Investigación Biológica. BIOL.

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Biología

1. Introducción. Dentro del actual panorama de la i. como actividad esencial en el progreso de los pueblos, uno de los sectores de conocimientos que desde los albores de la humanidad más han interesado al hombre, lo constituye el de los seres vivos, esto es, el campo de la Biología (v.). Hoy tenemos un concepto muy amplio de la Biología, porque conocemos la variedad y cantidad de seres vivos que existen. Pero en sus albores esta ciencia tiene un tanto de reflexión del hombre sobre su propia naturaleza como ser vivo. Por ello en un principio, en muchas culturas antiguas la primera expresión de la Biología es Medicina. Con el devenir de los siglos el hombre va poco a poco independizándose, como observador, de los seres vivos que estudia y así se van desarrollando las distintas ramas de la Biología que constituyen la Botánica y la Zoología y, más modernamente, cuando la técnica proporciona los instrumentos adecuados, la Microbiología, Histología, Virología, etc. Antes de esta etapa, relativamente reciente, durante varios siglos Medicina y Biología discurren por cauces propios que hacen que, en un sentido estrictamente biológico, el hombre se considere algo completamente distinto, y muy lejano, en cuanto a su estructura, de los animales y mucho más de las plantas. Mas el gran desarrollo de la Fisicoquímica a partir de la última mitad del siglo pasado, junto con el conocimiento de la composición celular de los vegetales y animales, que aportaron Schwann y Schleiden, van poco a poco disminuyendo las distancias entre la estructura del cuerpo humano y el de los animales. De esta forma, tanto por la composición celular de los vegetales y animales, incluido entre ellos el hombre, como, sobre todo, por la estructura bioquímica de la materia viva que hoy en gran parte conocemos, el concepto de Biología tiene actualmente una unidad y contenido conceptual que nos son absolutamente imprescindibles para comprender cuál es la esencia de la moderna i. biológica. Los grandes avances del conocimiento de los más importantes procesos de la moderna Biología tienen una trascendencia general, esto es, para todos los seres vivos, aunque en su mayor parte se estén realizando en los más sencillos vegetales, como son las bacterias (v.) o incluso en los virus (v.), que son seres aún más pequeños e imperfectos en cuanto a organización. Con este carácter, toda la i. biológica, que aparentemente está diversificada en muchas ramas, que desde antiguo se venían clasificando en ciencias básicas, tales como la Citología e Histología vegetal y animal, la Bioquímica, la Microbiología, la Zoología y la Botánica, y en ciencias denominadas aplicadas, tales como la Medicina, la Veterinaria y la Agricultura, actualmente están estrechamente unidas, íntimamente relacionadas, constituyendo un todo único, que en los procesos más importantes, los que definen la propia vida, como son la duplicación del material genético, se rigen por leyes unidas que se cumplen en todos los seres vivos.

En términos generales, se puede afirmar que hoy no existe campo alguno de la i. biológica en el que no se trabaje, bien a gran escala por muchos grupos de investigadores, o de un modo aislado por alguno de éstos. Basta asomarse al panorama actual de la literatura biológica especializada, para darse cuenta, no sólo de la enorme cantidad de trabajos de i. que continuamente se publican en todo el mundo, sino incluso de la aparición de nuevas revistas que vienen a reunir y canalizar los grupos de trabajos sobre determinada especialidad (v. BIOLOGíA n). El desarrollo paralelo de técnicas de i. y de conocimientos biológicos, es lo que permite ir abriendo nuevos horizontes a la actividad investigadora de los biólogos. Ésta debe entenderse como una auténtica explosión, si se piensa que en sólo los últimos diez años, la Biología ha duplicado sus conocimientos, o también si se considera que el número total de investigadores que hoy se dedican a dicha ciencia es prácticamente igual al de investigadores que han existido en épocas anteriores a la nuestra.

2. Biología celular. Con esta denominación se conoce el estudio de la célula (v.) desde todos los puntos de vista o aspectos científicos que de algún modo dan noticia conjunta de su modo de ser (estructura) y actuar (función). El contenido conceptual de Biología celular abarca por igual la estructura y la función celulares, pero como ocurre en todos los niveles de organización biológica, el todo supera con mucho a la suma de las partes. Se han desarrollado, además, en Biología celular, una serie de campos de i. interdisciplinaria, lo que constituye actualmente un importante carácter de la moderna i. biológica: el desenvolverse a una profundidad de conocimientos en la que no se pueden separar la estructura de la función, porque son expresión de un mismo fenómeno, que es lo que constituye la vida.

Las bases más importantes de la Biología celular están en el conocimiento de las estructuras subcelulares que ha proporcionado el microscopio electrónico. Hoy no es posible, en el concepto moderno de célula y tejido, prescindir de la microscopía electrónica; mas junto a ésta, la i. de la Biología celular, utiliza una gran cantidad de técnicas. Algunas de éstas trabajan a nivel casi exclusivamente bioquímico, como es el aislamiento de partículas subcelulares por medio de la ultracentrifugación diferencial. Otras, como las de la Citoquímica, no sólo determinan la existencia de ciertas sustancias químicas, sino que también las localizan en el interior de las células. La Inmunoquímica, a nivel celular, utiliza complejos antígeno-anticuerpo para estudiar las más variadas reacciones químicas a nivel celular. Otras veces son técnicas de índole fisicoquímica las que se emplean en Biología celular, como es el caso del marcaje de moléculas con isótopos radiactivos. Estas moléculas marcadas pueden seguirse después en el interior de las células y sorprenderse así su participación en los más diversos procesos celulares, especialmente los propios del metabolismo y de síntesis de sustancias, en primer lugar, por ser la más estudiada, la de las proteínas.

3. Biología molecular. La Biología celular se continúa, sin frontera ni demarcación alguna, con la i. a nivel molecular de los más finos componentes celulares, bien estén localizados en el interior de las células o fuera de ellas. Esto es, que junto a una Biología celular, existe una Biológía molecular (v.) más profunda que la primera. Toda estructura celular tiene un soporte bioquímico molecular, que sólo para algunos organoides celulares es bien conocido, como es, p. ej., la organización de algunas membranas, pigmentos como la hemoglobina, fibrillas como, las del colágeno, etc.

El campo de estudio de la Biología molecular es amplísimo y su i. se encuentra todavía en su. Uno de sus más importantes sectores lo constituye el de la biología de los ácidos nucleicos. Estos ácidos son fundamentalmente dos: el ADN o ácido desoxirribonucleico contenido en el núcleo de las células (o equivalente en las bacterias y algas), y el ARN o ácido ribonucleico, que constituye el componente fundamental de los ribosomas del citoplasma. El ADN es el material que se duplica en el núcleo para facilitar así la división de una célula en otras dos y es, por tanto, el material bioquímico que soporta los caracteres genéticos de la especie. Mas no sólo el ADN tiene funciones relacionadas con la herencia o trasmisión de caracteres genéticos de un ser a otro. La completa realización de cada ser y, en concreto, la realización del programa de diferenciación estructural y funcional de cada célula, está también dirigido por el ADN del núcleo que envía al citoplasma de las células las instrucciones precisas para tal función.

Partiendo del conocimiento de la estructura de la molécula del ADN y de que éste lleva grabado el conjunto de informaciones que constituyen el mensaje genético, se ha podido conocer el mecanismo de traducción del mismo en la producción de proteínas citoplasmáticas. Lo logrado en este campo, en los últimos diez años ha sido muchísimo, en una ingente labor de i., que si bien ha superado objetivos, que se pensaba eran demasiado ambiciosos, actualmente está comprometida en profundizar más y más en otros, de la más variada índole y significación biológica entre los cuales por su interés práctico aplicativo nos referiremos a la Genética, tanto humana como vegetal y animal. Porque la biología del ADN y ARN, en esencia, es común a todos los seres vivos, esto es, los procesos que definen la vida, cuales son la autoduplicación del material y la síntesis de las enzimas (v.), los realizan igualmente los seres más simples como son los virus (que son prácticamente sólo partículas de ácidos nucleicos), las bacterias, las plantas y los animales. Como después veremos, es precisamente en virus y bacterias, como material vivo más experimentable, donde se han realizado los más prodigiosos avances del conocimiento de las funciones de los ácidos nucleicos, con aplicaciones a toda la escala biológica.

La Genética molecular investiga los mecanismos de la trasmisión de las informaciones hereditarias a nivel de las moléculas del ADN. Un gen es una unidad de información que se localiza en un determinado lugar o locus de la molécula de ADN, comprobable experimentalmente en material ADN muy sencillo, como es el de virus y bacterias. Como éstos se reproducen rápidamente, pueden observarse las condiciones experimentales de la trasmisión de informaciones y sus múltiples modificaciones que podemos provocar. Una mutación (v.) es, como el propio nombre indica, una modificación estabilizada de una información, que tanto si es espontánea como experimental constituye un magnífico método de i. genética. Unas veces esta mutación se manifestará en un defecto de traducción y entonces tendremos que no se forma una determinada enzima, lo que puede significar un defecto patológico de la célula, o lo que es lo mismo, una enfermedad. La Enzimopatología, congénita o no, es una especialidad científica que en gran parte está ligada a la Biología molecular de los ácidos nucleicos.

4. Estudios sobre la estructura y función de virus y bacterias. Como hemos indicado, los virus están formados por material ARN o ADN unido a proteínas. Tienen, por tanto, una organización muy sencilla que hace que, como tributo a ella, no puedan vivir en ausencia de material celular. Aparte del interés general de virus y bacterias, como agentes patógenos de plantas y animales, que se estudian en la Agricultura, Veterinaria y Medicina, la gran actualidad de las i. con virus, se basa en la experimentación a nivel de la Biología molecular que con ellos se realiza. Especialmente con virus bacteriófagos se han realizado, y se trabaja en ello, importantísimos descubrimientos. En concreto, en el ADN de virus y bacterias, que está conformado en su filamento circular y cerrado, simple o doble, se han localizado una serie de informaciones genéticas que han permitido hacer mapas génicos, con los que se hacen todo tipo de experimentaciones.

5. Macromoléculas; estructura espacial y propiedades. Dentro de la i. biológica molecular destacamos el estudio de la estructura estereométrica, esto es, espacial, de gran número de macromoléculas, que están permitiendo conocer algo las bases estructurales de las propiedades de las mismas. Sólo se conocen, y no del todo, algunas de estas macromoléculas y se trabaja en ello muy activamente.

6. Bioquímica y Biofísica de las proteínas; individualidad y lenguaje. La estructura espacial de las macromoléculas no es más que uno de los aspectos de las proteínas (v.). Son muchos más los factores que conforman y definen la individualidad de las proteínas, que hoy conocemos sólo a un nivel grosero, como, p. ej., las reacciones inmunitarias, pero que en un futuro, con el progreso de la Biofísica y Bioquímica moleculares, se podrán comprender en toda su amplitud, descifrando el lenguaje de relación de las proteínas entre sí y con las demás sustancias.

7. Mecanismo de la catálisis enzimática. Cuando se conozca mejor el lenguaje de las proteínas, resultará clara la forma de actuar de las enzimas, en la enorme cantidad y maravilla de las funciones que realizan. Hoy conocemos las funciones de catálisis (v.) que desempeñan, aunque sólo por los efectos o productos finales.

8. Genética humana, Genética aplicada e Ingeniería genética molecular. Los progresos de la Genética humana están llevando al planteamiento de i. sobre el control de las enfermedades que se trasmiten hereditariamente. Esto se hace experimentalmente en animales y plantas en casos muy sencillos. En la especie humana, que constituye el objetivo más ambicioso de esta i., se está aún muy lejos de lograr e influir positivamente en la trasmisión genética o lo que es lo mismo, la Ingeniería práctica constituye una meta muy lejana. Aunque sólo en su se conocen ya algunas alteraciones moleculares que se producen en distintas enfermedades. Hay datos de estas alteraciones en algunas dolencias mentales pero no son definitivos.

9. Neurofisiología. Con base en la Neuroquímica es muy posible que nuevos fármacos modifiquen profundamente el comportamiento de las células nerviosas. Se trabaja asimismo en encontrar nuevas aplicaciones de la Neurocirugía, en concreto en los injertos nerviosos.

10. El cáncer (v.). Todo el progreso actual dé la i. sobre Biología celular a nivel molecular redundará, sin duda, en un mejor conocimiento de la génesis del cáncer que no es sino una forma desordenada de funcionar los ácidos nucleicos. Como hemos expuesto, todo lo referente a este material biológico, incluidos los virus, constituye uno de los temas de interés prioritario de la moderna i. biológica. Otros campos de i. de importancia actual, entre los muchos que cabría señalar aquí, son: Bioquímica de microorganismos; bacteriostáticos y antibióticos; biología del envejecimiento, a nivel celular y tisular; sistemas ecológicos de plantas y animales; producción sintética de proteínas alimenticias.

V. t.: BIOLOGÍA;BIOLOGÍA MOLECULAR;BIOQUÍMICA.

F. MARÍN GIRÓN.

BIBL.: 1. Asimov, Breve Historia de la Biología, Buenos Aires 1966; B. A. BALDWIN, Dynamic Aspeets ol Biochemistry, Cambridge 1963; E. D. P. DE ROBERTIS, W. W. NOWINSKY y F. A. Sáez, Biología celular, Buenos Aires 1970; TH. DOBZHANSKY, Dynamik der Evolution, Jena 1965; E. VILLEE, Biología, México 1968;W. WEIDEL, Virus and Mole kularbiologie, Jena 1964;P. S. WEIsy, Laboratory Manual in the Science ol Biology, Londres 1967; G. B. WILSON, The Elements ot Cytogenetics, Londres 1968.