La ecología es la rama de la biología que estudia las relaciones de los diferentes seres vivos entre sí y con su entorno: «la biología de los ecosistemas» (Margalef, 1998, p. 2). Estudia cómo estas interacciones entre los organismos y su ambiente afectan a propiedades como la distribución o la abundancia. En el ambiente se incluyen las propiedades físicas y químicas que pueden ser descritas como la suma de factores abióticos locales, como el clima y la geología, y los demás organismos que comparten ese hábitat (factores bióticos). Los ecosistemas están compuestos de partes que interactúan dinámicamente entre ellas junto con los organismos, las comunidades que integran, y también los componentes no vivos de su entorno.
Los procesos del ecosistema, como la producción primaria, la patogénesis, el ciclo de nutrientes, y las diversas actividades de construcción del hábitat, regulan el flujo de energía y materia a través de un entorno. Estos procesos se sustentan en los organismos con rasgos específicos históricos de la vida, y la variedad de organismos que se denominan biodiversidad. La visión integradora de la ecología plantea el estudio científico de los procesos que influyen en la distribución y abundancia de los organismos, así como las interacciones entre los organismos y la transformación de los flujos de energía. La ecología es un campo interdisciplinario que incluye a la biología y las ciencias de la Tierra.
La ecología evolucionó a partir de la historia natural de los antiguos filósofos griegos, como Hipócrates, Aristóteles y Teofrasto, sentando las bases de la ecología en sus estudios sobre la historia natural. Las bases posteriores para la ecología moderna se establecieron en los primeros trabajos de los fisiólogos de plantas y animales. Los conceptos evolutivos sobre la adaptación y la selección natural se convirtieron en piedras angulares de la teoría ecológica moderna transformándola en una ciencia más rigurosa en el siglo XIX. Está estrechamente relacionada con la biología evolutiva, la genética y la etología.
Precursores
Hay que reconocer a los biólogos y geógrafos el papel fundamental en los inicios de la ecología. Es justo recordar el aporte considerable de los griegos clásicos. Por ejemplo, Aristóteles, además de filósofo, fue un biólogo y naturalista de gran talla. Baste citar sus libros sobre la vida y costumbres de los peces, fruto de sus diálogos con pescadores, y sus largas horas de observación personal. Su discípulo Teofrasto describió por primera vez las interrelaciones entre organismos su entorno.3 Las primeras concepciones de la ecología, como el equilibrio y la regulación en la naturaleza, se remontan a Heródoto, quien describió uno de los primeros relatos del mutualismo en su observación de la "odontología natural".4
Si nos trasladamos al siglo XVIII, cuando la biología y la geografía se estaban transformando en las ciencias modernas que hoy conocemos, es imprescindible reconocer el carácter absolutamente ecológico del trabajo de los fisiologistas en su progresivo descubrimiento de las relaciones entre la vida vegetal y animal con los factores abióticos tales como la luz, el agua o el carbono. Entre los muchos ejemplos posibles, es suficiente recordar las investigaciones de René Antoine Ferchault de Réaumur en el campo de la temperatura, así como las de Anton van Leeuwenhoek acerca de la formación del almidón en las plantas verdes. Destacan también en esta época, los trabajos de Louis Receveur, botánico , geólogo , químico , meteorólogo, astrónomo y sacerdote francés.
También se realizaron durante el siglo algunos de los grandes viajes científicos que permitieron un conocimiento más metodológico de los paisajes geográficos de los diversos continentes, ejemplo entre otros de Georges Louis Leclerc, conde de Buffon, autor de los primeros tratados de biología y geología no basados en la Biblia; o Alexander von Humboldt, que exploró y estudió durante cinco años las tierras de América Latina.
El papel de los precursores del evolucionismo es asimismo fundamental, porque intuían que no había ningún tipo de predeterminismo en la gran variedad de especies vivientes existentes, sino progresivas adaptaciones ambientales.
Erasmus Darwin, abuelo del universalmente famoso Charles Darwin, predijo algunas de las grandes tesis evolucionistas que desarrolló años más tarde su nieto y que influyeron de modo decisivo en las corrientes de pensamiento del siglo XIX.
Sin duda alguna, la polémica entre deterministas y evolucionistas fue uno de los principales debates científicos del siglo XIX, enfrentando a hombres de la categoría de Cuvier, Owen, Agassiz y Kölliker, contra los nuevos "transformistas" Lamarck, Darwin, Herbert Spencer, Muller, Haeckel, etc.
El calor de la polémica fue muy fecundo, porque exigió de los transformistas que multiplicaran sus observaciones para justificar las nuevas teorías del evolucionismo.
En alguno de ellos se manifestó una conversión forzada por las evidencias; por ejemplo en el científico galés Richard Owen, que aun siendo vivamente adversario de la nueva teoría evolucionista, realizó descubrimientos que él mismo no podía justificar si no era recurriendo a la teoría de Darwin.
La biofísica es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la física. Al aplicar el carácter probabilístico de la mecánica cuántica a sistemas biológicos, se obtienen métodos puramente físicos para la explicación de propiedades biológicas.
Se discute si la biofísica es una rama de la física, de la biología o de ambas. Se puede decir que el intercambio de conocimientos es únicamente en dirección a la biología, ya que esta se ha ido enriqueciendo de los conceptos físicos y no viceversa. Desde un punto de vista se puede concebir que los conocimientos y enfoques acumulados en la física «pura» se pueden aplicar al estudio de sistemas biológicos.
En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a la biología, pero no a la física. Sin embargo, la biofísica ofrece a la física evidencia experimental que permite corroborar teorías. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, la biomecánica, los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros campos de la biología abordada por la física. La biomecánica, por ejemplo, consiste en la aplicación de conceptos de la dinámica clásica y la mecánica de sólidos deformables al comportamiento cinemático, dinámico y estructural de las diferentes partes del cuerpo.
Se estima que durante los inicios del siglo XXI, la confluencia de físicos, biólogos y químicos a los mismos laboratorios aumentará. Los estudios en neurociencia, por ejemplo, han aumentado y cada vez han tenido mayores frutos desde que se comenzó a implementar las leyes del electromagnetismo, la óptica y la física molecular al estudio de las neuronas.
Otros estudios consideran que existen ramas de la física que se deben desarrollar a profundidad como problemas físicos específicamente relacionados con la materia viviente. Así, por ejemplo, los polímeros biológicos (como las proteínas) no son lo suficientemente grandes como para poderlos tratar como un sistema mecánico, a la vez que no son lo suficientemente pequeños como para tratarlos como moléculas simples en solución. Los cambios energéticos que ocurren durante una reacción química catalizada por una enzima, o fenómenos como el acoplamiento químico-osmótico parecen requerir más de un enfoque físico teórico profundo que de una evaluación biológica.
Importancia
La biofísica en un campo interdisciplinario que aplica técnicas de las ciencias físicas para entender la estructura biológica y función a nivel molecular. El tamaño de estas moléculas varía notablemente, desde pequeños ácidos grasos y azucares hasta enormes moléculas de DNA. Consecuentemente la mayor parte del esfuerzo de la biofísica se dirige a determinar la estructura de moléculas biológicas específicas y en la manera de ensamblaje.
La biofísica es un campo variado en el que intervienen la biología la física la química matemáticas ingeniería genética fisiología y medicina todas con el objetico de entender a los sistemas utilizando experimentos y Paralelo a esto los biofísicos están desarrollando nuevas herramientas computacionales basados en principios físicos establecidos que son suficientes para un experimento, además de la ayuda de las herramientas de biología molecular, debido a que son muy útiles Los biofísicos se manejan por la curiosidad acerca de cómo los sistemas biológicas trabajan a nivel molecular.
Objetivos
Su objetivo primario para esto es el desarrollo de nuevas herramientas dinámicas y estructurales obtener estudios mas completos de los sistemas y de las simples interacciones de las proteínas in vitro a complejas interacciones de biopolimeros en células.
La Biofísica explica funciones biológicas en términos de mecanismos moleculares: descripciones físicas precisas de cómo moléculas individuales trabajan juntas como pequeñas máquinas para producir funciones biológicas específicas.
Anthony Van Leeuwenhoek fue el primero en descubrir a las bacterias con un microscopio construido por él mismo. En otros tiempos se pensaba que las bacterias aparecían por generación espontánea a partir de materia inerte. Leeuwenhoek publicó su descubrimiento más o menos en 1683. Pero aún así tuvieron que pasar muchas generaciones de químicos y biólogos para que se demostrase que las bacterias se reproducen unas a partir de otras, como todos los seres vivos. Hasta que en el año de 1860, Louis Pasteur describió el origen bacteriano de algunas enfermedades infecciosas y de los procesos de fermentación. Fue en ese punto cuando podría decirse que inició el desarrollo de la bacteriología.
Las bacterias forman parte del reino mónera y son el objeto de estudio de una ciencia llamada Bacteriología, en la cual se incluye el estudio de su clasificación y prevención de enfermedades de etiología bacteriana. Robert Koch diseñó, en 1876, un procedimiento de inoculación de bacterias en un medio nutriente para cultivarlas y estudiarlas. De acuerdo a los siguientes postulados logró aislar al agente etiológico del carbunco: la bacteria Bacillus anthracis.
En 1880 se inició el conocimiento científico de la inmunidad frente a las bacterias: Pasteur descubrió que el Bacillus anthracis cultivado a una temperatura entre 42 y 43 °C pierde toda su virulencia tras varias generaciones, y más tarde se descubrió que los animales inoculados con estas bacterias debilitadas eran resistentes a la infección.
Un método fundamental para estudiar las bacterias es cultivarlas en un medio líquido o en la superficie de un medio sólido de agar. Los medios de cultivo contienen distintos nutrientes que van, desde azúcares simples hasta sustancias complejas como la sangre u otro medio de enriquecimiento. Como siguiente paso en la identificación de las bacterias, se observa la morfología de las colonias obtenidas en el cultivo y posteriormente se aíslan las que nos interesan para identificas su género y especie con pruebas bioquímicas.
Para aislar o purificar una especie bacteriana específica a partir de una muestra formada por muchos tipos de bacterias, la muestra se siembra en un medio de cultivo sólido donde las células que se multiplican no cambian de localización; tras muchos ciclos reproductivos, cada bacteria individual genera por escisión binaria una colonia macroscópica compuesta por decenas de millones de células tan similares a la original que podría decirse que son sus clones. Si esta colonia individual se siembra a su vez en un nuevo medio crecerá como cultivo puro de un solo tipo de bacteria.
La existencia de microorganismos fue conjeturada a finales de la Edad Media. En el Canon de medicina (1020), Abū Alī ibn Sīnā (Avicena) planteaba que las secreciones corporales estaban contaminadas por multitud de cuerpos extraños infecciosos antes de que una persona cayera enferma, pero no llegó a identificar a estos cuerpos como la primera causa de las enfermedades. Cuando la peste negra (peste bubónica) alcanzó al-Ándalus en el siglo XIV, Ibn Khatima e Ibn al-Jatib escribieron que las enfermedades infecciosas eran causadas por entidades contagiosas que penetraban en el cuerpo humano.56 Estas ideas sobre el contagio como causa de algunas enfermedades se volvió muy popular durante el Renacimiento, sobre todo a través de los escritos de Girolamo Fracastoro.
Las primeras bacterias fueron observadas por el holandés Anton van Leeuwenhoek en 1676 usando un microscopio de lente simple diseñado por él mismo.8 Inicialmente las denominó animálculos y publicó sus observaciones en una serie de cartas que envió a la Royal Society de Londres.91011 El médico vienés Marcus von Plenciz (1705-1786) afirmó que las enfermedades contagiosas eran causadas por los pequeños organismos descubiertos por Leeuwenhoek. El nombre de bacteria fue introducido más tarde, en 1828, por Christian Gottfried Ehrenberg, y deriva del griego βακτήριον bacterion, que significa bastón pequeño.12 En 1835 Agostino Bassi, pudo demostrar experimentalmente que la enfermedad del gusano de seda era de origen microbiano, y después dedujo que otras muchas enfermedades como el tifus, la sífilis y el cólera tendrían un origen análogo. En las clasificaciones de los años 1850 todavía eran considerados «animálculos».
El campo de la bacteriología (más tarde una subdisciplina de la microbiología) fue fundado por Ferdinand Cohn (1828-1898), un botánico alemán cuyos estudios sobre algae y bacterias fotosintéticas lo llevaron a describir muchas bacterias, algunas ya descubiertas, como Bacillus y Beggiatoa y otras descubiertas por él, como Crenothrix polyspora. Cohn fue el primero en formular un esquema para la clasificación taxonómica de las bacterias, en Untersuchungen über Bacterien [Estudios sobre bacterias, 1872] y Neue Untersuchungen über Bakterien [Nuevos estudios sobre bacterias, Bonn, 1872-1875] y en descubrir las endosporas.13 Cohn ubicó a las bacterias en el reino vegetal y en 1875 las denominó Schizophyta, dividiéndolas en dos grupos: Schizophyceae (de schizo=partición, phyceae=alga) o algas verdeazuladas (modernamente cianobacterias) y Schizomycetes o Schizomyceae (de schizo=partición, myco=hongo).
Louis Pasteur en su laboratorio (1885). La innovadora cristalería de laboratorio y los métodos experimentales desarrollados por Louis Pasteur y otros biólogos contribuyeron al joven campo de la bacteriología a fines del siglo XIX
Louis Pasteur y Robert Koch fueron contemporáneos de Cohn, y a menudo se les considera, respectivamente, como los padres de la microbiología15 y de la microbiología médica.16Pasteur demostró en 1859 —en una serie de conocidos experimentos diseñados para refutar la teoría de la generación espontánea, entonces bien establecida—, que los procesos de fermentación eran causados por el crecimiento de microorganismos. Consolidó así la microbiología como una ciencia biológica.17 (Ni las levaduras, ni los mohos, ni los hongos, organismos normalmente asociados a estos procesos de fermentación, son bacterias). El descubrimiento de la conexión de los microorganismos con las enfermedades se debe al médico alemán Koch, que introdujo la ciencia de los microorganismos en el campo de la medicina. Identificó las bacterias como la causa de enfermedades infecciosas —como el cólera, el carbunco y la tuberculosis— y del proceso de fermentación en enfermedades,18 probando que enfermedades específicas eran causadas por microorganismos patógenos específicos. Koch contribuyó a probar la teoría microbiana de la enfermedad19 al ser uno de los primeros científicos en centrarse en el aislamiento de bacterias en cultivo puro, lo que permitió la descripción de varias bacterias novedosas, incluida Mycobacterium tuberculosis, el agente causante de la tuberculosis.20 Fue por esto galardonado con el premio Nobel en Medicina y Fisiología, en el año 1905.
Estableció los que se han denominado desde entonces como postulados de Koch, una serie de criterios experimentales para probar si un organismo era o no el causante de una determinada enfermedad. Estos postulados se siguen utilizando hoy en día.22 Tanto Koch como Pasteur desempeñaron un papel en la mejora de la antisepsia en el tratamiento médico —con un enorme efecto positivo en la salud pública y una mejor comprensión del cuerpo y las enfermedades— y reconocieron la importancia de las bacterias, lo que condujo a un estudio sobre la prevención y el tratamiento de enfermedades mediante vacunas. El propio Pasteur descubrió vacunas contra varias enfermedades bacterianas como el ántrax, el cólera de las aves y la rabia20 y también puso a punto métodos para la conservación de alimentos (pasteurización). Uno de los estudiantes de Pasteur, Adrien Certes, es considerado el fundador de la microbiología marina.
La anatomía es una ciencia que estudia la estructura de los seres vivos,1 es decir, la forma, topografía, la ubicación, la disposición y la relación entre sí de los órganos que las componen.
Si bien la anatomía se basa ante todo en el examen descriptivo de los organismos vivos, la comprensión de esta arquitectura implica en la actualidad un maridaje con la función, por lo que se confunde en ocasiones con la fisiología (en lo que se denomina anatomía funcional) y forma parte de un grupo de ciencias básicas llamadas "ciencias morfológicas" (biología del desarrollo, histología y antropología), que completan su área de conocimiento con una visión dinámica y pragmática.
Al científico que cultiva esta ciencia se le denomina anatomista (aunque el Diccionario de la lengua española de la Real Academia Española también acepta el término anatómico).
Anatomía y fisiología
La anatomía y la fisiología son dos disciplinas complementarias. La primera se dedica fundamentalmente al estudio de la estructura y morfología de los seres vivos mientras que la segunda se centra en el análisis de sus funciones.
Anatomía aplicada
La anatomía aplicada o anatomía clínica es el estudio de la estructura y de la morfología de los órganos de un ser vivo en su relación con el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades. Supone la aplicación práctica de los conocimientos sobre anatomía. Es también el nombre de una disciplina académica.
Anatomía patológica
La anatomía patológica es un tipo de anatomía aplicada, encuadrada dentro de la rama de la Medicina y que estudia las enfermedades y su diagnóstico a través del análisis de muestras macro y microscópicas.
La anatomía patológica es también el nombre de una asignatura de Medicina y una especialidad médica cuyos profesionales reciben el nombre de patólogos.
Anatomía comparada
La anatomía comparada estudia las diferencias y similitudes morfológicas y estructurales entre los seres vivos. Se utiliza especialmente en el estudio de animales. Permite establecer puntos comunes de distintas partes de un organismo e identificar cambios evolutivos.
La anatomía comparada se utiliza en diversos ámbitos como la Paleontología o en la investigación médica.
Anatomía descriptiva
La anatomía descriptiva o anatomía sistemática es el estudio de la estructura y la morfología del cuerpo de un ser vivo a través del estudio de sus órganos, aparatos y sistemas de manera independiente. Se centra en la descripción de las formas más que en sus funciones.
Prehistoria
La Anatomía occidental tal y como la conocemos actualmente tuvo su origen en el imperio helénico, existen muchas pinturas rupestres en diversas cavernas que narran cardiotomías (incisión quirúrgica del corazón) de mammuts, traqueotomías aplicadas a equinos, y diversas miotomías sobre todo explayadas gráficamente a los animales anteriores (paquidermos y equinos), en donde se empleaba instrumentaría elaborada finamente con piedra trabajada y puntas de madera.
Edad de Bronce
Diagrama anatómico en De humani corporis fabrica de Vesalius, 1543
En la Edad de Bronce, la anatomía tomó un fuerte impacto centralizado en Asia, sobre todo en el subcontinente indio. La India fue la principal fuente de conocimientos anatómicos para todas las escuelas de enseñanza de la antigua ciencia médica, empezando a repartir sus enseñanzas con el pasar del tiempo hacia China, el Medio Oriente y África. En la India Charaka Samhita, el registro de escritura más antiguo de medicina interna, creado por Charaka, conocido como el padre de la Medicina en India o Ayurveda y de la cirugía reconstructiva, (antecesor y maestro del legendario Shusruta); realizó las exploraciones anatómicas topográficas en cadáveres humanos sobre todas las estructuras. Fue el primero en descubrir el Aparato circulatorio, alrededor del siglo III a. C., nominado en ese entonces Mahatma Amar. Charaka estableció un método sobre prevención de la salud, funcional hasta la actualidad, por lo que es también considerado a nivel mundial como el padre de la medicina preventiva, la cirugía plástica y la medicina interna. A su vez Charaka fue el primer regente en su era de manufacturar más de 113 instrumentos quirúrgicos, que hasta la actualidad ciertos de sus diseños siguen siendo empleados en la práctica quirúrgica.
Edad antigua
Las disecciones de la Escuela de Alejandría, donde destacó Erasístrato basan el conocimiento anatómico aceptado por Galeno en la Roma clásica, quien, aportó algunos datos a raíz de unas pocas disecciones en humanos y, sobre todo, en cerdos y monos.
Edad Media
Mondino dei Liuzzi, Anathomia, 1541
El conocimiento anatómico de la Edad Media se basa en la aceptación de la anatomía galénica. Las clases impartidas por el profesor se hacían con la lectio del texto de Galeno, y las escasas disecciones en cadáveres eran realizadas por un practicante y un mostrador mientras se leía al clásico, sin crítica.
Edad Moderna
Ilustración de anatomía desde Acta Eruditorum, 1691
La Medicina galénica comienza a ser cuestionada desde la Anatomía. Tras una serie de descubrimientos por parte de los llamados anatomistas prevesalianos, Andrés Vesalio, considerado como el padre de la Anatomía moderna, dedicándose a la disección de cadáveres para la obtención de conocimiento anatómico. Plasmó sus observaciones en su De humani corporis fabrica, que marcará la Anatomía hasta nuestros días.
Edad Contemporánea
Ha tenido que vivir la aparición del microscopio, que abrió un nuevo mundo descriptivo microscópico, la Anatomía microscópica o Histología, y la paulatina conversión de la Anatomía en dinámica a partir de la estática fábrica de Vesalio, incorporando función y relación dentro de sus observaciones.
La bioquímica es una rama de la ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar biomoléculas propias (anabolismo). La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.
Es la ciencia que estudia la base química de las moléculas que componen algunas células y los tejidos, que catalizan las reacciones químicas del metabolismo celular como la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras muchas cosas.
Podemos entender la bioquímica como una disciplina científica integradora que elabora el estudio de las biomas y biosistemas. Integra de esta forma las leyes químico-físicas y la evolución biológica que afectan a los biosistemas y a sus componentes. Lo hace desde un punto de vista molecular y trata de entender y aplicar su conocimiento a amplios sectores de la medicina (terapia genética y biomedicina), la agroalimentación, la farmacología.
Constituye un pilar fundamental de la biotecnología, y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro, tales como el cambio climático, la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de población mundial, el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles, la aparición de nuevas alergias, el aumento del cáncer, las enfermedades genéticas, la obesidad, etc.
La bioquímica es una ciencia experimental y por ello recurrirá al uso de numerosas técnicas instrumentales propias y de otros campos, pero la base de su desarrollo parte del hecho de que lo que ocurre en vivo a nivel subcelular se mantiene o se conserva tras el fraccionamiento subcelular, y a partir de ahí, podemos estudiarlo.
La historia de la bioquímica moderna como la conocemos hoy en día es prácticamente moderna; desde el siglo XIX se comenzó a direccionar una buena parte de la biología y la química a la creación de una nueva disciplina integradora: la química fisiológica o la bioquímica. Pero la aplicación de la bioquímica y su conocimiento probablemente comenzó hace 5000 años, con la producción de pan usando levaduras, en un proceso conocido como fermentación.
Es difícil abordar la historia de la bioquímica, en cuanto que, es una mezcla compleja de química orgánica y biología, y en ocasiones, se hace complicado discernir entre lo exclusivamente biológico y lo exclusivamente químico orgánico y es evidente que la contribución a esta disciplina ha sido muy extensa. Aunque es cierto que existen datos experimentales que son básicos en la bioquímica.
Se suele situar el inicio de la bioquímica en los descubrimientos en 1828 de Friedrich Wöhler que publicó un artículo acerca de la síntesis de urea, probando que los compuestos orgánicos pueden ser creados artificialmente, en contraste con la creencia comúnmente aceptada durante mucho tiempo, de que la generación de estos compuestos era posible solo en el interior de los seres vivos.
La diastasa fue la primera enzima descubierta. En 1833 se extrajo de la solución de malta por Anselme Payen y Jean-François Persoz, dos químicos de una fábrica de azúcar francesa.
A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur demostró los fenómenos de isomería química existente entre las moléculas de ácido tartárico provenientes de los seres vivos y las sintetizadas químicamente en el laboratorio. También estudió el fenómeno de la fermentación y descubrió que intervenían ciertas levaduras, y por tanto no era exclusivamente un fenómeno químico como se había defendido hasta ahora (entre ellos el propio Liebig); así Pasteur escribió: «la fermentación del alcohol es un acto relacionado con la vida y la organización de las células de las levaduras, y no con la muerte y la putrefacción de las células». Además desarrolló un método de esterilización de la leche, el vino y la cerveza (pasteurización) y contribuyó enormemente a refutar la idea de la generación espontánea de los seres vivos.
Ramas de la bioquímica
La bioquímica comprende una enorme variedad de ramas, que van cambiando y complejizándose a medida que avanzan los saberes de la química y la biología. Algunas de las más importantes son:
Bioquímica estructural. Se interesa por la arquitectura molecular de las sustancias orgánicas y las macromoléculas biológicas, como las proteínas, los azúcares o los ácidos nucleicos (como el ADN y el ARN). Uno de sus cometidos como disciplina es la ingeniería (ensamblaje artificial) de proteínas.
Enzimología. Dedicada al estudio de la actividad catalítica de las enzimas, es decir, su capacidad de activar, desactivar, acelerar, enlentecer o modificar de cualquier forma las reacciones químicas que se dan dentro del organismo viviente.
Bioquímica metabólica. Centrada en las diferentes rutas metabólicas que a nivel celular se dan en los seres vivientes, así como todas las reacciones químicas que posibilitan la vida tal y como la conocemos. Comprende también la bioenergética, la bioquímica nutricional y otras áreas de estudio más específicas.
Inmunología. Estudia las relaciones químicas que se dan entre el organismo viviente y sus agentes patógenos, como virus y bacterias capaces de crear enfermedades. Su principal foco es el sistema inmunológico, una complicada red de relaciones de detección y respuesta a nivel celular y bioquímico.
La paleontología (del griego «παλαιος» palaios = antiguo, «οντο» onto = ser, «-λογία» -logía = tratado, estudio, ciencia) es la ciencia natural que estudia e interpreta el pasado de la vida sobre la Tierra a través de los fósiles.1 Se encuadra dentro de las ciencias naturales, posee un cuerpo de doctrina propio y comparte fundamentos y métodos con la geología y la biología con las que se integra estrechamente. Se subdivide en paleobiología, tafonomía y biocronología, y aporta información necesaria a otras disciplinas (estudio de la evolución de los seres vivos, bioestratigrafía, paleogeografía o paleoclimatología, entre otras).
Entre sus objetivos están, además de la reconstrucción de los seres vivos que vivieron en el pasado, el estudio de su origen, de sus cambios en el tiempo (evolución y filogenia), de las relaciones entre ellos y con su entorno (paleoecología, evolución de la biosfera), de su distribución espacial y migraciones (paleobiogeografía), de las extinciones, de los procesos de fosilización (tafonomía) o de la correlación y datación de las rocas que los contienen (bioestratigrafía).
La paleontología permite entender la actual composición (biodiversidad) y distribución de los seres vivos sobre la Tierra (biogeografía) —antes de la intervención humana—, ha aportado pruebas indispensables para la solución de dos de las más grandes controversias científicas del pasado siglo, la evolución de los seres vivos y la deriva de los continentes, y, de cara a nuestro futuro, ofrece herramientas para el análisis de cómo los cambios climáticos pueden afectar al conjunto de la biosfera.
La historia de la paleontología recorre la historia de los esfuerzos para entender la historia de la vida en la Tierra a través del estudio del registro fósil dejado por organismos vivos. Ya que tiene que ver con la comprensión de los organismos vivos del pasado, la paleontología puede ser considerada como un campo de la biología, pero su desarrollo histórico ha estado estrechamente ligado a la geología y el esfuerzo para entender la historia de la Tierra misma.
En la antigüedad, Jenófanes (570-480 a. C.), Heródoto (484-425 a. C.), Eratóstenes (276-194 a. C.), y Estrabón (64 a. C.-24 d. C.) escribieron acerca de los fósiles de organismos marinos que indicaban que su tierra había estado alguna vez bajo el agua. Durante la Edad Media, el naturalista persa Ibn Sina (conocido como Avicena en Europa) trató a los fósiles en su escrito El libro de la curación (1027), en el que propuso una teoría de los fluidos petrificantes que Alberto de Sajonia extendería en el siglo xiv. El naturalista chino Shen Kuo (1031-1095) propondría una teoría del cambio climático basado en evidencia de bambú petrificado.
En la Europa moderna, el estudio sistemático de los fósiles surgió como una parte integral de los cambios en la filosofía de la naturaleza que se produjeron durante la Edad de la Razón. La naturaleza de los fósiles y su relación con la vida en el pasado alcanzó mayor comprensión durante los siglos xvii y xviii; al final del siglo xviii la obra de Georges Cuvier decidió un largo debate acerca de la realidad de la extinción, lo que llevó al surgimiento de la paleontología asociada a la anatomía comparada como disciplina científica. El creciente conocimiento del registro fósil también jugó un papel creciente en el desarrollo de la geología, especialmente de la estratigrafía.
En 1822, el término «paleontología» fue acuñado por el editor de una revista científica francesa para referirse al estudio de los antiguos organismos vivos mediante fósiles, y durante la primera mitad del siglo xix las actividades geológicas y paleontológicas se volvieron más organizadas con el crecimiento de sociedades y museos geológicos y con el número creciente de profesionales geólogos y especialistas en fósiles. Este hecho contribuyó a un rápido aumento del conocimiento acerca de la historia de la vida en la Tierra, y a lograr un importante progreso hacia la definición de la escala temporal geológica basada en su mayoría en evidencia fósil. Dado que el conocimiento de la historia de la vida continuó mejorando, se hizo cada vez más evidente que existía algún tipo de orden sucesivo durante el desarrollo de la vida. Esta afirmación alentaría las teorías evolutivas tempranas sobre la transmutación de las especies.
Después de que Charles Darwin publicara El origen de las especies en 1859, gran parte del enfoque de la paleontología se dirigió hacia la comprensión de las vías evolutivas, incluyendo la evolución humana y las teorías evolucionistas.13
Durante la segunda mitad del siglo xix ocurrió una tremenda expansión de la actividad paleontológica, especialmente en América del Norte. La tendencia continuó durante el siglo xx cuando diversas regiones de la Tierra que se abrieron para la recolección sistemática de fósiles, como lo demuestra una serie de descubrimientos importantes en China, cerca del final del siglo xx. Se han descubierto muchas formas transicionales, y actualmente se cuenta con abundante evidencia de cómo se relacionan todas las clases de vertebrados, gran parte de ella en forma de formas de transición.14 Durante las últimas dos décadas del siglo xx aumentó el interés en las extinciones masivas y el del papel que juegan en la evolución de la vida en la Tierra.15 También se renovó el interés en la explosión cámbrica, durante la cual surgieron los planos corporales de la mayoría de los filos animales. El descubrimiento de fósiles de la biota de Ediacara y el desarrollo de la paleobiología extendieron el conocimiento de la vida mucho antes del Cámbrico.
La citología cervicovaginal (también llamada test de Papanicolau) es una prueba rutinaria que se practica anualmente en la revisión ginecológica anual. Consiste en la toma de una muestra de las células de la vagina y del cuello uterino. Es una técnica sencilla, que requiere pocos minutos y no resulta dolorosa. La citología cervicovaginal (también llamada test de Papanicolau) consiste en la toma de una muestra de las células de la vagina y del cuello uterino.
Esta técnica se utiliza fundamentalmente para el diagnóstico de las lesiones precursoras del cáncer de cuello de útero o del propio cáncer del cuello de útero aunque también permite el diagnóstico de infecciones y en algunos casos puede utilizarse para realizar un diagnóstico hormonal.
La realización de una citología no comporta ningún riesgo. En ocasiones pueden producirse pequeños sangrados de la toma exocervical que suelen ser muy escasos y como máximo de 1 día de duración (en la inmensa mayoría de las ocasiones ni tan siquiera se precisa el uso de un salva-slip).
Para que la técnica resulte lo menos incómoda es recomendable estar lo más relajada posible durante la toma.
Es una técnica muy sencilla:
Se introduce un espéculo en la vagina para poder separar las paredes vaginales y visualizar el cuello uterino, de este modo se realiza una toma de las paredes vaginales o del exudado vaginal en el fondo de saco posterior de la vagina.
Seguidamente se realiza una segunda toma de lo que se denomina exocérvix, la parte externa del cuello uterino.
Finalmente se realiza otra toma del endocérvix (la parte correspondiente al canal del cuello uterino, que comunica el interior de la cavidad uterina con la vagina).
Las tomas realizadas se depositan sobre lo que se denomina un portaobjetos que, posteriormente y tras la realización de una serie de tinciones, se observarán al microscopio para poder ver las células y realizar un diagnóstico.
La fisiología del griego physiologia (conocimiento de la naturaleza) es la ciencia que estudia las funciones de los seres vivos. Es una de las ciencias más antiguas del mundo. Muchos de los aspectos de la fisiología humana están íntimamente relacionadas con la fisiología animal, en donde mucha de la información hoy disponible ha sido conseguida gracias a la experimentación animal, pero sobre todo gracias a las autopsias. La anatomía y fisiología son campos de estudio estrechamente relacionados en donde la primera hace hincapié en el conocimiento de la forma mientras que la segunda pone interés en el estudio de la función de cada parte del cuerpo, siendo ambas áreas de vital importancia en el conocimiento médico general.
En los organismos unicelulares, todos los procesos vitales se producen en una única célula. En la medida que se desarrolló la evolución de los organismos multicelulares, diversos grupos de células tomaron a su cargo algunas funciones en particular. En los seres humanos y otros vertebrados, los grupos celulares especializados incluyen: aparato digestivo, que digiere y absorbe los alimentos; el aparato respiratorio, que capta O2 y elimina CO2; aparato urinario, que elimina desechos; un sistema cardiovascular, que distribuye los alimentos, el O2 y los productos del metabolismo; sistema reproductor, para perpetuar la especie, y sistema endocrino y nervioso, para coordinar e integrar las funciones de los restantes sistemas.
Las células de los organismos multicelulares se desarrollan y funcionan como un todo organizado. Las células están organizadas en tejidos, grupos de células similares en estructura y función. Los diferentes tipos de tejidos, unidos estructuralmente y coordinados en sus actividades, forman los órganos. Los órganos que funcionan en conjunto en forma integrada y organizada constituyen los sistemas orgánicos. Una de las ventajas de la multicelularidad es la capacidad de crear un medio interno controlado en el que vivan y funcionen las células componentes
La era clásica
El estudio de la fisiología humana como campo médico se origina en la Grecia clásica, en la época de Hipócrates (finales del siglo V aC). Fuera de la tradición occidental, las formas tempranas de fisiología o anatomía pueden reconstruirse como si estuvieran presentes casi al mismo tiempo en China, India y otros lugares. Hipócrates incorporó su sistema de creencias llamado teoría de los humores, que consistía en cuatro sustancias básicas: tierra, agua, aire y fuego. Cada sustancia es conocida por tener un humor correspondiente: bilis negra, flema, sangre y bilis amarilla, respectivamente. Hipócrates también notó algunas conexiones emocionales con los cuatro humores, que Claudio Galeno posteriormente expandiría. El pensamiento crítico de Aristóteles y su énfasis en la relación entre estructura y función marcaron el comienzo de la fisiología en la antigua Grecia. Al igual que Hipócrates, Aristóteles adoptó la teoría humoral de la enfermedad, que también consistía en cuatro cualidades principales en la vida: caliente, fría, húmeda y seca. Claudio Galeno (c. ~ 130–200 dC), conocido como Galeno de Pérgamo, fue el primero en usar experimentos para investigar las funciones del cuerpo.
A diferencia de Hipócrates, Galeno argumentó que los desequilibrios humorales pueden localizarse en órganos específicos, incluido todo el cuerpo. Su modificación de esta teoría equipó mejor a los médicos para realizar diagnósticos más precisos. Galeno también hizo caso omiso de la idea de Hipócrates de que las emociones también estaban ligadas a los humores, y agregó la noción de temperamentos: la sangre se corresponde con la sangre; flemático está ligado a la flema; La bilis amarilla está conectada al colérico; Y la bilis negra se corresponde con la melancolía. Galeno también vio el cuerpo humano que consta de tres sistemas conectados: el cerebro y los nervios, que son responsables de los pensamientos y las sensaciones; El corazón y las arterias, que dan vida; y el hígado y las venas, que pueden atribuirse a la nutrición y el crecimiento. Galeno fue también el fundador de la fisiología experimental. Y durante los siguientes 1,400 años, la fisiología galénica fue una herramienta poderosa e influyente en la medicina.
Periodo moderno temprano
Jean Fernel (1497-1558), un médico francés, introdujo el término "fisiología". Se les reconoce a Galeno, Ibn al-Nafis, Michael Servetus, Mateo Realdo Colombo, Amato Lusitano y William Harvey como los descubridores del mecanismo de la circulación de la sangre. Santorio Santorio en 1610 fue el primero en usar un dispositivo para medir la frecuencia del pulso (el pulsilogium) y un termoscopio para medir la temperatura.
En 1791, Luigi Galvani describió el papel de la electricidad en los nervios de las ranas disecadas. En 1811, Julien Jean César Legallois estudió la respiración en la disección de animales y las lesiones y encontró el centro de la respiración en la médula oblonga. En el mismo año, Charles Bell terminó el trabajo sobre lo que luego se conocería como la ley de Bell-Magendie, que comparó las diferencias funcionales entre las raíces dorsal y ventral de la médula espinal. En 1824, François Magendie describió las raíces sensoriales y produjo la primera evidencia del papel del cerebelo en el equilibrio para completar la ley de Bell-Magendie.
En la década de 1820, el fisiólogo francés Henri Milne-Edwards introdujo la noción de división fisiológica del trabajo, que permitía "comparar y estudiar los seres vivos como si fueran máquinas creadas por la industria del hombre". Inspirado en la obra de Adam Smith, Milne-Edwards escribió que "el cuerpo de todos los seres vivos, ya sea animal o vegetal, se parece a una fábrica... donde los órganos, comparables a los trabajadores, trabajan incesantemente para producir los fenómenos que constituyen la vida del individuo." En organismos más diferenciados, el trabajo funcional podría repartirse entre diferentes instrumentos o sistemas (llamados por él como appareils).15
En 1858, Joseph Lister estudió la causa de la coagulación de la sangre y la inflamación que se produce después de lesiones previas y heridas quirúrgicas. Más tarde descubrió e implementó antisépticos en la sala de operaciones y, como resultado, disminuyó la tasa de mortalidad por cirugía en una cantidad sustancial.16
La Sociedad fisiológica se fundó en Londres en 1876 como un club gastronómico.17 La Sociedad Americana de Fisiología es una organización sin fines de lucro fundada en 1887. La Sociedad está "dedicada a fomentar la educación, la investigación científica y la difusión de información en las ciencias fisiológicas".18
En 1891, Ivan Pavlov realizó una investigación sobre "respuestas condicionales" que involucraban la producción de saliva de los perros en respuesta a una campana y estímulos visuales.
En el siglo XIX, el conocimiento fisiológico comenzó a acumularse a un ritmo acelerado, en particular con la aparición en 1838 de la teoría celular de Matthias Schleiden y Theodor Schwann. Afirmó radicalmente que los organismos están formados por unidades llamadas células. Los descubrimientos adicionales de Claude Bernard (1813–1878) llevaron finalmente a su concepto de milieu interieur (ambiente interno), que más tarde sería retomado y defendido como "homeostasis" por el fisiólogo estadounidense Walter B. Cannon en 1929.1920 Por homeostasis, Cannon lo definía como "el mantenimiento de estados estables en el cuerpo y los procesos fisiológicos a través de los cuales son regulados".21 En otras palabras, la capacidad del cuerpo para regular su entorno interno. William Beaumont fue el primer estadounidense en utilizar la aplicación práctica de la fisiología.
Los fisiólogos del siglo XIX, como Michael Foster, Max Verworn y Alfred Binet, basados en las ideas de Haeckel, elaboraron lo que llegó a llamarse "fisiología general", una ciencia unificada de la vida basada en las acciones de las células, que más tarde pasó a llamarse Biología celular en el siglo XX
Ciencia que estudia la estructura microscópica de las células y los tejidos. (Histología descriptiva, hasta mediados del siglo XX).Con el desarrollo científico-técnico del siglo pasado evolucionó hacia el estudio molecular y microscópico de las características morfofuncionales de las células y los tejidos. (Histología funcional, desde los años 70 del siglo XX, hasta la fecha).
La Histología es además el resultado de la necesidad humana de conocer la organización funcional de los organismos vivos, más allá de lo que puede ser observado a simple vista.
Una de las ciencias que derivó del periodo científico en que se puso énfasis en el análisis de la información, conducente a la especialización.
Fuente de conocimientos para la síntesis integradora de información científica, exigencia ineludible para la comprensión global de la vida, desde la perspectiva del movimiento de la materia hacia niveles de complejidad creciente.
Un punto de vista de la realidad ya que la célula constituye la unidad básica de la vida.
El microscopio electrónico amplió considerablemente su campo de estudio porque es una 1000 veces más potente que el óptico. Aparte de esto, muchos otros instrumentos y técnicas de estudio han contribuido a ampliar aún más el campo de estudio de la histología, como el cultivo de células, las técnicas de autor radiografía y las de inmunohistoquímica que permiten localizar de forma exacta los tejidos macromoléculas especificas como las proteínas, los ácidos nucleicos o glucosaminoglicanos y los lugares de actividad enzimática.
A parte de ello, los procesos logrados por la bioquímica, la fisiología, la inmunología y la patología posibilitaron la interacción de estas áreas de conocimiento con la histología, la cual se estudia actualmente en el contexto de la histofisiología, la histoquímica, la inmunohistoquímica y la histopatología.
La histología es la rama de la biología que estudia la composición, la estructura y las características de los tejidos orgánicos de los seres vivos. La histología se relaciona estrechamente con la anatomía microscópica, pues su estudio no se detiene en los tejidos, sino que va más allá, observando también las células interiormente y otros corpúsculos, relacionándose con la bioquímica y la citología. La histología tiene diversas subdivisiones que permiten mejorar el enfoque de estudio.
Existe la histología general, que se encarga del estudio de los tejidos básicos y la histología de los sistemas, que se encarga del estudio de la estructura tisular de los aparatos y sistemas; además de existir otros enfoques por regiones como lo es la histología oral que se encarga de realizar la conjunción del enfoque de la histología general y de los sistemas para hablar de una región específica y comprender la composición tisular y desarrollo pudiendo hacer un enfoque mayor hacia el órgano dentario.
Las primeras investigaciones histológicas fueron posibles a partir del año 1600, cuando se incorporó el microscopio a los estudios anatómicos. Marcello Malpighi es el fundador de la histología y su nombre aún está ligado a varias estructuras histológicas. En 1665 se descubre la existencia de unidades pequeñas dentro de los tejidos y reciben la denominación de células. En 1830, acompañando a las mejoras que se introducen en la microscopía óptica, se logra distinguir el núcleo celular. En 1838 se introduce el concepto de la teoría celular.
En los años siguientes, Rudolf Virchow introdujo el concepto de que toda célula se origina de otra célula (omnis cellula ex cellula).
El desarrollo tecnológico moderno de las herramientas de investigación permitió un enorme avance en el conocimiento histológico. Entre ellos podemos citar a la microscopía electrónica, la inmunohistoquímica, la técnica de hibridación in situ. Las técnicas recientes sumado a las nuevas investigaciones dieron paso al surgimiento de la biología celular.
La histología jamás había tenido la importancia en el plan de estudios de medicina y biología que ha alcanzado hoy día. La histología es el estudio de la estructura microscópica del material biológico y de la forma en que se relacionan tanto estructural y funcionalmente los distintos componentes individuales. Es crucial para la medicina y para la biología porque se encuentra en las intersecciones entre la bioquímica, la biología molecular y la fisiología por un lado y los procesos patológicos y sus consecuencias por el otro.
Los histólogos prestan cada día mayor atención a los problemas químicos. Así por ejemplo, cunde entre ellos la aspiración a determinar con exactitud la composición química de determinadas estructuras de la masa viva, al estudiar las enzimas, iones, proteínas, hidratos de carbono, grasas y lipoides, fermentos, etc. en las células y en los tejidos con el auxilio del microscopio.
