LOR PRINCIPIOS CIENTÍFICOS FUNDAMENTAN TODA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA. EVOLUCIÓN: LA TEORÍA UNIFICADORA DE LA BIOLOGÍA

Tomado de Biología: Audesirk, Audesirk y Byers. Octava Edición. 2008.

PRINCIPIOS CIENTÍFICOS QUE FUNDAMENTAN TODA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA. EVOLUCIÓN: LA TEORÍA UNIFICADORA.

La investigación científica, se basa en suposiciones. Aunque nunca es posbible demostrar absolutamente tales suposiciones, se les ha probado validado de forma tan exhasutiva que se las llama principios científicos.


La Biología es un principio científico.
• Las investigaciones científicas se basan en un conjunto pequeño de suposiciones o principios:
1- TODOS LOS SUCESOS TIENEN CAUSAS NATURALES
2- LAS LEYES NATURALES RIGEN EN TODO LUGAR Y MOMENTO
3- LAS PERSONAS PERCIBEN SUCESOS NATURALES DE FORMA SIMILAR

TODOS LOS SUCESOS TIENEN CAUSAS NATURALES.
• Existen dos enfoques históricos para estudiar el origen de la vida:
1. Considera que algunos sucesos ocurren gracias a la intervención de fuerzas sobrenaturales. Por ejemplo, Dios creó todo lo existente.
2. Indica que todos los sucesos tienen causas naturales que podemos comprender (causalidad natural).
La teoría de la generación espontánea estaba en boga hasta el siglo XVII. Se creía que los gusanos se originaban a partir de la carne en putrefacción. Redi diseñó un experimento sencillo aparentemente en el cual trataba de refutar esta teoría. Él comprobó que las moscas son la causa de la aparición de gusanos en la carne y que éstos no surgen por generación espontánea.

LAS LEYES NATURALES RIGEN EN TODO LUGAR Y MOMENTO
• Por ejemplo la ley de la gravedad o el comportamiento de la luz, son ejemplos de que se cumplen en todo lugar y son las mismas en la actualidad que hace miles o millones de años.
Este principio es fundamental para comprender los sucesos biológicos (por ejemplo, la evolución) que ocurrieron antes de que hubiera seres humanos para observarlos.
El creacionismo se opone tanto a la causalidad natural como a la uniformidad en el tiempo:
• Los creacionistas creen que cada uno de los diferentes tipos de organismos fue creado individualmente en algún momento del pasado por intervención directa de Dios, que es lo opuesto a los sucesos que presenciamos en la actualidad.


LAS PERSONAS PERCIBEN SUCESOS NATURALES DE FORMA SIMILAR
La percepción común nos permite aceptar que la información de otros seres humanos es confiable. Por ejemplo el experimento de Redi es confiable y nosotros podemos percibir ahora esa observación de manera similar.
La percepción común, por lo general, no se presenta en la apreciación del arte, la poesía y la música, ni entre las culturas o creencias religiosas:
– Los sistemas de valores son subjetivos.
– La ciencia requiere de información recopilada objetivamente.

EL MÉTODO CIENTÍFICO ES LA BASE DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA
Es un método riguroso para efectuar observaciones de fenómenos. La Biología y otras ciencias utilizan el método científico, que tiene características determinadas y presenta varios pasos o fases. (Revisar consulta).
1. La observación de algún fenómeno específico.
Conduce al desarrollo de preguntas.
2. La formulación de una hipótesis.
Una suposición que ofrece la explicación natural del fenómeno observado y debe conducir a una predicción.
3. Las pruebas por medio de experimentos.
Observaciones adicionales cuidadosamente controladas.
4. El desarrollo de una conclusión.

Evaluación de la hipótesis a la luz de los datos experimentales.
• Los experimentos simples prueban la afirmación de que una sola variable es la causa de una sola observación.
• El experimento debe descartar otras posibles variables como la causa de la observación.
• Los experimentos simples prueban la afirmación de que una sola variable es la causa de una sola observación.
• El experimento debe descartar otras posibles variables como la causa de la observación
• Los científicos diseñan controles en sus experimentos.
• En los controles, todas las variables que no se someten a prueba permanecen constantes.
El experimento de Redi es clásico y ayuda a comprender las fases o etapas del método científico, además de ilustrar el principio de la causalidad natural. (Observar siguiente página).

Limitaciones del método científico
• Pocas veces se puede tener la certeza de que se han controlado todas las variables.
Las conclusiones científicas basadas en datos experimentales siempre deben permanecer como tentativas y estar a sujetas a revisión, si nuevas observaciones o experimentos así lo exigen.

LA COMUNICACIÓN ES ESENCIAL PARA LA CIENCIA
Un experimento bien diseñado si no se ha comunicado minuciosamente y con exactitud, será infructuoso.
El diseño experimental de Redi y de muchos otros investigadores han sobrevivido porque sus registros, sus métodos y observaciones fueron transmitidos o comunicados. Así pudieron verificarse. Un aspecto fascinante de la investigación científica es que cuando un investigador obtienen una conclusión, ésta de inmediato origina más preguntas que conducen a otras hipótesis y a más experimentos.

LA CIENCIA ES UN ESFUERZO HUMANO.
• Los rasgos de la personalidad humana son parte de la “ciencia verdadera”.
• A los científicos los impulsan los mismos intereses, ambiciones, logros y temores que a todas las personas.
• Los científicos a veces cometen errores.
• Los accidentes, las conjeturas afortunadas, las facultades intelectuales, y las controversias con científicos rivales hacen grandes aportaciones a los avances científicos. Recordemos lo que sucedió con el microbiólogo Alexander Fleming.
En la década de 1920, el bacteriólogo Alexander Fleming cultivó bacterias. Uno de los cultivos bacterianos de Fleming se contaminó con una mancha de un moho. Antes de tirar el recipiente del cultivo, Fleming observó que cerca del moho (Penicillium) no crecían bacterias. Fleming estableció la hipótesis de que el moho liberaba una sustancia que acababa con las bacterias que crecían cerca de él. Pruebas posteriores, usando caldo de cultivos de Penicillium puro, llevaron a la producción del primer antibiótico: la penicilina. Las investigaciones científicas posteriores de Fleming convirtieron un afortunado “accidente” en un gran descubrimiento. “La casualidad favorece a las mentes preparadas” (Louis Pasteur).

TEORÍAS CIENTÍFICAS
Una teoría científica tiene un significado distinto al del uso cotidiano.
– Muchas personas usan la palabra teoría para referirse a una hipótesis, o a una “conjetura informada”.
– Una teoría científica es una explicación general de fenómenos naturales importantes, desarrollada a través de observaciones extensas y reproducibles.
– Es más parecida a un principio o a una ley natural, como por ejemplo, teorías científicas como la teoría atómica (de que toda la materia se compone de átomos), la teoría de la gravitación (de que los objetos se atraen mutuamente) , y la teoría celular (de que todos los seres vivos se componen de células).
Los científicos describen los principios fundamentales como teorías en vez de cómo hechos, porque una premisa básica de la investigación científica es que se debe realizar con la mente abierta. Si surgen evidencias convincentes, la teoría se modificará.
• Nuevas pruebas científicas podrían motivar la revisión radical de una teoría existente. Ejemplo: el descubrimiento de los priones. Antes de la década de 1980, todos los agentes de las enfermedades infecciosas conocidas poseían uno de los dos tipos de ácidos nucleicos, DNA o RNA. En 1982, Stanley Prusiner publicó evidencia de que la enfermedad infecciosa de los bovinos, scrapie, era originada por una proteína (una “partícula de proteína infecciosa” o prión). Se descubrió que los priones son los causantes de “la enfermedad de las vacas locas”, y de enfermedades en los humanos. La voluntad de los científicos para modificar las creencias arraigadas para aplicar nueva información, fue fundamental para comprender y desarrollar el estudio de los priones. Antes del descubrimiento de los priones, el concepto de una proteína infecciosa era desconocido para la ciencia.

LA CIENCIA SE BASA EN EL RAZONAMIENTO
Las teorías científicas nacen del razonamiento inductivo, que es un proceso de hacer una generalización con base en muchas observaciones específicas que la apoyan. Se usa en el desarrollo de las teorías científicas.
– Una generalización se crea en base a muchas observaciones. Por ejemplo, la teoría celular (todos los organismos que tienen los atributos de la vida se componen de una o más células) surge de muchas observaciones que indican que la base de la vida son las células.
Formulada una teoría científica, puede servir para apoyar el razonamiento deductivo, que es el proceso de generar hipótesis acerca del resultado de un experimento o una observación específicos, con base en una generalización bien sustentada, como una teoría científica. Por ejemplo si se halla un organismo nuevo que presente todas las características de la vida, los investigadores pueden deducir que estará compuesto por células.
Una diferencia fundamental entre una teoría científica y una creencia basada en la fe es que la primera puede refutarse, mientras que la creencia no puede hacerlo.

LAS TEORÍAS CIENTÍFICAS SE ESTABLECEN DE MANERA QUE POTENCIALMENTE PUEDE REFUTARSE

Una diferencia fundamental entre una teoría científica y una crencia basada en la fe es que la teoría puede refutarse y la segunda no puede refutarse. Refutar significa demostrar la falsedad de una idea considerada verdadera.

EVOLUCIÓN: LA TEORÍA UNIFICADORA DE LA BIOLOGÍA

"Nada tiene sentido en Biología, si no es a la luz de la evolución".

* Por qué las serpientes no tienen patas?

* Por qué los monos se parecen tanto a nosotros, inclusive en la estructura de sus genes y proteínas?

* Por qué hay fósiles de dinosaurios pero no hay dinosaurios vivos?

TODAS las respuestas a estas y muchas preguntas están en los procesos de la evolución.

–Tres procesos naturales sustentan la evolución.

Consulta una definición de Evolución: ........................................................................................

La teoría científica de la Evolución afirma que los organismos modernos descendieron, con ciertas modificaciones, de formas de vida preexistentes.

Desde que, a mediados del siglo XIX, dos naturalistas ingleses, Charles Darwin y Alfred Russel Wallace, formularon la teoría de la evolución por selección natural, ésta ha sido apoyada por abundantes evidencias.

La fuerza más importante en la evolución es la llamada selección natural.

Consulta qué es selección natural: ........................................................................................

Selección natural es un proceso mediante en el que los organismos con características específicas que les ayudan a enfrentar los rigores de su ambiente sobreviven y se reproducen con mayor éxito.

LOS CAMBIOS QUE OCURREN DURANTE LA EVOLUCIÓN son resultado de la selección natural que actúa sobre las vafriaciones heredadas que suceden entre los individulos de una población, lo cual origina cambios en la población de una generación a otra. La variación sobre la cual actúa la selección natural es un resultado de pequeñas diferencias en la composición genética de los individuos dentro de una población.

La evolución es consecuencia de tres procesos naturales:

La variabilidad genética entre los organismos se hereda.

• Analiza físicamente a tus compañeros: 'Son diversos no es verdad?


• A qué se deben sus diferencias? ..................................................................................................

Bien: Esta variación se debe a diferencias en el ambiente en el cual se desenvuelven, a su estilo de vida. Sin embargo la influencia principal radica en sus genes.

• Consulta qué son los genes? .............................................................................................................

Gen, unidad de herencia, partícula de material genético que determina la herencia de una característica determinada, o de un grupo de ellas. En términos moleculares puede definirse como la secuencia lineal de nucleótidos considerada como unidad de almacenamiento de información. Los genes están localizados en los cromosomas en el núcleo celular y se disponen en línea a lo largo de cada uno de ellos. Cada gen ocupa en el cromosoma una posición, o locus.

La información herediaria de todas las formas de vida (organismos de los tres dominios) conocidas está contenida dentro de un tipo de molécula llamada ácido desoxirribonucleico o DNA.

Dónde se encuentra el DNA de los organismos: ....................................................................................

En los cromosomas de cada célula. Se podría decir que es el manual de instrucciones molecular de la célula, es decir, es la guía para la construcción y el funcionamiento de su cuerpo.

Los genes son moléculas de DNA.

• Qué hace cada gen? .......................................................................................................................

Cada gen dirige la formación de uno de los componentes moleculares fundamentales del cuerpo del organismo.

Cuando se reproduce un organismo, pasa una copia de sus cromosoma con DNA a su progenie.

La exactitud del proceso de copiado del DNA es asombrosamente alta: En los seres humanos ocurren solo 25 errores (o mutaciones) por cada mil millones de bits de la información que se copia.

Lo anterior en condiciones normales.

• Consulta algunos factores que pueden causar mutaciones: ..........................................................

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La mayoría de las mutaciones no tienen efecto alguno o son inocuas.

Las mutaciones en las células de la piel a causa de la demasiada exposición a la luz solar (luz ultravioleta) puede ocasionar cáncer de piel.

En muy raras ocasiones sucederá mutaciones al formarse espermatozoides u óvulos, lo cual permite que transmita a la progenie del organismo; como resultado cada célula del cuerpo del nuevo individuo llevaría esta mutación hereditaria que afectaría de forma negativa el desarrollo del nuevo organismo. Otros cambios provocarían enfermedades conocidas como síndromes.

Cita un ejemplo de un síndrome causado por mutaciones genéticas: ................................................

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Otras mutaciones de hace miles de años se han transmitido de padres a hijos a través de incontables generaciones, que han provocado diferencias de altura, proporción corporal, rasgos faciales y color de piel, cabello, ojos.

LA SELECCIÓN NATURAL TIENDE A PRESERVAR LOS GENES QUE AYUDAN A UN ORGANISMO A SOBREVIVIR Y A REPRODUCIRSE.

•Los organismos que mejor enfrentan los desafíos de su ambiente son los que dejan más progenie.
•La selección natural preserva los genes que ayudan a los organismos a desarrollarse en su ambiente.

•Las adaptaciones son cambios en las estructuras, en los procesos fisiológicos o en las conductas de los organismos que ayudan a la supervivencia y a la reproducción en un ambiente específico.
•Las adaptaciones que son adecuadas para un ambiente, podrían ser inadecuadas para otro.

•Las especies que no pueden adaptarse a los cambios en el ambiente se extinguen (por ejemplo, los dinosaurios Triceratops).

Este Triceratops vivió en lo que ahora es el estado de Montana (USA) hace aproximadamente 70 millones de años. Nadie sabe con certeza qué provocó la extinción de los dinosaurios; pero sí sabemos que fueron incapaces de desarrollar nuevas adaptaciones para seguir el ritmo de los cambios en su hábitat.

•Los diferentes hábitats (ambientes) de un área junto con los procesos evolutivos de adaptación producen la diversidad de las especies, o biodiversidad.
•Los seres humanos son los responsables de acelerar el ritmo del cambio en el ambiente (y por consiguiente el ritmo de extinción de las especies).

La destrucción de las selvas tropicales por la tala indiscriminada amenaza la mayor reserva de diversidad biológica del planeta. Las interrelaciones, como las que se han desarrollado entre la flor Heliconia y el colibrí que la poliniza, o entre una rana y la bromelia donde vive, sustentan estas comunidades tan diversas; no obstante, las actividades humanas hacen que peligren.