Las bacterias y la historia de la Tierra

LA TIERRA Se formó hace aproximadamente 4500 millones de años. Tuvieron que pasar milenios para que el planeta se enfriara y acumulara agua líquida en su superficie, para que que la vida, como la conocemos hoy, se pudiera dar.

En la Tierra primitiva prevalecían condiciones ambientales especiales y propicias para que se sintetizaran moléculas muy importantes desde el punto de vista bioquímico. Estas moléculas fueron las precursoras que seguramente dieron lugar a los primeros organismos vivos. Entre ellas podemos mencionar a las purinas y las pirimidinas, que originaron a los ácidos nucleicos como el ADN y el ARN. Quizá también surgieron azúcares (carbohidratos), aminoácidos y ácidos grasos.

Aún no se conocen los detalles sobre cómo surgieron los primeros organismos vivos a partir de este caldo de moléculas orgánicas. Lo cierto es que no se conoce la existencia de ningún tipo de vida sin una membrana semipermeable.

Los fósiles más antiguos que se conocen hasta ahora tienen  alrededor de 3600 millones de años. Son microfósiles incrustados en rocas y con apariencia de bacterias de forma de bastón. Otros tipos de fósiles, conocidos como estromatolitos, están formados por capas de bacterias filamentosas atrapadas en los sedimentos que, con el tiempo, se formaron. Los estromatolitos se han comparado con los que actualmente se encuentran en sitios pocos profundos de algunas playas de Australia, lo que ha llevado a concluir que los primeros microorganismos que poblaron la Tierra fueron bacterias filamentosas fotosintéticas.

Conforme ha sido posible estudiar rocas geológicamente más jóvenes, se ha visto que la diversidad de microorganismos fósiles es mayor. Las bacterias poblaron la Tierra y alteraron la atmósfera de forma dramática hasta que aparecieron organismos capaces de vivir en presencia de oxígeno, subproducto tóxico que se acumuló en la atmósfera.

Georges Dreyfus

Metabolismo bacteriano

Todos los seres vivos en su interior procesan los nutrientes y extraen de ellos los compuestos que los mantienen vivos. A ese conjunto de procesos se le conoce como metabolismo e incluye dos tipos de transformaciones químicas: las que sirven para romper compuestos en sus partes más pequeñas, que se denomina catabolismo. Otra función importante del metabolismo se relaciona con los procesos de transformación y conservación de la energía contenida en los nutrientes, la cual se utiliza en diversos procesos que la requieren. Por ejemplo, algunas reacciones químicas, la contracción muscular y los procesos de locomoción o nado, por dar sólo algunos ejemplos.

Es evidente que los nutrientes son transformados al entrar en un organismo, ya que en ningún caso el alimento contiene todas las moléculas que una célula requiere. Esto se nota con claridad al observar el crecimiento normal de levaduras en un medio de cultivo con glucosa como única fuente de energía. Tal hecho llevó a pensar que la síntesis de todos los componentes celulares se llevaba a cabo en el interior de las levaduras.

Hoy en día sabemos que las transformaciones que sufre la glucosa no ocurren en un solo paso, sino que, por el contrario, se forman varios productos intermedios, que en diversas ocasiones no tienen una función específica, a no ser la de formar parte de una vía metabólica, como actualmente se le conoce.

La transformación de los nutrientes en compuestos útiles para la subsistencia de un organismo, se lleva a cabo ´por medio de las reacciones químicas realizadas por unas proteínas denominadas "enzimas", de modo que no se puede hablar del metabolismo si no se describe brevemente qué son y cómo funcionan las enzimas.

Georges Dreyfus

Biología

Definición.- La Biología, término que se deriva etimológicamente del griego (bios, vida, y logos, estudio), puede definirse como la ciencia de la vida o de los seres vivos. Al tener la palabra vida tan amplio significado, se comprende fácilmente que el contenido de la Biología puede abordarse desde múltiples enfoques, cada uno de los cuales constituye una ciencia especial.

Así cabe mencionar la Citología, que estudia las células; la Histología, que trata de los tejidos; la Bioquímica, que efectúa investigaciones sobre los compuestos químicos constituyentes de la materia viva; la Taxonomía, que agrupa a los seres vivos y los clasifica; la Fisiología, que se centra en los órganos las funciones de éstos; y la Ecología, que analiza las relaciones de los organismos con el medio en que viven. A todas estas ciencias, directamente relacionadas con el estudio de la vida en general, se añaden otras, también biológicas, que centran su estudio en los seres vegetales (Botánica) o únicamente en los animales (Zoología). El campo biológico es inmenso y de importancia fundamental. Basta considerar que la Biología aplicada abarca ciencias y técnicas como la Medicina, Veterinaria, Farmacia, Ingeniería agrónoma y forestal, etc.

Historia

Antigüedad.- El verdadero fundador de la Biología fue Hipócrates (hacia 460-377 a.c), creador de una escuela en la que se estudiaron los problemas de la reproducción y de la herencia y autor, con otros médicos de la época del Corpus hippocraticum. Aristóteles (384-322) continuó la labor de Hipócrates y dedicó la mayor parte de sus desvelos a la Zoología. Es admirable el conocimiento que tenía del mundo animal, particularmente de los mamíferos y de los insectos. Llegó incluso a admitir la existencia de transiciones insensibles entre los seres vivos, por lo que se le puede considerar como un precursor del transformismo. Las obras más importantes que escribió fueron Historia de los animales y tratado de la generación. Muy versado en Botánica fue TEOFRASTO (¿372?-¿287?), discípulo predilecto de Aristóteles, autor de una clasificación de los vegetales en la que supo hacer la distinción entre plantas monocotiledóneas y dicotiledóneas. Al célebre médico romano Claudio Galeno (¿131?-¿201?) se deben grandes descubrimientos relativos a la Anatomía, que expuso en los libros Arte Médica y Tratado de disección.

Época del Renacimiento.- Tras unos siglos medievales en los que apenas se cultivó la ciencia, con la excepción en España de algunos sabios árabes y judíos, al llegar el Renacimiento surgió un nuevo interés por la obra de la naturaleza al que no fueron ajenos artistas de la importancia de Miguel Ángel o Leonardo de Vinci. En Anatomía sobresalieron los italianos Andrea VERSALIO (1514-1564) y Bartolomeo EUSTACHI (1500-1574), que dio nombre a varios órganos. En Fisiología la figura más destacada fue el inglés Wiliam HARVEY (1578-1657), descubridor de la circulación de la sangre, fenómeno que ya había sido observado por el español Miguel SERVET (1511-1553), víctima de la intrasigencia religiosa de Calvino. Los franceses Pierre BELON (1517-1564) y Guillaume RONDELET (1507-1566) estudiaron los peces, el suizo Conrad GESNER (1516-1565) se interesó esencialmente por los cuadrúpedos, aves y serpientes, el italiano Andrea CESALPINO  (1519-1603) clasificó las plantas por sus flores y frutos y el botánico suizo Gaspard BAUHIN (1550-1624) llegó a catalogar unas seis mil plantas.

El descubrimiento de América brindó una espléndida oportunidad a los sabios e investigadores. Entre los muchos que se trasladaron a las nuevas tierras para estudiar las especies continentales se puede citar a Diego ÁLVAREZ CHANCA, compañero de Colón, Gonzalo FERNÁNDEZ DE OVIEDO (1478-1557), autor de una Historia Natural de las Indias, fray Bernardino de SAHAGÚN (¿1500?-1590), al médico Francisco HERNÁNDEZ (¿1517?-1587) y al jesuita José de ACOSTA (1539-1600), a quien se debe una Historia natural y moral de las Indias, en la que el misionero y cronista trata de ordenar científicamente a los seres vivos americanos.

Edad Moderna.-La gran figura en el campo de la Botánica fue el sueco Carl von Linneo (1707-1778), que clasificó las plantas mediante la nomenclatura binomial, aplicable también al reino animal. La doctrina defendida por él fue adoptada por los botánicos españoles, que efectuaron una gran labor investigadora en el continente americano, y entre ellos son dignos de mencionarse José Celestino MUTIS (1732-1808), José Marino MOCIÑO (1758-1820), Mariano LAGASCA (1776-1839), Antonio José CAVANILLES (1745-1804) e Hipólito RUIZ (1754-1816).

El microscopio, descubierto hacia 1600, abrió un nuevo campo a la Biología, en el que brillaron el italiano  Marcello MALPIGHI (1628-1694), descubridor de los vasos capilares, los inglese Robert HOOKE  (1635-1703) y Nehemiah GREW (1641-1712), que investigaron sobre las células de los organismos, y los holandeses Anton van LEEUWENHOEK (1632-1723), que estudió el mundo de los microbios e infusorios, y Jan SWAMMERDAM (1637-1680), autor de una interesante Biblia de la Naturaleza. Surgieron polémicas acerca de la generación espontánea entre los italianos Francesco REDI (1626-1698) y LAZZARO SPALLANZANI (1729-1799) y el francés RÉAUMUR (1683-1757). También hubo discusiones entre aquellos que consideraban que el ser está ya completamente constituido dentro del huevo (preformacionismo) y los que pretendían que evoluciona a partir del germen (epigenesismo). A la primera escuela pertenecieron los suizos Charles BONNET (1720-1793) y Albrecht von HALLER (1708-1777), mientras que el alemán Caspar Friedrich WOLFF (1733-1794) fue el epigenesista más conocido. La clasificación efectuó también grandes progresos con los franceses BUFFON (1707-1788), Bernard de JUSSIEU (1748-1836), sobrino del anterior, que llevó a cabo la definición de las familias vegetales, Louis DAUBENTON (1716-1800), que clasificó el reino animal en órdenes y clases, y de la Anatomía comparada, a quien se deben la ley de subordinación de los órganos y la de correlación de las formas, gracias a las cuales se pudo determinar la existencia de especies desaparecidas y reconstruir algunos mamíferos fósiles.

Edad Contemporánea.- Desde comienzos del siglo XIX, los descubrimientos biológicos fueron numerosos. El francés Claude Bernard (1813-1878) está considerado como el fundador de la Biología general y la doctrina que elaboró figura en la lecciones sobre los fenómenos de la vida comunes a los animales y los vegetales.

En la Citología se destacaron el escocés Robert BROWN  (1773-1858), descubridor del núcleo de la célula; el francés Félix DUJARDIN (1801-1860), que estudió la sustancia que rodea dicho núcleo; los alemanes Matthias Jakob SCHLEIDEN (1804-1881), Theodor SCHWANN (1810-1882) y Hugo von MOHL (1805-1872), quienes demostraron que cualquier órgano se compone de células y que toda célula procede por división de otra, con lo que sentaron las bases de la llamada doctrina celular; el belga Edouard VAN BENEDEN  (1846-1910), que dio la prueba del papel desempeñado por los cromosomas  la fecundación y la relación que éstos tienen con la herencia, campo en el cual le siguieron los trabajos del austriaco Johann Gregor Mendel (1822-1884) y del norteamericano Thomas Hunt MORGAN (1866-1945).

La Histología se inició con el francés Xavier Bichat (1771-1802), autor de Anatomía general, primer tratado sobre los tejidos, cuyos continuadores fueron Rudolf von KOELLIKER (1817-1905), Louis RANVIER (1835-1922)y Camillo GOLGI (1844-1926). Sin embargo, la figura descollante en esta especialidad fue el español Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), cuyas investigaciones sobre la morfología y conexiones de las células nerviosas del cerebro y otros órganos le valieron la concesión del Premio Nóbel de Medicina en 1906.

En Anatomía y Zoología, el inglés Richart OWEN (1804-1892) siguió los pasos de Cuvier; los franceses Jean-Baptiste Lamarck (1744-1844) fueron los fundadores del transformismo, doctrina que recogió el inglés Charles Darwin (1809-1882) para elaborar la teoría sobre la evolución de las especies en el libro Del origen de las especies por medio de la selección natural.

Con el francés Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) se reanudó la tradición de la Fisiología experimental, en la que brillaron los ya citados Xavier Bichat y Claude Bernard, junto a su compatriota Francois MAGENDIE (1783-1855). Y no se puede cerrar esta reseña histórica sin mencionar a Louis Pasteur (1822-1895), creador de la Bacteriología y autor de importantes descubrimientos sobre los fermentos y las enfermedades contagiosas, que llegó a combatir el carbunco y la rabia con vacunas. Este último redescubrimiento (1885) demostró definitivamente la teoría defendida por él, según la cual las enfermedades contagiosas, lo mismo que las infecciones en cirugía, son producidas por microorganismos. Gracias a este investigador se abrieron nuevos senderos para la medicina, la veterinaria, la química y la industria de las fermentaciones. Pasteur dejó una importante escuela, en la que se destacaron Émile ROUX (1853-1933), Elías METCHNIKOV (1845-1916), Alphonse LAVERAN (1845-1922) y Albert CALMETTE (1863-1933).

Merece también citarse el argentino Bernardo Alberto Houssay (1887-1971), autor de trabajos de fisiología y de estudios sobre el metabolismo de los hidratosde carbno, que le valieron el Premio Nóbel en 1947, y el español Severo Ochoa en 1905, naturalizado norteamericano, Premio Nóbel en 1959, cuyo principal hallazgo fue la síntesis que llevó a cabo del ácido ribonucleico mediante la acción de ciertas enzimas.