Linneo‚ por los constantes descubrimientos de especies vegetales, animales y hasta razas humanas que debió revisar para incluir en su trabajo sistemático, quedo claro que el patrón de la creación era más complejo que el pensado originariamente.

La idea del proceso evolutivo es anterior a Darwin. La idea que los organismos podían evolucionar a través del tiempo y que un tipo de organismo daba origen a otro tipo de organismo, es antigua, inclusive a las concepciones de Aristóteles.
La escuela filosófica de Anaximandro(611-547 A.C.) y que culmino con los escritos del filósofo-poeta latino Lucrecio (99-55 A.C.) desarrollo una teoría atómica y de la evolución sorprendentemente similares a los conceptos actuales. Estos trabajos eran desconocidos en Europa cuando la biología actual se comenzaba a fundamentar.
Georges Louis Le Clerc de Buffon (1707-1788), supuso que las especies podrían sufrir cambios en el curso del tiempo. Sugirió que además de las criaturas creadas, hay familias menores concebidas por la Naturaleza y producidas por el Tiempo. Tenían lugar por un proceso de degeneración:"...el mejoramiento y degeneración son una misma cosa dado que ambas implican una alteración en la constitución original". Intentaba explicar la variedad de criaturas del mundo moderno.
Erasmus Darwin (1731-1802), abuelo de Charles, también dudaba de que las especies fueran fijas y no cambiasen. Sugirió que las especies tienen conexiones históricas entre sí, que los animales pueden cambiar en respuesta a su ambiente, y que la progenie puede heredar estos cambios. Charles Darwin no parecía tenerles gran estima a dichas ideas anteriores a él.

Sobre la edad de la Tierra, los geólogos, más que los biólogos, son los que inician la Teoría Moderna de la Evolución.
James Hutton (1726-1797) propuso que la Tierra se había moldeado, no por hechos repentinos y violentos, sino por procesos lentos y graduales: el viento,el clima y el agua ,los mismos procesos en acción en el mundo actual. Esta teoría conocida como uniformitarismo, era importante por tres razones:
Primero, la Tierra tiene una larga historia, idea nueva, distinta a la creencia teológica cristiana de 6.000 años de antigüedad que es un tiempo demasiado corto para los principales cambios evolutivos, cualquiera fuese la teoría.
Segundo, se afirma que el cambio es el curso normal de los acontecimientos, por oposición a un sistema estático ininterrumpido por un hecho ocasional y inusual, por ej. un terremoto.
Tercero, sugirió que podía haber alternativas a la interpretación literal de la Biblia.
El Registro Fósil: a fines del siglo XVIII renace el interés por los fósiles, son los restos conservados de organismos desaparecidos hace mucho tiempo. Anteriormente habían sido conservados como curiosidades o accidentes de la naturaleza, o como evidencia de grandes catástrofes como el Diluvio descrito en el Viejo Testamento. El agrimensor inglés Willam Smith (1769-1839) fue de los primeros en estudiar la distribución de los fósiles. Su trabajo en minas, a lo largo de canales o a campo traviesa, anotaba cuidadosamente el orden de las diferentes capas de rocas, conocidas como estratos geológicos, y recogía los fósiles de cada una de ellas. Finalmente estableció que cada estrato, independientemente del lugar de Inglaterra en que se encontrase, contenía tipos característicos de fósiles y que estos fósiles eran realmente la mejor manera de identificar un estrato particular al comparar diferentes localidades geográficas. Smith no interpreto sus hallazgos, pero la inferencia de que la superficie actual de la Tierra había sido formada capa sobre capa durante el transcurso del tiempo era inevitable. Así James Hutton y Willam Smith describían que el mundo era muy antiguo, se revoluciono la geología, ahora basada en el estudio del tiempo y del cambio de la superficie terrestre, ligada a los fósiles.

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