Biología 1

B A C H I L L E R A T O

B�� 1 Marta Patricia Velázquez Ocampo

DESARROLLA COMPETENCIAS

B�� Esta caricatura es la interpretación del artista ChoperNawers acerca ChoperNawers acerca de biología. Con ella comenzamos aplicando uno de los objetivos del enfoque por competencias: la sensibilidad al arte, de manera tal que puedas establecer, desde la primera página, una relación creativa entre tú y el significado de esta materia.

BIOLOGÍA 1 Velázquez Velázquez Ocampo, Marta Patricia Biología, 1 / Marta Patricia Velázquez Velázquez Ocampo; ilustrador Diego Cabrera. –- Tercera Tercera edición. –- México: ST Editorial: ST Distribución, 2013. 200 páginas: ilustraciones; 28 cm. Bibliografía: página 200 En la cubierta: Bachillerato: Desarrollo competencias Incluye Guía para el maestro ISBN 978 607 508 125 0 ISBN 978 607 508 126 7 ( e-book) 1. Biología – Estudio y enseñanza (Superior). 2. Biología – Estudio y enseñanza (Superior) – Instrucción programada. I. Cabrera, Diego, ilustrador. I. título. 570.7-scdd21 570.7-scdd21

Biblioteca Nacional de México

ST Distribución, S.A. de C.V. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial, registro número 3342. © Derechos reservados 2013 Primera edición: Estado de México, mayo de 2010 Segunda edición: México, ��, junio de 2012 Tercera edición: México, ��, junio de 2013 © 2013, Marta Patricia Velázquez Ocampo ISBN: 978 607 508 125 0 ISBN e-book: 978 607 508 126 7

Presidente: Alonso Trejos Director general: Joaquín Trejos Publisher: Giorgos Katsavavakis Coordinadora editorial: Lilia Villanueva Editora: Lourdes Torres Asistente editorial: Daniel Rendón Director de arte: Miguel Cabrera Diseñadoras: Diana Flores, Milagro Trejos Ilustrador: Diego Cabrera Asistente de producción: Alicia Pedral Recursos fotográficos: archivo ST Editorial, jurvetson, NOAA, alexbartok, Thomas Shahan, ciamabue, Chris Willis, kat+sam, Thilo Salmon bajo licencia Creative Commons. Iconografía utilizada: The Noun Project (http://thenounproject.com), (http://thenounproject.com), bajo licencia Creative Commons. Prohibida la reproducción total o parcial de este libro en cualquier medio sin permiso escrito de la editorial. Impreso en México. Printed in Mexico.

muestras digitales POR EL AMBIENTE

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PRESENTACIÓN

La enseñanza de la biología, como la de cualquier otra disciplina, ha id o evolucionando a través del tiempo. En el contexto actual, es preciso tener en cuenta que lo importante no es el aprendizaje memorístico de nombres o procesos, sino la comprensión de los fenómenos biológicos que impactan en la vida diaria, para aprender a vivir mejor, a cuidar la salud y a preservar el medio ambiente. El libro Biología 1 cubre tema a tema todas las competencias que marca la última actualización del programa de la �� de acuerdo a la Reforma Integral de la Educación Media Superior (��), incluyendo los objetos y las evidencias de aprendizaje que marca el programa y otras más para que puedan ser utilizadas a juicio del profesor. Se han ideado secciones como “Problema”, la cual es una situación problémica planteada a manera de reto para que los alumnos resuelvan y después se autoevalúen y coevalúen a un compañero. También se encuentra al inicio de cada tema “Asume el reto”, que plantea una situación inicial relacionada con el contexto del estudiante que lo lleve a rescatar sus conocimientos y competencias previas. Asimismo se incluye la sección “Desarrolla competencias”, competencias”, diseñada de manera que el alumno, lejos de memorizar, tenga que comprender, razonar y aplicar la información en la resolución de ejercicios diversos. Por otra parte, en “La biología en mi entorno”, como una actividad de cierre, se busca hacer explícita la aplicación de los saberes adquiridos para que el estudiante pueda resolver situaciones reales de la vida cotidiana. Además, el libro presenta instrumentos de evaluación, como listas de cotejo y rúbricas, útiles en los diferentes tipos de evaluación (heteroevaluación, autoevaluación y coevaluación). También También contiene lecturas para promover el desarrollo de habilidades verbales y despertar el interés de profundizar temas revisados; se ha buscado que las lecturas se relacionen con su realidad más cercana. Se han incluido prácticas de laboratorio de fácil realización, no solo en la parte final del libro sino a lo largo del texto, como sugerencias de actividades para complementar el aprendizaje. Se incluyen también otras secciones como retratos, cápsulas de información complementaria, infográficos, esquemas diferentes tipos de evaluaciones e instrumentos de evaluación, entre otras. Les invito, estudiante, docente, a hacer uso de este libro, así como de su propia creatividad para convertir el proceso de enseñanza-aprendizaje en una grata experiencia que resulte inolvidable. De antemano, se agradece cualquier comentario o sugerencia por parte de los lectores que sirva para mejorar esta obra; se pueden enviar a la autora a la siguiente dirección electrónica: [email protected]

El estudio de la biología abre una ventana al fascinante mundo de los seres vivos, desde los microscópicos –los cuales sólo pueden ser observados y estudiados en el laboratorio–, hasta los más complejos. Conocer la biodiversidad que habita nuestro planeta representa la posibilidad de despertar la conciencia para respetar y preservar las distintas especies animales y vegetales existentes, para que las generaciones futuras las valoren y las aprecien también.

CONTENIDO Secciones del libro Reconoce tus competencias

VI VII

Bloque 1 Reconoces la biología como ciencia de la vida vi da Para comenzar... Problema Tema 1. Biología: como ciencia Tema 2. Campo 2. Campo de acción de la biología y sus principales divisiones Tema 3. Relación 3. Relación entre la biología y otras disciplinas Tema 4. Niveles de organización de la materia viva: químico, celular, tisular, orgánico, individual y ecológico Tema 5. Características 5. Características de la ciencia: sistemática, metódica, objetiva, verificable, modificable Tema 6. Características del método científico aplicado a la biología Observación Planteamiento del problema Información previa Hipótesis Diseño experimental Experimentación Análisis de los resultados Conclusiones Informe escrito Teoría

Tema 7. Avances 7. Avances de la biología y su importancia para la sociedad Evaluación sumativa

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Bloque 2 Identificas las características y los componentes de los seres vivos Para comenzar... Problema Tema 1. Características de los seres vivos Estructura y organización Metabolismo

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Homeostasis Reproducción Crecimiento y desarrollo Irritabilidad Adaptación

Tema 2. Bioelementos primarios y secundarios Tema 3. Propiedades 3. Propiedades del agua y su relación con los procesos de los seres vivos. Estructura y función de biomoléculas orgánicas Biomoléculas orgánicas

Tema 4. Hábitos saludables en la nutrición Tema 5. �� Replicación del ��

Tema 6. �� y síntesis de proteínas

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Transcripción del �� Traducción del �� Código genético

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Evaluación sumativa

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Bloque 3 Reconoces la célula célula como unidad de la vida Para comenzar... Problema Tema 1. La célula. Teoría celular Tema 2. Teorías de la evolución celular

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Teoría de la síntesis abiótica o evolución química Teoría de la panspermia Hipótesis hidrotermal

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Tema 3. Tipos celulares: procariota y eucariota

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Célula procariótica Célula eucariótica Evolución de procariontes a eucariontes

Tema 4. Estructura y función de las células procariota y eucariota Tema 5. Células eucariotas: vegetal y animal. Procesos celulares Membrana celular, transporte de sustancias y comunicación celular Núcleo o nucleoide como centro de información y reproducción de la célula Organelos relacionados con la elaboración y el transporte de biomoléculas: ribosomas, retículo endoplasmático, aparato de Golgi

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Centros de almacenamiento y procesamiento de sustancias: vacuolas, vesículas, lisosomas y peroxisomas Estructuras relacionadas con procesos energéticos: mitocondrias y cloroplastos Estructuras de soporte y movimiento: citoesqueleto, cilios y flagelos


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Bloque 4 Describes el metabolismo de los seres vivos Para comenzar... Problema Tema 1. Tipos de energía. Reacciones exotérmicas y endotérmicas ¿Cómo se produce la transformación de energía en los seres vivos? Reacciones exotérmicas y endotérmicas

Tema 2. Adenosín trifosfato (��): estructura, función y ciclo. Enzimas �� y energía en las células Enzimas

Tema 3. Metabolismo: anabolismo y catabolismo. Procesos anabólicos relacionados con la nutrición autótrofa: quimiosíntesis y fotosíntesis Nutrición autótrofa

Tema 4. Procesos 4. Procesos catabólicos: respiración celular y fermentación Respiración celular Respiración anaerobia y fermentación

Tema 5. Formas de nutrición heterótrofa

Tema 2. Clasificación de los seres vivos

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Linneo Whittaker Woese

Tema 3. Dominio 3. Dominio Eubacteria Estructura Reproducción Respiración y nutrición Formas y criterios de clasificación Importancia de las bacterias

Tema 4. Dominio 4. Dominio Archaea

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Tema 5. Dominio Eukaria

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Bloque 5 Valoras la biodiversidad e identificas estrategias para preservarla

Composición química Forma de replicación

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Nutrición heterótrofa

Para comenzar... Problema Tema 1. Virus

Criterios para clasificarlos Ejemplos de enfermedades que ocasionan

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Criterios de clasificación Importancia de las arqueobacterias Reino Protista Reino Fungi (hongos) Reino Plantae (plantas) Reino Animalia (animales) Importancia del cuidado de la biodiversidad Reflexión final


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Sección final Prácticas de laboratorio Evaluación final Fuentes consultadas

��

SECCIONES DEL LIBRO Los libros de la Colección Bachillerato apegados a los programas de estudios de la Dirección General del Bachillerato (��) deST de ST Editorial se Editorial se distinguen por brindar una estructura didáctica apegada al enfoque por competencias. Contienen los listados de competencias genéricas y disciplinares, y al inicio de cada bloque, los desempeños del estudiante y los objetos de aprendizaje que se señalan en los programas de estudios de las diferentes asignaturas, introducción y mapa conceptual (indicados con un icono color verde). También ofrecen diferentes tipos de actividades y evaluaciones (señaladas con un icono color azul), y secciones complementarias que facilitan el proceso de enseñanza-aprendizaje (indicadas con un icono color rojo).

INICIO Reconoce tus competencias

Se enlistan las once competencias genéricas y las competencias disciplinares respectivas. Se acompañan de siglas para que sea posible identificar en cuáles actividades del libro se desarrollarán.

Objetos de aprendizaje

Se enlistan los objetos de aprendizaje indicados en el programa de estudios que el alumno estudiará.

ACTIVIDADES Y EVALUACIONES Reto

Actividad en donde se plantea una situación problemática que invite al alumno a estudiar el bloque.

Actividad de apertura

Al comienzo del tema, se incluye una actividad motivadora pensada para que el alumno reflexione y se interese en el estudio de cada uno de los temas.

Actividades individuales y grupales

Con éstas se pretende que el estudiante desarrolle sus competencias de forma integral.

Evaluaciones

Introducción al bloque y mapa conceptual

Se incluyen un texto introductorio con una breve explicación de lo que se estudiará y un mapa conceptual con los temas más importantes del bloque.

Desempeños del estudiante

Se agregan los desempeños señalados en el programa de estudios acompañados de incisos,para identificar en cuáles actividades se trabajarán.

Incluye evaluación diagnóstica que valora conocimientos y habilidades que el estudiante posee antes de iniciar el estudio del bloque (Para comenzar...), y aquellos que adquirió al finalizar el estudio del bloque (evaluación sumativa). También se estiman los aprendizajes obtenidos durante el curso (evaluación final). Estas evaluaciones se acompañan de instrumentos de evaluación como listas de cotejo y rúbricas.

Para terminar. Autoevalúa tus competencias

Con este cuadro el estudiante podrá autoevaluar las competencias genéricas adquiridas al finalizar el curso.

COMPLEMENTARIAS Ilustraciones, infográficos

Refuerzan y abordan los contenidos de manera creativa y explicativa, como una estrategia visual y efectiva para el proceso de aprendizaje.

Glosario

Se incluye la definición de términos de difícil comprensión que aparecen en cada página.

Retrato

Se incluye información relevante sobre algunos de los personajes clave en el desarrollo de los temas de cada materia.

El mundo que te rodea. En la web

Información complementaria y de reflexión donde se vincula lo que el estudiante va construyendo con el entorno inmediato.

Lecturas

Se incluyen lecturas cuyas temáticas refuerzan los contenidos desarrollados en cada uno de los bloques.

RECONOCE TUS COMPETENCIAS Por su parte, las competencias disciplinares disciplin ares engloban Las competencias son capacidades que una persona desarrolla en forma gradual durante el proceso educa- los requerimientos básicos –conocimientos, habilidativo, que incluyen conocimientos, habilidades, actitudes, destrezas y actitudes – que se necesitan en cada discipli nar, para que los estudiantes puedan pueda n aplides y valores, en forma integrada, para dar satisfacción campo disciplinar, a las necesidades individuales, indiv iduales, académicas, laborales carlos en diferentes contextos y situaciones en su vida. y profesionales. Existen principalmente tres tipos de Estas competencias se podrán entretejer más adecompetencias: genéricas, disciplinares y laborales. lante con las competencias laborales, para conformar Las competencias genéricas le permiten al indivi- un todo armónico que le da pleno sentido al proceso duo comprender el mundo, aprender a vivir en él. Es- educativo, de tal manera que los estudiantes adquietas competencias son aplicables a todas las áreas del ran las destrezas y capacidades c apacidades necesarias para desenconocimiento, y por lo tanto a todas las asignaturas. volverse en el mundo actual.

G COMPETENCIAS

D COMPETENCIAS DISCIPLINARES

GENÉRICAS

básicas del campo de las ciencias experimentales

1

Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue.

1

Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos.

2

Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros.

2

Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

3

Elige y practica estilos de vida saludables.

3

4

Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

4

Obtiene y registra sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

5

Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.

5

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones.

Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.

7

7

Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.

8

8

Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

9

Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.

9

Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.

11

Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.

10

Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales.

12

Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

13

11

Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos.

6

14

Ubica estas competencias genéricas en cada actividad, grupal e individual, así: ��

2

5

7

9

Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas.

Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vi da cotidiana.

Éstas son competencias disciplinares básicas del campo de las ciencias experimentales. Ubícalas en cada actividad, grupal e individual, así: ��

3

4

8

14

Desempeños del estudiante

Bloque 1 Reconoces Reconoces la biología como ciencia de la vida

a. Identifica el campo de estudio de la biología y su interrelación con otras ciencias. b. Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. c. Reconoce el carácter científico de la biología. Estos desempeños pueden identificarse en cada una de las actividades del bloque, de la siguiente manera: �� a

b

c

Objetos de aprendizaje •

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Biología: como ciencia Relación entre biología y otras disciplinas Niveles de organización de la materia viva: Químico Celular Tisular Orgánico Individual Ecológico Características de la ciencia: Sistemática Metódica Objetiva Verificable Modificable Características del método científico aplicado a la biología •

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Introducción ¿Te imaginas cómo sería nuestro mundo sin plantas, animales y seres humanos? El paisaje de nuestro planeta sería similar al de la Luna o de algún lugar desolado. Los seres vivos somos los que damos sentido y belleza a este planeta azul en que vivimos. La biología es la ciencia que nos conduce al entendimiento del mundo vivo que nos rodea, desde las partículas más pequeñas que participan en la química de un organismo, hasta la organización de grandes grupos de animales y plantas que habitan en los diferentes ecosistemas.

En este bloque podrás conocer más acerca de la importancia de esta ciencia en el mundo actual, sus aplicaciones y la relación que tiene con la vida cotidiana. Asimismo, conocerás las ciencias con las que se vincula, como la geografía, la física, la química y las matemáticas; así como los niveles de organización de la materia y la forma en que se lleva a cabo el trabajo científico. A continuación te mostramos un mapa conceptual que resume esquemáticamente los contenidos de este bloque.

Biología

se relaciona con

es la ciencia de los

se estudia en diversas

ciencias afines

seres vivos

ramas

como geografía física química matemáticas

como se ubican en

se estudian por

niveles de organización

método científico

molécula

se basa en

célula tejido

observación

órgano sistema

experimentación

organismo población ecosistema

análisis

genética citología microbiología paleontología botánica zoología fisiología

Para comenzar... Para que puedas comprender los temas de este bloque, es necesario que rescates las competencias (conocimientos, habilidades, habilidades, actitudes y valores) que ya has adquirido a lo largo de tu vida. Haz tu mejor esfuerzo para responder y detecta aquellos aspectos que no conoces o no dominas para enfocar tu estudio.

I. Piensa y anota cuál es la relación de la biología con tu vida cotidiana.

II. Describe algún avance reciente de la biología que hayas escuchado en las noticias o leído en algún medio escrito: periódicos, revistas, Internet.

III. Ordena los siguientes niveles de organización de la materia, del más simple al más complejo:

( ) molécula ( ) célula ( ) ecosistema ( ) órgano

( ) átomo

( ) organismo

( ) tejido

IV. Realiza los siguientes ejercicios.

1. Explica cómo se aplica el método científico para resolver un problema.

2. ¿Es necesario conservar la naturaleza? ¿Por qué?

3. Describe cómo te imaginas a un científico. ¿En qué basas tu idea?

4. Explica, en tu opinión, cuál es la importancia de la biología para la sociedad.

5. Elabora en tu cuaderno un esquema en el que ubiques la relación de la biología con otras ciencias. 10

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Reto (problema) La siguiente herramienta didáctica constituye una situación problémica para que trates de resolverla. Lee con atención los desempeños que se numeran enseguida; si te fijas, estos se hallan relacionados con las preguntas que se te plantean, pues con cada una de éstas puedes saber si estás adquiriendo cada uno de esos desempeños:

a. Identifica el campo de estudio de la biología y su interrelación con otras ciencias. b. Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico económico de sus aplicaciones.

c. Reconoce el carácter científico de la biología. Los conocimientos y habilidades que desarrolles en este bloque deberán darte los elementos para resolver, en el transcurso, el siguiente problema. El reto consiste en que leas con atención el caso que se plantea y respondas las preguntas que le s iguen en tu cuaderno.

El extraño caso en el pueblo de Genaro Genaro vive en un pueblito encantador que se encuentra en una zona boscosa, llena de flores, con un riachuelo que la rodea, y un clima agradable todos los días del año. Hace algunos meses, en esta región, la gente comenzó a observar que a algunos niños y también a los adultos les salían salí an ronchas en la piel. Estas ronchas les l es causaban escozor y malestar, y llegaron a ser tantos los enfermos que se tuvo que llamar a un grupo de expertos para realizar una investigación al respecto. Los expertos se dedicaron a averiguar la edad de los enfermos, lo que comían, las condiciones del agua que bebían, si había algún tipo de insectos rondando en las casas, si las flores estaban despidiendo polen o si había algún otro factor que causara este problema. Si tú fueras el encargado de investigar este problema:

a�. ¿A a�. ¿A qué especialistas de cuáles ramas de la biología considerarías llamar para que realizaran una investigación? a�. ¿Cuáles científicos además de biólogos invitarías a formar un equipo de trabajo? a�. c�. Plantea al menos cuatro hipótesis para explicar el problema. c�. Elige una y anota cuál sería el procedimiento que seguirías para tratar c�. trat ar de averiguar si es correcta. c�. ¿Qué necesitarías tomar en cuenta para que los resultados de tu investigación fuec�. ran válidos? b�. Explica qué importancia tiene la biología para: b�. La investigación de las causas de d e enfermedades y su posible tratamiento. El conocimiento de las plantas que nos rodean y sus usos. El estudio de animales, por ejemplo los insectos. La conservación del medio ambiente. La producción de alimentos a través de la agricultura y ganadería. •

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Coevaluación La siguiente lista de cotejo es para que evalúes a uno de tus compañeros durante su participación en la actividad del reto. Procura ser objetivo y honesto en la evaluación. Asimismo solicita que un compañero te evalúe y ha z el propósito de ir mejorando aquellos aspectos en los que obtengas menor puntaje.

C r it e r io Siempre (2) Aporta ideas para el el trabajo. Asiste a las reuniones. Muestra interés en los temas. Realiza su trabajo con calidad. Comparte lo que investiga con todos. Contribuye Contribuye a que haya un ambiente de confianza en el equipo. Cumple a tiempo lo que le corresponde hacer. Demuestra tolerancia hacia la opinión de los demás. Muestra sentido de responsabilidad. Suma parcial Total

A veces (1)

No cumple (0)

Autoevaluación Cuando hayas concluido este bloque:

1. Contrasta tus respuestas a las preguntas del problema con las de tus compañeros del grupo, y entre todos señalen cuáles son las correctas; confírmenlas después con su profesor. 2. Reconoce si has logrado los desempeños que se señalan en la rúbrica que se muestra a continuación, indicando las preguntas que contestaste correctamente, y suma tus aciertos. Aspectos a evaluar

3

2

1

Identifica el campo de estudio de la biología y su interrelación con otras ciencias. Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. Reconoce el carácter científico de la biología.

Identificas correctamente el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. Reconoces claramente las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. Reconoces plenamente el carácter científico de la biología.

Describes, con algunas dificultades, el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. Reconoces, con algunas dificultades, las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones.

No describes correctamente el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. No reconoces las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana ni el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones.

Reconoces, con algunas dificultades, el carácter científico de la biología.

No reconoces el carácter científico de la biología.

Valor

9

6

3

Total:

3. Consulta la siguiente escala para saber tu nota final. Escala Excelente Bien Regular Insuficiente

�- � �- � �- � �- �

Recuerda que la autoevaluación autoevaluación es para ti, para que te des cuenta de tus logros y de lo que necesitas trabajar para aprender más, así que procura ser siempre honesto en este tipo de valoraciones y determinar cómo puedes mejorar en tus estrategias de aprendizaje. 12

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Tema 1

Tema 2

Tema 3

Biología: como ciencia

Campo de acción de la biología y sus principales divisiones

Relación entre la biología y otras disciplinas

Continúa

Asume el reto ¿Qué estudia la biología? ¿Qué tiene que ver con tu vida cotidiana? Lleva a tu clase tres definiciones impresas acerca de lo que estudia la biología, así como recortes e imágenes relacionadas con esta ciencia. Reúnete con cuatro compañeros y entre todos e laboren un collage en el que se incluyan las imágenes y algunas de sus definiciones a cerca del objeto de estudio de la biología y explíquenlo a su profesor y al resto del grupo.

Desde tiempos inmemoriales, el ser humano ha contemplado la naturaleza con asombro y curiosidad. El mundo vivo que nos rodea es tan diverso como estrellas hay en el universo: existen desde pequeños microorganismos hasta formas inimaginables de animales marinos, plantas de todos los tamaños, hongos de colores que esconden venenos peligrosos, aves cantadoras, pequeños animales que amamos como mascotas… En fin, hay mucho por conocer y comprender de los seres vivos. Y si nos adentramos a investigar lo que hay dentro de nosotros mismos también podemos descubrir un mundo fascinante de moléculas y células perfectamente organizadas para cumplir con cada una de sus funciones. La biología biología es la ciencia que estudia a los seres vivos y es una disciplina que forma parte de nuestra nue stra vida diaria. Por ejemplo, seguramente, el día de hoy mientras venías a la escuela observaste en tu camino algunos árboles, flores, insectos. Seguramente en las noticias has escuchado sobre los avances en la elaboración de la vacuna contra el virus de la influenza AH�N�, o acerca de los problemas que se han generado en diversos ecosistemas por los efectos del calentamiento global. Incluso al ver anuncios comerciales escuchamos acerca de las proteínas del cabello que se incluyen en alguna marca de champú, de los avances en la ciencia para el tratamiento de diversas enfermedades, como el acné o el pie de atleta, y es común escuchar en alguna conversación acerca de controversias sobre los riesgos de la producción de alimentos transgénicos. En todos estos aspectos, la biología se encuentra directamente relacionada. st-editorial.com

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BLOQUE 1

�� Una de las funciones de la biología es el estudio de las similitudes y diferencias que existen entre los seres vivos, y la interrelación entre ellos.

El mundo que te rodea Uno de los problemas que enfrenta la biología actual es el calentamiento global. La temperatura de nuestro planeta ha ido en aumento, en respuesta a la emisión excesiva de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero, que producen las plantas generadoras de energía y los automóviles. Las consecuencias, que ya hemos podido experimentar, han sido la mayor incidencia de sequías que afectan la vegetación del planeta, huracanes, aumento del nivel del mar, derretimiento de glaciares, cambios en el ecosistema y extinción de especies.

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La biología estudia los seres vivos en todos sus niveles, desde la molécula hasta el individuo completo. Estudia también los genes, así como las bases neuronales del pensamiento, la forma en que funcionan los seres vivos, las relaciones de las especies con su medio ambiente, el origen de las enfermedades que nos deterioran, el comportamiento animal y la historia de la vida. En términos más concretos, la biología es una ciencia experimental y sistemática que pretende describir los procesos que comparten los seres vivos, la forma en que se mantiene y multiplica la vida, la biodiversid ad y las relaciones de los organismos con su medio ambiente (figura �). La biología nació de la curiosidad del ser humano por entender los fenómenos relacionados con la vida, y por describir todo el mundo vivo que tenía a su alrededor. En un principio, fue una disciplina predominantemente descriptiva que consistía en hacer un largo inventario de todas las especies de plantas y animales del planeta. Los naturalistas –los biólogos del pasado– se dedicaban a colectar organismos y describirlos minuciosamente, y les asignaban un nombre científico. La biología fue objeto de largas discusiones filosóficas que pretendían explicar la “esencia “esencia de la vida” a partir de la reflexión influida por las ideas preconcebidas de los que participaban en dichos debates. Poco a poco, al apoyarse cada vez más en una observación cuidadosa y metódica de los fenómenos naturales, la biología pasó de ser una ciencia descriptiva –y algunas veces subjetiva– a ser una ciencia experimental y objetiva, de manera que se fueron cambiando viejas ideas para dar lugar a nuevas teorías científicas. La biología actual se basa en tres teorías que causaron c ausaron gran controversia en el momento de ser ppropuestas, ropuestas, pero que están ampliamente fundamentadas por todas las evidencias generadas y documentadas hasta la fecha. Estas tres teorías, pilares de la biología actual, act ual, son: Teoría celular. Demuestra que todos los seres vivos están formados por células y por lo tanto dan unidad al mundo vivo. Teoría de la evolución. Esta teoría muestra que los seres vivos que conocemos –con toda su diversidad– tuvieron un origen común y están emparentados entre sí. Teoría del gen.Nos gen. Nos muestra la base de la continuidad, de la permanencia de los caracteres hereditarios que van pasando de una generación a otra. Estas tres teorías han permitido descubrir que todos los seres vivos tenemos mucho en común en cuanto c uanto a las estructuras celulares que nos forman; que los procesos químicos y fisiológicos para mantenernos manten ernos son similares en todas las especies; que tenemos ancestros comunes, por lo que formamos una gran familia que se originó hace varios miles de millones de años; y que todos nos n os reproducimos a través de los genes, gene s, formados por la misma molécula de la herencia, que es el ��. Así, hoy en día, gracias a estas tres teorías, podemos integrar la enorme gama de fenómenos biológicos y estudiarlos en su conjunto de manera organizada y sistematizada. A través del tiempo, la biología ha ido avanzando gracias al desarrollo de la tecnología. El diseño de microscopios cada vez más potentes, pote ntes, de técnicas para estudiar las moléculas de la vida, y el perfeccionamiento de la computadora, entre otros aspectos, han sido decisivos para que esta ciencia se encuentre actualmente a la vanguardia y dé lugar a tecnologías nunca antes imaginadas.

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RECONOCES LA BIOLOGÍA COMO CIENCIA DE LA VIDA

Con el apoyo de la tecnología hemos podido, en años recientes, lograr la comprensión de los fenómenos biológicos en todos los niveles, desde el microscópico y bioquímico, hasta la imagen macroscópica de nuestro planeta azul visto desde el espacio (figura �). Así, ha surgido la creciente necesidad de encontrar alternativas para disminuir el impacto ambiental producido por el ser humano en los diversos ecosistemas del planet a, que nos ha llevado a vivir un calentamiento global que nos preocupa y causa cada vez más problemas. Por otra parte, los grandes avances de la biología molecular han permitido al ser humano no sólo comprender la forma en que funcionan los seres vivos, sino también la manera en que éstos pueden ser reprogramados genéticamente. La biología ha cobrado una enorme importancia, al punto de expresar que estamos viviendo actualmente en el siglo de la biología, debido a los avances extraordinarios de la genética, descubrimientos que han permitido controlar enfermedades que antes nos asolaban, desarrollar nuevas estrategias para una mayor producción de alimentos y desarrollar biotecnologías biotecnologías que facilitan la vida de la humanidad. Sin embargo, no todo se ha podido descubrir, aún hay mucho por hacer; para muchos la biología sigue siendo una gran aventura y un reto por develar los secretos de la naturaleza (figura �).

Actividad individual

�� 4

8

��

1

�� a

�� La Tierra es un enorme ser vivo que responde como un todo a los daños que recibe.

b

Resuelve en tu cuaderno lo que se te solicita a continuación y al final comparte tus respuestas con el resto de tus compañeros.

1. Escribe tu propia definición de lo que estudia la biología.

2. Anota tres ejemplos de tu vida vid a cotidiana en los que se relacione la biología. �� La biología ha tenido grandes avances, pero todavía hay mucho por revelar.

3. Describe algún descubrimiento de la biología que haya mejorado la vida de las personas.

4. Menciona algún aspecto relacionado con la biología que aún falta por ser comprendido o solucionado.

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Tema 2

Tema 3

Tema 4

Campo de acción de la biología y sus principales divisiones


Niveles de organización de la materia viva: químico, celular, tisular, orgánico, individual y ecológico

Continúa

Asume el reto ¿Dónde se lleva a cabo el trabajo de los biólogos? ¿Qué estudia un paleontólogo? ¿Y un ornitólogo, un entomólogo o un micólogo? Averígualo antes de tu clase para poder resolver el el siguiente problema: Imagina que haces un viaje a la selva del Amazonas y encuentras una especie muy extraña de insecto que te amenaza. Ante el temor de morir en pocos minutos debes acudir a uno de tus acompañantes: uno es un ornitólogo, el otro es un entomólogo y el tercero es un micólogo. Sólo tienes tiempo para preguntar a uno de los tres qué hacer. ¿A cuál de los tres especialistas debes consultar?

El trabajo de los biólogos abarca diversos ámbitos, debido a que la biología estudia los procesos de los seres vivos desde distintos puntos de vista, ya sea en el nivel microscópico o en el macroscópico. Así, la biología se puede estudiar en un laboratorio o en el campo; podemos interesarnos en los procesos microscópicos que ocurren en los seres vivos, estudiar las biomoléculas, o bien, estudiar los órganos de un animal o una planta. Podemos de igual forma, estar interesados en todo un conjunto de organismos, su comportamiento y sus respuestas ante los cambios ambientales. La biología abarca un campo tan amplio del conocimiento, que se estudia de manera especializada en alguna de sus ramas. Los paleontólogos, por ejemplo, visitan zonas donde puedan encontrar vestigios de organismos de otras épocas, y trabajan t rabajan en excavaciones donde recuperan los fósiles de animales o plantas. En cambio, un biólogo molecular, que hace experimentos con ��, trabaja en laboratorios especializados, donde cuenta con equipo sofisticado para obtener la secuencia del �� e insertar pequeños trozos de esta molécula en células que se mantienen en pequeños cultivos microscópicos, entre muchas otras tareas. Los etólogos, especializados en el estudio del comportamiento animal, dedican largas horas en el campo a observar a ciertos ejemplares que marcan y siguen por medio de aparatos especializados; mientras que los neurobiólogos estudian con todo detalle las sustancias que hacen que una persona se sienta feliz, animada, o triste y deprimida, y para ello deben trabajar en un laboratorio donde cuenten con equipo adecuado. 16

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Así, la biología de nuestros tiempos ha ido avanzando tanto, que se ha llegado a la especialización de los que se dedican a ella, y trabajan en el área o rama de su interés. Veamos en el siguiente cuadro cuáles ramas son las más importantes y lo que estudia cada una de ellas.

CUADRO 1. RAMAS DE LA BIOLOGÍA Principales ramas de estudio

Según los organismos que estudian

Anatomía. Estructura Estructura y localización de órganos y sistemas de los seres vivos Biofísica. Procesos físicos de los seres vivos Bioquí Bioquímic mica. a. Com Compue puest stos os y reac reaccio ciones nes química químicass de los los ser seres es vivo vivoss Citología. Estructura y procesos celulares Ecología. Relaciones de los seres vivos entre sí y con su medio ambiente Embri Embriolo ología gía.. Proce Procesos sos del desarr desarroll ollo, o, a part partir ir de la fecun fecundac dación ión Evolución. Historia de la vida y las teorías sobre el proceso que dio lugar a la biodiversidad actual Fisiología. Funciones de los seres vivos Genética. Procesos hereditarios, hereditarios, desde el nivel molecular, el nivel celular, el de un individuo y el de la población Histología. Tejidos de animales y plantas Paleontología. Fósiles y evidencias de la evolución Taxonomía. Clasificación de los seres vivos, de acuerdo con los criterios establecidos por los avances en anatomía, fisiología, bioquímica y genética

Actividad grupal

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Bacteriología. Bacterias Botánica. Plantas Ficolo Ficología gía.. Algas Algas Micología. Hongos Microbiología. Organismos de tamaño microscópico, como virus, bacterias, protozoarios y hongos Prot Protoz ozool oologí ogía. a. Prot Protoz ozoar oarios ios Virología. Virus Zoología. Animales

Según el tipo de animales que estudian Entomología. Insectos Ictiología. Peces Herpetología. Herpetología. Anfibios y reptiles

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Mastozoología. Mamíferos Ornitología. Aves

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1. De forma individual, lleven a la clase c lase una noticia reciente relacionada con algún avance en la biología, puede ser del periódico, de Internet o de alguna revista de divulgación. 2. Reunidos en equipos de seis, comenten cada uno la noticia que llevó, y entre todos decidan a qué rama o ramas de la biología corresponde. 3. Elijan la noticia que consideren más trascendente y entre todos elaboren y escriban un resumen de ella. 4. Comenten en plenaria su resumen con los otros grupos.

La biología en mi entorno

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Reflexiona acerca de las distintas ramas de la biología y elige las cinco que te parezcan más interesantes y que consideres importantes para solucionar problemas actuales. Anótalas, explicando su importancia e ilústralas con imágenes alusivas. Guárdalas en tu portafolio de evidencias.

Práctica de laboratorio Puedes repasar el contenido estudiado en este tema en la práctica de laboratorio “Manejo del microscopio” que se encuentra en la Sección final de este libro (pág. ��). Elabora un reporte de tu experimento.

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Tema 3

Tema 4

Tema 5



Características de la ciencia: sistemática, metódica, objetiva, verificable, modificable

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Asume el reto I. Formen equipos de seis personas.

1. Cada uno de ustedes va a asumir una profesión diferente: geógrafo, historiador, matemático, químico, biólogo e informático. 2. Imaginemos que se encuentran frente al problema que surgió en �� en México, con relación a la epidemia de influenza AH�N�, que después se convirtió en pandemia al esparcirse por distintos países del mundo. 3. Cada uno de los miembros del equipo, equip o, de acuerdo a la profesión que le corresponde, tendrá que señalar cuál es su papel, es decir, el trabajo que debe desempeñar para colaborar en el seguimiento y la búsqueda de soluciones a este problema. 4. Al terminar, compartan sus respuestas con los demás equipos de la clase y elaboren una conclusión grupal. Profesión Geógrafo

Actividad qu que de desarrolla du durante la la pandemia

Historiador

Biólogo

Químico

Matemático

Informático

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Como has podido observar en la actividad anterior, los científicos, especialmente de las épocas actuales, no trabajan aislados. Siempre existen distintos ángulos para analizar un mismo problema, y al participar especialistas de varias disciplinas es posible lograr un mejor resultado. En el caso de la epidemia del virus de la influenza esto quedó muy claro. Podríamos citar también el caso del descubrimiento de la estructura del ��. Al principio, princip io, el monje Gregor Mendel (��-��) realizó conteos de cientos de plantas de chícharo que plantaba en su monasterio, y así descubrió los caracteres hereditarios, aunque no sabía dónde se ubicaban físicamente estos misteriosos caracteres. Posteriormente, los biólogos descubrieron los cromosomas, que estaban dentro de las células y los relacionaron con la herencia; y luego los químicos entraron en acción al identificar la naturaleza química de estos cromosomas, y determinaron que estaban formados por ácidos nucleicos, pero no sabían cuál era la forma de la molécula. Entonces, los físicos se hicieron cargo del problema y utilizaron aparatos especializados para tomar imágenes del �� y luego dar a conocer sus resultados. Al final, un biólogo estadounidense y un físico inglés, James Watson (��) y Francis Crick (��-��), respectivamente, publicaron su famoso modelo de la doble hélice del �� (figura �). Actualmente, muchos de los estudios que se hacen del �� se apoyan en el uso de computadoras para poder manejar la enorme cantidad de datos que se obtienen, cuando por ejemplo se estudia el genoma de un organismo, es decir, cuando se quiere descifrar toda la información genética de una determinada especie. El producto de dichas dic has investigaciones muchas veces es materia de controversia, porque algunas de sus aplicaciones se pueden considerar contrarias al bien y a la moral. Se habla entonces de la ética en la ciencia y, más específicamente, de la bioética. Veamos ahora otro tipo de estudio biológico. biológ ico. Se sabe que el guepardo es un animal en proceso de extinción. Se trató de ubicar el hábitat en e l que viven los pocos que quedan y para esto se marcan en un mapa las zonas donde se les ha podido localizar. Asimismo se están haciendo conteos de los ejemplares para determinar estadísticamente cuántos nacen y cuántos mueren cada año. Se analiza su pasado y las razones por las cuales ha llegado a disminuir tanto su población.


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�� En el descubrimiento de la estructura y función del �� se llevó a cabo un trabajo interdisciplinario en el que participaron científicos de diversas áreas de la ciencia.

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Hagamos un recuento de las ciencias vistas hasta ahora que se relacionan con la biología. Identifícalas en el texto anterior.

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Como puedes ver, las ciencias relacionadas con la biología son muchas. En el siguiente cuadro te presentamos algunas de ellas.

RELACIONAD AS CON LA BIOLOGÍA CUADRO 2. CIENCIAS RELACIONADAS Quím Química ica

Nos Nos prop propor orci cion onaa los los fund fundam amen ento toss para para ent enten ende derr la nat natur ural alez ezaa mole molecu cula larr de la estructura de los seres vivos, es decir, los compuestos que los forman, las reacciones que se llevan a cabo en sus procesos metabólicos, la forma en que estos son regulados y los factores que pueden alterarlos.

Físi Física ca

Da las las bas bases es para para el estu estudi dioo de de los los proc proces esos os de int interca ercamb mbio io de mate materi riaa y energía que suceden en los seres vivos, como la conducción eléctrica en las células nerviosas, el transporte de material en una membrana, la regulación de la temperatura de un organismo, así como la ultraestructura de las moléculas que se obtiene por el uso de equipo especializado de microscopia y de difracción de rayos X.

Matemáti Matemáticas cas

Se aplican aplican cuando cuando hacemos hacemos cont conteo eo de organis organismos mos,, para obten obtener er estadísticas, cuando analizamos los datos que arroja un experimento o cuando elaboramos gráficas para, a partir de ellas, deducir información sobre algún modelo experimental.

Informáti Informática ca

Es una herram herramient ientaa que que facilita facilita el trabajo trabajo en el el análisis análisis de infor informació maciónn que que se genera, a partir, por ejemplo, de los estudios de secuencias de �� o la elaboración de mapas genéticos; se basa en aplicaciones matemáticas para interpretar interpretar adecuadamente la información.

Hist Histor oria ia

Nos Nos pue puede de desc descri ribi birr eve event ntos os que que han han suce sucedi dido do y que que han han imp impac acta tado do a los los seres vivos desde, por ejemplo, la cronología de una enfermedad que se presenta en los seres humanos o en otras especies.

Geogra Geografía fía

Nos Nos indi indica ca dónd dóndee se se encu encuen entra tra el hábita hábitatt de de una una especi especiee y cuáles cuáles son son los los climas de determinada región para establecer la relación con su flora y su fauna. Asimismo nos señala los lugares donde se desarrollan los seres humanos, las poblaciones y sus características particulares.

Bioé Bioéti tica ca

Disc Discip iplilina na filo filosó sófic ficaa que que est estab able lece ce la la natu natura rale leza za mor moral al de de las las acci accion ones es que que se se realizan con respecto a la aplicación de las nuevas tecnologías tecnologías biológicas que se han desarrollado.

En conclusión, la interdisciplinariedad consiste en la relación y cooperación entre las diferentes ramas de una ciencia –en este caso, de la biología– y con otras ciencias como la química, la física, las matemáticas, la geografía, entre otras. De esta manera, se logran mejores resultados en las investigaciones de los fenómenos a estudiar.


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Representa en un organizador gráfico (mapa mental) la relación de la biología con otras ciencias, haciendo referencia a una investigación determinada, por ejemplo, las actividades relacionadas con la solución de algún problema ambiental. También procura buscar diferentes artefactos de uso común que han contribuido a la investigación interdisciplinar del problema. De ser posible, ilustra tu trabajo con fotografías o recortes de periódicos y revistas. Guarda tu mapa mental en el portafolio de evidencias.

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Tema 4

Tema 5

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Características del método científico aplicado a la biología

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Asume el reto Observa en el laboratorio una planta pequeña e identifica los órganos que la forman: raíces, tallo, hojas. Dibújalos. Toma luego una hoja y obsérvala al microscopio para ver sus tejidos y sus células. Trata de encontrar las estructuras que hay dentro de las células y dibújalas. Si tuvieras un microscopio muy potente, para agrandar la imagen algo así como un millón de veces, ¿cuál sería la parte más pequeña que podría s detectar? ¿De qué está hecho un ser vivo? ¿Cómo está organizada la materia dentro dent ro de un ser vivo? Elabora en tu libreta un cuadro de manera que dibujes cada estructura que observaste.

La planta que has observado, como cualquier otro organismo, está hecha de materia, de átomos, los cuales se encuentran altamente organizados, de manera que en su conjunto puedan realizar todas las funciones propias de un ser vivo. viv o. Veamos cómo es esto. Se cree que la materia del universo se originó de una gran explosión ocurrida hace miles de millones de años. Las primeras partículas subatómicas formadas fueron muy pequeñas, y ahora son parte de los elementos químicos que conocemos: protones, electrones, electron es, neutrones y otras más. Aquéllas se fueron agrupando por acción de fuerzas físicas de atracción y repulsión, y dieron lugar a los primeros átomos, átomos, como el hidrógeno o el helio. A través del tiempo, la materia se ha agrupado y reagrupado, y dio origen a estructuras de mayor tamaño y grado de complejidad. Así, podemos decir que la materia existe en el universo en distintos niveles de complejidad, según como se encuentre organizada (ver infográfico de la página siguiente). Cuando los átomos se combinan pueden llegar a formar moléculas, las , por ejemplo, el hidrógeno combinado con el oxígeno forma el agua. Aquí los dos elementos combinados constituyen una estructura con mayor nivel de complejidad, que no es sólo la suma de sus partes, sino que asume una forma y función distin tas a las que tenían sus elementos originalmente. De este modo, vemos que el oxígeno y el hidrógeno son gases, mientras que qu e el agua es un líquido. Existen moléculas pequeñas, como la del agua, o bien enormes, formadas por cientos o miles de átomos, como las proteínas o el ��. Las moléculas pueden unirse y formar estructuras más complejas: los organelos celulares, celulares, como lisosomas, cloroplastos, mitocondrias o ribosomas, que conforman una célula. Una célula no es sólo la unión de un st-editorial.com

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conjunto de moléculas que forman organelos, sino que éstas se encuentran organizadas y cooperan entre sí para cumplir ciertas funciones y dar lugar a una estructura de mayor complejidad. Las células pueden ser sencillas –como la de una bacteria– o complejas –como una neurona humana o un linfocito.

Infográfico

Niveles de organización de la materia

Los niveles de organización de la materia nos ayudan a comprender mejor su nivel de complejidad, tal como observas a continuación. NIVEL CELULAR (neurona)

NIVEL MOLECULAR (��)

NIVELES ECOLÓGICOS (población, comunidad, ecosistema)

NIVEL ATÓMICO (átomo)

NIVEL DE TEJIDO (tejido nervioso)

NIVEL DE APARATO (sistema nervioso) NIVEL DEL ORGANISMO (ardilla)

NIVEL DE ÓRGANO (encéfalo)

Algunas células son en sí un organismo, otras se asocian y forman tejido, que es la unión de células que colonias y otras son parte de un tejido, cumplen una función determinada. Así, el tejido muscular permite el movimiento, mientras que el tejido epidérmico es la capa externa que protege a los seres vivos. Los tejidos, a su vez, forman parte de órganos que conforman los sistemas de un organismo vivo. Por ejemplo, el corazón y los vasos sanguíneos conforman el sistema circulatorio de animales y humanos, y el sistema vascular de una planta está formado por los 22

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tejidos del xilema y del floema y por sus órganos principales: la raíz, el tallo y la hoja. Como vemos, un organismo puede tener varios sistemas funcionando coordinadamente, coordinadamente, y esto es lo que lo mantiene con vida. La organización en este caso es crucial, ya que cualquier evento ev ento que qu e altere la disposición disposic ión de los elementos que conconforman ese ser vivo puede producir la muerte. La muerte sería, entonces, el proceso en el que se desorganiza la materia viva. Un organismo organismo –un pato, una hormiga o un pino, por ejemplo– es un enorme conjunto de átomos perfectamente organizados que dan lugar al maravilloso proceso de la vida. Sin embargo, los niveles de organización de la materia llegan todavía


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más allá: los organismos de una misma especie forman parte de una población –como los peces de una laguna o las ardillas de un bosque–, y ésta, a su vez, es parte de una u na comunidad en la que conviven distintas especies en un espacio común –por ejemplo, las ardillas junto con los árboles y los insectos del bosque. Estos elementos, al interactuar con los elementos no vivos del ambiente, como el Sol, S ol, el agua o el suelo, conforman un ecosistema. ecosistema. Todos los ecosistemas de nuestro planeta forman parte de la biosfera, biosfera, que es el nivel de organización más alto que conocemos. Para que esa biosfera funcione adecuadamente y sobreviva, es importante que cada organismo que la forma asuma el papel que le corresponde.

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Revisa de nuevo el texto anterior y elabora una lista de los niveles de organización (marcados en negritas). Anota ejemplos para cada uno.


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Elige un organismo que sea de tu agrado, por ejemplo, un panda, un tigre, una orquídea, etc. Elabora un cartel o diagrama en el que pegues recortes o imágenes que representen los distintos niveles de organización de la materia de las que está formado el organismo que elegiste y explícalo en clase. Luego guárdalo en tu portafolio de evidencias.

Evaluación formativa

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1. Imagina que haces un estudio acerca de las abejas. Las estructuras que has estudiado están en desorden, ordénalas del mayor al menor nivel de complejidad: alas, enjambre, moléculas de veneno, sistema digestivo, células nerviosas, átomos de carbono, abeja reina, tejido muscular.

2. Relaciona las ramas de la biología con el nivel de organización de la materia que qu e estudian. ( ( ( ( ( (

) Moléculas ) Células ) Tejidos ) Aparatos y sistemas ) Organismos ) Poblaciones

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a. Citología b. Histología c. Anatomía d. Ecología e. Bioquímica f. Zoología 23

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Avances de la biología y su importancia para la sociedad

Asume el reto Reflexiona acerca del siguiente relato: Cuentan que ha ce mucho tiempo, en un pequeño pueblo lejano, la gente observó un fenómeno en el cielo: el Sol se había oscurecido. La gente tuvo miedo de perder para siempre al Sol, y salió con cucharas a golpear cacerolas haciendo un ruido tremendo… después de unos minutos, el Sol volvió a salir, sali r, y es así que, desde entonces, en ese pueblo siempre que había un eclipse de Sol, la gente golpeaba sus cacerolas con mucha fuerza, por las dudas… para que volviera a brillar el astro rey. rey. Esta historia es real y sucedía en algunas poblaciones de China, donde se pensaba que en un eclipse, el Sol era engullido por un dragón y debían golpear las cacerolas para alejarlo. En este caso, ¿cómo podrías asegurar si la fuerza de las cucharas era la que alejaba a la Luna y dejaba salir al Sol? ¿Qué hubiera sucedido si dejaban de golpear las cacerolas? ¿Es cierto que es necesario que las mujeres embarazadas se pongan unas tijeras cerca del vientre para proteger a su bebé durante un eclipse? ¿En qué se basa esta idea? Comenta con tus compañeros tus respuestas.

Las personas suelen hacerse preguntas acerca de los fenómenos que suceden a su alrededor. En ocasiones la curiosidad –y en otras la necesidad de resolver un problema concreto– las lleva a investigar las respuestas. A veces, como en el ejemplo que hemos h emos señalado, las respuestas no tienen un fundamento científico, y se pueden basar en la casualidad, en mitos, leyendas o creencias que se han ido transmitiendo de generación en generación. Muchas veces, los conocimientos que nos transmite el saber popular son poco cuestionados y los creemos como verdades absolutas, sin ponerlos a prueba. La ciencia es la búsqueda de respuestas a diversas preguntas, que se realiza con un alto nivel de rigurosidad para obtener pruebas contundentes y comprobables que nos permitan aproximarnos al conocimiento. El científico no se conforma fácilmente con cualquier explicación de los fenómenos que observa, sino que indaga, in daga, busca y experimenta, con el fin de resolver sus dudas. Esto implica hacer un trabajo sistemático, es decir, organizado, para ir descubriendo los secretos de la naturaleza. ciencia se puede definir como una actividad humana que busca Así, la ciencia se explicaciones a los fenómenos de manera objetiva, basada en los hechos observables, que obtiene conocimientos de manera organizada o sistemática y es modificable, es decir que ningún conocimiento científico puede considerarse una verdad absoluta. 24

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Al ser una actividad humana, la investigación científica se ve afectada por factores sociales, económicos y políticos; a su vez también t ambién influye en éstos. Muchas de las teorías científicas han sido influenciadas por el pensamiento filosófico de su tiempo y han tenido una gran trascendencia en la forma de entender el mundo en distintas épocas. Por ejemplo, la concepción acerca de la diversidad del mundo natural hasta antes del siglo �� se basaba en la inmutabilidad de d e las especies, es decir, se pensaba que todos los seres vivos habían sido siempre los mismos y que no se relacionaban entre sí. Esto tenía que ver con la idea de una Tierra estática, que era centro del universo y con la propuesta de que nuestro planeta tenía tan sólo unos � �� años de antigüedad, esto es, una concepción muy diferente del mundo a la que se tiene en la actualidad. Más tarde, al descubrirse los fósiles, al encontrar el parecido entre algunas especies y observar que había especies emparentadas, surgió la idea entre diversos naturalistas de que los organismos pudieron haber pasado por un proceso de transformación para dar lugar a la diversidad existente. Sin embargo, estas ideas no prosperaron sino hasta el siglo ��, cuando las corrientes de pensamiento más modernas, encaminadas a explicar que en el mundo había muchos procesos p rocesos de cambio, favorecieron el nacimiento de la teoría evolutiva, evolutiva, la cual fue propuesta al mismo tiempo por dos personajes en lugares distintos: los naturalistas ingleses Charles Darwin (��-��) y Alfred Wallace (��-��). Esta teoría no sólo revolucionó la ciencia de la biología al permitirnos descubrir que existe una relación entre todos los seres vivos y que todos se encuentran encuent ran en proceso continuo de transformación, sino que también influyó definitivamente en el pensamiento y en la cultura de su tiempo. Actualmente, con los avances en la genétic a, se han planteado nuevas evidencias para la teoría de la evolución. Cada día surgen nuevas explicaciones acerca de cómo se originan las especies, de manera que no podríamos decir que ésta sea una teoría ya completamente acabada o definida definid a en su totalidad. Y esa es una de las principales características de la ciencia, estar en constante crecimiento de acuerdo a las evidencias que van surgiendo y los descubrimientos que se van generando en las distintas áreas del conocimiento. La biología ha avanzado en respuesta a los cambios que se han dado en la sociedad, de acuerdo a los avances tecnológicos y a los cambios en el pensamiento filosófico de cada época.

Te preguntarás ahora qué se necesita para ser un científico. Tal vez tú imagines a un científico como a un un personaje aislado y excéntrico. Nada más alejado alejad o de la realidad. Un científico es una persona como cualquier otra, que tiene problemas, gustos, aficiones, amigos… Simplemente, un científico es ante todo una persona curiosa, que gusta de enfrentarse al reto de descubrir el por qué de las cosas, y es lo suficientemente obstinado para buscar todos los caminos para resolver los problemas que se le presentan. El espíritu científico se encuentra en cada niño o niña que hace mil preguntas acerca de lo que lo rodea; quienes conservan ese espíritu en la edad adulta se vuelven personas de ciencia. Existen ciertas características que distinguen el trabajo científico, veamos cada una de ellas: Sistemática. En primer lugar, el trabajo científico se debe llevar en orden; se trata de organizar claramente las ideas y las observaciones que se realizan para lograr la comprensión de los fenómenos que se estudian. Esto se aplica a cualquier campo de la ciencia. Por ejemplo, Gregor Mendel estudió la planta del chícharo, haciendo cruzas seleccionadas entre diferentes variedades de esta planta: chícharos verdes y amarillos, y descubrió que algunas características eran dominantes y minantes y otras recesivas recesivas.. Para cada uno de sus experimentos él utilizaba aproximadamente unas mil plantas, las cuales contaba cuidadosamente, organizando sus datos de manera impecable, elaborando tablas y gráficas de sus resultados. Así fue como llegó a descubrir las leyes de la herencia. Metódica. La ciencia se basa en un método para llegar a establecer sus teorías o explicaciones de los fenómenos que se observan. En general se basa en el método experimental, si es posible que éste sea aplicado. El método científico, como se verá más adelante, no es una mera secuencia de pasos, sino una guía de investigación en la que se puede ir y venir de una hipótesis h ipótesis a la obtención de resultados, a un nuevo planteamiento de un problema, pero siempre siguiendo un orden, un método que conduzca a la obtención de resultados que se puedan interpretar para establecer conclusiones adecuadas. Objetiva. La ciencia se basa en hechos observables. El investigador debe tratar de no dejarse influenciar por ideas preconcebidas, intentando ajustar sus resultados a lo esperado. Debe ser capaz de reportar exclusivamente lo que observa sin dejar que sus expectativas modifiquen sus datos. Esto en muchas ocasiones oc asiones no es fácil de lograr, porque la mente humana es muy poderosa y se deja llevar por lo que queremos encontrar. Por ejemplo, en el siglo �� se pensaba que el ser humano

Dominante. Dicho de un carácter hereditario o de su alelo correspondiente. Que se manifiesta en el fenotipo. Recesiva. Dicho de un carácter hereditario que no se manifiesta en el fenotipo del individuo que lo posee, pero que puede aparecer en la descendencia de éste. st-editorial.com

Glosario 25

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Retrato Charles Darwin. Darwin. Desde niño, Darwin empezó a observar la naturaleza, a coleccionar escarabajos, conchas, moluscos, plantas. Su padre quería que fuera clérigo o médico, pero él prefirió embarcarse en el “Beagle”, nave en la que recorrió el mundo trabajando como naturalista. Ese viaje le dio la oportunidad de conocer una gran diversidad de organismos, plantas y animales que habitan en diferentes latitudes, y años después, al organizar y analizar cuidadosamente toda la información que obtuvo, propuso la teoría de la evolución por selección natural. Su teoría ha tenido una trascendencia enorme en el ámbito de la biología, ya que explica el origen de las especies y las relaciones entre los diversos organismos que conforman el mundo vivo.

venía guardado en miniatura dentro de cada espermatozoide y muchos investigadores publicaban dibujos donde reproducían lo que aseguraban ver (figura �). Verificable. Quiere decir que cualquier persona puede repetir el experimento que se ha realizado y obtener resultados similares. Para ello es imprescindible llevar un registro detallado de todos los pasos de la investigación para poder repetirla bajo las mismas condiciones cuando sea necesario. Por ejemplo, si un científico está trabajando para encontrar una vacuna contra el sida y logra elaborarla y probar su efectividad, debe publicar un escrito donde explique la forma en que la obtuvo y sus resultados al aplicarla experimentalmente, de manera que otra persona p ersona en cualquier parte del mundo pueda realizar el mismo experimento y obtenga los mismos resultados. De no ser así, su investigación no sería confiable ni válida. Modificable.Una Modificable. Una de las características fundamentales de la ciencia es estar en constante cambio. No podemos asegurar que lo que hemos descubierto hasta ahora es la verdad absoluta, sino que son simples aproximaciones al conocimiento, que son válidas por el momento, mientras no haya nuevas explicaciones de acuerdo a los avances de cada época. Es por ello muy importante atreverse a vencer el principio de autoridad, autoridad , lo cual quiere decir que no porque exista exist a una teoría ya comprobada, ésta no pueda ser refutada por nuevas evidencias que demuestren que no es tan cierta como se creía. La ciencia ha avanzado gracias a los que se han atrevido a desafiar des afiar los conocimientos ya establecidos con base en nuevas observaciones. Por ejemplo, Nicolás Copérnico (��-��) y Galileo Galilei (��) se atrevieron a decir que la Tierra giraba alrededor del Sol, en contra del conocimiento ya establecido de su tiempo que afirmaba que el Sol era el que giraba alrededor de la Tierra. En conclusión, podemos decir que la ciencia es una forma de entender el mundo, es una acumulación de saberes, que se adquieren mediante una metodología de investigación que le es propia, y se caracteriza, c aracteriza, entre otros aspectos, por ser sistemática, metódica, objetiva, verificable y modificable. Sin embargo, la ciencia no tiene poderes ilimitados, no puede resolver todas las preguntas, ni es infalible. Por ejemplo, la ciencia no n o pretende resolver el por qué de la muerte o la finalidad de la vida, ya que en estos temas interviene la subjetividad, la forma en que cada persona percibe el mundo, y de ello nacen la filosofía y la religión. La ciencia no tiene por qué contraponerse a las ideas filosóficas o religiosas que nos explican el mundo, sino que puede complementarse con ellas. La ciencia abarca el campo de lo objetivo, lo observable y lo comprobable, y es importante establecer con claridad sus límites, para no pretender de ella más de lo que nos puede ofrecer. Con todo, la ciencia es una aventura fascinante, que por sí misma causa la emoción de develar los secretos de la naturaleza; es una bella experiencia que atrapa a quien incursiona en ella. Contrario a lo que algunos piensan, la ciencia no tiene un mero sentido de utilidad, sino que es una manifestación de la cultura y de la capacidad del ser humano por comprender el mundo que le rodea.


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Existen actividades seudocientíficas, como la astrología, que determina los horóscopos y la personalidad a través de la influencia de los astros, en contraste con la astronomía, ciencia que estudia las estrellas, el Sol y los cuerpos celestes. �� Ilustración similar a las del siglo ��. Muestra un ser humano dentro de un espermatozoide.

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1. Reúnete con tres compañeros y establezcan por qué a la astrología no se le puede considerar una ciencia. 2. Elaboren un informe escrito. En su trabajo deben hacer referencia a las características básicas de la ciencia y en particular de las ciencias experimentales. 3. Guarden después su informe en el portafolio de evidencias. evidencias. st-editorial.com

Tema 6

Tema 7


Avances de la biología y su importancia para la sociedad

Asume el reto ¿Has oído hablar de la mariposa monarca? Es famosa porque hace una gran migración desde Canadá hasta México.

1. Explica cómo harías para demostrar qué estrategia o qué órganos utiliza p ara guiarse en su camino desde d esde los bosques de Canadá hasta los de las zonas altas de Michoacán. 2. Plantea algunas ideas o hipótesis y lo que harías para comprobarlas. 3. Llévalas por escrito a tu clase y coméntalas con tus compañeros. ¿Cómo resolver un problema en ciencia? Seguramente en el ejercicio acerca de las mariposas te has dado cuenta de que hay diversidad de ideas y métodos para explicar un fenómeno determinado. Lo importante es tratar de ser organizado, tener en claro lo que se quiere saber y estar siempre abierto a cualquier posibilidad que pudiera surgir en el transcurso de una investigación. La forma en que se desarrolla una investigación científica no tiene recetas, ni se basa en un método rígido que invariablemente conduzca a la solución de los problemas planteados. En realidad, en la ciencia se requiere de creatividad, capacidad de observación, uso de la lógica y de integrar, en un momento dado, todos los elementos, los conocimientos previos y el análisis de las evidencias obtenidas, para lograr describir o comprender claramente un proceso determinado. Generalmente, un científico puede dar vueltas a un problema y trabajar durante años para encontrar una explicación, o bien, puede ser que en un momento de suerte algún evento le permita hacer un descubrimiento importante. Claro está que para ello se requiere que tenga la capacidad de observar, analizar e interpretar lo que sucede. Aun cuando no podemos hablar de un método científico único, sí es posible decir que, en general, las investigaciones científicas basadas en el método experimental pasan por ciertas etapas comunes. Veamos en los siguientes apartados cuáles son.

Observación Observar es mirar con cuidado cu idado las cosas que nos n os rodean. Tal vez hemos visto muchas veces el mismo árbol en el camino y, sin embargo, no nos detenemos a observar con cuidado cuándo florece, si ha perdido sus st-editorial.com

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hojas, qué aves lo frecuentan, qué insectos lo polinizan o cuánto ha crecido. Cuando uno observa puede aprender sobre la naturaleza. Es importante que en la observación nos limitemos a mirar y anotar lo que vemos, tratando de no alterar el fenómeno. La observación no es sólo el primer pr imer paso en la investigación, sino que se lleva a cabo durante todo el proceso.

Planteamiento del problema De la observación parte el cuestionamiento, es decir, la formulación de un problema. Es importante que el problema se plantee en términos que faciliten el camino para encontrar su solución. Hay que tener muy claro el propósito de la investigación y verific ar que no haya sido resuelto antes por otros científicos, a menos que el interés sea el de comprobar sus resultados. Hace varios años, un científico holandés llamado Christian Eijkman (��-��) (��-�� ) se planteó un problema p roblema interesante; veamos veamos en qué consistió su investigación. Aproximadamente en ��, se veía que muchas personas en Indonesia padecían una enfermedad llamada beriberi, que afectaba severamente el sistema nervioso. Nadie sabía el origen de esta enfermedad, así que era fundamental descubrir a qué se debía que algunas personas la adquirieran.

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Información previa Cuando se ha planteado un problema, es importante buscar la información que pudiera darnos un marco teórico sobre el cual dirigir una investigación. Esta información se puede obtener en libros, en revistas especializadas o en Internet. Es necesario, después de recabar la información, clasificarla y seleccionar la que sea pertinente, es decir, que provea de conceptos básicos que ayuden a precisar y delimitar el problema y a plantear las hipótesis adecuadas. En el caso que estamos comentando, Eijkman, Eijkman, que vivió mucho antes de que existiera la Internet, consultó en los libros que había disponibles en su época acerca de esta enfermedad. Además, se trasladó al lugar (Indonesia) y buscó datos que pudieran ser útiles para desarrollar su investigación. Así encontró que los pollos también presentaban la misma enfermedad y que se les alimentaba con arroz, con o sin cascarilla. Entonces pensó que la alimentación aliment ación podría tener tene r algo que ver con la enfermedad, por lo que se podía proponer una hipótesis. Por otra parte, en ese tiempo se había descubierto que muchas enfermedades eran causadas por bacterias y esto sugería otra posibilidad que podía conducirlo a plantear otra hipótesis.

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�� Lotes del experimento de Eijkman, alimentados con arroz con cáscara y con arroz sin c áscara. Lote �. Arroz con cáscara. Lote �. Arroz sin cáscara.

Glosario 28

Hipótesis Una hipótesis es una suposición que hacemos acerca de un fenómeno determinado. Las hipótesis suelen basarse en una variable variable experimental experimental y una predicción.. predicción

Variable. Característica observable de la realidad, que puede ser medida. Predicción. Puede formularse mediante razonamientos y estructurarse como regla o ley general, que da cuenta del comportamiento de un sistema y predice cómo actuará éste en situaciones específicas. st-editorial.com


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En este caso, Eijkman se planteó dos posibles hipótesis: Que la enfermedad se debía a una deficiencia nutricional. Que la enfermedad era causada por una bacteria.

Decidió usar los pollos como modelo experimental y quiso probar la primera hipótesis, para lo cual observó cómo alimentaban a los pollos. Descubrió que los que comían arroz integral (con cascarilla) no se enfermaban y los que se alimentaban con arroz sin cascarilla sí. Entonces hizo la siguiente predicción: “Si el beriberi es el resultado de alimentarse con arroz descascarado, entonces, los pollos alimentados con arroz descascarado desarrollarán la enfermedad”. En caso de que la hipótesis fuera rechazada, podría comprobar la otra.

Diseño experimental Ahora que ya tenía una predicción, ¿qué debía hacer? Por supuesto, diseñar un experimento en el que su predicción se llevara a la práctica. Eijkman preparó dos lotes o grupos de pollos, unos que se alimentaban con arroz con cascarilla y otros que se alimentaban con arroz descascarado (figura � de la página anterior). El objetivo era observar cuáles se enfermaban. Al diseñar un experimento hay que tomar en cuenta varios factores importantes: No es confiable utilizar un solo organismo para hacer las observaciones porque podría haber h aber un error en el muestreo. Imaginemos que hubiera elegido a un pollo que estaba enfermo y que muriera antes de concluir el experimento. Mientras mayor sea el número de organismos que se utilicen en un experimento, mayor confiabilidad tendrán los resultados que se obtengan. Es necesario tener un lote control o testigo, que va a servir como punto de comparación. En este caso, serían los pollos que reciben alimentación de arroz con cascarilla. Hay ciertas variables que deben mantenerse constantes en ambos lotes para que los resultados sean confiables y no varíen entre un lote y otro; por ejemplo, la temperatura o la cantidad de agua que toman. Cuando se diseña un experimento hay una variable experimental, que es la que se está manipulando para poner a prueba la hipótesis. En este caso, c aso, el arroz sin cascarilla que proporcionamos a los pollos es la variable, a la cual llamamos variable independiente, independiente, y al resultado que se observa dependiente. le llamamos variable dependiente. •

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Análisis de los resultados Luego de realizado el experimento, los resultados se interpretan para obtener conclusiones. Éstas deben registrarse de manera sistemática mediante tablas y, de ser posible, gráficas, para que puedan ser analizadas con mayor facilidad. Eijkman observó que después de las dos semanas de su experimento, experimento , ��% de los pollos que consumió arroz sin cáscara desarrollaba los síntomas del beriberi, mientras que los alimentados con arroz con cascarilla no mostraban signos de la enfermedad. En el proceso del análisis de resultados entran tres tipos de razonamiento: inductivo, deductivo y analógico. El razonamiento inductivo es inductivo es el que a partir de observaciones en lo particular explica algún proceso o fenómeno en general; el razonamiento deductivo nos deductivo nos permite pasar de lo general a lo analógico establecemos particular; y con el razonamiento analógico analogías o comparaciones entre un fenómeno fenómen o y otro similar. Por ejemplo, al analizar los resultados de d e este experimento, fue posible pasar de lo particular de las observaciones en los pollos, a lo general, es decir, a comprender que lo que pasaba en los pollos podría aplicarse a diversas especies, entre ellas la humana, que tuvieran deficiencias vitamínicas. Conclusiones A partir de estos resultados, Eijkman concluyó que había algún factor nutricional importante en la cascarilla del arroz que prevenía el beriberi. Sus conclusiones se verificaron cuando hizo un estudio acerca de los presos de varias cárceles de Indonesia y vio que los que recibían en su alimentación arroz con cascarilla no se enfermaban, mientras que en los alimentados con arroz sin cascarilla sí se presentaron varios casos de beriberi. Los resultados nos conducen de nuevo hacia la hipótesis, o sea, ahora es necesario saber si ésta puede ser aceptada o rechazada. A partir de las conclusiones se determinan nuevos experimentos que permiten complementar la investigación. Si las conclusiones no concuerdan con la primera hipótesis, se empieza la formulación de una nueva hipótesis.

Informe escrito Cuando se logra hacer algún descubrimiento es muy útil que se comuniquen los resultados por medio de un informe escrito. Eijkman publicó sus resultados, los cuales sirvieron para dar pie a otras investigaciones. Estudios posteriores indicaron que el factor que se encontraba en la cascarilla del arroz era la tiamina o vitamina B�, y que ésta es indispensable para el buen funcionamiento del sistema nervioso. Actualmente sabemos que es Experimentación saludable consumir productos que contengan cereales integraUna vez diseñado el experimento, se lleva a la práctica y se ano- les, ya sea de trigo o arroz, por su alto contenido de tiamina. tan con cuidado los resultados obtenidos, de manera que sea En el pasado, los registros de resultados experimentales se posible reproducirlos. archivaban en anales, revistas o libros que difícilmente poEn este caso, Eijkman mantuvo encorralados a los pollos por dían ser consultados por investigadores en lugares lejanos, lo dos semanas en condiciones idénticas, excepto por la alimen- que dio como resultado la duplicación de trabajo y el avance tación que daba a cada lote. más lento de la ciencia. Hoy, la mayor parte de la información •

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científica se publica en revistas especializadas de gran circulación y en Internet; esto ha permitido que los avances en las investigaciones científicas sean vertigin osos.

Teoría Cuando se llevan a cabo experimentos y observaciones observacione s sobre un mismo fenómeno, es posible llegar a formular teorías que integran los conocimientos adquiridos sobre el tema. Una teoría es un marco conceptual que abarca toda un área del conocimiento cien tífico. No siempre un experimento da lugar a una teoría, algunas veces sólo confirma una ya existente. Algunas de las teorías más aceptadas en biología ya han sido mencionadas, como la teoría celular, la del gen y la de la evolución. Los pasos que hemos mencionado se pueden ver en el esquema siguiente. PASOS DEL MÉTODO CIENTÍFICO Planteamiento del problema Información previa Hipótesis Diseño del experimento Experimentación Análisis de los resultados Conclusiones Aceptación o rechazo de la hipótesis Elaboración del informe

Otras evidencias

Elaboración de la teoría

Cabe mencionar que en biología no siempre es posible recurrir al método experimental, ya que hay fenómenos en los que no podemos más que observar y comparar, como en el caso de los procesos evolutivos, en los que no se pueden introducir variables ni modificar las condiciones. Sin embargo, en estos casos la observación sistemática y minuciosa permite obtener resultados confiables. Además, como ya habíamos mencionado, el método científico no es rígido, es una estrategia general flexible que facilita la obtención de información confiable para generar nuevos conocimientos. También es importante precisar que la ciencia no es una colección estática de conocimientos establecidos, ni una serie de leyes y teorías que hay que memorizar y aplicar, sino que es dinámica y cambiante. El trabajo científico de toda una vida puede derrumbarse y cambiar de pronto al surgir nuevas evidencias que demuestran que las viejas teorías ya no son válidas. La naturaleza de la ciencia es el cambio, la actualización permanente. Los conocimientos generados hasta hoy forman la base de lo que será mañana, pero lo que sabemos hoy es apenas una pequeña fracción de la realidad; posiblemente tendremos que cambiar c ambiar en el futuro nuestra concepción del mundo con base en los avances que se vayan generando en los años por venir. Tú que ahora lees este libro podrías ser –¿por qué no?– quien descubra nuevos n uevos conocimientos y a base de creatividad y esfuerzo logres abrir caminos desconocidos para la biología. 30

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Lectura Para migrar, las mariposas monarca utilizan una especie de �� natural

[…] Hasta el momento se creía que la clave para que las monarcas mantuvieran el sentido de la orientación estaba en el cerebro. A través de su reloj circadiano –el sistema que controla rutinas biológicas como el sueño– podían corregir su orientación orientac ión y mantener el rumbo sur de acuerdo con el desplazamiento del Sol. Pero el estudio comandado por los neurobiólogos de la Universidad de Massachusetts, Steven Reppert, Christine Merlin y Robert Gegear, demostró que, en realidad, son las antenas las que funcionan como una suerte de �� o navegador satelital. “Las antenas de los insectos son un órgano extraordinario, no sólo capaces de captar las señales olfativas, sino que también

pueden detectar la dirección del viento e incluso el sonido”, señaló Steven Reppert en la investigación. Como parte de este estudio, los científicos hicieron una prueba con mariposas a las que les extrajeron las antenas. El resultado era siempre el mismo: se perdían. Una segunda parte de la comprobación consistió en pintar las antenas de negro, y también perdieron la ruta. Ahí fue cuando descubrieron que a través de las antenas podían seguir la orientación solar, hecho que terminó de comprobarse cuando luego pintaron las antenas con esmalte transparente. Las mariposas mantenían la ruta al sur porque podían captar la luz solar. […] Fuente: Diego Geddes. En: http://goo.gl/8Hb27

Organicen equipos de cuatro integrantes y de acuerdo a la lectura anterior realicen en sus cuadernos las actividades siguientes.

1. ¿Cuál era la hipótesis que se había planteado antes de llegar al descubrimiento que se señala en la lectura? 2. Identifiquen para este experimento: a. el problema. b. la hipótesis. c. el diseño experimental. d. los resultados. e. las conclusiones. 3. Expliquen por qué fue necesario hacer un experimento en el que pintaron las antenas de las mariposas con esmalte transparente.

Actividad grupal

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1. Organizados en equipos, diseñen y realicen un experimento basado en resolver alguno de los siguientes problemas, o algún otro que propongan: Cómo evitar el oscurecimiento de la manzana cuando se parte. Cuáles son las condiciones más propicias para que se desarrollen los hongos. Qué relación existe entre el canto de d e los grillos y la temperatura. Qué efectos causa la lluvia ácida en la germinación de las semillas. Cuál es la relación entre la temperatura del agua en donde viven los peces y la frecuencia respiratoria de estos organismos. 2. Su trabajo debe incluir: a. problema. b. información previa. c. hipótesis. d. manejo de variables. e. análisis de resultados. f. tablas o gráficas. g. conclusiones. h. fuentes consultadas. 3. Compartan en plenaria los resultados de su investigación. 4. Entreguen un reporte de su investigación por escrito. 5. Guarden después su trabajo en el portafolio de evidencias. evidencias. •

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En la web Para saber acerca de la mariposa monarca y los últimos descubrimientos al respecto, visita st-editorial.com/ enlaweb/biologia1 y enlaweb/biologia1 y consulta el link número 01 31

Tema 7 Avances de la biología y su importancia para la sociedad

Asume el reto ¿Cuáles son los beneficios y posibles riesgos del uso de nuevas tecnologías en la biología? Investiga qué son las plantas transgénicas, transgénic as, cuáles son las ventajas que aportan en cuanto a la producción de alimentos y los problemas que se podrían acarrear al cultivarlas y comercializarlas. Lleva tu investigación por escrito y comenta los resultados con tus compañeros de clase.

El avance de una sociedad va casi siempre de la mano con el desarrollo tecnológico. En la actualidad, la mayoría de los países destinan una parte importante de su presupuesto gubernamental para la investigación científica y para la tecnología, lo cual repercute directamente en beneficios para sus habitantes. ¿A qué se debe esto? La ciencia puede concebirse desde dos perspectivas distintas. En primer lugar, existe la llamada ciencia pura, pura, que es la investigación científica sistematizada que se lleva a cabo para descubrir los misterios de la naturaleza. Aquélla nace a partir de la curiosidad del ser humano por comprender el mundo que le rodea y es la primera finalidad de la ciencia. La ciencia pura o ciencia básica ha descubierto infinidad de procesos que nos permiten entender mejor los fenómenos de la vida, desde procesos a nivel macroscópico, hasta los más finos y detallados comportamientos de las moléculas que conforman un ser vivo. La ciencia pura brinda la información sobre la cual se ha desarrollado la ciencia aplicada. La ciencia aplicada, aplicada, por su parte, consiste en hacer uso práctico del conocimiento, es decir, investigar un fenómeno determinado con la finalidad de resolver algún problema concreto. En realidad ambos enfoques se combinan; la vida del ser humano ha podido mejorar tanto por los avances en la investigación biológica básica, como por la ciencia aplicada que los ha convertido en realidades tangibles con las que tenemos contacto todos los días. Así, el bienestar de las personas, los avances en materia de salud o de alimentación, dependen en buena medida de los logros de la investigación científica. A pesar del aumento en los centros de investigación y la mejora de sus instrumentos (figura � de la siguiente página), aún hay mucho por hacer 32

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en el campo de la ciencia, hace falta más apoyo de manera que nuestra investigación científica pueda responder a las necesidades actuales. Las ciencias aplicadas relacionadas con la biología son la medicina, medicina, la agronomía, agronomía, la veterinaria y las ciencias ambientales. ambientales. En todas ellas se pretende elevar la calidad de la vida humana y, por lo tanto, t anto, de las diversas sociedades del mundo. La combinación de la tecnología con la biología ha dado lugar a la biotecnología, tecnología, que se ha utilizado desde tiempos ancestrales; por ejemplo, ejemp lo, al utilizar microorganismos para fermentar el jugo de uva y producir vino. En la actualidad, los avances de la biotecnología han sido espectaculares. El descubrimiento de la estructura del �� ha abierto la posibilidad a la modificación genética de diversos organismos, a la obtención de productos como vacunas, hormonas y medicamentos que antes nunca se hubiera imaginado obtener. Asimismo, los avances de la tecnología, puestos al servicio de la ciencia, han permitido perfeccionar las técnicas de diagnóstico de enfermedades, gracias al uso de ultrasonido, pruebas de resonancia magnética, marcadores de contraste y mucho más. Estamos también ante un nuevo panorama en cuanto al desarrollo de cultivos: la presencia de plantas transgénicas. transgénicas. Al respecto, existen polémicas y opiniones encontradas. Veamos. Hay quienes creen que son algo positivo para la sociedad, pues resisten heladas, suelos empobrecidos y todo tipo de plagas, y producen frutos que resisten muchos días en el mercado sin deteriorarse. Además, el ganado y los animales de granja que han sido mejorados por nuevas técnicas genéticas tienen rendimientos óptimos, se mantienen sanos y proporcionan productos produ ctos de alta calidad. Por último, también es posible utilizar los microorganismos a favor del ser humano al modificarlos genéticamente, para elaborar detergentes, saborizantes, azúcares y mucho más. Por su parte, hay quienes creen que la introducción de cultivos y alimentos transgénicos transgénicos en el sistema de producción de alimentos genera una serie de posibles consecuencias negativas. Sólo mencionamos algunas: En la salud humana: posibilidad de aumento de reacciones alérgicas a los alimentos a causa de la modificación genética, de que se promueva la pérdida de nuestra capacidad para tratar las enfermedades con antibióticos, entre otros problemas. p roblemas. En el medio ambiente: probabilidad que se vea afectada la biodiversidad, ya que se crean nuevas variedades de plantas y aquéllas del mismo tipo que no han sido alteradas irán disminuyendo; filtración de proteínas transgénicas en el suelo, flujo de genes de un cultivo a otro, etc. (figura �).

�� En nuestro país los centros de investigación se han multiplicado y han mejorado sus instalaciones y equipamiento; sin embargo, aún hay mucho por hacer en el campo de la ciencia.

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En cuanto al campo de la salud, podemos señalar que las enfermedades enfermedades

que antes causaban gran mortandad ahora son curables, el promedio de vida del ser humano se ha ido elevando cada vez más, de alrededor de los �� años en la época romana a �� o más en la mayoría de los países desarrollados.

�� Un riesgo ambiental puede surgir por el excesivo uso de cultivos modificados con genes que producen toxinas insecticidas.

Plantas transgénicas. Aquéllas que contienen uno o más genes introducidos artificialmente, en lugar de que la planta los obtenga mediante la polinización. st-editorial.com

Glosario 33

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Los retos que quedan por vencer son las nuevas enfermedades para las que aún no existe cura, tales como el sida y el cáncer, aunque se han alcanzado avances significativos en las investigaciones al lograr tratamientos que prolonguen y provean una calidad de vida aceptable a quienes padecen estos males. Por otra parte, necesitamos enfrentar los problemas ambientales que hemos generado por varios años; para ello, lo mejor que podemos hacer es intensificar la investigación en busca de soluciones, sin olvidar que de nuestra actitud ante la naturaleza depende nuestra supervivencia; debemos ser conscientes de que somos parte del mundo vivo y por lo tanto es nuestra responsabilidad conservarlo. No podemos negar que los avances de la biotecnología han sido formidables y que todos nos hemos visto beneficiados beneficiad os por ellos; sin embargo, surge la interrogante interrogant e acerca de lo que el futuro pudiera depararnos al modificar en un instante seres vivos que tardaron millones de años en evolucionar. Las consecuencias pudieran emerger cuando ya no haya posibilidades de dar marcha atrás. Ésta es la razón por la cual se hacen llamados de atención sobre la utilización de las nuevas tecnologías: deben ser usadas con cuidado, midiendo cada paso y escuchando las voces que apelan a la reflexión sobre la forma en que son aplicadas.

Lectura Principio de precaución

Contra lo que se cree, la ciencia no siempre proporciona respuestas tajantes, sobre todo en las fronteras del conocimiento. conocimiento. Visualicemos el conocimiento conocimiento científico como un círculo que va creciendo a lo largo de la historia. En su centro está lo que sabemos con certeza casi completa, como que la Tierra es esférica o que el �� es una doble hélice. Al alejarnos del centro del círculo encontramos conocimiento más reciente que, aunque sólido, puede ser cuestionado. Las posibles causas del cáncer o el significado de la teoría cuántica son dos ejemplos. Y en el perímetro del círculo hallamos teorías que todavía están en discusión: los expertos aún no han llegado a un consenso. consenso. Quizá queden dentro del círculo, o quizá fuera. A veces estas teorías en duda afectan directamente al ser humano o al ambiente, como ocurre con la discusión sobre el calentamiento global o la siembra de vegetales transgénicos. Se cree que el actual aumento de la temperatura atmosférica se debe a gases de invernadero como el dióxido de carbono, liberado por la actividad humana. Si es así, como estudios muy numerosos indican, sería urgente dejar de producirlo. Pero el costo de sustituir la tecnología basada en la quema de combustibles por otras fuentes de energía sería inmenso. Y los vegetales transgénicos tienen el potencial de aumentar la productividad alimentaria para combatir el hambre, pero podrían contaminar los genes de

cultivos tradicionales y causar un daño ecológico difícil de predecir y controlar. ¿Qué decisión tomar, en casos así, si ni los expertos se ponen de acuerdo? Desde hace algunos años añ os se acepta que la solución más adecuada es el llamado principio de precaución, que indica que si hay razones para creer que una acción pudiera causar daño público o ambiental, y no hay certeza científica de que esto no ocurrirá, debemos abstenernos de realizar dicha acción. Suena simple. Pero el balance de costos y beneficios es complejo: someter a la economía global a una presión adicional podría causar mucho daño innecesario. Y dejar de producir alimento necesario ante un posible daño al ambiente ambi ente puede ser no sólo un error, sino una falta de ética. Afortunadamente el círculo del conocimiento sigue creciendo; las incertidumbres van dejando de serlo. Hoy existe consenso casi total respecto al cambio climático: es claro que dejar de emitir dióxido de carbono debe ser una prioridad para todos los países. El asunto de los transgénicos no es todavía tan claro, pero sin duda, la discusión e investigación continua ayudarán pronto a tomar la mejor decisión. La ciencia puede ser útil y benéfica, pero también peligrosa. Por eso, el conocimiento que produce debe aplicarse con cuidado y sabiduría.

Fuente: Martín Bonfil Olivera. “Principio de precaución” precauc ión”.. En: ¿Cómo ves?

1. Explica por escrito el significado de la frase: “La ciencia puede ser útil y benéfica, pero también peligrosa”. peligrosa”. 2. Comparte con tus compañeros tu respuesta y comenten entre todos acerca del tema de la lectura.

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Actividad grupal

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Reunidos en equipos de seis estudiantes, realicen las siguientes actividades.

1. Investiguen acerca de los avances más recientes que se han hecho en el campo de la biología, sus ventajas y los riesgos que conllevan algunos de ellos. 2. Elaboren un organizador gráfico (periódico mural, collage u otro) para señalar los beneficios que ha aportado la biología a la sociedad. 3. Participen en un debate acerca de los beneficios y riesgos de las nuevas tecnologías que se han desarrollado en el área de la biología. La mitad de los equipos del grupo estarán a favor de todos los avances en tecnologías biológicas. La otra mitad estará en contra de las actividades que se consideren de riesgo. Cada equipo argumentará sus razones y defenderá sus puntos de vista, siempre respetando las opiniones de los demás. Al final se generará una conclusión entre todo el grupo. •

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RÚBRICA PARA EVALUAR LA PARTICIPACIÓN EN EL DEBATE Evaluación/ 4 3 Aspecto Toda la información La mayor parte presentada es clara de la información Información y precisa. es clara y precisa.

Comprensión y manejo del tema Forma de rebatir

Actitud

2 Alguna parte de la información es clara y precisa, pero no toda.

1 Hay varios errores, la información no siempre es clara.

Comprenden claramente el tema y son convincentes.

Entienden el tema, Parecen entender el tema, No comprenden no son muy convincentes. con algunos errores. claramente el tema.

Todos los argumentos para rebatir son precisos y relevantes.

La mayoría de los argumentos para rebatir son precisos y relevantes.

Aportan numerosos puntos de vista con apertura y respetan las ideas de los demás.

Aportan suficientes ideas y muestran respeto a los demás.

Algunos de los argumentos argumentos para rebatir son relevantes y otros son débiles. No hacen muchas aportaciones,muestran respeto a las ideas de los demás.

No establecen contraargumentos precisos ni relevantes. No se muestra respeto ante alguna de las participaciones de los compañeros.

VALORACIÓN 13 a 16 puntos Excelente 9 a 12 puntos Bien 5 a 8 puntos Satisfactorio 1 a 4 puntos No satisfactorio

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Evaluación sumativa Heteroevaluación I. Realiza las siguientes actividades.

1. Ahora que estás a punto de concluir con el estudio del presente bloque, retoma el problema que se te planteó al inicio (p. 11). 2. Trata de resolver el problema. 3. Fíjate si esta vez pudiste resolverlo con más facilidad o si te resultó complicado; esto con la finalidad de que fortalezcas las competencias adquiridas. II. Utiliza el siguiente instrumento de evaluación para que ubiques cuáles fueron los desempeños que alcanzaste en el estudio de este bloque. Suma el total de aciertos de esta rúbrica con el total de aciertos de la valoración anterior que has hecho para que evalúes tu aprendizaje de este bloque. Luego, consulta la escala que se presenta más adelante.

Aspectos a evaluar

3

2

1

Identifica el campo de estudio de la biología y su interrelación con otras ciencias. Reconoce las aplicaciones de la biología en su vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. Reconoce el carácter científico de la biología.

Identificas correctamente el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. Reconoces claramente las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. Reconoces plenamente el carácter científico de la biología.

Describes, con algunas dificultades, el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. Reconoces, con algunas dificultades, las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana y el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. Reconoces, con algunas dificultades, el carácter científico de la biología.

No describes correctamente el campo de estudio de la biología y su interacción con otras ciencias. No reconoces las aplicaciones de la biología en tu vida cotidiana, ni el impacto ambiental, social y económico de sus aplicaciones. No reconoces el carácter científico de la biología.

Valor

9

6

3

Total:

ESCALA Excelente Bien Regular Insuficiente

�-� �-� �-� �-�

III. Resuelve los siguientes ejercicios y muestra tus respuestas al docente.

1. Anota una definición de biología.

2. Da un ejemplo en el que la química se relacione con la biología.

IV. Elabora en tu cuaderno un diagrama de los niveles de organización de la materia en el que incluyas los siguientes términos: célula, molécula, organismo, tejido, átomo y órgano. 36

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V. Lee el siguiente texto e identifica las ramas de la biología involucradas en esa investigación.

�� desarrolla insecticida ecológico Muchas especies de mosquitos y otras especies de artrópodos transmiten enfermedades enfermeda des tanto al ser humano como a los cultivos; las plagas causan severos daños a los sembradíos y para controlarlas controlarlas se han utilizado insecticidas sintéticos a base de productos químicos, pero estos pueden causar serios problemas ambientales. Se han desarrollado entonces métodos métodos alternos, como el control biológico, que consiste en utilizar especies que atacan de manera natural a organismos dañinos pero que respetan a los benéficos y no afectan a los vertebrados. La doctora Bravo de la Parra de la �� y su equipo han estudiado la bacteria Bacillus turgensis (Bt), la cual se utiliza como ingrediente ingrediente activo en insecticidas i nsecticidas biológicos. Se ha descubierto que esta bacteria produce una serie de toxinas que

ingresan al sistema digestivo del insecto y se unen a proteínas que están en el intestino. Varias toxinas se unen y forman moléculas que se pegan a la membrana del intestino del insecto y perforan las células. Bravo detectó que muchos insectos se hacen inmunes a las toxinas Bt porque sus proteínas carecen de un fragmento que provoca que se desprenda la fracción tóxica. La investigadora y su equipo cortaron ese segmento de la toxina y se lo administraron a insectos que ya eran resistentes al Bt. Habían encontrado la clave para crear un nuevo bioinsecticida. Los resultados de esta investigación se publicaron en noviembre del �� en la revista Science. Este insecticida orgánico fue patentado por la ��, y ya son varias las empresas interesadas en comercializarlo. comercializarlo.

Fuente: Martha Duhne. Duhne . “�� desarrolla insecticida ecológico”. ecológico”. En: ¿Cómo ves? VI. Entrega a tu profesor los productos que recopilaste en tu portafolio de evidencias para que pueda evaluarte.

Autoevaluación I. A continuación se describe un experimento científico, que tiene varios errores. Señala cuáles son.

Un investigador quería saber acerca de las propiedades de la concha nácar en el cuidado de la piel. La gente dice que la concha nácar ná car puede tener resultados muy favorables para eliminar manchas, cic atrices y otras imperfecciones. Así que tomó polvo de concha nácar, le agregó una buena cantidad de limón, la mezcló y con ello elaboró una crema. Ésta fue aplicada a una persona que tenía manchas en la piel. Ella se ponía una cantidad suficiente de la crema, en algún momento del día. El experimento se llevó a cabo durante algunos días y después se observaron los resultados. El investigador pudo ver la piel un poco más clara y menos manchada en la persona que se apli có la crema, por lo que concluyó que el producto que había elaborado era muy efectivo, y que la concha nácar tiene algún componente componente desconocido que aclara la piel. II. Describe en tu cuaderno tres avances de la biología que han mejorado la vida de las personas. III. Anota tu punto de vista en una hoja aparte acerca del manejo de plantas transgénicas. IV. Reflexiona y responde las siguientes preguntas acerca de tu dese mpeño durante el estudio de este bloque.

1. ¿En qué actividad se te presentaron más dificultades?, ¿qué estrategias tomaste para superarlas? 2. ¿Reconociste conocimientos conocimientos previos?, ¿cuáles? ¿cuáles? 3. Menciona algún ejemplo en el que puedas aplicar los conocimientos conocimientos adquiridos en este bloque para tu vida cotidiana. V. Responde la siguiente lista de cotejo para que reflexiones en las actitudes que mostraste durante el estudio del bloque:

Criterios Mostré entusiasmo durante el estudio del bloque. Entregué en tiempo y forma mis productos. Escuché con atención y respeto a mis compañeros y a mi profesor. Consulté y resolví dudas con mi profesor. Participé de manera activa en las clases. st-editorial.com

Siempre

A veces

Nunca

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