historia de la biología
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Biol. Rosalba Amaya Luna
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HISTORIA DE LA BIOLOGÍA1
1 Tomado de: Casino, G. Historia de la Biología en Manual de Actividades de Aprendizaje II Biología IV, 2007, México
LOS FUNDADORES
Nacen las ciencias de la vida
Los pueblos de la antigüedad manejaban un
considerable bagaje de conocimientos prácticos
sobre los seres vivos basados en la observación de
la naturaleza. Conocían, entre otras muchas cosas,
los ciclos de las cosechas, el peligro de la
salinización de las aguas, el parecido entre padres e
hijos, la domesticación de animales y el poder
curativo de ciertas hierbas. Tenían un sinfín de
saberse empíricos sobre las plantas, los animales, el
organismo humano y sus enfermedades. Pero no fue
hasta la época de la Grecia clásica cuando surgió el
germen de las ciencias de la vida, en forma de unas
primitivas zoología, botánica, antropología y
medicina.
La gran aportación de los griegos fue la
investigación de la naturaleza buscando las leyes
ocultas que explicaran los fenómenos naturales.
Esta indagación de' las causas, unida al desarrollo
de la capacidad de abstracción, hizo surgir un tipo
de pensamiento -la búsqueda de categorías
intelectuales abstractas- y un método de estudio -el
método científico- que es propio y característico de
eso que llamamos ciencia desde la Grecia clásica.
Fruto de la observación y de la abstracción, los
sabios heléenos plantearon numerosas preguntas,
hipótesis y teorías científicas sobre la vida y los
seres vivos, muchas de las cuales siguen vigentes o
se han reformulado. Aristóteles (384-322 a.C.), el
gran clasificador de la naturaleza en la antigüedad y
el primer gran enciclopedista, pasa por ser el padre
de la biología por su intento de analizar y ordenar
todos los fenómenos de la vida humana y de la
naturaleza. Aunque fueron muy diversas sus
aportaciones a la biología, muchas de ellas surgidas
de observaciones en sus famosos jardines, destacan
sobre todo sus escritos de zoología -Partes de los
animales, Generaciones de los animales y
Movimientos de los animales-, cuyas enseñanzas
continuaron vigentes hasta el Renacimiento.
El azar como motor del mundo vivo
Pero antes del sabio de Estatuirá, otros griegos
hicieron contribuciones esenciales. Empédocles
(495-435 a.C.), famoso por su teoría de los cuatro
elementos -tierra, aire, agua y fuego- que componen
todas las cosas de la naturaleza, se mostró como un
precursor lejano del darwinismo al postular la sobre
vivencia de los organismos más aptos y apuntar que
el azar es el gran hacedor del mundo vivo. Demo
criíto (460-370 a.C.), que clasificó a los animales en
dos categorías -los que tienen sangre (los
vertebrados) y los que no la tienen (los
invertebrados)-, desarrolló una teoría de la herencia
que sería refutada siglos después: la semilla de los
seres vivos está formada por una especie de
micropartículas que reproducen en miniatura las
distintas partes del organismo y emigran después
hacia los órganos reproductores.
Las ideas del médico Galeno y el filósofo Aristóteles permearon la ciencia por varios siglos, induciendo a explicaciones mágicas de los fenómenos corporales, como se aprecia
en la lámina, en la que se explica la enfermedad por medio del Zodiaco.
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Esta idea fue adoptada más tarde por Aristóteles y
se mantendrá durante muchos siglos. En su tarea de
experimentador, el Estagirita sigue día a día la
evolución del embrión de pollo y observa sus
analogías con el embrión humano, y así va dando
pasos importantes en la historia natural al
corroborar las semejanzas de estructura que hay
entre las especies de un mismo género y las
analogías funcionales entre géneros diferentes. Y
aunque trató de concretar nociones fundamentales
como las de género y especie (creadas por el
teólogo y naturalista británico John Rayen el siglo
XVII), su clasificación adolece de imprecisiones
por la falta de una nomenclatura técnica como la
que propondrá Linneo en el siglo XVIII.
En paralelo a la historia natural, la otra gran
corriente de la biología, la fisiología o medicina
científica, también se originó en la Grecia clásica
Hipócrates de Cos (460-375 a.C.), considerado el
padre de la medicina, es fundador de una escuela
que elaboró a lo largo de varios siglos el famoso
Corpus Hippocraticum, un impresionante conjunto
de 53 escritos en el que se reúnen los saberes de las
distintas doctrinas fisiológicas y que mantuvo su
vigencia durante muchos siglos. La escuela
hipocrática formuló la teoría de la patología
humoral sobre la base de los cuatro humores del
organismo -bilis negra, bilis amarilla, sangre y
flema-, una reformulación de los cuatro elementos
de Empédocles. Además hizo aportaciones básicas
sobre la influencia de la dieta en la salud, las
epidemias, las enfermedades y su pronóstico.
Un poeta anticipa el evolucionismo
La antigua Roma no hizo grandes contribuciones a
la biología. Plinio el Viejo (23-79) escribió una
magna obra, la Historia naturalis, una especie de
enciclopedia del saber de la época, pero que
contiene pocas observaciones propias, como, por
ejemplo, cuando hace notar que el cisne al morir no
canta, contra la opinión generalizada de la época.
La obra más importante escrita por un naturalista
de la antigüedad romana fue quizá la de un poeta,
Lucrecio (98-55 a.C.), quien teoriza sobre el azar
como cimiento del edificio de la vida y que puede
ser considerado como un precursor lejano de la
genética y el evolucionismo. "Este mundo es la
obra de la naturaleza", escribía el poeta-naturalista
latino. "Es precisamente (...) mediante el azar de los
encuentros, como los elementos de las cosas,
después de haberse unido de mil modos diferentes,
desordenadamente, sin resultado ni éxito,
consiguen finalmente formar estas combinaciones
que, una vez reunidas, debían constituir para
siempre los orígenes de estos grandes objetos: la
tierra, el mar, el cielo y las especies vivas".
El grecolatino Galeno (129-200) fue el último gran
representante de la biología y la medicina de la
antigüedad. Médico de gladiadores primero y
aristócratas y emperadores después, su sistema
científico, levantado sobre la base de la filosofía
aristotélica y la tradición hipocrática, abarca todas
las disciplinas de la medicina y estará vigente
durante más de trece siglos, hasta bien entrada la
Edad Moderna.
La Edad Media es considerada por los historiadores
de la biología como una travesía del desierto. Hasta
el Renacimiento no se hace prácticamente ninguna
aportación significativa, cuando irrumpen los
geniales humanistas de la época para recuperar y
superar el legado griego. En ciencias naturales
destaca entre ellos Leonardo da Vinci (1452-1519),
que se convierte en el iniciador de disciplinas como
la paleontología -señaló a. los fósiles como la
prueba de las transformaciones de la Tierra y los
seres vivos- y la anatomía comparada. También
hizo aportaciones en zoología general, botánica y
fisiología, aunque sus escritos pasaron inadvertidos
en la época.
Durante la Edad Media, la ciencia no tuvo grandes avances y la explicación de muchos
fenómenos biológicos radicaba en los argumentos religiosos.
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Miguel Servet, mártir de la ciencia
El progreso de las ciencias naturales se basa
todavía en la observación atenta del mundo visible
y no abundan los grandes hallazgos. La circulación
de la sangre no se descubre hasta 1628, cuando el
médico inglés William Harvey (1578-1657)
observa que el fluido rojo se trasvasa de las arterias
a las venas para regresar al corazón, que es la
bomba que impulsa la sangre mediante sus latidos
en un circuito cerrado. En el siglo anterior, el
teólogo y médico español Miguel Servet (1511-
1553), que fue quemado en la hoguera por
polemizar con el reformista cristiano Calvino,
había descubierto la circulación pulmonar de la
sangre. En el plano teórico, sin embargo, se
producen dos hechos trascendentales para el
progreso científico: Francis Bacon (1561-1626)
sienta hacia 1620 las bases del método inductivo y
René Descartes (1556-1650) lo amplía y comple-
menta con el método deductivo en 1637.
El descubrimiento del microscopio y de un mundo
invisible hasta entonces abrió paso a la biología
moderna. Aunque el inventor del microscopio fue
más bien el óptico Zacharias Jansen en 1590, el
holandés Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) se
dedicó a observar bajo la lente de aumento toda
materia viva que caía en sus manos y revelar así el
alucinante mundo microscópico. Con su
microscopio simple de 250 aumentos descubrió los
glóbulos de la sangre (1675), las bacterias (1683) y
los espermatozoides (1679), unas minúsculas
criaturas vivas que se mueven y nadan en todos los
sentidos. Ese último año escribe una carta al
médico y secretario de la Royal Society, Nehemia
Grew (1641-1712), en la que le dice: "No existen
tantos hombres en la superficie del globo como
animáculos en la lechada de un solo macho".
En el siglo XVII "se van precisando las dos
corrientes que surgen en el estudio de los seres
vivos: la fisiología, derivada de la medicina, y la
historia natural, relacionada con el inventario de los
objetos de este mundo", según el premio Nobel
François Jacob en su libro La lógica de lo viviente.
Pero como también hace notar el científico francés,
"hasta finales del siglo XVIII no existe una frontera
claramente definida entre los seres vivos y las
cosas". Y es que hasta el Siglo de las Luces lo vivo
se prolongaba en lo inanimado sin solución de
continuidad. Todavía no había nacido la moderna
biología.
PASO A LA ENCICLOPEDIA
La tarea de inventariar y nombrar los objetos de
este mundo iniciada por Aristóteles y proseguida
durante dos milenios no culmina, en cuanto a la
metodología, hasta mediados del siglo XVIII. El
médico y naturalista sueco Carl von Linneo (1707
-1778) encuentra por fin unos principios
universalmente válidos para clasificar las
múltiples formas de vida animal y vegetal. Su
nomenclatura binaria o binomial -género y especie
en latín- constituye, con ligeras modificaciones, la
base de la denominación biológica actual.
El éxito internacional de la clasificación de Linneo,
que agrupa los seres vivos en cinto categorías
jerarquizadas (reino, clase, orden, género y especie),
se debió a su relativa simplicidad, a su estabilidad y
a la posibilidad de ampliación para inventariar los
nuevos descubrimientos que se fueran produciendo.
Aunque no contemplaba ni mucho menos todas las
especies (todavía hoy no se conocen todas), esta
clasificación permitía incluir cualquier objeto
natural. En ella, el ser humano aparecía en el orden
de los primates, con los antropoides, los simios
inferiores, los lémures y los murciélagos.
Ordenar es conocer y toda clasificación implica un
conocimiento. La de Linneo recogía la división de
Hasta el enciclopedismo, los museos, las antiguas boticas y las colecciones naturales consistían en una acumulación desordenada de los más variados objetos.
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los objetos naturales en tres reinos bien
diferenciados: animal, vegetal y mineral. Aunque el
naturalista sueco afirmaba que "contamos con tantas
especies como formas creadas hubo en el principio",
en el siglo de la Enciclopedia ya se empieza a
concebir la idea de una dinámica evolutiva en los
grandes reinos de la naturaleza. "El reino vegetal
podría ser y haber sido la fuente primera del reino
animal y haber tenido su origen en el reino mineral
y éste a su vez emanar de la materia universal
heterogénea", escribió el enciclopedista Denis
Diderot (1713-1784).
De seres vivos a seres organizados
Pero los seres vivos se diferencian de las cosas por
su organización interna, una propiedad que alude a
las estructuras elementales de vegetales y animales
que les permiten realizar sus funciones vitales. En
la segunda mitad del XVIII se emplea ya el
término de "seres organizados" para referirse a los
seres vivos. Con el inventario más o menos
solucionado, lo que interesa ahora a los naturalistas
es la composición elemental de los seres vivos. El
auge del estudio de su arquitectura interna y oculta
es lo que va a propiciar el salto de la historia
natural a la biología.
Así, en el tramo final del siglo XVIII, la anatomía
no se limita ya a describir cada órgano de forma
independiente. Lo que se busca es relacionar el
órgano con la función, comparar el mismo órgano
en distintas especies animales o los diferentes
órganos en una misma especie. Ya no basta con
estudiar la pata del caballo: hay que confrontarla
con la pierna humana para estudiar sus analogías
de forma y función ó comparar el cerebro y el
aparato auditivo de los peces con los del ser
humano o estudiar los paralelismos entre las
diferentes especies de carnívoros, entre sus
dentaduras, sus músculos, sus dedos, sus
estómagos o sus mandíbulas.
Detrás de la diversidad de formas empieza a
descubrirse una semejanza funcional. Como la que
hay, más allá de sus diferencias anatómicas, entre
una pata y un ala o entre un pulmón y una branquia
o entre un testículo y un ovario. Para analizar los
seres vivos y compararlos se hace preciso
distribuirlos en torno a sus funciones principales,
como la circulatoria, la respiratoria, la digestiva o
la reproductora.
El nuevo paradigma de la organización va a hacer
saltar por los aires la tradicional división de los
cuerpos naturales en tres reinos. El mineral o de las
cosas estaba hasta entonces a un mismo nivel que el
animal y el vegetal y, en cierto sentido, justificaba
las transiciones observadas entre el reino mineral y
el vegetal o entre el vegetal y el animal. Pero a
finales del siglo XVIII se empieza a hablar de una
vez y para siempre de dos reinos naturales: el
inorgánico o no viviente y el orgánico, que es el
que come, respira y se reproduce; el que nace y,
antes o después, muere. Por primera vez en la
historia, los seres vivos se diferencian y separan
definitivamente de las cosas.
Con esta radical división entre lo orgánico y lo
inorgánico va tomando cuerpo una nueva ciencia
cuyo objeto de estudio ya no son los animales o los
vegetales por separado si no el ser vivo en su
conjunto, dotado de ciertas características peculiares
de organización que le dan las propiedades de la
vida. A principios del siglo XIX, casi
simultáneamente, Jean-Baptiste Lamarck (1744-
1829), Gottfried Treviranus (1776-1837) y otros
científicos comienzan a utilizar el término biología
para designar esta ciencia. "Todo lo que
generalmente es común a vegetales y animales, así
como todas las facultades que son propias de cada
uno de esos seres sin excepción, deben constituir el
El viajero y naturalista Alexander von Humboldt fue uno de los primeros en
aprovechar el sistema de clasificación de Linneo.
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único y vasto objeto de la biología: porque los dos
tipos de seres que acabo de citar son esencialmente
cuerpos vivos, y son los únicos seres de esta
naturaleza que existen sobre nuestro globo", escribe
Lamarck. La nueva ciencia, tal y como fue
denominada y definida por Lamarck, irá
desplazando a la tradicional y vaga expresión de
historia natural y a la demasiado amplia de ciencias
naturales. La biología tiene ya un objetivo claro y a
lo largo del siglo irá perfilando sus métodos,
técnicas y conceptos. "Más allá de las diferencias
de forma, de propiedades y de hábitat, se trata de
descubrir los caracteres comunes a los seres vivos y
dar contenido a la palabra vida", escribe François
Jacob en su libro La lógica de lo viviente.
Una de las características de la vida es que siempre
se produce al abrigo de los elementos exteriores.
Como observa el poeta alemán, que también era
científico, Johann Wolfgang Goethe (1749-1832)
"Que esa protección adopte la forma de piel, de
corteza o de concha, poco importa; todo lo que tiene
vida, todo lo que actúa como dotado de vida, está
provisto de una protección".
El interés por los elementos comunes de los seres
vivos pone de actualidad el viejo concepto
aristotélico de la analogía, que alude a las
semejanzas no de forma sino de localización o de
función. Las extremidades delanteras, por ejemplo,
pueden servir para correr, nadar, volar o saltar;
pueden permitir frotar, escarbar, atacar, trepar o
manipular, como es el caso del ser humano, donde
además son el principal órgano del tacto y un
medio eficaz para desarrollar la inteligencia.
El valor de la anatomía comparada
Hilando más fino, los biólogos distinguen dos
términos: homología, con el que se refieren a los
órganos con similar posición y estructura entre las
especies, como, por ejemplo, el ala y la pata, y
analogía, con el que aluden a los órganos que, a
pesar de su distinta forma y emplazamiento,
desempeñan una función similar, como es el caso
del hígado, la gran víscera digestiva de vertebrados,
moluscos y crustáceos. La anatomía comparada se
convierte así en una herramienta esencial de la
biología.
Los estudiosos empiezan a sospechar que esta
semejanza funcional debe responder a una unidad
de estructura. En la búsqueda de ese punto de
encuentro, descubren los diferentes tejidos con los
que están hechos los órganos. Pero éstos y sus fibras
son el último elemento que se puede analizar con
tijeras y escalpelo. Se plantea entonces la existencia
teórica de unidades vivas más elementales, un nexo
de unión entre los seres vivos complejos y los más
simples.
La visión de los tejidos al microscopio, mejorada
por el empleo de lentes acromáticas, pone al
descubierto la célula, la unidad morfológica y
fisiológica de la vida y el gran concepto que viene a
llenar de contenido a la biología. Estas celdillas, que
son la expresión mínima de la vida autónoma, están
presentes tanto en las plantas como en los animales
y son por lo general microscópicas. Aunque ya
habían sido vistas al microscopio en el siglo XVII y
Robert Hooke (1635-1703) había acuñado el
término célula, es ahora, a la luz de la nueva
biología, cuando adquieren sentido funcional y se
manifiestan como el elemento fundamental de la
microorganización de los seres vivos.
La célula nace, se nutre, crece, se reproduce y
muere. Es, por tanto, un ser vivo. Según la teoría
celular, un organismo complejo es entonces un ser
multicelular, una colección de células, como
generalizan Matthias Schleiden (1804-1881) para
las plantas y Theodor Schwann (1810-1882) para
los animales. La diversidad celular observada en los
seres vivos parece responder a un reparto de tareas y
una división del trabajo. A partir de ahora, la bio-
logía se va a dedicar a estudiar las distintas células,
sus funciones y su composición.
El tiempo empieza a jugar un papel en la biología a
partir del siglo XVIII. Hasta entonces se creía que
los seres vivos eran siempre idénticos a sí mismos,
que las especies permanecían invariables a través de
las generaciones y que los nuevos individuos
estaban preformados en sus sucesivos antepasados,
como si la vida se engendrara gracias a una
monstruosa colección de muñecas rusas. El
nacimiento de cada nuevo ser era un acontecimiento
único y una creación independiente de las otras,
como la de una obra de arte. En cambio, la nueva
idea de reproducción concede a los seres vivos un
pasado y a cada individuo un lugar concreto en la
cadena temporal que sigue hacia atrás con los
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padres y adelante con los hijos. "No resulta
exagerado afirmar que hasta el siglo XVIII los seres
vivos no tienen historia", dice el biólogo francés
François Jacob.
Por esa época se plantea por primera vez que la
Tierra no es un planeta que ha permanecido estático
desde la creación, sino que ha sufrido una serie de
catástrofes que modificaron su superficie y sus
climas. En su Teoría de la Tierra, el naturalista
francés conde de Buffon (1707-1788), atribuye a
nuestro planeta una antigüedad de 74,000 años -
frente a los 6,000 años establecidos por la Iglesia a
partir de los datos proporcionados por la Biblia-,
durante los cuales han ocurrido "diluvios
universales" y otros cataclismos que necesariamente
tuvieron que afectar a los seres vivos, como
atestiguan los fósiles. La agitada historia de la
Tierra hace que la inmovilidad y la rigidez del
mundo vivo empiece también a tambalearse.
Los adelantados de la Enciclopedia
¿Por qué hay tantas clases diferentes de seres vivos?
¿Qué significado tienen los fósiles? ¿Las especies
extinguidas son antepasadas de las actuales?
¿Tienen alguna relación de parentesco el ser
humano y el mono? Estas y otras preguntas ya se
empiezan a formular con una mezcla de excitación e
inquietud a mediados del siglo XVIII, todavía un
siglo antes de que Charles Darwin (1809-1882)
divulgara su famosa teoría sobre la evolución en
1859.
El origen del pensamiento "transformista" hay que
anotarlo en el haber del Siglo de las Luces. Al
"fijismo" o inalterabilidad de las especies,
personificado por uno de los biólogos más
eminentes de la época, Carl von Linneo (1707 -
1778},.se empieza a oponer una corriente
evolucionista que va contando con más y más
militantes, como Benoit de Maillet (1656-1738), el
conde de Buffon, Denis Diderot (1713-1784) o
Charles Bonnet (1720-1793).
"El pequeño gusano imperceptible que se mueve en
el fango quizá se encamine hacia el estado de
animal superior; el animal enorme, que no espanta
por su tamaño, quizá se encamine hacia el estado de
gusano, y quizá sea una producción particular y
momentánea de este planeta”, escribe el
enciclopedista Diderot, que actuó como un
iluminador de la vanguardia científica en su época.
Desde mediados del siglo XVIII se manifiesta una
nueva actitud en los escritos de biología: se puede
pasar de una forma a otra; hay especies que se han
extinguido y no han dejado más que huellas
difíciles de identificar y descifrar; nadie puede
asegurar que las plantas y los animales que viven
actualmente se hayan estabilizado para siempre y
no vayan a evolucionar en el futuro...
La lenta evolución del evolucionismo
Las ideas evolucionistas fueron desarrollándose y
arraigando durante la segunda mitad del XVIII, y
hasta el creacionista Linneo, maravillado ante
ciertas plantas insólitas, entrevé la posibilidad de
una transmutación de las especies por una suerte
de hibridación contra natura. Sin embargo, hasta el
siglo XIX no se empezó a concretar y aplicar el
concepto de evolución, aunque la teoría que
sostiene que todos los seres vivos fueron creados
tal y como pueden contemplarse seguía teniendo
plena vigencia. El francés Jean Baptiste de
Lamarck (1744-1829), además de crear un nuevo
sistema de clasificación zoológica con los grandes
grupos de vertebrados e invertebrados, fue el más
firme impulsor de la idea de la escala gradual y de
la transformación de las especies en el decurso de
la historia de la Tierra. Lamarck propuso que la
causa de esta evolución era la variación de las
condiciones y exigencias de la vida, visión
conocida por lamarckismo.
El Siglo de las Luces iluminó el despertar de un pensamiento “transformista” que se oponía al
“fijismo” entonces vigente. El conde de Bufón defendió por primera vez la idea de una Tierra en constante cambio. Y Jean Baptiste de Lamarck (arriba) argumentó que las especies cambian debido a variaciones de las condiciones ambientales.
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El gran mérito de Lamarck fue elaborar una
teoría general del evolucionismo que conectaba el
conjunto de los seres vivos en una historia común e
iba más allá del simple mutacionismo del siglo
XVIII. Con ella, el biólogo francés trata de
explicar las transformaciones de los seres y el
mundo vivo en su evolución constante desde los
organismos más simples hasta los más complejos,
a través de dos leyes básicas. La primera de ellas
dice que el desarrollo o la atrofia de un órgano
depende de su mayor o menor utilización; la
segunda enuncia su famosa tesis de la herencia de
los caracteres adquiridos. La fusión de ambas leyes
conduce a la simplificada conclusión de que la
función crea el órgano.
Para corroborar estas leyes, Lamarck ponía un
sinfín de ejemplos del mundo animal. Como el del
"topo que, por sus costumbres, hace muy poco uso
de la vista", por lo que sólo tendría "ojos muy
pequeños y apenas aparentes porque ejercita muy
poco este órgano" o el de la jirafa, que vive "en los
lugares donde la tierra, casi siempre árida y sin
hierba, obliga a este animal a comer las hojas de los
árboles y a esforzarse continuamente por
alcanzarlas", lo que ha hecho "que su cuello se
haya alargado de tal modo (...) que llega a alcanzar
seis metros de altura".
En 1859 llega la obra de Darwin
Pero nadie tenía una explicación convincente, ni
mucho menos pruebas, sobre cómo una especie
podía dar lugar a otra (de hecho, el concepto de
especie era todavía un tanto vago). Y así siguieron
las cosas hasta que Darwin publicó en 1859, años
después de un revelador viaje por Sudamérica y el
Pacífico, un libro cuyo título ya era bastante
explícito: Sobre el origen de las especies por
medio de la selección natural o la preservación de
las razas favorecidas en la lucha por la vida.
Agotado el mismo día que salió a la venta, se trata
de una de las obras científicas más importantes de
todos los tiempos y su aparición desató una
auténtica revolución
Con Darwin entra en escena un nuevo tipo de
naturalista que ya no es un investigador de museo o
de parque zoológico, sino un viajero que estudia los
seres vivos en su medio. Su teoría fue desde el
primer momento una de las más discutidas,
polémicas e incomprendidas. Sin embargo, la idea
de la selección natural para explicar la evolución es
bien sencilla. Tal y como la expuso su autor, se
apoya en cuatro conceptos fundamentales: la
capacidad de reproducción como rasgo que define a
una especie, la adaptación y los efectos del
ambiente sobre las especies, la variación entre los
individuos de una especie y la transmisión de estas
variaciones por medio de la herencia.
El Origen de las especies... empieza abordando
una a una estas cuatro cuestiones, para lo cual
utiliza una amplia variedad de ejemplos extraídos
del medio natural. La argumentación de Darwin
prosigue mostrando cómo estas observaciones se
relacionan entre sí, para desarrollar a continuación
su teoría de la selección natural y examinar el
papel que ésta puede desempeñar en la formación
de nuevas especies. El título estaba sin duda 'bien
elegido, pues, igual que los criadores de perros
seleccionan a los individuos por sus cualidades
para obtener nuevas razas, la naturaleza hace su
propia selección automáticamente, A excepción de
unos cuantos creacionistas irreductibles ligados a
confesiones religiosas ultraconservadoras, en el
año 2001 nadie duda ya que la vida ha
evolucionado a través del tiempo. "No hay otra
explicación posible para la secuencia y variedad de
Las investigaciones realizadas por Charles Darwin cuando participó en la expedición del capitán Fitzroy a bordo del Beagle, quedaron reflejadas en sus notas de viaje, publicadas
entre 1840 y 1843. Fruto de aquellas observaciones nació, en 1859, su obra capital: El origen de las especies por medio de la selección natural.
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formas de vida preservadas como fósiles o para la
historia registrada desde que el ser humano
comenzó a dibujar, pintar y grabar", escribe el
paleontólogo Michael Benton en El libro de la
vida, coordinado por Stephen Jay Gould, uno de
los más eminentes paleontólogos de nuestros días.
BAJO EL MICROSCOPIO
EXPERIMENTOS EN EL LABORATORIO.
Los naturalistas viajeros como Darwin no se
limitaron a observar la naturaleza, sino que
empezaron a realizar algunas pruebas con los seres
vivos. Eran sencillos experimentos efectuados en el
medio natural, como por ejemplo sumergir un
caracol para ver cuantos días sobrevivía y si habría
podido viajar del continente a una isla. Pero para
estudiar la organización íntima de un ser vivo, los
componentes de sus células o las funciones que
desarrollan, no basta con dejar hacer a la naturaleza
y observar, hay que intervenir activamente
diseñando experimentos en un laboratorio.
A mediados del siglo XIX, la biología se divide en
dos ramas, cada una con técnicas y materiales
propios: una se ocupa de los individuos como
elementos de una población, de las especies y su
evolución, de acuerdo con la nueva teoría de
Darwin, y otra se interesa por el estudio de los
constituyentes íntimos de los seres vivos. Para
conseguir este segundo objetivo, la biología cambia
de lugar de trabajo: deja el medio natural y se
instala en el laboratorio. Esto va a suponer un
cambio profundo en las ciencias de la vida, que en
menos de veinte años dan un salto de gigante con el
análisis de las principales funciones químicas, el
estudio de la herencia, la formulación de la teoría
celular y la síntesis de los primeros compuestos
orgánicos
La fisiología, disciplina que estudia las funciones
de los seres vivos, y la patología, que estudia las
enfermedades, representan las dos caras principales
de esta nueva biología experimental que pretende
analizar los fenómenos orgánicos con los mismos
métodos que la física y la química. Las
enfermedades proporcionan pistas y modelos al
fisiólogo, que intenta reproducirlas en el
laboratorio provocando lesiones y analizando sus
consecuencias. Así se van desentrañando algunos
secretos de la digestión y el metabolismo, se
descubren las hormonas y el papel de ciertos
nervios, y se localizan algunas funciones
cerebrales.
Una de las grandes figuras de la época fue el
francés Claude Bernard (1813-1878), quien acuñó
el término medio interno, el fluido que baña las
células y cuyas características físicas y químicas
permanecen constantes para que los seres vivos
puedan realizar sus funciones. "El animal aéreo no
vive en realidad en el aire atmosférico, ni el pez en
el agua, ni la lombriz de tierra en la arena. La
atmósfera, las aguas y la tierra constituyen una
segunda envoltura que rodea el sus trato vital,
protegido ya por el líquido sanguíneo que circula
por todas partes y que forma una primera envoltura
alrededor de todas las partículas vivientes", escribía
Bernard.
El sistema nervioso como regulador
Cuanto más complejo y evolucionado es un ser
vivo más independientes son sus funciones de las
condiciones del medio externo. Y esto es así porque
dispone de unos sistemas de regulación, un
concepto que será uno de los pilares de la biología
y la medicina. El sistema nervioso ya era
considerado desde mediados del siglo XIX el gran
regulador de las funciones de los seres vivos, el que
controla la temperatura del cuerpo, los latidos del
corazón, el sudor, la respiración, la concentración
Los ensayos de laboratorio con animales empezaron ya a finales del siglo XVIII. Este grabado reproduce el famoso experimento de Luigi Galvani para excitar los músculos de unas ancas de rana con corriente eléctrica.
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de oxígeno y de sales, entre otras muchas variables.
El español Santiago Ramón y Cajal (1854-1932)
abrirá el camino, con el cambio de siglo y su teoría
neuronal, para avanzar en el conocimiento del
sistema nervioso. Y, a principios del siglo XX, se
descubrirá el otro gran mecanismo regulador, pero
de carácter químico, constituido por las hormonas.
Todas las funciones fisiológicas empiezan a ser
abordadas y estudiadas por los biólogos en el
laboratorio. Todas menos una: la reproducción,
pues para la biología del siglo XIX el problema de
la herencia resultaba inabordable. Se sabía que la
herencia transmite caracteres y enfermedades de
padres a hijos, pero la fisiología experimental
carecía de medios, técnicas y materiales para
realizar pruebas. El abordaje de la genética no se
llevará a cabo hasta el siglo XX, pero no
estudiando al individuo y sus componentes, sino a
través del análisis matemático de poblaciones.
El cambio de siglo coincide con una gran
diversificación e individualización de los objetos de
estudio de .la biología, que se va especializando
progresivamente. Son ya numerosas las nuevas
disciplinas biológicas, desde la citología a la
microbiología, pero "dos de ellas remodelan
totalmente la idea que se tiene de los organismos,
de su funcionamiento y de su evolución: son la
bioquímica y la genética", afirma el Premio Nobel
francés François Jacob. La primera ahondará en el
estudio de los componentes de los seres vivos y en
sus reacciones metabólicas; la genética empieza
trabajando con poblaciones e indagará las claves de
la memoria de la herencia en el núcleo de la célula.
Descubiertas las claves de la herencia
Las leyes elementales de la herencia habían sido
expuestas, después de cultivar generaciones y
generaciones de chícharos en el jardín de su
monasterio, por el monje austriaco Gregor Mendel
(1822-1884) en una tarde de febrero de 1865 ante
un auditorio de 40 científicos y completadas en un
segundo trabajo en 1869. Pero su hallazgo fue
ignorado hasta 1900, en gran parte por culpa de
otro gran botánico de la época, el holandés Hugo de
Vries (1848-1935), cuando su obra fue
redescubierta y pasó a ser considerado como el
padre de la genética. En los tiempos en que Mendel
se interesó por la herencia, éste era un
conocimiento empírico reservado a horticultores y
ganaderos. Pero el monje de los chícharos
aglutinaba todo el saber práctico de un hijo de
granjero con conocimientos teóricos de biología y
del cálculo de probabilidades aplicado a grandes
poblaciones. Esto resultó decisivo para descubrir
las leyes fundamentales por las que se transmiten
los caracteres que se expresan o dominantes y los
que no se expresan o recesivos, como él prefería
denominarlos.
Mendel demostró que el macho y la hembra
participan por igual en la descendencia y que los
caracteres hereditarios no se mezclan siguiendo un
promedio ciego, como harían el color blanco y el
azul para dar un color azul claro, lo que diluiría en
pocas generaciones las variantes ventajosas y el
efecto de la selección natural. "El eslabón que
faltaba para completar la cadena del argumento
darwiniano era la genética mendeliana", afirma el
biólogo Francisco J. Ayala. Pero los
descubrimientos del monje austriaco permanecieron
desconocidos para Darwin y cuando los científicos
se percataron, ambos ya estaban muertos.
"Con Mendel", dice Jacob, "los fenómenos de la
biología adquieren de golpe el rigor de las
matemáticas". El cálculo estadístico aplicado a
Gregor Mendel estableció a finales del siglo XIX las leyes fundamentales de la herencia, como las que explican la transmisión de los caracteres dominantes y recesivos. Sus experimentos con plantas de chícharos, que aprovechaban por
primera vez el análisis estadístico, se reprodujeron después con ratones.
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grandes poblaciones permite extraer el orden y la
ley del puro azar. Pero para poder realizar
experimentos genéticos con animales hacía falta un
material biológico que fuera pequeño, manipulable,
sencillo y que poseyera una alta velocidad de
reproducción. La biología eligió a la mosca del
vinagre o Drosophila melanogaster, sin duda el ser
vivo que ha sido más y mejor estudiado por
científicos e investigadores en el último siglo.
Los avances de la citología de finales del siglo
XIX, realizados gracias al perfeccionamiento de la
microscopía óptica y las técnicas de tinción,
permiten ir localizando las bases de la tendencia
hereditaria en el núcleo de las células germinales y
concretamente en los cromosomas. Asimismo se
consigue superar de una vez para siempre la idea de
que los caracteres adquiridos se transmiten a la
descendencia -por más que se corte la cola a un
linaje de ratones su descendencia no hereda la cola
corta- o si se quieren producir variedades que se
hereden, la naturaleza se vale del fenómeno de la
mutación, un descubrimiento realizado por Hugo de
Vries en 1910.
Fermentos y reacciones metabólicas
Al margen de la genética, durante la segunda mitad
del siglo XIX los químicos orgánicos van
estudiando un montón de compuestos biológicos
que primero aíslan, luego identifican y finalmente
logran sintetizar, en algunos casos, en el
laboratorio. De entre todas estas sustancias
sobresalen los llamados fermentos, esenciales para
el desarrollo de las reacciones metabólicas. El
microscopio pone al descubierto que "los
verdaderos fermentos son seres organizados",
según afirma el biólogo francés Louis Pasteur
(1822-1895), padre de la microbiología y figura
clave en el desarrollo de la teoría del germen
infeccioso y de las primeras vacunas. Pasteur da
carpetazo definitivo a la teoría de la generación
espontánea incluso en Edmundo microscópico, los
seres vivos sólo pueden nacer de otros seres vivos.
Ya en el siglo XX, los bioquímicos preparan
extractos a partir de tejidos de hígado de rata o
músculo de palomo, por ejemplo) y cultivan
microorganismos in vitro para identificar las
moléculas que desencadenan las reacciones
químicas, lo que empezaría a ser conocido como
enzimas y que resultarán ser proteínas, unas
enormes arquitecturas moleculares frágiles y
difíciles de manipular porque se desnaturalizan
enseguida fuera de su medio. Igual que la genética
va apuntando hacia el gen como su unidad básica,
la bioquímica hace lo propio con las proteínas.
Pero, a mediados del siglo XX, todavía no saben
cómo estudiarlas ni tienen las herramientas
necesarias para conseguirlo.
EL MUNDO DE LAS MOLÉCULAS
GENES, AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
Los avances de la bioquímica y la genética en la
primera mitad del siglo XX han dejado claro que las
cualidades de los seres vivos descansan sobre dos
entidades nuevas: lo que los bioquímicos llaman
proteína y lo que los genetistas denominan gen.
Buena parte de la biología del siglo va a gravitar
sobre el estudio de estas dos unidades biológicas.
Las proteínas son los ladrillos fundamentales que
dan a los cuerpos vivos su estructura y ejecutan las
reacciones biológicas; los genes son las
instrucciones que permiten a las células construir
todas esas proteínas y transmitir la información
hereditaria de una generación a la siguiente. Como
se sabrá con el correr de los años, los genes también
gobiernan lo que las proteínas se encargan de
ejecutar, pero a mediados de siglo ambas unidades
El botánico holandés Hugo de Vries descubrió en 1910 que la única manera que tiene la naturaleza de generar propiedades susceptibles
de heredarse son las mutaciones.
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todavía permanecían encerradas en una especie de
caja negra. El estudio de estos constituyentes de la
materia viva se presentaba muy complicado.
Pero la biología avanzaba por muy diversos
derroteros y era pródiga en descubrimientos. La
especialización progresiva de las ciencias de la vida
había estado acumulando desde principios del siglo
XX una lista de avances que resulta impresionante.
Estos son sólo algunos de los más importantes: el
hallazgo de las vitaminas, un concepto acuñado en
1911 por el bioquímico polaco Casimir Funk (1884-
1967), y el aislamiento en los años sucesivos de
estas trece sustancias esenciales para el
metabolismo. En 1921, el médico canadiense
Frederick Grant Banting (18911941) descubre la
insulina, la hormona que regula el metabolismo de la
glucosa. Alexander Fleming (1881-1955) descubre,
en 1922, una enzima de las lágrimas con capacidad
bactericida, la lisozima, y en 1928, la penicilina. Los
bioquímicos desarrollan métodos cada vez más
precisos para construir moléculas complejas, como
es el caso de la morfina, sintetizada en 1925 por el
inglés Robert Robinson (1886-1975). El genetista
Thomas H. Morgan (1866-1945) descubre el poder
mutagénico de los rayos X en 1927. La identifica-
ción de la desoxirribosa en 1929 por Phoebus A. T.
Levene (1869-1940) establece que hay ácido cítrico
o ciclo de Krebs. Con el perfeccionamiento del
microscopio electrónico, inventado en 1932, se
pudieron estudiar las formas vivas más pequeñas (en
1942 se visualizó el virus del mosaico del tabaco)
con la misma precisión con la que el microscopio
óptico permitía ver una célula o una bacteria.
Pero todos estos y otros descubrimientos no
acababan de ser debidamente integrados. A
mediados del siglo XX, y tras casi un siglo de
trabajo experimental, las ramas de la biología se
habían ido aislando cada vez más, cada una con un
puñado de técnicas propias que fijaban sus límites.
La célula era considerada como un saco de
moléculas en el que tenían lugar innumerables
reacciones químicas y en el que flota un núcleo con
los cromosomas y los genes; el funcionamiento del
organismo se entendía como la acción de sus
células, agrupadas en tejidos y sistemas. Pero las
reacciones químicas se estudiaban por una parte, los
genes por otra y los efectos fisiológicos por otra.
La biología molecular surge a mediados del siglo
XX como un aglutinante de las diversas
superespecialidades que estudian los componentes
celulares. "Estas disciplinas separadas se ven en la
obligación de reasociarse", como dice François
Jacob. "Para proseguir con sus análisis tienen que
unificar esfuerzos, articular enfoques, adaptar
métodos... en pocas palabras, constituirse en
biología molecular. Ahora ya no basta con aplicar
una técnica, analizar un fenómeno y medir todos los
parámetros. Es preciso recurrir al conjunto de
medios necesarios para concretar la arquitectura de
los compuestos en cuestión y la naturaleza de sus
relaciones".
La bioquímica y la física, la fisiología y la genética
se funden así en una nueva práctica, que echa mano
también de los progresos de otras ciencias y
técnicas, desde la cibernética a la electrónica. La
biología molecular se realiza también en el
laboratorio, pero ahora es un laboratorio
multidisciplinario en el que colaboran diversos
especialistas vinculados por un mismo objeto de
análisis. Ya no se busca estudiar por separado las
reacciones, los genes y las funciones fisiológicas,
sino descubrir la cadena de eventos que conduce
desde el gen hasta el carácter o la función.
Un físico y un bioquímico lograron en 1953 el
primer gran hito de la biología molecular: el
descubrimiento de la arquitectura tridimensional del
ácido desoxirribonucleico (ADN), la macromolécula
que forma los cromosomas y los genes. Fueron el
inglés Francis Crick (1916) y el estadounidense
James Watson (1928) quienes hallaron que la
molécula de la herencia tiene una estructura de
doble hélice, y por ello recibieron el Premio Nobel.
Dos años después, el bioquímico español y Premio
Nobel también Severo Ochoa (1905-1993) consigue
sintetizar el ácido ribonucleico (ARN), la molécula
Durante la primera mitad del siglo XX, las distintas ramas de la biología se fueron diversificando y aislando cada vez más. Aun así,
proporcionaron una impresionante lista de descubrimientos que más tarde la biología molecular lograría interrelacionar. La fotografía muestra el juego de cromosomas de un hombre.
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que hace posible la transformación del ADN en
proteínas.
La cadena que va del gen (la unidad de la genética) a
la proteína (la unidad de la bioquímica) empezaba a
ser entendida. Quedaba así abierta la posibilidad de
leer el mapa que contiene las instrucciones para
hacer un ser vivo (genoma) y estudiar cómo su
código cifrado se traduce en la formación de
proteínas. Pero quizá de mayor trascendencia
"filosófica" fue la corroboración de que el código de
la vida es común para todos los organismos: la
diversidad biológica se resume en una variedad de
genes y proteínas (constituidas por subunidades
llamadas aminoácidos).
La revolución de la biología molecular afectaba a
todas las ciencias de la vida, desde la paleontología
a la medicina. La evolución de las especies puede
empezar a estudiarse como evolución molecular, y
desde esta perspectiva es como se ha podido saber,
por ejemplo, que el ser humano se diferencia del
gorila en un solo aminoácido, en 19 respecto al
cerdo y en 26, del conejo. Las técnicas de la biología
molecular también han permitido averiguar que el
linaje humano se separó del de los simios hace unos
cinco millones de años.
"En adelante ya no existen simplemente dos tipos de
biología, la que se interesa por el organismo
completo y la que estudia sus constituyentes",
escribe Jacob, "ahora todo resulta mucho más
complejo". La paleobiología, la sociobiología, la
etología, la ecología... Esta última, por ejemplo, que
estudia las interacciones entre los organismos y el
medio ambiente, es otra especialidad que, por su
oportunidad histórica ha progresado mucho en los
últimos tiempos.
Ha superado los estudios descriptivos y "se ha
convertido en una disciplina vigorosa con fuertes
componentes matemáticos, tanto en el desarrollo de
modelos teóricos como en la recopilación y análisis
de datos”, escribe Francisco J. Ayala e su libro La
teoría de la evolución.
El portentoso siglo XX concluye con la
identificación de algunos genomas de animales
inferiores y el logro de un mapa muy general del
humano. Pero, aunque este último ha significado un
paso de gigante para la comprensión global de
nuestra especie (ver artículo sobre el genoma en este
mismo número), queda por identificar la función de
los genes individuales, cuyo número todavía resulta
impreciso, y el desafío todavía más lejano de
describir el proteoma humano, la colección de todas
las proteínas que constituyen una persona.
Uno de los grandes hitos de la biología del fin del siglo XX ha sido la clonación de la oveja Dolly, que abrió el camino a la producción de seres genéticamente idénticos. Hoy el debate sobre esta técnica ha pasado a la pertinencia de clonar
humanos para dar hijos a las parejas con impedimentos para procrear.
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