Ciências Biológicas

Biologia

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Uma mosca-da-flor, exemplo de mosca que, como o nome sugere, é encontrada próxima a flores, neste caso, sobre uma camomila.

Biologia é a ciência que estuda os seres vivos (do grego βιος - bios = vida e λογος - logos = estudo, ou seja o estudo da vida). Debruça-se sobre o funcionamento dinâmico dos organismos desde uma escala molecular subcelular até o nível populacional e interacional, tanto intraespecíficamente quanto interespecíficamente, bem como a interação da vida com seu ambiente físico-químico. O estudo destas dinâmicas ao longo do tempo é chamado, de forma geral, de biologia evolutiva e contempla o estudo da origem das espécies e populações, bem como das unidades hereditárias mendelianas, os genes. A biologia abrange um espectro amplo de áreas acadêmicas frequentemente consideradas disciplinas independentes, mas que, no seu conjunto, estudam a vida nas mais variadas escalas.

A vida é estudada à escala atômica e molecular pela biologia molecular, pela bioquímica e pela genética molecular, no que se refere àcélula pela biologia celular e à escala multicelular pela fisiologia, pela anatomia e pela histologia.[1] A biologia do desenvolvimento estuda a vida ao nível do desenvolvimento ou ontogenia do organismo individual.

Subindo na escala para grupos de mais que um organismo, a genética estuda as bases da hereditariedade e da variação entre indivíduos. A etologia estuda o comportamento dos indivíduos. A genética populacional estuda a dinâmica dos alelos nas população, enquanto que asistemática trabalha com linhagens de muitas espécies.[2] As ligações de indivíduos, populações e espécies entre si e com os seushabitats são estudadas pela ecologia e as origens de tais interações pela biologia evolutiva.[3] Uma nova área, altamente especulativa, aastrobiologia (ou xenobiologia ou ainda exobiologia[4]) estuda a possibilidade de vida para lá do nosso planeta. A biologia clínica constitui a área especializada da biologia profissional, para Diagnose em saúde e qualidade de vida, dos processos orgânicos eticamente consagrados.

Os ramos da Biologia são:

Todas as áreas de especialização dos biólogos surgem do cruzamento dos diferentes ramos da Biologia.

Índice

  [esconder] 

[editar]Princípios da biologia

Estrutura de DNA.

Apesar da biologia não descrever, ao contrário da física, os sistemas biológicos em termos de objectos que obedecem a leis imutáveis descritas de forma matemática, não deixa de ser caracterizada por um certo número de princípios e conceitos nucleares: universalidade, evolução, diversidade, continuidade, homeostase e interacção.

[editar]Universalidade: bioquímica, células e o código genético

Ver artigo principal: Vida

Existem muitas unidades universais e processos comuns que são fundamentais para todas as formas de vida. Por exemplo, quase todas as formas de vida são constituídas por células que, por sua vez, funcionam segundo uma bioquímica comum baseada no carbono. A exceção a essa regra são osvírus e os príons,[5] que não são compostos por células. Os primeiros assumem uma forma cristalizada inativa e só se reproduzem com o aparelho nuclear das células alvo. Os príons, por sua vez, são proteínas auto replicantes-infectantes, que causam, por exemplo, a encefalopatia bovina espongiforme (ou "mal da vaca louca" ).

Todos os organismos transmitem a sua hereditariedade através de material genético baseado em ácidos nucleicos, podendo ser ou DNA (Ácido desoxirribonucléico) ou RNA (Ácido ribonucléico), usando um código genético universal.[6] Durante o desenvolvimento o tema dos processos universais está também presente: por exemplo, na maioria dos organismos metazoários, os passos básicos do desenvolvimento inicial do embrião partilham estágios morfológicos semelhantes e envolvem genes similares.

[editar]Evolução: o princípio central da biologia

Ver artigo principal: Evolução

Um dos conceitos nucleares e estruturantes em biologia é que toda a vida descende de um ancestral comum mediante um processo de evolução.[7] De fato, é uma das razões pelas quais os organismos biológicos exibem a notável similaridade de unidades e processos discutida na seção anterior.Charles Darwin estabeleceu a evolução como uma teoria viável ao enunciar a sua força motriz: a seleção natural. (Alfred Russel Wallace é comumente reconhecido como co-autor deste conceito).[3] A deriva genética foi admitida como um mecanismo adicional na chamada síntese moderna. A história evolutiva duma espécie, que descreve as várias espécies de que aquela descende e as características destas, juntamente com a sua relação com outras espécies vivas, constituem a sua filogenia.[8] A elaboração duma filogenia recorre às mais variadas abordagens, desde a comparação de genesno âmbito da biologia molecular[9][10] ou da genómica[11] até comparação de fósseis e outros vestígios de organismos antigos pelapaleontologia.[12][Nota 1] As relações evolutivas são analisadas e organizadas mediante vários métodos, nomeadamente a filogenia, a fenética e acladística.[13] Os principais eventos na evolução da vida, tal como os biólogos os vêem, podem ser resumidos nesta cronologia evolutiva.

[editar]Diversidade: a variedade dos organismos vivos

Suposta árvore filogenética da vida.

Apesar da unidade subjacente, a vida exibe uma diversidade surpreendente em termos demorfologia, comportamento e ciclos de vida. A classificação de todos os seres vivos é uma tentativa de lidar com toda esta diversidade, e o objecto de estudo da sistemática e da taxonomia. A taxonomia separa os organismos em grupos chamados taxa, enquanto que a sistemática procura estabelecer relações entre estes. Uma classificação científica deve reflectir as árvores filogenéticas,[9] também chamadas árvores evolutivas, dos vários organismos.

Tradicionalmente, os seres vivos são divididos em cinco reinos:

Monera -- Protista -- Fungi -- Plantae -- Animalia

Contudo, vários autores consideram este sistema desactualizado. Abordagens mais modernas começam geralmente com o sistema dos três domínios:

Archaea (originalmente Archaebacteria) -- Bacteria (originalmente Eubacteria) -- Eukaryota[14]

Estes domínios são definidos com base em diferenças a nível celular, como a presença ou ausência de núcleo e a estrutura da membrana exterior. Existe ainda toda uma série de parasitas intracelulares considerados progressivamente menos “vivos” em termos da sua actividade metabólica:

Vírus -- Viróides -- Priões

[editar]Homeostase: adaptação à mudança

Ver artigo principal: Homeostase

A homeostase[Nota 2] é a propriedade de um sistema aberto de regular o seu ambiente interno de modo a manter uma condição estável mediante múltiplos ajustes de um equilíbrio dinâmicocontrolados pela interação de mecanismos de regulação.[15] Todos os organismos, unicelulares e multicelulares, exibem homeostase. A homeostase pode-se manifestar ao nível da célula, na manutenção duma acidez (pH) interna estável, do organismo, na temperatura interna constante dos animais de sangue quente, e mesmo do ecossistema, no maior consumo de dióxido de carbono atmosférico devido a um maior crescimento da vegetação provocado pelo aumento do teor de dióxido de carbono na atmosfera. Tecidos e órgãos também mantêm homeostase.

[editar]Interacção: grupos e ambientes

Todo o ser vivo interage com outros organismos e com o seu ambiente. Uma das razões pelas quais os sistemas biológicos são tão difíceis de estudar é precisamente a possibilidade de tantas interacções diferentes com outros organismos e com o ambiente. Uma bactéria microscópica reagindo a um gradiente local de açúcar está a reagir ao seu ambiente exactamente da mesma forma que um leão está a reagir ao seu quando procura alimento na savana africana, ou um avestruz proteje seu ninho comunal na África.[16] Dentro duma mesma espécie ou entre espécies, oscomportamentos podem ser cooperativos, agressivos, parasíticos ou simbióticos. A questão torna-se mais complexa à medida que um número crescente de espécies interage num ecossistema. Este é o principal objecto de estudo da ecologia.

[editar]Âmbito da biologia

 Ver página anexa: Disciplinas da biologia

A biologia tornou-se um campo de investigação tão vasto que geralmente não é estudada como uma única disciplina, mas antes dividida em várias disciplinas subordinadas. Consideramos aquiquatro grandes agrupamentos. O primeiro consiste nas disciplinas que estudam as estruturas básicas dos sistemas vivos: células, genes, etc.; um segundo agrupamento aborda ofuncionamento destas estruturas ao nível dos tecidos, órgãos e corpos; um terceiro incide sobre os organismos e o seu ciclo de vida; um último agrupamento de disciplinas foca-se nasinteracções. Note-se, contudo, que estas descrições, estes agrupamentos e as fronteiras entre estes são apenas uma descrição simplificada do todo que é a investigação biológica. Na realidade, as fronteiras entre disciplinas são muito fluidas e a maioria das disciplinas recorre frequentemente a técnica doutras disciplinas. Por exemplo, a biologia evolutiva[7][3] apoia-se fortemente em técnicas da biologia molecular para determinar sequências de DNA que ajudam a perceber a variação genética dentro duma população; e a fisiologia recorre com frequência àbiologia celular na descrição do funcionamento dos sistemas de órgãos.

[editar]Estrutura da vida

Ver artigo principal: Biologia molecular, Biologia celular, Genética, Biologia do desenvolvimento
Ilustração do Kunstformen der Naturmostrando uma variedade de beija-flores.

A biologia molecular é o estudo da biologia ao nível molecular, sobrepondo-se em grande parte com outras áreas da biologia, nomeadamente agenética e a bioquímica. Ocupa-se essencialmente das interacções entre os vários sistemas celulares, incluindo a correlação entre DNA, RNA e asíntese proteica, e de como estas interacções são reguladas.[17]

A biologia celular estuda as propriedades fisiológicas das células, bem como o seu comportamento, interacções e ambiente, tanto ao nívelmicroscópico como molecular. Ocupa-se tanto de organismos unicelulares como as bactérias, como de células especializadas em organismos multicelulares como as dos humanos.[18][17]

Compreender a composição e o funcionamento das células é essencial para todas as ciências biológicas. Avaliar as semelhanças e as diferenças entre os diferentes tipos de células é particularmente importante para estas duas disciplinas, e é a partir destas semelhanças e diferenças fundamentais que emerge um padrão unificador que permite que os princípios deduzidos a partir dum tipo de célula sejam extrapolados e generalizados para outros tipos de célula.

A genética é a ciência dos genes, da hereditariedade e da variação entre organismos. Na investigação moderna, providencia ferramentas importantes para o estudo da função dum gene particular e para a análise de interacções genéticas. Nos organismos, a informação genética normalmente está noscromossomas, mais concretamente, na estrutura química de cada uma das moléculas de DNA.

Os genes codificam a informação necessária para a síntese de proteínas que, por sua vez, desempenham um papel essencial, se bem que longe de absoluto, na determinação do fenótipo do organismo.

A biologia do desenvolvimento estuda o processo pelo qual os organismos crescem e se desenvolvem. Confinada originalmente àembriologia,[19][20] nos nossos dias estuda o controle genético do crescimento e diferenciação celular e da morfogénese, o processo que dá origem aos tecidos, órgãos e à anatomia em geral. Entre as espécies privilegiadas nestes estudos encontram-se o nemátode Caenorhabditis elegans, a mosca-do-azeite Drosophila melanogaster,[21] o peixe-zebra[22] Brachydanio rerio ou Danio rerio, o camundongo Mus musculus, e a erva Arabidopsis thaliana.

[editar]Fisiologia dos organismos

Ver artigo principal: Fisiologia e Anatomia

A fisiologia estuda os processos mecânicos, físicos e bioquímicos dos organismos vivos, tentando compreender como as várias estruturas funcionam como um todo. É tradicionalmente dividida em fisiologia vegetal e fisiologia animal, mas os princípios da fisiologia são universais, independentemente do organismo estudado. Por exemplo, informação acerca da fisiologia duma célula delevedura também se aplica a células humanas, e o mesmo conjunto de técnicas e métodos é aplicado à fisiologia humana ou à de outras espécies, animais e vegetais.

A anatomia é uma parte importante da fisiologia e estuda a forma como funcionam e interagem os vários sistemas dum organismo, como, por exemplo, os sistemas nervoso, imunitário,endócrino, respiratório e circulatório. O estudo destes sistemas é partilhado com disciplinas da medicina como a neurologia, a imunologia e afins.

[editar]Diversidade e evolução dos organismos

Ver artigo principal: Biologia evolutiva, Botânica e Zoologia
Charles Darwin, em fotografia de1880.

A biologia evolutiva ocupa-se da origem e descendência de entidades biológicas (espécies, populações ou mesmo genes), bem como da sua modificação ao longo do tempo, ou seja, da sua evolução. É uma área heterogénea onde trabalham investigadores oriundos das mais variadas disciplinas taxonómicas, tais como a mamalogia, a ornitologia e a herpetologia, que usam o seu conhecimento sobre esses organismos para responder a questões gerais de evolução. Inclui ainda os paleontólogos que estudam fósseis[23] para responder a questões acerca do modo e do tempo da evolução,[24] e teóricos de áreas como agenética populacional[2] e a teoria evolutiva. Na década de 1990, a biologia do desenvolvimento recuperou o seu papel na biologia evolutiva após a sua exclusão inicial da síntese moderna. Áreas como a filogenia, a sistemática e a taxonomia estão relacionadas com a biologia evolutiva e são por vezes consideradas parte desta.

As duas grandes disciplinas da taxonomia são a botânica e a zoologia. A botânica ocupa-se do estudo das plantas e abrange um vasto leque de disciplinas que estudam o seu crescimento, reprodução, metabolismo, desenvolvimento, doenças e evolução. A zoologia ocupa-se do estudo dos animais, incluindo aspectos como a sua fisiologia, anatomia e embriologia. Tanto a botânica como a zoologia se dividem em disciplinas menores especializadas em grupos particulares de animais e plantas. A taxonomia inclui outras disciplinas que se ocupam doutros organismos além das plantas e dos animais, como, por exemplo, a micologia, que estuda os fungos. Os mecanismos genéticos e de desenvolvimento partilhados por todos os organismos são estudados pelabiologia molecular, pela genética molecular e pela biologia do desenvolvimento.

[editar]Classificação da vida

O sistema de classificação dominante é conhecido como taxonomia lineana, que inclui conceitos como a estruturação em níveis e a nomenclatura binomial. A atribuição de nomes científicos a organismos é regulada por acordos internacionais como o Código Internacional de Nomenclatura Botânica (ICBN), o Código Internacional de Nomenclatura Zoológica (ICZN), e o Código Internacional de Nomenclatura Bacteriana (ICNB). Um esboço dum código único foi publicado em 1997 numa tentativa de uniformizar a nomenclatura nas três áreas, mas que parece não ter sido ainda adoptado formalmente. O Código Internacional de Classificação e Nomenclatura de Vírus (ICVCN) não foi incluído neste esforço de uniformização.

[editar]Interacções entre organismos

Ver artigo principal: Ecologia, Etologia

A ecologia estuda a distribuição e a abundância dos organismos vivos, e as interações dos organismos entre si e com o seu ambiente.[16] O ambiente de um organismo inclui não só o seu habitat, que pode ser descrito como a soma dos fatores abióticos locais tais como o clima e a geologia, mas também pelos outros organismos com quem partilha o seu habitat. Os sistemas ecológicos são estudados a diferentes níveis, do individual e populacional ao do ecossistema e da biosfera. A ecologia é uma ciência multidisciplinar, recorrendo a vários outros domínios científicos.

A etologia estuda o comportamento animal (com particular ênfase nos animais sociais como os primatas e os canídeos) e é por vezes considerada um ramo da zoologia. Uma preocupação particular dos etólogos prende-se com a evolução do comportamento e a sua compreensão em termos da teoria da seleção natural. De certo modo, o primeiro etólogo moderno foi Charles Darwin, cujo livro The expression of the emotions in animals and men[Nota 3] influenciou muitos etólogos.

[editar]História da Biologia

Ver artigo principal: Biólogos famosos e História da biologia

Formado por combinação do grego βίος (bios), que significa vida, e λόγος (logos), que significa palavra, ideia, a palavra biologia no seu sentido moderno parece ter sido introduzida independentemente por Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802[25]) e por Jean-Baptiste Lamarck (Hydrogéologie, 1802). A palavra propriamente dita pode ter sido cunhada em 1800 por Karl Friedrich Burdach, mas aparece no título do Volume 3 da obra de Michael Christoph Hanov Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia, publicada em 1766.

[editar]Notas

  1. ↑ É possível que o termo "paleontologia" tenha sido cunhado por Johann Fischer von Waldheim (em Gould, Stephen Jay. Dinosaur in a Haystack (em inglês). New York: Harmony Books, 1995. 480 p. p. 261. ISBN 0-517-70393-9)
  2. ↑ Este termo foi introduzido pelo fisiologista Walter Bradford Cannon em seu livro The Wisdom of the Body de 1932 (em Sperelakis, Nicholas (editor); Freedman, Jeffrey C. (autor do capítulo); Ferguson, Donald G. (autor do capítulo). Cell Physiology Sourcebook: A Molecular Approach (em inglês). 3ª ed. San Diego, California: Academic Press. Capítulo: 1:Biophysical Chemistry of Physiological Solutions, 1235 p. p. 3. ISBN 0-12-656977-0)
  3. ↑ Este livro seria apenas um capítulo do livro "A Descendência do Homem e Seleção em Relação ao Sexo", mas Darwin após organizar as anotações, percebeu necessitar de um tratado separado (em Darwin, Charles. Autobiografia: 1809-1882. Rio de Janeiro: Contraponto, 2000. 127 p. p. 114. ISBN 85-85910-35-6)

Referências

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  2. ↑ a b Gillespie, John H. Population Genetics: A Concise Guide. Baltimore/London: The John Hopkins University Press, 1998. 169 p. p. 1. ISBN 0-8018-5755-4
  3. ↑ a b c Futuyma, Douglas J. Evolutionary Biology (em inglês). 2ª ed. Sunderland, Massachusetts: Sinauer. 600 p. p. 374. ISBN 0-87893-188-0
  4. ↑ Gould, Stephen Jay. The Flamingo´s Smile. New York: W. W. Norton, 1985. 476 p. p. 403-413.ISBN 0-393-30375-6
  5. ↑ Holzenburg, Andreas (editor); Bogner, Elke (editor); Bellon, Anne (autor de capítulo); Vey, Martin (autor de capítulo). Structure-Function Relationships of Human Pathogenic Virus (em inglês). New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2002. Capítulo: 5.1:Prions, 528 p. p. 255-285. ISBN 0-306-46768-2
  6. ↑ Stansfield, William D.; Colomé, Jaime S.; Cano, Raúl J. Molecular and Cell Biology (em inglês). New York: McGraw-Hill. 122 p. p. 24. ISBN 0-07-139881-3
  7. ↑ a b Futuyma, Douglas J. Evolution. Sunderland, Massachusetts: Sinauer. 603 p. ISBN 978-0-87893-187-3
  8. ↑ Ridley, Mark. The Problems of Evolution (em inglês). New York/Oxford: Oxford University Press, 1985. Capítulo: 6: Principles of Classification, 159 p. p. 73-88. ISBN 0-19-219194-2
  9. ↑ a b Nei, Masatoshi; Kumar, Sudhir. Molecular Evolution and Phylogenetics (em inglês). Oxford: Oxford University Press, 2000. p. 1-113. ISBN 0-19-513585-7
  10. ↑ Hall, Barry G.. Phylogenetic Trees Made Easy: A How-To manual for Molecular Biologists (em inglês). 2ª ed. Sunderland, massachusetts: Sinauer, 2004. p. 7-8. ISBN 0-87893-312-3
  11. ↑ Gibson, Greg; Muse, Spencer V. A Primer of Genome Science (em inglês). 2ª ed. Sunderland, Massachusetts: Sinauer, 2004. 378 p. p. 1. ISBN 0-87893-232-1
  12. ↑ Gould, Stephen Jay. Dinosaur in a Haystack (em inglês). New York: Harmony Books, 1995. 480 p. p. 261. ISBN 0-517-70393-9
  13. ↑ Ridley, Mark. Evolution (em inglês). 2ª ed. Cambridge, Massachusetts: Blackwell Science. Capítulo: The Idea of Species, 719 p. ISBN 0-86542-495-0
  14. ↑ Lesk, Arthur M. Introduction to Bioinformatics (em inglês). 3ª ed. Oxford: Oxford University Press, 2008. 474 p. p. 23. ISBN 978-0-19-920804-3
  15. ↑ Sperelakis, Nicholas (editor); Freedman, Jeffrey C. (autor do capítulo); Ferguson, Donald G. (autor do capítulo). Cell Physiology Sourcebook: A Molecular Approach (em inglês). 3ª ed. San Diego, California: Academic Press. Capítulo: 1:Biophysical Chemistry of Physiological Solutions, 1235 p. p. 3. ISBN 0-12-656977-0
  16. ↑ a b Bertram, Briam C. R. The Ostrich Communal Nesting System: Monographs in Behavior and Ecology (em inglês). Princeton, New Jersey: Princeton University Press, 1992. Capítulo: 5: Ecological Aspects, 196 p. p. 71-101. ISBN 0-691-08785-7
  17. ↑ a b Karp, Gerald. Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments (em inglês). 5ª ed. New Jersey: John Wiley, 2008. 776 p. ISBN 978-0-470-04217-5
  18. ↑ Bolsover, Stephen R.; Hyams, Jeremy S.; Shephard, Elizabeth A.; White, Hugh A.; Wiedemann, Claudia G. Cell Biology (em inglês). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2004. 531 p. ISBN 0-471-26393-1
  19. ↑ Darwin, Charles. A Origem das Espécies e a Seleção Natural. São Paulo: Hemus, 2003. 471 p. p. 415-424. ISBN 85-289-0134-3
  20. ↑ De Felici, Massimo; Siracusa, Gregorio. (2000). "The rise of embryology in Italy: from the Renaissance to the early 20th Century". Int. J. Dev. Biol. 44 pp. 515-521. ISSN 1696-3547.
  21. ↑ Dobzhansky, Theodosius. Genetics of the Evolutionary Process. New York/London: Columbia University Press, 1970. 117-120;180-184 p. p. 505.
  22. ↑ Marshak, Daniel R. (editor); Gardner, Richard L.(editor); Gottlieb, David (editor). Stem Cell Biology. New York: Cold Spring Harbour Laboratory Press, 2002. 550 p. p. 196. ISBN 0-87969673-7
  23. ↑ Paul, Gregory S. (editor); Benton, Michael (autor do capítulo). The Scientifc American Book of Dinosaurs: The Best Minds in Paleontology Create a Portrait of the Prehistoric Era (em inglês). New York: St. Martin´s Griffin, 2000. Capítulo: A Brief History of Dinosaur Paleontology, 424 p. p. 10-44. ISBN 0-312-31008-0
  24. ↑ Gould, Stephen Jay. A Montanha de Moluscos de Leonardo da Vinci: Ensaios Sobre História Natural. São Paulo: Companhia das Letras, 2003. 511 p. p. 179-190. ISBN 85-359-0431-X
  25. ↑ Treviranus, Gottfried Reinhold. Biologie: Oder Philosophie Der Lebenden Natur Für Naturforscher Und Aerzte (em alemão). [S.l.]: Nabu Press, 2011. 510 p. 6 vol. vol. 1. ISBN 1-24539149-6

    Bibliografia