Definizione di biologia: il ramo della scienza che si occupa principalmente di struttura, funzione, crescita, evoluzione e distribuzione degli organismi.
Tabella del contenuto
Definizione di biologia
La biologia è la branca della scienza che si occupa principalmente della struttura, funzione, crescita, evoluzione e distribuzione degli organismi. Come scienza, è uno studio metodologico della vita e degli esseri viventi. Determina fatti verificabili o formula teorie basate su risultati sperimentali sugli esseri viventi applicando il metodo scientifico. Un esperto in questo campo è chiamato biologo. Alcuni degli obiettivi comuni della loro ricerca includono la comprensione dei processi vitali, la determinazione dei processi e dei meccanismi biologici, e come questi risultati possono essere utilizzati in medicina e nell’industria. Così, le impostazioni della ricerca biologica variano, ad esempio all’interno di un laboratorio o in natura. La biologia è un campo molto vasto. Comprende vari campi della scienza, come la chimica, la fisica, la matematica e la medicina. La biochimica, per esempio, è biologia e chimica combinate. Si occupa principalmente delle diverse biomolecole (per esempio acidi nucleici, proteine, carboidrati e lipidi), studiando le strutture e le funzioni biomolecolari. La biofisica è un altro campo interdisciplinare che applica gli approcci della fisica per comprendere i fenomeni biologici. Matematica e biologia sono anche andate di pari passo per elaborare modelli teorici per chiarire i processi biologici usando tecniche e strumenti matematici. La biologia medica o biomedicina è un’altra grande integrazione in cui la medicina fa uso di principi biologici in ambito clinico. Questi sono solo alcuni dei molti esempi di biologia in cui i suoi principi fondamentali sono integrati in altri campi scientifici.
Etimologia
Introduzione alla biologia
Una definizione base di biologia sarebbe che è lo studio degli organismi viventi. Si occupa di tutto ciò che ha vita e vive. (Ref.1) In contrasto con gli oggetti inanimati, una materia vivente è quella che dimostra la vita. Per esempio, un essere vivente sarebbe quello composto da una cellula o da un gruppo di cellule. Ciascuna di queste cellule può svolgere processi, ad esempio reazioni anaboliche e cataboliche, per sostenere la vita. Queste reazioni possono richiedere energia. Sono anche regolate attraverso meccanismi omeostatici. Una materia vivente sarebbe anche quella capace di reagire agli stimoli, adattarsi al suo ambiente, riprodursi e crescere. I principali gruppi di esseri viventi sono animali, piante, funghi, protisti, batteri e archei. La biologia studia la loro struttura, funzione, distribuzione, evoluzione e tassonomia.
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Principi e concetti moderni della biologia
I principi fondamentali della biologia che sono accettabili ancora oggi includono la teoria delle cellule, la teoria dei geni, la teoria evolutiva, l’omeostasi e l’energia.
Teoria cellulare
La teoria cellulare è una teoria scientifica proposta dagli scienziati Theodor Schwann, Matthias Jakob Schleiden e Rudolf Virchow. È formulata per confutare la vecchia teoria della generazione spontanea. Suggerisce i seguenti principi: (1) Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule, (2) la cellula è l’unità strutturale e funzionale, (3) le cellule provengono da un processo di divisione preesistente, (4) tutte le cellule hanno la stessa composizione chimica, e (5) il flusso di energia avviene all’interno della cellula. (Rif.2)
Teoria del gene
Nella teoria dei geni, il gene è considerato l’unità fondamentale, fisica e funzionale dell’ereditarietà. (Rif.3) Si trova sul cromosoma e contiene il DNA. Il gene memorizza il codice genetico, cioè una sequenza di nucleotidi che determina la struttura di una proteina o di un RNA. Un gene è un’unità dell’ereditarietà perché si trasmette attraverso le generazioni. È su di esso che si basa il tratto fenotipico di un organismo. Gregor Johann Mendel fu uno dei principali pionieri che stabilirono la scienza della genetica. Come tale, è considerato il padre di questo campo. Fu in grado di determinare la presenza di fattori unitari (ora chiamati geni) che venivano trasmessi da una generazione all’altra. Ha descritto questi fattori unitari come se si presentassero a coppie. Una delle coppie sarà dominante sull’altra (recessiva). Ha formulato le leggi mendeliane per chiarire come avviene l’ereditarietà. Queste leggi includono la legge della segregazione, la legge dell’assortimento indipendente e la legge della dominanza. Il modello di eredità che segue queste leggi è chiamato eredità mendeliana. Al contrario, un modello di eredità che non è conforme a queste leggi è descritto come non mendeliano.
Teoria evolutiva
L’evoluzione riguarda i cambiamenti genetici in una popolazione nel corso delle generazioni successive guidati dalla selezione naturale, dalla mutazione, dall’ibridazione o dall’inbreeding. (Rif.4) Charles Darwin è uno dei maggiori contributori alla teoria dell’evoluzione. È conosciuto per la sua opera Origine delle specie per selezione naturale dopo il suo viaggio sul Beagle. Ha potuto osservare diverse specie di piante e animali. Sulla base della sua analisi, postulò che gli esseri viventi hanno una tendenza intrinseca a produrre prole dello stesso tipo. Così, la sopravvivenza della specie diventa dipendente dal cibo e dallo spazio disponibili. Di conseguenza, gli organismi competono perché la capacità di carico dell’habitat non sarebbe in grado di sostenere una popolazione massiccia. (Rif.5) La sopravvivenza o la lotta per l’esistenza diventa così un’impresa individuale.
Omeostasi
L’omeostasi è la tendenza di un organismo a mantenere condizioni interne ottimali. Comporta un sistema di controlli di feedback in modo da stabilizzare e mantenere la normale gamma omeostatica nonostante il cambiamento delle condizioni esterne. Per esempio, impiega meccanismi omeostatici per regolare la temperatura, il pH e la pressione sanguigna. Il sistema omeostatico è composto da tre componenti principali: un recettore, un centro di controllo e un effettore. Il recettore del sistema omeostatico comprende i vari recettori sensoriali che possono rilevare i cambiamenti esterni e interni. Le informazioni vengono inviate al centro di controllo che le elabora e produce un segnale per incitare una risposta appropriata da parte dell’effettore. Il concetto di omeostasi è accreditato a Claude Bernard nel 1865.
Energia
In biologia, l’energia è essenziale per guidare vari processi biologici, specialmente le reazioni anaboliche. L’adenosina trifosfato (ATP) è il principale vettore energetico della cellula. Viene rilasciato dai carboidrati attraverso la glicolisi, la fermentazione e la fosforilazione ossidativa. I lipidi sono un altro gruppo di biomolecole che immagazzinano energia.
Importanza della biologia
La biologia è il modo scientifico per capire la vita. Conoscere i processi biologici e le funzioni della vita è essenziale per ottenere una conoscenza e un apprezzamento più profondo della vita. Inoltre, apre una via di risorse da utilizzare in medicina e nell’industria. Come procede un processo biologico, i suoi sistemi di regolazione e i suoi componenti possono portare a una migliore consapevolezza. Per esempio, gli sforzi di conservazione potrebbero iniziare a salvare una specie che è stata classificata come in pericolo, cioè sull’orlo dell’estinzione.
Ricerca
Uno specialista o un esperto nel campo della biologia è chiamato biologo. I biologi esaminano i livelli biofisico, biomolecolare, cellulare e sistemico di un organismo. Cercano di capire i meccanismi in gioco nei vari processi biologici che governano la vita. Sono anche interessati a trovare innovazioni per creare e migliorare la vita. Alcuni di loro hanno dei patrocini e si occupano della conservazione delle specie. A seconda della natura e degli obiettivi della loro ricerca, si possono trovare a condurre ricerche all’interno di un laboratorio. Altri conducono le loro ricerche scientifiche all’esterno, come nei diversi habitat dove un organismo o una popolazione di organismi prosperano.
Lo studio biologico può essere fatto risalire ai tempi antichi. Aristotele, per esempio, era un filosofo greco di Atene noto per i suoi contributi in filosofia e biologia. Fu la prima persona a studiare sistematicamente la biologia. Alcune delle sue opere popolari includono la Storia degli animali, la Generazione degli animali, il Movimento degli animali, le Parti degli animali. Gran parte dei suoi studi botanici, però, sono andati persi. A causa dei suoi numerosi studi pionieristici, è considerato da molti come il “Padre della Biologia”.
Attualmente, i biologi stanno cercando il potenziale uso della biologia in altri campi, come la medicina, l’agricoltura e l’industria. Una delle scoperte più recenti è CRISPR – uno strumento di gene-hacking usato dagli scienziati per giuntare specifici obiettivi di DNA e poi sostituirli con un DNA che produca l’effetto desiderato. Una delle sue promesse è quella di poter correggere anomalie fisiologiche dovute a mutazioni di geni mutati o difettosi. (Ref.6)
Gli autori possono ora presentare i preprints a bioRxiv – un archivio online e un servizio di distribuzione per i preprints nelle scienze della vita. Maggiori dettagli qui: BioTechniques Welcomes Preprints – BioTechniques (BioTechniques: https://www.biotechniques.com/general-interest/biotechniques-welcomes-preprints/).
Rami della biologia
La biologia comprende varie sotto-discipline o rami. Alcuni dei rami della biologia sono i seguenti:
- Anatomia – lo studio della forma animale, in particolare del corpo umano
- Astrobiologia – la branca della biologia che si occupa degli effetti dello spazio esterno sugli organismi viventi e della ricerca della vita extraterrestre
- Biochimica – lo studio della struttura e della funzione dei componenti cellulari, come proteine, carboidrati, lipidi, acidi nucleici e altre biomolecole, e delle loro funzioni e trasformazioni durante i processi vitali
- Bioclimatologia – una scienza che si occupa dell’influenza dei climi sugli organismi, per esempio, gli effetti del clima sullo sviluppo e la distribuzione di piante, animali ed esseri umani
- Bioingegneria – o ingegneria biologica, una disciplina ingegneristica ad ampio spettro che si occupa di processi biomolecolari e molecolari, progettazione di prodotti, sostenibilità e analisi dei sistemi biologici
- Biogeografia – una scienza che cerca di descrivere le mutevoli distribuzioni e i modelli geografici delle specie viventi e fossili di piante e animali
- Bioinformatica – tecnologia dell’informazione applicata alle scienze della vita, in particolare la tecnologia utilizzata per la raccolta, l’archiviazione e il recupero dei dati genomici
- Biomatematica – biologia matematica o biomatematica, un campo interdisciplinare di studio accademico che mira a modellare i processi naturali e biologici utilizzando tecniche e strumenti matematici. Ha applicazioni sia pratiche che teoriche nella ricerca biologica
- Biofisica – o fisica biologica, scienza interdisciplinare che applica le teorie e i metodi delle scienze fisiche a questioni di biologia
- Biotecnologia – scienza applicata che si occupa di sistemi biologici, organismi viventi, o loro derivati, per fare o modificare prodotti o processi per uso specifico
- Botanica – lo studio scientifico delle piante
- Biologia cellulare – lo studio delle cellule a livello microscopico o molecolare. Comprende lo studio delle proprietà fisiologiche delle cellule, le strutture, gli organelli, le interazioni con l’ambiente, il ciclo vitale, la divisione cellulare, e l’apoptosi
- Cronobiologia – una scienza che studia il tempo-fenomeni legati al tempo negli organismi viventi
- Biologia della conservazione – si occupa degli studi e degli schemi di conservazione dell’habitat e della protezione delle specie allo scopo di alleviare la crisi di estinzione e conservare la biodiversità
- Criobiologia – lo studio degli effetti delle basse temperature sugli organismi viventi
- Biologia dello sviluppo – lo studio dei processi attraverso i quali un organismo si sviluppa da uno zigote alla sua struttura completa
- Ecologia – lo studio scientifico delle relazioni tra piante, animali e il loro ambiente
- Etnobiologia – lo studio delle interazioni passate e presenti dell’uomo con l’ambiente, per esempio, l’uso della flora e della fauna diverse da parte delle società indigene
- Biologia evolutiva – un sottocampo che si occupa dell’origine e della discendenza delle specie, così come il loro cambiamento nel tempo, ad es.e. la loro evoluzione
- Biologia delle acque dolci – una scienza che si occupa della vita e degli ecosistemi degli habitat d’acqua dolce
- Genetica – una scienza che si occupa dell’ereditarietà, in particolare i meccanismi di trasmissione ereditaria e la variazione delle caratteristiche ereditate tra organismi simili o correlati
- Geobiologia – una scienza che combina la geologia e la biologia per studiare le interazioni degli organismi con il loro ambiente
- Immunobiologia – uno studio della struttura e della funzione del sistema immunitario, l’immunità innata e acquisita, la distinzione corporea del sé dal non sé, e le tecniche di laboratorio che coinvolgono l’interazione di antigeni con anticorpi specifici
- Biologia marina – lo studio delle piante e degli animali dell’oceano e le loro relazioni ecologiche
- Medicina – la scienza che si riferisce alla prevenzione, cura o l’alleviamento delle malattie
- Microbiologia – la branca della biologia che si occupa dei microrganismi e dei loro effetti sugli altri organismi viventi
- Biologia molecolare – la branca della biologia che si occupa della formazione, struttura e funzione delle macromolecole essenziali alla vita, come gli acidi nucleici e le proteine, e specialmente del loro ruolo nella replicazione cellulare e nella trasmissione delle informazioni genetiche
- Micologia – lo studio dei funghi
- Neurobiologia – il ramo della biologia che si occupa dell’anatomia, fisiologia e patologia del sistema nervoso
- Paleobiologia – lo studio delle forme di vita esistenti in tempi preistorici o geologici, come rappresentato dai fossili di piante, animali e altri organismi
- Parassitologia – lo studio dei parassiti e del parassitismo
- Patologia – lo studio della natura della malattia e delle sue cause, processi, sviluppo, e conseguenze
- Farmacologia – lo studio della preparazione e dell’uso dei farmaci e delle medicine sintetiche
- Fisiologia – lo studio biologico delle funzioni degli organismi viventi e delle loro parti
- Protistologia – lo studio dei protisti
- Psicobiologia – lo studio del funzionamento mentale e del comportamento in relazione ad altri processi biologici
- Tossicologia – lo studio di come i veleni naturali onaturali o prodotti dall’uomo causano effetti indesiderati negli organismi viventi
- Virologia – lo studio dei virus
- Zoologia – la branca della biologia che si occupa degli animali e della vita animale, compreso lo studio della struttura, fisiologia, sviluppo, e la classificazione degli animali
- Etologia – lo studio del comportamento animale
- Entomologia – lo studio scientifico degli insetti
- Ittiologia – lo studio dei pesci
- Erpetologia – la scienza dei rettili e degli anfibi
- Ornitologia – la scienza degli uccelli
- Mammalogia – lo studio dei mammiferi
- Primatologia – la scienza che si occupa dei primati
Biologia umana – Definizione
La biologia umana è il ramo della biologia che si concentra sull’uomo in termini di evoluzione, genetica, anatomia e fisiologia, ecologia, epidemiologia e antropologia. Può essere un sottocampo della Primatologia poiché gli esseri umani appartengono al gruppo dei primati, in particolare della famiglia Hominidae (tribù Hominini). Dal momento che la biologia umana è un corso che si occupa principalmente dell’uomo, è una valida opzione per l’uso come corso preparatorio in medicina.
Vedi anche
- Organismo
- INTRODUZIONE: LA NATURA DELLA SCIENZA E DELLA BIOLOGIA. (2019). Recuperato il 12 settembre 2019, dal sito Estrellamountain.edu: http://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/biobookintro.html
- 4.1C: Teoria cellulare. (2019, 9 settembre). Recuperato dal sito web Biology LibreTexts: https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Introductory-and-General-Biology/Book:-General-Biology-(Boundless)/4:-Cell-Structure/4.1:-Studying-Cells/4.1C:-Cell-Theory
- Rheinberger, H.-J., Müller-Wille, S., & Meunier, R. (2015). Gene (Stanford Encyclopedia of Philosophy). Recuperato il 12 settembre 2019, dal sito web Stanford.edu: https://plato.stanford.edu/entries/gene/
- Una breve storia dell’evoluzione. (2019). Recuperato dal sito web OpenLearn: https://www.open.edu/openlearn/history-the-arts/history/history-science-technology-and-medicine/history-science/brief-history-evolution
- 3. Teorie dell’evoluzione. (2010). Recuperato dal sito web BIOLOGY4ISC: https://biology4isc.weebly.com/3-theories-of-evolution.html
- Gonzaga, M. V. (2019, 21 agosto). CRISPR fai da te – biohacking geni a. Recuperato da Biology Blog & sito web Dictionary Online: https://www.biologyonline.com/crispr-diy-biohacking-genes-at-home/