La biología (del griego βίος [bíos] ‘vida’, y -λογία [-logía] ‘tratado’, ‘estudio’ o ‘ciencia’) es la ciencia natural que estudia todo lo relacionado con la vida y lo orgánico, incluyendo los procesos, sistemas, funciones, mecanismos u otros caracteres biológicos subyacentes a los seres vivos en diversos campos especializados que abarcan su morfología, fisiología, filogénesis, desarrollo, evolución, distribución e interacciones en los niveles macroscópico y microscópico.
La biología es la ciencia que estudia a los seres vivos en todos sus niveles. Se ocupa de describir las características y comportamientos de los organismos individuales, de las especies en su conjunto y de las relaciones que existen entre ellos. Asimismo, analiza las interacciones de los seres vivos con su entorno. Su propósito es comprender la estructura y el funcionamiento común a todos los organismos, con el fin de establecer las leyes generales que rigen la vida orgánica y sus principios fundamentales.
La escala de estudio va desde los subcomponentes biofísicos hasta los sistemas complejos, los cuales componen los niveles de la organización biológica. La biología moderna se divide en subdisciplinas según los tipos de organismos y la escala en que se los estudia. Por ejemplo, la biología molecular es el estudio de las biomoléculas fundamentales de la vida, mientras que la biología celular tiene como objeto el análisis de la célula, que es la unidad constitutiva básica de toda la vida. A niveles más elevados, la anatomía y la fisiología, por ejemplo, estudian la estructura y el funcionamiento interno de los organismos, respectivamente, mientras que la ecología se ocupa de los hábitats naturales y su relación con los seres vivos.
Los campos biológicos como la botánica, la zoología y la medicina surgieron desde los primeros momentos de la civilización, mientras que la microbiología emergió en el con la invención del microscopio. Sin embargo, no fue hasta el cuando la biología se unificó, una vez que se descubrieron coincidencias en todos los seres vivos y se estudiaron como un conjunto. Algunos desarrollos clave en la ciencia de la biología fueron la genética, la teoría de la evolución mediante selección natural, la teoría microbiana de la enfermedad y la aplicación de técnicas de física y química a nivel celular y molecular, que dieron lugar a la biofísica y bioquímica, respectivamente.
En su sentido moderno, la palabra «biología» parece haber sido introducida independientemente por Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802) y por Jean-Baptiste Lamarck (Hydrogéologie, 1802). Generalmente, se dice que el término fue acuñado en 1800 por Karl Friedrich Burdach, aunque se menciona en el título del tercer volumen de Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia, de Michael Christoph Hanow y publicado en 1766.
Al científico que estudia la vida en general se le conoce como biólogo y pueden especializarse en cualquier rama de esta ciencia, aunque también pueden adquirir el apelativo de su especialidad, p. Ej: zoólogo, botánico, micólogo, microbiólogo, genetista, biólogo molecular, etc. No obstante, tradicionalmente se los suele clasificar en dos grandes subgrupos; los biólogos de laboratorio, quienes normalmente realizan trabajo de laboratorio; y los biólogos de campo, que generalmente se dedican al trabajo de campo, si bien ambos deben tener la formación adecuada y los conocimientos fundamentales de ambos ámbitos para poder desempeñar su profesión.
Etimología El origen de la palabra ‘biología’ se encuentra en el griego βίος [bíos] que hace acepción a «vida» y -λογία [-logía] que significa «tratado», «estudio» o «ciencia», por lo que se puede connotar como la «ciencia de la vida».
Historia de la biología
miniatura|Lámina de colibríes en el Kunstformen der Natur (1899) de Ernst Haeckel. La historia de la biología trata sobre el estudio del mundo vivo desde los tiempos antiguos hasta los modernos. Aunque el concepto de biología como campo coherente único floreció en el , las ciencias biológicas emergieron de las tradiciones de la medicina y la historia natural, llegando hasta la medicina egipcia antigua y los trabajos de Aristóteles y Galeno en el antiguo mundo grecorromano, que se desarrollaron más en la Edad Media con la medicina islámica y estudiosos como al-Jahiz, Avicena, Avenzoar, Ibn al-Baitar e Ibn Nafis. Durante el Renacimiento y al comienzo de la Edad Moderna, el pensamiento biológico se revolucionó en Europa por un interés renovado en el empirismo y el descubrimiento de muchos organismos nuevos. Prominentes en este movimiento lo eran Andrés Vesalio y William Harvey, que utilizaban la experimentación y la observación cuidadosa en medicina, y naturalistas como Carl Von Linneo y Georges-Louis Leclerc de Buffon, que empezaron a clasificar la diversidad de la vida y el registro fósil, así como el desarrollo y comportamiento de organismos. La microscopia reveló el previamente desconocido mundo de los microorganismos, sentando las bases para la teoría celular. La importancia creciente de la teología natural, parcialmente una respuesta al esplendor de la filosofía mecánica, alentó al crecimiento de la historia natural.
Entre los siglos y , las ciencias biológicas como la botánica y la zoología se convirtieron en disciplinas científicas profesionales en incremento. Lavoisier y otros científicos empezaron a conectar los mundos animado e inanimado mediante la física y la química. Los exploradores naturalistas como Alexander von Humboldt investigaron la interacción entre organismos y su entorno, y los caminos en los que esta relación depende de la geografía, poniendo los cimientos de la biogeografía, la ecología y la etología. Los naturalistas empezaron a rechazar el esencialismo al considerar la importancia de la extinción y la transmutación de las especies. La teoría celular proveyó una nueva perspectiva sobre las bases fundamentales de la vida. Estos desarrollos, así como los resultados de la embriología y paleontología, se sintetizaron en la teoría de la evolución por selección natural de Charles Darwin. A finales del se vio caer la teoría de la generación espontánea y el esplendor de la teoría microbiana de la enfermedad, aunque el mecanismo de herencia biológica permaneció un misterio.
A principios del , el redescubrimiento del trabajo de Gregor Mendel condujo hacia el rápido desarrollo de la genética por Thomas Hunt Morgan y sus estudiantes, y hacia los años 1930 la combinación de la genética de poblaciones y la selección natural en la síntesis evolutiva moderna. Nuevas disciplinas se desarrollaron rápidamente, especialmente después de que James Watson y Francis Crick propusieran la estructura del ADN con base en los trabajos de Rosalind Franklin. Después del establecimiento del dogma central de la biología molecular y el desciframiento del código genético, la biología se dividió ampliamente entre biología de organismos -los campos que tratan a la totalidad de organismos y grupos de organismos- y los campos relacionados con la biología celular y molecular. Hacia finales del , nuevos campos como la genómica y la proteómica estaban dando la vuelta a esta tendencia, con biólogos de organismos utilizando técnicas moleculares, y biólogos celulares y moleculares investigando la interacción entre los genes y el ambiente, así como la genética de poblaciones naturales de organismos.
Organismos vivos
miniaturadeimagen|Cámara rápida del crecimiento de plantas de albahaca. Para ser considerados como vivos, los organismos deben cumplir con las principales características de los seres vivos, entre los que se encuentran su adaptación al medio y la nutrición, además de poseer un ciclo biológico de vida constituido por distintas etapas que comprenden desde su nacimiento, pasando por su crecimiento y reproducción hasta su muerte. miniaturadeimagen|Los virus se consideran como un tipo de organismo en debate, aunque cuentan con varios criterios para considerarlos como seres vivos, generalmente se sostine, hasta la fecha, que no lo son, esto debido a sus cualidades particulares, como falta de datos de su homeostasis, su incapacidad de reproducirse sin un hospedador o la falta de una estructura celular. Los organismos se definen como el conjunto de entidades que manifiestan vida, sin embargo hasta la actualidad no se ha podido definir ni delimitar a los seres vivos con precisión, por lo que se han desarrollado listas con características en común entre ellos, llamadas propiedades de la vida, la cual define que para considerar una entidad como un ser vivo debe de cumplir con las siguientes cualidades; una estructura organizada, metabolismo, homeostasis, crecimiento, reproducción, irritabilidad y evolución; no obstante la lista discrepa dependiendo del autor, por lo que otras listas incluyen; movimiento, adaptación, ADN, carbono, entre otras, como propiedades definitorias que debe tener un ser vivo, o incluso otras listas eliminan características como la reproducción, puesto que no es una propiedad obligatoria de los seres vivos.
El registro más antiguo que se tiene de un organismo vivo es de 3 800 millones de años, cuatrocientos millones de años antes de lo que se conocía anteriormente, de acuerdo a un estudio de 1996 de la Universidad de California en los Ángeles (UCLA).
Niveles de organización
Un organismo vivo es el resultado de los procesos bioquímicos que se dan gracias a la organización compleja de la materia con la siguiente jerarquía:
Átomo: El átomo es la unidad más pequeña de la materia. Molécula: Agrupación definida y ordenada de átomos. Macromolécula: Una macromolécula es la unión de una repetición de moléculas biológicas más simples que alcanzan pesos moleculares altos. Las 4 macromoléculas biológicas más importantes de las células animales son los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Orgánulo: Una organela u orgánulo es una estructura subcelular que lleva a cabo una o más funciones específicas en la célula, al igual que un órgano lo hace en el cuerpo. Célula: Unidad mínima estructural y funcional de los organismos vivos. Tejido: Conjunto de células de la misma naturaleza que desempeñan una función en común. Órgano: Grupo de diversos tejidos que forman una unidad funcional. Aparato: Sistema de órganos que desempeñan una función particular. Organismo: Resultado de la organización y funcionamiento de los niveles anteriores. Especie: Conjunto de organismos semejantes entre sí y distintos a los de otros conjuntos. Población: Conjunto de individuos de una especie en una área determinada. Comunidad: Poblaciones que interactúan en una área determinada. Ecosistema: Conjunto formado por una comunidad y el medioambiente en el que se desarrolla. Biosfera: Conjunto de los ecosistemas de la Tierra.
Componentes químicos
Bioelementos
Son los elementos químicos esenciales para el desarrollo de una especie. Estos se clasifican en dos grupos: primarios y secundarios:
Bioelementos primarios: Los constituyen el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, conjunto abreviado comúnmente como 'CHON'. Estos componen hasta el 95% de la masa total de las biomoléculas. Bioelementos secundarios: Los conforman el azufre, fósforo, magnesio, calcio, sodio, potasio y cloro. Estos componen hasta el 4.5% de la masa total de las biomoléculas.
Biomoléculas
También conocidas como sustancias orgánicas, son las moléculas que se hallan en todas las células, las cuales están constituidas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Estas conforman sustancias esenciales para el desarrollo de las especies, entre ellas carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas, entre otros.
Oligoelementos