Contenido Solemne 1

• 1.1 ¿Cómo estudian la vida los científicos?

• 1.2 Evolución: La teoría unificadora de la biología

• 1.3 ¿Cuáles son las características de los seres vivos?

• 1.4 ¿Cómo clasifican los científicos en categorías la diversidad de los seres vivos?

• 1.5 ¿Cómo ilumina la vida diaria el conocimiento de la biología?

¿Cómo estudian la vida los científicos? – La vida puede estudiarse en diferentes niveles

de organización.– Los principios científicos fundamentan toda

investigación científica. – El método científico es la base de la

investigación científica.– La comunicación es esencial para la ciencia– La ciencia es un esfuerzo humano.– Las teorías científicas se han probado una y otra

vez.

La célula: la unidad más pequeña de la vida

• Algunas formas de vida consisten en una sola célula.

• En las formas de vida multicelulares, las células se combinan para formar los tejidos.

• Los tejidos se combinan para formar órganos, que al realizar conjuntamente una sola función forman un sistema de órganos.

• Los organismos multicelulares tienen varios sistemas de órganos.

Niveles de organización

• 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 leyes naturales son válidas en todo lugar

• 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.

Percepción común

El método científico

• La investigación científica es un método riguroso para efectuar observaciones.

• El método científico consiste en 4 operaciones interrelacionadas.

• 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

El método científico

• Los científicos diseñan controles en sus experimentos.

• En los controles, todas las variables que no se someten a prueba permanecen constantes.

• El método científico se ilustra con el experimento de Francesco Redi.

El método científico

Los experimentos de Francesco Redi

Los experimentos de Francesco Redi

• Los resultados de los experimentos deben comunicarse minuciosa y exactamente a otros científicos para que puedan repetirlos.

• Con la repetición de otros científicos y su verificación, los resultados científicos pueden utilizarse con seguridad como la base de experimentos adicionales.

Limitaciones del método científico

• Una teoría científica es una explicación general de fenómenos naturales importantes.– Se desarrolla a través de observaciones

extensas y reproducibles.

– Es más parecida a un principio o a una ley natural (por ejemplo, a teorías científicas como la teoría atómica, la teoría de la gravitación, y la teoría celular).

– Si surgen evidencias convincentes, la teoría se modificará.

Teoría científica

La ciencia se basa en el razonamiento

• Razonamiento inductivo– 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.

• Razonamiento deductivo – El proceso de generar hipótesis con base en

una generalización bien sustentada (como una teoría).

Por ejemplo, según la teoría celular, si se halla un organismo nuevo que presente todos los atributos de la vida, se puede conjeturar con certeza que estará compuesto por células.

La ciencia se basa en el razonamiento

– Tres procesos naturales sustentan la evolución.– La variabilidad genética entre los organismos se

hereda.– La selección natural tiende a preservar los

genes que ayudan a un organismo a sobrevivir y a reproducirse.

Evolución: La teoría unificadora de la biología

Teoría unificadora de la biología

• 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.

• Quienes consideran la evolución como “una mera teoría” tienen una idea totalmente equivocada de lo que significa la teoría para los científicos.

Tres procesos naturales sustentan la evolución

• Charles Darwin y Alfred Russel Wallace formularon la base de nuestra comprensión moderna de la evolución.

• La evolución es consecuencia de tres procesos naturales.

1.La variación genética entre miembros de una población.

2.La herencia de esas variaciones a la descendencia de individuos que son portadores de la variación.

3.La selección natural, es decir, la reproducción favorecida de organismos con variaciones que les ayudan a enfrentar su ambiente.

Tres procesos naturales sustentan la evolución

Variabilidad genética

• La variabilidad genética surge de los segmentos de DNA (genes).

• Los cambios en los genes (mutaciones) alteran la información genética dentro de los cromosomas.

• Las mutaciones se presentan por diversas causas:– Pueden presentarse por la radiación.

– A veces surgen por errores en el proceso de copiado del DNA durante la reproducción celular.

Figura 1-6 DNA. Un modelo generado por computadora del DNA, la molécula de la herencia. Como señaló su descubridor James Watson, “una estructura así de maravillosa simplemente tiene que existir”.

• Efectos de la mutación– Ningún efecto (inocuas).

– Disminución en la capacidad del organismo para funcionar.

– Muerte del organismo.

– Aumento en la capacidad del organismo para sobrevivir y reproducirse (poco común).

• Las mutaciones que se presentaron hace millones de años y se han transmitido a través de incontables generaciones, provocan diferencias en los miembros de una especie.

Variabilidad genética

Selección natural

• 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.

Selección natural

Este Triceratops vivió en lo que ahora es el estado de Montana 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.

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 esta 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.

Los seres vivos están compuestos de células

• Los seres vivos tienen una estructura compleja y organizada.

• La teoría celular señala que la célula es la unidad básica de la vida.

• Que los seres vivos están formados de células.

• Que las células provienen de otras células.

Los seres vivos están compuestos de células

Figura 1-2 La célula es la unidad más pequeña de la vidaEsta micrografía de una célula vegetal, coloreada de manera artificial, muestra la pared celular que rodea y da soporte a las células vegetales (no a las animales). Junto a la pared, la membrana plasmática (presente en todas las células) controla las sustancias que entran en la célula y las que salen de ella. El núcleo contiene el DNA de la célula. Ésta también contiene varios tipos de organelos especializados. Algunos almacenan los alimentos; otros los descomponen para obtener energía útil. En las plantas, algunos organelos captan la energía luminosa.

• Todas las células contienen:– Genes que brindan la información

necesaria para controlar la vida de la célula.

– Organelos, pequeñas estructuras que se especializan en realizar funciones específicas.

– Una membrana plasmática que separa a los organelos y al medio acuoso que los rodea del mundo exterior.

Los seres vivos están compuestos de células

Homeostasis

• Los mecanismos de la homeostasis incluyen:– Sudar cuando hace calor o refrescarse con agua

fría.– Metabolizar más alimentos cuando hace frío,

tomar el sol, o subir el termostato de una habitación.

– Regular con precisión la cantidad de agua y sal dentro de sus células

• Los organismos siguen creciendo y cambiando mientras mantienen la homeostasis.

¿Cómo clasifican los científicos en categorías la diversidad de los seres vivos?

– Los tipos de células procarióticas y eucarióticas se agrupan en tres categorías llamados dominios. Los dominios son: Bacteria, Archaea y Eukarya.

– Los unicelulares más simples se agrupan en Bacteria y Archaea y en el dominio Eukarya lo integran los organismos unicelulares o multicelulares más complejos.

– La forma en que los organismos adquieren la energía.

Figura 1-11 Los dominios y reinos de la vida

animales hongos

Vegetales

protistas

• Los miembros del dominio Eukarya se subdividen en cuatro reinos:– Protista– Fungi– Plantae– Animalia

Categorías de la vida

Formas en que los organismos obtienen energía

• Autótrofos (“se autoalimentan”)– Organismos fotosintéticos que capturan la

luz del sol y la almacenan en azúcares y grasas.

Incluye a las plantas, algunos protistas y algunas bacterias.

• Heterótrofos (“se alimentan de otros”)– Organismos que adquieren energía al

ingerir las moléculas de los cuerpos de otros organismos.

Incluye a muchas arqueas, bacterias, protistas, hongos y animales.

– El tamaño del alimento que consumen difiere desde moléculas de alimento individuales, hasta la ingestión y digestión de trozos de alimento.

Formas en que los organismos obtienen energía

La ciencia forma parte de la vida cotidiana de los seres humanos

• Podemos usar el método científico mientras observamos las cosas que hay en la naturaleza.

• Aunque apliquemos el pensamiento científico a las observaciones naturales, nuestra capacidad de asombro y apreciación no disminuyen.