1.1: La ciencia de la biología

Habilidades para Desarrollar

• Identificar las características compartidas de las ciencias naturales
• Resumir los pasos del método científico
• Comparar razonamiento inductivo con razonamiento deductivo
• Describir los objetivos de la ciencia básica y la ciencia aplicada

a)

b)

Figura\(\PageIndex{1}\): Antiguamente llamadas algas verdeazuladas, estas (a) cianobacterias, mostradas aquí con un aumento de 300x bajo un microscopio óptico, son algunas de las formas de vida más antiguas de la Tierra. Estos (b) estromatolitos a lo largo de las orillas del lago Thetis en Australia Occidental son estructuras antiguas formadas por la estratificación de cianobacterias en aguas poco profundas. (crédito a: modificación de obra por NASA; crédito b: modificación de obra de Ruth Ellison; datos de barra de escala de Matt Russell)

¿Qué es la biología? En términos simples, la biología es el estudio de los organismos vivos y sus interacciones entre sí y con sus entornos. Esta es una definición muy amplia porque el alcance de la biología es vasto. Los biólogos pueden estudiar cualquier cosa, desde la visión microscópica o submicroscópica de una célula hasta los ecosistemas y todo el planeta vivo (Figura\(\PageIndex{1}\)). Al escuchar las noticias diarias, rápidamente te darás cuenta de cuántos aspectos de la biología se discuten todos los días. Por ejemplo, los temas de noticias recientes incluyen brotes de Escherichia coli (Figura\(\PageIndex{2}\)) en espinacas y contaminación por Salmonella en mantequilla de maní. Otros temas incluyen esfuerzos para encontrar una cura para el SIDA, la enfermedad de Alzheimer y el cáncer. A escala global, muchos investigadores están comprometidos a encontrar formas de proteger el planeta, resolver problemas ambientales y reducir los efectos del cambio climático. Todos estos diversos esfuerzos están relacionados con diferentes facetas de la disciplina de la biología.

Figura\(\PageIndex{2}\): Las bacterias Escherichia coli (E. coli), observadas en esta micrografía electrónica de barrido, son residentes normales de nuestro tracto digestivo que ayudan en la absorción de vitamina K y otros nutrientes. Sin embargo, las cepas virulentas son a veces responsables de brotes de enfermedades. (crédito: Eric Erbe, coloración digital de Christopher Pooley, ambos de USDA, ARS, EMU)

El Proceso de la Ciencia

La biología es una ciencia, pero ¿qué es exactamente la ciencia? ¿Qué comparte el estudio de la biología con otras disciplinas científicas? La ciencia (del latín scientia, que significa “conocimiento”) puede definirse como conocimiento que abarca verdades generales o el funcionamiento de las leyes generales, especialmente cuando se adquiere y prueba por el método científico. De esta definición queda claro que la aplicación del método científico juega un papel importante en la ciencia. El método científico es un método de investigación con pasos definidos que incluyen experimentos y observación cuidadosa.

Los pasos del método científico serán examinados en detalle posteriormente, pero uno de los aspectos más importantes de este método es la prueba de hipótesis mediante experimentos repetibles. Una hipótesis es una explicación sugerida para un evento, que puede ser probado. Si bien el uso del método científico es inherente a la ciencia, es inadecuado para determinar qué es la ciencia. Esto se debe a que es relativamente fácil aplicar el método científico a disciplinas como la física y la química, pero cuando se trata de disciplinas como la arqueología, la psicología y la geología, el método científico se vuelve menos aplicable a medida que se vuelve más difícil repetir experimentos.

Estas áreas de estudio siguen siendo ciencias, sin embargo. Considere la arqueología, aunque no se puedan realizar experimentos repetibles, las hipótesis aún pueden estar respaldadas. Por ejemplo, un arqueólogo puede plantear la hipótesis de que existía una cultura antigua basada en encontrar una pieza de cerámica. Se podrían hacer hipótesis adicionales sobre diversas características de esta cultura, y se puede encontrar que estas hipótesis son correctas o falsas a través del apoyo continuo o contradicciones de otros hallazgos. Una hipótesis puede convertirse en una teoría verificada. Una teoría es una explicación probada y confirmada para observaciones o fenómenos. La ciencia puede definirse mejor como campos de estudio que intentan comprender la naturaleza del universo.

Ciencias Naturales

¿Qué esperarías ver en un museo de ciencias naturales? ¿Ranas? ¿Plantas? ¿Esqueletos de dinosaurios? Exhibe sobre cómo funciona el cerebro? ¿Un planetario? ¿Gemas y minerales? O, ¿tal vez todo lo anterior? La ciencia incluye campos tan diversos como la astronomía, la biología, las ciencias de la computación, la geología, la lógica, la física, la química y las matemáticas (Figura\(\PageIndex{3}\)). Sin embargo, aquellos campos de la ciencia relacionados con el mundo físico y sus fenómenos y procesos son considerados ciencias naturales. Así, un museo de ciencias naturales podría contener cualquiera de los elementos enumerados anteriormente.

Figura\(\PageIndex{3}\): La diversidad de campos científicos incluye astronomía, biología, informática, geología, lógica, física, química, matemáticas y muchos otros campos. (crédito: “Editor de imágenes” /Flickr)

No hay acuerdo completo a la hora de definir qué incluyen las ciencias naturales, sin embargo. Para algunos expertos, las ciencias naturales son astronomía, biología, química, ciencias de la tierra y física. Otros estudiosos optan por dividir las ciencias naturales en ciencias de la vida, que estudian los seres vivos e incluyen la biología, y las ciencias físicas, que estudian la materia no viva e incluyen astronomía, geología, física y química. Algunas disciplinas como la biofísica y la bioquímica se basan tanto en la vida como en las ciencias físicas y son interdisciplinarias. A veces se hace referencia a las ciencias naturales como “ciencia dura” porque se basan en el uso de datos cuantitativos; las ciencias sociales que estudian la sociedad y el comportamiento humano tienen más probabilidades de utilizar evaluaciones cualitativas para impulsar investigaciones y hallazgos.

No es sorprendente que la ciencia natural de la biología tenga muchas ramas o subdisciplinas. Los biólogos celulares estudian la estructura y función celular, mientras que los biólogos que estudian la anatomía investigan la estructura de todo un organismo. Aquellos biólogos que estudian fisiología, sin embargo, se enfocan en el funcionamiento interno de un organismo. Algunas áreas de la biología se centran únicamente en determinados tipos de seres vivos. Por ejemplo, los botánicos exploran las plantas, mientras que los zoólogos se especializan en animales.

Razonamiento Científico

Una cosa es común a todas las formas de ciencia: un objetivo final “conocer”. La curiosidad y la indagación son los motores del desarrollo de la ciencia. Los científicos buscan entender el mundo y la forma en que opera. Para ello, utilizan dos métodos de pensamiento lógico: el razonamiento inductivo y el razonamiento deductivo.

El 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 la ciencia descriptiva. Un científico de la vida como un biólogo hace observaciones y las registra. Estos datos pueden ser cualitativos o cuantitativos, y los datos brutos se pueden complementar con dibujos, imágenes, fotos o videos. A partir de muchas observaciones, el científico puede inferir conclusiones (inducciones) con base en la evidencia. El razonamiento inductivo implica formular generalizaciones inferidas de la observación cuidadosa y el análisis de una gran cantidad de datos. Los estudios cerebrales proporcionan un ejemplo. En este tipo de investigaciones, se observan muchos cerebros vivos mientras las personas están realizando una actividad específica, como ver imágenes de alimentos. Entonces se predice que la parte del cerebro que “se ilumina” durante esta actividad sea la parte que controla la respuesta al estímulo seleccionado, en este caso, imágenes de alimentos. El “encendido” de las diversas áreas del cerebro es causado por la absorción excesiva de derivados de azúcar radiactivos por áreas activas del cerebro. El incremento resultante de la radiactividad se observa mediante un escáner. Entonces, los investigadores pueden estimular esa parte del cerebro para ver si resultan respuestas similares.

El razonamiento deductivo o deducción es el tipo de lógica utilizada en la ciencia basada en hipótesis. En razón deductiva, el patrón de pensamiento se mueve en 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 y cuando los principios generales sean válidos. Los estudios sobre el cambio climático pueden ilustrar este tipo de razonamientos. Por ejemplo, los científicos pueden predecir que si el clima se vuelve más cálido en una región en particular, entonces la distribución de plantas y animales debería cambiar. Estas predicciones han sido hechas y probadas, y se han encontrado muchos de esos cambios, como la modificación de las áreas cultivables para la agricultura, con cambios basados en promedios de temperatura.

Ambos tipos de pensamiento lógico están relacionados con las dos vías principales del estudio científico: la ciencia descriptiva y la ciencia basada en hipótesis. La ciencia descriptiva (o descubrimiento), que suele ser inductiva, tiene como objetivo observar, explorar y descubrir, mientras que la ciencia basada en hipótesis, que suele ser deductiva, 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 suele ser borroso, y la mayoría de los esfuerzos científicos combinan ambos enfoques. El límite difuso se hace evidente al pensar en la facilidad con la que la observación puede conducir a preguntas específicas. Por ejemplo, un caballero en la década de 1940 observó que las semillas de rebabas que se pegaron a su ropa y al pelaje de su perro tenían una estructura de gancho diminuta. En una inspección más cercana, descubrió que el dispositivo de agarre de las rebabas era más confiable que una cremallera. Finalmente desarrolló una compañía y produjo el cierre de velcro conocido popularmente hoy en día como Velcro. La ciencia descriptiva y la ciencia basada en hipótesis están en diálogo continuo.

El método científico

Los biólogos estudian el mundo vivo planteando preguntas al respecto y buscando respuestas basadas en la ciencia. Este enfoque también es común a otras ciencias y a menudo se le conoce como el método científico. El método científico se utilizó incluso en la antigüedad, pero fue documentado por primera vez por Sir Francis Bacon (1561-1626) (Figura\(\PageIndex{4}\)) de Inglaterra, quien estableció métodos inductivos para la investigación científica. El método científico no es utilizado exclusivamente por los biólogos sino que puede aplicarse a casi todos los campos de estudio como un método lógico y racional de resolución de problemas.

Figura\(\PageIndex{4}\): A Sir Francis Bacon (1561-1626) se le atribuye ser el primero en definir el método científico. (crédito: Paul van Somer)

El proceso científico suele comenzar con una observación (a menudo un problema por resolver) que lleva a una pregunta. Pensemos en un problema sencillo que comience con una observación y aplique el método científico para resolver el problema. Un lunes por la mañana, un estudiante llega a clase y rápidamente descubre que el aula es demasiado cálida. Esa es una observación que también describe un problema: el aula es demasiado cálida. Entonces el alumno hace una pregunta: “¿Por qué el aula es tan cálida?”

Proponer una hipótesis

Recordemos que una hipótesis es una explicación sugerida que puede ser probada. Para resolver un problema, se pueden proponer varias hipótesis. Por ejemplo, una hipótesis podría ser: “El aula es cálida porque nadie encendió el aire acondicionado”. Pero podría haber otras respuestas a la pregunta, y por lo tanto se pueden proponer otras hipótesis. Una segunda hipótesis podría ser: “El aula está caliente porque hay una falla eléctrica, y así el aire acondicionado no funciona”.

Una vez seleccionada una hipótesis, el alumno puede hacer una predicción. Una predicción es similar a una hipótesis pero normalmente tiene el formato “Si. entonces.”. Por ejemplo, la predicción para la primera hipótesis podría ser: “Si el alumno enciende el aire acondicionado, entonces el aula ya no estará demasiado caliente”.

Probando una hipótesis

Una hipótesis válida debe ser comprobable. También debe ser falsificable, es decir, que puede ser desmentido por resultados experimentales. Es importante destacar que la ciencia no pretende “probar” nada porque los entendimientos científicos siempre están sujetos a modificaciones con mayor información. Este paso, la apertura a las ideas desmentidas, es lo que distingue a las ciencias de las no ciencias. La presencia de lo sobrenatural, por ejemplo, no es comprobable ni falsificable. Para probar una hipótesis, un investigador realizará uno o más experimentos diseñados para eliminar una o más de las hipótesis. Cada experimento tendrá una o más variables y uno o más controles. Una variable es cualquier parte del experimento que puede variar o cambiar durante el experimento. El grupo control contiene todas las características del grupo experimental excepto que no se le da la manipulación sobre la que se plantea la hipótesis. Por lo tanto, si los resultados del grupo experimental difieren del grupo control, la diferencia debe deberse a la manipulación hipotética, más que a algún factor externo. Busque las variables y controles en los ejemplos que siguen. Para probar la primera hipótesis, el alumno se enteraría si el aire acondicionado está encendido. Si el aire acondicionado está encendido pero no funciona, debería haber otra razón, y esta hipótesis debe ser rechazada. Para probar la segunda hipótesis, el alumno podría comprobar si las luces en el aula son funcionales. Si es así, no hay corte de energía y esta hipótesis debe ser rechazada. Cada hipótesis debe ser probada mediante la realización de experimentos apropiados. Tenga en cuenta que rechazar una hipótesis no determina si las otras hipótesis pueden ser aceptadas o no; simplemente elimina una hipótesis que no es válida (Figura\(\PageIndex{5}\)). Utilizando el método científico, se rechazan las hipótesis que son inconsistentes con los datos experimentales.

Si bien este ejemplo de “aula cálida” se basa en resultados observacionales, otras hipótesis y experimentos podrían tener controles más claros. Por ejemplo, una estudiante podría asistir a clase el lunes y darse cuenta de que tenía dificultades para concentrarse en la conferencia. Una observación para explicar este hecho podría ser: “Cuando desayuno antes de clase, estoy mejor en condiciones de prestar atención”. El estudiante podría entonces diseñar un experimento con un control para probar esta hipótesis.

En la ciencia basada en hipótesis, los resultados específicos se predicen a partir de una premisa general. Este tipo de razonamiento se denomina razonamiento deductivo: la deducción procede de lo general a lo particular. Pero también es posible lo contrario del proceso: a veces, los científicos llegan a una conclusión general a partir de una serie de observaciones específicas. Este tipo de razonamiento se denomina razonamiento inductivo, y procede de lo particular a lo general. El razonamiento inductivo y deductivo se utilizan a menudo en tándem para avanzar en el conocimiento científico (Figura\(\PageIndex{6}\)).

Conexión de arte

Figura\(\PageIndex{5}\): El método científico consiste en una serie de pasos bien definidos. Si una hipótesis no está sustentada por datos experimentales, se puede proponer una nueva hipótesis.

En el siguiente ejemplo, se utiliza el método científico para resolver un problema cotidiano. Ordene los pasos del método científico (elementos numerados) con el proceso de solución del problema cotidiano (artículos con letras). Con base en los resultados del experimento, ¿es correcta la hipótesis? Si es incorrecto, proponga algunas hipótesis alternativas.

1. Observación
2. Pregunta
3. Hipótesis (respuesta)
4. Predicción
5. Experimento
6. Resultado

1. Hay algo mal con la toma de corriente.
2. Si algo anda mal con el tomacorriente, mi cafetera tampoco funcionará cuando se enchufa a ella.
3. Mi tostadora no tosta mi pan.
4. Enchufe mi cafetera a la toma de corriente.
5. Mi cafetera funciona.
6. ¿Por qué no funciona mi tostadora?

Conexión de arte

Figura\(\PageIndex{6}\): Los científicos utilizan dos tipos de razonamiento, el razonamiento inductivo y el deductivo, para avanzar en el conocimiento científico. Como es el caso en este ejemplo, la conclusión del razonamiento inductivo a menudo puede convertirse en la premisa para el razonamiento inductivo.

Decidir si cada uno de los siguientes es un ejemplo de razonamiento inductivo o deductivo.

1. Todas las aves voladoras e insectos tienen alas. Aves e insectos aletean sus alas mientras se mueven por el aire. Por lo tanto, las alas permiten el vuelo.
2. Los insectos generalmente sobreviven a los inviernos suaves mejor que a los duros. Por lo tanto, las plagas de insectos se volverán más problemáticas si aumentan las temperaturas globales.
3. Los cromosomas, los portadores del ADN, se separan en células hijas durante la división celular. Por lo tanto, el ADN es el material genético.
4. Animales tan diversos como humanos, insectos y lobos exhiben un comportamiento social. Por lo tanto, el comportamiento social debe tener una ventaja evolutiva.

El método científico puede parecer demasiado rígido y estructurado. Es importante tener en cuenta que, aunque los científicos suelen seguir esta secuencia, existe flexibilidad. A veces un experimento lleva a conclusiones que favorecen un cambio de enfoque; a menudo, un experimento trae al rompecabezas preguntas científicas completamente nuevas. Muchas veces, la ciencia no opera de manera lineal; en cambio, los científicos continuamente hacen inferencias y hacen generalizaciones, encontrando patrones a medida que avanza su investigación. El razonamiento científico es más complejo de lo que sugiere el método científico por sí solo. Observe, también, que el método científico se puede aplicar para resolver problemas que no son necesariamente de naturaleza científica.

Dos Tipos de Ciencia: Ciencia Básica y Ciencia Aplicada

La comunidad científica viene debatiendo desde hace décadas sobre el valor de diferentes tipos de ciencia. ¿Es valioso perseguir la ciencia por el simple hecho de obtener conocimiento, o el conocimiento científico solo tiene valor si podemos aplicarlo para resolver un problema específico o para mejorar nuestras vidas? Esta pregunta se centra en las diferencias entre dos tipos de ciencia: la ciencia básica y la ciencia aplicada.

La ciencia básica o ciencia “pura” busca ampliar el conocimiento independientemente de la aplicación a corto plazo de ese conocimiento. No se centra en desarrollar un producto o un servicio de valor público o comercial inmediato. El objetivo inmediato de la ciencia básica es el conocimiento por el bien del conocimiento, aunque esto no significa que, al final, no resulte en una aplicación práctica.

En contraste, la ciencia aplicada o “tecnología”, tiene como objetivo utilizar la ciencia para resolver problemas del mundo real, haciendo posible, por ejemplo, mejorar el rendimiento de un cultivo, encontrar una cura para una enfermedad en particular o salvar animales amenazados por un desastre natural (Figura\(\PageIndex{7}\)). En la ciencia aplicada, el problema suele definirse para el investigador.

Figura\(\PageIndex{7}\): Después de que el huracán Ike azotó la costa del Golfo en 2008, el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de Estados Unidos rescató a este pelícano marrón. Gracias a la ciencia aplicada, los científicos supieron rehabilitar al ave. (crédito: FEMA)

Algunos individuos pueden percibir la ciencia aplicada como “útil” y la ciencia básica como “inútil”. Una pregunta que estas personas podrían plantear a un científico que aboga por la adquisición de conocimientos sería: “¿Para qué?” Una mirada cuidadosa a la historia de la ciencia, sin embargo, revela que los conocimientos básicos han dado como resultado muchas aplicaciones notables de gran valor. Muchos científicos piensan que es necesaria una comprensión básica de la ciencia antes de que se desarrolle una aplicación; por lo tanto, la ciencia aplicada se basa en los resultados generados a través de la ciencia básica. Otros científicos piensan que es hora de pasar de la ciencia básica y en su lugar de encontrar soluciones a problemas reales. Ambos enfoques son válidos. Es cierto que hay problemas que exigen atención inmediata; sin embargo, pocas soluciones se encontrarían sin la ayuda de la amplia base de conocimiento generada a través de la ciencia básica.

Un ejemplo de cómo la ciencia básica y aplicada pueden trabajar juntas para resolver problemas prácticos ocurrió después del descubrimiento de la estructura del ADN condujo a una comprensión de los mecanismos moleculares que rigen la replicación del ADN. Las hebras de ADN, únicas en cada ser humano, se encuentran en nuestras células, donde proporcionan las instrucciones necesarias para la vida. Durante la replicación del ADN, el ADN hace nuevas copias de sí mismo, poco antes de que una célula se divida. Comprender los mecanismos de replicación del ADN permitió a los científicos desarrollar técnicas de laboratorio que ahora se utilizan para identificar enfermedades genéticas, identificar individuos que estaban en la escena del crimen y determinar la paternidad. Sin la ciencia básica, es poco probable que la ciencia aplicada existiera.

Otro ejemplo del vínculo entre la investigación básica y aplicada es el Proyecto Genoma Humano, un estudio en el que se analizó y mapeó cada cromosoma humano para determinar la secuencia precisa de subunidades de ADN y la ubicación exacta de cada gen. (El gen es la unidad básica de la herencia; la colección completa de genes de un individuo es su genoma). Otros organismos menos complejos también han sido estudiados como parte de este proyecto con el fin de obtener una mejor comprensión de los cromosomas humanos. El Proyecto Genoma Humano (Figura\(\PageIndex{8}\)) se basó en investigaciones básicas realizadas con organismos simples y, posteriormente, con el genoma humano. Un objetivo final importante finalmente se convirtió en el uso de los datos para la investigación aplicada, buscando curas y diagnósticos tempranos para enfermedades genéticamente relacionadas.

Figura\(\PageIndex{8}\): El Proyecto Genoma Humano fue un esfuerzo colaborativo de 13 años entre investigadores que trabajan en diferentes campos de la ciencia. El proyecto, que secuenció todo el genoma humano, se completó en 2003. (crédito: el Departamento de Programas Genómicos de Energía de Estados Unidos (http://genomics.energy.gov))

Si bien los esfuerzos de investigación tanto en la ciencia básica como en la ciencia aplicada suelen ser cuidadosamente planificados, es importante señalar que algunos descubrimientos se hacen por casualidad, es decir, por medio de un accidente afortunado o una sorpresa afortunada. La penicilina fue descubierta cuando el biólogo Alexander Fleming dejó abierta accidentalmente una placa de Petri de la bacteria Staphylococcus. Un moho no deseado creció en el platillo, matando a las bacterias. El moho resultó ser Penicillium, y se descubrió un nuevo antibiótico. Incluso en el mundo altamente organizado de la ciencia, la suerte, cuando se combina con una mente observadora y curiosa, puede conducir a avances inesperados.

Reportando Trabajo Científico

Ya sea que la investigación científica sea ciencia básica o ciencia aplicada, los científicos deben compartir sus hallazgos para que otros investigadores puedan expandirse y construir sobre sus descubrimientos. La colaboración con otros científicos, al planificar, realizar y analizar resultados, es importante para la investigación científica. Por esta razón, aspectos importantes del trabajo de un científico son la comunicación con pares y la difusión de resultados a los pares. Los científicos pueden compartir resultados presentándolos en una reunión o conferencia científica, pero este enfoque puede llegar solo a los pocos seleccionados que están presentes. En cambio, la mayoría de los científicos presentan sus resultados en manuscritos revisados por pares que se publican en revistas científicas. Los manuscritos revisados por pares son artículos científicos que son revisados por colegas o compañeros de un científico. Estos compañeros son individuos calificados, a menudo expertos en la misma área de investigación, que juzgan si el trabajo del científico es adecuado o no para su publicación. El proceso de revisión por pares ayuda a asegurar que la investigación descrita en un artículo científico o propuesta de subvención sea original, significativa, lógica y exhaustiva. Las propuestas de subvenciones, que son solicitudes de financiamiento para la investigación, también están sujetas a revisión por pares. Los científicos publican su trabajo para que otros científicos puedan reproducir sus experimentos en condiciones similares o diferentes para ampliar los hallazgos. Los resultados experimentales deben ser consistentes con los hallazgos de otros científicos.

Un artículo científico es muy diferente a la escritura creativa. Si bien se requiere creatividad para diseñar experimentos, existen pautas fijas a la hora de presentar resultados científicos. Primero, la escritura científica debe ser breve, concisa y precisa. Un artículo científico debe ser sucinto pero lo suficientemente detallado como para permitir que sus compañeros reproduzcan los experimentos.

El artículo científico consta de varias secciones específicas: introducción, materiales y métodos, resultados y discusión. Esta estructura a veces se llama el formato “IMRad”. Normalmente hay secciones de reconocimiento y referencia así como un resumen (un resumen conciso) al inicio del trabajo. Podría haber secciones adicionales dependiendo del tipo de papel y la revista donde se publicará; por ejemplo, algunos trabajos de revisión requieren un esquema.

La introducción comienza con información breve, pero amplia, de antecedentes sobre lo que se conoce en el campo. Una buena introducción también da la justificación del trabajo; justifica el trabajo realizado y también menciona brevemente el final del trabajo, donde se presentará la hipótesis o pregunta de investigación que impulsa la investigación. La introducción se refiere al trabajo científico publicado de otros y por lo tanto requiere citas siguiendo el estilo de la revista. Usar el trabajo o ideas de otros sin una cita adecuada se considera plagio.

La sección de materiales y métodos incluye una descripción completa y precisa de las sustancias utilizadas, así como el método y las técnicas utilizadas por los investigadores para recopilar datos. La descripción debe ser lo suficientemente minuciosa como para permitir que otro investigador repita el experimento y obtenga resultados similares, pero no tiene que ser detallada. Esta sección también incluirá información sobre cómo se realizaron las mediciones y qué tipos de cálculos y análisis estadísticos se utilizaron para examinar los datos brutos. Aunque la sección de materiales y métodos da una descripción precisa de los experimentos, no los discute.

Algunas revistas requieren una sección de resultados seguida de una sección de discusión, pero es más común combinar ambas. Si la revista no permite la combinación de ambas secciones, la sección de resultados simplemente narra los hallazgos sin ninguna interpretación adicional. Los resultados se presentan mediante tablas o gráficas, pero no se debe presentar información duplicada. En la sección de discusión, el investigador interpretará los resultados, describirá cómo pueden relacionarse las variables e intentar explicar las observaciones. Es indispensable realizar una extensa búsqueda bibliográfica para poner los resultados en el contexto de investigaciones científicas previamente publicadas. Por lo tanto, en esta sección también se incluyen citas adecuadas.

Finalmente, la sección de conclusión resume la importancia de los hallazgos experimentales. Si bien es casi seguro que el artículo científico respondió a una o más preguntas científicas que se plantearon, cualquier buena investigación debería llevar a más preguntas. Por lo tanto, un trabajo científico bien hecho deja las puertas abiertas para que el investigador y otros continúen y amplíen los hallazgos.

Los artículos de revisión no siguen el formato IMRAD porque no presentan hallazgos científicos originales, o literatura primaria; en su lugar, resumen y comentan hallazgos que fueron publicados como literatura primaria y típicamente incluyen secciones de referencia extensas.

Resumen

La biología es la ciencia que estudia los organismos vivos y sus interacciones entre sí y con sus entornos. La ciencia intenta describir y comprender la naturaleza del universo en su totalidad o en parte por medios racionales. La ciencia tiene muchos campos; aquellos campos relacionados con el mundo físico y sus fenómenos son considerados ciencias naturales.

La ciencia puede ser básica o aplicada. El objetivo principal de la ciencia básica es ampliar el conocimiento sin ninguna expectativa de aplicación práctica a corto plazo de ese conocimiento. El objetivo principal de la investigación aplicada, sin embargo, es resolver problemas prácticos.

En la ciencia se utilizan dos tipos de razonamiento lógico. El razonamiento inductivo utiliza resultados particulares para producir principios científicos generales. El razonamiento deductivo es una forma de pensamiento lógico que predice resultados aplicando principios generales. El hilo conductor a lo largo de la investigación científica es el uso del método científico, un proceso basado en pasos que consiste en hacer observaciones, definir un problema, plantear hipótesis, probar estas hipótesis y sacar una o más conclusiones. La prueba utiliza controles adecuados. Los científicos presentan sus resultados en artículos científicos revisados por pares publicados en revistas científicas. Un trabajo de investigación científica consta de varias secciones bien definidas: introducción, materiales y métodos, resultados y, finalmente, una discusión final. Los artículos de revisión resumen la investigación realizada en un campo particular a lo largo de un período de tiempo.

Conexiones de arte

Figura\(\PageIndex{5}\): En el siguiente ejemplo, se utiliza el método científico para resolver un problema cotidiano. Ordene los pasos del método científico (elementos numerados) con el proceso de solución del problema cotidiano (artículos con letras). Con base en los resultados del experimento, ¿es correcta la hipótesis? Si es incorrecto, proponga algunas hipótesis alternativas.

1. Observación
2. Pregunta
3. Hipótesis (respuesta)
4. Predicción
5. Experimento
6. Resultado

1. Hay algo mal con la toma de corriente.
2. Si algo anda mal con el tomacorriente, mi cafetera tampoco funcionará cuando se enchufa a ella.
3. Mi tostadora no tosta mi pan.
4. Enchufe mi cafetera a la toma de corriente.
5. Mi cafetera funciona.
6. ¿Por qué no funciona mi tostadora?

Responder

1: C; 2: F; 3: A; 4: B; 5: D; 6: E. La hipótesis original es incorrecta, ya que la cafetera funciona cuando se enchufa a la toma de corriente. Las hipótesis alternativas incluyen que la tostadora podría estar rota o que la tostadora no estaba encendida.

Figura\(\PageIndex{6}\): Decidir si cada uno de los siguientes es un ejemplo de razonamiento inductivo o deductivo.

1. Todas las aves voladoras e insectos tienen alas. Aves e insectos aletean sus alas mientras se mueven por el aire. Por lo tanto, las alas permiten el vuelo.
2. Los insectos generalmente sobreviven a los inviernos suaves mejor que a los duros. Por lo tanto, las plagas de insectos se volverán más problemáticas si aumentan las temperaturas globales.
3. Los cromosomas, los portadores del ADN, se separan en células hijas durante la división celular. Por lo tanto, el ADN es el material genético.
4. Animales tan diversos como humanos, insectos y lobos exhiben un comportamiento social. Por lo tanto, el comportamiento social debe tener una ventaja evolutiva.

Responder

1: inductivo; 2: deductivo; 3: deductivo; 4: inductivo.

Glosario

abstracto

sección de apertura de un artículo científico que resume la investigación y conclusiones

ciencia aplicada

forma de ciencia que tiene como objetivo resolver problemas del mundo real

ciencia básica

ciencia que busca ampliar el conocimiento y la comprensión independientemente de la aplicación a corto plazo de ese conocimiento

biología

el estudio de los organismos vivos y sus interacciones entre sí y con sus entornos

conclusión

sección de un artículo científico que resume la importancia de los hallazgos experimentales

control

parte de un experimento que no cambia durante el experimento

razonamiento deductivo

forma de pensamiento lógico que utiliza una declaración general inclusiva para pronosticar resultados específicos

ciencia descriptiva

(también, ciencia del descubrimiento) forma de ciencia que tiene como objetivo observar, explorar e investigar

discusión

sección de un artículo científico en el que el autor interpreta resultados experimentales, describe cómo pueden relacionarse las variables e intenta explicar el fenómeno en cuestión

falsificable

capaz de ser desprobado por resultados experimentales

hipótesis

explicación sugerida para una observación, que puede ser probada

ciencia basada en hipótesis

forma de ciencia que comienza con una pregunta específica y respuestas probables potenciales

razonamiento inductivo

forma de pensamiento lógico que utiliza observaciones relacionadas para llegar a una conclusión general

introducción

sección de apertura de un artículo científico, que proporciona información de antecedentes sobre lo que se conocía en el campo previo a la investigación reportada en el artículo

ciencias de la vida

campo de la ciencia, como la biología, que estudia los seres vivos

materiales y métodos

sección de un artículo científico que incluye una descripción completa de las sustancias, métodos y técnicas utilizadas por los investigadores para recopilar datos

ciencias naturales

campo de la ciencia que está relacionado con el mundo físico y sus fenómenos y procesos

manuscrito revisado por pares

artículo científico que es revisado por colegas de un científico que son expertos en el campo de estudio

ciencias físicas

campo de la ciencia, como geología, astronomía, física y química, que estudia la materia no viva

plagio

utilizando el trabajo o ideas ajenas sin la cita adecuada, creando la falsa impresión de que esas son las ideas originales del autor

resultados

sección de un artículo científico en el que el autor narra los hallazgos experimentales y presenta figuras relevantes, imágenes, diagramas, gráficas y tablas, sin ninguna interpretación adicional

artículo de revisión

artículo que resume y comenta los hallazgos que fueron publicados como literatura primaria

ciencia

conocimiento que abarca verdades generales o el funcionamiento de las leyes generales, especialmente cuando se adquieren y prueban por el método científico

método científico

método de investigación con pasos definidos que incluyen observación, formulación de una hipótesis, pruebas y confirmación o falsificación de la hipótesis

serendipia

accidente afortunado o una sorpresa afortunada

teoría

explicación probada y confirmada para observaciones o fenómenos

variable

parte de un experimento que el experimentador puede variar o cambiar