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Biologia

biologia - Wikilingue - Encydia

Escherichia coli Tree fern
Goliath beetle Gazelle
A biologia estuda o que têm em comum e também o que distingue às diferentes formas de vida. De esquerda a direita e de acima a abaixo mostram-se diversas formas de vida: E. coli (bactéria), helecho (planta), escarabajo Goliat (insecto) e gacela (mamífero).

A biologia (do grego «βίος» bios, vida, e «λouγος» logos, razonamiento, estudo, ciência) é um ramo das ciências naturais que tem como objecto de estudo aos seres vivos e, mais especificamente, sua origem, sua evolução e suas propriedades: génesis, nutrición, morfogénesis, reprodução, patogenia, etc. Ocupa-se tanto da descrição das características e os comportamentos dos organismos individuais como das espécies em seu conjunto, bem como da reprodução dos seres vivos e das interacções entre eles e o meio. Deste modo, trata de estudar a estrutura e a dinâmica funcional comuns a todos os seres vivos, com o fim de estabelecer as leis gerais que regem a vida orgânica e os princípios explicativos fundamentais desta.

A palavra «biologia» em seu sentido moderno parece ter sido introduzida independentemente por Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802) e por Jean-Baptiste Lamarck (Hydrogéologie, 1802). Geralmente diz-se que o termo foi acuñado em 1800 por Karl Friedrich Burdach, ainda que se menciona no título do terceiro volume de Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia, de Michael Christoph Hanov e publicado em 1766 .

Conteúdo

Campos de estudo

Veja-se também: Disciplinas da Biologia

A biologia é uma disciplina científica que abarca um amplo espectro de campos de estudo que, com frequência, se tratam como disciplinas independentes. Todas elas juntas, estudam a vida em uma ampla faixa de escalas. A vida estuda-se a escala atómica e molecular em biologia molecular, em bioquímica e em genética molecular. Desde o ponto de vista celular, estuda-se em biologia celular, e a escala pluricelular estuda-se em fisiología , anatomía e histología. Desde o ponto de vista da ontogenia ou desenvolvimento dos organismos a nível individual, estuda-se em biologia do desenvolvimento.

Quando se amplia o campo a mais de um organismo, a genética trata o funcionamento da herança genética dos pais a seu descendencia. A ciência que trata o comportamento dos grupos é a etología, isto é, a mais de um indivíduo. A genética de populações observa e analisa uma população inteira e a genética sistémica trata as linhagens entre espécies. As populações interdependentes e suas hábitats examinam-se na ecología e a biologia evolutiva. Um novo campo de estudo é a astrobiología (ou xenobiología), que estuda a possibilidade da vida para além da Terra.

As classificações dos seres vivos são muito numerosas. Propõem-se desde a tradicional divisão em dois reinos estabelecida por Carlos Linneo no século XVII, entre animais e plantas, até as actuais propostas de sistemas cladísticos com três domínios que compreendem mais de 20 reinos.

Subramas da biologia

História da biologia

Artigo principal: História da biologia

O termo biologia se acuña durante a Ilustração por parte de dois autores (Lamarck e Treviranus) que, simultaneamente, o utilizam para referir ao estudo das leis da vida. O neologismo foi empregue pela primeira vez na França em 1802, por parte de Jean-Baptiste Lamarck em seu tratado de Hidrogeología . Ignorava que, no mesmo ano, o naturalista alemão Treviranus tinha criado o mesmo neologismo em uma obra em seis tomos titulada Biologia ou Filosofia da natureza viva: "a biologia estudará as diferentes formas de vida, as condições e as leis que regem sua existência e as causas que determinam sua actividade."

Não obstante, apesar da recente acuñación do termo, a biologia tem uma longa história como disciplina.

Princípios da biologia

A diferença da física, a biologia não costuma descrever sistemas biológicos em termos de objectos que obedecem leis inmutables descritas pela matemática. Não obstante, caracteriza-se por seguir alguns princípios e conceitos de grande importância, entre os que se incluem a universalidade, a evolução, a diversidade, a continuidade, a homeóstasis e as interacções.

Universalidade: bioquímica, células e o código genético

Artigo principal: Vida
Representação esquemática da molécula de DNA, a molécula portadora da informação genética.

Há muitas constantes universais e processos comuns que são fundamentais para conhecer as formas de vida. Por exemplo, todas as formas de vida estão compostas por células , que estão baseadas em uma bioquímica comum, que é a química dos seres vivos. Todos os organismos perpetuam seus caracteres hereditarios mediante o material genético, que está baseado no ácido nucleico DNA, que emprega um código genético universal. Na biologia do desenvolvimento a característica da universalidade também está presente: por exemplo, o desenvolvimento temporão do embrião segue uns passos básicos que são muito similares em muito organismos metazoo.

Evolução: o princípio central da biologia

Artigo principal: Evolução biológica

Um dos conceitos centrais da biologia é que toda a vida desce de um antepassado comum que tem seguido o processo da evolução. De facto, esta é uma das razões pela que os organismos biológicos exibem uma semelhança tão llamativa nas unidades e processos que se discutiram na secção anterior. Charles Darwin conceptualizó e publicou a teoria da evolução na qual um dos princípios é a selecção natural (a Alfred Russell Wallace se lhe costuma reconhecer como codescubridor deste conceito). Com a chamada síntese moderna da teoria evolutiva, deriva-a genética foi aceite como outro mecanismo fundamental implicado no processo.

Os cromosomas

Artigo principal: Cromosoma

Sabemos que o DNA, substância fundamental do material cromático difuso (assim se observa na célula de repouso),está organizado estrutural e funcionalmente junto a certas proteínas e certos constituintes em formas de estruturas abastonadas telefonemas cromosomas. As unidades de DNA são as responsáveis pelas características estruturais e metabólicas da célula e da transmissão destes caracteres de uma célula a outra. Estas recebem o nome de genes e estão colocadas em uma ordem linear ao longo dos cromosomas.

Os genes

Artigo principal: Gene

O gene é a unidade básica de material hereditario, e fisicamente está formado por um segmento do DNA do cromosoma. Atendendo ao aspecto que afecta à herança, essa unidade básica recebe também outros nomes, como recón, quando o que se completa é a capacidade de recombianción (o recón será o segmento de DNA mais pequeno com capacidade de recombinarse), e mutón, quando se atende às mutaciones (e, assim, o mutón será o segmento de DNA mais pequeno com capacidade de mutarse).

Em termos gerais, um gene é um fragmento de DNA que codifica uma proteína ou um péptido.

Filogenia

Artigo principal: Filogenia

Chama-se filogenia ao estudo da história evolutiva e as relações genealógicas das estirpes. As comparações de sequências de DNA e de proteínas, facilitadas pelo desenvolvimento técnico da biologia molecular e da genómica, junto com o estudo comparativo de fósseis ou outros restos paleontológicos, geram a informação precisa para a análise filogenético. O esforço dos biólogos por abordar cientificamente o entendimento e a classificação da diversidade da vida tem dado lugar ao desenvolvimento de diversas escolas em concorrência, como a fenética, que pode se considerar superada, ou a cladística. Não se discute que o desenvolvimento muito recente da capacidade de decifrar sobre bases sólidas a filogenia das espécies está catalizando uma nova fase de grande produtividade no desenvolvimento da biologia.

Diversidade: variedade de organismos vivos

Árvore filogenético dos seres vivos baseado em dados sobre seu rARN. Os três reinos principais de seres vivos aparecem claramente diferenciados: bactérias, archaea e eucariotas tal e como foram descritas inicialmente por Carl Woese. Outras árvores baseadas em dados genéticos de outro tipo resultam similares mas podem agrupar alguns organismos em ramos ligeiramente diferentes, provavelmente devido à rápida evolução do rARN. A relação exacta entre os três grupos principais de organismos permanece ainda como um importante tema de debate.

Apesar da unidade subjacente, a vida exibe uma espantosa diversidade em morfología , comportamento e ciclos vitais. Para enfrentar esta diversidade, os biólogos tentam classificar todas as formas de vida. Esta classificação científica reflete as árvores evolutivos (árvores filogenéticos) dos diferentes organismos. Ditas classificações são concorrência das disciplinas da sistémica e a taxonomía. A taxonomía situa aos organismos em grupos chamados taxa, enquanto a sistémica trata de encontrar suas relações.

Tradicionalmente, os seres vivos vieram-se classificando em seis reinos:

No entanto, actualmente este sistema de seis reinos crê-se defasado. Entre as ideias mais modernas, geralmente aceita-se o sistema de três domínios:

Estes âmbitos refletem se as células possuem núcleo ou não, bem como as diferenças no exterior das células. Há também uma série de parasitas" intracelulares que, em termos de actividade metabólica são a cada vez "menos vivos":

A recente descoberta de uma nova classe de vírus, denominado mimivirus, tem causado que se proponha a existência de um quarto domínio devido a suas características particulares, no que por agora só estaria incluído esse organismo.

Continuidade: o antepassado comum da vida

Artigo principal: LUCA

Diz-se que um grupo de organismos tem um antepassado comum se tem um ancestro comum. Todos os organismos existentes na Terra descem de um ancestro comum ou, se for o caso, de um fundo genético ancestral. Este último ancestro comum universal, isto é, o ancestro comum mais recente de todos os organismos que existem agora, se acha que apareceu faz ao redor de 3.500 milhões de anos (se veja origem da vida).

A noção de que "toda a vida prove de um ovo" (do latín "Omne vivum ex ovo") é um conceito fundacional da biologia moderna, e vem a dizer que sempre tem existido uma continuidade da vida desde sua origem inicial até a actualidade. No século XIX pensava-se que as formas de vida podiam aparecer de forma espontánea baixo certas condições (se veja abiogénesis). Os biólogos consideram que a universalidade do código genético é uma prova definitiva a favor da teoria do descendente comum universal (DCU) de todas as bactérias, archaea e eucariotas.

Homeostasis: adaptação à mudança

Artigo principal: Homeostasis
Simbiosis entre um peixe payaso do género dos Amphipriones e as anémonas de mar. O peixe protege às anémonas de outros peixes comedores de anémonas enquanto os tentáculos das anémonas protegem ao peixe payaso de seus depredadores.

A homeostasis é a propriedade de um sistema aberto de regular seu médio interno para manter umas condições estáveis, mediante múltiplos ajuste de equilíbrio dinâmico controlados por mecanismos de regulação interrelacionados. Todos os organismos vivos, sejam unicelulares ou pluricelulares têm sua própria homeostasis. Por pôr uns exemplos, a homeostasis manifesta-se celularmente quando se mantém uma acidez interna estável (pH); a nível de organismo, quando os animais de sangue quente mantêm uma temperatura corporal interna constante; e a nível de ecosistema , ao consumir dióxido de carbono as plantas regulam a concentração desta molécula na atmosfera. Os tecidos e os órgãos também podem manter sua própria homeostasis.

Interacções: grupos e meios

Todos os seres vivos interaccionan com outros organismos e com seu meio. Uma das razões pelas que os sistemas biológicos podem ser difíceis de estudar é que há demasiadas interacções possíveis. A resposta de uma bactéria microscópica à concentração de açúcar em seu médio (em seu meio) é tão complexa como a de um leão procurando comida na sabana africana. O comportamento de uma espécie em particular pode ser cooperativo ou agressivo; parasitario ou simbiótico. Os estudos voltam-se bem mais complexos quando dois ou mais espécies diferentes interaccionan em um mesmo ecosistema; o estudo destas interacções é concorrência da ecología.

Alcance e disciplinas da biologia

Artigo principal: Disciplinas da Biologia

A biologia converteu-se em uma iniciativa investigadora tão vasta que geralmente não se estuda como uma única disciplina, senão como um conjunto de subdisciplinas. Aqui considerar-se-ão quatro amplos grupos.

No entanto, é importante assinalar que estes limites, agrupamentos e descrições são uma descrição simplificada da investigação biológica. Em realidade os limites entre disciplinas são muito inseguros e, frequentemente, muitas disciplinas prestam-se técnicas una-las às outras. Por exemplo, a biologia da evolução apoia-se em grande parte de técnicas da biologia molecular para determinar as sequências de DNA que ajudam a compreender a variação genética de uma população; e a fisiología toma empréstimos abundantes da biologia celular para descrever a função de sistemas orgânicos.

Estrutura da vida

Esquema de uma típica célula animal com seus orgánulos e estruturas: 1. Nucléolo 2. Núcleo celular 3. Ribosoma 4. Vesículas de secreción 5. Retículo endoplasmático rugoso 6. Aparelho de Golgi 7. Citoesqueleto 8. Retículo endoplasmático liso 9. Mitocondria 10. Vacuola (só em vegetales ) 11. Citoplasma 12. Lisosoma 13. Centríolo.

A biologia molecular é o estudo da biologia a nível molecular. O campo sobrepõe-se com outras áreas da biologia, em particular com a genética e a bioquímica. A biologia molecular trata principalmente de compreender as interacções entre vários sistemas de uma célula, incluindo a interrelación da síntese de proteínas de DNA e ARN e da aprendizagem de como se regulam estas interacções.

A biologia celular estuda as propriedades fisiológicas das células, bem como seus comportamentos, interacções e meio; isto se faz tanto a nível microscópico como molecular. A biologia celular pesquisa os organismos unicelulares como bactérias e células especializadas de organismos pluricelulares como os humanos.

O entendimento da composição das células e de como funcionam estas é fundamental para todas as ciências biológicas. A apreciação das semelhanças e diferenças entre tipos de células é particularmente importante para os campos da biologia molecular e celular. Estas semelhanças e diferenças fundamentais permitem unificar os princípios aprendidos do estudo de um tipo de célula, que se pode extrapolar e generalizar a outros tipos de células.

A genética é a ciência dos genes, a herança e a variação dos organismos. Na investigação moderna, a genética proporciona importantes ferramentas de investigação da função de um gene particular, isto é, a análise de interacções genéticas. Dentro dos organismos, geralmente a informação genética encontra-se nos cromosomas, e está representada na estrutura química de moléculas de DNA particulares.

Os genes codifican a informação necessária para sintetizar proteínas, que a sua vez, jogam um grande papel influindo (ainda que, em muitos casos, não o determinam completamente) o fenotipo final do organismo.

A biologia do desenvolvimento estuda o processo pelo que os organismos crescem e se desenvolvem. Com origem na embriología, a biologia do desenvolvimento actual estuda o controle genético do crescimento celular, a diferenciación celular e a morfogénesis, que é o processo pelo que se chega à formação dos tecidos, dos órgãos e da anatomía.

Os organismos modelo da biologia do desenvolvimento incluem o verme redondo Caenorhabditis elegans, a mosca da fruta Drosophila melanogaster, o peixe zebra Brachydanio rerio, o rato Mus musculus e a erva Arabidopsis thaliana.

Fisiología dos organismos

Artigos principais: Fisiología e Anatomía

A fisiología estuda os processos mecânicos, físicos e bioquímicos dos organismos vivos, e tenta compreender como funcionam todas as estruturas como uma unidade. O funcionamento das estruturas é um problema capital em biologia.

Tradicionalmente dividiram-se os estudos fisiológicos em fisiología vegetal e animal, ainda que os princípios da fisiología são universais, não importa que organismo particular se está a estudar. Por exemplo, o que se aprende da fisiología de uma célula de fermento pode se aplicar também a células humanas.

O campo da fisiología animal estende as ferramentas e os métodos da fisiología humana às espécies animais não humanas. A fisiología vegetal também toma prestadas técnicas dos dois campos.

A anatomía é uma parte importante da fisiología e considera como funcionam e interaccionan os sistemas orgânicos dos animais como o sistema nervoso, o sistema inmunológico, o sistema endocrino, o sistema respiratório e o sistema circulatorio. O estudo destes sistemas compartilha-se com disciplinas orientadas à medicina, como a neurología, a inmunología e outras semelhantes. A anatomía comparada estuda as mudanças morfofisiológicos que têm ido experimentando as espécies ao longo de sua história evolutiva, se valendo para isso das homologías existentes nas espécies actuais e o estudo de restos fósseis.

Por outra parte, para além do nível de organização organísmico, a ecofisiología estuda os processos fisiológicos que têm lugar nas interacções entre organismos, a nível de comunidades e ecosistemas, bem como das interrelaciones entre os sistemas vivos e os inertes (como por exemplo o estudo dos ciclos biogeoquímicos ou os intercâmbios biosfera-atmosfera).

Diversidade e evolução dos organismos

No campo da genética de populações a evolução de uma população de organismos pode representar-se como um percurso em uma paisagem adaptativa. As setas indicam o fluxo da população sobre o espaço de adaptação e os pontos A, B e C representariam máximos de adaptabilidade locais. A bola vermelha indica uma população que evolui desde uma baixa adaptação até a cume de um dos máximos de adaptação.

A biologia da evolução trata a origem e a descendencia das espécies, bem como sua altero para o longo do tempo, isto é, sua evolução. É um campo global porque inclui cientistas de diversas disciplinas tradicionalmente orientadas à taxonomía. Por exemplo, geralmente inclui científicos que têm uma formação especializada em organismos particulares, como a teriología, a ornitología ou a herpetología, ainda que usam estes organismos como sistemas para responder perguntas gerais da evolução. Isto também inclui aos paleontólogos que a partir dos fósseis respondem perguntas a respeito do modo e o tempo da evolução, bem como teóricos de áreas tais como a genética de populações e a teoria da evolução. Nos anos 90 a biologia do desenvolvimento fez uma reentrada na biologia da evolução desde sua exclusão inicial da síntese moderna através do estudo da biologia evolutiva do desenvolvimento. Alguns campos relacionados que com frequência se consideraram parte da biologia da evolução são a filogenia, a sistémica e a taxonomía.

As duas disciplinas tradicionais orientadas à taxonomía mais importantes são a botánica e a zoología. A botánica é o estudo científico das plantas. A botánica cobre uma ampla faixa de disciplinas científicas que estudam o crescimento, a reprodução, o metabolismo, o desenvolvimento, as doenças e a evolução da vida da planta.

A zoología é a disciplina que trata o estudo dos animais, incluindo a fisiología, a anatomía e a embriología. A genética comum e os mecanismos de desenvolvimento dos animais e as plantas estuda-se na biologia molecular, a genética molecular e a biologia do desenvolvimento. A ecología dos animais está coberta com a ecología do comportamento e outros campos.

Classificação da vida

Artigos principais: Sistémica e Taxonomía

O sistema de classificação dominante chama-se taxonomía de Linneo, e inclui faixas e nomenclatura binomial. O modo em que os organismos recebem seu nome está governado por acordos internacionais, como o Código Internacional de Nomenclatura Botánica (CINB ou ICBN em inglês), o Código Internacional de Nomenclatura Zoológica (CINZ ou ICZN em inglês) e o Código Internacional de Nomenclatura Bacteriana (CINB ou ICNB em inglês). Em 1997 publicou-se um quarto rascunho do biocódigo (BioCode) em uma tentativa de estandarizar a nomenclatura nas três áreas, mas não parece ter sido adoptado formalmente. O Código Internacional de Classificação e Nomenclatura de Vírus (CICNV ou ICVCN em inglês) permanece fora do BioCode.

Organismos em interacção

Artigos principais: Ecología, Etología e Comportamento

A ecología estuda a distribuição e a abundância de organismos vivos e as interacções destes organismos com seu meio. O meio de um organismo inclui tanto seu hábitat, que se pode descrever como a soma de factores abióticos locais como o clima e a geologia, bem como com os outros organismos com os que compartilham esse hábitat. As interacções entre organismos podem ser inter- ou intraespecíficas, e estas relações podem-se classificar segundo se para a cada um dos agentes em interacção resulta beneficiosa, perjudicial ou neutra.

Um dos pilares fundamentais da ecología é estudar o fluxo de energia que se propaga através da rede trófica, desde os produtores primários até os consumidores e detritívoros, perdendo qualidade dita energia no processo ao se dissipar em forma de calor. O principal contribua de energia aos ecosistemas é a energia proveniente do sol, mas as plantas (em ecosistemas terrestres, ou as algas nos acuáticos) têm uma eficiência fotosintética limitada, ao igual que os herbívoros e os carnívoros têm uma eficácia heterotrófica. Esta é a razão pela que um ecosistema sempre poderá manter um maior número e quantidade de herbívoros que de carnívoros, e é pelo que se conhece às redes tróficas também como "pirâmides", e é por isto que os ecosistemas têm uma capacidade de ónus limitada (e a mesma razão pela que se precisa bem mais território para produzir carne que vegetales).

Os sistemas ecológicos estudam-se a diferentes níveis, desde individuais e populacionais (ainda que em verdadeiro modo pode falar-se de uma "ecología dos genes", infraorganísmica), até os ecosistemas completos e a biosfera, existindo algumas hipóteses que postulan que esta última poderia se considerar em verdadeiro modo um "supraorganismo" com capacidade de homeostasis . A ecología é uma ciência multidiciplinar e faz uso de muitas outros ramos da ciência, ao mesmo tempo que permite aplicar alguns de suas análises a outras disciplinas: em teoria da comunicação fala-se de Ecología da informação, e em marketing estudam-se os nichos de mercado. Existe inclusive um ramo do pensamento económico que sustenta que a economia é um sistema aberto que deve ser considerado como parte integrante do sistema ecológico global.

A etología, por outra parte, estuda o comportamento animal (em particular de animais sociais como os insectos sociais, os cánidos ou os primates), e às vezes se considera um ramo da zoología. Os etólogos ocuparam-se, à luz dos processos evolutivos, do comportamento e o entendimento do comportamento segundo a teoria da selecção natural. Em verdadeiro sentido, o primeiro etólogo moderno foi Charles Darwin, cujo livro A expressão das emoções nos animais e homens influiu a muitos etólogos posteriores ao sugerir que certos rasgos do comportamento poderiam estar sujeitos à mesma pressão selectiva que outros rasgos meramente físicos.

O especialista em hormigas E. Ou. Wilson acordou uma aguda polémica em tempos mais recentes com seu livro de 1980 Sociobiología: A Nova Síntese, ao pretender que a sociobiología deveria ser uma disciplina matriz, que partindo da metodología desenvolvida pelos etólogos, englobase tanto à psicologia como à antropologia ou a sociologia e em general a todas as ciências sociais, já que em sua visão a natureza humana é essencialmente animal. Este enfoque tem sido criticado por autores como o genético R.C.Lewontin por exibir um reduccionismo que em última instância justifica e legitima as diferenças instituídas socialmente.

A etología moderna compreende disciplinas como a neuroetología, inspiradas na cibernética e com aplicações industriais no campo da robótica e a neuropsiquiatría. Também toma prestados muitos desenvolvimentos da teoria de jogos, especialmente em dinâmicas evolutivas, e alguns de seus conceitos mais populares são o de gene egoísta, criado por Richard Dawkins ou o de Meme .

Veja-se também

Referências

Enlaces externos

Wikcionario

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