Naturaleza

La bioinformática es una disciplina científica y tecnológica cuyo objetivo es la adquisición, el manejo y el análisis conjuntos e integrados de los conocimientos y la información de las ciencias biológicas y los avances asociados a la computación y las redes de telecomunicaciones. Cubre, por tanto, un dominio de estudio de carácter multidisciplinar que se extiende también a la matemática aplicada, la inteligencia artificial y la estadística. En sus orígenes, la bioinformática perseguía objetivos concretos, como el diseño de técnicas de almacenamiento y organización de las secuencias de ácido desoxirribonucleico (ADN), ácido ribonucleico (ARN), proteínas y otros componentes relacionados que sirven de base a los desarrollos de la genética y la biología molecular. Desde sus inicios, estas disciplinas manejaron volúmenes ingentes de información. Ello exigió muy pronto el desarrollo de herramientas de cómputo capaces de registrar los resultados de las investigaciones y de facilitar el...

Ciencia que se ocupa del estudio de la vida y de las variedades de la misma. Su etimología se deriva de los vocablos griegos “bios” = vida y “logos” = tratado. Resulta curioso que una ciencia que dice dedicarse al estudio de la vida no haya sido capaz de dar una definición rigurosa de este concepto. Habitualmente, se dice que la vida es la característica de los seres vivos, para añadir, acto seguido, que éstos son los capaces de nutrirse, reproducirse y relacionarse. Sin embargo, si así fuera, algunos de ellos quedarían fuera del conjunto de los vivientes; es el caso de las mulas, dada su esterilidad. Por otra parte, algunos entes como los virus son, en este aspecto, de difícil clasificación, ya que, sólo son capaces de efectuar las funciones vitales, si están en el interior de una célula, de la cual toman su energía prestada. A pesar de todo, es cierto que, de forma intuitiva, cualquier persona tiene conciencia clara de qué es la vida. Aunque hay diversos criterios de división,...

La biología celular, también llamada citología, es la rama de la ciencia biológica que se centra en el estudio de la morfología y el funcionamiento de la célula, entendida como unidad fundamental de los seres vivos. Dentro de su campo de cobertura se incluyen las propiedades físicas y fisiológicas de la célula, la estructura de la misma, los orgánulos u organelas que la componen, su ciclo vital, sus mecanismos de reproducción, las interacciones que se establecen entre las células y el medio que las rodea, y los procesos de muerte celular. Las propias dimensiones de las células hacen que la investigación biológica celular se plantee sobre la base de la observación microscópica. La biología celular, que podría considerarse de carácter general, se desarrolla a través de los datos proporcionados mediante la microscopia óptica, en tanto que la que centra su estudio en el nivel de las moléculas que integran la anatomía y fisiología celulares, la biología molecular, tiene como técnica...

La biología molecular es la rama de la ciencia biológica encargada del estudio de los procesos que tienen lugar en los seres vivos a nivel molecular, que en la actualidad presentan una práctica integración con los ámbitos de investigación de la bioquímica y la genética. Se trata de una disciplina científica cuyas premisas se comenzaron a fraguar en la década de 1930, con el desarrollo de técnicas como la cristalografía de rayos X y las primeras experiencias en microscopia electrónica, que permitían acceder a la observación de los niveles más íntimos de la estructura química de los seres vivos. Desde entonces se sucedieron los avances tecnológicos que permitieron la configuración de numerosas técnicas específicas de la biología molecular. Todas ellas tienen como objetivo identificar, aislar y manipular los componentes moleculares de las células y los organismos vivos. A modo de referencia, pueden mencionarse entre las más utilizadas modernamente la reacción en cadena de la...

Las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas e interespaciadas regularmente (CRISPR, por sus siglas en inglés) son familias de secuencias de ácido desoxirribonucleico (ADN) presentes en las bacterias y las arqueas, en las que actúan como un medio de defensa contra las agresiones víricas. Por su parte, Cas9 es una proteína con actividad de endonucleasa de ADN que, en ciertas bacterias, como Streptococcus pyogenes, se asocia a las repeticiones CRISPR para fortalecer la resistencia de estos microorganismos a las agresiones de agentes externos. El empleo conjunto de estas estructuras en el laboratorio ha impulsado una profunda revolución en el campo de la genómica y la modificación genética. La clave de esta revolución reside en la capacidad de las secuencias CRISPR de asimilar fragmentos de ADN de los virus que atacan a las bacterias, de manera que pueden actuar como un banco de memoria de las agresiones sufridas por las mismas de un modo semejante a la producción de anticuerpos en...

La epigenética, una división de la genética, es la disciplina científica que se ocupa del estudio de los cambios heredables en la función génica que son ajenos a las alteraciones en la secuencia del ácido desoxirribonucleico (ADN). Su objeto de estudio son determinados genes o proteínas asociadas a los mismos en los que son posibles estas modificaciones en el genoma de un individuo que se convierten en hereditarias. De este modo, la epigenética trata sobre los cambios heredables del fenotipo de un individuo en su progenie. El término epigenética fue acuñado a principios de la década de 1940 por el británico Conrad Waddington dentro del contexto de las interacciones entre los genes y sus productos que dan lugar a las características observables de un individuo, el llamado fenotipo. Su desarrollo con el transcurso de las décadas condujo a un descubrimiento de gran trascendencia: la posibilidad de que determinadas modificaciones en el ADN y en unas proteínas denominadas histonas que...

La evolución es la expresión de la dinámica de la vida, lo que explica que todos los seres orgánicos (desde una ameba a un elefante, desde un helecho a un ser humano) tengan un mismo origen común que se pierde en la noche de los tiempos. La evolución es el cambio que experimentan de generación en generación los caracteres heredados por una población de seres vivos. Dichos caracteres son la manifestación de los genes copiados y traspasados de padres a hijos, unos genes que pueden modificarse para generar nuevos rasgos que conduzcan al surgimiento de nuevas especies. El mecanismo de la selección natural hace que los nuevos rasgos genéticos que resultan útiles para sobrevivir y reproducirse se hagan más comunes. Por el contrario, las características genéticas que amenazan la supervivencia y la reproducción tienden a hacerse cada vez más raras y terminan por desaparecer. Que una alteración genética sea exitosa depende del contexto en que ésta se produce. Dicho contexto es siempre...

Desde las épocas más remotas, el ser humano percibió que en su especie los hijos se parecen a los padres, tanto en los rasgos físicos (color de los ojos, dibujo de la boca, estatura, etc) como en los rasgos psíquicos e, incluso, en sus aptitudes. La misma reflexión puede hacerse con los animales irracionales y con los vegetales. El conjunto de caracteres físicos y psíquicos transmitido de padres a hijos se denomina herencia genética, recibiendo el nombre de Genética la parte de la Biología que se ocupa de los mecanismos de transmisión de esos caracteres. El conocimiento por parte del hombre de la existencia de una herencia genética se pierde en la noche de los tiempos, como lo demuestra que, desde los orígenes de la civilización, se recurriese al cruce de animales domésticos a fin de conseguir ejemplares de buenas cualidades. Avalan la existencia de estos experimentos diversos escritos de Teofrasto, Plutarco, Lucrecio, etc. En todos ellos, dado el desconocimiento de la época sobre...

Las ciencias biológicas son un conjunto de ciencias de la naturaleza cuyo objeto de estudio son los seres vivos y los procesos que les son propios. A lo largo de su historia, la biología ha profundizado en el conocimiento de todas las formas de vida existentes, desarrollando teorías que la han llevado a erigirse en una ciencia. Debido a que la vida se presenta de formas muy diversas y a la gran complejidad que ésta entraña, se hace necesario abordar su estudio a través del enfoque particular de diversas disciplinas, que guardan relación entre sí y que componen, todas juntas, el cuerpo de las ciencias biológicas. Estas disciplinas han aparecido paulatinamente como consecuencia lógica de la adquisición y acumulación de conocimientos y de la implementación de nuevas tecnologías que permitían su desarrollo. Las principales ciencias biológicas aparecen enunciadas en la tabla 1. A su vez, existen subdivisiones para cada una de estas disciplinas. Así sucede, por ejemplo, con la zoología,...

La hipótesis conocida como mundo del ARN ha permitido desarrollar una teoría fundada sobre el origen de la vida a partir del material inerte. En esencia, esta hipótesis preconiza que las células actuales surgieron de entes biológicos antecesores en los cuales el ácido ribonucleico (ARN) ocupaba un lugar central para los primeros sistemas de división y autorreplicación. El mecanismo de la vida, tal como se conoce en la Tierra, se basa en procesos de expresión del material genético que reciben los seres vivos de sus progenitores cuya base es el ácido desoxirribonucleico (ADN). Mediante un conjunto extraordinariamente complejo de interacciones, las moléculas de ADN, con la mediación de ARN, generan proteínas que activan la mayor parte de los procesos biológicos. Conceptualmente, las células de los organismos biológicos actuales tienen su base en material de ADN que se multiplica en las divisiones celulares y es transmitido de los progenitores a los descendientes. Los investigadores se...

El objetivo de la ciencia, especialmente de las experimentales en mayor o menor grado, es establecer teorías que permitan conocer lo desconocido a partir de observaciones. Ello lleva a fundamentar los desarrollos teóricos en los resultados empíricos y, a su vez, a refrendar la validez de las teorías científicas por su valor predictivo o explicativo de los fenómenos naturales. Este conjunto de hipótesis contrastadas experimentalmente se reúnen en un cuerpo doctrinal de conceptos y leyes de interrelación. Así pues, según el procedimiento aceptado del método científico, el comienzo de una ley está en las observaciones. A partir de ellas, se elabora una explicación racional y coherente de las mismas que recibe el nombre de hipótesis. El paso siguiente es el contraste de estas hipótesis en un doble plano: con nuevos hechos observados y con aplicación a predicciones. Si este contraste es positivo, la hipótesis se revela como veraz y pasa a la categoría de ley. En caso contrario, la...

La simbiogénesis es una teoría de la evolución que explica el origen de las células eucariotas a partir de un fenómeno de simbiosis entre organismos unicelulares independientes. Fue propuesta por vez primera en 1910 por el botánico ruso Konstantin Mereschowski, aunque su sustanciación microbiológica se debió a un artículo fundacional publicado en 1967 por la científica estadounidense Lynn Marguliscon el título “Sobre el origen de las células en mitosis”. La simbiosis, base de la idea de la simbiogénesis, puede definirse como una estrecha interacción biológica entre dos organismos de diferentes especies que extraen de dicha asociación un beneficio mutuo. Más en concreto, cuando uno de estos organismos habita en el interior del otro, el fenómeno recibe el nombre de endosimbiosis. Mereschowski sugirió que el nacimiento en la evolución de las células eucariotas, que son todas aquellas que poseen un núcleo celular y que conforman los organismos animales y las plantas, se produjo por un...

Se conoce como sistemática aquella parte de la biología que investiga la diversificación de las especies y la relación entre ellas, y que se encarga asimismo de la clasificación de los seres vivos a través de sistemas que expresan los distintos grados de similitud entre los organismos. Pero la sistemática no sólo intenta mostrar una imagen lo más completa posible de la diversidad biológica actual y pasada, así como de su ordenación jerárquica, sino que trata de comprender las relaciones formales que existen entre los seres vivos. Estos objetivos sólo pueden conseguirse mediante la comparación de la mayor cantidad de datos posibles sobre su estructura, hábitat, distribución, etc. La sistemática se divide en clasificación, taxonomía y nomenclatura. La clasificación ordena jerárquicamente a los organismos en grupos de tamaño creciente. Mediante la identificación se pueden reconocer seres vivos ya clasificados, es decir, la identificación asigna un nombre a las distintas especies....

La taxonomía, también designada como sistemática, es la ciencia biológica de la clasificación. Su ámbito de acción se centra en el establecimiento de unidades que definen grupos ordenados jerárquicamente, a los que se denomina taxones o taxa, cada uno de los cuales comprende varios grupos de rango inferior. En el marco genérico de la taxonomía quedan englobadas ramas que pueden considerarse subordinadas como la nomenclatura, específicamente destinada a la asignación de un nombre exacto e inconfundible a cada especie; y la filogenia, o filogénesis, que se ocupa de que la clasificación de los seres vivos se ajuste a las líneas marcadas por la evolución. La progresión de las ciencias biológicas ha determinado la utilización de diversos criterios para la ordenación sistemática de los seres vivos. En primera instancia tales criterios eran más o menos arbitrarios y se limitaban a diferenciar grupos de especies animales y vegetales en función de sus formas externas, por ejemplo, los de...