Tema 1. Panorama actual del estudio de la Biología.
•Teorías unificadoras.
Por su origen la palabra ciencia significa conocimiento; del latín scire, (saber, o conocer) y scientia (conocimiento) el conocimiento se puede adquirir por cualquier método que resulte apropiado para una disciplina en particular. Lo que significa que no esta sujeta a un solo tipo de investigación o método en particular, así las ciencias históricas y sociales en general, difieren en sus métodos de la ciencia no históricas como la física y la química, que además difieren de la biología por su objeto de estudio.
Ya que nuestro curso es de biología, hablaremos de las características de las ciencias naturales en general y de las “ciencias de la vida” (término que sirve para diferenciar a la biología de la ciencias físicas) en particular. Pero, ¿la ciencia es sólo la obtención de conocimiento? ¿Qué hace la ciencia? ¿Qué hace un científico?
Tomando en cuenta que existen multitud de definiciones y conceptos sobre ciencia -como expreso Thomas Nagel, filósofo estadounidense nacido en Belgrado- “Resulta más fácil describir lo que es la ciencia y lo que hacen los científicos, que presentar una definición concisa y de aceptación universal. La ciencia se puede ver como una actividad (en lo que trabajan los científicos) y como un cuerpo de conocimientos que cada día se van incrementando; del diccionario de la Real Academia Española podemos obtener como primera acepción para ciencia “Conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales”, pero más que un conjunto de conocimientos acumulados, la ciencia tiene como objetivo la comprensión de los fenómenos naturales. Ernst Mayr (notable Biólogo evolutivo de origen alemán y catedrático de la Universidad de Harvard) en su interesante libro Por qué es única la Biología (2006) afirma muy pragmáticamente “Ciencia es el intento humano de lograr una mejor comprensión del mundo mediante la observación, la comparación, el experimento, el análisis, la síntesis y la conceptualización.”
Aunque el término en inglés Science, que a la larga se tradujo a todos los idiomas y en español consideramos Ciencia, fue introducido por primera vez por el británico William Whewell en 1840, hay quienes consideran que los rudimentos de la ciencia se fincaron antes incluso, del desarrollo de la escritura a partir de los cuestionamientos para explicarse el ¿Cómo? ¿Por qué? de las cosas, generando conocimientos y experiencias que se transmitieron de una generación a la siguiente. Gracias a este conocimiento, el rayo, pasó de ser una fuerza sobrenatural, a una explicación científica, la lluvia, que era una analogía de la cópula (la lluvia fertiliza la tierra) adquiere una nueva explicación como fenómeno físico. En general, la explicación de los fenómenos naturales ha ido pasando poco a poco del mito a la explicación científica.
La abundante y sofisticada mitología griega de hace más de 4,000 años, desempeñó un papel preponderante en la interpretación de los fenómenos naturales. Sin embargo, esta prolífica mitología fue quedando como mera literatura cuando los propios griegos confrontaron sus mitos con ideas opuestas y pasaron de ver a un mundo regido por el capricho de las deidades, a buscar leyes naturales que permitieran su explicación y su predicción. Uno de los primero en esta búsqueda fue Tales de Mileto (600 a. C.) que fue filósofo, matemático, geómetra y astrónomo, y es considerado uno de los siete sabios de Grecia. Probablemente fue el primer griego que buscó dar una explicación física del universo, al que consideraba un espacio racional pese a su aparente desorden, sin buscar un Creador para tal racionalidad. Gracias a sus atinadas observaciones astronómicas, predijo un eclipse solar para el 28 de mayo del año 585 a. C. que se cumplió en la fecha prevista.
Los griegos pensaron que cuando las leyes naturales son halladas, pueden ser comprensibles. Esta idea ha sido la base para la obtención del conocimiento científico hasta la actualidad. Creían también que para descubrir las leyes naturales se debería utilizar la razón y la intuición, pero que para apoyar sus hipótesis deberían confiar en la lógica estricta.
Los primeros fundamentos de la lógica estricta se deben a Aristóteles de Estagira (384-322 a. C.) quien fue el primero en resumir las reglas del razonamiento riguroso (recoger información, organizar las observaciones para facilitar su comprensión y deducir los principios que las resuman). Esta nueva forma de estudiar el Universo fue denominada Philosophia (Filosofía), que significa “amor al conocimiento” o “deseo de conocer”. A partir de los griegos (aunque no fueron los únicos que aportaron en este campo), el conocimiento científico y la manera de obtenerlo han avanzado no sin tropiezos y modificaciones, pero, la explicación sobre el Universo mediante el conocimiento científico ha tomado un papel preponderante y ha ido sustituyendo a las explicaciones mitológicas.
Una de las ventajas de obtener conocimientos de esta manera, es que los conocimientos así adquiridos son susceptibles de ser rechazados empíricamente. Cualquier científico deberá aceptar el rechazo de una determinada hipótesis si se demuestra la falsedad de la misma y buscar una nueva explicación a partir de nuevas hipótesis que deben ser probadas.
La ciencia moderna comienza entre el siglo XVI y XVII con nuevas ideas y descubrimientos, principalmente en física y biología, cambiando la concepción que se tenía del mundo natural, y se puede decir, que se inició en Europa con Copérnico y su obra “De revolutionibus orbium coelestium” (Sobre el movimiento de las esferas), con Galileo, padre de la astronomía moderna en física; y Andreas Vesalius en medicina, fundador de la anatomía moderna a través de su libro “De humani corporis fabrica” (De la estructura del cuerpo humano). A esta época se le conoce como “La revolución científica”, en la cual se establecen los principios básicos del método científico que caracteriza a la ciencia moderna y que fue transformando la antigua visión que se tenía de la naturaleza. Esta nueva visión se empeñaba en eliminar a la magia y las supersticiones en las explicaciones del mundo material.
Diferencias entre explicación científica y dogma teológico. Muy probablemente la primera explicación que se dio para los fenómenos naturales (las estaciones del año, la lluvia, sequías y los desastres naturales entre otros) fue, que eran causados por fuerzas sobrenaturales (divinidades, demonios, ángeles etc.) estas creencias, en su mayoría, terminaron por fundar religiones. Sabemos que la religión es un conjunto de creencias –principalmente en divinidades-, de prácticas de normas morales para la conducta individual y social y de la práctica de rituales, ceremonias de oración o sacrificio que relacionan al humano con la divinidad.
Aunque también la teología pueda o quiera explicar fenómenos naturales, desde luego que lo hacen desde un punto de vista sobrenatural, mientras que la ciencia busca explicar el funcionamiento del mundo natural mediante la observación de constantes o patrones regulares en la naturaleza, el raciocinio y la experimentación –esto último en las ciencias que lo permiten- para lo cual se elaboran hipótesis que se someten a verificación, que si se comprueban se fortalecen y que si se refutan se rechazan y se elaboran nuevas explicaciones que también se someten a verificación.
Una diferencia importante entre dogmas y ciencia, es que los dogmas muy rara vez se modifican, normalmente se aceptan tal y como se plantean, mientras que en ciencia, las hipótesis, cuando son aceptadas, se aceptan mientras no se encuentre otra explicación mejor, pero, cuando por observación y/o experimentación se encuentra una explicación mejor, la primera es sustituida por la explicación nueva. Esta puesta a prueba de las hipótesis, su aceptación o rechazo se puede comparar con un proceso darwiniano de selección natural, en donde las diferentes hipótesis o teorías se confrontan, y son aceptadas las que aportan mejores evidencias y explicaciones. Esta es una de las virtudes de la ciencia y del verdadero científico “Estar dispuesto a abandonar una idea aceptada cuando se propone otra mejor” y eso hace una diferencia notoria entre ciencia y dogma.
Las ciencias empíricas. Son aquellas que buscan verificar sus hipótesis. La hipótesis puede definirse como una explicación provisional para un fenómeno determinado, que será sometida a verificación o contrastación.
Se piensa que el trabajo científico normalmente se comienza con una observación o pregunta, pero todo investigador comienza con una idea en la cabeza que se puede llamar presentimiento, sospecha o corazonada –hipótesis- la cual someterá a verificación
Para Carl Gustav Hempel (1905-1997) filósofo alemán nacionalizado estadounidense “La ciencia empírica tiene dos objetivos principales: describir fenómenos concretos en el mundo de nuestra experiencia y establecen principios generales, por medio los cuales se puede explicar y predecir dichos fenómenos”.
En las ciencias empíricas predominan dos facultades cognitivas principales: Por un lado los sentidos que permiten la percepción y por otro, la razón como capacidad de identificar conceptos, buscar coherencia en ellos, cuestionarlos, buscar contradicciones y así inducir o deducir nuevos conceptos. Se conoce como empirismo a la obtención del conocimiento con base en la experiencia –del griego “empeiria”- y se utiliza principalmente el método llamado hipotético-deductivo en el que se elaboran hipótesis, se ponen a prueba y se deducen consecuencias.
La ciencia como cualquier actividad humana esta sujeta a interpretaciones políticas, económicas y de otros tipos que no están ligadas al quehacer científico y que no deberían influir en las conclusiones científicas y sus implicaciones, pero regularmente influyen. Además, en ocasiones algunos científicos alteran datos, los inventan o hacen trampa de alguna manera. Esto se dio más en épocas anteriores, pues ahora es difícil que no se descubra la manipulación o la invención de datos, pues toda nueva teoría, dato o experimento, se pone a prueba por muchos otros científicos, utilizando diferentes métodos y finaliza descubriéndose el fraude, que termina con la credibilidad en el científico y su carrera.
Identificando esta última problemática el filósofo austriaco Karl Popper (1902-1994) propuso una serie de normas éticas para el trabajo científico. La primera es reconocer que no existe una autoridad absoluta que determine la validez de una teoría y que son los propios científicos en su conjunto quienes con su trabajo deberán someter a prueba la veracidad de una hipótesis o teoría. La segunda es que cualquier científico puede cometer errores y que por lo tanto, debe estar abierto a la crítica, aceptar sus propios errores y, al criticar el trabajo de otros científicos estar consiente de que él también puede estar equivocado. La tercera es que la autocrítica debe ser constante, complementada por la crítica de los colegas.
- Figura 1.3 Karl Popper
El surgimiento de la biología como ciencia autónoma. Dado que se consideran ciencias genuinas a aquéllas que incluyen la organización y clasificación del conocimiento basados en principios explicativos, la biología empieza a ser considerada como ciencia a partir del rechazo de algunos principios explicativos básicos invocados a partir de la imposibilidad de explicar los fenómenos biológicos a partir de una visión fisicalista o cartesianista (visión fundada en la universalidad de las leyes físicas), que resultaron ser no válidos: el Vitalismo y la Teleología cósmica. El vitalismo proponía que el movimiento y otras manifestaciones de la vida en los organismos son controlados por una fuerza invisible o vis vitalis. Su descrédito ocurrió debido al fracaso de un gran número de experimentos que fallaron al demostrar la existencia de la fuerza vital, y que trajo como consecuencia el establecimiento de la Teoría Celular, que propone a la célula como la unidad anatómica, fisiológica y de origen de los seres vivos.
La Teleología, por su parte tiene que ver con la explicación de los procesos naturales que parecen llevar automáticamente a un fin o metas definidos. A partir de Aristóteles, en muchos casos se apelaba a una causa finalis; incluso Kant ya en el siglo XVIII, al tratar de explicar el mundo de lo biológico mediante leyes naturales, terminó acudiendo a la teleología. Jean Baptiste, caballero de Lamarck, precursor de las ideas evolucionistas, creía que en la naturaleza viviente existe un esfuerzo intrínseco que lleva a la perfección. Fueron los hallazgos en genética y paleontología quienes se encargaron de refutar estas ideas teleológicas.
Se han planteado profundas reflexiones acerca de la naturaleza científica de la Biología, aún a pesar de que, por tratar con sistemas vivientes no cumple con algunas de las ideas de las ciencias físicas como la existencia de leyes universales. La teoría de la evolución, por ejemplo se basa más en conceptos que en leyes; casos como la selección natural, la adaptación, la especiación y la población son conceptos.
De este modo, la biología se estableció como ciencia a partir del siglo XIX con la publicación de El Origen de las Especies del británico Charles Darwin. Así, tenemos que son principalmente dos teorías las que dan su autonomía a la biología como ciencia: La Teoría Celular y la Teoría Evolutiva.
Panorama actual
La historia de la humanidad ha estado puntuada por épocas en las que se han presentado hambrunas terribles que han provocado muerte, desastre y migraciones masivas. Por poner solo un ejemplo, mencionaremos lo ocurrido en Irlanda en 1845, cuando la cosecha de papas, alimento principal de las clases menos favorecidas, se perdió debido al ataque de un hongo (Phytophthora infestans). La mayoría de los campesinos emigró a las ciudades, generando hacinamiento y condiciones insalubres que favorecieron el surgimiento de epidemias de tifoidea, disentería y cólera. Esto provocó un millón de muertes y la migración de otro millón de personas, principalmente a Nueva York y otros lugares de América.
Así, el hombre ha vivido siempre a la sombra de amenazas del hambre. Esto ha ido agudizándose a la par del crecimiento de la población; considérese que hacia el año 10 000 AC la población no excedía el millón de personas y el número ha crecido exponencialmente hasta alcanzar en la actualidad más de 7000 millones (ver gráficos).
¿Cómo hemos llegado a estos números? Ciertamente, el desarrollo científico ha sido uno de los principales factores de esta escalada: en principio, los hombres de ciencia se esfuerzan por comprender los procesos vitales, su dinámica y los cambios involucrados. Esto, a todos los niveles, desde los moleculares hasta los ecológicos, pasando por el individuo y, posteriormente, se estudia la posible intervención en dichos procesos, se busca la manera de manipularlos a nuestro favor y tras un análisis de pros y contras, en los que la bioética toma una parte determinante, se puede llegar a la decisión de manipularlos. Así, se ha llegado al desarrollo de las técnicas de asepsia, la invención y descubrimiento de medicamentos, antibióticos y vacunas que han evitado una gran cantidad de muertes. Durante la segunda mitad del siglo pasado, se temía que la producción de alimentos llegara a límites restrictivos, pero el surgimiento de la llamada Revolución Verde, que consiste en la mecanización del trabajo de labranza y cosecha, técnicas de riego, fertilización del suelo y combate de plagas, así como el desarrollo de variedades de especies cultivadas más productivas y resistentes al parasitismo y la sequía nos sacó del atolladero. No obstante, esta experiencia no nos educó para desarrollar políticas de control del crecimiento poblacional, pues la población continuó su ritmo expansivo. Cuando empezábamos a preocuparnos nuevamente por el alimento, el desarrollo de las técnicas de recombinación genética, permitió la transformación de los principales cultivos para generar más grano y vegetales para alimentarnos nosotros y a nuestro ganado. Del mismo modo, se han ideado variedades transgénicas de especies animales y vegetales de consumo humano.
Como puedes ver, la biología ha estado al frente de todos estos avances científicos y las perspectivas son muy halagüeñas. Ten en cuenta que la esperanza de vida en la Grecia Clásica era de 28 años, mientras que la media mundial actual es de 67.2 años… ¡En promedio vivimos más del doble!... Y esperamos que aumente. El desarrollo de órganos a partir de células madre nos permitiría trasplantes de órganos a partir de nuestro propio DNA. El desarrollo de técnicas de cultivo de tejidos nos permitiría generar cultivos de carne sin necesidad de tener a los animales completos y el trasplante de genes entre especies nos permitiría generar cultivos de los que no se desperdiciaría ni tallo ni raíces.
Pero… por otra parte el desarrollo de las técnicas de producción industrial, con el empleo de cantidades enormes de combustibles fósiles, conjuntadas con nuestro concepto de bienestar y derroche de bienes de consumo personal y familiar, nos han llevado a un punto en el que estamos provocando cambios en el clima planetario, quizá de manera irreversible. Desde luego, la biología también está involucrada en las posibles soluciones o paliativos, como puede ser el desarrollo de técnicas de remoción masiva de CO2 atmosférico, así como de otros gases de invernadero.
Estas son algunas de las perspectivas de la biología actual, sin contar las sorpresas que nos esperan en medicina, control de plagas y el diseño genético que permitiría modificar los embriones humanos en casos de enfermedades muy discapacitantes. Para bien o para mal, sin duda que el futuro nos depara grandes sorpresas. Pero todos somos agentes de cambio y podemos, a través de nuestras acciones como consumidores, como educadores por lo menos de nuestros hijos, como profesores, profesionistas, científicos u opinión pública, determinar nuestro futuro y el de todas las especies que habitan este planeta.