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1.2.1: ¿Qué es la ciencia? - biología

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Como otras ciencias naturales, la ciencia ambiental reúne conocimientos sobre el mundo natural. La ciencia es más que un conjunto de conocimientos, la ciencia proporciona un medio para evaluar y crear nuevos conocimientos. Los métodos de la ciencia incluyen la observación cuidadosa, el mantenimiento de registros, el razonamiento lógico y matemático, la experimentación y el envío de conclusiones al escrutinio de otros. La ciencia también requiere mucha imaginación y creatividad; un experimento bien diseñado se describe comúnmente como elegante o hermoso. La ciencia tiene implicaciones prácticas considerables y parte de la ciencia se dedica a aplicaciones prácticas, como la prevención de enfermedades (figura ( PageIndex {a} )). Otras ciencias proceden en gran parte motivadas por la curiosidad. Cualquiera que sea su objetivo, no hay duda de que la ciencia ha transformado la existencia humana y seguirá haciéndolo.

Figura ( PageIndex {a} ): Los biólogos pueden optar por estudiar Escherichia coli (E. coli), una bacteria que reside normalmente en nuestro tracto digestivo, pero que a veces también es responsable de brotes de enfermedades. En esta micrografía, la bacteria se visualiza utilizando un microscopio electrónico de barrido y coloración digital. (crédito: Eric Erbe; coloración digital de Christopher Pooley, USDA-ARS)

Sin embargo, hay áreas del conocimiento a las que no se pueden aplicar los métodos de la ciencia. Estos incluyen cosas como la moralidad, la estética o la espiritualidad. La ciencia no puede investigar estas áreas porque están fuera del ámbito de los fenómenos materiales, los fenómenos de la materia y la energía, y no pueden observarse ni medirse.

Evidencia, mediciones y observaciones

Los científicos usan evidencia objetiva sobre evidencia subjetiva, para llegar a conclusiones lógicas y sólidas. Un objetivo la observación no tiene prejuicios personales y es la misma para todos los individuos. Parcialidad se refiere a favorecer una cosa sobre otra y puede dar lugar a resultados inexactos. Los seres humanos están predispuestos por naturaleza, por lo que no pueden ser completamente objetivos; el objetivo es ser lo más imparcial posible. A subjetivo la observación se basa en los sentimientos y creencias de una persona y es única para ese individuo (figura ( PageIndex {b} )).

Figura ( PageIndex {b} ): Este es el Gran Cañón de Yellowstone en el Parque Nacional de Yellowstone. Una declaración objetiva sobre esto sería: "La imagen es de una cascada". Una afirmación subjetiva sería: "La imagen es hermosa".

Otra forma en que los científicos evitan el sesgo es utilizando mediciones cuantitativas sobre cualitativas siempre que sea posible. A medición cuantitativa se expresa con un valor numérico específico. Observaciones cualitativas son descripciones generales o relativas. Por ejemplo, describir una roca como roja o pesada es una observación cualitativa. Determinar el color de una roca midiendo las longitudes de onda de la luz reflejada o su densidad midiendo las proporciones de minerales que contiene es cuantitativo. Los valores numéricos son más precisos que las descripciones generales y se pueden analizar mediante cálculos estadísticos. Ésta es la razón por la que las mediciones cuantitativas son mucho más útiles para los científicos que las observaciones cualitativas.

Razonamiento inductivo y deductivo

Una cosa es común a todas las formas de ciencia: conocer el objetivo último. La curiosidad y la indagación son las fuerzas impulsoras del desarrollo de la ciencia. Los científicos buscan comprender el mundo y la forma en que opera. Se utilizan dos métodos de pensamiento lógico: razonamiento inductivo y razonamiento deductivo.

Razonamiento inductivo es una forma de pensamiento lógico que utiliza observaciones relacionadas para llegar a una conclusión general. Este tipo de razonamiento es común en ciencia descriptiva. Un científico de la vida, como un biólogo, hace observaciones y las registra. Los datos sin procesar se pueden complementar con dibujos, imágenes, fotografías o videos. A partir de muchas observaciones, el científico puede inferir conclusiones (inducciones) basadas en la evidencia. El razonamiento inductivo implica formular generalizaciones inferidas de una observación cuidadosa y el análisis de una gran cantidad de datos. Estudiar el uso de la tierra (qué áreas son boscosas, agrícolas, urbanas, etc.) en los Estados Unidos y luego concluir que las áreas boscosas se concentran en Occidente es un ejemplo de ciencia descriptiva.

En el razonamiento deductivo, el patrón de pensamiento se mueve en la dirección opuesta en comparación con el razonamiento inductivo. El razonamiento deductivo es una forma de pensamiento lógico que utiliza un principio o ley general para pronosticar resultados específicos. A partir de esos principios generales, un científico puede extrapolar y predecir los resultados específicos que serían válidos siempre que los principios generales sean válidos. Por ejemplo, una predicción sería que si el clima se vuelve más cálido en una región, la distribución de plantas y animales debería cambiar. Se han hecho comparaciones entre distribuciones en el pasado y el presente, y los muchos cambios que se han encontrado son consistentes con un clima más cálido. Encontrar el cambio en la distribución es evidencia de que la conclusión del cambio climático es válida. Razonamiento deductivo, o deducción, es el tipo de lógica que se utiliza en la ciencia basada en hipótesis (ver más abajo).

En resumen, el razonamiento inductivo se mueve de lo específico (una observación) a lo general (conclusión), y el razonamiento deductivo se mueve de lo general (una hipótesis o principio) a lo específico (resultados).

Ambos tipos de pensamiento lógico están relacionados con las dos vías principales del estudio científico: ciencia descriptiva y ciencia basada en hipótesis. Descriptivo (o descubrimiento) Ciencias tiene como objetivo observar, explorar y descubrir, mientras ciencia basada en hipótesis comienza con una pregunta o problema específico y una respuesta o solución potencial que se puede probar. El límite entre estas dos formas de estudio a menudo se difumina, porque la mayoría de los esfuerzos científicos combinan ambos enfoques. Las observaciones conducen a preguntas, las preguntas conducen a la formación de una hipótesis como una posible respuesta a esas preguntas, y luego se prueba la hipótesis. Así, la ciencia descriptiva y la ciencia basada en hipótesis están en continuo diálogo.

La ciencia también es un proceso social

Los científicos comparten sus ideas con sus compañeros en conferencias, en busca de orientación y comentarios (figura ( PageIndex {c} )). Los trabajos de investigación y los datos enviados para su publicación son revisados ​​rigurosamente por pares calificados, científicos que son expertos en el mismo campo. El proceso de revisión científica tiene como objetivo eliminar la información errónea, los resultados de investigación inválidos y la especulación salvaje. Por tanto, es lento, cauteloso y conservador. Los científicos tienden a esperar hasta que una hipótesis esté respaldada por una abrumadora cantidad de evidencia de muchos investigadores independientes antes de aceptarla como un teoria cientifica.

Figura ( PageIndex {c} ): Los geólogos comparten información publicando, asistiendo a conferencias e incluso realizando viajes de campo, como este viaje al oeste de Utah realizado por la Asociación Geológica de Utah en 2009.

Características de los científicos

No hay nada misterioso ni particularmente inusual en las cosas que hacen los científicos. Hay muchas formas de trabajar en problemas científicos. Todos requieren sentido común. Más allá de eso, todos muestran ciertas características que son especialmente, pero no exclusivamente, características de la ciencia.

  • Escepticismo - Los buenos científicos utilizan estándares muy críticos para juzgar la evidencia. Se acercan a los datos, afirmaciones y teorías (idealmente, ¡incluso las propias!) Con saludables dosis de escepticismo.
  • Tolerancia a la incertidumbre - Los científicos a menudo trabajan durante años, a veces durante toda una carrera, tratando de comprender un problema científico. Esto a menudo implica encontrar hechos que, durante un tiempo, no encajan en ningún patrón coherente y que incluso pueden respaldar explicaciones mutuamente contradictorias. A veces, cuando uno escucha a los científicos que defienden enérgicamente sus puntos de vista, su confianza parece absoluta. Pero en el fondo de sus corazones, saben que sus puntos de vista se basan en probabilidades y que una nueva evidencia puede aparecer en cualquier momento y forzar un cambio importante en sus puntos de vista.
  • Aunque ciertamente no tienen el monopolio de trabajo duro, su disposición a trabajar largas horas y años persiguiendo un problema es la marca de todos los buenos científicos. Porque la ciencia es un trabajo duro.

Atribución

Modificado por Melissa Ha de las siguientes fuentes:

  • ¿Qué es ciencia? de Introducción a la geología por Chris Johnson et al. (con licencia CC-BY-NC-SA)
  • El proceso de la ciencia de Biología ambiental por Matthew R. Fisher (con licencia CC-BY)
  • Métodos científicos de Biología por John W. Kimball (con licencia CC-BY)

Cómo calcular las frecuencias de recombinación

Si eres un estudiante de genética, probablemente hayas aprendido que los genes a menudo vienen en versiones distintas (generalmente dos) llamadas "alelos". Uno de estos alelos es generalmente "dominante" sobre el otro, y este último se denomina copia "recesiva". Sabes que todos portan dos alelos para cada gen y obtienen un alelo de cada padre.

Tomados en conjunto, estos hechos implican que si tiene padres con un genotipo conocido para el gen en cuestión, es decir, sabe qué alelos son capaces de contribuir, puede usar matemáticas básicas para predecir la probabilidad de que un hijo de estos padres tenga un genotipo dado. Por extensión, también puede predecir las posibilidades de que cualquier niño muestre un fenotipo determinado, que es la expresión física de rasgos codificados genéticamente.

En realidad, la microbiología reproductiva echa a perder estos números debido a un fenómeno llamado "recombinación."


Herencia mendeliana simple

Suponga que en una especie de extraterrestres lindos, el cabello púrpura es dominante sobre el cabello amarillo. En este ejemplo, estos alelos están representados por las letras P (cabello morado dominante) y p (cabello amarillo recesivo). De manera similar, suponga que las cabezas redondas (R) son dominantes sobre las cabezas planas (r).

Con base en esta información, puede determinar ciertas cosas. Si sabes que cada padre es heterocigoto para ambos rasgos, es decir, tanto la madre como el padre tienen un alelo dominante y uno recesivo tanto en la ubicación del gen del color del cabello (locus) como en el locus del gen de la forma de la cabeza, entonces se sabe que cada padre tiene el genotipo PpRr. Los posibles genotipos de la descendencia son PPRR, PPRr, PPrr, PpRR, PpRr, Pprr, ppRR, ppRr y pprr.

A plaza punnett revela que la proporción de estos genotipos es 1: 2: 1: 2: 4: 2: 1: 2: 1, lo que a su vez produce una proporción fenotípica de 9: 3: 3: 1. Es decir, por cada 16 niños en total producidos por estos padres, cabría esperar 9 bebés de cabello púrpura y cabeza redonda 3 bebés de cabello púrpura y cabeza plana 3 bebés de cabello amarillo y cabeza redonda y 1 bebés de cabello amarillo y cabeza plana -bebé con cabeza. Estas proporciones, a su vez, resultan en 9/16 = 0,563, 3/16 = 0,188, 3/16 = 0,188 y 1/16 = 0,062. Estos también pueden expresarse como porcentajes multiplicando por 100.

Sin embargo, la naturaleza introduce una arruga crítica en estos números: tales cálculos asumen que estos alelos se heredan de forma independiente, pero el fenómeno del "enlace genético" invalida esta suposición.


Lípidos

Figura 5. Los lípidos hidrófobos en el pelaje de los mamíferos acuáticos, como esta nutria de río, los protegen de los elementos. (crédito: Ken Bosma)

Los lípidos incluyen un grupo diverso de compuestos que están unidos por una característica común. Los lípidos son hidrófobos ("temerosos del agua") o insolubles en agua, porque son moléculas apolares. Esto se debe a que son hidrocarburos que incluyen solo enlaces carbono-carbono o carbono-hidrógeno no polares. Los lípidos realizan muchas funciones diferentes en una célula. Las células almacenan energía para un uso prolongado en forma de lípidos llamados grasas. Los lípidos también proporcionan aislamiento del medio ambiente a plantas y animales. Por ejemplo, ayudan a mantener secas las aves y los mamíferos acuáticos debido a su naturaleza repelente al agua. Los lípidos también son los componentes básicos de muchas hormonas y son un componente importante de la membrana plasmática. Los lípidos incluyen grasas, aceites, ceras, fosfolípidos y esteroides.

Una molécula de grasa, como un triglicérido, consta de dos componentes principales: glicerol y ácidos grasos. El glicerol es un compuesto orgánico con tres átomos de carbono, cinco átomos de hidrógeno y tres grupos hidroxilo (–OH). Los ácidos grasos tienen una cadena larga de hidrocarburos a los que se une un grupo carboxilo ácido, de ahí el nombre "ácido graso". El número de carbonos en el ácido graso puede oscilar entre 4 y 36, los más comunes son los que contienen de 12 a 18 carbonos. En una molécula de grasa, un ácido graso se une a cada uno de los tres átomos de oxígeno en los grupos –OH de la molécula de glicerol con un enlace covalente (Figura 6).

Figura 6. Los lípidos incluyen grasas, como los triglicéridos, que se componen de ácidos grasos y glicerol, fosfolípidos y esteroides.

Durante la formación de este enlace covalente, se liberan tres moléculas de agua. Los tres ácidos grasos de la grasa pueden ser similares o diferentes. Estas grasas también se denominan triglicéridos porque tienen tres ácidos grasos. Algunos ácidos grasos tienen nombres comunes que especifican su origen. Por ejemplo, el ácido palmítico, un ácido graso saturado, se deriva de la palmera. El ácido araquídico se deriva de Arachis hypogaea, el nombre científico de los cacahuetes.

Los ácidos grasos pueden estar saturados o insaturados. En una cadena de ácido graso, si solo hay enlaces simples entre los carbonos vecinos en la cadena de hidrocarburos, el ácido graso está saturado. Los ácidos grasos saturados están saturados de hidrógeno, en otras palabras, se maximiza el número de átomos de hidrógeno unidos a la estructura carbonada.

Cuando la cadena de hidrocarburos contiene un doble enlace, el ácido graso es un ácido graso insaturado.

La mayoría de las grasas insaturadas son líquidas a temperatura ambiente y se denominan aceites. Si hay un doble enlace en la molécula, entonces se conoce como grasa monoinsaturada (por ejemplo, aceite de oliva), y si hay más de un doble enlace, entonces se conoce como grasa poliinsaturada (por ejemplo, aceite de canola).

Las grasas saturadas tienden a compactarse y son sólidas a temperatura ambiente. Las grasas animales con ácido esteárico y palmítico contenidas en la carne, y la grasa con ácido butírico contenida en la mantequilla, son ejemplos de grasas saturadas. Los mamíferos almacenan grasas en células especializadas llamadas adipocitos, donde los glóbulos de grasa ocupan la mayor parte de la célula. En las plantas, la grasa o el aceite se almacenan en semillas y se utilizan como fuente de energía durante el desarrollo embrionario.

Las grasas o aceites insaturados suelen ser de origen vegetal y contienen ácidos grasos insaturados. El doble enlace provoca una curvatura o un "pliegue" que evita que los ácidos grasos se compacten con fuerza, manteniéndolos líquidos a temperatura ambiente. El aceite de oliva, el aceite de maíz, el aceite de canola y el aceite de hígado de bacalao son ejemplos de grasas insaturadas. Las grasas insaturadas ayudan a mejorar los niveles de colesterol en sangre, mientras que las grasas saturadas contribuyen a la formación de placa en las arterias, lo que aumenta el riesgo de un ataque cardíaco.

Figura 7. Durante el proceso de hidrogenación, la orientación alrededor de los dobles enlaces cambia, lo que genera una grasa trans a partir de una grasa cis. Esto cambia las propiedades químicas de la molécula.

En la industria alimentaria, los aceites se hidrogenan artificialmente para hacerlos semisólidos, lo que reduce su deterioro y aumenta su vida útil. Simplemente hablando, el gas hidrógeno se burbujea a través de los aceites para solidificarlos. Durante este proceso de hidrogenación, los dobles enlaces del cis-conformación en la cadena de hidrocarburos puede convertirse en dobles enlaces en el trans-conformación. Esto forma un trans-grasa de un cis-grasa. La orientación de los dobles enlaces afecta las propiedades químicas de la grasa (Figura 7).

La margarina, algunos tipos de mantequilla de maní y la manteca vegetal son ejemplos de trans-grasas. Estudios recientes han demostrado que un aumento en trans-Las grasas en la dieta humana pueden conducir a un aumento en los niveles de lipoproteína de baja densidad (LDL) o colesterol "malo", que, a su vez, puede conducir a la deposición de placa en las arterias, lo que resulta en enfermedades cardíacas. Muchos restaurantes de comida rápida han eliminado recientemente el uso de transgrasas, y las etiquetas de los alimentos de EE. UU. ahora deben enumerar sus trans-Contenido gordo.

Los ácidos grasos esenciales son ácidos grasos requeridos pero no sintetizados por el cuerpo humano. En consecuencia, deben complementarse a través de la dieta. Los ácidos grasos omega-3 entran en esta categoría y son uno de los dos únicos ácidos grasos esenciales conocidos para los seres humanos (el otro son los ácidos grasos omega-6). Son un tipo de grasa poliinsaturada y se denominan ácidos grasos omega-3 porque el tercer carbono del extremo del ácido graso participa en un doble enlace.

El salmón, la trucha y el atún son buenas fuentes de ácidos grasos omega-3. Los ácidos grasos omega-3 son importantes para la función cerebral y el crecimiento y desarrollo normales. También pueden prevenir enfermedades cardíacas y reducir el riesgo de cáncer.

Al igual que los carbohidratos, las grasas han recibido mucha mala publicidad. Es cierto que comer en exceso alimentos fritos y otros alimentos “grasos” conduce a un aumento de peso. Sin embargo, las grasas tienen funciones importantes. Las grasas sirven como almacenamiento de energía a largo plazo. También proporcionan aislamiento para el cuerpo. Por lo tanto, las grasas insaturadas "saludables" en cantidades moderadas deben consumirse de forma regular.

Los fosfolípidos son el componente principal de la membrana plasmática. Al igual que las grasas, están compuestas por cadenas de ácidos grasos unidas a un glicerol o una columna vertebral similar. Sin embargo, en lugar de tres ácidos grasos unidos, hay dos ácidos grasos y el tercer carbono de la columna vertebral de glicerol está unido a un grupo fosfato. El grupo fosfato se modifica mediante la adición de un alcohol.

Un fosfolípido tiene regiones hidrófobas e hidrófilas. Las cadenas de ácidos grasos son hidrófobas y se excluyen del agua, mientras que el fosfato es hidrófilo e interactúa con el agua.

Las células están rodeadas por una membrana que tiene una bicapa de fosfolípidos. Los ácidos grasos de los fosfolípidos miran hacia adentro, lejos del agua, mientras que el grupo fosfato puede enfrentar el ambiente exterior o el interior de la célula, que son ambos acuosos.


La definición de ciencia¿Qué es ciencia?

La palabra ciencia proviene del latín "scientia", que significa conocimiento.

¿Cómo definimos la ciencia?

Según el Webster's New Collegiate Dictionary, la definición de ciencia es:

  • "conocimiento obtenido a través del estudio o la práctica", o
  • "conocimiento que cubre las verdades generales del funcionamiento de las leyes generales, especialmente las obtenidas y probadas mediante métodos científicos [y] relacionadas con el mundo físico".

¿Qué significa eso realmente?

La ciencia se refiere a un sistema de adquisición de conocimientos. Este sistema utiliza la observación y la experimentación para describir y explicar los fenómenos naturales.

El término ciencia también se refiere al cuerpo organizado de conocimientos que las personas han adquirido utilizando ese sistema.

De manera menos formal, la palabra ciencia a menudo describe cualquier campo de estudio sistemático o el conocimiento obtenido de él.


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¿Cuál es el propósito de la ciencia?

Quizás la descripción más general es que el propósito de la ciencia es producir modelos útiles de la realidad.

La mayoría de las investigaciones científicas utilizan alguna forma de método científico. Obtenga más información sobre el método científico.

La ciencia, tal como se define anteriormente, a veces se denomina ciencia pura para diferenciarla de la ciencia aplicada, que es la aplicación de la investigación a las necesidades humanas.


Ver el vídeo: DNA structure (Junio 2022).


Comentarios:

  1. Aramis

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