Tema 1:ciencia y biología
1. La ciencia y el vocabulario científico
La ciencia es un método para obtener conocimiento sobre la naturaleza mediante la observación, la
formulación de preguntas y la comprobación de explicaciones. Su objetivo es entender y describir los
fenómenos naturales de forma racional y objetiva. El lenguaje científico utiliza prefijos y sufijos con significado
propio (como bio- = vida y -logía = estudio), lo que permite definir con precisión los conceptos; por ejemplo, la
biología es la ciencia que estudia la vida.
La tecnología es la aplicación práctica del conocimiento científico para mejorar la calidad de vida humana, por
lo que se considera ciencia aplicada. Todas las ciencias naturales emplean un procedimiento común: el
método científico, que es una forma sistemática de recopilar información y comprobar ideas.
El método científico comienza con la observación, que es la base de todo conocimiento científico y consiste
en analizar la realidad tal como se presenta. A partir de la observación se formula una hipótesis, que es una
posible explicación basada en conocimientos previos. La hipótesis se somete a prueba mediante la
experimentación, utilizando un grupo control y un grupo experimental que difieren en una variable
independiente. Los resultados obtenidos (datos) se analizan midiendo la variable dependiente y, finalmente,
se extraen conclusiones para aceptar o rechazar la hipótesis.
En ciencia, una teoría es una explicación fiable de un fenómeno natural que ha sido confirmada
repetidamente, aunque puede modificarse o sustituirse con nuevos datos. Una ley científica describe cómo
ocurre un fenómeno, pero no explica necesariamente por qué ocurre.
La biología como ciencia empírica
El conocimiento puede adquirirse por sentido común, por pensamiento abstracto (ciencias formales como
matemáticas) o por el método experimental, propio de las ciencias empíricas. La biología pertenece a estas
últimas, ya que sus hipótesis deben ser verificables experimentalmente. El criterio de demarcación separa las
ciencias experimentales de las que no lo son: solo son científicas aquellas hipótesis que pueden comprobarse
mediante experimentos.
La biología se define como la ciencia que organiza sistemáticamente el conocimiento sobre los seres vivos
basándose en hipótesis, leyes y teorías contrastables. Utiliza métodos inductivos (de lo particular a lo general)
y el método hipotético-deductivo, que avanza rechazando hipótesis falsas, ya que en ciencia no se puede
demostrar una verdad absoluta, pero sí su falsedad.
2. El origen de la vida
La historia de la vida y la historia geológica de la Tierra están íntimamente relacionadas. La vida apareció
hace aproximadamente 3500–3800 millones de años y ha evolucionado desde entonces dando lugar a
nuevas formas de vida.
El creacionismo propone que la vida fue creada por un ente superior, pero no es una hipótesis científica
porque no puede comprobarse experimentalmente. En cambio, la evolución química sostiene que la vida se
originó a partir de materia no viva bajo las condiciones de la Tierra primitiva. Esta teoría fue desarrollada
principalmente por Oparin y Haldane, quienes propusieron que las moléculas orgánicas se fueron haciendo
cada vez más complejas hasta formar sistemas capaces de metabolismo y autorreplicación.
Según esta teoría, en los océanos primitivos se acumulaban compuestos orgánicos que se agruparon
progresivamente hasta formar protobiontes, estructuras capaces de aislarse del medio, intercambiar
sustancias y crecer. Posteriormente aparecieron funciones como el metabolismo, la reproducción y el
crecimiento.
, Etapas de la evolución química
En una primera etapa se produjo la síntesis abiótica de monómeros orgánicos como aminoácidos y
nucleótidos. Esta hipótesis fue confirmada experimentalmente por Miller y Urey en 1953, al simular las
condiciones de la atmósfera primitiva, que era reductora (sin oxígeno libre). En una atmósfera oxidante estas
moléculas no habrían sido estables.
En la segunda etapa, los monómeros se unieron formando polímeros como proteínas y ácidos nucleicos. La
ausencia de oxígeno permitió que estas moléculas se mantuvieran estables y aumentaran su complejidad.
En la tercera etapa surgieron los protobiontes, agregados de moléculas orgánicas rodeados por una capa
lipídica. En su interior podían ocurrir reacciones químicas, crecer y dividirse de forma rudimentaria. Más tarde
apareció la fotosíntesis anaerobia y después la aerobia, lo que liberó oxígeno a la atmósfera y la transformó
en oxidante, permitiendo la respiración aerobia.
La cuarta etapa corresponde al origen de la información hereditaria. Se cree que las primeras moléculas con
capacidad de autorreplicación fueron ARN, que además podían actuar como catalizadores (ribozimas).
Posteriormente, las proteínas asumieron la función catalítica y el ADN se convirtió en el principal almacén de
la información genética, sistema que se mantiene en los seres vivos actuales.
3. Origen de los seres vivos y del metabolismo
El registro fósil indica que los primeros seres vivos aparecieron hace unos 3800 millones de años y eran
protocélulas con capacidad de autorreproducción. El origen del metabolismo es clave para entender el paso
de sistemas químicos a células vivas.
Los procesos metabólicos básicos son comunes a todos los seres vivos, siendo la fermentación anaerobia el
más primitivo. Se cree que los primeros organismos fueron heterótrofos anaerobios, similares a bacterias
actuales como Clostridium, que se alimentaban de moléculas orgánicas presentes en el medio.
Existe debate sobre si las primeras células fueron heterótrofas o autótrofas quimiosintéticas. Según una
hipótesis, la escasez progresiva de moléculas orgánicas favoreció la aparición de organismos capaces de
sintetizarlas a partir de compuestos inorgánicos, lo que les dio ventaja evolutiva.
Aparición de la fotosíntesis y del metabolismo aerobio
La fotosíntesis permitió a los organismos autótrofos sintetizar azúcares a partir de CO₂ y agua, liberando
oxígeno como producto residual. Inicialmente se usaron compuestos distintos del agua como fuente de
hidrógeno, pero más tarde se impuso la fotosíntesis oxigénica.
La acumulación progresiva de oxígeno permitió la formación de la capa de ozono y la colonización de zonas
superficiales y terrestres. El oxígeno resultó tóxico para muchos organismos anaerobios, pero favoreció la
aparición del metabolismo aerobio, mucho más eficiente energéticamente, basado en la respiración celular.
4. Aparición y radiación de los procariotas
Los procariotas dominaron la Tierra durante más de mil millones de años. Actualmente se distinguen dos
grandes grupos: eubacterias y arqueobacterias, diferenciados mediante el análisis del ARNr. Muchos
procariotas actuales viven en condiciones extremas, lo que ayuda a entender las condiciones de la Tierra
primitiva.
Durante su radiación evolutiva se desarrollaron rutas metabólicas comunes, la fotosíntesis anaerobia y
aerobia, la fijación de CO₂ y N₂, el uso de transportadores de electrones y el ciclo de Krebs, consolidando la
diversidad metabólica bacteriana.
5. Origen de los eucariotas
1. La ciencia y el vocabulario científico
La ciencia es un método para obtener conocimiento sobre la naturaleza mediante la observación, la
formulación de preguntas y la comprobación de explicaciones. Su objetivo es entender y describir los
fenómenos naturales de forma racional y objetiva. El lenguaje científico utiliza prefijos y sufijos con significado
propio (como bio- = vida y -logía = estudio), lo que permite definir con precisión los conceptos; por ejemplo, la
biología es la ciencia que estudia la vida.
La tecnología es la aplicación práctica del conocimiento científico para mejorar la calidad de vida humana, por
lo que se considera ciencia aplicada. Todas las ciencias naturales emplean un procedimiento común: el
método científico, que es una forma sistemática de recopilar información y comprobar ideas.
El método científico comienza con la observación, que es la base de todo conocimiento científico y consiste
en analizar la realidad tal como se presenta. A partir de la observación se formula una hipótesis, que es una
posible explicación basada en conocimientos previos. La hipótesis se somete a prueba mediante la
experimentación, utilizando un grupo control y un grupo experimental que difieren en una variable
independiente. Los resultados obtenidos (datos) se analizan midiendo la variable dependiente y, finalmente,
se extraen conclusiones para aceptar o rechazar la hipótesis.
En ciencia, una teoría es una explicación fiable de un fenómeno natural que ha sido confirmada
repetidamente, aunque puede modificarse o sustituirse con nuevos datos. Una ley científica describe cómo
ocurre un fenómeno, pero no explica necesariamente por qué ocurre.
La biología como ciencia empírica
El conocimiento puede adquirirse por sentido común, por pensamiento abstracto (ciencias formales como
matemáticas) o por el método experimental, propio de las ciencias empíricas. La biología pertenece a estas
últimas, ya que sus hipótesis deben ser verificables experimentalmente. El criterio de demarcación separa las
ciencias experimentales de las que no lo son: solo son científicas aquellas hipótesis que pueden comprobarse
mediante experimentos.
La biología se define como la ciencia que organiza sistemáticamente el conocimiento sobre los seres vivos
basándose en hipótesis, leyes y teorías contrastables. Utiliza métodos inductivos (de lo particular a lo general)
y el método hipotético-deductivo, que avanza rechazando hipótesis falsas, ya que en ciencia no se puede
demostrar una verdad absoluta, pero sí su falsedad.
2. El origen de la vida
La historia de la vida y la historia geológica de la Tierra están íntimamente relacionadas. La vida apareció
hace aproximadamente 3500–3800 millones de años y ha evolucionado desde entonces dando lugar a
nuevas formas de vida.
El creacionismo propone que la vida fue creada por un ente superior, pero no es una hipótesis científica
porque no puede comprobarse experimentalmente. En cambio, la evolución química sostiene que la vida se
originó a partir de materia no viva bajo las condiciones de la Tierra primitiva. Esta teoría fue desarrollada
principalmente por Oparin y Haldane, quienes propusieron que las moléculas orgánicas se fueron haciendo
cada vez más complejas hasta formar sistemas capaces de metabolismo y autorreplicación.
Según esta teoría, en los océanos primitivos se acumulaban compuestos orgánicos que se agruparon
progresivamente hasta formar protobiontes, estructuras capaces de aislarse del medio, intercambiar
sustancias y crecer. Posteriormente aparecieron funciones como el metabolismo, la reproducción y el
crecimiento.
, Etapas de la evolución química
En una primera etapa se produjo la síntesis abiótica de monómeros orgánicos como aminoácidos y
nucleótidos. Esta hipótesis fue confirmada experimentalmente por Miller y Urey en 1953, al simular las
condiciones de la atmósfera primitiva, que era reductora (sin oxígeno libre). En una atmósfera oxidante estas
moléculas no habrían sido estables.
En la segunda etapa, los monómeros se unieron formando polímeros como proteínas y ácidos nucleicos. La
ausencia de oxígeno permitió que estas moléculas se mantuvieran estables y aumentaran su complejidad.
En la tercera etapa surgieron los protobiontes, agregados de moléculas orgánicas rodeados por una capa
lipídica. En su interior podían ocurrir reacciones químicas, crecer y dividirse de forma rudimentaria. Más tarde
apareció la fotosíntesis anaerobia y después la aerobia, lo que liberó oxígeno a la atmósfera y la transformó
en oxidante, permitiendo la respiración aerobia.
La cuarta etapa corresponde al origen de la información hereditaria. Se cree que las primeras moléculas con
capacidad de autorreplicación fueron ARN, que además podían actuar como catalizadores (ribozimas).
Posteriormente, las proteínas asumieron la función catalítica y el ADN se convirtió en el principal almacén de
la información genética, sistema que se mantiene en los seres vivos actuales.
3. Origen de los seres vivos y del metabolismo
El registro fósil indica que los primeros seres vivos aparecieron hace unos 3800 millones de años y eran
protocélulas con capacidad de autorreproducción. El origen del metabolismo es clave para entender el paso
de sistemas químicos a células vivas.
Los procesos metabólicos básicos son comunes a todos los seres vivos, siendo la fermentación anaerobia el
más primitivo. Se cree que los primeros organismos fueron heterótrofos anaerobios, similares a bacterias
actuales como Clostridium, que se alimentaban de moléculas orgánicas presentes en el medio.
Existe debate sobre si las primeras células fueron heterótrofas o autótrofas quimiosintéticas. Según una
hipótesis, la escasez progresiva de moléculas orgánicas favoreció la aparición de organismos capaces de
sintetizarlas a partir de compuestos inorgánicos, lo que les dio ventaja evolutiva.
Aparición de la fotosíntesis y del metabolismo aerobio
La fotosíntesis permitió a los organismos autótrofos sintetizar azúcares a partir de CO₂ y agua, liberando
oxígeno como producto residual. Inicialmente se usaron compuestos distintos del agua como fuente de
hidrógeno, pero más tarde se impuso la fotosíntesis oxigénica.
La acumulación progresiva de oxígeno permitió la formación de la capa de ozono y la colonización de zonas
superficiales y terrestres. El oxígeno resultó tóxico para muchos organismos anaerobios, pero favoreció la
aparición del metabolismo aerobio, mucho más eficiente energéticamente, basado en la respiración celular.
4. Aparición y radiación de los procariotas
Los procariotas dominaron la Tierra durante más de mil millones de años. Actualmente se distinguen dos
grandes grupos: eubacterias y arqueobacterias, diferenciados mediante el análisis del ARNr. Muchos
procariotas actuales viven en condiciones extremas, lo que ayuda a entender las condiciones de la Tierra
primitiva.
Durante su radiación evolutiva se desarrollaron rutas metabólicas comunes, la fotosíntesis anaerobia y
aerobia, la fijación de CO₂ y N₂, el uso de transportadores de electrones y el ciclo de Krebs, consolidando la
diversidad metabólica bacteriana.
5. Origen de los eucariotas
