Tres preguntas sobre la biología: 1. ¿Es una ciencia unificada, o

Tres preguntas sobre la biología: 1. ¿Es una ciencia unificada, o

Tres preguntas sobre la biología:
1. ¿Es una ciencia unificada, o una
colección heterogénea de disciplinas?
2. Si elegí biología, ¿porqué tanta
matemática, física, y química?
3. Decime nene/a: ¿y eso para qué sirve?
Enrique Lessa
Laboratorio de Evolución
Facultad de Ciencias
Montevideo, Uruguay
http://evolucion.fcien.edu.uy/
Nos encargan el estudio de un objeto, y encontramos
• formado por numerosas unidades, con
características en común
• un análisis más fino muestra que algunas de
estas unidades se multiplican
• otras no se multiplican (aunque proceden de las
anteriores), pero captan y transforman nutrientes
• esas nutrientes transformadas sirven a todas las partes de
nuestro objeto
• observamos otras unidades dedicadas al patrullaje y
eliminación de entidades que no pertenecen al objeto (hay
reconocimiento y, cuando corresponde, respuesta contraria)
• observamos comunicación entre tramas de unidades; las
tramas parecen captar y facilitar el uso de información sobre el
medio (por ej., orientar la localización y captación de
nutrientes)
• nuestro objeto es capaz de producir unidades fundadoras que,
por multiplicación y diferenciación recrean, con variantes, objetos
semejantes
Repasando tenemos:
• estructura formada por partes subiguales
• división de tareas
• reproducción (interna, de partes)
• nutrición
• patrullaje y protección
• reconocimiento (propios y ajenos)
• conocimiento
• reproducción (nuevas estructuras
semejantes a la que estamos
estudiando)
• complejidad
• genética: reproducción (en los dos
casos) implica transmisión de
información (pero no necesariamente
identidad total)
hormiguero
hormiga
células de
la hormiga
Repasando tenemos:
• estructura formada por partes subiguales
• división de tareas
• reproducción (interna, de partes)
• nutrición
• patrullaje y protección
• reconocimiento (propios y ajenos)
• conocimiento (orientación hacia
alimentos)
• reproducción (nuevas estructuras
semejantes a la nuestra)
• genética: reproducción (en los dos casos)
implica transmisión de información (pero no
necesariamente identidad total)
• complejidad
Ciclo vital del hongo Dictyostelium ¿célula u organismo multicelular?
Algunas características de la vida
• complejidad
• individualidad
• estructura jerárquica:
• genes
• células
• organismos
• grupos (hormigueros)
• especies
• linajes filogenéticos
• reproducción
Individualidad + reproducción => procesos poblacionales
complejidad + jerarquía => sistemas de poblaciones anidadas
Consecuencias de la formación de
poblaciones
• sustitución: existe oportunidad para el desplazamiento de unas
unidades por otras
• competencia: directa, por sustitución, e indirecta, por reproducción
diferencial
• evolución: si sumamos la mutación a la antes nombrada propiedad
de herencia (descendencia con modificación, Darwin dixit)
• tanto la unidad como la diversidad de
la vida son producto de la historia
BIODIVERSIDAD
jerarquía ecológica
BIODIVERSIDAD
jerarquía genealógica
Replicación 1: crecimiento
Replicación 2: recursos limitantes
No. de individuos
500
1000
Replicación 3: capacidad de carga/ curva logística
(asoma la regulación)
fase de crecimiento
limitado
0
fase de crecimiento libre
Tiempo
no muy diferente de una curva de asociación fisiológica
Biología de la replicación (replicadores)
• comprensión de los procesos de multiplicación individual (a
cualquier nivel: génico, celular... filogenético)
• sin replicación no hay vida
Biología de la regulación (interactores)
• comprensión de los procesos de regulación (a cualquier nivel...)
• comprende buena parte de lo que normalmente estudiamos como
disciplinas dispares.
• Podemos reconocer “fisiologías” a distintos niveles
• molecular y celular
• organísmico (la fisiología original)
• grupos (por ej., hormigueros)
• ecosistemas (ecología)
en el año del 50 aniversario
de la formulación de la
estructura del ADN (el
replicador esencial, Watson,
Crick, Wilkins, Franklin),
vale la pena recordar
también el entramado de
ese descubrimiento con la
biología de la regulación a
nivel molecular (Crick,
Brenner, McClintock, Jacob,
Monod)
François Jacob
Biología: ¿una o muchas disciplinas?
• unidad y diversidad son aspectos esenciales de la vida, y por
tanto de la biología
• ejemplos:
• código genético “universal”
• ADN es el material hereditario
• se puede trabajar toda la vida en torno a una molécula
(óxido nítrico)
• pero hay también espacios para investigar la unidad de la
vida
Trabajos actuales buscan unificar “toda” la biología
número de especies
Gradiente de biodiversidad
latitud
A primera vista, su explicación está tan lejos de la biología
celular que la explicación del gradiente usualmente no refiere a
esa área de la biología (excepto en un sentido muy general).
radiación solar – asimilación por fotosíntesis
dinámica de distribución de recursos
celular – organísmica
leyes de escalamiento y dimensionalidad
equilibrios
en tiempo
ecológico
organísmicas - ecológicas
flujos de materia y energía
ecosistemas
equilibrios
genético
poblacionales
y filogenéticos
(pendientes)
dinámica de diversificación evolutiva
1. ¿Es una ciencia unificada, o una
colección heterogénea de disciplinas?
2. Si elegí biología, ¿porqué tanta
matemática, física, y química?
Definiciones (el autor debe ser un biólogo):
• si es verde o se retuerce, es biología
• si huele mal, es química
• si no funciona, es física
• si no se entiende, es matemática
¿Porqué química, física, matemática?
• los argumentos de “utilidad” son válidos
Severo Ochoa (o Sabina): el amor es física y química
la biología
• pero son insuficientes y se pierden aspectos fundamentales
• aprender la forma de los problemas
• tener un mapa de conexiones (links) a mano
• su primer trabajo fue la
descripción de la larva de un
parásito (tan libre de esas
otras ciencias como es
posible) (no las uso para
nada)
• a ello siguió una serie de
cruzamientos experimentales
para evaluar la herencia del
color del pelaje en apereás
(aparecen algunas cuentitas
mendelianas)
Sewall Wright
• junto con Ronald Fisher, se
convirtió en uno de los
fundadores de la genética
estadística y la teoría
matemática de la genética de
poblaciones
1. ¿Es una ciencia unificada, o una
colección heterogénea de disciplinas?
2. Si elegí biología, ¿porqué tanta
matemática, física, y química?
3. Decime nene/a: ¿y eso para qué sirve?
• no voy a darles la respuesta sin costo alguno
• la opción por la investigación es una apuesta personal
basada en cálculos de probabilidades
• los espacios para el trabajo biológico (y más en general
científico) se multiplican
• una realidad tecnológica que se transforma ante nuestros
ojos no favorece profesiones congeladas y cerradas
• pero el país está lejos de reconocer esa realidad, adaptarse
a ella (como mínimo) y explotar su potencial transformador
(como meta)
• las estructuras académicas no se quedan atrás en rigidez y
obsolescencia (y la Univ. de la República no es precisamente
ejemplo de ilustración en este tema)
• la movilidad horizontal es un cuento, faltan profesores de
ciencia pero los estudiantes de ciencia se preguntan sobre
sus probabilidades de empleo, etc.
en otras palabras, la apuesta individual ineludible se conjuga
con apuestas colectivas impostergables (aunque siempre
postergadas)