Biologia

Il metodo scientifico viene utilizzato per risolvere problemi e spiegare fenomeni. Lo sviluppo del metodo scientifico ha coinciso con i cambiamenti nella filosofia alla base della scoperta scientifica, trasformando radicalmente la visione della società sulla natura. Durante il Rinascimento europeo, individui come Francis Bacon, Galileo e Isaac Newton formalizzarono il concetto di metodo scientifico e lo misero in pratica. Sebbene il metodo scientifico sia stato rivisto sin dalle sue prime...

Membrane cellulari e diffusione Per funzionare, le cellule sono tenute a spostare i materiali dentro e fuori dal loro citoplasma attraverso le loro membrane cellulari. Queste membrane sono semipermeabili, il che significa che alcune molecole possono passare, ma non altre. Questo movimento delle molecole è mediato dal doppio strato fosfolipidico e dalle sue proteine incorporate, alcune delle quali fungono da canali di trasporto per molecole che altrimenti non sarebbero in grado di passare...

Sfondo Le cellule rappresentano le unità biologiche più basilari di tutti gli organismi, sia che si tratti di organismi semplici e unicellulari come i batteri, sia che si tratti di grandi organismi multicellulari come gli elefanti e le sequoie giganti. A metà del XIX secolo, la Teoria delle Cellule è stata proposta per definire una cellula, che afferma: Ogni organismo vivente è costituito da una o più cellule. Le cellule sono le unità funzionali di tutti gli organismi. Tutte le cellule...

Biomolecole Gli organismi contengono un'ampia varietà di molecole organiche con numerose funzioni che dipendono dalle strutture chimiche e dalle proprietà di queste molecole. Tutte le molecole organiche contengono una spina dorsale di carbonio e atomi di idrogeno. L'atomo di carbonio è centrale nella formazione di una grande varietà di molecole organiche che variano per dimensioni, forma e complessità; Le molecole inorganiche, d'altra parte, hanno generalmente strutture più semplici. Il guscio...

Omeostasi Le condizioni nell'ambiente esterno di un organismo possono cambiare rapidamente e drasticamente. Per sopravvivere, gli organismi devono mantenere un ambiente interno abbastanza costante, che comporta una regolazione continua della temperatura, del pH e di altri fattori. Questo stato di equilibrio è noto come omeostasi, che descrive i processi attraverso i quali gli organismi mantengono le loro condizioni interne ottimali. Per mantenere l'omeostasi, gli organismi hanno sviluppato...

Genetica Mendeliana L'evoluzione è causata da cambiamenti nella composizione genetica delle popolazioni. Nel campo della genetica delle popolazioni, gli scienziati modellano questo processo come cambiamenti nella frequenza degli alleli nei singoli loci genetici. Questa semplice rappresentazione di come avviene l'evoluzione risale all'analisi di Gregor Mendel dei modelli di ereditarietà dei tratti nelle piante di pisello, presentata per la prima volta nel 1865. Mendel determinò, utilizzando una...

La rivelazione del DNA come molecola ereditaria in tutti gli organismi ha portato a enormi scoperte scientifiche e mediche e ha migliorato significativamente la nostra comprensione di noi stessi e degli altri organismi. L'isolamento e la profilazione del DNA sono stati i primi passi fondamentali per molti dei progressi del secolo scorso; Dall'identificazione della funzione genica, alle rivoluzioni dell'agricoltura e della medicina legale. Isolare il DNA dalle cellule L'isolamento del DNA è...

Sfondo All'inizio del XX secolo, la polmonite era responsabile di gran parte dei decessi per malattie infettive1. Al fine di sviluppare un vaccino efficace contro la polmonite, Frederick Griffith si mise a studiare due diversi ceppi di Streptococcus pneumoniae: un ceppo non virulento con un aspetto ruvido (ceppo R) e un ceppo virulento con un aspetto liscio (ceppo S) a causa di una capsula polisaccaridica esterna2. Questo strato esterno dei batteri del ceppo S ha permesso loro di resistere al...

Autotrofi Quasi tutti gli organismi viventi sulla Terra dipendono dalla fotosintesi, che è il processo che converte l'energia della luce solare in uno zucchero semplice chiamato glucosio. Questa molecola può essere utilizzata come fonte di energia a breve termine o per costruire carboidrati più complessi come gli amidi per l'immagazzinamento di energia a lungo termine. Gli autotrofi sono organismi che catturano l'energia luminosa utilizzando la fotosintesi. Conosciuti anche come produttori...

Autotrofi ed eterotrofi Gli organismi viventi richiedono un apporto continuo di energia per mantenere le funzioni cellulari e dell'organismo come la crescita, la riparazione, il movimento, la difesa e la riproduzione. Le cellule possono utilizzare solo l'energia chimica per alimentare le loro funzioni, quindi hanno bisogno di raccogliere energia dai legami chimici delle biomolecole, come zuccheri e lipidi. Gli organismi autotrofi, vale a dire le piante, le alghe e i batteri fotosintetici e...

La divisione cellulare è fondamentale per tutti gli organismi viventi ed è necessaria per la crescita e lo sviluppo. Come mezzo essenziale di riproduzione per tutti gli esseri viventi, la divisione cellulare consente agli organismi di trasferire il loro materiale genetico alla loro prole. Per un organismo unicellulare, la divisione cellulare genera un organismo completamente nuovo. Per gli organismi pluricellulari, la divisione cellulare produce nuove cellule per lo sviluppo generale...

Sfondo Tutti gli organismi viventi devono svolgere una serie di funzioni di base per mantenersi. Uno di questi processi prevede il trasporto di materiali in tutto l'organismo. Pertanto, gli organismi hanno bisogno di scambiare materiali con l'ambiente, che può essere visto su piccola scala di cellule che trasportano proteine e altri materiali tra loro o su una scala più ampia come il ciclo dell'acqua, dove l'acqua si muove continuamente sopra, sopra e sotto la superficie della Terra. In...

Catalizzatori biologici Tutti gli organismi viventi eseguono continuamente numerose reazioni biochimiche per sostenere la loro presenza. La maggior parte di queste reazioni richiede un input di energia per l'avvio, che è chiamato energia di attivazione. I catalizzatori sono sostanze chimiche che abbassano l'energia di attivazione. Anche se i catalizzatori facilitano una reazione chimica, non vengono consumati da essa. Ciò significa che un catalizzatore può facilitare una specifica reazione...

La Drosophila come organismo modello Il comune moscerino della frutta, Drosophila melanogaster, è un organismo modello ampiamente utilizzato in biologia, anche se può essere più comunemente riconosciuto come un parassita amante della frutta. Ci sono molteplici ragioni che rendono D. melanogaster un eccellente organismo sperimentale: il loro tempo di generazione di circa due settimane consente di studiare più generazioni, sono facilmente mantenuti in tubi molto piccoli e il loro dimorfismo...

La catena alimentare L'energia è uno dei fattori abiotici più importanti in un ecosistema e gli organismi in un ecosistema sono collegati dal flusso di energia e materia tra loro. Poiché l'energia non può essere né creata né distrutta, può solo cambiare forma o essere trasferita all'organismo successivo in una catena alimentare. Ad esempio, ogni volta che una mucca bruca sull'erba o un falco pescatore caccia e consuma pesce, l'energia viene trasferita dall'organismo consumato al consumatore.

Gli ecosistemi diversificati sono importanti per la salute del pianeta e la nostra sopravvivenza come esseri umani; è quindi incredibilmente importante per noi comprendere e misurare la biodiversità, che è definita come la variabilità tra gli organismi viventi in un ecosistema. La biodiversità può essere misurata a molti livelli diversi, tra cui genetica, specie, comunità ed ecosistema. Un modo per misurare la biodiversità è valutare la ricchezza delle specie di un ecosistema, che è il numero...

La storia della vita sulla Terra Fossili di organismi che erano diversi da qualsiasi cosa vivente oggi erano stati documentati già nel XVII secolo, ma fu solo all'inizio delXIX secolo che gli scienziati iniziarono a riconoscere che gli strati successivi di rocce fossili erano come pagine successive nella storia della vita sulla terra. Sebbene questo riconoscimento abbia dato origine alla nascita del campo della paleontologia, l'idea della completa estinzione globale di una specie doveva ancora...

Distribuzione delle specie La biogeografia è lo studio della distribuzione delle specie nello spazio geografico e dei processi che modellano queste distribuzioni. Questa disciplina si basa sul presupposto che ogni specie all'interno di un luogo debba essere immigrata da un'altra area geografica o essersi evoluta da una specie locale. All'interno di ogni habitat, una varietà di fattori biotici e abiotici agiscono sulle singole specie per modellare i tassi di nascita, morte, immigrazione ed...

Modelli di popolazione Una popolazione ecologica è un gruppo di individui di una singola specie che vivono contemporaneamente in un'area. Per persistere, una popolazione deve crescere o mantenere le sue dimensioni. L'ecologia delle popolazioni è lo studio di come le dimensioni della popolazione e la distribuzione per età cambiano nel tempo attraverso le interazioni con altre specie e l'ambiente, nonché con gli individui della loro stessa specie. Una caratteristica particolarmente importante che...

Le popolazioni non vivono in isolamento; quindi, ogni popolazione interagisce con le altre in determinati modi. Queste interazioni danno origine a una rete di popolazioni. Quindi, una comunità ecologica è composta da tali reti di popolazioni di varie specie che interagiscono tra loro all'interno della stessa area. Questi componenti biologici, o biotici, possono anche interagire strettamente con componenti non viventi, o abiotici, formando un ecosistema. Gli ecosistemi possono essere piccoli...

La certezza del cambiamento climatico rimane una controversia pubblica nonostante il consenso tra circa il 97% dei ricercatori attivi sul clima, che non solo concordano sul fatto che il clima della Terra sta cambiando, ma affermano anche che questo cambiamento è intensificato dall'attività umana, principalmente dalle emissioni di carbonio 1. La disconnessione tra il pubblico e gli esperti è in parte dovuta alla scarsa comprensione dei meccanismi coinvolti nel cambiamento climatico e alle...

La vita in una popolazione Gli organismi nelle popolazioni interagiscono tra loro in modi complessi, in cui gli individui competono per risorse come cibo, riparo e compagni. Queste interazioni sono costose poiché gli individui investono energia per acquisire la risorsa, quindi ci sono una varietà di strategie che gli organismi adottano per ottenere un vantaggio sui loro concorrenti. Ciò si osserva chiaramente con i sistemi di accoppiamento polimorfici, in cui un sesso, prevalentemente maschi,...

Foraggiamento ottimale Gli organismi devono acquisire e utilizzare le risorse del loro ambiente per sopravvivere. Mentre il cibo è una delle risorse primarie che gli organismi devono cercare, gli individui devono anche cercare habitat, ripari e compagni. Questo processo di ricerca delle risorse è noto come foraggiamento, che comporta una serie di costi e benefici. Più specificamente, l'acquisizione di una risorsa fornisce all'organismo un beneficio, tuttavia, la ricerca e l'acquisizione della...

Scegliere i compagni L'idoneità evolutiva è in gran parte determinata dalla capacità di un organismo di sopravvivere e produrre con successo prole. Fondamentale per questo processo è la selezione sessuale, che svolge un ruolo importante nella determinazione delle coppie di accoppiamento e quindi quali geni vengono trasmessi alla generazione successiva. Spesso, l'intensa competizione per i compagni all'interno di una popolazione esercita una pressione selettiva sui tratti legati al...

Organizzazione sociale All'interno del regno animale si osservano vari livelli di organizzazione sociale, che vanno dal semplice all'altamente complesso. Questi sistemi possono migliorare notevolmente la sopravvivenza e il successo riproduttivo di un individuo o di una popolazione. Di questi, l'eusocialità è il più alto livello di organizzazione sociale, che coinvolge divisioni del lavoro basate sulle caste sociali. Tuttavia, questo sistema è raramente osservato in natura, poiché richiede agli...

Idoneità La diffusa variazione dei fenotipi nelle popolazioni naturali fornisce la materia prima per l'evoluzione, che è il cambiamento dei tratti ereditari delle popolazioni nel corso delle generazioni successive. La selezione naturale è uno dei principali meccanismi dell'evoluzione e richiede che i tratti variabili siano ereditabili e associati a una sopravvivenza differenziale e/o al successo riproduttivo. I fenotipi che si correlano con un maggiore successo avranno più prole che sopravvive...

Selezione naturale ed evoluzione adattativa In contesti naturali, l'evoluzione adattativa avviene per selezione naturale, un processo in cui le differenze nei tratti portano a differenze nella sopravvivenza e nel successo riproduttivo tra gli individui. Ciò accade perché gli individui con determinati fenotipi hanno una maggiore probabilità di sopravvivenza e/o producono più prole sopravvissuta rispetto agli individui con altri fenotipi. Un classico esempio di ciò è stato dimostrato da Rosemary...

Il cambiamento evolutivo è interessante e importante da studiare, ma i cambiamenti nelle popolazioni si verificano per lunghi periodi di tempo e in enormi spazi fisici e sono quindi molto difficili da misurare. In generale, lo studio di fenomeni di questo tipo richiede l'uso di modelli matematici costruiti utilizzando parametri che possono essere convenientemente misurati. Questi modelli vengono quindi utilizzati per fare previsioni su come le modifiche al sistema potrebbero influenzare il...

Gli esseri umani hanno cercato di classificare correttamente gli esseri viventi da quando Aristotele fece il primo tentativo durante il IV secolo a.C. Il sistema di Aristotele fu migliorato durante il Rinascimento e poi, successivamente, da Carolus Linnaeus a metà del 1700. Questi sistemi di classificazione e organizzazione più formali raggruppavano le specie in base alla loro somiglianza fisica tra loro. Ad esempio, tutti i vertebrati hanno una spina dorsale, ma gli invertebrati no. Tratti...

Dall'acqua alla terra Kingdom Plantae è apparso per la prima volta circa 410 milioni di anni fa, quando le alghe verdi sono passate dall'acqua alla terraferma. Anche se impegnativa, questa transizione ha beneficiato i primi colonizzatori in diversi modi. Inizialmente, la maggior parte degli organismi viventi (comprese piante e animali) vivevano nell'oceano, rendendo gli ambienti acquatici affollati e altamente competitivi. Al contrario, la terra era un ambiente relativamente non colonizzato con...

Kingdom Animalia è composto da una serie di organismi uniti da un insieme di caratteristiche comuni. Salvo poche eccezioni, gli animali sono eucarioti multicellulari che si muovono, consumano materia organica e si riproducono sessualmente. Sebbene questi attributi siano condivisi, le specie all'interno di questo regno sono anche estremamente diverse. Questa diversità è dovuta all'adattamento di ogni specie a una nicchia diversa. La nicchia di una specie include l'area, la funzione e...

Batteri e funghi sono due gruppi molto diversi di organismi che possono avere impatti benefici o dannosi significativi sulla salute umana. Per questo motivo, è importante capire e distinguere tra le singole specie di questi gruppi. Come ricorderete, i tassonomisti biologici raggruppano gli organismi in base alla loro parentela filogenetica. I tre domini della vita, batteri, archaea ed eucariota, segregano la vita in tre gruppi distinti. Mentre tutti i batteri rientrano nel dominio dei batteri,...