Principios unificadores de la Biología moderna.

Los fundamentos de la biología moderna incluye no solamente la evolución sino también otros tres principios que se encuentran tan bien establecidos que los biólogos raras veces los discuten. Uno puede leer la vasta literatura biológica actual sin que se mencione a ninguno de ellos, pero es imposible comprender las ideas o los datos de la biología contemporánea sin estar enterado de su existencia.

Todos los organismos están formados por células

Uno de los principios fundamentales de la biología es que todos los organismos vivos están compuestos de una o más unidades similares conocidas como células. Éste concepto es de importancia central y tremenda en la biología, porque coloca el enfásis en la uniformidad básica de todos los sistemas vivos. Por tanto, concede un fundamento unitario a estudios muy diversos relativos a muchos tipos diferentes de organismos.

La palabra «célula» fue usada por primera vez en un sentido biológico hace aproximadamente 300 años. En el siglo XVII, el científico inglés Robert Hooke, usando un microscopio fabricado por él mismo, noté que el corcho y otros tejidos vegetales están constituidos por pequeñas cavidades separadas por paredes. Llamó a estas cavidades «células», queriendo significar «habitaciones pequeña». Sin embargo, «célula» no adoptó su significado actual, la unidad básica de materia viva, hasta unos 150 años después.

En 1838, Matthias Schleiden, un botánico alemán, llegó a la conclusión de que todos los tejidos vegetales consisten en masas organizadas de células. Al año siguiente, el zoólogo Theodor Schwann extendió las observaciones de Schleiden a los tejidos animales y propuso una base celular para toda forma de vida. En 1858, la idea de que todos los organismos vivos están compuestos de una o más células adquirió un significado aún más amplio cuando el gran patólogo Rudolf Virchow generalizó que las células puede surgir solamente debe células preexistentes: «Donde existe una célula debe haber habido una célula preexistente , así como un animal surge solamente de un animal y una planta surge solamente de una planta… A través de toda la serie de formas vivas, sean organismos animales o vegetales enteros, o sus partes componentes, gobierna una ley de desarrollo continuo».

Desde la perspectiva dada por la teoría de la evolución de Darwin, publicada en el año siguiente, el concepto de Virchow toma aún mayor significación. Hay una continuidad ni interrumpida 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 3000 millones de años.

Todos los organismos obedecen a las leyes de la Física y de la Química

Hasta hace poco tiempo, muchos biólogos prominentes creían que los sistemas vivos son cuantitativamente diferentes de los sistemas no vivos, y que contienen dentro de sí un «espíritu vital» que los capacita para desempeñar actividades que no pueden ser llevadas a cabo fuera del organismo vivo. Éste concepto se conoce como vitalismo, y a quienes lo componen, como vitalistas.

En el siglo XVII, los vitalistas tuvieron oposición por parte de un grupo conocido como mecanicista. El filósofo francés René Descartes fue con destacado proponente de este punto de vista. Los mecanicista comenzaron mostrando que el cuerpo trabajaba esencialmente de la misma manera que una máquina; los brazos y las piernas se movían como palancas, el corazón como una bomba, los pulmones como fuelles y el estómago como un mortero con su mano. Aunque estos modelos mecánicos simples eran de utilidad para la comprensión del funcionamiento del cuerpo animal, para el siglo XIX el debate acerca de las características distintivas de los sistemas vivos había progresado más allá. El argumento se centró ahora si la química de los organismos vivos estaba gobernada o no por los mismos principios que la química realizada en el laboratorio. Los vitalistas sostenían que las operaciones químicas llevadas acabo por los tejidos vivos no podían desarrollarse experimentalmente en el laboratorio, y clasificaban las reacciones en dos categorías: «químicas» y «vitales». Sus nuevos opositores, conocidos como reduccionistas (dado que creían que las operaciones complejas de los sistemas vivos podrían reducirse a otras más simples y más fácilmente comprensibles), lograron una victoria parcial cuando el químico alemán Friedrich Wöhler convirtió una sustancia «inorgánica» (cianato de amonio) en una sustancia orgánica conocida (urea). Por otra parte, los alegatos de los vitalistas estaban apoyados por 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 lo vivo o inorgánico.

A fines del siglo XIX el principal vitalista era Louis Pasteur, quien sostenía que los cambios que tenían lugar cuando el jugo de fruta se transformaba en vino eran «vitales» y podían ser llevados a cabo solo por células vivas, las células de levadura. A pesar de muchos avances en la química esta etapa de la controversia duró hasta casi terminar el siglo. Sin embargo, en 1898 los químicos alemanes Edward y Hans Brüchner mostraron que una sustancias extraída de las levaduras podía producir fermentación fuera de la célula viva. (A esta sustancia se lo dio el nombre de enzima, de «zyme«, la palabra griega que significa «levadura» o «fermento».) Se demostró que una reacción «vital» era química, y el asunto fue finalmente dejado de lado. En la actualidad se acepta generalmente que los sistemas vivos «obedecen» a las reglas de la química y la física, y los biólogos modernos ya no creen en un «principio vital».

La comprensión acerca de que los sistemas vivos obedecen a las leyes de la física y la química abrió una nueva era en la historia de la biología. Se estudió un número creciente de organismos desde el punto de vista de su composición química y de la reacciones químicas que tenían lugar dentro de sus cuerpos. Éstos estudios, que continúan actualmente un ritmo extraordinario, han producido una gran cantidad de información y provee de un fundamento esencial a la biología contemporánea. Tal vez, la prueba mayor ocurrió hace aproximadamente 70 años. Una de las características más sorprendente de los seres vivos es su capacidad para reproducirse, para generar copias fieles de ellos mismos. Aproximadamente en 1950 se mostró que esta capacidad residía en un tipo único de molécula química, el ácido desoxirribonucleico (ADN). La carrera para descubrir la estructura de esta molécula comenzaba, y la pregunta en la mente de todos era así la estructura de esta molécula «siempre» podría explicar los misterios de la herencia o no.

Todos los organismos requieren energía

Entre las leyes de la física que son pertinentes a 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 ni destruida, es decir, la energía total del universo permanece constante; y (2) todos los fenómenos naturales proceden del modo tal que las concentraciones de energía tienen a dispersarse o volverse aleatorias. Un objeto calentado, que es un ejemplo de energía concentrada, pierde su calor hacia el entorno.

Un sistema vivo, que es una concentración de energía de otra clase, puede mantenerse frente a esta tendencia solamente por un ingreso constante de energía. Los organismos vivos son expertos en la conversión energética. La energía que ingresa, ya sea en la 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. Este trabajo incluye el dar energía no solo para los numerosos procesos que constituyen las actividades del organismo, sino también para la síntesis de una enorme diversidad de moléculas y estructuras celulares. En el curso del trabajo celular, la energía puede transformarse ulteriormente en energía cinética, energía térmica o de nuevo en energía luminosa. Esta finalmente se disipa y el organismo debe incorporar más energía.

Este flujo de energía es la esencia de la vida. Puede comprenderse mejor a una célula como un complejo de sistemas para transformar energía. En el otro extremo de la escala biológica, la estructura de la biosfera, es decir, la totalidad del mundo vivo, está determinada por los intercambios de energía que ocurren entre los grupos de organismos que se encuentran en ella. De modo similar, la evolución puede ser vista como una competencia entre organismos para el uso más eficiente de los recursos energéticos. Y final.

Fuente: Biología. Curtis & Barnes.