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”.