Biología (eBook)

Descubriendo la intersección entre la vida y la máquina

Fouad Sabry (Autor)

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2025 | 1. Auflage
376 Seiten
Mil Millones De Conocimientos [Spanish] (Verlag)
978-0-00-069300-6 (ISBN)

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En el cambiante mundo de la robótica, comprender los fundamentos de la biología es esencial para la próxima generación de ingenieros, científicos e innovadores. Biología, parte de la serie Ciencia robótica, conecta los conceptos biológicos con la robótica, brindando a los profesionales, estudiantes y entusiastas el conocimiento crítico para impulsar futuros desarrollos en inteligencia artificial, robótica y automatización.

Breve descripción general de los capítulos:

1: Biología: una introducción a los conceptos biológicos fundamentales para la robótica y los diseños bioinspirados.

2: Célula (biología): explora la célula como el componente básico de la vida, en paralelo con las redes celulares en la robótica.

3: Microorganismo: destaca el papel que desempeñan los microorganismos en los sistemas biológicos, inspirando la miniaturización robótica.

4: Simbiogénesis: examina las relaciones simbióticas en biología y sus paralelos en la robótica colaborativa.

5: Dominio (biología): define los dominios biológicos, relacionándolos con sistemas robóticos categorizados.

6: Sistema de tres dominios: analiza la clasificación de la vida en tres dominios, lo que proporciona un marco para los robots biológicos.

7: Operón: se centra en la regulación genética en procariotas y ofrece información sobre los sistemas de control de robots autónomos.

8: Organismo unicelular: estudia organismos simples e inspira diseños para robots minimalistas de una sola función.

9: Transporte pasivo: explora los mecanismos celulares que pueden informar sobre la robótica energéticamente eficiente.

10: Último ancestro común universal: profundiza en los orígenes de la vida y establece paralelismos con los orígenes de la evolución robótica.

11: Señalización celular: examina la comunicación celular e inspira sistemas avanzados de comunicación entre robots.

12: Estructura celular bacteriana: investiga la arquitectura bacteriana y guía los sistemas robóticos diseñados para entornos complejos.

13: Procariota: analiza las células procariotas y establece paralelismos con sistemas robóticos simples y robustos.

14: Archaea: explora la resiliencia de las arqueas y ofrece lecciones para construir sistemas robóticos resilientes en condiciones adversas.

15: Eucariota: se centra en la complejidad de las células eucariotas y proporciona información sobre la robótica multifuncional.

16: Evolución de las células: rastrea la evolución celular y ofrece un modelo para la evolución de las tecnologías robóticas.

17: Hipótesis de los eocitos: presenta la hipótesis de la ascendencia de los eocitos e inspira nuevos enfoques para la robótica evolutiva.

18: Lokiarchaeota: investiga este grupo recientemente descubierto y ofrece nuevas perspectivas sobre la adaptabilidad en la robótica.

19: Procariotas marinos: estudia los organismos marinos y proporciona información sobre los diseños para la exploración robótica submarina.

20: Sistema de dos dominios: revisa un sistema de clasificación alternativo y ofrece nuevas perspectivas sobre la evolución robótica.

21: Núcleo celular: se centra en el núcleo y el material genético y establece un paralelismo entre la robótica avanzada y los sistemas de datos complejos.

La biología ofrece más que conocimientos científicos: proporciona los fundamentos biológicos necesarios para la innovación en robótica. Con aplicaciones en el mundo real e inspiración para diseños de vanguardia, este libro cierra la brecha entre la biología y la robótica. Perfecto para profesionales, estudiantes de grado y posgrado y aficionados por igual, proporciona a los lectores los conocimientos necesarios para contribuir al campo de la robótica, que está en rápido crecimiento.

Textauszug

CapÃtulo 1 : Biología

El estudio científico de la vida se conoce como biología. A pesar de que es una ciencia natural con una amplia gama de aplicaciones, está unificada por una serie de hilos comunes que la convierten en un campo único y consistente. Por poner solo un ejemplo, todo ser vivo está compuesto por al menos una célula que se encarga de procesar la información genética que está codificada en los genes. Esta información puede transmitirse a las generaciones posteriores. El concepto de evolución, que explica tanto la semejanza como la diversidad de la vida, es otro tema importante. El movimiento, el crecimiento y la reproducción son posibles gracias al procesamiento de la energía, que es otra razón por la que la vida es tan crucial. Finalmente, todo ser vivo posee la capacidad de controlar las condiciones que existen dentro de su propio cuerpo.

Los científicos que estudian biología pueden investigar la vida en una variedad de diferentes niveles de organización, que van desde la biología molecular de una célula hasta la morfología y fisiología de plantas y animales, así como el desarrollo de las poblaciones. Como resultado, hay numerosas subdisciplinas que caen bajo el paraguas de la biología. Estas subdisciplinas se distinguen entre sí por las características de los temas de investigación que investigan y los métodos que emplean. De la misma manera que lo hacen otros científicos, los biólogos utilizan el método científico para recopilar información sobre el mundo que los rodea haciendo observaciones, haciendo preguntas, desarrollando hipótesis, realizando pruebas y formulando conclusiones.

La diversidad de la vida en la Tierra, que se remonta a hace más de 3.700 millones de años, es realmente asombrosa. Comenzando con especies procariotas como arqueas y bacterias y progresando a organismos eucariotas como protistas, hongos, plantas y animales, los biólogos se han esforzado por investigar y categorizar las muchas formas de vida a medida que se han descubierto. Hay muchas especies diferentes que contribuyen a la biodiversidad de un ecosistema. Estos organismos tienen roles especializados en la transferencia de nutrientes y energía a través de su entorno biofísico, por lo que son importantes para el ecosistema.

Aproximadamente entre los años 3000 y 1200 a.C., las primeras raíces de la ciencia, que incluía la medicina, se remontan al antiguo Egipto y Mesopotamia. Las contribuciones que hicieron influyeron en la filosofía natural de la antigua Grecia. Aristóteles, que vivió entre el 384 y el 322 a.C., fue uno de los principales filósofos de la antigua Grecia que hizo importantes contribuciones al avance del conocimiento biológico. Investigó el proceso de causalidad biológica, así como la variedad de la vida. Siguiendo sus pasos, Teofrasto inició la investigación científica de las plantas. En el mundo islámico medieval, hubo varios eruditos que contribuyeron al campo de la biología. Entre ellos se encontraban al-Jahiz (781-869), Al-Dīnawarī (828-896), que publicó sobre botánica, y Rhazes (865-925), que presentó sus escritos sobre anatomía y fisiología. El campo de la medicina fue particularmente estudiado por los eruditos islámicos que trabajaban dentro de las tradiciones de los filósofos griegos, mientras que el campo de la historia natural se centró principalmente en las ideas aristotélicas.

Durante el tiempo en que Anton van Leeuwenhoek estaba haciendo avances significativos en el microscopio, el campo de la biología comenzó a avanzar rápidamente. Los científicos hicieron los descubrimientos que condujeron al descubrimiento de los espermatozoides, las bacterias, los infusorios y la variedad de vida que existe a pequeña escala. Las investigaciones llevadas a cabo por Jan Swammerdam contribuyeron al desarrollo de técnicas para la disección microscópica y la tinción, así como despertaron un nuevo interés en el campo de la entomología. El pensamiento biológico fue profundamente influenciado por los avances que se hicieron en la microscopía. A principios del siglo XIX, los biólogos centraron su atención en el significado central de la célula. En el año 1838, Schleiden y Schwann comenzaron a abogar por los conceptos ahora universales de que (1) la unidad fundamental de los organismos es la célula y (2) que las células individuales poseen todas las características de la vida. Sin embargo, se oponían al concepto de que (3) todas las células se originan a partir de la división de otras células, y continuaron apoyando el concepto de generación espontánea. Sin embargo, Robert Remak y Rudolf Virchow lograron reificar el tercer principio, y en la década de 1860, la mayoría de los biólogos habían adoptado las tres premisas, lo que condujo a la consolidación de la teoría celular.

Los historiadores naturales, por otro lado, comenzaron a concentrar su atención en la taxonomía y la clasificación. Una taxonomía fundamental para el mundo natural fue publicada por Carl Linnaeus en el año 1735. En la década de 1750, introdujo nombres científicos para todas las especies que había descubierto. El conde de Buffon, Georges-Louis Leclerc, consideraba las especies como categorías artificiales y las formas vivientes como flexibles, lo que incluso implicaba la idea de una descendencia común. También creía que los seres vivos podían ser manipulados.

Los trabajos de Jean-Baptiste Lamarck, quien estableció una teoría coherente de la evolución, se consideran el nacimiento del pensamiento evolucionista serio. Con el fin de desarrollar una teoría evolutiva más exitosa basada en la selección natural, el naturalista británico Charles Darwin combinó el enfoque biogeográfico de Humboldt, la geología uniformitaria de Lyell, los escritos de Malthus sobre el crecimiento de la población, así como su propia experiencia morfológica y extensas observaciones naturales. Alfred Russel Wallace llegó independientemente a las mismas conclusiones; Razonamientos y evidencias similares lo llevaron a lograr esto.

En el año 1865, Gregor Mendel sentó las bases de lo que más tarde se conocería como genética moderna. En esta discusión se presentaron los fundamentos de la herencia biológica. El valor de su trabajo, por otro lado, no fue plenamente apreciado hasta principios del siglo XX, cuando la evolución fue reconocida por primera vez como una teoría cohesiva. Esto ocurrió cuando la síntesis moderna unió la evolución darwiniana y la genética clásica. Tanto Alfred Hershey como Martha Chase llevaron a cabo una serie de estudios en la década de 1940 y principios de la de 1950 que apuntaban al ADN como el componente de los cromosomas que llevaban las unidades portadoras de rasgos que se habían conocido como genes. Estas pruebas se llevaron a cabo en la década de 1940 y principios de la de 1950. El comienzo del período de la genética molecular se caracterizó por el descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN por James Watson y Francis Crick en 1953. Este descubrimiento coincidió con el enfoque en nuevos tipos de organismos modelo, como virus y bacterias. Desde la década de 1950, ha habido una expansión significativa del campo de la biología hacia el ámbito de la biología molecular. Después de que se descubriera que el ADN contiene codones, Har Gobind Khorana, Robert W. Holley y Marshall Warren Nirenberg pudieron descifrar el código genético. Con el objetivo de mapear el genoma humano, se inició el Proyecto Genoma Humano en el año 1990.

La mayor parte de la masa de todos los organismos está compuesta por elementos químicos; El oxígeno, el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno constituyen la mayor parte de la masa (96%) de todos los organismos. El calcio, el fósforo, el azufre, el sodio, el cloro y el magnesio constituyen la mayor parte de la masa restante. El agua, que es esencial para la vida, es uno de los compuestos que se pueden formar cuando varios elementos se combinan para formar compuestos. El estudio de los procesos químicos que ocurren dentro de los organismos vivos y las relaciones entre ellos se conoce como bioquímica. El campo de la biología conocido como biología molecular se ocupa del estudio de la base molecular de la actividad biológica dentro y entre las células. Esto incluye el estudio de la síntesis molecular, la modificación, los mecanismos y las interacciones relacionadas con los procesos biológicos.

Hace aproximadamente 3.800 millones de años, se desarrolló el primer océano de la Tierra, y fue de este océano del que surgió la vida. Desde entonces, el agua ha seguido siendo el producto químico que se encuentra en mayor cantidad de todos los seres vivos. El agua es esencial para la vida porque es un poderoso solvente que puede disolver solutos como iones de sodio y cloruro, así como otras moléculas diminutas para producir una solución acuosa. Esta característica hace que el agua sea un componente esencial de la vida. Después de ser disueltos en agua, estos solutos tienen una mayor probabilidad de entrar en contacto entre sí y, como resultado, participar en reacciones químicas que son necesarias para la continuación de la vida. En lo que respecta a su estructura molecular, el agua es una diminuta molécula polar que tiene una forma doblada. Esta forma es el resultado de la formación de enlaces covalentes polares entre dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O), o H2O. El átomo de oxígeno posee una pequeña carga negativa, mientras que los dos átomos de hidrógeno poseen una ligera carga positiva. Esto se debe al hecho de que los enlaces O-H son cargas polares. Debido a que el agua posee una característica polar, es capaz de atraer otras moléculas de agua a través de la formación de enlaces de hidrógeno, lo que hace que el agua se...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 1.1.2025
• Übersetzer: Guilherme Costa
• Sprache: spanisch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• ISBN-10: 0-00-069300-6 / 0000693006
• ISBN-13: 978-0-00-069300-6 / 9780000693006