Biología


La biología (del griego βίος [bíos] «vida», y -λογία [-logía] «tratado», «estudio» o «ciencia»)[1][2]​ 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.[3][4][1][5]

La biología se ocupa tanto de la descripción de las características y los comportamientos de los organismos individuales, como de las especies en su conjunto, así como de las relaciones entre los seres vivos y de las interacciones entre ellos y el entorno. De este modo, trata de estudiar la estructura y la dinámica funcional comunes a todos los seres vivos, con el fin de establecer las leyes generales que rigen la vida orgánica y los principios de ésta.[6]

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.[6]

Los campos biológicos de la botánica, la zoología y la medicina surgieron desde los primeros momentos de la civilización, mientras que la microbiología fue introducida en el siglo XVII con el descubrimiento del microscopio. Sin embargo, no fue hasta el siglo XIX 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.[6]

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.[7]


Escherichia coli (bacteria)
Ameba (protista)
Helecho (planta)
Flammulina velutipes (hongo)
Gacela (mamífero)
La biología estudia a los seres vivos y todos los procesos y sistemas relacionados con la vida. De arriba abajo: E. coli (monera), Amoeba proteus (protista), helecho (planta), Flammulina velutipes (hongo) y gacela (animal).
La portada del poema sobre la evolución de Erasmus Darwin The Temple of Nature muestra a una diosa que retira el velo de la naturaleza (en la persona de Artemisa). La alegoría y la metáfora han desempeñado a menudo un papel importante en la historia de la biología.
Detalle de una mosca de la innovadora Micrographia (1665) de Robert Hooke
Árbol de la vida de Ernst Haeckel (1879)
Las formas de vida más antiguas sobre la faz de la Tierra son posibles microorganismos, cuyos fósiles fueron encontrados en rocas formadas en antiguas fuentes hidrotermales, que podrían haber vivido hace 4.280 millones de años, poco después de que se formaran los océanos hace 4.410 millones de años, y no mucho después de la formación de la Tierra hace 4.540 millones de años[26]​.
Estromatolitos del Precámbrico en la Formación Siyeh, Parque nacional de los Glaciares, Estados Unidos. En 2002, William Schopf de la UCLA publicó un artículo en la revista Nature defendiendo que estas formaciones geológicas de hace 3500 millones de años son fósiles debidos a cianobacterias,[27]​ constituyendo una evidencia de vida muy antigua.
Esquema del experimento de Miller.
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 eencuentran 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.
Los virus se consideran como un tipo de organismo en debate, esto debido a que cuentan con diversos de los criterios para considerarlo como un ser vivo, pero generalmente se cavila, 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 hospedero o la falta de una estructura celular.[36]
El arrecife de coral es uno de los entornos de mayor biodiversidad.
Vegetación de un oasis en el desierto.
Ilutración que muestra la evolución del ser humano desde las primeras formas de vida.
Representación esquemática de la molécula de ADN, la molécula portadora de la información genética.
Esquema de las principales rutas metabólica.
Vista simplificada del metabolismo celular
Modelo de espacio lleno del adenosín trifosfato (ATP), una coenzima intermediaria principal en el metabolismo energético, también conocida como la “moneda de intercambio energético”.
Composición de los nucleótidos, los cuales conforman los ácidos nucleicos.
Representación esquemática de la fotosíntesis vegetal.
Diagrama simplificado de la fase luminosa y la fase oscura de la fotosíntesis en plantas.
Ecuación química de la fotosíntesis oxigénica, el tipo más común de fotosíntesis.
Comparación entre la fotosíntesis oxigénica y la anoxigénica.
Imagen que muestra la distribución de la fotosíntesis en el globo terráqueo; mostrando tanto la llevada a cabo por el fitoplancton oceánico como por la vegetación terrestre.
Célula animal
Estructura celular de una bacteria, típica célula procariota.
Animación 3D de una célula procariota que muestra todos los elementos que la componen.
Célula animal endotelial con el núcleo teñido de azul por un marcador fluorescente que se une fuertemente a regiones enriquecidas en adenina y timina en secuencias de ADN.
Difusión de agua en las células vegetales por efecto de la presión osmótica.
Efecto de la diferencia en presión osmótica en eritrocitos en plasma con distintas concentraciones.
Impulso nervioso neuronal correccional por el cambio de potencial trasmembrana.
A. Vista esquemática de un potencial de acción ideal, mostrando sus distintas fases. B. Registro real de un potencial de acción, normalmente deformado, comparado con el esquema debido a las técnicas electrofisiológicas utilizadas en la medición.
Descripción de la endocitosis y la exocitosis (derecha).
Esquemas de la división celular.
Ciclo celular.
Comparación entre la fisión binaria, mitosis y meiosis, tres tipos de división celular.
Micrografía de una célula mitótica pulmonar de tritón.
Cromosomas homólogos en mitosis (arriba) y meiosis (abajo).
Visión general de la meiosis. En la interfase se duplica el material genético. En meiosis I los cromosomas homólogos se reparten en dos células hijas, se produce el fenómeno de entrecruzamiento. En meiosis II al igual que en una mitosis, cada cromátida migra hacia un polo. El resultado son cuatro células hijas haploides (n).
Estructura del ADN
Cruzamiento monohíbrido mendeliano
La Expresión génica es producto de múltiples procesos llevados a cabo desde la cromatina hasta terminar en la proteína funcional
Una molécula de ADN: las dos cadenas se componen de nucleótidos, cuya secuencia es la información genética.
Los individuos de la especie de moluscos Donax variabilis muestran una extraordinaria diversidad fenotípica, tanto en el color como en el patrón de sus conchas.
Organ Systems I esp.jpg
Organ Systems II esp.jpg
Esqueleto. Vista anterior
Esqueleto. Vista posterior
1105 Anterior and Posterior Views of Muscles esp.jpg
Árbol filogenético de los seres vivos basado en datos sobre su rARN. Los tres reinos principales de seres vivos aparecen claramente diferenciados: bacterias, archaea y eucariotas tal y como fueron descritos inicialmente por Carl Woese. Otros árboles basados en datos genéticos de otro tipo resultan similares pero pueden agrupar algunos organismos en ramas ligeramente diferentes, presumiblemente debido a la rápida evolución del rARN. La relación exacta entre los tres grupos principales de organismos permanece todavía como un importante tema de debate.
Esquema simplificado de la flora, en una isla.
Esquema simplificado de la fauna de una isla - todas sus especies animales.
Garza blanca de La Pampa.
Ñandú, autóctono de la fauna pampeana.
Propuesta de las 3 F: Flora, Fauna y Funga
Componentes del microbioma. El término microbioma abarca tanto la microbiota (comunidad de microorganismos) como su "teatro de actividad" (elementos estructurales, metabolitos / moléculas de señal , y las condiciones ambientales circundantes). Adaptada de Berg G, et al.[192]
Simbiosis entre un pez payaso del género de los Amphipriones y las anémonas de mar. El pez protege a las anémonas de otros peces comedores de anémonas mientras que los tentáculos de las anémonas protegen al pez payaso de sus depredadores.
Las plantas responden frente a estímulos externos mediante movimientos, así uno de ellos y el más importante es el fototropismo. El fototropismo es una respuesta que se relaciona con la dirección del estímulo. Cada parte de ella responde de distinta forma a este estímulo. En el caso del tallo, se observa un fototropismo positivo, porque este crece hacia la fuente luminosa. La raíz, en cambio, no necesita de la luz, por lo tanto presenta un fototropismo negativo. Las hojas adoptan diferentes posiciones con su crecimiento, cierta inclinación (plagiofototropismo), ... esto les permite captar mejor la luz del Sol.
Anémonas marinas compitiendo por territorio (competencia por explotación)
Ejemplos de cadenas tróficas terrestre y marina.
Selva macrotérmica, con clima ecuatorial (o tropical lluvioso) en Barro Colorado (Panamá), que muestra la gran diversidad ecológica en este tipo de vegetación que tiene muchas especies con distintas épocas de floración. Los pájaros e insectos se encargan de la polinización, por lo que la diversidad existente es origen de su alimentación continua. Se puede ver la característica fundamental de la selva ecuatorial: miles de especies vegetales por unidad de superficie, pero pocos ejemplares de cada una, también por la misma unidad de superficie.
Imagen de un lince (Lynx lynx), una de las cerca de 2.5 millones de especies identificadas que conforman el patrimonio de la biodiversidad en la Tierra.
Los pinos canarios soportan el fuego en los grandes incendios debido a la adaptación milenaria a las emisiones volcánicas. En esta ocasión puede verse la corteza chamuscada de estos pinos, que pueden estar ardiendo durante meses y seguir creciendo mientras tanto. Un ejemplo de adaptación al medio que afecta negativamente a la biodiversidad del medio pero solo a corto plazo, ya que sirve de planta pionera para el restablecimiento del bosque, como es la laurisilva en las áreas más favorecidas.
Esquema de una típica célula animal con sus orgánulos y estructuras: 1. Nucléolo 2. Núcleo celular 3. Ribosoma 4. Vesículas de secreción 5. Retículo endoplasmático rugoso 6. Aparato de Golgi 7. Citoesqueleto 8. Retículo endoplasmático liso 9. Mitocondria 10. Vacuola (solo en vegetales) 11. Citoplasma 12. Lisosoma (solo en animales) 13. Centríolo
En el campo de la genética de poblaciones la evolución de una población de organismos puede representarse como un recorrido en un paisaje adaptativo. Las flechas indican el flujo de la población sobre el espacio de adaptación y los puntos A, B y C representarían máximos de adaptabilidad locales. La bola roja indica una población que evoluciona desde una baja adaptación hasta la cima de uno de los máximos de adaptación.