biología

La biología o históricamente también las ciencias de la vida (del griego antiguo βίος bíos " vida " y λόγος lógos aquí: " doctrina ", ver también -logía ) es la ciencia de la materia viva , los seres vivos . Es una rama de las ciencias naturales y se ocupa de las leyes generales de los seres vivos, así como de las peculiaridades de los seres vivos individuales: por ejemplo, con su desarrollo , su diseño y los procesos físicos y bioquímicos dentro de ellos. La investigación se lleva a cabo en numerosas subáreas de la asignatura de biología . Las subáreas que generalmente están destinadas a comprender los seres vivos incluyen, en particular, biofísica , genética , biología molecular , ecología , fisiología , biología teórica y biología celular . La botánica ( plantas ), zoología ( animales ) y microbiología ( microorganismos y virus ) se ocupan de grandes grupos de seres vivos .

Los objetos de consideración en biología incluyen, entre otros. Moléculas , orgánulos , células y grupos de células, tejidos y órganos , pero también el comportamiento de organismos individuales y su interacción con otros organismos en su entorno . Esta variedad de objetos bajo consideración significa que una variedad de métodos , teorías y modelos son aplicados y enseñados en la asignatura de biología .

La formación de biólogos llevada a cabo en las universidades en el contexto de los estudios de biología , la biología de enseñar a los estudiantes al menos temporalmente, incluso en el contexto de Biologiedidaktik .

En los últimos tiempos, como resultado de las transiciones fluidas hacia otras áreas de la ciencia (por ejemplo , medicina , psicología y ciencias de la nutrición ) y debido a la naturaleza interdisciplinaria de la investigación, además del término biología, se han establecido nuevos términos para la investigación biológica. direcciones y cursos, como ciencias de la vida , ciencias de la vida y ciencias de la vida .

historia

Ya había reflexiones sobre la vida alrededor del año 600 a. C. En el caso del filósofo natural griego Tales de Mileto , de quien se dice que designó el agua como el principio, la fuente, de todas las cosas. Sin embargo, desde la antigüedad hasta la Edad Media, la biología se basó principalmente en la observación de la naturaleza , no en experimentos . Teorías como la teoría de los cuatro elementos o varias actitudes espirituales se incorporaron a menudo en la interpretación de las observaciones, incluido el mito de la creación del Génesis bíblico , según el cual "el Señor Dios formó al hombre del polvo de la tierra" ( Adán ) y "el aliento de vida" sopló en su nariz "-" y así el hombre se convirtió en un ser vivo ".

Charles Darwin

No fue hasta el comienzo de la revolución científica en el período moderno temprano que los naturalistas comenzaron a romper con lo sobrenatural . En los siglos XVI y XVII, por ejemplo, el conocimiento de la anatomía se amplió a través de la reanudación de secciones e invenciones como el microscopio permitieron una visión completamente nueva de un mundo que antes había sido casi invisible. El desarrollo de la química también trajo avances en biología. Se hicieron posibles experimentos que llevaron al descubrimiento de procesos de vida molecular como la fermentación y la fotosíntesis . En el siglo XIX, se sentaron las bases para dos grandes nuevas ramas de la ciencia en la investigación natural: el trabajo de Gregor Mendel sobre cruces de plantas estableció la teoría de la herencia, y más tarde la genética y los trabajos de Jean-Baptiste de Lamarck , Charles Darwin y Alfred Russel Wallace. estableció las teorías de la evolución .

El término biología, utilizado en el sentido moderno, parece haber sido introducido varias veces de forma independiente entre sí. Gottfried Reinhold Treviranus ( Biología o Filosofía de la Naturaleza Viva , 1802) y Jean-Baptiste Lamarck ( Hidrogeneología , 1802) lo utilizaron y definieron por primera vez. La palabra en sí fue utilizada ya en 1797 por Theodor Gustav August Roose (1771-1803) en el prólogo de su ensayo Basics of the Doctrine of Life Force y aparece en el título del tercer volumen de Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae de Michael Christoph Hanow. : Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia desde 1766 en adelante. El anatomista y fisiólogo alemán Karl Friedrich Burdach fue uno de los primeros en dar forma a la “biología” en un sentido amplio .

Con el mayor desarrollo de los métodos de investigación, la biología penetró en dimensiones cada vez más pequeñas. En el siglo XX se desarrollaron las subáreas de fisiología y biología molecular . Desde entonces, las estructuras fundamentales como el ADN, las enzimas, los sistemas de membranas y toda la maquinaria de la célula se han hecho visibles a nivel atómico y su función puede examinarse más de cerca. Al mismo tiempo, la evaluación de la recopilación de datos con la ayuda de métodos estadísticos se volvió cada vez más importante y reemplazó la descripción de los fenómenos individuales, que se percibía cada vez más como meramente anecdótica. Como rama de la biología teórica , la biología matemática comenzó a establecerse en la década de 1920 .

Desde finales del siglo XX, se han desarrollado nuevas disciplinas aplicadas a partir de la biología: por ejemplo, la ingeniería genética complementa los métodos clásicos de reproducción animal y vegetal y abre posibilidades adicionales para adaptar el medio ambiente a las necesidades humanas.

La biología práctica y la medicina se encontraban entre las disciplinas en las que en el Imperio alemán a finales del siglo XIX se ejercía la resistencia más vehemente a la admisión de mujeres en comparación con otras disciplinas. E. Huschke, C. Vogt, P. J. Möbius y T. aL aW von Bischoff, entre otros, intentaron demostrar la inferioridad intelectual de las mujeres para impedir su admisión a los estudios. Por el contrario, las ciencias biológicas descriptivas (pero también otras ciencias naturales descriptivas como la física y las matemáticas) fueron más avanzadas. En un estudio de A. Kirchhoff (1897), los profesores, que todavía eran exclusivamente varones, demostraron que en su mayoría estaban abiertos a la admisión de mujeres en el curso.

Progreso particular

Portada de la obra principal de Robert Hooke, Micrographia , publicada en 1665 , que contiene numerosos dibujos realizados con la ayuda de un microscopio.

Clasificación de áreas temáticas

Clasificación de materias de biología

La biología como ciencia se puede subdividir en subáreas a través de la multitud de seres vivos, técnicas de investigación y preguntas según varios criterios: Por un lado, la asignatura se puede dividir según los respectivos grupos de organismos considerados (plantas en botánica, bacterias en microbiología). Por otro lado, también se puede organizar sobre la base de los niveles de jerarquía micro y macroscópicos procesados ​​(estructuras moleculares en biología molecular, células en biología celular).

Los diferentes sistemas se superponen, sin embargo, ya que la genética, por ejemplo, considera muchos grupos de organismos y la zoología investiga tanto el nivel molecular de los animales como su comportamiento entre ellos. La figura muestra de forma compacta un pedido que conecta ambos sistemas.

La siguiente es una descripción general de los diferentes niveles jerárquicos y los temas relacionados de biología. Su clasificación se basa en la ilustración. Los temas se enumeran como ejemplos, que consideran principalmente el nivel respectivo.

microbiología

Es la ciencia y la doctrina de los microorganismos , es decir, de los seres vivos que no pueden ser vistos como individuos con el ojo desnudo: bacterias y otros organismos unicelulares , ciertos hongos , de una o pocas de las células de algas ( "microalgas") y virus .

Botánica / ciencia de las plantas

La botánica (también ciencia de las plantas) surgió de la ciencia de las plantas medicinales y se ocupa principalmente de la estructura, la historia tribal, la distribución y el metabolismo de las plantas.

Zoología / biología animal

La zoología (también biología animal) se ocupa principalmente de la construcción, la historia tribal, la distribución y las expresiones de vida de los animales.

Biología humana

La biología humana es una disciplina que se ocupa, en sentido estricto, de la biología humana, así como de los fundamentos biológicos de la medicina humana y, en un sentido más amplio, de las subáreas de la biología que son relevantes para los seres humanos. La biología humana surgió como una disciplina científica independiente solo en la segunda mitad del siglo XX.

Está relacionado con la antropología biológica , que, sin embargo, se cuenta como antropología . El objetivo de la antropología biológica con sus subregiones Primatología , evolución , antropología deportes , paleoanthropology , biología de la población, la antropología industrial , la genética , el crecimiento ( Auxología ) constitución y la ciencia forense es la descripción, análisis de causa y evolución interpretación biológica de la diversidad de biológica características de los homínidos . Sus métodos son tanto descriptivos como analíticos.

Biología Molecular

Estructura molecular de una doble hélice de ADN

El nivel básico de la jerarquía es la biología molecular. Es la subdisciplina biológica que se ocupa de las moléculas en los sistemas vivos. Las clases de moléculas biológicamente importantes incluyen ácidos nucleicos , proteínas , carbohidratos y lípidos .

Los ácidos nucleicos ADN y ARN como depósitos de información genética son un importante objeto de investigación. Se descifran los diversos genes y su regulación y se examinan las proteínas codificadas en ellos. Las proteínas también son de gran importancia. Por ejemplo, en forma de enzimas como catalizadores biológicos, son responsables de casi todas las reacciones de conversión de sustancias en los seres vivos. Además de los grupos enumerados, hay muchos más, como alcaloides , terpenos y esteroides . Lo que todos tienen en común es una estructura básica compuesta de carbono , hidrógeno y, a menudo, también oxígeno , nitrógeno y azufre . Los metales también juegan un papel en cantidades muy pequeñas en algunas biomoléculas (por ejemplo, clorofila o hemoglobina ).

Las disciplinas biológicas que se ocupan de este nivel son:

Biología Celular

Las células son unidades estructurales y funcionales básicas de los seres vivos. Se distingue entre células procariotas , que no tienen núcleo y están poco subdivididas, y células eucariotas , cuya información genética se localiza en un núcleo celular y que contienen varios orgánulos celulares . Los orgánulos celulares son espacios de reacción dentro de una célula que están delimitados por membranas simples o dobles. Permiten que se produzcan diferentes reacciones químicas al mismo tiempo, incluidas las opuestas. Una gran parte del mundo viviente está formado por organismos unicelulares . Pueden consistir en una célula procariota (la bacteria) o eucariota (como algunos hongos).

En los organismos multicelulares, muchas células del mismo tipo y función se combinan para formar tejidos . Varios tejidos con funciones entrelazadas forman un órgano .

Disciplinas biológicas, principalmente en este nivel (ejemplos) :

Biología del desarrollo

Todo ser vivo es el resultado de un desarrollo. Según Ernst Haeckel , este desarrollo se puede ver en dos niveles diferentes en términos de tiempo:

  • A través de la evolución , la forma de los organismos puede desarrollarse a lo largo de las generaciones ( filogénesis ).
  • La ontogenia es el desarrollo individual de un organismo individual desde la concepción a través de sus diversas etapas de vida o muerte. La biología del desarrollo estudia este proceso.

fisiología

La fisiología se ocupa de las funciones físicas, bioquímicas y de procesamiento de información de los seres vivos. La investigación y la formación fisiológica se llevan a cabo en los campos académicos de la biología y la medicina, así como en la psicología.

genética

Gregor Mendel es considerado el fundador de la genética . Así fue como descubrió las reglas de Mendel , que luego fueron nombradas en su honor, pero que no fueron aceptadas y confirmadas por la ciencia hasta 1900. Con mucho, la parte más importante de la genética actual es la genética molecular , que se fundó en la década de 1940.

Biología del comportamiento

La biología del comportamiento estudia el comportamiento de animales y humanos. Describe el comportamiento, hace comparaciones entre individuos y especies e intenta explicar el surgimiento de ciertos comportamientos en el curso de la historia tribal, es decir, los "beneficios" para el individuo.

Ecología / biología ambiental

El departamento de ecología (también biología ambiental) se ocupa de las interacciones entre los organismos y los factores abióticos y bióticos de su hábitat en diferentes niveles organizativos.

  • Individuos: La autecología considera principalmente los efectos de factores abióticos como la luz, la temperatura, el suministro de agua o los cambios estacionales en el individuo . Las disciplinas biológicas que también consideran este nivel son, por ejemplo, antropología , zoología, botánica y biología del comportamiento.
  • Poblaciones (demecología):
Abejas en su panal

Una población es una comunidad reproductiva dentro de una especie en un área limitada temporal y espacialmente. La ecología de poblaciones considera principalmente la dinámica de las poblaciones de un hábitat debido a cambios en la tasa de natalidad y muerte, cambios en el suministro de alimentos o factores ambientales abióticos. Este nivel también es estudiado por la biología del comportamiento y la sociobiología .

En relación con la descripción y análisis de organizaciones sociales como estufas o pack también se pueden ver las ciencias sociales aplicadas a los humanos .

  • Biocenosis (sinecología): Representan comunidades de organismos. Las plantas, los animales, los hongos, los protozoos y las bacterias dependen en su mayoría unos de otros en un ecosistema y se influyen mutuamente. Son parte de los ciclos materiales en su hábitat hasta ciclos materiales globales como el ciclo del carbono .

Los seres vivos pueden influirse entre sí de forma positiva (por ejemplo, simbiosis ), negativamente (por ejemplo , depredadores , parasitismo ) o simplemente no influir en absoluto.

La comunidad ( biocenosis ) y el hábitat ( biotopo ) forman juntos un ecosistema .

Disciplinas biológicas que se ocupan de los ecosistemas (ejemplos):

Dado que la evolución de los organismos puede conducir a una adaptación a un determinado entorno, existe un intercambio intensivo entre las dos disciplinas, que es particularmente evidente en la disciplina de la ecología evolutiva .

Biología evolutiva y sistemática

La filogenia describe el desarrollo de un tipo en el transcurso de generaciones. Aquí la biología evolutiva considera la adaptación a largo plazo a las condiciones ambientales y la división en nuevas especies .

Sobre la base del desarrollo filogenético, la taxonomía biológica organiza todos los seres vivos en un esquema. La totalidad de todos los organismos se divide en tres grupos, los dominios , que a su vez se subdividen aún más:

Árbol filogenético que muestra la clasificación de los seres vivos en los tres dominios

La zoología especial se ocupa de la clasificación de animales en este sistema , de la clasificación de plantas con botánica especial , de la clasificación de arqueas, bacterias y hongos con microbiología .

Se dibuja un árbol filogenético como representación común . Las líneas de conexión entre los grupos individuales representan la relación evolutiva. Cuanto más corto es el camino entre dos especies en tal árbol, más estrechamente están relacionadas entre sí. La secuencia de un gen generalizado se utiliza a menudo como medida de la relación.

Como en cierto sentido una síntesis de la ecología, la biología evolutiva y la sistemática, la investigación en biodiversidad se ha establecido desde finales de la década de 1980 , que también tiende puentes hacia los esfuerzos por proteger la biodiversidad y los acuerdos políticos sobre protección y sostenibilidad.

Biología sintética

En este campo, los bioingenieros intentan crear sistemas viables artificiales que estén controlados por un genoma como los organismos naturales.

Biología teórica

La biología teórica (también biología sistémica) se ocupa de los principios básicos formulados matemáticamente de los sistemas biológicos en todos los niveles organizativos.

Biologia de sistemas

La biología de sistemas intenta comprender los organismos en su totalidad funcional. Sigue la teoría del sistema y utiliza no solo modelos matemáticos sino también simulaciones por computadora. Se superpone con la biología teórica.

Métodos de trabajo de la biología

La biología utiliza muchos métodos científicos de uso común , como la observación estructurada, la documentación (notas, fotos, películas), la construcción de hipótesis , el modelado matemático, la abstracción y los experimentos. Al formular principios generales en biología y hacer conexiones, uno se basa en datos empíricos así como en teoremas matemáticos. Cuantos más intentos con diferentes puntos de partida indiquen el mismo resultado, es más probable que se reconozca como válido. Sin embargo, esta visión pragmática es controvertida; Karl Popper, en particular, se opuso a ellos. En su opinión, las teorías no se pueden corroborar, sino socavar a través de la experimentación u observación, e incluso a través de intentos fallidos de refutar una teoría (ver Subdeterminación de teorías a través de la evidencia ).

Es posible comprender las estructuras y funciones más importantes de los seres vivos con la ayuda de ciencias afines. La física , por ejemplo, proporciona una variedad de métodos de investigación. Los dispositivos ópticos simples como el microscopio óptico permiten observar estructuras más pequeñas como células y orgánulos celulares. Esto trajo una nueva comprensión de la estructura de los organismos y la biología celular abrió un nuevo campo de investigación. Una variedad de métodos de obtención de imágenes de alta resolución , como la microscopía de fluorescencia o la microscopía electrónica , son ahora estándar.

La bioquímica ha surgido como una asignatura independiente entre las ciencias de la biología y la química . Combina el conocimiento de las propiedades químicas y físicas de los componentes básicos de la vida con el efecto sobre la estructura biológica general. Con métodos químicos es posible, por ejemplo, proporcionar biomoléculas con un tinte o un isótopo radiactivo en experimentos biológicos . Esto permite rastrearlos a través de varios orgánulos celulares , el organismo o toda la cadena alimentaria.

La Bioinformática es una disciplina muy joven entre la biología y la informática . La bioinformática intenta resolver problemas biológicos utilizando métodos informáticos. A diferencia de la biología teórica, que a menudo no trabaja con datos empíricos para resolver cuestiones específicas, la bioinformática utiliza datos biológicos. Uno de los principales proyectos de investigación en biología, la secuenciación del genoma, solo fue posible con la ayuda de la bioinformática. La bioinformática también se utiliza en biología estructural, donde existen estrechas interacciones con la biofísica y la bioquímica. Una de las cuestiones fundamentales de la biología, la cuestión del origen de los seres vivos (también denominada árbol filogenético de la vida, véase la figura anterior), se aborda ahora mediante métodos bioinformáticos.

Las matemáticas se utilizan como el principal instrumento de la biología teórica que describe y analiza el contexto más general de la biología. Por ejemplo, el modelado por sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias ha demostrado ser fundamental en muchas áreas de la biología (como la teoría de la evolución , la ecología, la neurobiología y la biología del desarrollo). Las cuestiones filogenéticas se tratan utilizando métodos de matemáticas discretas y geometría algebraica.

Los métodos estadísticos se utilizan para la planificación y el análisis de pruebas .

Las diferentes subdisciplinas biológicas utilizan diferentes enfoques sistemáticos:

  • Biología matemática : establecimiento y demostración de teoremas generales de biología.
  • Sistemática biológica : caracterizar a los seres vivos y clasificarlos en un sistema en función de sus propiedades y características.
  • Fisiología: Descomposición y descripción de organismos y sus componentes con posterior comparación con otros organismos con el objetivo de explicar su función.
  • Genética: catalogar y analizar la estructura genética y la herencia
  • Biología del comportamiento, sociobiología : Observar y explicar el comportamiento de individuos, de animales similares en el grupo y de otras especies animales.
  • Ecología: Observación de una o más especies en su hábitat, su interrelación y los efectos de factores bióticos y abióticos en su forma de vida.
  • Enfoque de uso: examinar la cría y el mantenimiento de cultivos , ganado y microorganismos beneficiosos y optimizarlos variando las condiciones de mantenimiento.

Campos de aplicación de la biología

La biología es una disciplina científica que tiene muchas áreas de aplicación. La investigación biológica proporciona información sobre la estructura del cuerpo y las relaciones funcionales. Forman una base central sobre la cual la medicina y la medicina veterinaria investigan las causas y los efectos de las enfermedades en humanos y animales. En el ámbito de la farmacia , fármacos como la insulina o numerosos antibióticos se obtienen a partir de microorganismos modificados genéticamente más que de su fuente biológica natural, porque estos procesos son más baratos y muchas veces más productivos. Para los cultivos agrícolas mediante genética molecular con resistencia a las plagas y menos sensible a la sequía y la deficiencia de nutrientes. En la industria alimentaria y de la alimentación de lujo , la biología garantiza una amplia gama de alimentos de mayor calidad biológicamente y de mayor duración. Aquí, también, los componentes individuales de los alimentos provienen de microorganismos modificados genéticamente. Hoy en día , el cuajo para hacer queso ya no se extrae del estómago de los terneros, sino que se produce de forma microbiana.

Otros campos relacionados que tienen sus propios campos de aplicación son la etnobiología , la biónica , la bioeconomía , la bioinformática y la biotecnología .

"Galería de la vida" (representantes de diferentes grupos de seres vivos)

Ver también

Portal: Biología  : descripción general del contenido de Wikipedia sobre el tema de la biología

literatura

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enlaces web

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Wikcionario: biologie (en otros idiomas)  - explicaciones de significados, orígenes de palabras, sinónimos, traducciones

Evidencia individual

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