Biologia

O método científico é usado para resolver problemas e explicar fenômenos. O desenvolvimento do método científico coincidiu com as mudanças na filosofia que sustentam a descoberta científica, transformando radicalmente as visões da sociedade sobre a natureza. Durante o Renascimento europeu, indivíduos como Francis Bacon, Galileu e Isaac Newton formalizaram o conceito de método científico e o colocaram em prática. Embora o método científico tenha sido revisado desde suas primeiras concepções,...

Membranas Celulares e Difusão Para funcionar, as células são obrigadas a mover materiais para dentro e para fora de seu citoplasma através de suas membranas celulares. Essas membranas são semipermeáveis, o que significa que certas moléculas podem passar, mas não outras. Esse movimento de moléculas é mediado pela bicamada fosfolipídica e suas proteínas incorporadas, algumas das quais atuam como canais de transporte para moléculas que, de outra forma, não seriam capazes de passar pela membrana,...

Fundo As células representam as unidades biológicas mais básicas de todos os organismos, sejam organismos unicelulares simples, como bactérias, ou grandes organismos multicelulares, como elefantes e sequoias gigantes. Em meados doséculo 19, a Teoria Celular foi proposta para definir uma célula, que afirma: Todo organismo vivo é composto de uma ou mais células. As células são as unidades funcionais de todos os organismos. Todas as células surgem de células preexistentes. Todas as células...

Biomoléculas Os organismos contêm uma grande variedade de moléculas orgânicas com inúmeras funções que dependem das estruturas químicas e propriedades dessas moléculas. Todas as moléculas orgânicas contêm uma estrutura de carbono e átomos de hidrogênio. O átomo de carbono é central na formação de uma grande variedade de moléculas orgânicas que variam em tamanho, forma e complexidade; moléculas inorgânicas, por outro lado, geralmente têm estruturas mais simples. A camada mais externa de um átomo...

Homeostase As condições no ambiente externo de um organismo podem mudar rápida e drasticamente. Para sobreviver, os organismos devem manter um ambiente interno bastante constante, o que envolve a regulação contínua da temperatura, pH e outros fatores. Esse estado equilibrado é conhecido como homeostase, que descreve os processos pelos quais os organismos mantêm suas condições internas ideais. Para manter a homeostase, os organismos desenvolveram estruturas com funções distintas. A fisiologia é...

Genética Mendeliana A evolução é causada por mudanças na composição genética das populações. No campo da genética populacional, os cientistas modelam esse processo como mudanças na frequência de alelos em loci genéticos individuais. Esta representação simples de como a evolução ocorre data da análise de Gregor Mendel dos padrões de herança de características em plantas de ervilha, apresentada pela primeira vez em 1865. Mendel determinou, usando uma coleta rigorosa de dados, que traços...

A revelação do DNA como a molécula hereditária em todos os organismos levou a enormes avanços científicos e médicos e melhorou significativamente nossa compreensão de nós mesmos e de outros organismos. O isolamento e o perfil de DNA foram os primeiros passos fundamentais para muitos dos avanços no século passado; desde a identificação da função do gene até as revoluções da agricultura e da ciência forense. Isolando DNA de células O isolamento do DNA é um procedimento bastante simples que...

Fundo No início doséculo 20, a pneumonia era responsável por uma grande parte das mortes por doenças infecciosas1. A fim de desenvolver uma vacina eficaz contra a pneumonia, Frederick Griffith começou a estudar duas cepas diferentes do Streptococcus pneumoniae: uma cepa não virulenta com aparência áspera (cepa R) e uma cepa virulenta com aparência lisa (cepa S) devido a uma cápsula externa de polissacarídeo2. Essa camada externa da bactéria da cepa S permitiu que elas resistissem ao sistema...

Autótrofos Quase todos os organismos vivos na Terra dependem da fotossíntese, que é o processo que converte a energia da luz solar em um açúcar simples chamado glicose. Esta molécula pode ser usada como fonte de energia de curto prazo ou para construir carboidratos mais complexos, como amidos, para armazenamento de energia a longo prazo. Os autótrofos são organismos que captam a energia luminosa usando a fotossíntese. Também conhecidos como produtores primários, eles fornecem a energia...

Autótrofos e heterótrofos Os organismos vivos requerem uma entrada contínua de energia para manter as funções celulares e do organismo, como crescimento, reparo, movimento, defesa e reprodução. As células só podem usar energia química para alimentar suas funções, portanto, precisam coletar energia de ligações químicas de biomoléculas, como açúcares e lipídios. Organismos autotróficos, ou seja, plantas, algas e bactérias fotossintéticas e quimiossintéticas, convertem materiais inorgânicos em...

A divisão celular é fundamental para todos os organismos vivos e necessária para o crescimento e desenvolvimento. Como um meio essencial de reprodução para todos os seres vivos, a divisão celular permite que os organismos transfiram seu material genético para seus descendentes. Para um organismo unicelular, a divisão celular gera um organismo completamente novo. Para organismos multicelulares, a divisão celular produz novas células para o desenvolvimento geral do organismo, bem como produz...

Fundo Todos os organismos vivos devem realizar um conjunto de funções básicas para se manterem. Um desses processos envolve o transporte de materiais por todo o organismo. Portanto, os organismos precisam trocar materiais com o meio ambiente, o que pode ser visto na pequena escala de células que transportam proteínas e outros materiais entre si ou em uma escala maior, como o ciclo da água, onde a água está continuamente se movendo sobre, acima e abaixo da superfície da Terra. Em ambos os...

Catalisadores biológicos Todos os organismos vivos realizam continuamente inúmeras reações bioquímicas para sustentar sua presença. A maioria dessas reações requer uma entrada de energia para começar, que é chamada de energia de ativação. Catalisadores são produtos químicos que diminuem a energia de ativação. Embora os catalisadores facilitem uma reação química, eles não são consumidos por ela. Isso significa que um catalisador pode facilitar uma reação química específica repetidamente em...

Drosophila como organismo modelo A mosca da fruta comum, Drosophila melanogaster, é um organismo modelo amplamente utilizado em biologia, embora possa ser mais comumente reconhecida como uma praga amante de frutas. Existem várias razões que fazem de D. melanogaster um excelente organismo experimental: seu tempo de geração de aproximadamente duas semanas permite estudar várias gerações, eles são facilmente mantidos em tubos muito pequenos e seu dimorfismo sexual permite que os investigadores...

A cadeia alimentar A energia é um dos fatores abióticos mais importantes em um ecossistema e os organismos em um ecossistema estão conectados pelo fluxo de energia e matéria entre si. Como a energia não pode ser criada nem destruída, ela só pode mudar de forma ou ser transferida para o próximo organismo em uma cadeia alimentar. Por exemplo, toda vez que uma vaca pasta na grama ou uma águia-pescadora caça e consome peixes, a energia é transferida do organismo consumido para o consumidor. Cada...

Diversos ecossistemas são importantes para a saúde do planeta e nossa sobrevivência como humanos; portanto, é extremamente importante para nós entender e medir a biodiversidade, que é definida como a variabilidade entre os organismos vivos em um ecossistema. A biodiversidade pode ser medida em muitos níveis diferentes, incluindo genética, espécie, comunidade e ecossistema. Uma maneira de medir a biodiversidade é avaliar a riqueza de espécies de um ecossistema, que é o número total de espécies...

A História da Vida na Terra Fósseis de organismos que eram diferentes de qualquer coisa viva hoje foram documentados já no século 17, mas não foi até o início doséculo 19 que os cientistas começaram a reconhecer que as sucessivas camadas de rochas contendo fósseis eram como páginas sucessivas na história da vida na Terra. Embora esse reconhecimento tenha dado origem ao nascimento do campo da paleontologia, a ideia de extinção global completa de uma espécie ainda não havia sido totalmente aceita.

Distribuição de espécies A biogeografia é o estudo da distribuição das espécies no espaço geográfico e os processos que moldam essas distribuições. Esta disciplina é baseada na suposição de que cada espécie dentro de um local deve ter imigrado de outra área geográfica ou evoluído de uma espécie local. Dentro de cada habitat, uma variedade de fatores bióticos e abióticos atuam sobre espécies individuais para moldar as taxas de nascimento, morte, imigração e emigração. Para evitar a extinção...

Modelos populacionais Uma população ecológica é um grupo de indivíduos de uma única espécie que vivem em uma área ao mesmo tempo. Para persistir, uma população deve crescer ou manter seu tamanho. A ecologia populacional é o estudo de como o tamanho da população e a distribuição etária mudam ao longo do tempo por meio de interações com outras espécies e o meio ambiente, bem como com indivíduos de sua própria espécie. Uma característica particularmente importante estudada pelos ecologistas é a...

As populações não vivem isoladas; assim, cada população interage com as outras de certas maneiras. Essas interações dão origem a uma rede de populações. Assim, uma comunidade ecológica é composta por tais redes populacionais de várias espécies interagindo umas com as outras dentro da mesma área. Esses componentes biológicos ou bióticos também podem interagir intimamente com componentes não vivos ou abióticos, formando um ecossistema. Os ecossistemas podem ser tão pequenos quanto as comunidades...

A certeza da mudança climática continua sendo uma controvérsia pública, apesar do consenso entre aproximadamente 97% dos pesquisadores climáticos ativos, que não apenas concordam que o clima da Terra está mudando, mas também afirmam que essa mudança é intensificada pela atividade humana, predominantemente emissões de carbono 1. A desconexão entre o público e os especialistas se deve em parte à falta de compreensão dos mecanismos envolvidos nas mudanças climáticas, bem como às diferenças entre...

Vida em uma população Os organismos nas populações interagem uns com os outros de maneiras complexas, onde os indivíduos competem por recursos como comida, abrigo e parceiros. Essas interações são caras, pois os indivíduos investem energia para adquirir o recurso, portanto, há uma variedade de estratégias que os organismos adotam para obter vantagem sobre seus concorrentes. Isso é observado claramente com sistemas de acasalamento polimórficos, nos quais um sexo, predominantemente machos, exibe...

Forrageamento ideal Os organismos devem adquirir e usar recursos em seu ambiente para sobreviver. Embora a comida seja um dos principais recursos que os organismos devem procurar, os indivíduos também precisam procurar habitats, abrigo e parceiros. Esse processo de busca de recursos é conhecido como forrageamento, que envolve uma série de custos e benefícios. Mais especificamente, a aquisição de um recurso fornece um benefício ao organismo, no entanto, procurar e capturar o recurso requer gasto...

Escolhendo posicionamentos A aptidão evolutiva é amplamente determinada pela capacidade de um organismo de sobreviver e produzir descendentes com sucesso. Fundamental para esse processo é a seleção sexual, que desempenha um papel importante na determinação dos pares de acasalamento e, portanto, quais genes são passados para a próxima geração. Freqüentemente, a intensa competição por parceiros dentro de uma população coloca pressão seletiva sobre características relacionadas ao namoro e à...

Organização Social Níveis variados de organização social são observados dentro do reino animal, variando de simples a altamente complexo. Esses sistemas podem aumentar muito a sobrevivência e o sucesso reprodutivo de um indivíduo ou de uma população. Destes, a eussocialidade é o nível mais alto de organização social, envolvendo divisões de trabalho baseadas em castas sociais. No entanto, esse sistema raramente é observado na natureza, pois exige que os indivíduos ajudem outros na população com...

Aptidão A variação generalizada de fenótipos em populações naturais fornece a matéria-prima para a evolução, que é a mudança nas características herdadas das populações ao longo de gerações sucessivas. A seleção natural é um dos principais mecanismos da evolução e requer que características variáveis sejam hereditárias e associadas à sobrevivência diferencial e/ou sucesso reprodutivo. Os fenótipos que se correlacionam com maior sucesso terão mais descendentes que sobrevivem para se reproduzir...

Seleção Natural e Evolução Adaptativa Em ambientes naturais, a evolução adaptativa ocorre por seleção natural, um processo no qual as diferenças nas características levam a diferenças na sobrevivência e no sucesso reprodutivo entre os indivíduos. Isso acontece porque indivíduos com certos fenótipos têm maior probabilidade de sobrevivência e/ou produzem mais descendentes sobreviventes do que indivíduos com outros fenótipos. Um exemplo clássico disso foi demonstrado por Rosemary e Peter Grant...

A mudança evolutiva é interessante e importante para estudar, mas as mudanças nas populações ocorrem por longos períodos de tempo e em enormes espaços físicos e, portanto, são muito difíceis de medir. Em geral, estudar fenômenos como esse requer o uso de modelos matemáticos que são construídos usando parâmetros que podem ser convenientemente medidos. Esses modelos são usados para fazer previsões sobre como as mudanças no sistema podem afetar o resultado. Por exemplo, mudanças na frequência de...

Os humanos têm tentado classificar adequadamente os seres vivos desde que Aristóteles fez a primeira tentativa durante o século 4 aC. O sistema de Aristóteles foi aprimorado durante o Renascimento e, posteriormente, por Carolus Linnaeus em meados de 1700. Esses sistemas mais formais de classificação e organização agrupavam as espécies por sua semelhança física entre si. Por exemplo, todos os vertebrados têm uma espinha dorsal, mas os invertebrados não. Características como a espinha dorsal são...

Da água para a terra O Reino Plantae apareceu pela primeira vez há cerca de 410 milhões de anos, quando as algas verdes fizeram a transição da água para a terra. Embora desafiadora, essa transição beneficiou os primeiros colonizadores de várias maneiras. Inicialmente, a maioria dos organismos vivos (incluindo plantas e animais) habitava o oceano, tornando os ambientes aquáticos lotados e altamente competitivos. Em contraste, a terra era um ambiente relativamente não colonizado, com amplos...

O Reino Animalia é composto por uma gama de organismos unidos por um conjunto de características comuns. Salvo algumas exceções, os animais são eucariotos multicelulares que se movem, consomem matéria orgânica e se reproduzem sexualmente. Embora esses atributos sejam compartilhados, as espécies dentro deste reino também são extremamente diversas. Essa diversidade se deve à adaptação de cada espécie a um nicho diferente. O nicho de uma espécie inclui a área, função e inter-relação dessa espécie...

Bactérias e fungos são dois grupos altamente diversos de organismos que podem ter impactos benéficos ou prejudiciais significativos na saúde humana. Por esse motivo, é importante entender e distinguir entre as espécies individuais desses grupos. Como você deve se lembrar, os taxonomistas biológicos agrupam organismos com base em sua relação filogenética. Os três domínios da vida, Bactérias, Archaea e Eucariota, segregam a vida em três grupos distintos. Embora todas as bactérias se enquadrem no...