La biología es una ciencia. El término biología surgió en el siglo XIX, otorgándole un sentido más amplio que el de historia natural. El estudio de los seres vivos se remonta a épocas muy antiguas de la humanidad, aunque sin duda ha tenido una etapa de intensa actividad durante los siglos XIX y XX. En esta sección se relatan algunos aspectos de la historia de la biología que han contribuido a su consolidación como una ciencia.
A lo largo de la historia, la búsqueda de conocimiento sobre la naturaleza ha sido abordada de muy diferentes formas y ha perseguido fines diversos. Las primeras explicaciones sobre el mundo natural recurrieron a la intervención de factores sobrenaturales. En la actualidad la ciencia ha eliminado estos elementos metafísicos y basa sus explicaciones en causas naturales. Para ello las comunidades de científicos han establecido normas y criterios que hacen que sus explicaciones tengan un considerable grado de certeza. Sin embargo, estos criterios no han sido siempre los mismos; han cambiado en diferentes épocas, en función de factores científicos, filosóficos, sociales e históricos.
Durante la época clásica, los jonios empezaron a razonar de una manera que puede considerarse científica. Tenían una estrecha relación con los egipcios y otras civilizaciones de la antigüedad y se dieron a la tarea de recopilar, organizar y sistematizar el conocimiento que a través de siglos se había acumulado. Aunque la metafísica constituyó un elemento importante en sus estudios, los griegos le dieron a ese conocimiento un carácter racional, construyeron teorías y conceptos y establecieron las bases de la civilización occidental.
Al iniciar el camino de la racionalidad, la ciencia se convirtió en una actividad fundamental, porque planteó una alternativa a las posturas metafísicas para comprender el mundo. Desde el año 580 a.C. hasta la actualidad, la búsqueda de explicaciones sobre la naturaleza transitó por diferentes rutas hasta llegar a nuestra época en que la ciencia en general —y la biología en particular— se ha convertido en una actividad social fundamental.
Los biólogos en la actualidad trabajan en comunidades de especialistas y, mediante una formación rigurosa en las universidades, se abocan al estudio sistemático y minucioso de diversos aspectos relacionados con los seres vivos. Pero, para comprender la importancia de esta ciencia y la magnitud de sus alcances es necesario analizar la naturaleza de su actividad.
La biología como ciencia surge de manera formal en el siglo xix, cuando se define con precisión su objeto de estudio y se establecen referentes teóricos y metodológicos que unifican el estudio de los seres vivos. Pero, ¿por qué se dice que la biología es una ciencia? ¿Qué es lo que caracteriza al conocimiento científico que lo hace distinto a otro tipo de conocimiento? ¿Cómo se construyen las teorías científicas?
Las respuestas a estas preguntas han sido el objeto de estudio de la filosofía e historia de la ciencia. Los filósofos de la ciencia se han preocupado por explicar la naturaleza del conocimiento científico, por entender la importancia de la ciencia, el papel que juegan los científicos, la forma en que se construyen las teorías, los métodos y las vías que se utilizan para llegar a ellas.
El estudio de la filosofía de la ciencia muestra que la historia del pensamiento científico está marcada por dos grandes tradiciones: la de Aristóteles (384-322 a.C.) y la de Galileo Galilei (1564- 1642). Aristóteles consideraba las explicaciones científicas como una progresión o camino inductivo que iba desde la observación hasta los principios generales o principios explicativos. Esta tradición fue seguida por Grosseteste (1175-1253), Guillermo de Occam (1285-1349), Roger Bacon (1561-1626) y otros. En cuanto a Galileo, uno de los aspectos metodológicos más importantes de su obra es el valor que otorgó a la abstracción e idealización de los fenómenos. Con Galileo se inicia una ciencia basada en leyes en el marco de una concepción cuantitativa: la matematizacióndel universo.
En el siglo XIX, la revolución industrial y la burguesía impulsaron de manera importante el desarrollo de las ciencias naturales. La física, la química y la biología servían para desarrollar la industria y, por lo tanto, se otorgaron grandes presupuestos para impulsarlas. El método experimental cobró gran importancia y, a través de los años, se convirtió en el método de demostración que establecía la diferencia entre la metafísica y la ciencia; las ciencias que utilizaban el experimento comenzaron a destacar y a ofrecer resultados aceptables. Debido a esta situación se construyeron enfoques filosóficos que se propusieron explicar la actividad de los científicos; uno de ellos fue el positivismo de Auguste Comte (1798-1857), que trascendió hasta nuestros días y en algunos aspectos es una concepción que se mantiene en la enseñanza de la ciencia. El positivismo afirma:
• Las teorías se construyen mediante el método experimental.
• La ciencia está formada por conocimientos verdaderos.
• Existe un único método para estudiar la realidad.
• La actividad científica es socialmente neutra.
La concepción positivista ya no es aceptada por los filósofos contemporáneos de la ciencia; ahora contamos con nuevos enfoques que permiten analizar la construcción de las teorías y el quehacer de los científicos en el marco de una concepción de ciencia más actual. Se ha llegado a una serie de acuerdos que son fundamentales para comprender cómo se desarrolla la ciencia y, en particular, cómo la biología ha llegado a constituirse en una de las ciencias más florecientes del siglo XX y del actual siglo XXI. Con esta perspectiva, se presentan algunos temas que son referentes para comprender las diferentes teorías y conceptos biológicos que se plantean en esta edición.
La ciencia es una actividad humana que se aboca a comprender y explicar el mundo, es decir, es al mismo tiempo una actividad y un cuerpo de conocimientos que está en permanente desarrollo.
La ciencia busca la organización sistemática del conocimiento acerca del mundo, pretende formular teorías que expliquen las relaciones que existen entre diferentes clases de fenómenos y procura explicar por qué los hechos ocurren de cierta manera y en ciertas condiciones. Puede reelaborar problemas antiguos, pero una de sus intenciones es generar conocimiento nuevo acerca del universo.
Los filósofos de la ciencia consideran que las explicaciones científicas se organizan en diferentes estructuras o unidades de cambio conceptual y metodológico. Karl Popper (1902-1994) habla del cambio de teorías individuales; Thomas Kuhn (1922-1996) considera el aspecto sociológico e introduce el concepto de paradigma; Imre Lakatos (1922-1974) propone el modelo de programas de investigación. A continuación se señala a qué se refiere cada uno de estos aspectos.
Karl Popper abordó el problema de la validez de las teorías, criticó el principio de Comte según el cual las teorías debían ser comprobadas a través de la experimentación y, una vez comprobadas, aceptadas como verdades absolutas. Para Popper, la idea de verificación debía ser sustituida por la de falsación, ya que constituía una aproximación más cercana a la realidad del quehacer científico. Popper consideraba que las teorías sólo eran verdades históricas; es decir, tienen una validez histórica que está determinada por el desarrollo de la ciencia.
El paradigma de Kuhn constituye un cuerpo de conocimientos teóricos y metodológicos que son reconocidos durante cierto tiempo, como modelo de problemas y soluciones de una sociedad científica determinada. En el libro La estructura de las revoluciones científicas, Kuhn sostiene que una ciencia madura se caracteriza por la adquisición de un paradigma y que las personas que lo comparten están sujetas a las mismas normas y reglas para la práctica científica, requisito indispensable para el desarrollo de la ciencia normal; ésta constituye una tradición de investigación basada en una o más realizaciones científicas pasadas que alguna comunidad reconoce durante cierto tiempo como fundamento de su práctica científica.
Cuando un paradigma presenta muchas anomalías, es decir, problemas que no se pueden resolver, entonces se plantean nuevos enfoques y formas de abordarlos; esto genera otro tipo de compromisos por parte de la comunidad científica, lo que trae como consecuencia la conformación de un nuevo paradigma, que conduce a un nuevo periodo de ciencia normal.
El cambio de paradigma, de acuerdo con Kuhn, genera una revolución científica, ya que implica que los científicos cambien sus concepciones, el modelo teórico y metodológico con base en el cual abordan sus problemas y su estructura de pensamiento. Para Kuhn trabajar con base en un paradigma nuevo que resuelva los problemas que no pudo resolver el anterior es como pensar con otra cabeza o trabajar en un mundo distinto.
En el caso de la biología, esto fue particularmente claro cuando en el siglo xix surgió el planteamiento teórico más importante hasta entonces en este campo: la teoría de la evolución de Darwin. Esta teoría abrió un panorama totalmente diferente en la explicación de los fenómenos relacionados con los seres vivos; no sólo transformó la visión que se tenía sobre ellos, sino que también impactó en la filosofía y el pensamiento de la época. En oposición a la concepción que se había mantenido durante mucho tiempo de que los seres vivos habían sido creados por Dios y que se mantenían tal y como habían sido creados, en El origen de las especies, Darwin plantea que los seres vivos se transforman y propone un mecanismo, la selección natural, que explica este proceso.
A pesar de que la Iglesia ejercía un gran poder político y económico, la teoría de Darwin estaba fundamentada en una gran variedad de evidencias, por lo que, a pesar de algunas resistencias, se aceptó el hecho de que los seres vivos se transforman con el tiempo. Con ello, la biología tuvo un principio estructurador, pues cualquier aspecto relacionado con los organismos podía ser abordado desde un punto de vista evolutivo. Con esto se estableció un nuevo paradigma que significó una nueva manera de ver el mundo vivo.
Imre Lakatos, en su libro La metodología de los programas de investigación sostiene que la ciencia se desarrolla a partir del avance o retroceso de grandes programas de investigación. Estas estructuras teóricas y metodológicas definen los objetos de estudio y las estrategias mediante las cuales puede abordarse su estudio. De este modo, no son enunciados simples sino conjuntos de teorías que abordan un cierto tipo de problema científico. La teoría de Darwin, por ejemplo, expone la evolución a través de la selección natural, pero los mecanismos que generan el cambio evolutivo, como las mutaciones, la recombinación genética y los procesos de formación de nuevas especies, involucran diversos tipos de explicación que son planteados por otras teorías. Por lo tanto, el evolucionismo requiere de la consideración de varias teorías que, de acuerdo con Lakatos, conforman un programa de investigación.
Se ha polemizado mucho en torno a la manera en que los científicos adquieren nuevo conocimiento. Tradicionalmente se ha considerado que la ciencia avanza por medio de la acumulación de hechos experimentales y generando explicaciones teóricas a partir de ellos. Sin embargo, el método inductivo no alcanza a explicar la forma en la que trabajan los científicos, ya que ninguno de ellos inicia sus estudios sin tener ideas preconcebidas acerca de los fenómenos que analizan.
La inducción es un razonamiento lógico que parte de una premisa particular para establecer una generalidad; por ejemplo, si se afirma que el gorrión es un ave y vuela y que, por lo tanto, todas las aves vuelan, se corre el gran riesgo de equivocarse, debido a que se parte de una observación, de una experiencia particular para establecer una generalización. Muy pronto sería evidente que no es así porque existen aves que no vuelan. Además, se tendrían que estudiar todas las aves del mundo para comprobar que es una propuesta válida. La historia de la ciencia muestra que los científicos no trabajan de este modo; parten siempre de un marco teórico y las observaciones que llevan a cabo son dirigidas por la teoría, pues poco podrían observar si no tuvieran referentes teóricos que los guiaran.
Pongamos un ejemplo: Darwin, el gran naturalista inglés del siglo XIX que planteó la teoría de la evolución por selección natural, poseía conocimientos de botánica, zoología, mineralogía y geología, entre muchos otros, antes de arribar a sus conclusiones; sin embargo, su concepción del origen de las especies era creacionista, es decir, pensaba que Dios había creado a todas las especies, incluyendo a los humanos, y que éstas permanecían tal y como fueron creadas. Cuando era muy joven, Darwin realizó un viaje alrededor del mundo, durante el cual se asombró al encontrar una gran diversidad de especies, sobre todo en América del Sur, y muchos otros hechos que lo colmaron de dudas.
Cuando regresó a Inglaterra, en el proceso de redacción del Diario del viaje, organizó y analizó las colecciones que había reunido durante su recorrido, comparó la distribución geográfica de algunas especies que llamaron su atención, estudió los fósiles que había colectado y encontró que existía un desajuste entre sus ideas debidas al creacionismo (conocido en esa época como teología natural) y la necesidad de explicar sus observaciones. Pensó que éstas podrían comprenderse mejor si se partía de la idea de que las especies se transforman, es decir, que evolucionan formando nuevas especies. A partir de ese momento se propuso plantear una teoría que explicara este proceso.
Si Darwin no hubiera tenido conocimientos botánicos, zoológicos, geológicos, etc., no hubiera percibido la importancia de los organismos vivos y los fósiles que observó y colectó durante el viaje y que llegaron a ser tan importantes en el planteamiento posterior de su teoría. A su regreso a Inglaterra, Darwin encontró que sus observaciones no podían explicarse en el contexto de la teología natural y se propuso plantear una nueva explicación sobre el proceso; así llegó a la teoría de la selección natural. Es decir, confrontó su teoría con las observaciones y, como mostraban un desajuste, se propuso encontrar una nueva manera de explicar el origen de las especies. Este ejemplo ilustra la idea de que la teoría dirige la observación y, por tanto, que el método deductivo se acerca más a la forma en que los científicos proceden para tratar de entender y explicar el mundo. La deducción consiste en derivar las consecuencias de las ideas científicas a como deberían ser en el mundo real, y luego proceder a averiguar si la formulación es correcta o no.
Los científicos parten de generalizaciones, de teorías para realizar observaciones, y a partir de éstas investigan hechos; si no pueden explicarlos en el marco de su teoría, entonces construyen hipótesis de trabajo y las someten a prueba para buscar evidencias.
Se considera una hipótesis a las nuevas ideas en ciencia que pretenden explicar algunos aspectos de la naturaleza. Una hipótesis que está bien establecida y justificada normalmente es denominada "teoría" o "modelo". En el uso científico una teoría a menudo implica un cuerpo de conocimientos, un conjunto de razonamientos y principios interrelacionados, y hechos que la sustenten. Para que una hipótesis o teoría pueda ser puesta a prueba se requiere que reúna las siguientes características:
• Debe tener coherencia interna, no ser contradictoria y ser lógica.
• Debe tener poder explicativo, es decir, debe proporcionar información acerca de las condiciones, procesos, mecanismos o relaciones del fenómeno que estudia.
• La hipótesis debe ser examinada a partir de su consistencia con otras hipótesis o teorías científicamente aprobadas, o representar algún avance con respecto al análisis de cierto problema científico.
• Debe ser probada empíricamente, es decir, debe investigarse si las predicciones que sostiene concuerdan con lo que se observa.
Cuando una hipótesis ha pasado muchas pruebas, se puede decir que está probada o corroborada, pero no que es totalmente verdadera, ya que el conocimiento científico siempre es susceptible al cambio, rechazo o mejoramiento.
Durante mucho tiempo se consideró que el experimento del plano inclinado realizado por Galileo había sido el punto de partida para la construcción de su teoría sobre el movimiento. Pero la historia de la ciencia muestra que no fue así: para explicar el movimiento de rotación de la Tierra, Galileo se basó en una teoría aristotélica que afirmaba que el movimiento era producto de un impulso. Se dedicó a estudiar este fenómeno y construyó una teoría que lo explicaba como el estado natural de los cuerpos, no como el resultado de un impulso. Después, se dedicó a buscar evidencias observacionales y experimentales de su teoría y diseñó los experimentos del plano inclinado para demostrar que el movimiento era el estado permanente de los cuerpos. El proceso no se llevó a cabo de manera inversa, es decir, no realizó primero el experimento y luego planteó la teoría, puesto que para diseñar un experimento se requiere de un marco teórico que guíe la investigación y que ayude a definir el problema a resolver, la forma de abordarlo, las diferentes maneras de representarlo y las variables que deben tomarse en cuenta. Si los científicos no contaran con un marco teórico del cual partir, perderían todo punto de referencia.
A principios del siglo XX, Alexander Oparin (1894-1980) elaboró la teoría de la evolución química para explicar el origen de la vida. En el siglo xix se había postulado la teoría celular, se había desarrollado la química orgánica, se había formulado la teoría de la selección natural y se había refutado la teoría de la generación espontánea. Alexander Oparin aceptaba la evolución y sabía que debía buscar el origen de la vida en el origen de la célula y que las células estaban compuestas de moléculas orgánicas e inorgánicas, así que propuso la idea de que a partir de moléculas inorgánicas, como el metano, el amoniaco y el agua, se formaron las primeras moléculas orgánicas. Sin embargo, él no demostró experimentalmente esta teoría. Fueron Stanley Miller y Harold Urey, en la década de 1950, quienes, tomando como marco teórico la teoría de Oparin, hicieron una serie de experimentos en los que reprodujeron la atmósfera primitiva y obtuvieron la formación de aminoácidos. Con ello demostraron la validez de la teoría de Oparin.
Popper criticó a Comte por afirmar que las teorías debían ser comprobadas mediante la experimentación y, una vez comprobadas, aceptadas como verdades. En la actualidad, los filósofos e historiadores de la ciencia consideran que las teorías no son verdades absolutas, sino que tienen una validez histórica, es decir, son aceptadas en un contexto histórico y científico determinado, y siempre son susceptibles al cambio, rechazo o mejoramiento. Por ejemplo, durante mucho tiempo se pensó que las características adquiridas por los organismos durante su vida pueden heredarse a sus descendientes; a este concepto
se le denominó herencia de los caracteres adquiridos. Jean Baptiste conde de Lamarck, un gran naturalista francés del siglo XIX, planteó que esta ley explicaba cómo se transforman los organismos en el tiempo. El mismo Darwin también pensó que este concepto constituía uno de los mecanismos para explicar la variación de los seres vivos. Fue a finales del siglo XIX cuando Weismann (1834-1914), en un famoso experimento, corta la cola a 20 generaciones de ratones y encuentra que dicha modificación no se transmite a la descendencia. Actualmente se rechaza totalmente esta idea y así se demuestra que las teorías no pueden considerarse como verdades absolutas, ya que el desarrollo conceptual, metodológico y técnico conduce a la constante revisión y al planteamiento de nuevas explicaciones sobre los fenómenos naturales.
La historia de la ciencia revela que los científicos producen nuevas teorías cuando sus modelos teóricos y metodológicos no pueden explicar los fenómenos observados. Por lo tanto, no puede afirmarse que las teorías son verdades una vez que se comprueban, ya que siempre son explicaciones tentativas de la realidad.
Durante mucho tiempo se pensó que el método experimental era el único método válido de verificación o de refutación de las teorías, pero no es así. En la actualidad, filósofos y científicos consideran que existe una gran diversidad de métodos legítimos y que éstos se definen en función del objeto de estudio y de los fines que persiguen las investigaciones; por ello se habla de que en la ciencia existe un pluralismo metodológico.
La astronomía, por ejemplo, es una ciencia que se ha desarrollado de manera muy importante y si bien se fundamenta en teorías de la física, utiliza diversos métodos de verificación o de refutación, tales como las observaciones y los cálculos matemáticos, tan legítimos como el experimento.
Las ciencias sociales poseen un sólido cuerpo teórico y metodológico y no utilizan la experimentación; la historia, tanto social como natural, para comprobar o verificar sus teorías, recurre al estudio comparado y a la inferencia. En el caso de la biología, existen enfoques de estudio que no utilizan la experimentación como método de verificación de teorías; los ecólogos, por ejemplo, parten de diferentes teorías para realizar sus observaciones y analizar los ecosistemas.
La ciencia no es sólo un conjunto de diferentes formas de conocimiento, sino que es también el producto de una actividad humana que tiene una naturaleza específica. La ciencia es el resultado del esfuerzo de generaciones anteriores y la cooperación de las contemporáneas, fundamentales para su desarrollo futuro. De esto se desprende que, a pesar de que el trabajo científico es intelectual y creativo y de que sus resultados se asocian con nombres de científicos individuales, su naturaleza es claramente social.
Como cualquier actividad humana, el trabajo científico requiere de ciertas capacidades, técnicas, medios de investigación y herramientas que han sido el resultado del esfuerzo de muchas personas. Asimismo, la práctica social, a través de las comunidades científicas, verifica el nuevo conocimiento, producto del trabajo científico, ya que para que sea reconocido y aceptado en la ciencia debe satisfacer normas y criterios establecidos por las comunidades científicas. De esta manera, el conocimiento científico surge del acuerdo y el consenso de los científicos.
Cuando se dice que la naturaleza de la ciencia es social, en ningún momento se habla de que exista una determinación social o económica causal, rígida o directa, ya que para resolver un problema científico no basta sólo con darse cuenta de la necesidad social. Para lograrlo se requiere que existan prerrequisitos científicos que aporten soluciones al problema y que sean formulados dentro de la ciencia misma.
Además, no sólo los factores sociales o económicos pueden crear necesidades, también la ciencia. Existen innumerables problemas científicos que no surgen por necesidades externas y su solución es de gran importancia para la ciencia, ya sea porque posibilita avances en la comprensión de los fenómenos o porque implica el desarrollo de fundamentos teóricos, instrumentos de investigación o nuevos métodos de aproximación. Aun en estos casos, es innegable su utilidad social, pues la ciencia en general satisface la necesidad social del conocimiento. De este modo, la ciencia surge de la sociedad y constituye una parte orgánica de ella; no existe fuera de la sociedad, ya que la ciencia forma parte de la cultura.
Otro aspecto a considerar es que cuando se analiza la ciencia desde una perspectiva histórica se observa que lo que varía de una época a otra, no son sólo los contenidos de la ciencia sino también su enfoque de la naturaleza, los métodos de pensamiento y el estudio de los fenómenos, así como el concepto mismo de ciencia y su percepción e impacto por parte de la sociedad. El conocimiento de estos aspectos es muy importante para comprender la naturaleza de las teorías científicas, el papel que la ciencia tiene en la sociedad y la responsabilidad social que tienen los científicos.
Es necesario otorgarle un gran papel al contexto histórico en el cual se construyen las teorías científicas. De no hacerlo, se corre el riesgo de descalificar muchas explicaciones que en alguna época fueron importantes y que pueden ayudar a comprender cómo se ha llevado a cabo el avance conceptual y metodológico de una ciencia.
Quizá para muchas personas no sea relevante discutir la teoría de la generación espontánea, por ejemplo; pero si comprenden las condiciones científicas y metodológicas en las que se planteó, las motivaciones de los científicos y las necesidades a las que respondía su actividad, serán capaces de entender el desarrollo de la ciencia como un proceso cambiante, evolutivo y, además, valorarán la actividad científica de cada etapa de nuestra historia.
En suma, se puede señalar lo siguiente:
• La ciencia es una actividad humana que se aboca a comprender y explicar el mundo.
• Las explicaciones científicas se organizan en diferentes estructuras o unidades de cambio conceptual y metodológico: hipótesis, teorías, paradigmas, programas de investigación.
• La observación en la ciencia es dirigida por la teoría, por lo tanto, el origen de las teorías es deductivo, no inductivo. Los experimentos se diseñan en el marco de una teoría.
• Las teorías científicas no son verdades absolutas, sino que tienen una validez histórica, es decir, son aceptadas en un contexto histórico y científico determinado.
• Existe una gran diversidad de enfoques metodológicos que se definen en función del objeto de estudio y fines que se pretenden alcanzar en la investigación.
• La ciencia surge de la sociedad y constituye una parte orgánica de ella. No existe ciencia fuera de la sociedad, ya que forma parte de la cultura.
Ahora bien, con base en las consideraciones anteriores, podremos comprender de mejor manera el surgimiento de la biología como ciencia, tal cual se analiza a continuación.
