Biologia

La biologia si occupa dello studio della vita. (in alto:batterioEscherichia coliegazzella) (in basso:scarabeo Goliaefelce dolce)

Labiologia(neologismo scientifico delXVIII secolo,composto dalle parolegrecheβίος,bìos= "vita" e λόγος,lògos= "studio" ) è lascienzache studia lavita,ovvero i processifisiciechimicideifenomeniche caratterizzano isistemi viventi,inclusa la lorobiochimica,meccanismi molecolari,genetica,anatomia,fisiologia,nonché processiemergenticomeadattamento,sviluppo,evoluzione,interazione tra gli organismiecomportamento.È unascienza naturalecon un'ampia portata ma ha diversi temi unificanti che la legano insieme come un campo unico e coerente.

Nonostante l'elevata complessità della disciplina, vi sono alcuni concetti unificanti all'interno di essa che ne regolano lo studio e la ricerca: la biologia riconosce infatti lacellulacome l'unità di base della vita, igenicome la struttura di base dell'ereditarietàe l'evoluzionedarwinianaperselezione naturalecome il processo che regola lanascitae l'estinzionedellespecie.Tutti gliorganismi viventi,siaunicellularichepluricellulari,sonosistemi apertiche sopravvivono trasformando l'energiae diminuendo l'entropialocale delsistemaper regolare il loro ambiente interno e mantenere una condizione stabile e vitale definitaomeostasi.La biologia conduce ricerche utilizzando ilmetodo scientificoper testare la validità di una teoria in modo razionale, imparziale e riproducibile che consiste nella formazione di ipotesi, nella sperimentazione e nell'analisi dei dati per stabilire la validità o l'invalidità di una teoria scientifica.

Le sottodiscipline della biologia sono definite dall'approccio d'indagine e dal tipo disistemastudiato: labiologia teoricautilizza metodimatematiciper formulare modelli quantitativi mentre labiologia sperimentaleeffettuaesperimentiempirici per testare la validità delle teorie proposte ed avanzare la conoscenza umana riguardo ai meccanismi alla base della vita e come questa siacomparsae si siaevolutada materia non vivente circa 4 miliardi di anni fa mediante un graduale aumento della complessità del sistema. Vedisettori della biologia.

Storia della biologia

Albero della vita diErnst Haeckel,(1879)

Il termine biologia deriva dalla parolagrecaβιολογία, composto da βίος,bìos= "vita" e λόγος,lògos= studio.La formalatinadel termine fece la sua prima apparizione nel 1736, quandoLinneo(Carl von Linné) utilizzò "biologi"nella suaBibliotheca botanica.Tale termine fu nuovamente utilizzato trent'anni dopo, nel 1766, in un'opera intitolataPhilosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generali,scritta daMichael Christoph Hanov,un discepolo diChristian Wolff.Il primo uso intedesco,Biologie,è stato utilizzato in una traduzione del 1771 del lavoro di Linneo. Nel 1797, Theodor Georg August Roose utilizzò tale termine nella prefazione del libroGrundzüge der Lehre van der Lebenskraft.Karl Friedrich Burdachlo utilizzò nel 1800 con un senso più ristretto allo studio degli esseri umani da un punto di vista morfologico, fisiologico e psicologico (Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst). Il termine è quindi entrato nell'uso moderno grazie al trattato di sei volumiBiologie, oder Philosophie der lebenden Natur(1802-1822) diGottfried Reinhold Treviranus,che così sentenziava:

«Gli oggetti della nostra ricerca saranno le diverse forme e manifestazioni della vita, le condizioni e le leggi in base alle quali si verificano questi fenomeni e le cause attraverso i quali sono stati effettuati. La scienza che si occupa di questi oggetti viene indicata con il nome di biologia [Biologie] o dottrina della vita [Lebenslehre].»

Sebbene la biologia moderna si sia sviluppata relativamente di recente, le scienze collegate e comprese al suo interno furono studiate fin dai tempi antichi. Lo studio della filosofia naturale fu affrontato a partire dalle antiche civiltà dellaMesopotamia,dell'Egitto,del subcontinenteindianoe dellaCina.Tuttavia, le origini della biologia moderna e il suo approccio allo studio della natura sono spesso riconducibili all'antica Grecia,mentre lo studio formale dellamedicinarisale aIppocrate di Coo(circa 460 a.C. - 370 a.C. Circa). Il filosofo e matematicoTalete(624 a.C. - 548 a.C.) fu il primo ad intuire che molti fenomeni non avevano origine divina. I filosofi della scuola ionica, di cui proprio Talete è ritenuto il fondatore, sostenevano che ogni evento avesse una causa, senza che una volontà esterna al mondo potesse intervenire. Ma fuAristotele(384 a.C. - 322 a.C.) a contribuire maggiormente allo sviluppo di questa disciplina. Particolarmente importanti sono la sua "storia degli animali" e altre opere in cui ha mostrato interesse verso la natura. Successore di Aristotele alLyceum,Teofrastodedicò una serie di libri allabotanicache rappresentarono il più importante contributo dell'antichità alle scienze vegetali fin dopo ilMedioevo.

Gli studiosi appartenuti al mondoislamicomedievale che si occuparono di biologia inclusero:al-Jāḥiẓ(781-869),Al-Dinawari(828-896) che si occupò di botanicaeRhazes(865-925) che scrisse riguardo all'anatomia e alla fisiologia. La medicina fu ben approfondita dagli studiosi islamici che lavorarono a traduzioni dei testi greci e il pensiero aristotelico influì molto sulla storia naturale, soprattutto nel sostenere una gerarchia fissa della vita.

William Harvey,che dimostrò la circolazione del sangue umano

IlRinascimentofu un periodo florido per gli studi biologici.William Harveydimostrò lacircolazionedelsangueumano, mentreLeonardo da Vincisi dedicò, tra l'altro, allo studio dell'anatomia umana. Di Leonardo ci sono rimaste tavole anatomiche molto dettagliate, frutto delleautopsieche egli, contro la legge, svolgeva. Un altro importante personaggio di quest'epoca fuParacelso(1493 - 1541). Egli era un chimico o, più precisamente, un alchimista, conoscitore dei principi curativi di vegetali e minerali. Una grande svolta nello studio della biologia, come di tante altre scienze, fu data daGalileo Galilei(1564 - 1642), che introdusse il metodo scientifico, basato su osservazione, descrizione e riproduzione in laboratorio dei fenomeni naturali. InFrancia,Cartesioformulò la teoria delmeccanicismo,paragonando l'uomo ad una macchina e sostenendo quindi che potessero essere studiate e riprodotte le singole parti del corpo;Georg Ernst Stahl,con la "teoria del vitalismo", si contrappose a Cartesio affermando che le parti che compongono l'uomo sono indivisibili e irriproducibili perché tenute insieme da un'anima.

La biologia incontrò un notevole sviluppo grazie alla scoperta delmicroscopioda parte diAnton van Leeuwenhoek.Per mezzo di esso gli studiosi scoprirono glispermatozoi,ibatterie le diversità della vita microscopica. Le indagini diJan Swammerdamportarono a sviluppare un certo interesse verso l'entomologiae contribuirono al progresso delle tecniche di base delladissezionemicroscopica e della colorazione.

I progressi nella microscopia hanno prodotto un profondo impatto sul pensiero biologico. Nel XIX secolo, un certo numero di biologi sottolineava l'importanza centrale dellacellula.Nel 1838,SchleideneSchwanniniziarono a promuovere le idee ormai universali che: (1) l'unità di base di tutti gli organismi era la cellula e che (2) le singole cellule hanno tutte le caratteristiche proprie di una forma di vita, anche se si opposero all'idea (3) che esse provenissero tutte dalla divisione di altre cellule. Grazie al lavoro diRobert RemakeRudolf Virchow,tuttavia, nel 1860 la maggior parte dei biologi accettava tutti e tre i principi che divennero noti cometeoria cellulare.

Charles Darwin

Nel frattempo, latassonomiae la classificazione diventarono ilfocusdegli storici naturalistici.Linneo,nel 1735, pubblicò una tassonomia di base per il mondo naturale (la quale, seppur con variazioni, è tuttora in uso) e nel 1750 introdusse i nomi scientifici per tutte lespecieda lui conosciute.Georges-Louis Leclerc de Buffon,in un suo lavoro, rilevò le somiglianze tra l'uomo e la scimmia e la possibilità di una genealogia comune. L'attenzione che Buffon accordava all'anatomia interna lo pone tra gli iniziatori dell'anatomia comparativa. Anche se era contrario alla teoria dell'evoluzione, Buffon fu una figura chiave nella storia del pensiero evoluzionistico; il suo lavoro influenzò le teorie evolutive sia diLamarckche diCharles Darwin.

Il pensiero evoluzionistico ebbe origine con le opere diJean-Baptiste Lamarckche fu il primo a presentare una teoria coerente dell'evoluzione.Egli postulò che l'evoluzione fosse il risultato di una pressione ambientale sulle proprietà degli animali, il che significa che una maggior frequenza e importanza nell'uso di un organo o di un apparato lo avrebbe fatto diventare più complesso ed efficiente, adattando così l'animale al suo ambiente. Lamarck credeva che questi tratti acquisiti potessero poi essere trasmessi allaproleche poi li avrebbe ulteriormente sviluppati e perfezionati. Tuttavia, il naturalista ingleseCharles Darwin,che correlò l'approccio biogeografico diAlexander von Humboldt,l'uniformitarismodiCharles Lyell,gli scritti diThomas Robert Malthussulla crescita demografica e la sua esperienza proveniente da estese osservazioni naturali, permisero di forgiare in lui una teoria evoluzionistica di maggior successo, basata sullaselezione naturale.Un simile ragionamento portòAlfred Russel Wallacea raggiungere le medesime conclusioni in modo indipendente.Anche se tale teoria è stata oggetto di polemiche (che continuano ancora oggi), essa si diffuse rapidamente attraverso la comunità scientifica e presto divenne unassiomabasilare della biologia.

La scoperta della dimostrazione fisica dell'ereditarietà genetica è arrivata con i principi evolutivi e genetica delle popolazioni.

Negli anni 1940 e primi anni 1950, i vari esperimenti hanno indicato ilDNAcome la componente deicromosomiche conteneva le unità base della ereditarietà genetica, oggi noti comegeni.L'inquadramento di nuovi tipi di organismi, come virus e batteri, insieme alla scoperta della struttura a doppia elica del DNA nel 1953, furono eventi che segnarono la transizione verso l'era dellagenetica molecolare.Dal 1950 a oggi, la biologia è notevolmente cresciuta nell'ambito molecolare. Ilcodice geneticoè stato decifrato daHar Gobind Khorana,Robert W. HolleyeMarshall Warren Nirenberge nel 1990 è iniziato ilProgetto Genoma Umanocon l'obiettivo di mappare tutto il genoma umano. Questo progetto è stato sostanzialmente completato nel 2003,con ulteriori analisi, al 2014, ancora in corso di pubblicazione. Tale progetto è stato il primo passo di un impegno globalizzato di incorporare tramite una definizione funzionale e molecolare del corpo umano e degli altri organismi la conoscenza accumulata della biologia.

Fondamenti della biologia moderna

Scale di indagine della biologia

La biologia studia la vita a molteplici livelli di scala:

• su scalamolecolarecon labiologia molecolaree labiochimica;
• su scala cellulare con lacitologia;
• su scala multi-cellulare con l'istologia;
• su scala sistemica con leneuroscienze,l'immunologiaecc.;
• su scala di processi chimici e fisici dell'organismo con lafisiologia;
• su scala dello sviluppo di un organismo mediante labiologia dello sviluppo;
• su scala di singolo organismo con lazoologia,botanica,microbiologiaecc.;
• su scala dipopolazionedi organismi con l'ecologia,ed esame delle interazioni fra di essi con l'etologiae lapsicobiologia;
• su scala evoluzionistica con lasistematicae labiologia evoluzionistica.

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  Biologia a livellomolecolare:ilDNA
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  Biologia a livellocellulare:lacellula
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  Biologia a livello ditessuti:sezione di unmuscolo scheletrico
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  Biologia a livello diorganismi:Drosophila melanogaster
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  Biologia a livello di sistemi: unecosistema

Teoria cellulare

Celluletumoraliumane con i nuclei (in particolare il DNA) colorati di blu. La cellula centrale e quella più a destra sono ininterfase.La cella a sinistra è inmitosie il suo DNA è condensato.

Lateoria cellulareafferma che lacellulasia l'unità fondamentale della vita e che tutti gli esseri viventi siano composti da una o più cellule o prodotti secreti di queste cellule (ad esempio leconchiglie,ipeli,leunghie,ecc). Tutte le cellule derivano da altre cellule attraverso ladivisione cellulare.Negli organismi multicellulari, ogni cellula del corpo di un organismo deriva, definitivamente, da una singola cellula in unuovofecondato.La cellula è anche considerata l'unità di base di molti processi patologici.Inoltre, le funzioni di trasferimento dell'energia avvengono all'interno della cellula grazie a processi noti comemetabolismo.Infine, la cellula contiene le informazioni genetiche ereditarie (nelDNA) che viene trasmesso da cellula a cellula durante la divisione cellulare (mitosi).

Evoluzione

Laselezione naturaledi una popolazione.

Un concetto centrale della biologia è che le modifiche degli organismi viventi si verificano attraverso l'evoluzionee che tutte le forme di vita conosciute hanno una origine comune. La teoria dell'evoluzione postula che tutti gli organismi sullaTerra,sia vivi cheestinti,discendono da un antenato comune o da unpool genicoancestrale. Quest'ultimo antenato comune universale di tutti gli organismi si crede sia apparso circa 3,5 miliardi di anni fa.I biologi generalmente considerano l'universalità e l'ubiquità del codice genetico come prove definitive a favore della teoria della discendenza comune universale per tutti ibatteri,gliarcheobatterie glieucarioti(vedere: l'origine della vita).

Introdotta nel lessico scientifico daJean-Baptiste de Lamarcknel 1809,la teoria dell'evoluzione è stata formulata per la prima volta daCharles Darwincinquant'anni dopo quando propose un modello scientifico valido: laselezione naturale.(Alfred Russel Wallaceè riconosciuto come il co-scopritore di tale teoria).L'evoluzione è oggi utilizzata per spiegare le grandi variazioni di vita presenti sulla Terra.

Darwin teorizzò che le specie e lerazzesi sviluppino attraverso processi di selezione naturale ogenealogica.Anche la dottrina delladeriva geneticaè stata accettata come un ulteriore meccanismo che spieghi lo sviluppo evolutivo nellasintesi moderna della teoria evoluzionistica.

La storia evolutiva della specie - che descrive le caratteristiche delle diverse specie da cui discendono - insieme alla relazionegenealogicadi ogni altra specie, è conosciuta come la sua "filogenesi".Diverse metodiche sono in grado di generare informazioni su di essa. Queste includono i confronti delle sequenze di DNA e confronti tra ifossilio altre documentazionipaleontologichedi organismi antichi.I biologi organizzano e analizzano le relazioni evolutive attraverso vari metodi, tra cui la filogenesi, lefeneticae lacladistica.

Genetica

Unquadrato di Punnettutilizzato per determinare la probabilità con cui si manifestano i diversifenotipiderivati dall'incrocio di diversigenotipi.

Igenisono le unitàereditariefondamentali di tutti gli organismi. Un gene corrisponde ad una regione delDNAe che influenza la forma o la funzione di un organismo in modi specifici. Tutti gli organismi, dai batteri agli animali, condividono lo stesso meccanismo di base che copia e traduce il DNA inproteine.La cellula è in grado ditrascrivereun gene contenuto nel DNA in una copia del gene inRNAe ilribosoma(unorganulocellulare)traducel'RNA in unaproteina,ovvero una sequenza diamminoacidi.Ilcodice geneticoche codifica un amminoacido è lo stesso per la maggior parte degli organismi, ma leggermente diverso per alcuni. Ad esempio, una sequenza di DNA che codifica per l'insulinanell'uomo, codifica per l'insulina anche quando viene inserito in altri organismi, come le piante.

Il DNA di solito è contenuto incromosomilineari neglieucariotie in cromosomi circolari nei procarioti. Un cromosoma è una struttura organizzata costituita da DNA e daistoni.Negli eucarioti, il DNA genomico è situato nelnucleodella cellula, con piccole quantità anche neimitocondrie neicloroplasti.Nei procarioti, il DNA si trova all'interno di un corpo di forma irregolare posto nelcitoplasmae chiamatonucleoide.Il set completo di tali informazioni relative ad un organismo, prende il nome digenotipo.

Omeostasi

L'omeostasiè la capacità di unsistema apertodi regolare il suo ambiente interno al fine di mantenere condizioni stabili grazie a molteplici adattamenti diequilibrio dinamicocontrollati da meccanismi interconnessi di regolazione. Tutti gli organismi viventi, siaunicellularichepluricellulari,mostrano capacità di omeostasi.

Per mantenere l'equilibrio dinamico e svolgere efficacemente alcune funzioni, un sistema deve essere in grado di rilevare e rispondere a eventuali perturbazioni. Dopo il rilevamento di una perturbazione, un sistema biologico normalmente risponde attraversofeedback negativo.Ciò significa che, in base alla perturbazione, il sistema riduce o aumenta l'attività di un organo o di un sistema al fine di neutralizzare la perturbazione stessa. Un esempio può essere il rilascio diglucagonequando i livelli dizuccheronelsanguerisultano troppo bassi.

Energia

Panoramica di base sull'energia e la vita umana.

La sopravvivenza di un organismo vivente dipende dal continuo ingresso dienergia.Lereazioni chimicheche sono responsabili per la sua struttura e la sua funzione sono deputate all'estrazione di energia da sostanze, come ilcibo,e alla loro trasformazione in elementi utili alla formazione di nuove cellule o al loro funzionamento. In questo processo, lemolecoledelle sostanze chimiche che costituiscono gli alimenti compiono due ruoli: il primo è quello di contenere l'energia necessaria per le reazioni chimiche biologiche e per secondo di essere la base per sviluppare nuove strutture molecolari.

Gli organismi responsabili dell'introduzione di energia in unecosistemasono conosciuti come produttori oautotrofi.Quasi tutti questi organismi traggono l'energia dalsole.Le piante e altrifototrofisono in grado di utilizzare l'energia solare attraverso un processo noto come "fotosintesi",al fine di convertire le materie prime in molecole organiche come l'ATP,i cui legami possono essere rotti per liberare l'energia.Alcuniecosistemi,tuttavia, dipendono interamente dall'energia estratta perchemiotrofiadalmetano,daisolfurio da altre fonti di energia non-luminali.

I processi più importanti per convertire l'energia intrappolata nelle sostanze chimiche in energia utile per sostenere la vita sono ilmetabolismoe larespirazione cellulare.

Studio e ricerca

Strutture

Schema di una tipica cellula animale dove sono raffigurati i vari organelli e strutture.

Labiologia molecolareconsiste nello studio della biologia a livellomolecolare.Questo campo si sovrappone ad altre aree della biologia, in particolare con lageneticae labiochimica.La biologia molecolare principalmente si occupa di comprendere le interazioni tra i diversi sistemi presenti in una cellula, compresa l'interrelazione traDNA,RNAesintesi proteicae quindi apprendere come queste interazioni siano regolate.

Labiologia cellularestudia le proprietà strutturali e fisiologiche delle cellule, inclusi i loro comportamenti, le interazioni e l'ambiente. Ciò avviene sia a livello microscopico che molecolare, sia per gli organismi unicellulari (come ibatteri) che per le cellule specializzate degli organismi multicellulari (come gliesseri umani). Essere in grado di comprendere la struttura e la funzione delle cellule è fondamentale per tutte le scienze biologiche. Le somiglianze e le differenze tra i tipi di cellule sono particolarmente rilevanti per chi occupa di biologia molecolare.

L'anatomiaconsidera le forme di strutture macroscopiche, qualiorganiesistemi di organi.

Lageneticaè la scienza dei geni, dell'ereditarietà genetica e della variazione degli organismi.I geni codificano le informazioni necessarie per sintetizzare le proteine che a sua volta giocano un ruolo centrale nell'influenzare il fenotipo finale dell'organismo. Nella ricerca moderna, la genetica fornisce strumenti importanti per stabilire la funzione di un particolare gene o per comprendere le interazioni genetiche. All'interno degli organismi, le informazioni genetiche sono generalmente conservate neicromosomi,formati da molecole di DNA.

Labiologia dello sviluppostudia il processo attraverso il quale gli organismi crescono e si sviluppano. A partire dall'embriologia,la moderna biologia dello sviluppo studia il controllo genetico sulla crescita cellulare, sulla differenziazione e sulla "morfogenesi"che è il processo che dà progressivamente luogo aitessuti,agli organi e agli apparati. Gli organismi modello per la biologia dello sviluppo sono il verme tondoCaenorhabditis elegans,la mosca della fruttaDrosophila melanogaster,il pesce zebraDanio rerio,il topoMus musculuse la piantaArabidopsis thaliana.Questi organismi modello sono particolari specie che sono state studiate ampiamente al fine di comprendere particolari fenomeni biologici, con l'obiettivo che le scoperte fatte su questi dati organismi possano fornire una conoscenza del funzionamento di altri organismi.

Fisiologia

L'Uomo VitruvianodiLeonardo da Vinci,un'importante prima tappa nello studio della fisiologia.

Lafisiologiastudia i processi meccanici, fisici e biochimici degli organismi viventi, tentando di ricostruire tutte le funzioni nel loro complesso. Il tema della "struttura di funzione" è centrale per la biologia. Gli studi fisiologici sono stati tradizionalmente divisi in fisiologia vegetale e fisiologia animale, tuttavia alcuni principi della fisiologia sono universali e non dipendono pertanto da quale organismo viene analizzato. Ad esempio, quello che si è appreso al riguardo alla fisiologia delle cellule dilievitopuò valere anche per le cellule umane. Il campo della fisiologia animale estende gli strumenti e i metodi della fisiologia umana a specie non umane. La fisiologia vegetale prende in prestito le tecniche di entrambi i campi di ricerca.

Studi di fisiologia come per esempio delsistema nervoso,delsistema immunitario,delsistema endocrino,delsistema respiratorioecircolatoriosi occupano sia della funzione che della loro interazione. Lo studio di questi sistemi è condiviso con le discipline mediche orientate, quali laneurologia,l'endocrinologiae l'immunologia.La fisiologia si occupa anche di nuove discipline come lavolabolomica,ovvero lo studio dei gas emessi con la respirazione e frutto del metabolismo denominati generalmente Composti Organici Volatili (VOCs), questa nuova branca consente di investigare le omeostasi del corpo e di conseguenza lo stato di malattia.

Evoluzione

La ricerca evolutiva è interessata a comprendere l'origine e la discesa dellaspecie,così come il cambiamento nel tempo. Il suo studio comprende scienziati provenienti da molte discipline orientate allatassonomia,ad esempio scienziati con una specifica formazione in organismi particolari come lamammologia,l'ornitologia,labotanicao l'erpetologia,ma che utilizzano tali organismi come sistemi per rispondere alle domande generali sull'evoluzione.

La biologia evolutiva si basa in parte sullapaleontologia,che fa uso dei reperti fossili per rispondere alle domande circa il modo e il tempo dell'evoluzionee in parte sugli sviluppi della genetica delle popolazioni.Branche di studio correlate e spesso considerate parte della biologia evolutiva sono lafilogenesi,lasistematicae latassonomia.

Sistematica

Unalbero filogeneticoè un diagramma che mostra le relazioni fondamentali di discendenza comune di gruppi tassonomici di organismi.

Eventi multipli dispeciazionecreano un sistema strutturato ad albero di relazioni tra le specie (Albero filogenetico). Il ruolo dellasistematicaè quello di studiare queste relazioni e quindi individuare le differenze e le somiglianze tra le specie e i gruppi di specie.Tuttavia, prima che la teoria evolutiva divenisse di pensiero comune, la sistematica faticava a trovare una corretta metodologia di ricerca.

La gerarchia degli otto grandi ranghi tassonomici di classificazione biologica.

Tradizionalmente, gli esseri viventi sono stati suddivisi in cinqueregni:monera,protisti,funghi,piante,animalia.Tuttavia, molti scienziati oggi ritengono che questo sistema sia ormai obsoleto. I moderni sistemi di classificazione alternativi generalmente iniziano con il sistema a tre domini:archaea(originariamentearchaebacteria),batteri(originariamenteeubacteria) eeucarioti(compresi protisti, funghi, piante e animali).Questi domini si distinguono per avere cellule prive o meno di nucleo e dalle differenze nella composizione chimica di biomolecole fondamentali, come i ribosomi.

Inoltre, ogni regno è ripartito in modo ricorsivo finché ogni specie sia classificata separatamente. L'ordine è:dominio,regno,phylum,classe,ordine,famiglia,genere,specie.

Al di fuori di queste categorie, vi sono iparassitiintracellulari obbligati che sono "sul bordo della vita"in termini di attività metabolica, il che significa che molti scienziati non classificano effettivamente queste strutture come forme di vita per via della loro mancanza di almeno una o più delle funzioni o caratteristiche fondamentali che definiscono la vita. Essi sono classificati comevirus,viroidi,osatelliti.

Il nome scientifico di un organismo è generato dal suo genere e dalla specie a cui appartiene. Ad esempio, gli esseri umani sono elencati comeHomo sapiens.Homoè il genere esapiensla specie. Quando si scrive il nome scientifico di un organismo è opportuno mettere in maiuscolo la prima lettera, tutte le specie in minuscolo.Inoltre, l'intero nome può essere in corsivo o sottolineato.

Il sistema di classificazione dominante si chiamatassonomia di Linneo.Esso comprende i ranghi e lanomenclatura binomiale.Come gli organismi debbano essere chiamati viene disciplinato da accordi internazionali come ilcodice internazionale per la nomenclatura delle alghe, funghi e piante(ICN), ilcodice internazionale di nomenclatura zoologica(ICZN) e ilcodice internazionale per la nomenclatura dei batteri(ICNB). La classificazione dei virus, dei viroidi e tutti gli altri agenti sub-virali che dimostrano caratteristiche biologiche, è condotto dalComitato Internazionale per la Tassonomia dei Virus(ICTV) ed è noto comeInternational Code of Viral Classification and Nomenclature(ICVCN).Tuttavia, esistono molti altri sistemi di classificazione dei virus.

Un progetto di fusione,BioCode,è stato pubblicato nel 1997 nel tentativo di standardizzare la nomenclatura in questi tre settori ma ancora deve essere adottato formalmente.Il progetto di BioCode ha ricevuto una scarsa attenzione e la data di esecuzione inizialmente previsto del 1º gennaio 2000 è passata inosservata. Una rivisitazione del BioCode che, invece di sostituire i codici esistenti, fornisca un contesto unificato è stato proposto nel 2011.Tuttavia, ilCongresso botanico internazionaledel 2011 ha rifiutato di prenderlo in considerazione.

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  Animalia - Bos primigenius taurus
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  Planta - Triticum
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  Fungi - Morchella esculenta
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  Stramenopila/Chromista - Fucus serratus
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  Bacteria - Gemmatimonas aurantiaca (- = 1 Micrometer)
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  Archaea - Halobacteria
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  Virus - Gamma phage

Ecologia e ambiente

Simbiosireciproca tra ilpesce pagliacciodel genere degliAmphiprionche abita tra i tentacoli dellaactiniaria.Il pesce ripulisce l'actinaria dai detriti organici e dai parassiti che, a sua volta, protegge il pesce pagliaccio dai suoi predatori grazie ai tentacoli urticanti.

L'ecologiastudia la distribuzione e l'abbondanza degli organismi viventi e le interazioni tra essi e il loro ambiente.L'habitatdi un organismo può essere descritto come ifattori abioticilocali quali ilclimae l'ecologia, oltre agli altri organismi e aifattori bioticiche condividono il loro ambiente.I sistemi biologici possono risultare difficili da studiare per via delle tante interazioni differenti possibili con gli altri organismi e con l'ambiente, anche su piccola scala. Un batterio microscopico in un locale gradiente di zucchero risponde al suo ambiente tanto quanto unleonealla ricerca di cibo nellasavanaafricana.Per qualsiasi specie, i comportamenti possono essere cooperativi, competitivi,parassitariosimbiotici.Questi studi diventano più complessi quando due o più specie interagiscono in unecosistema.

I sistemi ecologici sono studiati a vari livelli, dagli individui alle popolazioni e allabiosfera.Il termine "biologia delle popolazioni" è spesso usato in modo intercambiabile con "ecologia della popolazione", anche se il primo è più frequentemente utilizzato per lo studio delle malattie (provocate da virus e microbi) mentre il secondo termine è più comune quando si studiano le piante e gli animali. L'ecologia attinge a molte sotto-discipline.

Labiogeografiastudia la distribuzione spaziale degli organismi sulla Terra, concentrandosi su temi come latettonica delle placche,imutamenti climatici,ladispersione biologica,lamigrazionee lacladistica.

L'etologiastudia il comportamento degli animali (in particolare gli animali sociali, come iprimatie icanidi) ed è a volte considerata una branca dellazoologia.Gli etologi sono interessati ad analizzare l'evoluzione dei comportamenti e la loro comprensione nei termini della teoria della selezione naturale. In un certo senso il primo etologo moderno fu Charles Darwin, il cui libroThe Expression of the Emotions in Man and Animalsha influenzato molti etologi a venire.

Principali settori della biologia

In ordine alfabetico:

• Anatomia- studio della struttura dell'organismo
  • Anatomia comparata- studio evoluzionistico delle strutture biologiche
• Astrobiologia- studio dell'evoluzione, della distribuzione e del futuro della vita nell'universo
• Biochimica- studio dei fenomeni chimici che caratterizzano gli esseri viventi
• Biofisica- studio dei fenomeni biologici con metodi tradizionalmente utilizzati in fisica
• Bioinformatica- raccolta, archiviazione e analisi delle informazioni biologiche
• Biologia cellulare- studio della cellula come unità completa e dei processi all'interno di essa
• Biologia dei sistemi- approccio olistico all'interazione dei sistemi biologici
• Biologia dello sviluppo- studio dei processi di formazione di un organismo, dallo zigote all'organismo completo
• Biologia evolutiva- studio dell'origine e della variazione delle specie nel tempo
• Biologia forense- studio di dati e di metodi biologici in ambito forense
• Biologia marina- studio degli organismi e degli ecosistemi marini
• Biologia molecolare- studio dei fenomeni biologici a livello molecolare
• Biologia quantistica- studio dei meccanismi quantistici nei sistemi biologici
• Biologia sintetica- studio di funzioni biologiche non esistenti in natura
• Biologia strutturale- studio delle strutture che caratterizzano gli esseri viventi e in particolare le biomolecole
• Biologia teorica- studio matematico dei fenomeni biologici
• Biomeccanica- studio degli aspetti meccanici dei sistemi biologici
• Biotecnologia- studio della manipolazione della materia vivente, compresa la manipolazione genetica
• Botanica- studio delle piante
• Criobiologia- studio degli effetti delle basse temperature negli esseri viventi
• Cronobiologia- studio dei cicli di tempo negli esseri viventi
• Ecologia- studio delle interazioni degli organismi viventi tra loro e con gli elementi non viventi del loro ambiente
  • Ecoacustica- studio dei suoni degli ecosistemi
  • Ecologia applicata- studio delle applicazioni pratiche dei principi fondamentali dell'ecologia
  • Ecotossicologia- studio degli effetti di agenti inquinanti sugli ecosistemi
• Farmacologia- studio dell'interazione tra le molecole fisiologicamente attive e l'organismo
• Fisiologia- studio del funzionamento degli organismi viventi
• Genetica- studio dei geni e dell'eredità
  • Genetica molecolare- studio dei geni dal punto di vista molecolare
• Immunologia- studio del sistema immunitario
• Istologia- studio dei tessuti viventi
• Micologia- studio dei funghi
• Microbiologia- studio degli organismi microscopici e delle loro interazioni con gli altri esseri viventi
  • Microbiologia ambientale- studio delle relazioni tra microorganismi e ambiente
  • Virologia- studio dei virus
• Morfologia- studio della forma negli esseri viventi
• Nanobiologia- studio dell'organizzazione nell'ordine dei nanometri nei sistemi biologici
• Neuroscienze- studio del sistema nervoso, compresa la fisiologia, l'anatomia, la biochimica e le funzioni cognitive emergenti
• Parassitologia- studio degli organismi parassitari
• Psicobiologia- studio delle basi biologiche delle funzioni comportamentali
• Sistematica- studio della classificazione degli esseri viventi
• Zoologia- studio degli animali
  • Etologia- studio del comportamento animale

Categorizzazione per organismi studiati

La tabella seguente riporta in ordine alfabetico le branche della biologia che si occupano dello studio di particolari tipi di organismi:

Branca della biologia	Organismi studiati	Classificazione scientificadegli organismi studiati
Algologia	Alghe	gruppoAlgae(appartenente alregnoProtista)
Antropologia	Uomo	genereHomo
Aracnologia	Aracnidi	classeArachnida
Batracologia	Anfibi	classeAmphibia
Batteriologia	Batteri	regnoBacteria
Botanica	Piante	regnoPlantæ
Entomologia	Esapodi	superclasseHexapoda
Erpetologia	Rettilieanfibi	classeReptiliae classeAmphibia
Ittiologia	Pesci	gruppoPisces
Mammologia	Mammiferi	classeMammalia
Micologia	Funghi	regnoFungi
Microbiologia	Microrganismi	organismi appartenenti a vari regni, tra cuiBacteria,Archaea,Fungi(solo alcuni di essi) eProtista
Ornitologia	Uccelli	classeAves
Primatologia	Primati	ordinePrimates
Protistologia	Protisti	regnoProtista
Virologia	Virus	dominioAcytota(classificazione discussa)
Zoologia	AnimalieProtozoi	regnoAnimaliae gruppoProtozoa

• 
  Microrganismi:virus,Gamma phage
• 
  Microrganismi:batterio,Gemmatimonas aurantiaca
• 
  Piante:grano (Triticum)
• 
  Funghi:spugnola (Morchella esculenta)
• 
  Animali:bue (Bos taurus)

Bibliografia

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• (EN) Begon, M.; Townsend, C. R.;Harper, J. L.,Ecology: From individuals to ecosystems. (4th ed.),Blackwell, 2006,ISBN1-4051-1117-8.
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• (EN) Michael Shermer,In Darwin's Shadow,OUP USA,ISBN978-2-7028-7915-3.

Voci correlate

• Vita
• DNA
• Proteina
• Cellula
• Organismo vivente
• Ecosistema
• Scienze naturali
• Chimica organica
• Cronologia di biologia e biochimica

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Collegamenti esterni

• biologia,suTreccani.it – Enciclopedie on line,Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• (IT,DE,FR)Biologia,suhls-dhs-dss.ch,Dizionario storico della Svizzera.
• (EN) Edna R. Green, Susan Heyner Joshi e Kara Rogers,biology,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN)Biologia,suThe Encyclopedia of Science Fiction.
• (EN)Opere riguardanti Biologia,suOpen Library,Internet Archive.
• (EN)Biologia,inCatholic Encyclopedia,Robert Appleton Company.
• Autori in TecaLibri,sutecalibri.info.
• Opere in TecaLibri,sutecalibri.info.
• Test di Biologia,sufreewebs.com.URL consultato il 25 gennaio 2006(archiviato dall'url originalel'11 marzo 2007).
• Risorse sulla Biologia - TerritorioScuola ODP,suterritorioscuola.it.URL consultato il 24 maggio 2006(archiviato dall'url originaleil 27 maggio 2006).
• (EN)Biology Resources - TerritorioScuola ODP,suterritorioscuola.com.URL consultato il 18 giugno 2006(archiviato dall'url originaleil 30 giugno 2006).
• (DE)Biology with graphics and animations,subiologie-online.eu.
• (DE)Dictionary of Biology,subiologie-lexikon.de.
• Voce interdisciplinare "Biologia” - Dizionario Intersciplinare di Scienza e Fede,sudisf.org.
• Biologia,inTreccani.it – Enciclopedie on line,Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.