Biologie

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - "Biologic" se referă aici. Dacă sunteți în căutarea unei metodologii de cultivare, consultați agricultura ecologică .
EscherichiaColi NIAID.jpg Thompson's Gazelle.jpeg
Goliath beetle.jpg Polypodium vulgare (aka) .jpg
Biologia se ocupă cu studiul vieții.

(sus: bacteria Escherichia coli și gazela )
(jos: gândacul Goliat și feriga dulce )

Biologia (din greaca βιολογία, compusă din βίος, bìos = „viață” și λόγος, lògos = „studiu”) este știința care studiază viața sau procesele fizice și chimice ale fenomenelor care caracterizează sistemele vii , inclusiv biochimia lor, mecanisme moleculare , genetică , anatomie , fiziologie , precum și procese emergente precum adaptarea , dezvoltarea , evoluția , interacțiunea dintre organisme și comportament .

În ciuda complexității ridicate a disciplinei, există câteva concepte unificatoare în cadrul acesteia care reglementează studiul și cercetarea ei: biologia recunoaște celula ca unitate de bază a vieții, genele ca structură de bază a vieții. Moștenirea darwiniană și evoluția prin selecție naturală ca proces care reglementează nașterea și dispariția speciilor . Toate organismele vii , atât unicelulare cât și multicelulare , sunt sisteme deschise care supraviețuiesc prin transformarea energiei și scăderea entropiei locale a sistemului pentru a-și regla mediul intern și a menține o stare vitală și stabilă numită homeostazie . Biologia efectuează cercetări folosind metoda științifică pentru a testa validitatea unei teorii într-un mod rațional, imparțial și reproductibil, care constă în formarea ipotezelor, experimentarea și analiza datelor pentru a stabili validitatea sau invaliditatea unei teorii științifice.

Subdisciplinele biologiei sunt definite de abordarea investigației și de tipul de sistem studiat: biologia teoretică folosește metode matematice pentru a formula modele cantitative, în timp ce biologia experimentală efectuează experimente empirice pentru a testa validitatea teoriilor propuse și pentru a avansa cunoștințele umane despre mecanismele care stau la baza vieții și modul în care a apărut și a evoluat de la materia non-vie în urmă cu aproximativ 4 miliarde de ani, printr-o creștere treptată a complexității sistemului. Vezi domeniile biologiei .

Baremele sondajului de biologie

Biologia studiază viața la mai multe niveluri de scară:

Istoria biologiei

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Istoria biologiei .
Arborele vieții de Ernst Haeckel , (1879)

Termenul de biologie derivă din cuvântul grecesc βιολογία, compus din βίος, bìos = „viață” și λόγος, lògos = studiu. [1] [2] Forma latină a termenului a apărut pentru prima dată în 1736, când Linnaeus (Carl von Linné) a folosit „ biologii ” în Bibliotheca sa botanică . Acest termen a fost folosit din nou treizeci de ani mai târziu, în 1766, într-o lucrare intitulată Philosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geolog, biologian, fitologian generals , scrisă de Michael Christoph Hanov , discipol al lui Christian Wolff . Prima utilizare în germană , Biologie , a fost folosită într-o traducere din 1771 a operei lui Linnaeus. În 1797, Theodor Georg August Roose a folosit acest termen în prefața cărții Grundzüge der Lehre van der Lebenskraft . Karl Friedrich Burdach a folosit-o în 1800 cu un sens mai restrâns pentru studierea ființelor umane din punct de vedere morfologic, fiziologic și psihologic ( Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst ). Prin urmare, termenul a intrat în uz modern datorită tratatului cu șase volume Biologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802-1822) de Gottfried Reinhold Treviranus , care a declarat [3] :

«Obiectele cercetării noastre vor fi diferitele forme și manifestări ale vieții, condițiile și legile în care apar aceste fenomene și cauzele prin care au fost realizate. Știința care se ocupă de aceste obiecte este denumită biologie [Biologie] sau doctrina vieții [Lebenslehre]. "

Deși biologia modernă s-a dezvoltat relativ recent, științele legate și înțelese în cadrul ei au fost studiate încă din cele mai vechi timpuri. Studiul filozofiei naturale a fost abordată pornind de la civilizațiile antice din Mesopotamia , Egipt , The Indian subcontinent și China . Cu toate acestea, originile biologiei moderne și abordarea ei asupra studiului naturii pot fi adesea urmărite în Grecia antică [4] , în timp ce studiul formal al medicinei datează din Hipocrate din Kos (aproximativ 460 î.Hr. - aproximativ 370 î.Hr.). Filosoful și matematicianul Thales (624 î.Hr. - 548 î.Hr.) a fost primul care a înțeles că multe fenomene nu erau de origine divină. Filosofii școlii ioniene, despre care se crede că Thales este fondatorul, susțineau că fiecare eveniment avea o cauză, fără ca o voință din afara lumii să poată interveni. Dar Aristotel (384 î.Hr. - 322 î.Hr.) a contribuit cel mai mult la dezvoltarea acestei discipline. Deosebit de importante sunt „istoria animalelor” și alte lucrări pentru care a manifestat interes pentru natură. Succesorul lui Aristotel la liceu , Teofrast a dedicat o serie de cărți botanicii care a reprezentat cea mai importantă contribuție a antichității la științele plantelor până după Evul Mediu . [5]

Savanții islamici medievali care s-au ocupat de biologie au inclus: al-Jāḥiẓ (781-869), Al-Dinawari (828-896) care s-a ocupat de botanică [6] și Rhazes (865-925) care a scris despre anatomie și fiziologie. Medicina a fost bine studiată de savanții islamici care au lucrat la traducerile de texte grecești, iar gândirea aristotelică a influențat foarte mult istoria naturală, în special în susținerea unei ierarhii fixe a vieții.

William Harvey , care a demonstrat circulația sângelui uman

Renașterea a fost o perioadă înfloritoare pentru studiile biologice. William Harvey a demonstrat circulația sângelui uman, în timp ce Leonardo da Vinci s-a dedicat, printre altele, studiului anatomiei umane. Există încă tabele anatomice foarte detaliate ale lui Leonardo, rezultatul autopsiilor pe care el, împotriva legii, le-a efectuat. O altă figură importantă a acestei ere a fost Paracelsus (1493 - 1541). A fost chimist sau, mai exact, alchimist, cunoscător al principiilor vindecătoare ale plantelor și mineralelor. Un mare punct de cotitură în studiul biologiei, ca multe alte științe, a fost dat de Galileo Galilei (1564 - 1642), care a introdus metoda științifică, bazată pe observarea, descrierea și reproducerea în laborator a fenomenelor naturale. În Franța , Descartes a formulat teoria mecanismului , comparând omul cu o mașină și, prin urmare, susținând că părțile individuale ale corpului ar putea fi studiate și reproduse; Georg Ernst Stahl , cu „teoria vitalismului”, s-a opus lui Descartes afirmând că părțile care alcătuiesc omul sunt indivizibile și iremediabile, deoarece sunt ținute împreună de un suflet.

Biologia a cunoscut o dezvoltare remarcabilă datorită descoperirii microscopului de către Anton van Leeuwenhoek . Prin intermediul ei, savanții au descoperit spermatozoizii , bacteriile și diversitatea vieții microscopice. Investigațiile lui Jan Swammerdam au condus la un anumit interes pentru entomologie și au contribuit la avansarea tehnicilor de bază ale disecției și colorării microscopice. [7]

Progresele în microscopie au avut un impact profund asupra gândirii biologice. În secolul al XIX-lea, un număr de biologi au subliniat importanța centrală a celulei . În 1838, Schleiden și Schwann au început să promoveze ideile acum universale conform cărora: (1) unitatea de bază a tuturor organismelor era celula și că (2) celulele individuale au toate caracteristicile unei forme de viață, chiar dacă s-au opus ideii ( 3) că toți provin din împărțirea altor celule. Cu toate acestea, datorită muncii lui Robert Remak și Rudolf Virchow , până în anii 1860, majoritatea biologilor au acceptat toate cele trei principii care au devenit cunoscute sub numele de teoria celulelor . [8] [9]

Între timp, taxonomia și clasificarea au devenit centrul istoricilor naturalisti. Linnaeus , în 1735, a publicat o taxonomie de bază pentru lumea naturală (care, deși cu variații, este încă în uz astăzi) și în 1750 a introdus denumirile științifice pentru toate speciile cunoscute de el. [10] Georges-Louis Leclerc de Buffon , într-una din lucrările sale, a subliniat asemănările dintre om și maimuță și posibilitatea unei genealogii comune. Atenția acordată de Buffon anatomiei interne îl plasează printre inițiatorii anatomiei comparative. Chiar dacă era împotriva teoriei evoluției, Buffon a fost o figură cheie în istoria gândirii evoluționiste; opera sa a influențat teoriile evoluționiste atât ale lui Lamarck, cât și ale lui Charles Darwin . [11]

Gândirea evolutivă a luat naștere cu lucrările lui Jean-Baptiste Lamarck, care a fost primul care a prezentat o teorie coerentă a evoluției. [12] El a postulat că evoluția a fost rezultatul presiunii mediului asupra proprietăților animalelor, ceea ce înseamnă că o frecvență și o importanță mai mari în utilizarea unui organ sau aparat l-ar face mai complex și mai eficient, adaptându-se astfel animalul la mediul său. Lamarck credea că aceste trăsături dobândite ar putea fi apoi transmise descendenților care le vor dezvolta și perfecționa în continuare. Cu toate acestea, naturalistul englez Charles Darwin , care a relatat abordarea biogeografică a lui Alexander von Humboldt , „ uniformitarismul lui Charles Lyell , scrierile lui Thomas Robert Malthus despre creșterea populației și experiența sa din ample observații naturale, i-au permis să creeze o evoluție mai reușită teoria bazată pe selecția naturală . Un raționament similar l-a determinat pe Alfred Russel Wallace să ajungă la aceleași concluzii în mod independent. [13] [14] Deși această teorie a făcut obiectul unor controverse (care continuă până în prezent), ea s-a răspândit rapid în comunitatea științifică și a devenit în curând o axiomă de bază a biologiei.

Descoperirea demonstrației fizice a moștenirii genetice a venit odată cu principiile evolutive și genetice ale populațiilor.

În anii 1940 și începutul anilor 1950, diferite experimente au indicat ADN-ul ca fiind componenta cromozomilor care conțineau unitățile de bază ale moștenirii genetice, cunoscute acum sub numele de gene . Încadrarea de noi tipuri de organisme, precum virusurile și bacteriile, împreună cu descoperirea structurii cu dublă helică a ADN-ului în 1953, au fost evenimente care au marcat trecerea la epoca geneticii moleculare . Din 1950, biologia a crescut considerabil în domeniul molecular. Codul genetic a fost descifrat de Har Gobind Khorana , Robert W. Holley și Marshall Warren Nirenberg, iar în 1990 a început proiectul genomului uman cu scopul cartografierii întregului genom uman. Acest proiect a fost finalizat în mod substanțial în 2003 [15] , cu analize suplimentare până în 2014 încă în așteptare. Acest proiect a fost primul pas într-un angajament globalizat de a încorpora cunoștințele acumulate de biologie printr-o definiție funcțională și moleculară a corpului uman și a altor organisme.

Fundamentele biologiei moderne

Teoria celulei

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: teoria celulei .
Celulele canceroase umane cu nuclee (în special ADN) colorate în albastru. Celulele centrale și cele mai drepte sunt interfazice . Celula din stânga se află în mitoză și ADN-ul său este condensat.

Teoria celulară afirmă că celula este unitatea fundamentală a vieții și că toate ființele vii sunt compuse din una sau mai multe celule sau produse secrete ale acestor celule (de exemplu cochilii , fire de păr , unghii etc.). Toate celulele apar din alte celule prin diviziune celulară. În organismele multicelulare, fiecare celulă din corpul unui organism este derivată în cele din urmă dintr-o singură celulă dintr-un ou fertilizat . Celula este, de asemenea, considerată unitatea de bază a multor procese patologice. [16] Mai mult, funcțiile de transfer de energie au loc în interiorul celulei prin procese cunoscute sub numele de metabolism . În cele din urmă, celula conține informații genetice ereditare (în ADN ) care sunt transmise de la celulă la celulă în timpul diviziunii celulare ( mitoză ).

Evoluţie

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Evoluție .
Selecția naturală a unei populații.

Un concept central al biologiei este că schimbările organismelor vii au loc prin evoluție și că toate formele de viață cunoscute au o origine comună. Teoria evoluției postulează că toate organismele de pe Pământ , atât vii, cât și dispuse , provin dintr-un strămoș comun sau dintr-un fond de gene ancestrale. Se crede că acest ultim strămoș universal universal al tuturor organismelor a apărut acum aproximativ 3,5 miliarde de ani. [17] Biologii consideră, în general, universalitatea și omniprezența codului genetic ca dovezi definitive în favoarea teoriei strămoșilor universali comuni pentru toate bacteriile , archaea și eucariotele (a se vedea: originea vieții ). [18]

Introdusă în lexiconul științific de Jean-Baptiste de Lamarck în 1809, [19] teoria evoluției a fost formulată pentru prima dată de Charles Darwin cincizeci de ani mai târziu, când a propus un model științific valid: selecția naturală . [20] [21] [22] ( Alfred Russel Wallace este recunoscut drept co-descoperitor al acestei teorii). [23] Evoluția este folosită astăzi pentru a explica marile variații ale vieții prezente pe Pământ.

Darwin a teoretizat că speciile și rasele se dezvoltă prin procese de selecție naturală sau genealogică . [24] Doctrina derivării genetice a fost, de asemenea, acceptată ca un mecanism suplimentar care explică dezvoltarea evoluției în sinteza modernă a teoriei evoluției . [25]

Istoria evolutivă a speciei - care descrie caracteristicile diferitelor specii din care provin - împreună cu relația genealogică a fiecărei alte specii, este cunoscută sub numele de „ filogenie ”. Diferite metode sunt capabile să genereze informații despre aceasta. Acestea includ comparații ale secvențelor ADN și comparații între fosile sau alte înregistrări paleontologice ale organismelor antice. [26] Biologii organizează și analizează relațiile evolutive prin diferite metode, inclusiv filogenia, fenetica și cladistica .

Genetica

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Genetica .
Un pătrat Punnett folosit pentru a determina probabilitatea cu care apar diferite fenotipuri derivate din încrucișarea genotipurilor diferite.

Genele sunt unitățile ereditare de bază ale tuturor organismelor. O genă corespunde unei regiuni de ADN și care afectează forma sau funcția unui organism în moduri specifice. Toate organismele, de la bacterii la animale, împărtășesc același mecanism de bază care copiază și traduce ADN-ul în proteine . Celula este capabilă să transcrie o genă conținută în ADN într-o copie a genei în ARN, iar ribozomul (un organet celular) traduce ARN-ul într-o proteină , care este o secvență de aminoacizi . Codul genetic care codifică un aminoacid este același pentru majoritatea organismelor, dar ușor diferit pentru unele. De exemplu, o secvență de ADN care codifică insulina la om codifică și insulina atunci când este inserată în alte organisme, cum ar fi plantele. [27]

ADN-ul este de obicei conținut în cromozomii liniari în eucariote și în cromozomii circulari în procariote. Un cromozom este o structură organizată formată din ADN și histone . În eucariote, ADN-ul genomic este localizat în nucleul celulei, cu cantități mici și în mitocondrii și cloroplaste . La procariote, ADN-ul se găsește în interiorul unui corp de formă neregulată situat în citoplasmă și numit nucleoid . [28] Setul complet al acestor informații referitoare la un organism se numește genotip . [29]

Homeostazie

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Homeostazia .

Homeostazia este capacitatea unui sistem deschis de a- și regla mediul intern pentru a menține condiții stabile datorită adaptărilor multiple ale echilibrului dinamic controlat de mecanisme de reglare interconectate. Toate organismele vii, atât unicelulare cât și multicelulare , arată capacitatea homeostaziei. [30]

Pentru a menține echilibrul dinamic și a îndeplini în mod eficient unele funcții, un sistem trebuie să fie capabil să detecteze și să răspundă la orice perturbare. La detectarea unei tulburări, un sistem biologic răspunde în mod normal prin feedback negativ . Aceasta înseamnă că, pe baza perturbației, sistemul reduce sau mărește activitatea unui organ sau sistem pentru a neutraliza perturbația în sine. Un exemplu ar fi eliberarea glucagonului atunci când nivelul zahărului din sânge este prea scăzut.

Putere

Prezentare generală de bază a energiei și a vieții umane .

Supraviețuirea unui organism viu depinde de aportul continuu de energie . Reacțiile chimice care sunt responsabile pentru structura și funcția sa sunt responsabile pentru extragerea energiei din substanțe, cum ar fi alimentele , și transformarea lor în elemente utile pentru formarea de noi celule sau funcționarea lor. În acest proces, moleculele substanțelor chimice care alcătuiesc alimentele îndeplinesc două roluri: primul este să conțină energia necesară reacțiilor chimice biologice și al doilea să fie baza dezvoltării de noi structuri moleculare.

Organismele responsabile de introducerea energiei într-un ecosistem sunt cunoscute ca producători sau autotrofe . Aproape toate aceste organisme își obțin energia din soare . [31] Plantele și alte fototrofe sunt capabile să utilizeze energia solară printr-un proces cunoscut sub numele de „ fotosinteză ” pentru a transforma materiile prime în molecule organice precum ATP , ale căror legături pot fi rupte pentru a elibera puterea. [32] Unele ecosisteme , totuși, depind în totalitate de energia extrasă prin chemotrofie din metan , sulfuri sau alte surse de energie neluminale . [33]

Cele mai importante procese pentru transformarea energiei prinse în substanțele chimice în energie utilă pentru susținerea vieții sunt metabolismul [34] și respirația celulară . [35]

Studiu și cercetare

Structuri

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Biologia moleculară , Biologia celulară , Genetica și Biologia dezvoltării .
Diagrama unei celule animale tipice în care sunt prezentate diferite organite și structuri.

Biologia moleculară este studiul biologiei la nivel molecular . [36] Acest câmp se suprapune cu alte domenii ale biologiei, în special cu genetica și biochimia . Biologia moleculară se referă în primul rând la înțelegerea interacțiunilor dintre diferitele sisteme prezente într-o celulă, inclusiv la relația dintre sinteza ADN-ului , ARN-ului și a proteinelor, și apoi la învățarea modului în care aceste interacțiuni sunt reglementate.

Biologia celulară studiază proprietățile structurale și fiziologice ale celulelor, inclusiv comportamentele, interacțiunile și mediul lor. Acest lucru se întâmplă atât la nivel microscopic, cât și molecular, atât pentru organismele unicelulare (cum ar fi bacteriile ), cât și pentru celulele specializate ale organismelor multicelulare (cum ar fi oamenii ). Abilitatea de a înțelege structura și funcția celulelor este fundamentală pentru toate științele vieții. Asemănările și diferențele dintre tipurile de celule sunt deosebit de relevante pentru cei implicați în biologia moleculară.

Anatomia ia în considerare formele structurilor macroscopice, cum ar fi organele și sistemele de organe . [37]

Genetica este știința genelor, a moștenirii genetice și a variației organismelor. [38] [39] Genele codifică informațiile necesare pentru sintetizarea proteinelor care la rândul lor joacă un rol central în influențarea fenotipului final al organismului. În cercetările moderne, genetica oferă instrumente importante pentru stabilirea funcției unei anumite gene sau pentru înțelegerea interacțiunilor genetice. În cadrul organismelor, informațiile genetice sunt de obicei stocate în cromozomi , care sunt alcătuite din molecule de ADN.

Biologia dezvoltării studiază procesul prin care organismele cresc și se dezvoltă. Pornind de la embriologie , biologia dezvoltării moderne studiază controlul genetic asupra creșterii, diferențierii și „ morfogenezei ” celulare, care este procesul care dă naștere progresivă țesuturilor , organelor și sistemelor. Organisme model pentru biologia dezvoltării sunt viermele rotund Caenorhabditis elegans , [40] mușca fructelor Drosophila melanogaster , [41] peștele zebraf Danio rerio [42] , șoarecele Mus musculus [43] și planta Arabidopsis thaliana . [44] [45] Aceste organisme model sunt specii particulare care au fost studiate pe larg pentru a înțelege anumite fenomene biologice, cu scopul ca descoperirile făcute asupra acestor organisme date să ofere o perspectivă asupra funcționării altor organisme. [46]

Fiziologie

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Fiziologie .
Omul Vitruvian al lui Leonardo da Vinci , un prim pas important în studiul fiziologiei.

Fiziologia studiază procesele mecanice, fizice și biochimice ale organismelor vii, încercând să reconstruiască toate funcțiile în ansamblu. Tema „structurii funcției” este esențială pentru biologie. Studiile fiziologice au fost în mod tradițional împărțite în fiziologia plantelor și fiziologia animalelor, cu toate acestea unele principii ale fiziologiei sunt universale și, prin urmare, nu depind de organismul care este analizat. De exemplu, ceea ce s-a învățat despre fiziologia celulelor de drojdie se poate aplica și celulelor umane. Domeniul fiziologiei animale extinde instrumentele și metodele fiziologiei umane la speciile neumane. Fiziologia plantelor împrumută tehnicile ambelor domenii de cercetare. [47]

Studiile de fiziologie precum sistemul nervos , sistemul imunitar , sistemul endocrin , sistemul respirator și cel circulator se ocupă atât de funcție, cât și de interacțiunea lor. Studiul acestor sisteme este împărtășit cu discipline medicale orientate, cum ar fi neurologia și imunologia . Fiziologia se ocupă și de noi discipline, cum ar fi volabolomica , adică studiul gazelor emise cu respirația și rezultatul metabolismului numit în general compuși organici volatili (COV), această nouă ramură ne permite să investigăm homeostazia corpului și, în consecință, starea bolii. .

Evoluţie

Cercetările evolutive se referă la înțelegerea originii și descendenței speciei , precum și schimbarea în timp. Studiul său include oameni de știință din multe discipline orientate spre taxonomie , de exemplu oameni de știință cu pregătire specifică în anumite organisme, cum ar fi mamologia , ornitologia , botanica sau herpetologia , dar care folosesc aceste organisme ca sisteme pentru a răspunde la întrebări generale despre „evoluție”.

Biologia evolutivă se bazează parțial pe paleontologie , care folosește înregistrările fosile pentru a răspunde la întrebări despre modul și calendarul evoluției [48] și parțial pe dezvoltarea geneticii populației. [49] Ramurile de studiu conexe considerate adesea parte a biologiei evoluției sunt filogenia , sistematica și taxonomia .

Sistematică

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Sistematică .
Un arbore filogenetic este o diagramă care prezintă relațiile fundamentale ale ascendenței comune a grupurilor taxonomice de organisme.

Evenimentele de speciație multiple creează un sistem structurat în arbori de relații între specii ( Arborele filogenetic ). Rolul sistematicii este de a studia aceste relații și apoi de a identifica diferențele și asemănările dintre specii și grupuri de specii. [50] Cu toate acestea, înainte ca teoria evoluției să devină o gândire comună, sistematica s-a străduit să găsească o metodologie corectă de cercetare. [51]

Ierarhia celor opt mari ranguri taxonomice ale clasificării biologice.

În mod tradițional, lucrurile vii au fost împărțite în cinci regate : Monera , protists , fungi , plante , Animalia . [52] Cu toate acestea, mulți oameni de știință cred astăzi că acest sistem este învechit. Sistemele alternative moderne de clasificare încep, în general, cu cele trei domenii: archaea (inițial archaebacteria ), bacteriile (inițial eubacteria ) și eucariotele (inclusiv protiști, ciuperci, plante și animale). [53] Aceste domenii se disting prin faptul că au celule fără sau fără nuclee și prin diferențe în compoziția chimică a biomoleculelor fundamentale, cum ar fi ribozomii. [53]

Inoltre, ogni regno è ripartito in modo ricorsivo finché ogni specie sia classificata separatamente. L'ordine è: dominio , regno , phylum , classe , ordine , famiglia , genere , specie .

Al di fuori di queste categorie, vi sono i parassiti intracellulari obbligati che sono "sul bordo della vita" [54] in termini di attività metabolica, il che significa che molti scienziati non classificano effettivamente queste strutture come forme di vita per via della loro mancanza di almeno una o più delle funzioni o caratteristiche fondamentali che definiscono la vita. Essi sono classificati come virus , viroidi , o satelliti .

Il nome scientifico di un organismo è generato dal suo genere e dalla specie a cui appartiene. Ad esempio, gli esseri umani sono elencati come Homo sapiens . Homo è il genere e sapiens la specie. Quando si scrive il nome scientifico di un organismo è opportuno mettere in maiuscolo la prima lettera, tutte le specie in minuscolo. [55] Inoltre, l'intero nome può essere in corsivo o sottolineato. [56]

Il sistema di classificazione dominante si chiama tassonomia di Linneo . Esso comprende i ranghi e la nomenclatura binomiale . Come gli organismi debbano essere chiamati viene disciplinato da accordi internazionali come il codice internazionale per la nomenclatura delle alghe, funghi e piante (ICN), il codice internazionale di nomenclatura zoologica (ICZN) e il codice internazionale per la nomenclatura dei batteri (ICNB). La classificazione dei virus, dei viroidi e tutti gli altri agenti sub-virali che dimostrano caratteristiche biologiche, è condotto dal Comitato Internazionale per la Tassonomia dei Virus (ICTV) ed è noto come International Code of Viral Classification and Nomenclature (ICVCN). [57] [58] [59] [60] Tuttavia, esistono molti altri sistemi di classificazione dei virus.

Un progetto di fusione, BioCode , è stato pubblicato nel 1997 nel tentativo di standardizzare la nomenclatura in questi tre settori ma ancora deve essere adottato formalmente. [61] Il progetto di BioCode ha ricevuto una scarsa attenzione e la data di esecuzione inizialmente previsto del 1º gennaio 2000 è passata inosservata. Una rivisitazione del BioCode che, invece di sostituire i codici esistenti, fornisca un contesto unificato è stato proposto nel 2011. [62] [63] [64] Tuttavia, il Congresso Botanico Internazionale del 2011 ha rifiutato di prenderlo in considerazione.

Ecologia e ambiente

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Ecologia , Etologia e Biogeografia .
Simbiosi reciproca tra il pesce pagliaccio del genere degli Amphiprion che abita tra i tentacoli della actiniaria . Il pesce ripulisce l'actinaria dai detriti organici e dai parassiti che, a sua volta, protegge il pesce pagliaccio dai suoi predatori grazie ai tentacoli urticanti.

L' ecologia studia la distribuzione e l'abbondanza degli organismi viventi e le interazioni tra essi e il loro ambiente. [65] L' habitat di un organismo può essere descritto come i fattori abiotici locali quali il clima e l'ecologia, oltre agli altri organismi e ai fattori biotici che condividono il loro ambiente. [66] I sistemi biologici possono risultare difficili da studiare per via delle tante interazioni differenti possibili con gli altri organismi e con l'ambiente, anche su piccola scala. Un batterio microscopico in un locale gradiente di zucchero risponde al suo ambiente tanto quanto un leone alla ricerca di cibo nella savana africana . Per qualsiasi specie, i comportamenti possono essere cooperativi, competitivi, parassitari o simbiotici . Questi studi diventano più complessi quando due o più specie interagiscono in un ecosistema .

I sistemi ecologici sono studiati a vari livelli, dagli individui alle popolazioni e alla biosfera . Il termine "biologia delle popolazioni" è spesso usato in modo intercambiabile con "ecologia della popolazione", anche se il primo è più frequentemente utilizzato per lo studio delle malattie (provocate da virus e microbi) mentre il secondo termine è più comune quando si studiano le piante e gli animali. L'ecologia attinge a molte sotto-discipline.

La biogeografia studia la distribuzione spaziale degli organismi sulla Terra, concentrandosi su temi come la tettonica delle placche , i mutamenti climatici , la dispersione biologica , la migrazione e la cladistica .

L' etologia studia il comportamento degli animali (in particolare gli animali sociali, come i primati ei canidi ) ed è a volte considerata una branca della zoologia . Gli etologi sono interessati ad analizzare l'evoluzione dei comportamenti e la loro comprensione nei termini della teoria della selezione naturale. In un certo senso il primo etologo moderno fu Charles Darwin, il cui libro The Expression of the Emotions in Man and Animals ha influenzato molti etologi a venire. [67]

Principali settori della biologia

In ordine alfabetico [68] [69] :

  • Anatomia - studio della struttura dell'organismo
  • Astrobiologia - studio dell'evoluzione, della distribuzione e del futuro della vita nell'universo
  • Biochimica - studio dei fenomeni chimici che caratterizzano gli esseri viventi
  • Biofisica - studio dei fenomeni biologici con metodi tradizionalmente utilizzati in fisica
  • Bioinformatica - raccolta, archiviazione e analisi delle informazioni biologiche
  • Biologia cellulare - studio della cellula come unità completa e dei processi all'interno di essa
  • Biologia dei sistemi - approccio olistico all'interazione dei sistemi biologici
  • Biologia dello sviluppo - studio dei processi di formazione di un organismo, dallo zigote all'organismo completo
  • Biologia evolutiva - studio dell'origine e della variazione delle specie nel tempo
  • Biologia forense - studio di dati e di metodi biologici in ambito forense
  • Biologia molecolare - studio dei fenomeni biologici a livello molecolare
  • Biologia quantistica - studio dei meccanismi quantistici nei sistemi biologici
  • Biologia sintetica - studio di funzioni biologiche non esistenti in natura
  • Biologia strutturale - studio delle strutture che caratterizzano gli esseri viventi e in particolare le biomolecole
  • Biologia teorica - studio matematico dei fenomeni biologici
  • Biomeccanica - studio degli aspetti meccanici dei sistemi biologici
  • Biotecnologia - studio della manipolazione della materia vivente, compresa la manipolazione genetica
  • Botanica - studio delle piante
  • Criobiologia - studio degli effetti delle basse temperature negli esseri viventi
  • Cronobiologia - studio dei cicli di tempo negli esseri viventi
  • Ecologia - studio delle interazioni degli organismi viventi tra loro e con gli elementi non viventi del loro ambiente
  • Farmacologia - studio dell'interazione tra le molecole fisiologicamente attive e l'organismo
  • Fisiologia - studio del funzionamento degli organismi viventi
  • Genetica - studio dei geni e dell'eredità
  • Immunologia - studio del sistema immunitario
  • Istologia - studio dei tessuti viventi
  • Micologia - studio dei funghi
  • Microbiologia - studio degli organismi microscopici e delle loro interazioni con gli altri esseri viventi
  • Morfologia - studio della forma negli esseri viventi
  • Nanobiologia - studio dell'organizzazione nell'ordine dei nanometri nei sistemi biologici
  • Neuroscienze - studio del sistema nervoso, compresa la fisiologia, l'anatomia, la biochimica e le funzioni cognitive emergenti
  • Psicobiologia - studio delle basi biologiche delle funzioni comportamentali
  • Sistematica - studio della classificazione degli esseri viventi
  • Zoologia - studio degli animali
    • Etologia - studio del comportamento animale

Categorizzazione per organismi studiati

La tabella seguente riporta in ordine alfabetico le branche della biologia che si occupano dello studio di particolari tipi di organismi:

Branca della biologia Organismi studiati Classificazione scientifica degli organismi studiati
Algologia Alghe gruppo Algae (appartenente al regno Protista )
Antropologia Uomo genere Homo
Aracnologia Aracnidi classe Arachnida
Batracologia Anfibi classe Amphibia
Batteriologia Batteri regno Bacteria
Botanica Piante regno Plantæ
Entomologia Esapodi superclasse Hexapoda
Erpetologia Rettili e anfibi classe Reptilia e classe Amphibia
Ittiologia Pesci gruppo Pisces
Mammologia Mammiferi classe Mammalia
Micologia Funghi regno Fungi
Microbiologia Microrganismi organismi appartenenti a vari regni, tra cui Bacteria , Archaea , Fungi (solo alcuni di essi) e Protista
Ornitologia Uccelli classe Aves
Primatologia Primati ordine Primates
Protistologia Protisti regno Protista
Virologia Virus dominio Acytota (classificazione discussa)
Zoologia Animali e Protozoi regno Animalia e gruppo Protozoa

Note

  1. ^ Who coined the term biology? , su Info.com . URL consultato il 3 giugno 2012 (archiviato dall' url originale il 9 maggio 2013) .
  2. ^ biology , su etymonline.com , Online Etymology Dictionary.
  3. ^ Robert J. Richards, The Romantic Conception of Life: Science and Philosophy in the Age of Goethe , University of Chicago Press, 2002, ISBN 0-226-71210-9 .
  4. ^ Magner, Lois N., A History of the Life Sciences, Revised and Expanded , CRC Press, 2002, ISBN 978-0-203-91100-6 .
  5. ^ Teofrasto , in Treccani.it – Enciclopedie on line , Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
  6. ^ Toufic Fahd, Botany and agriculture , in Régis Morelon e Roshdi Rashed (a cura di), Encyclopedia of the History of Arabic Science , vol. 3, Routledge , 1996, p. 815, ISBN 0-415-12410-7 .
  7. ^ Magner, Lois N., A History of the Life Sciences, Revised and Expanded , CRC Press, 2002, pp. 133–144, ISBN 978-0-203-91100-6 .
  8. ^ Sapp, Jan, Ch. 7 , in Genesis: The Evolution of Biology , New York, Oxford University Press, 2003, ISBN 0-19-515618-8 .
  9. ^ Coleman, William, Ch. 2 , in Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function, and Transformation , New York, Cambridge University Press, 1977, ISBN 0-521-29293-X .
  10. ^ Ernst , c. 4 .
  11. ^ Ernst , c. 7 .
  12. ^ Gould, Stephen Jay , The Structure of Evolutionary Theory , Cambridge, The Belknap Press of Harvard University Press, 2002, p. 187 , ISBN 0-674-00613-5 .
  13. ^ Ernst , c. 10, c. 11 .
  14. ^ Larson, Edward J., Ch. 3 , in Evolution: The Remarkable History of a Scientific Theory , Random House Publishing Group, 2006, ISBN 978-1-58836-538-5 .
  15. ^ Ivan Noble, BBC NEWS | Science/Nature | Human genome finally complete , in BBC News , 14 aprile 2003. URL consultato il 22 luglio 2006 .
  16. ^ Mazzarello, P, A unifying concept: the history of cell theory , in Nature Cell Biology , vol. 1, n. 1, 1999, pp. E13–E15, DOI : 10.1038/8964 , PMID 10559875 .
  17. ^ De Duve, Christian, Life Evolving: Molecules, Mind, and Meaning , New York, Oxford University Press, 2002, p. 44 , ISBN 0-19-515605-6 .
  18. ^ Futuyma, DJ, Evolution , Sinauer Associates, 2005, ISBN 978-0-87893-187-3 , OCLC 57311264 57638368 62621622 .
  19. ^ Alpheus Spring Packard, Lamarck, the founder of Evolution: his life and work with translations of his writings on organic evolution , New York, Longmans, Green., 1901, ISBN 0-405-12562-3 .
  20. ^ ( EN ) The Complete Works of Darwin Online – Biography , su darwin-online.org.uk . URL consultato il 15 dicembre 2006 .
  21. ^ T. Dobzhansky, Nothing in biology makes sense except in the light of evolution , in The American Biology Teacher , vol. 35, n. 3, 1973, pp. 125–129, DOI : 10.2307/4444260 .
  22. ^ Carroll, Joseph (a cura di), On the origin of species by means of natural selection , Peterborough, Ontario, Broadview, 2003, p. 15, ISBN 1-55111-337-6 .
  23. ^ Michael Shermer, In Darwin's Shadow , OUP USA, p. 149, ISBN 978-2-7028-7915-3 .
  24. ^ Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species , John Murray.
  25. ^ George Gaylord Simpson ,The Meaning of Evolution , Second, Yale University Press, 1967, ISBN 0-300-00952-6 .
  26. ^ Phylogeny , su bio-medicine.org . URL consultato il 2 ottobre 2013 (archiviato dall' url originale il 4 ottobre 2013) .
  27. ^ ( EN ) Marcial, Gene G., From SemBiosys, A New Kind Of Insulin , su businessweek.com . URL consultato l'8 febbraio 2015 .
  28. ^ Thanbichler M, Wang S, Shapiro L, The bacterial nucleoid: a highly organized and dynamic structure , in J Cell Biochem , vol. 96, n. 3, 2005, pp. 506–21, DOI : 10.1002/jcb.20519 , PMID 15988757 .
  29. ^ Genotype definition – Medical Dictionary definitions , su medterms.com . URL consultato il 2 ottobre 2013 .
  30. ^ ( EN ) Rodolfo, Kelvin, What is homeostasis? , su scientificamerican.com , Scientific American, 3 gennaio 2000. URL consultato l'8 febbraio 2015 .
  31. ^ Bryant, DA and Frigaard, N.-U., Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated , in Trends Microbiol , vol. 14, n. 11, 2006, pp. 488–96, DOI : 10.1016/j.tim.2006.09.001 , PMID 16997562 .
  32. ^ Smith, AL, Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology , Oxford [Oxfordshire], Oxford University Press, 1997, p. 508 , ISBN 0-19-854768-4 .
    «La fotosintesi - la sintesi da parte degli organismi di composti chimici organici, come carboidrati e anidride carbonica grazie all'energia ottenuta dalla luce piuttosto che con l'ossidazione» .
  33. ^ Edwards, Katrina. Microbiology of a Sediment Pond and the Underlying Young, Cold, Hydrologically Active Ridge Flank . Woods Hole Oceanographic Institution.
  34. ^ Campbell, Neil A. and Reece, Jane B, 6 , in Biology , Benjamin Cummings, 2001, ISBN 978-0-8053-6624-2 , OCLC 47521441 48195194 53439122 55707478 64759228 79136407 .
  35. ^ Bartsch, John and Colvard, Mary P. (2009) The Living Environment . New York State Prentice Hall. ISBN 0-13-361202-3 .
  36. ^ Molecular Biology – Definition , su biology-online.org . URL consultato il 2 ottobre 2013 .
  37. ^ Gray, Henry (1918) "Anatomy of the Human Body". 20th edition.
  38. ^ Anthony JF Griffiths ..., Genetics and the Organism: Introduction , in Anthony JF Griffiths, Jeffrey H. Miller, David T. Suzuki, Richard C. Lewontin e William M. Gelbart (a cura di), An Introduction to Genetic Analysis , 7th, New York, WH Freeman, 2000, ISBN 0-7167-3520-2 .
  39. ^ Hartl D, Jones E, Genetics: Analysis of Genes and Genomes , 6th, Jones & Bartlett, 2005, ISBN 0-7637-1511-5 . .
  40. ^ Brenner, S., The genetics of Caenorhabditis elegans , in Genetics , vol. 77, n. 1, 1974, pp. 71–94, PMC 1213120 , PMID 4366476 .
  41. ^ Sang, James H., Drosophila melanogaster: The Fruit Fly , in Eric CR Reeve (a cura di), Encyclopedia of genetics , USA, Fitzroy Dearborn Publishers, I, 2001, p. 157, ISBN 978-1-884964-34-3 .
  42. ^ Haffter P e Nüsslein-Volhard C, Large scale genetics in a small vertebrate, the zebrafish , in Int. J. Dev. Biol. , vol. 40, n. 1, 1996, pp. 221–7, PMID 8735932 .
  43. ^ Keller G, Embryonic stem cell differentiation: emergence of a new era in biology and medicine , in Genes Dev. , vol. 19, n. 10, 2005, pp. 1129–55, DOI : 10.1101/gad.1303605 , PMID 15905405 .
  44. ^ Rensink WA, Buell CR, Arabidopsis to Rice. Applying Knowledge from a Weed to Enhance Our Understanding of a Crop Species , in Plant Physiol. , vol. 135, n. 2, 2004, pp. 622–9, DOI : 10.1104/pp.104.040170 , PMC 514098 , PMID 15208410 .
  45. ^ Coelho SM, Peters AF, Charrier B, et al., Complex life cycles of multicellular eukaryotes: new approaches based on the use of model organisms , in Gene , vol. 406, 1–2, 2007, pp. 152–70, DOI : 10.1016/j.gene.2007.07.025 , PMID 17870254 .
  46. ^ Fields S, Johnston M, Cell biology. Whither model organism research? , in Science , vol. 307, n. 5717, 2005, pp. 1885–6, DOI : 10.1126/science.1108872 , PMID 15790833 .
  47. ^ Fisiologia , in Treccani.it – Enciclopedie on line , Istituto dell'Enciclopedia Italiana. .
  48. ^ Jablonski D, The future of the fossil record , in Science , vol. 284, n. 5423, 1999, pp. 2114–16, DOI : 10.1126/science.284.5423.2114 , PMID 10381868 .
  49. ^ John H. Gillespie (1998 Population Genetics: A Concise Guide , Johns Hopkins Press. ISBN 0-8018-5755-4 .
  50. ^ Campbell Neill, Biology; Fourth edition , The Benjamin/Cummings Publishing Company, 1996, p. G-21 (Glossary), ISBN 0-8053-1940-9 . .
  51. ^ Futuyma Douglas, Evolutionary Biology; Third edition , Sinauer Associates, 1998, p. 88, ISBN 0-87893-189-9 . .
  52. ^ L Margulis e Schwartz, KV, Five Kingdoms: An Illustrated Guide to the Phyla of Life on Earth , 3rd, WH Freeman & Co, 1997, ISBN 978-0-7167-3183-2 , OCLC 223623098 237138975 .
  53. ^ a b Woese C, Kandler O, Wheelis M, Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya , in Proc Natl Acad Sci USA , vol. 87, n. 12, 1990, pp. 4576–9, Bibcode : 1990PNAS...87.4576W , DOI : 10.1073/pnas.87.12.4576 , PMC 54159 , PMID 2112744 .
  54. ^ Rybicki EP, The classification of organisms at the edge of life, or problems with virus systematics , in S Aft J Sci , vol. 86, 1990, pp. 182–186.
  55. ^ McNeill, J.; Barrie, FR; Buck, WR; Demoulin, V.; Greuter, W.; Hawksworth, DL; Herendeen, PS; Knapp, S.; Marhold, K.; Prado, J.; Prud'homme Van Reine, WF; Smith, GF; Wiersema, JH; Turland, NJ, International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants (Melbourne Code) adopted by the Eighteenth International Botanical Congress Melbourne, Australia, July 2011 , Regnum Vegetabile 154, ARG Gantner Verlag KG, 2012, ISBN 978-3-87429-425-6 . Recommendation 60F.
  56. ^ Silyn-Roberts, Heather, Writing for Science and Engineering: Papers, Presentation , Oxford, Butterworth-Heinemann, 2000, p. 198, ISBN 0-7506-4636-5 .
  57. ^ ICTV Virus Taxonomy 2009 , su ictvonline.org . URL consultato il 2 ottobre 2013 (archiviato dall' url originale il 4 ottobre 2013) .
  58. ^ Index of Viruses – Pospiviroidae (2006). In: ICTVdB – The Universal Virus Database, version 4. Büchen-Osmond, C (Ed), Columbia University, New York, USA. Version 4 is based on Virus Taxonomy , Classification and Nomenclature of Viruses, 8th ICTV Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Fauquet, CM, Mayo, MA, Maniloff, J, Desselberger, U, and Ball, LA (EDS) (2005) Elsevier/Academic Press, pp. 1259.
  59. ^ Prusiner SB, Baldwin M, Collinge J, DeArmond SJ, Marsh R, Tateishi J e Weissmann C, 90. Prions – ICTVdB Index of Viruses , su ncbi.nlm.nih.gov , United States National Institutes of Health. URL consultato il 28 ottobre 2009 (archiviato dall' url originale il 27 agosto 2009) .
  60. ^ Mayo MA, Berns KI, Fritsch C, Jackson AO, Leibowitz MJ e Taylor JM, 81. Satellites – ICTVdB Index of Viruses , su ncbi.nlm.nih.gov , United States National Institutes of Health. URL consultato il 28 ottobre 2009 (archiviato dall' url originale il 1º maggio 2009) .
  61. ^ McNeill, John, The BioCode: Integrated biological nomenclature for the 21st century? , Biological Nomenclature in the 21st Century , 4 novembre 1996. URL consultato il 4 gennaio 2014 (archiviato dall' url originale il 4 gennaio 2014) .
  62. ^ The Draft BioCode (2011) , su bionomenclature.net , International Committee on Bionomenclature (ICB).
  63. ^ Greuter, W.; Garrity, G.; Hawksworth, DL; Jahn, R.; Kirk, PM; Knapp, S.; McNeill, J.; Michel, E.; Patterson, DJ; Pyle, R.; Tindall, BJ, Draft BioCode (2011): Principles and rules regulating the naming of organisms , in Taxon , vol. 60, 2011, pp. 201–212.
  64. ^ Hawksworth, David L., Introducing the Draft BioCode (2011) , in Taxon , vol. 60, 2011, pp. 199–200.
  65. ^ M. Begon, Townsend, CR e Harper, JL, Ecology: From individuals to ecosystems. (4th ed.) , Blackwell, 2006, ISBN 1-4051-1117-8 .
  66. ^ Habitats of the world , New York, Marshall Cavendish, 2004, p. 238, ISBN 978-0-7614-7523-1 .
  67. ^ Black, J,Darwin in the world of emotions , in Journal of the Royal Society of Medicine , vol. 95, n. 6, 2002, pp. 311–3, DOI : 10.1258/jrsm.95.6.311 , PMC 1279921 , PMID 12042386 .
  68. ^ Branches of Biology , su biology-online.org . URL consultato il 2 ottobre 2013 .
  69. ^ Biology on , su bellaonline.com . URL consultato il 2 ottobre 2013 .

Bibliografia

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 1541 · LCCN ( EN ) sh85014203 · GND ( DE ) 4006851-1 · BNF ( FR ) cb119440835 (data) · BNE ( ES ) XX524700 (data) · NDL ( EN , JA ) 00570263
Biologia Portale Biologia : accedi alle voci di Wikipedia che trattano di Biologia