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Biología

La biología es el estudio científico de la vida y los organismos vivos . Es una ciencia natural amplia que abarca una gran variedad de campos y principios unificadores que expli...

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La biología es el estudio científico de la vida y los organismos vivos . Es una ciencia natural amplia que abarca una gran variedad de campos y principios unificadores que explican la estructura, la función, el crecimiento, el origen , la evolución y la distribución de la vida. Cinco temas fundamentales son centrales para la biología: la célula como unidad básica de la vida, los genes y la herencia como base de la herencia, la evolución como motor de la diversidad biológica , la transformación de la energía para el mantenimiento de los procesos vitales y la homeostasis , el mantenimiento de la estabilidad interna. [ 1 ] [ 2 ]

La biología estudia la vida en múltiples niveles de organización , desde moléculas y células hasta organismos, poblaciones y ecosistemas . Entre sus subdisciplinas se incluyen la biología molecular , la fisiología , la ecología , la biología evolutiva , la biología del desarrollo y la sistemática , entre otras. Cada uno de estos campos aplica diversos métodos para investigar fenómenos biológicos, como la observación, la experimentación y la modelización matemática . La biología moderna se fundamenta en la teoría de la evolución por selección natural , formulada por primera vez por Charles Darwin , y en la comprensión molecular de los genes codificados en el ADN . El descubrimiento de la estructura del ADN y los avances en genética molecular han transformado numerosas áreas de la biología, dando lugar a aplicaciones en medicina , agricultura , biotecnología y ciencias ambientales .

Los biólogos clasifican los organismos —desde arqueas y bacterias unicelulares hasta plantas , hongos y animales multicelulares— basándose en características compartidas y relaciones evolutivas, utilizando la taxonomía y la filogenética .

Etimología

Del griego βίος ( bíos ) 'vida', (de la raíz protoindoeuropea *gwei-, vivir) y λογία ( logia ) 'estudio de'. El compuesto aparece en el título del Volumen 3 de Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae de Michael Christoph Hanow : Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia , publicado en 1766. El término biología en su sentido moderno parece haber sido introducido de forma independiente por Thomas Beddoes (en 1799), [ 3 ] Karl Friedrich Burdach (en 1800), Gottfried Reinhold Treviranus ( Biologie oder Philosophie der lebenden Natur , 1802) y Jean-Baptiste Lamarck ( Hydrogéologie , 1802). [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

Historia

Las raíces más antiguas de la ciencia, que incluían la medicina, se remontan al antiguo Egipto y Mesopotamia , alrededor del 3000 al 1200 a . C. [ 7 ] [ 8 ] Sus contribuciones moldearon la filosofía natural de la antigua Grecia . [ 9 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 10 ] [ 11 ] Filósofos griegos antiguos como Aristóteles (384-322 a. C.) contribuyeron ampliamente al desarrollo del conocimiento biológico. [ 12 ] Exploró la causalidad biológica y la diversidad de la vida. Su sucesor, Teofrasto , inició el estudio científico de las plantas. [ 13 ] Entre los eruditos del mundo islámico medieval que escribieron sobre biología se encuentran al-Jahiz (781-869) y Al-Dīnawarī (828-896), quien escribió sobre botánica. [ 14 ]

La biología comenzó a desarrollarse rápidamente con la mejora drástica del microscopio por parte de Anton van Leeuwenhoek . Fue entonces cuando los investigadores descubrieron los espermatozoides , las bacterias, los infusorios y la diversidad de la vida microscópica. Las investigaciones de Jan Swammerdam llevaron a un nuevo interés en la entomología y ayudaron a desarrollar técnicas de disección y tinción microscópicas . [ 15 ] Los avances en la microscopía tuvieron un profundo impacto en el pensamiento biológico. A principios del siglo XIX, los biólogos señalaron la importancia central de la célula . En 1838, Schleiden y Schwann comenzaron a promover las ideas ahora universales de que (1) la unidad básica de los organismos es la célula y (2) que las células individuales tienen todas las características de la vida, aunque se opusieron a la idea de que (3) todas las células provienen de la división de otras células, continuando apoyando la generación espontánea . Sin embargo, Robert Remak y Rudolf Virchow pudieron reificar el tercer principio, y para la década de 1860 la mayoría de los biólogos aceptaban los tres principios que se consolidaron en la teoría celular . [ 16 ] [ 17 ]

Mientras tanto, la taxonomía y la clasificación se convirtieron en el foco de los naturalistas. Carl Linnaeus publicó una taxonomía básica del mundo natural en 1735, y en la década de 1750 introdujo nombres científicos para todas sus especies. [ 18 ] Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon , trató las especies como categorías artificiales y las formas vivientes como maleables, incluso sugiriendo la posibilidad de un ancestro común . [ 19 ]

En 1842, Charles Darwin escribió el primer esbozo de El origen de las especies . [ 20 ]

El pensamiento evolucionista serio se originó con los trabajos de Jean-Baptiste Lamarck , quien presentó una teoría coherente de la evolución. [ 21 ] El naturalista británico Charles Darwin , combinando el enfoque biogeográfico de Humboldt , la geología uniformista de Lyell , los escritos de Malthus sobre el crecimiento de la población y su propia experiencia morfológica y extensas observaciones naturales, forjó una teoría evolutiva más exitosa basada en la selección natural ; razonamientos y evidencias similares llevaron a Alfred Russel Wallace a llegar de forma independiente a las mismas conclusiones. [ 22 ] [ 23 ]

La base de la genética moderna comenzó con el trabajo de Gregor Mendel en 1865. [ 24 ] Este delineó los principios de la herencia biológica. [ 25 ] Sin embargo, la importancia de su trabajo no se reconoció hasta principios del siglo XX, cuando la evolución se convirtió en una teoría unificada, ya que la síntesis moderna concilió la evolución darwiniana con la genética clásica . [ 26 ] En las décadas de 1940 y principios de 1950, una serie de experimentos de Alfred Hershey y Martha Chase señalaron al ADN como el componente de los cromosomas que contenía las unidades portadoras de rasgos que se habían conocido como genes . El enfoque en nuevos tipos de organismos modelo, como virus y bacterias, junto con el descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN por James Watson y Francis Crick en 1953, marcó la transición a la era de la genética molecular . Desde la década de 1950 en adelante, la biología se ha expandido enormemente en el dominio molecular . El código genético fue descifrado por Har Gobind Khorana , Robert W. Holley y Marshall Warren Nirenberg después de que se comprendiera que el ADN contenía codones . El Proyecto Genoma Humano se lanzó en 1990 para mapear el genoma humano . [ 27 ]

Campos

Bioquímica

La bioquímica es el estudio de los procesos químicos dentro de los organismos vivos y relacionados con ellos . [ 28 ]

Biología molecular

La biología molecular es la rama de la biología que busca comprender la base molecular de la actividad biológica dentro y entre las células. Se centra principalmente en el estudio de los ácidos nucleicos (como el ADN y el ARN ) y las proteínas . Examina la estructura, la función y las interacciones de estas macromoléculas a medida que orquestan procesos como la replicación , la transcripción , la traducción , la síntesis de proteínas y las interacciones biomoleculares complejas . [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

En 1953, el experimento de Miller-Urey demostró que los compuestos orgánicos podían sintetizarse abióticamente dentro de un sistema cerrado que imitaba las condiciones de la Tierra primitiva , lo que sugiere que las moléculas orgánicas complejas podrían haber surgido espontáneamente en la Tierra primitiva en el proceso de abiogénesis . [ 32 ] [ 33 ]

Biología celular

La biología celular es la rama de la biología que estudia la estructura, la función y el comportamiento de las células . [ 34 ] [ 35 ]

La bioenergética es un campo de la bioquímica y la biología celular que se ocupa del flujo de energía a través de los sistemas vivos. [ 36 ] Esta es un área activa de investigación biológica que incluye el estudio de la transformación de la energía en los organismos vivos y el estudio de miles de procesos celulares diferentes , como la respiración celular y otros procesos metabólicos y enzimáticos que permiten el uso de la energía. [ 37 ]

Genética

Cuadro de Punnett que representa el cruce entre dos plantas de guisantes heterocigotas para flores moradas (B) y blancas (b).

La genética es el estudio científico de la herencia. [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] La genética clásica , específicamente, es el estudio de cómo los genes y los rasgos se transmiten de padres a hijos; sus principios se denominan herencia mendeliana . [ 25 ] Un cuadro de Punnett puede utilizarse para predecir los resultados de un cruzamiento de prueba. La teoría cromosómica de la herencia , que establece que los genes se encuentran en los cromosomas, fue respaldada por los experimentos de Thomas Morgan con moscas de la fruta , que establecieron la relación entre el color de los ojos y el sexo en estos insectos. [ 41 ]

biología del desarrollo evolutivo

La biología evolutiva del desarrollo compara los procesos de desarrollo de diferentes organismos para inferir cómo evolucionaron dichos procesos. El campo surgió a principios del siglo XIX, cuando la embriología se enfrentó a un misterio: los zoólogos desconocían cómo se controlaba el desarrollo embrionario a nivel molecular. Charles Darwin observó que la similitud de los embriones implicaba un ancestro común, pero se lograron pocos avances hasta la década de 1970. Entonces, la tecnología del ADN recombinante finalmente unió la embriología con la genética molecular . [ 42 ] [ 43 ] Un descubrimiento clave en sus inicios fue el de los genes homeóticos que regulan el desarrollo en una amplia gama de eucariotas . [ 44 ] El campo explora la homología profunda , el hallazgo de que órganos disímiles como los ojos de insectos , vertebrados y moluscos cefalópodos , que durante mucho tiempo se creyó que habían evolucionado por separado, están controlados por genes similares del conjunto de herramientas genéticas evo-devo . [ 45 ]

biología evolutiva

La biología evolutiva es un subcampo de la biología que analiza los mecanismos de la evolución . La evolución explica la unidad y la diversidad de la vida en la Tierra; Theodosius Dobzhansky afirmó célebremente que "nada en biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución". [ 46 ] La genética de poblaciones, por ejemplo, estudia cómo se desarrolla la variación genética, cómo se hereda y cómo los mecanismos evolutivos dan forma a la composición genética de una población. [ 47 ] La investigación en biología evolutiva abarca muchos temas e incorpora ideas de diversas áreas, como la genética molecular y la biología matemática y teórica . Algunos campos de la investigación evolutiva intentan explicar fenómenos que no fueron bien explicados en la síntesis evolutiva moderna. Estos incluyen la especiación , [ 48 ] [ 49 ] la evolución de la reproducción sexual , [ 50 ] [ 51 ] la evolución de la cooperación , la evolución del envejecimiento , [ 52 ] y la capacidad de evolución . [ 53 ]

Ecología

La ecología es el estudio de la distribución y abundancia de la vida, la interacción entre los organismos y su entorno . [ 54 ]

Sistemática, filogenética y taxonomía

La sistemática es el estudio de la diversificación de las formas de vida, tanto pasadas como presentes, y las relaciones entre los seres vivos a lo largo del tiempo. Estas relaciones se visualizan como árboles evolutivos , se estudian mediante la filogenética y se crea una taxonomía unificada de la vida. [ 55 ] [ 56 ]

biología de la conservación

La biología de la conservación es el estudio de la conservación de la biodiversidad de la Tierra con el objetivo de proteger las especies , sus hábitats y los ecosistemas de tasas excesivas de extinción y la erosión de las interacciones bióticas. [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] Se ocupa de los factores que influyen en el mantenimiento, la pérdida y la restauración de la biodiversidad y la ciencia de sostener los procesos evolutivos que generan diversidad genética , poblacional, de especies y de ecosistemas. [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] La preocupación surge de estimaciones que sugieren que hasta el 50% de todas las especies del planeta desaparecerán en los próximos 50 años, [ 64 ] lo que ha contribuido a la pobreza, el hambre y reiniciará el curso de la evolución en este planeta. [ 65 ] [ 66 ] Los biólogos de la conservación investigan las tendencias de pérdida de biodiversidad , las extinciones de especies y el efecto negativo que estas están teniendo en nuestra capacidad de sostener el bienestar de la sociedad humana. [ 67 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]

Véase también

Referencias

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Lecturas adicionales

  • El filocódigo de la OSU
  • Diccionario de biología en línea

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