"PARADIGMAS DE LA BIOLOGÍA"

La ciencia es la disciplina que estudia exclusivamente los sucesos que ocurren naturalmente, y ofrece explicaciones de los mismos, por lo que es útil para comprender y explicar cómo funciona la realidad natural, desde los conocimientos acumulados de hombres y culturas a partir del dominio del fuego y el manejo de herramientas de piedra, hasta el secuenciamiento de los genes de especies de organismos vivos, incluyendo la humana, todos estos logros han permitido el avance científico y la acumulación de importantes conocimientos. 

La idea de Paradigma fue propuesta por Thomas S. Khun, en su libro “La Estructura de las revoluciones científicas”, define a un paradigma como las investigaciones científicas universalmente reconocidas que, definen una disciplina científica, durante cierto tiempo, proporcionando modelos de problemas y soluciones a una comunidad científica particular, que los reconoce como supuestos metafísicos y epistemológicos para su práctica posterior, hasta cuando se llega a la conclusión de que toda forma de explicar y entender los problemas es insuficiente o errónea y debe cambiarse por otro paradigma o actualizarse con los nuevos descubrimientos que se van realizando.

La Biología es una de las disciplinas científicas más diversa, comenzó como una ciencia de observación y se convirtió en un amplio conjunto de Subdisciplinas, cada una con su propio conjunto de teorías, modelos, técnicas experimentales y enfoques para el estudio de la vida.

Las teorías elaboradas a partir de las investigaciones científicas tienen cierta perdurabilidad en el tiempo, y se van enriqueciendo con el aporte de un conjunto de investigadores, además de estudios adicionales relacionados a los diversos temas biológicos. A partir del siglo XIX, la acumulación de conocimientos en los distintos campos de la Biología, alcanzaron el nivel crítico necesario para pasar de la descripción elemental a las primeras y más importantes generalizaciones de esta ciencia; producto de la discusión e interpretación de evidencias empíricas de los grandes pensadores de esa época que dieron lugar a:

- TEORÍA CELULAR de Matthias J. Schleiden, Theodor Schwann y Rudolf Virchow (1838).

- TEORÍA DE LA HOMEOSTASIS de Claude Bernard y Walter B. Cannon (1878 y 1927).

- TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN de Charles Darwin y Alfred R. Wallace (1859).

- TEORÍA DE LA HERENCIA de Gregor J. Mendel (1866). 

Actualmente esas cuatro teorías son aceptadas como los paradigmas que unifican a la Biología actual y permitieron generar innumerables avances en las ciencias de la vida. A continuación, se describirá de manera muy general cada uno de los paradigmas antes mencionados.

MATTHIAS JAKOB SCHLEIDEN – THEODOR SCHWANN – RUDOLF VIRCHOW

La teoría celular es uno de los grandes triunfos de la Biología. Esta vio sus orígenes en 1838, cuando el botánico Matthias Jakob Schleiden (1804-1881) sugirió que todos los elementos estructurales de las plantas estaban compuestos por células, y al año siguiente (1839) fue elaborada una conclusión similar para los animales por el zoólogo Theodor Schwann (1810-1882), usando el razonamiento inductivo ambos concluyeron que todas las plantas y animales estaban constituidos por células. Posteriormente, Rudolf Virchow (1821-1902), otro científico alemán, observó que las células se dividían y daban lugar a células hijas. En 1855, Virchow propuso que las células nuevas se forman sólo por la división de células previamente existentes.

El trabajo de Schleiden, Schwann y Virchow (Fig. 1) contribuyó en gran medida al desarrollo de la teoría celular, el concepto unificador que de manera general nos indica: 1) Las células son las unidades básicas de organización y funcionamiento de la vida en todos los organismos y 2) Todas las células proceden de otras células preexistentes.

Hacía 1880, otro biólogo alemán, August Weismann (1834-1914) (Fig. 1), agregó un importante corolario al concepto de Virchow indicando que se puede rastrear los antepasados de todas las células vivas actuales hasta tiempos ancestrales. La evidencia de que todas las células vivas tienen un origen común, la proporcionan las semejanzas básicas en su estructura y en las moléculas de las que están hechas. Cuando se examina una variedad de organismos diversos, desde los más simples como las bacterias hasta los más complejos como plantas y animales, se encuentran semejanzas sorprendentes a nivel celular. Estudios de las características celulares compartidas ayudan a hacer un seguimiento de la historia evolutiva de diversos organismos y proporcionan convincentes evidencias de que todos los organismos vivos actuales tienen un origen en común.

CLAUDE BERNARD – WALTER BRADFORD CANNON

La idea de que los organismos vivos mantienen un medio interno estable en un ambiente inestable surgió por primera vez en 1878, cuando el fisiólogo francés Claude Bernard (1813-1878) describió la capacidad que tiene el cuerpo para mantener y regular sus condiciones internas. Bernard describió los principios básicos de la regulación fisiológica, evidenciando la necesidad del cuerpo de mantener un ambiente interno estable, lo que denominó como una “sorprendente constancia” del medio interno del organismo. Afirmó que los organismos complejos pueden mantener su medio interno (líquido extracelular) constante ante los desafíos del mundo externo. Bernard (Fig. 2) señalaba que “una existencia libre e independiente es posible solo por la estabilidad del medio interno”.

El discurso de Bernard quien, originalmente propuso el concepto de la constancia del «medio interno», fue considerado demasiado abstracto. Sin embargo, fue con base en estas ideas que Walter Bradford Cannon (1871-1945) (Fig. 2) formuló en 1927 el concepto de Homeostasis en un intento de extender y codificar el principio de un ambiente corporal interno constante a pesar de las grandes oscilaciones del medio externo. La definió como “una condición que puede variar, pero permanecer constante”. 

La homeostasis se ha convertido en uno de los conceptos más importantes de las ciencias de la vida porque los sistemas vivientes requieren de mecanismos de retroalimentación que mantengan estable su medio interno intracelular a pesar de los cambios en el medio externo, la homeostasis asegura el funcionamiento adecuado del cuerpo, ya que, si las condiciones internas están reguladas pobremente, el individuo puede sufrir grandes daños o incluso la muerte. 

CHARLES DARWIN – ALFRED RUSSEL WALLACE

Charles Darwin (1809-1882) y Alfred Russel Wallace (1823-1913) establecieron la Teoría de la evolución por Selección Natural. Esta teoría propone que todas las especies presentes actualmente, se han originado de otra especie ahora extinta, es decir, estas especies son los descendientes de ancestros primordiales, en la mayoría de los casos, más sencillos y extintos. Esta teoría recoge un conjunto de conocimientos y evidencias observadas por Darwin y Wallace que explican cómo aparecen nuevos organismos y como estos cambian en el tiempo. Los elementos esenciales de esta teoría están asociados al gradualismo, a la diversificación a partir de ancestros comunes a lo largo de diversas líneas de descendencia, y al mecanismo de selección natural operando, generación a generación, en las poblaciones.

Charles Darwin (Fig. 3) fue un naturalista británico que no estaba de acuerdo con la teoría lamarckiana de la evolución. Según él, no existían pruebas suficientemente concluyentes para aceptar esta teoría. En 1831 logró embarcarse a bordo de la fragata HMS Beagle en un viaje de exploración y descubrimiento alrededor del mundo que duró cinco años. Durante la travesía recolectó enormes cantidades de materiales y realizó incontables observaciones de la vida natural en muchos lugares sin darse cuenta de que tenía todo lo necesario para formular una nueva teoría de la evolución. A su regreso, en Inglaterra, comenzó a construir el gran rompecabezas que representaban todas las evidencias colectadas para estructurar una teoría que explica las relaciones entre los sistemas vivos a través del tiempo. Darwin tardó más de veinte años en dar a conocer su nueva teoría, sentía pánico por la reacción de la sociedad frente a un pensamiento tan revolucionario para la época.

Por su parte, en 1854 Alfred Russell Wallace (Fig. 3) realizó una expedición a Malasia e Indonesia. Era un naturalista dedicado al estudio de la distribución de la flora y fauna, Wallace al igual que Darwin llegó a la conclusión de la que la selección natural impulsaba la evolución.  

Fue así como Darwin y Wallace presentaron su trabajo en 1858 ante la Sociedad Linneana de Londres, un centro que reunía los científicos más respetables de la época. En general Darwin y Wallace explican que la principal tendencia evolutiva biológica se ha dirigido a aumentar la especialidad y complejidad de estructura y función de los organismos; aunque en algunos ha habido simplificaciones, a partir de ancestros más complejos. Aquellas especies cuyos descendientes poseen variaciones hereditarias que las adaptan a un medio dado, tienden a sobrevivir en generaciones sucesivas; mientras aquellas que no están bien adaptadas son eliminadas, fenómeno conocido comúnmente como selección natural.

GREGOR JOHANN MENDEL

El estudio de la herencia como una moderna rama de la ciencia empezó a mediados del siglo XIX con el trabajo de Gregor Johann Mendel (18822-1884), monje agustino católico y naturalista que cultivo plantas de guisantes (Pisum sativum) (Fig. 4). Fuel el primer científico en aplicar de manera efectiva métodos cuantitativos para estudiar la herencia. Él no sólo describió sus observaciones, sino que planeó de manera cuidadosa sus experimentos, registro datos, y analizó los resultados matemáticamente. Su teoría no fue unánimemente aceptada por los científicos, pero él no mostró ninguna ambición de defenderla en público. Estaba convencido de que su trabajo sería reconocido a su debido tiempo cuando dijo «meine zeit wird kommen» (“mi hora llegará”).

Los hallazgos de Mendel estaban una generación por delante del desarrollo general de las ciencias naturales, y la sociedad de su década no estaba preparada para reconocer su descubrimiento trascendental; en efecto, la validez de la teoría de Mendel fue confirmada 30 años después (1900) por otra generación de genetistas, quienes descubrieron que las leyes de Mendel no sólo explicaban los efectos genéticos cualitativos, sino que también representaban la base de la genética cuantitativa.

Durante las décadas posteriores al redescubrimiento de los resultados de Mendel, los genetistas extendieron los principios de Mendel correlacionando la transmisión de la información genética de generación en generación con el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis. Al estudiar una gran variedad de organismos, los genetistas comprobaron los descubrimientos de Mendel y agregaron una creciente lista de conocimientos nuevos que unificarían con mayor certeza los principios de la herencia de los organismos.

Como se puede apreciar, los paradigmas biológicos mantienen sus esencias originales y las extensiones o cambios obedecen a los avances de la ciencia y la tecnología, a pesar de que desde mediados del siglo XX se han venido replanteado las bases de la ciencia. Una vez que un paradigma es aceptado, se encarga de mostrar a los científicos el camino que se debe seguir en sus investigaciones, estos indican los problemas que requieren solución, pone a su disposición las formas aceptadas para resolver problemas y las reglas para que estas soluciones sean aprobadas.

Con la aceptación de los paradigmas en el campo de la Biología esta ha progresado de manera significativa, ya que los paradigmas expuestos anteriormente proponen ideas claras y se concentran en la solución de enigmas, entendidos éstos como los problemas más relevantes que ponen a prueba los conocimientos, las destrezas y las habilidades de dichas personas que se encargan de su resolución, en otras palabras, permite que los investigadores se concentren en los verdaderamente útil y contribuyan así a aumentar el alcance y la precisión de los conocimientos que les competen y su correspondiente articulación con la naturaleza y el entorno. 

FUENTES CONSULTADAS:

- Farfán, L. M. A. (2010). “Análisis de la vigencia del paradigma de utilizad en la contabilidad moderna” Lúmina 11. Enero – Diciembre. Págs. 242-263.

- Gonzales, F. H. & Gonzales, M. H. M. (2020). “Los paradigmas biológicos que unificaron la biología actual”. TRADICIÓN, Segunda Época 2020. N° 20. pp. 54-59. Revista de la Universidad Ricardo Palma.

- Solomon, P. E, Berg, R. L & Martin, W. D. (2021). “Conceptos Fundamentales de Biología” Editorial Cengage Learning. 568 p.