Biologia

Biologia (grezierazko βίος [bíos] «bizitza», eta -λογία [-logía] «azterketa», «tratatua» edo «zientzia»)​​ biziaren zientzia da. Organismo bizien ezaugarriak eta portaerak aztertzen ditu; baita izaki bizidunak nola heltzen diren izatera, espezien bilakaera eta euren arteko eta ingurumenarekiko harremanak. Biologiaren barruan, batzuetan burujabetzat hartutako arlo akademiko asko sartzen da; euretariko batzuk behean dagoen zerrendan agertzen dira azpikategoriak legez sailkatuta.

Biologiak bizidunek partekatzen dituzten ezaugarriak aztertu eta ikertzen ditu. Bizidunen aniztasuna egundokoa da: Erlojuaren orratzen norabidean: Escherichia coli bakterioa, sahats japoniarra, gazela eta kakalardoa.

Animalia - Bos primigenius taurus

Planta - Triticum

Fungi - Morchella esculenta

Stramenopila/Chromista - Fucus serratus

Bacteria - Gemmatimonas aurantiaca (- = 1 Micrometer)

Archaea - Halobacteria

Birus - Gamma phage

Biologia bizitzarekin eta organismoarekin zerikusia duen guztia aztertzen duen natur zientzia da, barne bilduz izaki bizidunen azpiko prozesuak, sistemak, funtzioak, mekanismoak edo bestelako karaktere biologikoak eta, hainbat eremu espezializatutan, haien morfologia, fisiologia, Filogenia, garapena, bilakaera, banaketa eta interakzioa barne hartzen dituztenak maila makroskopiko zein mikroskopikoan.

Biologiaren ikergaia izaki bizidunak dira, haien jatorria eta eboluzioa. Biologiak banakako organismoen zein espezien ezaugarriak eta portaerak ikertzen ditu, baita izaki bizidunen ugalketa eta ingurumenarekin dituzten harremanak ere. Labur esanda, bizitza organikoak jarraitzen dituen arauak edo lege orokorrak ulertzen saiatzen da.

Biologia organismo indibidualen eta espezie guztien ezaugarrien eta portaeren deskribapenaz arduratzen da, bai eta izaki bizidunen arteko harremanez eta haien eta ingurunearen arteko elkarreraginez ere. Hala, izaki bizidun guztiek erkide dituzten egitura eta dinamika funtzionala aztertzen saiatzen da bizitza organikoa arautzen duten lege orokorrak eta haren printzipioak ezartzeko.

Ikerketa-eskala azpi-osagai biofisikoetatik sistema konplexuetaraino doa, zeinak antolamendu biologikoaren mailak osatzen dituzten. Biologia modernoa azpi-diziplinetan banatzen da, organismo-moten eta horiek aztertzen diren eskalaren arabera. Adibidez, biologia molekularra bizitzako oinarrizko biomolekulen azterketa da; biologia zelularraren helburua, berriz, zelula aztertzea da, bizitza osoko oinarrizko unitate eratzailea dena. Maila altuagoetan, Anatomia eta Fisiologia, adibidez, organismoen egitura eta barne-funtzionamendua aztertzen dituzte, hurrenez hurren; ekologiak, berriz, habitat naturalak eta horiek izaki bizidunekin duten harremana aztertzen ditu.

Botanikaren, zoologiaren eta medikuntzaren eremu biologikoak zibilizazioaren hasierako garaietatik ezagutzen dira, mikrobiologia, berriz, XVII. mendean sartu zen, mikroskopioa aurkitzean. Hala ere, XIX. mendera arte ez zen biologia bateratu, izaki bizidun guztietan kointzidentziak aurkitu eta multzo gisa aztertu ondoren. Biologiaren zientzian funtsezko garapen batzuk izan ziren: genetika, hautespen naturalaren bidezko eboluzioaren teoria, gaixotasunaren teoria mikrobianoa eta maila zelular eta molekularrean fisika eta kimikako teknikak aplikatzea, biofisika eta biokimika ekarri zituztenak, hurrenez hurren.

Bere zentzu modernoan, badirudi biologia hitza Gottfried Reinhold Treviranus-ek, Biologie oder Philosophie der lebenden Natur (1802) eta Jean-Baptiste Lamarck, Hydrogéologie (1802) sartu zutela, bakoitza bere aldetik. Normalean, terminoa Karl Friedrich Burdach-ek asmatu zuela esaten da, nahiz eta Michael Christoph Hanow-ren Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticaeren hirugarren liburukiaren izenburuan aipatzen den: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia (1766an argitaratua).

Oro har, bizitza aztertzen duen zientzialaria da biologoa, eta zientzia horren edozein adarretan espezializa daiteke, Hala ere, espezialitateko izena ere eskura dezakete, adibidez: zoologo, botaniko, mikologo, mikrobiologo, genetikari, biologo molekular, etab. Hala ere, bi azpitalde handitan sailkatu ohi dira; laborategiko biologoak, normalean laborategiko lana egiten dutenak eta landa-biologoek landa-lana egiten dutenak eskuarki, Hala ere, biek prestakuntza egokia eduki behar dute, eta bi arlo horietako oinarrizko ezagutzak beren lanbidean jardun ahal izateko.

Historia

Biologia izena grezierazko bi osagai erabiliz eratua da: βίος, bios, «bizitza»; eta -λογία, -logia, «azterketa». Hau da, etimologiaz, «bizitzaren azterketa» esan nahi du. Alemanez agertu zen lehen aldiz, Biologie formarekin, 1791n.

XVII. eta XVIII. mendeetan garatu ziren lehenengo ikerketa biologikoak, hein handi batean bizidunen inbentarioekin lotuta zeudenak. Aurrebiologiaren mende horietan, ikerlari hauek nabarmendu ziren: Anton van Leeuwenhoek, protozooak eta beste bizidun mikroskopikoak aurkitu zituena; Marcello Malpighi, anatomia mikroskopikoan jardun zuena; John Ray, espezien kontzeptua asmatu zuena; Antoine de Lavoisier, kimikaz gain fisiologian ere nabarmendu eta eremu organikoa eta inorganikoa lotzen hasi zena kimikaren bitartez; Carolus Linnaeus, taxonomiaren aitzindaria eta espezien lehenengo sailkapen zientifikoa osatu zuena, etab.

Ikerlari horien lanek bidea ireki zieten XIX. mendeko zientzialariei, gaur egungo zientzia biologikoen oinarriak finkatu zituztenei, hala nola Jean-Baptiste Lamarck frantziarra, eboluzio biologikoaren lehenengo teoria formulatu zuena; Claude Bernard, fisiologia modernoaren oinarriak ezarri zituena; Gregor Mendel, genetikaren aitzindaria; Louis Pasteur, mikrobiologia zientifikoa garatu zuena; Charles Darwin, bere Espezieen jatorriaz (1859) liburuan eboluzioa eta hautespen naturalaren teoria iraultzailea frogatu zuena... Ikerlari horiek guztiak biologiaren erraldoiak izan ziren, nor bere eremuan, kategoria zientifikoa eman baitzioten ordura arte heldugabe zegoen diziplina horri.

XX. mendean zehar, teknologiaren garapenari esker, ikerketa biologikoak ugaritu, hobetu eta emaitza oparoak eman zituzten. Mikroskopio elektronikoak eta X izpiek, esaterako, bizidunen egitura txikienak eta bizi-molekulen konformazioa (proteina eta azido nukleikoenak, adibidez) argitu zituzten. Elektroforesia, isotopo erradioaktiboen erabilpena, kromatografia, espektroskopia, PCR-a..., izan ere, biokimika, genetika edo immunologia arloetan burutu diren ikerketak ahalbidetu dituzten teknikak dira, gaur egungo ikerketa-laborategietan ezinbestekoak direnak. Aurrerapen teknologiko horiek biologiaren arlorik berrien eta zirraragarriena sortzen lagundu dute: biologia molekularrarena, hain zuzen, DNAn dagoen informazio genetikoa ikertzen duena.

Izaki bizidunak

Sakontzeko, irakurri: «Organismo»

Albaka landarearen hazkuntzaren kamera azkarra. Biziduntzat hartzeko, organismoek izaki bizidunen ezaugarri nagusiak bete behar dituzte, besteak beste, ingurunera egokitzea eta elikadura, eta, gainera, jaiotzatik hasi eta hazkuntza eta ugalketa igaro ondoren, heriotzaraino doazen etapa desberdinak dituen bizi-ziklo biologikoa izan behar dute.

Organismoak bizitza adierazten duten entitateen multzo gisa definitzen dira, baina orain arte ezin izan da izaki bizidunak zehaztasunez definitu edo mugatu; beraz, haien artean ezaugarri komunekin zerrendak garatu dira, bizitzaren propietateak deiturikoak, eta horrek definitzen du entitate bat izaki bizidun gisa hartzeko honako ezaugarri hauek bete behar dituela: egitura antolatua, metabolismoa, homeostasia, hazkuntza, ugalketa, suminkortasuna eta eboluzioa; hala ere, zerrenda egilea zein den aldatu egiten da; beraz, beste zerrenda batzuek honako hauek hartzen dituzte barne: mugimendua, egokitzapena, DNA, karbonoa, besteak beste, zeinek izaki bizidun batek izan behar dituen propietateak definitzen dituzten; beste zerrenda batuzek, berriz, ezaugarriak ezabatzen dituzte, hala nola ugalketa, ez baita izaki bizidunen derrigorrezko propietatea.

Los Angelesko Kaliforniako Unibertsitateak (UCLA) 1996an egindako ikerketa batean adierazi zuen organismo bizidun bati buruz dagoen erregistrorik zaharrena 3.800 milioi urtekoa dela, lehen ezagutzen zena baino laurehun milioi urte lehenagokoa.

Antolakuntza-mailak

Organismo bizi bat da materiaren antolaketa konplexuari esker gertatzen diren prozesu biokimikoen emaitza, eta honako hierarkia hau du:

• Atomoa: Atomoa materiaren unitaterik txikiena da.
• Molekula: Atomoen taldekatze definitu eta ordenatua.
• Makromolekula: Makromolekula bat da molekula pisu altuak lortzen dituzten molekula biologiko sinpleagoen errepikapen baten lotura. Animalia-zelulen 4 makromolekula biologiko garrantzitsuenak karbohidratoak, lipidoak, proteinak eta azido nukleikoak dira.
• Organulua: Organulu bat zelulan lan espezifiko bat edo gehiago egiten dituen egitura azpi-zelular bat da, organo batek gorputzean egiten duen bezala.
• Zelula: Organismo bizien gutxieneko egitura- eta funtzio-unitatea.
• Ehuna: Funtzio komuna betetzen duten izaera bereko zelulen multzoa.
• Organoa: Unitate funtzional bat osatzen duten zenbait ehunen taldea.
• Aparatuak: Funtzio jakin bat betetzen duten organoen sistema.
• Organismoa: Aurreko mailen antolaketaren eta funtzionamenduaren emaitza.
• Espeziea: Elkarren antzekoak diren izakien multzoa.
• Populazioa: Espezie batek eremu jakin batean duen multzoa.
• Gizataldea: Eremu jakin batean elkar-eragiten duen biztanleria.
• Ekosistema: Ingurune bateko baliabide fisikoekin garatzen den komunitatea.
• Biosfera: Bizitza garatzen den baliabideen multzoa.

Osagai kimikoak

Bioelementuak

Sakontzeko, irakurri: «Bioelementu»

Espezie bat garatzeko funtsezko elementu kimikoak dira.​ Bi multzotan sailkatzen dira: primarioak eta sekundarioak:

• Bioelementu primarioak: Karbonoak, hidrogenoak, oxigenoak eta nitrogenoak osatzen dute, taldea «KHON» gisa laburbildu ohi da. Horiek biomolekulen masa osoaren % 95 osatzen dute.
• Bigarren mailako bioelementuak: Sufreak, fosforoak, magnesioak, kaltzioak, sodioak, potasioak eta kloroak osatzen dute. Horiek biomolekulen masa osoaren % 4,5eraino osatzen dute.

Biomolekulak

Sakontzeko, irakurri: «Biomolekula»

Substantzia organiko gisa ere ezagunak dira zelula guztietan dauden molekulak, karbonoa, hidrogenoa, oxigenoa, nitrogenoa, fosforoa eta sufrea. Horiek espezieen garapenerako funtsezkoak diren substantziak osatzen dituzte, besteak beste, karbohidratoak, lipidoak, proteinak, azido nukleikoak eta bitaminak.

Oligoelementuak

Oligoelementuak duten potentzial toxikoagatik izaki bizidunetan oso dosi baxuetan dauden mineralak dira, baina ezinbestekoak dira bizi-prozesu desberdinen funtzionamendu egokirako. Funtsezko oligoelementu batzuk potasioa, sodioa, kaltzioa, fosforoa, magnesioa, zinka eta burdina dira.

Biologiaren adarrak

Biologiak arlo edo adar ugari ditu, biziaren ikerketa ikuspuntu desberdinetatik aztertzen dutenak. Hasierako zoologia, botanika eta giza-anatomiari, gero eta diziplina berri gehiago gehitu zitzaizkien XIX. mendetik aurrera; hori dela eta, zientzialari askoren iritziz, egokiagoa da «zientzia biologiko»en izendapena, pluralean, biologia izena baino.

Ikuspegi desberdina izan arren, zientzia biologiko guztiek izaki biziduna dute oinarrizko eta funtsezko ikergaia.

Zientzia biologikoen artean honako hauek dira aipagarrienak:

• Zoologia: Animaliak aztertzen dituen diziplina.
• Botanika: Landare eta organismo fotosintetikoen ikerketan diharduen zientzia.
• Anatomia: Gorputzaren egitura aztertzen duena.
• Mikrobiologia: Mikrobioak (bakterioak eta birusak, batez ere) ikertzen dituena.
• Genetika: Geneak eta herentziaren legeak aztergai hartzen dituena.
• Biokimika: Bizidunen molekulak eta haien ezaugarriak aztertzen dituena.
• Biologia molekularra: Bizidunen azido nukleikoak (DNA eta RNA) ikertzen diharduen zientzia.
• Paleontologia: Fosilak ikasgai hartzen dituena.
• Ekologia: Izaki bizidunak haien artean eta ingurunearekin ezartzen dituzten harremanak ikertzen dituena.
• Zitologia edo zelularen biologia: Zelularen egitura eta funtzioa aztertzen duena.
• Immunologia: Iimmunitate-sistemaren funtzionamendua ikergai hartzen duena.
• Astrobiologia edo Exobiologia: Lurretik kanpoko bizia ikertzen duena (balizko bizia, zehatz esanda).
• Fisiologia: Bizidunen prozesu fisiko-kimikoak ulertzen saiatzen dena.
• Etologia: Animalien portaera aztertzen duena.
• Taxonomia: Bizidunak sailkatzen dituena.
• Bioteknologia: Produktu onuragarriak lortzeko izaki bizidunak (mikrobioak, batez ere) erabiltzen dituena.

Biologia karstaren zientzia garrantzitsuenetako bat da, espeleologiaren baitan kobazuloetako izakiak ikertzen dituelarik.

Bizia

Sakontzeko, irakurri: «Bizi»

Biologia biziaren zientzia denez, aurrera jarraitu aurretik egokia izango litzateke bizia bera zer den definitzea. Biologiaren hastapenetan, galdera hori sarri agertzen da, eta biologo guztiak ez dira bat etortzen erantzuterakoan.

Izaki bizidun eta ez-bizidunen arteko desberdintasuna, itxuraz, argia eta nabarmena da. Birus gisako egitura mikroskopiko eta oinarri-oinarrizkoekin, aldiz, desberdintasun hori ez da hain argia. Bizia izaki bizidunen ezaugarria esklusiboa denez, errazagoa izango da izaki bizidunen propietateak aipatzea bizia bera definitzea baino.

Izaki bizidun guztiek ezaugarri multzo bat partekatzen dute:

• Ugalketa ahalmena: Izaki bizidunak bere buruaren kopiak egiteko gaitasuna dauka. Materia ez-bizidunaren aldean, izaki bizidunek haien kontserbazioa bermatzen dute belaunaldietan zehar.
• Jarduera metabolikoa: Izaki bizidunek haien ingurumenetik hartzen dituzten molekulak eraldatzen dituzte bide metabolikoen bitartez. Materia ez-bizidunaren aldean, itxuraz aldatzen dute, metabolismoaren ondorioz hazi eta garatzen baitira.
• Sentikortasuna eta kitzikakortasuna: Izaki bizidun orok ingurumenetik jasotzen dituen kinada guztiei erantzun egiten die.
• Berezko antolaketa biokimikoa: Antzeko molekula organikoz daude osatuta izaki bizidunak (proteinak, azido nukleikoak, gluzidoak eta lipidoak, etab.), eta antzeko bide metabolikoak dituzte (gluzido, lipido eta protidoen katabolismoa, azido nukleikoen funtzionamendua, proteinen sintesia…)

Lau ezaugarri klasiko hauetaz gain, bada beste bat oso ongi datorkiona materia bizidunari: informazio-konplexutasun ordenatuarena, hain zuzen ere. Kontzeptu horrek esan nahi du izaki bizidunek konplexutasun molekular handia dutela ez-bizidunen aldean, baina egitura konplexu horrek, aparteko ordena duela.

Adibide batekin hobeto ulertzeko, azter dezagun birus baten eta harri baten egitura molekularra. Zalantzarik gabe, lehenak konplexutasun molekular handiago dauka bigarrenak baino, eta, aldi berean, askoz ordenatuagoa. Esaterako, poliomielitisaren birusaren egitura deskribatzen badugu, deskribapen molekularra ia berdina izango da poliomielitisa eragiten duen beste birusarena. Baina, harri bat deskribatzen badugu, ia ezinezkoa da egitura molekular berdina duen beste harri bat topatzea. Izaki bizidunak, beraz, ordenazio handiko sistemak dira materia ez-bizidunaren aldean.

Termodinamikaren 2. printzipioak finkatzen du unibertsoan entropia gero eta handiago dela . Hots, sistema gehienak desordenatu egiten dira denboraren poderioz. Izaki bizidunak sistema oso ordenatuak direnez, termodinamikaren 2. legearen kontra jotzen dute, antza. Baina hori ez da gertatzen: izaki bizidunek egitura ordenatuak dituzte bizi direnen ingurumena desordenatzen dutelako.

Biologiaren oinarriak

Biologia, zientzia gisa, hazi eta garatu egin da zimendu sendo baten gainetik. Hainbat oinarrik osatzen dute aipatutako zimendua, biologiaren oinarriak –hain zuzen ere–, urteetan zehar biologoek aurkitu, ikertu eta frogatu dutenak. Hona hemen horietako batzuek:

Unibertsaltasuna

Bizidun guztiek -bakterioetatik ugaztun handienetara- ezaugarri batzuk partekatzen dituzte:

• Zelulaz osatuta daude. Izaki zelulabakarrek zelula bakarra dute, eta zelulaniztunek bilioika zelula, egitura konplexuagoetan bilduak (ehunak eta organoak).
• Biokimika bera dute, bizidunen kimika delakoa: bizi-molekula berak (gluzidoak, lipidoak, proteinak, nukleotidoak, etab.) eta antzeko prozesu metabolikoak (glukolisia, Krebsen zikloa, beta-oxidazioa...)
• Bizidun guztiek herentziazko ezaugarriak material genetiko berean gordetzen dituzte, DNA molekulan. Kode genetikoa, bestalde, unibertsala da bizidun guztiengan.
• Bilakaera enbrionarioak antzeko urratsak jarraitzen ditu metazoo guztiengan.

Eboluzioa

Biologiaren funtsezko oinarri batek bizidun guztiak urruneko arbaso amankomun batengandik, eboluzioaren bitartez, datozela adierazten du. Horrek azaltzen du aurreko atalean aipatu den bizidunen arteko antzekotasun zitologikoa, biokimikoa eta genetikoa.

Bizidunen kimika

XIX. mendean, teoria bitalistek zartada gogorra jaso zuten Friederich Wöhler-ek substantzia inorganiko bat (zianato amonikoa) substantzia organiko (urea) bihurtu zuenean. Bitalismoaren arabera, bizidunen kimikak ez zuen zer ikusirik laborategiko kimikarekin, bizi-fluido ikusezin batek bizidunen prozesu guztiak zuzentzen baitzituen. Wöhlerrek frogatu zuen gaur egun nabaria dena: bizidunen kimikak (kimika organikoak) kimika inorganikoak jarraitzen dituen lege eta arau berak dituela.

Izaki bizidun guztiak elementu kimiko urri batzuez osaturik daude. Elementu kimiko horiek litosferan eta/edo atmosferan egoten dira.

Aniztasuna: bizidunen barietatea

Bizidunen zuhaitz filogenetikoa, haien rRNA-aren arabera. Bizidunen hiru domeinu nagusiak ongi bereizten dira: Archaea, Bacteria eta Eucariota

Funtsezko ezaugarri batzuk partekatu arren, izaki bizidunek, morfologia eta egiturari dagokionez, aniztasun handia dute. Hori ordenan jartzeko, biologoek bizidunen sailkapena egiten dute sistematika eta taxonomiaren bidez. Taxonomiak, organismoak, taxon izeneko taldeetan kokatzen ditu, eta sistematikak organismoen arteko harremanak aztertzen ditu.

Duela gutxi arte, bizidun guztiak bost erreinutan sailkatu izan dira:

• Monera
• Protista
• Fungi
• Plantae
• Animalia

Gaur egun, aldiz, hiru domeinutan sailkatzen dira:

• Archaea
• Eubakterioak (benetako bakterioak)
• Eucariota

Bestalde, metabolismorik gabeko zelula barneko parasito hertsiak daude, zientzialari gehienen ustez bizidunak ez direnak baina biologiaren lan eremuan sartzen direnak: birusak, biroideak eta prioiak.

Homeostasia

Homeostasia sistema ireki batek bere barne-ingurua egonkor mantentzeko duen ahalmena da, oreka dinamikoa doituz erregulazio-prozesu batzuen bidez. Bizidun guztiek, zelulabakarrek zein zelulaniztunek, berezko homeostasia dute. Adibide batzuk aipatzearren:

• Zelula-mailan, homeostasia azidotasun (pH) egonkorra mantenduz, esaterako, azaltzen da.
• Organismo-mailan, odol beroko animaliek barne tenperatura mantentzen dutenean azaltzen da.
• Ekosistema-mailan, karbono dioxidoa (CO₂) kontsumitzean, landareek atmosferan dagoen molekula horren kontzentrazioa egonkor mantentzen dute.

Bibliografia

• Buican, Denis (1995). Historia de la biología, Madrid, Acento Editorial.
• Campbell, N. (2000). Biology: Concepts and Connections [3.ª ed.]. Benjamin/Cummings. Libro de texto de nivel universitario (Ingelesez).
• Kimball, J. W. Kimball's Biology Pages. Libro de texto en línea (Ingelesez).
• Maddison, David R. The Tree of Life. Proyecto distribuido y multi-autor con información sobre filogenia y biodiversidad.
• Margulis, L. y K. N. Schwartz (1985). Cinco reinos. Guía ilustrada de los phyla de la vida sobre la Tierra. Barcelona, Labor.
• Otto, James H. y Towle, Albert. (1992). Biología moderna. [11.ª ed.]. McGraw Hill/ Interamericana de México. México D.F., México. ISBN 0-03-071292-0.
• Tudge, Colin. La variedad de la Vida. Historia de todas las criaturas de la tierra. Un extenso y prolijo manual que recoge la clasificación de todos los grupos importantes que existen, o han existido, sobre la tierra.
• VV.AA. (2004). Biología general [4.ª ed.]. Ediciones Universidad de Navarra. Barañáin, España. ISBN 84-313-0719-6.

Kanpo estekak

Wikiztegian orri bat dago honi buruz: biologia .

• (Ingelesez) PloS Biology aldizkari digitala
• Biology with graphics and animations

• Datuak: Q420
• Multimedia: Biology / Q420