La biología

La biología es la ciencia que engloba todas las disciplinas científicas cuyo objeto de estudio son los seres vivos. Se ocupa, por tanto, de la estructura, funcionamiento, ciclo reproductivo y evolución de todas las formas de vida que habitan en la Tierra, así como de su diversidad y de su interacción entre sí y con el medio.

Las diferencias entre un mineral, una planta y un animal resultan en primera instancia tan evidentes que parece que la definición de ser vivo no plantea duda alguna. Sin embargo, cuando se observan al microscopio macromoléculas orgánicas y proteínas infecciosas como los priones, que carecen de ácidos nucleicos, se detectan tales analogías que la frontera entre lo inerte y lo vivo parece no resultar tan patente.


Los «singulares y admirables» seres vivos (Lamarck) son el objeto de estudio de la biología

Según la definición tradicional, son organismos vivos aquel tipo de seres que nacen, crecen, se reproducen y mueren. Ahora bien, el nacimiento y la muerte, como punto inicial y final, son conceptos inexplicables sin el término a definir (la vida), mientras que el crecimiento es una noción un tanto ambigua y no claramente aplicable a todos los organismos vivos. Con la reproducción, en cambio, pisamos un terreno mucho más firme: a diferencia de cualquier sustancia inerte, un ser vivo es capaz de duplicarse o reproducirse, y, más importante aún, de transmitir esa capacidad a sus descendientes.

A partir de esta definición puede afirmarse que los primeros seres vivos que habitaron nuestro planeta fueron formas primarias de bacterias procariotas y algas verdeazuladas, cuyos restos fósiles más antiguos datan de hace 3.500 millones de años. Ello significa, pues, que la Tierra ha estado habitada por seres vivos aproximadamente durante tres cuartas partes de su «edad», que se estima en 4.600 millones de años.

El origen de la vida

De acuerdo con una de las hipótesis más difundidas, la materia orgánica tiene su origen en la materia inorgánica, según un proceso que se desarrolló en los principios de la formación de la Tierra. La teoría sostiene que la energía eléctrica de los rayos y las grandes tormentas provocaron la reacción de los gases atmosféricos entonces existentes; en tales reacciones se formaron las primeras moléculas orgánicas. De hecho, se han llevado a cabo experimentos de laboratorio consistentes en simular las condiciones descritas, y, a partir de una mezcla de los gases que se supone que componían la atmósfera terrestre (hidrógeno, amoníaco, metano y vapor de agua), se han obtenido moléculas orgánicas tales como algunos aminoácidos (componentes esenciales de las proteínas).


El químico estadounidense Stanley Miller obtuvo aminoácidos recreando
las condiciones ambientales existentes durante la formación de la Tierra

La principal dificultad a la hora de considerar como seres vivos a estas moléculas orgánicas estriba en que para ello sería necesario que fueran capaces de autorreproducirse y proporcionar la información suficiente a sus sucesoras como para poder mantener una misma estructura en generaciones sucesivas. Los estudios bioquímicos han demostrado que existe una única molécula capaz de duplicarse, el Ácido desoxirribonucleico (ADN). Para que tenga lugar la duplicación, el ADN ha de estar en contacto con determinadas enzimas, que son proteínas especializadas. Sin embargo, las proteínas no pueden autorreproducirse por sí mismas; en los seres vivos, son sintetizadas a partir de la información contenida en el ADN. Así pues, se necesita ADN para la producción de proteínas y proteínas para el proceso de duplicación del ADN.

Métodos de estudio de la biología

Como la mayor parte de las disciplinas científicas experimentales, la biología se basa en la observación de la naturaleza. Los objetivos primordiales de los antiguos naturalistas fueron el conocimiento y la descripción de los seres vivos. La moderna ciencia biológica tiene como fundamento la obtención de datos empíricos a partir de cuya comparación se intenta establecer leyes que expliquen los diferentes procesos de carácter general. Se formulan asimismo hipótesis que, si es posible, se contrastan mediante la realización de experimentos que las apoyen o las refuten.

El conocimiento biológico moderno se ha visto complementado por la utilización de técnicas instrumentales fundamentadas en otras disciplinas científicas. Así, los avances de la óptica han favorecido el empleo de los microscopios (ópticos, electrónicos y de barrido) y el análisis por difracción de rayos X. La química, por su parte, ha proporcionado técnicas analíticas de creciente precisión.


Microscopio electrónico de barrido

Por medio de diversos procedimientos, la biología ha podido profundizar en el conocimiento de la naturaleza en dimensiones nunca imaginadas por los antiguos investigadores. Asimismo, ha resultado fundamental para su progreso la introducción de métodos de análisis matemático, en particular estadístico, esenciales para el proceso de los datos obtenidos mediante la observación y la experimentación.

Ramas de la biología

La biología es una ciencia que comprende múltiples disciplinas. Ello se debe en parte a que el estudio de los seres vivos se puede realizar en los diferentes niveles de su organización estructural. Dado que los diferentes niveles están estrechamente interrelacionados, las ciencias biológicas tienen campos de estudio que se solapan entre sí, cuando no se produce la creación de una nueva por la hibridación de dos de ellas. Así, el estudio de la célula dio lugar al nacimiento de la citología; al registrarse los primeros conocimientos sobre los mecanismos de la herencia nació la citogenética, que los estudia en el nivel celular, y cuando se introdujeron métodos de análisis químico, se creó la citoquímica.

Los estudios biológicos sobre organismos en su integridad fueron los que primero se iniciaron. Se hizo una amplia división: la botánica estudiaba los vegetales y la zoología los animales. Posteriormente se produjeron especializaciones, como la ictiología (estudio de los peces), la entomología (estudio de los insectos), la micología (estudio de los hongos), etc. En ocasiones se registra un acercamiento entre la biología y diferentes áreas de la ciencia o de la técnica para aunar esfuerzos a la hora de resolver problemas de estudio concretos. Así, la paleontología fue un puente entre la biología y la geología, y la bioquímica enlazó biología y química.


Laboratorio de biotecnología

Las décadas de transición del siglo XX al siglo XXI fueron el escenario en el que se implantaron nuevas ramas de las ciencias biológicas, la mayor parte de ellas articuladas en torno a la biotecnología o bioingeniería, ciencia que aplica la metodología de las ciencias exactas y de las técnicas informáticas al estudio de los seres vivos. En este ámbito se han desarrollado múltiples disciplinas subordinadas como la bioinstrumentación, la biomecánica, la biocibernética o la bioinformática, que relacionan las diferentes ramas de la tecnología con el conocimiento biológico.

Un modo de intentar ordenar la multitud de especialidades y subespecialidades es partir del individuo para efectuar un descenso que recorra las disciplinas correspondientes a cada uno de los estratos organizativos hasta el nivel molecular, y luego ascender por las que estudian fenómenos supraindividuales. En todos los niveles es posible orientar el estudio no tanto a la descripción como al funcionamiento o a las interacciones, de donde surgen las ramas más o menos englobables bajo el término genérico de fisiología.

Del ser vivo a las moléculas

Todos los seres vivos que podemos observar directamente se caracterizan por tener propiedades visibles y mesurables: forma, talla, peso, proporciones, color, etc. La descripción de tales propiedades corporales de los organismos corresponde a la morfología. Si se penetra en el interior del propio organismo se observan integraciones características de subconjuntos, los órganos, relacionados entre sí por disposiciones específicas (sistema circulatorio, aparato digestivo); el estudio de este nivel de organización corresponde a la anatomía. Por su parte, todos los órganos están constituidos por estructuras más pequeñas, los tejidos, de cuyo nivel de organización se ocupa la histología.

A su vez, todos los tejidos son conjuntos o agrupaciones de unidades vivas elementales, las células y sus productos (matrices extracelulares), directamente observables gracias a la microscopía y, en particular, a la microscopía electrónica, que revela incluso los detalles arquitectónicos de las estructuras (orgánulos) constitutivas de las células; este nivel de organización es el que interesa a la citología o estudio de la célula. Por último, los constituyentes de las células son, con frecuencia, macromoléculas orgánicas bastante complejas (ácidos nucleicos, proteínas, aminoácidos), de cuya composición química y de cuya configuración se ocupa la biología molecular o bioquímica. Por debajo de ellas se accede ya al dominio de las moléculas simples, de los radicales y de los átomos, objeto de estudio de la química propiamente dicha.

De los seres vivos a las poblaciones

Todo ser vivo, en tanto que individuo, forma parte de una población cuya estructura es descrita por la demografía. Sin embargo, las poblaciones no son sino subconjuntos de entidades más amplias, las especies, que se caracterizan por la interfecundidad de los individuos que las componen. El reconocimiento y la clasificación de las especies, a partir de los caracteres que distinguen unas de otras, constituyen el objeto de estudio de la sistemática, que se ocupa asimismo de la diversidad del mundo viviente. La estructura espacial de la repartición geográfica de las poblaciones y de las especies es estudiada por la biogeografía, mientras que, desde una perspectiva temporal que abarca más de tres mil millones de años, la teoría de la evolución da cuenta de la formación de la actual multiplicidad de especies a partir de ancestros comunes.

Volviendo al nivel del individuo, además de la botánica y la zoología, consagradas a las especies que pueblan el reino vegetal y animal, existe también la microbiología, que, a pesar de su nombre, se centra sólo en algunos organismos microscópicos, especialmente en los virus (virología) y en las bacterias (bacteriología); ambas disciplinas poseen trascendental incidencia en la medicina. Otros seres semejantes, como los hongos microscópicos o las amebas, se incluyen en la botánica y la zoología. La paleontología estudia las especies extinguidas a partir de sus restos fósiles.

Fisiología e interacciones

A nivel macromolecular, las interacciones funcionales que sustentan la vida constituyen el objeto de estudio de la biología molecular. La fisiología celular estudia estas interacciones a nivel de la célula y de sus orgánulos constitutivos. La fisiología vegetal y animal y las diferentes subdisciplinas que la componen estudian las funciones de los diversos tejidos, órganos y aparatos hasta abarcar el organismo en su totalidad; la neurofisiología, por ejemplo, se ocupa del sistema nervioso. Hacia la reproducción se orientan la embriología, que describe el desarrollo del individuo desde la fecundación hasta el nacimiento, y la genética, centrada en la transmisión de la herencia biológica.

La biomecánica, por su parte, afronta el funcionamiento de los órganos y del organismo en referencia a la física y, en particular, a la mecánica, y también a la resistencia de los materiales. En la interfase entre el organismo y su ambiente se sitúa la etología o ciencia del comportamiento animal. La ecología, por su parte, constituye una especie de fisiología de las comunidades de seres vivos: analiza las relaciones que se establecen entre diferentes poblaciones que habitan en un mismo espacio, entre los individuos de la misma población y las generadas entre los seres vivos y el medio ambiente.

Historia de la biología

El término «biología» fue utilizado por primera vez en 1800 por el médico alemán Karl F. Burdach, si bien en su acepción actual la primicia corresponde al alemán Gottfried Treviranus y al francés Jean-Baptiste Lamarck, quienes lo usaron, dos años más tarde, para designar un campo de estudio, el de las propiedades funcionales de los seres vivos, que el progreso de las ciencias naturales estaba empezando a delimitar frente al cometido clásico de los naturalistas, demasiado preocupados hasta entonces por la catalogación.

Como ciencia de los seres vivos (esos organismos «singulares y admirables», en palabras de Lamarck), la biología actual es el resultado de un largo proceso que culmina en el siglo XIX con su establecimiento como ciencia moderna, gracias a la reestructuración del conjunto de sus conocimientos en torno a unos paradigmas básicos (la teoría celular, la herencia, la evolución) y a la definitiva refutación de apriorismos como la generación espontánea. La biología decimonónica arrinconó también las posiciones vitalistas (que postulaban la existencia de un principio o «fuerza vital» de naturaleza no observable que anima los seres vivos) en beneficio de las mecanicistas, según las cuales cualquier proceso biológico se puede explicar por medio de leyes físicas y químicas.


Tras el rechazo inicial, reflejado en esta caricatura de Darwin, la teoría de la
evolución se convirtió en uno de los paradigmas básicos de la biología moderna

Los primeros conocimientos biológicos datan de la época prehistórica. Dada su condición de cazador y recolector, el hombre primitivo debió conocer diferentes tipos de animales y plantas; resultaba muy valioso, por otra parte, descubrir los comportamientos y costumbres de las presas, así como los períodos de fructificación de los árboles. Entre el décimo y el quinto milenio antes de Cristo, época de inicio y desarrollo del Neolítico, se produjo una transformación cultural de gran magnitud con la aparición de la agricultura y la ganadería, unidas a cambios demográficos y sociales de amplio alcance. El lógico interés por la ciencia médica, así como la importancia del cultivo de vegetales y de la cría de animales para la manutención, contribuyeron a consolidar un conjunto de conocimientos básicos sobre las ciencias de la vida.

Existen testimonios escritos de que los babilonios de la época de Hammurabi, aproximadamente 1.800 años antes de la era cristiana, ya conocían la diferenciación sexual de las palmeras datileras. Se han encontrado también, en papiros y bajorrelieves, descripciones anatómicas y del cuerpo humano, así como estudios sobre los tejidos de las plantas de cultivo. Los antiguos egipcios disponían, asimismo, de conocimientos sobre plantas y aceites vegetales que aplicaban a las técnicas de embalsamamiento; el alcance de sus indudables saberes médicos y quirúrgicos es poco conocido.

Grecia y Roma

A partir del siglo VI a.C., con el florecimiento de la cultura clásica, se produjo un salto cualitativo en los avances de todas las ramas del saber. Por medio de la observación y de la deducción, los filósofos griegos intentaban acceder al conocimiento del mundo y de las leyes que lo rigen, en una actitud que constituye el origen de la ciencia occidental.

En algunos de los sistemas globales que fueron ideados se percibía ya una actitud evolucionista, puesto que sostenían que los seres vivos se habían formado a partir de materia inanimada. Para Tales de Mileto, por ejemplo, los seres vivos se habían formado por la condensación del agua. Su discípulo Anaximandro sostenía que los peces habían sido los primeros seres vivos (formados a partir del barro), y que al abandonar el agua habían comenzado a desarrollarse los demás animales.

En la isla de Cos, donde se había creado una importante escuela médica, vivió en el siglo V a.C. Hipócrates, a quien se considera el fundador de la medicina occidental. Por la influencia que sus ideas ejercieron posteriormente en Europa, tuvo especial importancia el filósofo Aristóteles, que vivió en el siglo IV a.C. De su obra destaca la creación del primer sistema de clasificación de los animales y la teoría sobre la adaptación estructural y funcional de los seres vivos al medio en el que habitan. Sus observaciones e intuiciones constituyeron referencias obligadas en Europa hasta el renacimiento, hasta el punto de que, en muchos casos, los descubrimientos de las ciencias biológicas modernas tuvieron que enfrentarse a los planteamientos aristotélicos.


Aristóteles

Teofrasto, discípulo de Aristóteles, estudió el mundo de las plantas desde diversos puntos de vista y fue considerado el fundador de la anatomía vegetal, dado que describió con precisión la estructura de los diversos tejidos, estableció su nomenclatura y analizó los fenómenos de la polinización y del desarrollo de las semillas, con lo que sentó las bases de la embriología botánica. A la caída del imperio de Alejandro Magno, el foco cultural se trasladó a Alejandría, en Egipto, donde destacaron Erasístrato, que efectuó estudios sobre el sistema circulatorio, y Herófilo, que describió el sistema nervioso.

En la época romana vivieron Dioscórides, que escribió un tratado sobre hierbas medicinales cuya influencia perduraría durante todo el medievo; Plinio el Viejo, cuya Historia Natural se convirtió en el libro de consulta mas leído y citado hasta el renacimiento, y Galeno, cuya obra constituiría durante muchos siglos el fundamento teórico de la práctica médica.

Edad Media

Tras la recesión de la cultura clásica, correspondió al mundo árabe la recuperación de un legado de conocimientos que posteriormente se reintrodujo en Europa por medio de traducciones del árabe al latín. Entre los científicos árabes de esta época destacan al-Jahiz, que vivió en el siglo IX y elaboró uno de los primeros tratados de zoología, el Libro de los animales, y Avicena (Ibn Sina), quien en el siglo XI escribió el llamado Canon de medicina, paradigma de la ciencia biológica medieval.

Durante los siglos XII y XIII se reactivó la cultura europea y se fundaron escuelas y universidades. Surgieron figuras como la de San Alberto Magno, que escribió tratados sobre animales y plantas basados en los escritos de Aristóteles, y Roger Bacon, que realizó estudios sobre casi todas las ramas del saber de su tiempo. A partir del siglo XIV comenzaron a practicarse disecciones de cadáveres, lo que supuso un gran avance de la anatomía.

Renacimiento

Durante el siglo XV se produjo un nuevo impulso en el estudio de la ciencia, y su propagación se vio favorecida por la invención de la imprenta. En el campo de la anatomía, Andrés Vesalio realizó una serie de estudios basados en disecciones a partir de las cuales se desarrolló un nuevo nivel de conocimiento del cuerpo humano. Sus estudios anatómicos se incluyen en su obra De humani corporis fabrica libri septem (Siete libros sobre la estructura del cuerpo humano, 1453), en que refutó la mayoría de los errores de los maestros antiguos y sentó las bases de la anatomía moderna.


Ilustración del sistema muscular en De humani corporis fabrica (1453), de Andrés Vesalio

En el campo de la fisiología, Miguel Servet comenzó el estudio de la circulación sanguínea, que sería completado en el siglo XVII por William Harvey. En esta época se escribieron diversos tratados de zoología y se describieron la flora y la fauna de las más lejanas regiones. En el gran desarrollo de la botánica influyó en buena medida la confección de herbarios, a los que se incorporaban las plantas aportadas por viajeros o expediciones científicas. Asimismo, se crearon jardines botánicos, generalmente ligados a universidades, como los de Pisa, Bolonia, Oxford o París.

El microscopio y la expansión de la biología

En el siglo XVIII se establecieron numerosas sociedades científicas como la Royal Society británica o la Academia de Ciencias francesa. Junto a ellas aparecen las primeras revistas científicas. En las discusiones que enfrentaban a los miembros de estas instituciones se hacía referencia con frecuencia a un instrumento que, desde el siglo anterior, había abierto nuevas puertas al conocimiento biológico: el microscopio.

La invención del microscopio permitió a los estudiosos observar e investigar la estructura celular de los organismos. La divulgación de las primeras imágenes ampliadas de seres vivos se debe a Francesco Stelluti, un italiano que, en 1625, publicó los dibujos de una abeja con un tamaño diez veces más grande que el natural. El italiano Marcello Malpighi examinó con su ayuda gran cantidad de tejidos animales y vegetales. En 1665, Robert Hooke descubrió la estructura celular y utilizó por vez primera la palabra «célula». Los primeros microorganismos, denominados entonces animálculos, fueron encontrados por el holandés Anton van Leeuwenhoek en infusiones que él mismo había preparado. El microscopio permitió también confirmar la existencia de espermatozoides en el líquido seminal.


Microscopio empleado por Robert Hooke (ilustración de su obra Micrographia, 1665)

Este último descubrimiento dio lugar a la escuela animalculista, que junto con la ovista fueron las dos tendencias opuestas dentro de la teoría conocida como preformación. Los preformistas sostenían que las células sexuales (el espermatozoide los animalculistas y el óvulo los ovistas) contenían una representación latente del ser vivo que sólo tenía que crecer hasta desarrollarse por completo. Esta teoría se enfrentaba a la epigénesis, según la cual los rasgos del ser vivo no se hallaban prefigurados en el embrión, sino que se formaban gradualmente en el transcurso de su crecimiento, sin que se registrara vida hasta el fin de su desarrollo. Entre los detractores de la preformación se contaban los franceses Pierre Louis Moreau de Maupertuis y Georges Louis Leclerc, Conde de Buffon.

Otros microscopistas realizaron investigaciones sobre tejidos de diferentes especies animales y vegetales. El holandés Jan Swammerdam trabajó con insectos, y el inglés Nehemiah Grew analizó la estructura de las células de las plantas. Si la invención del microscopio había supuesto un acontecimiento capital para la historia de la biología, no menos importantes serían los avances posteriores debidos a los progresos en la construcción de los instrumentos ópticos, que se sucedieron con rapidez. A finales del siglo XIX, los microscopios ópticos se acercaban ya a su límite (los más potentes aumentan unas 2.500 veces), y habían permitido observar bacilos. Para la observación a escala más pequeña, la luz sería sustituida primero por rayos X (gracias a los cuales se obtuvo en 1930 la primera imagen de un virus) y, posteriormente, por electrones (microscopia electrónica).

Además de las cuestiones que dividían a los biólogos en animalculistas y ovistas, y en vitalistas y mecanicistas, otro gran motivo de controversia era el de la generación espontánea. El debate se centraba en torno a la posibilidad de que algunos organismos surgieran de la materia inanimada. Terciaron en la disputa, entre otros, el inglés John Turberville Needham y el italiano Lazzaro Spallanzani. Ambos investigadores aislaron y calentaron infusiones, pero obtuvieron resultados contrapuestos, por lo que habría que esperar al siglo XIX para que Louis Pasteur demostrara taxativamente la imposibilidad de la generación espontánea.

Durante el siglo XVIII se realizaron nuevos estudios químicos relacionados con la biología. Antoine Lavoisier estudió el papel desempeñado por el oxígeno en la respiración animal y la utilización del dióxido de carbono por las plantas. La importancia que la luz del sol tenía para los procesos vitales del mundo vegetal fue descubierta por el holandés Jan Ingenhousz, descubridor de la fotosíntesis; el suizo Nicolas Théodore de Saussure estableció gran parte de los principios de la fisiología vegetal, y el también suizo Jean Senebier observó la liberación de oxígeno por las plantas.


Linneo

En el mismo siglo vivió el sueco Carl von Linneo, que desarrolló un sistema taxonómico para nombrar y clasificar las plantas y los animales que sustituyó al establecido por Aristóteles; la nomenclatura y algunos aspectos de su clasificación se siguen empleando en nuestros días. A partir de sus observaciones de las características de los organismos, Linneo creó un clasificación jerarquizada en la que los seres vivos se agrupan según sus similitudes y en la que cada nivel sucesivo (reino, clase, orden, familia, género y especie) posee un número mayor de rasgos compartidos. Con su obra Systema naturae (1735), Linneo también popularizó la nomenclatura binomial que asigna a cada ser vivo un nombre latino formado por dos términos (el género y la especie), el cual lo distingue de los demás; canis lupis, por ejemplo, es el nombre científico del lobo.

Desde el siglo XVII venían realizándose numerosos estudios de anatomía comparada en los que se intentaba percibir las similitudes existentes entre diversos animales. Destacaron en ellos el inglés Edward Tyson y el francés Georges Cuvier. Este último comprendió la relación existente entre las diferentes partes de un mismo animal, lo que hizo posible deducir la forma del animal completo a partir de un pequeño resto. Tal recurso constituye un factor decisivo para el estudio de los restos fósiles. El mismo Cuvier, con sus Recherches sur les ossemens fossiles de quadrupèdes (Investigaciones sobre los huesos fósiles de los cuadrúpedos, 1812), estableció el ámbito precursor de la ciencia que se ocupa del estudio de los fósiles, la paleontología.

Numerosas cuestiones influyeron en la división de los biólogos, que se encuadraron en corrientes de opinión diversificadas y con frecuencia enfrentadas. Entre ellas se encontraban las afinidades anatómicas entre animales de diferentes especies (por ejemplo, la hallada por Tyson entre el hombre y el chimpancé), la hipotética existencia de una jerarquía dentro de todos los seres vivos (que había llevado al filósofo Gottfried Wilhelm Leibniz a predecir el hallazgo de formas de transición entre las plantas y los animales) y el hallazgo de fósiles de animales extinguidos. A este respecto hay que distinguir entre los catastrofistas (como el propio Cuvier), que consideraban que eran las catástrofes naturales las que explicaban la extinción de ciertas especies, y los que, como Georges Louis Leclerc, conde de Buffon, afirmaban que unos seres se habían transformado en otros debido a la influencia del hábitat, el clima o los alimentos.

El siglo XIX

Un paso adelante en la formulación de las ideas evolucionistas fue dado por el francés Jean-Baptiste Lamarck, quien en su Philosophie zoologique (1809) afirmaba que el medio modifica directamente las plantas y animales sin sistema nervioso e indirectamente los animales inervados, a los que obliga a desarrollar determinados órganos, al tiempo que otros, por falta de uso, degeneran. Tales modificaciones debían transmitirse a la descendencia.


Charles Darwin

Finalmente, estas corrientes de pensamiento cristalizarían en las teorías de Charles Darwin, que publicó su libro On the Origin of Species by Means of Natural Selection (El origen de las especies) en 1859. En él razonó que, entre la enorme variedad que se aprecia dentro de una misma especie, el medio natural selecciona a aquellos individuos más aptos para la supervivencia: los organismos vivos que mejor se adaptan a su entorno tienen más probabilidades de sobrevivir y de transmitir sus características a su descendencia. Tras el rechazo inicial, la teoría de la evolución fue finalmente aceptada por la mayor parte de la comunidad científica.

Además del gran avance conceptual que significaron las teorías evolucionistas mantenidas por Darwin y otros naturalistas, como Alfred Russel Wallace, el siglo XIX fue fecundo para la biología en muchos otros campos. Se descartaron las ideas preformistas a la luz de los hallazgos del alemán Christian Heinrich Pander y del estoniano Karl Ernst von Baer en sus estudios sobre embriología.

También se sentaron las bases de la teoría celular, según la cual todos los organismos están compuestos por células. Fue aplicada por Matthias Jakob Schleiden a las plantas y por Theodor Schwann a los animales. Rudolf Virchow afirmó que toda célula proviene de una célula, e impulsó la patología celular al relacionar algunas enfermedades con procesos celulares anormales. Por su parte, Hugo von Mohl descubrió la existencia en la célula de un núcleo y de un citoplasma. Se estudió asimismo el proceso de la mitosis, por el que una célula se divide en dos, tanto en los animales (Walther Flemming) como en las plantas (Eduard Strasburger). El zoólogo alemán Hermann Fol describió el proceso de fecundación del óvulo por el espermatozoide, y el citólogo belga Edouard van Beneden el de la meiosis, en el que se produce la división de una célula para formar los gametos (espermatozoides en el macho y óvulos en la hembra).


Louis Pasteur

Otro fundamental avance en el campo de las ciencias biológicas lo supuso el trabajo de Louis Pasteur, quien realizó estudios sobre la fermentación (a partir de los cuales Eduard Buchner logró aislar una de las enzimas implicadas en el proceso), liquidó definitivamente la teoría de la generación espontánea y demostró el papel desempeñado por los microorganismos en el desarrollo de algunas enfermedades; con Pasteur y el médico alemán Robert Koch quedó corroborada la teoría del origen microbiano de las enfermedades infecciosas.

A pesar de que no serían valorados en su justa medida hasta el siglo XX, los trabajos del monje austriaco Gregorio Mendel constituyeron el núcleo a partir del cual se desarrolló la moderna genética. Trabajando con plantas de guisantes (chícharos o arvejas), llegó a descubrir las leyes según las cuales se transmiten a la descendencia los caracteres externos observables (tales como la forma y el color de la semilla o de la flor). Según los postulados de Mendel, existen determinadas unidades de información hereditaria concebibles como partículas físicas, en número de dos para cada carácter e individuo, de las cuales tan sólo una se transmite a la descendencia, ya que se separan durante la formación de los gametos.

El siglo XX

El desarrollo de la biología en el siglo XX se caracterizó por la consolidación de algunas de las ramas más jóvenes, como la bioquímica, la genética, la etología o la ecología. A principios de siglo tuvo lugar un profundo replanteamiento de la cuestión evolutiva, que bajo el nombre de neodarwinismo o teoría sintética de la evolución obtuvo una aceptación generalizada y vitalizó sobremanera todas las ciencias biológicas. Las primeras décadas vieron asimismo la consolidación y desarrollo de la genética, que hacia los años treinta y cuarenta empezó a confluir con la bioquímica y otras disciplinas; pronto fue posible relacionar los nuevos hallazgos celulares con los descubrimientos de la genética y la bioquímica.

De este modo, y gracias al empleo de instrumentos avanzados como el microscopio electrónico y de métodos de análisis químico y físico de creciente sensibilidad y exactitud, la investigación biológica registró en el siglo XX más avances que en las veinticinco centurias precedentes y alcanzó el nivel molecular. Una vez formulada la teoría cromosómica de la herencia, en la que se ligaban las investigaciones de Mendel con los estudios citológicos que mostraban el comportamiento de los procesos de división celular, se establecieron las bases de la genética molecular.


Watson y Crick junto a un modelo helicoidal de ADN

Esta disciplina estudia el material que integra los cromosomas y el modo en el que la información contenida en ellos se hace efectiva en los procesos de constitución de la estructura de cada individuo. Se descubrió que una sustancia componente de los cromosomas, el ADN o ácido desoxirribonucleico (cuya estructura de doble hélice fue descrita por los investigadores James Dewey Watson y Francis Crick en 1953), contiene la información hereditaria. El grado de evolución de la investigación biológica ha permitido establecer el código mediante el que se almacena la información, los procesos que hacen que esa información se exprese y los lugares de la célula donde se efectúa.

La transición al siglo XXI

El campo de acción de las ciencias biológicas es, posiblemente, uno de los que mayor grado de replanteamiento experimentó en las últimas décadas del siglo XX. Por ello, las perspectivas de transición al siglo XXI presentaban una serie de caracteres centrados en la aplicación de las nuevas tecnologías al estudio de los seres vivos. Una de las ciencias biológicas que mayores perspectivas de desarrollo ofrecía fue la genética. En su esfera se ubica el Proyecto Genoma Humano, programa de colaboración biológica internacional cuyo objetivo es cartografiar la información genética del ser humano en su totalidad. En 2003, los trabajos desarrollados por varios equipos internacionales culminaron con la secuenciación completa del mapa genético de la especie humana.

La aplicación de técnicas de ingeniería genética como la del ADN recombinante al conjunto de aproximadamente treinta mil genes del ser humano ofrece dos grandes áreas de aplicación: el desarrollo fármacos recombinantes y la denominada terapia génica. El primer campo de aplicación permite la obtención en cantidades en principio ilimitadas de fármacos génicos que, de extraerse de otros organismos, comportarían riesgos de alteración e infección.

Entre los productos génicos de aplicación terapéutica cabe citar la insulina, para la terapia de la diabetes; la hormona del crecimiento, para combatir el enanismo; los factores de coagulación, para el tratamiento de la hemofilia, y los interferones, utilizados como antivirales y antitumorales. Por otra parte, la terapia génica consiste en el uso de secuencias de ADN como medicamentos, incorporando nuevos genes o bloqueando otros en determinadas células, de modo que puedan evitarse o tratarse diversas enfermedades, tanto hereditarias como adquiridas.


La oveja Dolly se obtuvo por clonación a partir de una célula adulta

Otra disciplina biológica de gran proyección es la biotecnología vegetal. En este contexto son numerosas las experiencias destinadas a crear principios vegetales que puedan tratar o servir como vacunas de ciertas enfermedades. Cabe citar, a modo de ejemplo, los resultados positivos obtenidos con un principio activo extraído del tejo (Taxus baccata), el taxol, en el tratamiento de ciertos tipos de cáncer. El potencial y la importancia de la pluralidad de especies vegetales y animales quedaron reconocidos en la década de 1990 cuando, en el marco de la Cumbre de la Tierra celebrada en Río de Janeiro (1992), se firmó el Tratado Internacional sobre Biodiversidad, que subrayaba el valor y la potencial utilidad que presenta el conjunto de los seres vivos.

Entre los más significativos avances de las ciencias biológicas cabe citar, asimismo, la consecución de la clonación de un mamífero, la oveja Dolly, creada mediante manipulación genética de embriones en el Instituto Roslin de Edimburgo (Reino Unido) en 1996. Tal experiencia abría perspectivas a la clonación humana, la cual, sin embargo, quedó sujeta a restricciones mediante acuerdos internacionales.

Tan revolucionarios avances han dado un fuerte impulso a la reciente bioética, disciplina dentro de la cual se engloban todas las cuestiones relacionadas con la investigación biológica que pueden tener repercusiones morales o éticas, tales como la citada clonación humana, la terapia génica sobre células embrionarias o la congelación de embriones.