Historia y perspectiva de la biología

Historia y perspectivas de la biología

Iniciada como descripción y clasificación resultante de la observación del mundo viviente, en el curso de su reciente y rápido desarrollo, la Biología, además de intentar comprender las funciones y estructuras de los seres vivos, ha ido integrando de forma más particular temas hoy más trascendentales, como son el desarrollo y la evolución de los seres. Así, la Biología ha ido diversificándose en numerosas disciplinas que han llegado a alcanzar personalidad propia a medida que se ampliaban sus campos de conocimiento y se configuraban técnicas específicas. Sin embargo, esas diversas especializaciones, provocadas por el descubrimiento de la progresiva trama estructural y funcional de los seres vivos, no son más que diferentes niveles de análisis de la complejidad dirigidos hacia un mismo objetivo de conjunto: el intento de comprender qué es la vida.

Presentar con un cierto detalle el desarrollo de los conocimientos en las ciencias de la vida haría excesivamente largo este apartado; sin embargo, es interesante destacar brevemente los primeros esbozos de la Biología y los nombres, hechos y momentos más significativos en el curso de su historia.

Es muy probable que el hombre fuera biólogo antes que otra cosa. Los fenómenos de nacimiento, crecimiento y muerte, las plantas y animales que le servían de alimento y vestido, su propio cuerpo, sano o enfermo, indudablemente debieron ser para él objeto de serias consideraciones, cuyo motivo no era sino la necesidad cotidiana y los requerimientos de la supervivencia, motivos que aún impulsan en la actualidad las ramas más importantes de la Biología Aplicada. Pero, al igual que sucede con otras ramas de la ciencia, probablemente la primera civilización que mostró cierto interés por la Biología y de la que guardamos testimonios escritos sea la china, varios milenios antes de Cristo. Así, entre el cuarto y el tercer milenio a. C., ya se cultivaba el gusano productor de seda para la obtención de tejidos de dicha fibra. La cultura antigua china ya tenía los tratados de materia médica en los cuales se describen plantas y animales con propiedades terapéuticas, así como numerosas acepciones a la fisiología humana en sus tratados sobre acupuntura. La antigua civilización hindú también hace referencia a los principios anteriores, aunque posiblemente sea debido a la influencia de la cultura china. Sin embargo la cultura hindú genera una medicina desprovista del carácter mágico, y más bien basada en el pensamiento racional. Las culturas mesopotámicas también investigaron aspectos relacionados con la Biología, con la Medicina, y la Zootecnia. Por su parte, los egipcios tenían importantes conocimientos agrícolas, así como profundos conocimientos sobre la anatomía humana y animal, debido a las técnicas de embalsamamiento que realizaban. Ya en el Imperio Antiguo (2700-2200 a.C.) se desarrolla ampliamente la medicina y la cirugía, algunos de cuyos instrumentos y técnicas, convenientemente modificados, se siguen utilizando en la actualidad. Los egipcios recogían muestras vivas de plantas y animales de sus expediciones y desarrollaban jardines zoológicos y botánicos, lo que demuestra un gran interés por las Ciencias Naturales.

Dentro de la cultura occidental, el origen de la Biología como pensamiento y conocimiento organizado, al igual que para otras ramas del saber debemos buscarlo en la antigua Grecia. El pueblo heleno estaba constituido por una serie de tribus, algunas de las cuales, como las de los jonios y los dorios, alcanzaron un gran desarrollo cultural. Entre los primeros, cabe destacar a Tales y a Anaximandro de Mileto, que vivieron entre los años 600-550 a.C. y que fueron los primeros en llevar al mundo helénico el abandonado saber babilónico. En ellos ya están establecidos los principales aspectos del conocimiento biológico. Así por ejemplo, Anaximandro escribe sus pensamientos sobre la adaptación biológica y apunta la idea de un origen común de l organismos, procedente del agua. Entre los segundos, Pitágoras, nacido en la Isla de Samos hacia 580 a. C. destacó por sus aportaciones en Matemáticas y Astronomía, fundó su escuela en la ciudad de Crotona, fundada por los dóricos en la Italia Meridional. Dentro de las escuelas pitagóricas de la Italia meridional, Alcmeón de Crotona (500 a.C.) descubrió por disección los nervios ópticos que conectan los ojos con el cerebro, así como las trompas de Eustaquio que conectan los oídos con la boca. Entre ambos pueblos, en la isla de Cos, unos 600 años antes de Cristo se constituyó la primera institución científica reconocida: una escuela de medicina. Su figura más relevante fue Hipócrates (460-370 a. C.), al que se considera padre de la Biología científica y de la Medicina. Elaboró una teoría general sobre composición de la sustancia viva y toda una serie de tratados médicos que configuran el cuerpo hipocrático, vasta síntesis teórica que abarca temas relacionados con la medicina, la embriología, la fisiología y la anatomía de la época. Sus estudios comparados de los embriones del pollo y del hombre le convierten en el precursor de la embriogénesis, punto de apoyo para la teoría de la evolución.

Dentro de la línea de pensamiento iniciada por Tales, Demócrito (460-360 a.C) establece unas profundas bases biológicas cuyo desarrollo posterior dará frutos en las más diversas disciplinas de las Ciencias de la Naturaleza, incluyendo su clasificación sobre los animales en aquellos con y sin sangre que, aceptada por Aristóteles, se mantiene durante milenios. Su aportación universal sobre la visión atomista y considerar que "el azar no es más que la forma compleja de las leyes de la naturaleza que nosotros ignoramos" parecen sus máximas aportaciones al saber universal.

Sin duda, más influyente para la posteridad fue Aristóteles (384-322 a. C.), el primero en resumir las reglas de un razonamiento riguroso, y en consecuencia, los fundamentos de la lógica sistemática. Nacido en Estagira (Macedonia), se trasladó a Atenas, donde fue discípulo de Platón y maestro de Alejandro Magno. Escribió varios tratados sistemáticos sobre embriogénesis, anatomía y botánica, abordó el problema de la biogénesis, es decir de la generación de las plantas y de los animales, admitiendo para algunos de ellos, formas inferiores, la generación espontánea, y se le considera el padre de la Zoología, observando la morfología y estudiando el comportamiento de más de 500 especies de animales, además de crear una escuela de clasificación biológica. Aristóteles consideraba que las especies biológicas eran fijas y no podían cambiar, y además sugería que su origen no era casual, sino que seguía un plan predeterminado. Estas ideas serán la base del pensamiento biológico durante la Edad Media europea. Su discípulo Teofastos (372-287 a.C.) prestó más atención a los trabajos botánicos. En su Historia de las plantas se recogen algunas aportaciones originales como la observación de la germinación de la semilla.

Tras las conquistas de Alejandro Magno, el centro principal de la ciencia griega pasó a Alejandría (fundada por Alejandro el año 322 a.C.). En el siglo tercero a.C. se produjo una explosión de actividad en el campo médico y biológico en dicha ciudad, bajo el gobierno de los primeros Ptolomeos, dándose una segunda explosión en el siglo segundo de nuestra era, bajo los romanos. Con el Imperio Romano se estableció de una manera pragmática el estudio científico y por tanto se desarrollaron especialmente la Zoología y la Botánica por sus aplicaciones a la ganadería y agricultura. Merecen ser destacadas las descripciones de plantas de Catón (232-147 a.C.) en su libro "De agricultura". En Roma nunca arraigó la práctica griega de la disección en la enseñanza de la medicina. Adoptaron el contenido de la ciencia griega pero no su método, por lo que sus obras tendían a ser fundamentalmente filosóficas, como la "De la Naturaleza de las Cosas" de Lucrecio (98-55 a. C.), que consideraba al azar como la base de lo vivo, sugiere la sucesión de especies por otras más adaptadas, e incluye el término "extinción de las especies" y selección natural. Destaca también la "Historia Natural" de Plinio el Viejo (23-79 d. C.), una vasta compilación de obras derivadas de escritos de cintos de autores romanos y griegos anteriores, en la que subyace la idea de que la naturaleza existía para atender las necesidades del hombre y que fue durante quince siglos la obra de referencia en Historia Natural.

El último de los autores célebres de medicina de la antigüedad fue Galeno (129-199d.C.), quien estudió medicina en Pérgamo, visitando luego Alejandría y finalmente se estableció en Roma. Galeno hizo disecciones e investigaciones con animales vivos y muertos, si bien no practicó disecciones con cuerpos humanos. Elaboró teorías sobre el funcionamiento del cuerpo humano. Sus teorías fueron muy influyentes y dominaron la medicina hasta los tiempos modernos.

El resurgimiento del saber tuvo lugar cuando en el siglo IX los árabes tradujeron las obras griegas y romanas al árabe e hicieron aportaciones originales como la de Avicena (980-1037), quien basándose en Galeno codifica el conocimiento médico. Las versiones árabes de las obras científicas griegas se tradujeron activamente entre 1125 y 1280. Bajo el patronazgo del emperador Federico II de Sicilia, Miguel Escoto tradujo las obras biológicas de Aristóteles y gran parte de la alquimia musulmana. Como consecuencia de ello y de la fundación de las universidades, se produjo en Europa durante el siglo XIII una breve eclosión de experimentación, sobre todo en anatomía, destacando Mondino de Luzzi (Bolonia, 1279-1326). La filosofía de Aristóteles se integró en la teología católica gracias a Alberto Magno (1193-80). Este autor escribió dos obras: "De Animalibus" y "De Vegetalibus aut Plantis", que son excelentes tratados de Anatomía y Botánica. La Zoología se vio beneficiada en esta época ya que, como consecuencia de la afición a la caza, se escribieron tratados de cetrería. Federico II de Hohenstaufen (1194-1250) en su obra "De arte venandi cum avibus" describe gran número de cuestiones morfológicas del pico, del mecanismo del vuelo, etc.

A partir del siglo XV, y dentro de la revolución científica que tuvo lugar en el Renacimiento, resurge el interés por los estudios anatómicos y fisiológicos. Como figuras importantes hay que destacar a Leonardo da Vinci (1452-1519), quien representa al hombre típico del Renacimiento. Éste realiza estudios sobre el cuerpo humano y su comparación con el de otros animales, así como estudios sobre el vuelo de las aves. Vesalio (1514-1564) publicó en 1543 "De la estructura del cuerpo humano", que se considera el primer libro correcto de anatomía humana. Por otro lado, Fallopio, discípulo de Vesalio, hizo sus investigaciones sobre el sistema nervioso y los órganos generativos. El descubrimiento de América da lugar a la descripción de muchos seres desconocidos por los antiguos. Merecen destacarse los estudios de José de Acosta (1540-1600), quien puede considerarse pionero de la Biogeografía. Ya en el siglo XVII, Guillermo Harvey completó el descubrimiento de la circulación de la sangre iniciado por el español Miguel Servet en el siglo XVI. A partir de estas investigaciones y de otros hombres de ciencias, los cuales compartieron esta información, nació la embriología.

Pero el siglo XVII supone sobre todo el despegue del desarrollo de la ciencia moderna. La tradición culta y la artesanal rompen definitivamente la barrera que las separaba para producir un nuevo método de investigación. De este modo, a lo largo del siglo XVII, se configuraron los dos modos de hacer ciencia que hoy reconocemos: el método cualitativo-inductivo, instaurado por Francis Bacon (1561-1626), en el cual el científico recoge datos empíricos y a partir de esos datos llega a una generalización; y el método matemático-deductivo (o hipotético-deductivo), desarrollado por Galileo (1564-1642) y sobre todo por Descartes (1596-1650) en su obra "Discurso del Método", en el que el razonamiento va de lo general a lo específico, de este modo, se hacen hipótesis que a su vez plantean una serie de predicciones que se pueden probar mediante experimentos con sus correspondientes controles.

En cuanto a la Biología, el siglo XVII sería el del desarrollo de los primeros microscopios, lo que amplió el campo de la investigación biológica. Aunque su invención se produce a finales del siglo XVI por los hermanos holandeses Hanssen, corresponde a Galileo el mérito de haberlo introducido en la investigación biológica. Entre los grandes impulsores de la microscopía hay que destacar al italiano Malpighi (1628-1694), que logró ver los capilares, y sobre todo al alemán Leeuwenhoek (1632-1703) que fue el primero que observó el contenido celular, los espermatozoides y los protozoos. El siglo XVII vio también el inicio de la Citología. Hooke (1635-1703) en 1665 dio el nombre de célula (del latín "cella", espacio vacío) a los compartimentos que observó al examinar un trozo de corcho y que le recordaban las celdas de un panal de abejas, aunque la Teoría Celular aún tardaría más de un siglo en formularse.

Durante este siglo XVII se planteó también otra cuestión biológica que produjo una gran polémica en el terreno de la Embriología. Hasta el momento, se pensaba que el feto existía de forma minúscula (teoría preformista). Los estudios de Harvey (1578-1657) sobre el desarrollo del huevo de pollo y la formación del feto de mamíferos, le condujeron a formular la conocida sentencia "ex ovo omnia", es decir, todos los seres proceden de un huevo. Por otra parte, la descripción de los óvulos en los ovarios de las hembras por Graaf (1641-1673) y el descubrimiento de los espermatozoides en el líquido seminal, dio lugar a una escisión de los preformistas en dos escuelas rivales: los ovistas, que creían que el feto se encontraba preformado en el óvulo y los animaculistas, que atribuían este papel al espermatozoide. Como consecuencia de estas divergencias, a finales del s. XVII las cuestiones de la fecundación y el desarrollo embrionario estaban lejos aún de ser aclaradas.

En el s. XVIII las ciencias biológicas se desarrollan como ciencias experimentales. La Botánica y la Zoología habían estado sometidas hasta entonces a una sucesiva acumulación de observaciones y aunque en la nomenclatura ya había una tendencia a la sistematización, esta no se realiza plenamente hasta mediados de este siglo. La obra "Systema Naturae", del botánico sueco Carlos Linneo proporciona un gran aporte a la biología, como es la "Nomenclatura Universal", la cual permitió clasificar a las plantas y animales, en clases, órdenes, géneros y especies, nombrándolas mediante la nomenclatura binomial introducida por Bauhin, utilizando un nombre para el género y otro para la especie, actualmente base de la Taxonomía. Contemporáneo de Linneo, Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon (1707-1788) se opuso a las ideas y métodos de éste por considerar su clasificación artificial. En su obra "Histoire Naturelle" realiza excelentes descripciones de animales e introduce novísimos puntos de vista en el estudio de éstos. Para cada animal que considera, Buffon reúne todos los datos de lo que hoy llamaríamos la "biología" de la especie: velocidad de desarrollo, edad adulta para la reproducción en el macho y en la hembra, duración de la gestación, número de crías por camada, etc. Por otra parte, se pregunta si la definición de especie es fija o variable; es uno de los primeros en hablar de "especies perdidas" (extinguidas) y considera que las especies más primitivas son formas degeneradas de un tipo original más perfecto, además llama la atención sobre la distribución geográfica de los seres. Dentro de la misma rama de la clasificación, se dio a conocer en este siglo el biólogo francés Georges Cuvier, el cual dedicó su vida a clasificar y comparar las estructuras de diferentes animales, y de fósiles, convirtiéndose así en el padre de la anatomía comparada y de la Paleontología. Será también el precursor de la teoría catastrofista en el debate sobre la evolución que tendrá lugar en el siglo XIX.

Los progresos en el campo de la Física y la Química ayudaron a comenzar a comprender algunos procesos de la fisiología animal. Merecen destacarse los estudios de Hales (1677-1746) y de Albrecht von Haller (1708-1777), este último responsable de la teoría miogénica de la acción del corazón y del papel de los jugos biliares en la digestión de las grasas. La fisiología de la digestión sería además perfeccionada gracias a los experimentos de Ferchault (1683-1757), quien descubrió el poder digestivo de la saliva y el mecanismo químico del jugo gástrico en el proceso digestivo.

También surge el germen de los estudios sobre fisiología vegetal, Priestley (1733-1804) quien observó que las plantas de menta podían restaurar el aire que había sido consumido por la combustión de una vela y el aire restablecido no era tóxico para los animales, por todo ello, consideró que la naturaleza utiliza la vegetación para la restauración del aire. Ingenhousz (1730-1799) descubrió que esta renovación del aire solo ocurre si las plantas se sitúan en presencia de luz solar y que se debe a las partes verdes de la planta. Al padre de la Química, Lavoiser se le atribuye el descubrimiento del oxígeno y, con sus estudios, se comienza a conocer la fisiología y bioquímica de la respiración. Sostuvo que la respiración no es una simple combustión del carbón, sino que contiene hidrógeno quemado con formación de vapor de agua. Así, descubrió que los seres vivos utilizan el oxígeno del aire para la combustión de los alimentos, reacción química que produce energía. Posteriormente y adaptando las ideas de Lavoiser (1743-1794) sobre la respiración de los animales, Ingenhousz propuso que la planta en presencia de la luz absorbe el dióxido de carbono "arrojando al mismo tiempo sólo el oxígeno libre y manteniendo el carbono para sí como alimento".

Bonnet (1720-1793) descubre la partenogénesis, siendo además el primero en comparar la ontogenia (desarrollo individual de la especie) con la filogenia (historia de la especie a lo largo de los tiempos geológicos). Wolff (1733-1794) propone la Teoría de la Epigénesis sobre la base de sus estudios de embriones de pollo, en donde deduce que en el huevo joven no existe un embrión preformado sino sólo el material a partir del cual se construye el embrión. Su obra supuso el comienzo de la Embriología descriptiva. Sin embargo, durante todo este siglo estará presente el problema del principio aristotélico de la generación espontánea de "organismos inferiores" a partir de materia orgánica. Años antes, en 1674, Francesco Redi (1621-1698) la puso en duda de forma experimental. Aisló en ocho frascos, distintos tipos de carnes, de los que sólo cerró cuatro; comprobó que en estos no aparecían larvas, mientras que sí lo hacían en los que había dejado abiertos. El inglés Needham (1713-1781) basándase precisamente en el descubrimiento por Leeuwenhoek de protozoos en infusorios, llegó a conclusiones opuestas a las de Redi al encontrar microorganismos al destapar un recipiente en el que había puesto a hervir caldo de carnero. Spallanzani (1729-1799), repitiendo los experimentos de Needham con mayor precisión y rigor, tomando las suficientes precauciones, como el que no quedase ninguna espora, demostró la inexactitud de dichos experimentos. El intercambio epistolar entre ambos estudiosos es digno de comentario, como uno de los primeros ejemplos entre dos investigadores enfrentados en un tema científico. Además, los estudios experimentales de la fecundación de animales realizados por Spallanzani demuestran la necesidad del contacto entre el espermatozoide y el óvulo, con lo que el estudio de la generación animal entró en una fase nueva. Sin embargo, los partidarios de la generación espontánea persistieron hasta que Pasteur (1822-1895) determinó la existencia de bacterias.

Aunque el término evolucionismo se le atribuye al científico francés Pierre Louis Moreau de Maupertuis (1698-1759), quien llegó a la conclusión de que la capacidad de adaptación al medio de los organismos debía desempeñar un papel decisivo en el futuro de la especie, el debate evolucionista no irrumpió con fuerza hasta finales del siglo XVIII, cuando aparecieron en Alemania, Inglaterra y Francia diversas versiones acerca de la evolución biológica.

En Alemania estaba la escuela de los filósofos en la naturaleza que concebían las especies orgánicas como otras tantas realizaciones materiales, separadas y desconexas de los estadios por los que pasaba la materia en su auto-movimiento hacia el predestinado final humano. Desde Francia, como se mencionó anteriormente, Buffon (1707-1788 propuso que las especies (pero solo las que no habían sido el producto de la creación divina…) pueden cambiar. Esto fue una gran contribución sobre el primitivo concepto que todas las especies se originan en un creador perfecto y por lo tanto no pueden cambiar debido a su origen. En Inglaterra, Erasmus Darwin (1731-1802), abuelo de Charles Darwin médico y naturalista, propuso que la vida había cambiado, pero no presentó un mecanismo claro de como ocurrieron estos cambios, sus notas son interesantes por la posible influencia sobre su nieto, como la idea curiosamente británica de que los organismos progresan compitiendo entre sí por el sustento o por las hembras de su especie. Precisamente, el economista y demógrafo Robert Malthus también recurrió a la idea de la competición entre individuos para mostrar que el progreso humano era imposible puesto que la población tiende a crecer en progresión geométrica, por la pasión sexual del ser humano, mientras que los alimentos sólo aumentan en progresión aritmética, por lo que llegará un día en que la población será mayor que los medios de subsistencia, de no emplear medios preventivos y represivos. Propuso como solución abolir las leyes de protección a los pobres, para que, el miedo a la miseria, les hiciera "autolimitarse" en su capacidad reproductiva y "facilitase la movilidad laboral". Fue el nacimiento del liberalismo económico que dirige al mundo occidental.

Las dos teorías que más éxito tuvieron en este tiempo fueron la catastrofista y la teoría de transformación de unas especies en otras.

George Cuvier, convencido fijista y adversario de peso de las teorías de la evolución propuso la teoría catastrofista para explicar la extinción de las especies. Cuvier propuso la existencia de varias creaciones que ocurrieron después de cada catástrofe. Esta visión era bastante confortable para la época (pensemos en el diluvio universal) y fue ampliamente aceptada.

Jean Baptiste de Monet, más conocido por Caballero de Lamarck (1744-1829) el científico que acuñó el término biología, el que separó invertebrados de vertebrados, concluyó audazmente, que los organismos más complejos evolucionaron de organismos más simples preexistentes. La teoría lamarckiana señalaba la existencia de cambios en las especies en el tiempo debido al uso o desuso de sus órganos y postuló un mecanismo para ese cambio: la herencia de los caracteres adquiridos. Pero la falta de pruebas de un transformismo según el cual el alargamiento del cuello de las jirafas, su clásico ejemplo, era un carácter adquirido que se explicaba por los persistentes esfuerzos adaptativos, facilitó que la teoría de su agresivo adversario Cuvier acabase imponiéndose en los primeros años del siglo XIX. Así, hacia el 1840, el debate sobre fijismo y evolucionismo estaba resuelto a favor del primero.

El siglo XIX fue un siglo fascinante para la ciencia de la Biología. No sólo se plantean las dos grandes teorías de la Biología actual: la Teoría Evolutiva de Darwin y la Teoría Celular, sino que, significó el comienzo de la genética gracias a los trabajos pioneros de Mendel, diversos biólogos prestaron especial atención a seres microscópicos llamados bacterias, iniciándose la microbiología, nace la bioquímica, se define la ecología y se esbozan las primeras ideas sobre el origen de la vida. Es en este siglo cuando Lamarck y Treviranus introducen el término "Biología" que reemplazará a la expresión "Historia Natural", por ser esta poco concreta.

Trabajando independientemente, Charles Darwin (1809-82; nieto de Erasmo) y Alfred Russell Wallace (1823-1913), desarrollaron la misma teoría acerca de cómo cambió la vida a lo largo de los tiempos. Darwin comenzó su carrera como naturalista al embarcarse en el Beagle y recorrer las costas de Sudamérica y los archipiélagos del Pacífico durante una larga expedición de cinco años (1831-1836). Durante el viaje, Darwin observó como especies estrechamente relacionadas se habían sucedido unas a otras a medida que descendían hacia el sur por el continente americano, así como que las especies del archipiélago de las Galápagos se asemejaban a las de Sudamérica, si bien diferían ligeramente entre unas islas y otras. Darwin llegó a la conclusión de que las especies orgánicas habían evolucionado a lo largo del tiempo. Wallace visitó el archipiélago malayo donde observó que las islas vecinas estaban habitadas por especies estrechamente relacionadas aunque diferentes, como había observado Darwin, antes que él, en las Galápagos.

Los trabajos de Malthus inspiraron en ambos la idea de la supervivencia del más apto (al que a veces se le llama "el más fuerte"). Wallace redactó su artículo y se lo envió a Darwin. Ambos publicaron sendos artículos de modo conjunto en 1858 proponiendo que los organismos tienen capacidad para adaptarse al medio ambiente, presentan caracteres variables que, al azar (no por la idea lamarckiana del uso o desuso), aparecen en cada población natural y se heredan entre los individuos. Asimismo, también proponen un mecanismo para ese cambio: la selección natural, que implica que todos los organismos tienden a sobre-reproducirse mas allá de la capacidad de su medio ambiente para mantenerlos y, que no todos los individuos están adaptados por igual a su medio ambiente, por lo que algunos sobrevivirán y se reproducirán mejor que otros.

En 1859 Darwin publicó su libro bíblico "El Origen de las Especies mediante la Selección Natural o la Conservación de las Razas favorecidas en la lucha por la Vida" que influyó profundamente no sólo en el desarrollo posterior de la Biología, sino también en la visión acerca de nosotros mismos y cambió la forma de pensar del mundo occidental, controlado en la época por el Imperio Británico. Herbert Spencer (1820-1903) extendió la teoría de la selección natural a la sociedad humana, viendo la supervivencia del más apto como el modo de progreso de la humanidad: el comercio libre y la competencia económica serían las formas sociales de la selección natural. Así nació el peligrosísimo Darwinismo social, en el cual se excusaron las expoliaciones y exterminios de "las razas más débiles" durante la expansión del imperio. Esta ideología, que tiene poco que ver con la Biología y la Evolución, hoy domina prácticamente a toda la sociedad.

La Teoría Celular se esboza en las observaciones de Dutrochet (1776-1847) y Turpin (1772-1853), de estructuras animales y vegetales. En el inicio del siglo, Bichat (1771-1802) había establecido el concepto de tejido como unidad morfológica y funcional de los seres vivos. Dutrochet separa los tejidos en "vesículas completas" y concluye que todos los tejidos orgánicos son agregados de células de varios tipos y su crecimiento es el resultado del aumento en tamaño o número de sus células. Turpin describe tejidos vegetales como formados también por células, contrastando con las ideas por entonces imperantes que consideraban que vegetales y animales poseían una estructura básica diferente. Definitivamente, el zoólogo alemán Theodor Schwann (1810-1882) mostró que las células del cartílago de los animales también poseían límites bien definidos, comparables a los de las células vegetales, además de poseer núcleo, estructura ya descrita por Brown (1773-1857). En 1838 y 1839, sobre las bases de sus estudios respectivos en vegetales y animales, Schwann y el botánico Mattias Schleiden (1804-1881) enuncian la Teoría Celular, según la cual la célula es la unidad estructural básica de todos los organismos pluricelulares capaz de existir por sí misma.

El enunciado de la Teoría Celular tuvo una gran influencia en la comunidad científica y su importancia en la dinámica de la vida fue establecida cuando, alrededor de 1860, el patólogo alemán Virchow (1821-1902) establece que todas las células tienen su origen en células preexistentes, "Omnis cellula e cellula", y que las propiedades de los organismos son el resultado de las propiedades de sus células individuales. Esta teoría de la "república celular" de los organismos constituyó uno de los primeros intentos de correlación morfo-funcional. De esta forma, los postulados de Virchow consolidaron la Teoría Celular en su forma definitiva. Sin embargo, la individualidad de las células animales resultó ser un tema abierto de discusión, objeto de numerosas controversias, aceptándose el concepto de sincitio para diversos tejidos del organismo, como el nervioso. Esta idea sería posteriormente desmentida por Ramón y Cajal (1852-1934), demostrando en 1888 la relación de contigüidad y no de continuidad de las células nerviosas y extendiendo la individualidad morfológica y funcional de la célula al sistema nervioso.

Desde los años 1840s, se sabía que la célula orgánica se reproducía asexualmente por fisión, dividiéndose el núcleo en primer lugar. A partir de la década de 1870 se realizaron unos cuantos progresos técnicos en el microscopio (objetivos de inmersión, iluminación), y enel desarrollo de tinciones selectivas, que permitieron observar más minuciosamente los procesos que tienen lugar en la reproducción asexual de las células, así como en la unión de las células sexuales. Hertwig (1842-1922) en Berlín, Fol (1845-92) en Ginebra, en animales y Strasburger (1844-1912) en Bonn trabajando con plantas, descubrieron que la reproducción sexual entrañaba la unión de los núcleos de las células macho y hembra, por lo que Hertwig y Strasburger sugirieron en 1884 que el núcleo de la célula constituía la base física de la herencia.

Las nuevas técnicas mostraron que en el núcleo ordinario de la célula en reposo había una fina malla de material que Fleming (1843-1915) de Kiel denominó en 1879 cromatina, dado que se teñía profundamente con los tintes de anilina básicos. Fleming estudió el mecanismo de la división celular, describiendo dicho proceso en células animales, que el denominó Mitosis (del griego "Mitos", filamento).

En el caso de la unión entre dos células sexuales, se descubrió que los cromosomas se comportaban de forma distinta. Van Beneden (1845-1910) de Lieja, observó en 1887 que en la primera división celular que llevaba a la formación de un huevo, los cromosomas no se dividían en dos longitudinalmente como en la división celular asexual, sino que cada par de cromosomas se separaba para formar dos células, cada una de las cuales presentaba tan sólo la mitad del número usual de cromosomas. Posteriormente, ambas células se dividían de nuevo según el proceso asexual ordinario. Van Beneden denominó a este proceso Meiosis (del griego "meioun", hacer menos). Según este proceso, tanto los óvulos como los espermatozoides poseían solamente la mitad de los cromosomas usualmente hallados en las células de los organismos de su especie, si bien tras la unión de las células sexuales, el número de cromosomas se restablecía, proviniendo la mitad del padre y la otra de la madre. En 1894 Strasburger mostró que en algunas plantas las células con la mitad del número usual de cromosomas formaban una generación separada, descubrimiento que explicó la alternancia de generaciones descubierta por Hofmeister en 1851 en las plantas sin flores. La descripción por von Baer (1828-1897) y Kolliker (1834-1919) del espermatozoide y óvulo como las células únicas que, tras la fecundación dan lugar al embrión, por la proliferación progresiva del óvulo fecundado, supuso una revolución en la embriología. Ernst Haeckel formula en 1866 la ley biogenética fundamental, según la cual la ontogénesis (desarrollo del embrión) recapitula la filogénesis, es decir, los estudios evolutivos primitivos de la especie original.

Las bases de la microbiología se deben fundamentalmente a Louis Pasteur (1822-1895) y Robert Koch (1843-1910), quienes descubren el origen microbiano de muchas enfermedades infecciosas. Entre ambos fueron capaces de identificar los microorganismos culpables de enfermedades tales como el carbunco, la tuberculosis o incluso el cólera. Sin embargo, los resultados más deslumbrantes de Pasteur se basaron en la extensión de la vacunación contra ciertas enfermedades, aunque su descubridor fuera Edward Jenner, que descubrió la vacunación de la viruela mediante la transmisión de una enfermedad de las vacas ("cowpox") que inmunizaba contra la viruela humana. Además, Pasteur demostró de forma muy elegante la no existencia de la generación espontánea y desarrolló todas las técnicas de esterilización así como procesos que llevan su nombre pasteurización y que se siguen utilizando en la producción de la leche, vino, etc.

Ferdinand J. Cohn contribuyó significativamente a la fundación de la ciencia de la Bacteriología, al publicar una clasificación temprana de las bacterias, usando por primera vez el nombre de género Bacillus. Cohn también fundó una revista científica en la que Koch publicará en 1876 su artículo sobre el origen bacteriano de la enfermedad del ántrax. En la historia de la bacteriología, durante el siglo XIX destacan otros muchos investigadores, entre los que podemos citar a Joseph Lister quien en 1878 publica su estudio sobre la fermentación de la leche y desarrolla el primer método para aislar un cultivo puro de una bacteria que él denominó Bacterium lactis; a Ilya Ulich Metchnikoff quien en 1882 postula la Teoría de la Inmunidad Celular; a Paul Ehrlich quien en 1891 descubre que los anticuerpos son los responsables de la inmunidad. En 1887 los agrónomos alemanes Hellriegel y Wilfarth confirman la observación del botánico ruso Woronin de que las leguminosas podían crecer en suelos pobres en nitrógeno gracias a las bacterias presentes en las nudosidades de sus raíces. Poco después Beijerinck logró cultivar in vitro las bacterias de esos nódulos que recibió el nombre de Rhizobium leguminosarum. Estos hechos unidos a los aportados por Winogradsky con el descubrimiento de las bacterias quimiosintéticas nitrificadoras en las que distingue las formas nitrosas y nítricas, tienden a ir configurando la comprensión del ciclo biogeoquímico del nitrógeno en la naturaleza. En 1892, Dmitri Ivanowski y posteriormente, en 1899, Martinus Beijerinck descubren agentes patógenos filtrables (los virus); el primero de ellos, el virus del mosaico del tabaco que será posteriormente cristalizado por Wendell Stanley en 1935 quien demostró que, cristalizado, seguía siendo infeccioso; aunque no llegó a determinar si el material infeccioso era el ácido nucleico o la proteína.

En el primer tercio de siglo, el descubrimiento de la síntesis química de la urea por Wöhler (1800-1882), marca el nacimiento de la Bioquímica. Se acepta que las leyes físico-químicas también pueden ser aplicadas a los seres vivos y comienza una fructífera etapa de análisis sobre su composición química. En este sentido, hay que destacar los trabajos de Miescher (1844-1895), que consiguió el aislamiento de la sustancia contenida en los núcleos, a la que denominó nucleína. Esta sustancia contenía una importante cantidad de fósforo ligado y posteriormente se vería que sus características eran similares a las de la cromatina descrita por Fleming. Todavía no se conocía el papel primordial de esta sustancia como portadora de los caracteres hereditarios.

Del nacimiento de la Bioquímica se beneficia notablemente la Fisiología. Ya en la primera mitad del s. XIX Magendie (1783-1855) reacciona enérgicamente contra las concepciones vitalistas y sitúa de modo definitivo la Fisiología en el terreno experimental, buscando la explicación de los hechos fisiológicos en los agentes físicos y químicos. Merecen ser destacadas sus investigaciones sobre las funciones de los nervios raquídeos, demostrando que la raíz anterior tiene función motriz y la posterior sensitiva. Su discípulo, Claude Bernard (1813-1879), estudia y renueva toda la Fisiología. Sus primeros estudios se centran en la fisiología de la digestión; estudió los jugos gástricos, la saliva, el jugo pancreático y su papel en la digestión, siendo ésta la primera secreción interna conocida. Posteriormente demostró que la glucosa pasa de la sangre a los tejidos y estableció la función glucogénica del hígado. Formula por primera vez la noción de medio interno o medio ambiente fisiológico de cada ser vivo (1878), donde la regulación se hace a la vez por el sistema nervioso, las glándulas endocrinas y los fenómenos físico-químicos internos. Discípulos de Bernard, Bert (1833-1886) y Brown Sequard (1817-1894) realizaron detallados estudios sobre la fisiología de la respiración y la fisiología nerviosa (nervios motores, movimiento reflejo) y la endocrinología, respectivamente.

Por su parte, de Saussure (1767-1845) puede ser considerado el fundador de la moderna Fisiología Vegetal. Combina los conocimientos de la química con la experimentación meticulosa y con una cuidadosa interpretación de los resultados obtenidos. Confirma la hipótesis de Ingenshousz, al demostrar que durante la fotosíntesis se intercambian volúmenes iguales de CO2 y O2 y que la planta retiene el carbono.

La Ecología, aunque presente en los escritos de clásicos cómo Hipócrates, Aristóteles y otros filósofos de la época, no se ve definida hasta la segunda mitad del siglo XIX en que Haeckel (1834-1919) acuña el término "Ecología", definiéndola como el estudio de las relaciones de un organismo con su medio ambiente orgánico e inorgánico, en particular las relaciones con las plantas y animales con los que convive. Aunque previamente existiesen aportaciones en este campo, algunas de hecho muy importantes como la idea de cadena trófica, definida por Leeuwenhoek, a principios del siglo XVIII, el viaje del Challenger entre 1872 y 1876 supone un espaldarazo definitivo al desarrollo de esta nueva disciplina, ya que participaron en la expedición botánicos, zoólogos, fisiólogos, químicos y geólogos, contribuyendo a una visión multidisciplinar del medio acuático. Con esta perspectiva, Hensen realiza en 1880 un balance de producción a través de un estudio del plancton y Forbes publica en 1887 "The Lake as a Microcosm".

Las ideas sobre el origen de la vida comienzan a esbozarse de manera científica en este siglo, fundamentalmente después de la síntesis química de la urea por Wöhler, abriéndose una dialéctica entre los descubrimientos de Pasteur, sobre la inexistencia de la generación espontánea y la posibilidad de un origen de la vida meramente químico. Ya en el siglo XX, con la aparición de las teorías de Oparin sobre el origen de la vida en 1924, se inicia la visión actualmente existente sobre la comprensión de este proceso y se sientan las bases de la evolución prebiológica, que intenta explicar el paso progresivo de la materia a la vida, continuada por muchos investigadores, como Miller, Haldane, Fox, Oró, etc.