1.1: Cos'è la biologia?
Panoramica
La biologia è la scienza naturale che si concentra sullo studio della vita e degli organismi viventi, compresa la loro struttura, funzione, sviluppo, interazioni, evoluzione, distribuzione e tassonomia. La portata del campo è ampia ed è divisa in diverse discipline specializzate, come l'anatomia, la fisiologia, l'etologia, la genetica e molte altre.
Tutti gli esseri viventi condividono alcuni tratti chiave: l'organizzazione cellulare, il materiale genetico ereditario e la capacità di adattarsi/evolvere, il metabolismo per regolare i bisogni energetici, la capacità di interagire con l'ambiente, di mantenere l'omeostasi, di riprodursi e la capacità di crescere e cambiare.
La complessità della vita
Nonostante la sua complessità, la vita è organizzata e strutturata. La teoria cellulare in biologia afferma che tutti gli organismi viventi sono composti da una o più cellule. La cellula è l'unità di base della vita e tutte le cellule derivano da cellule precedentemente esistenti. Anche gli organismi unicellulari, come i batteri, hanno strutture che consentono loro di svolgere funzioni essenziali, quali interagire con l'ambiente ed effettuare reazioni chimiche che preservano la vita, o il metabolismo. Negli organismi multicellulari, le cellule lavorano insieme per formare tessuti, organi, sistemi di organi e, infine, interi organismi. Questa organizzazione gerarchica può estendersi ulteriormente alle popolazioni, alle comunità, agli ecosistemi e alla biosfera.
Genetica e Adattamento
Il materiale genetico di un organismo, i "blueprints" biologici codificati nel loro DNA, viene tramandato alla prole. Nel corso di diverse generazioni, il materiale genetico è modellato dall'ambiente biotico (vivente) e abiotico (non vivente). Questo processo è chiamato adattamento. La prole dei genitori meglio adattati ha un'alta probabilità di sopravvivere in condizioni simili a quelle in cui vivevano i loro genitori.
Il processo in cui i tratti ereditati aumentano la sopravvivenza e la riproduzione è chiamato selezione naturale. La selezione naturale è il meccanismo centrale dell'evoluzione. Ad esempio, alcuni ratti canguri vivono in zone calde e secche con poche precipitazioni. Per evitare il calore atroce e conservare l'acqua, scavano nel terreno dove è più fresco e abbassano il loro dispendio metabolico per rallentare l'evaporazione. In questo modo, codificando questo comportamento, la genetica del ratto canguro tramandata di generazione in generazione, consente all'animale di sopravvivere in condizioni ambientali così estreme.
Interazioni ambientali
Gli organismi devono anche essere in grado di interagire con successo con il loro ambiente. Ciò include la possibilità di muoversi nel mondo che li circonda alla ricerca di risorse o potenziali compagni, ma include anche la regolazione dei loro ambienti interni. L'omeostasi è la capacità di un organismo di mantenere costanti le condizioni interne . Ad esempio, gli esseri umani mantengono la temperatura corporea costante. Se si raffreddano, tremano; se si surriscaldano troppo, iniziano a sudare. Gli esseri viventi mantengono costante anche il metabolismo, i processi chimici che regolano il fabbisogno energetico. Ad esempio, le piante convertono la luce solare in zucchero e immagazzinano l'energia chimica nell'adenosina trifosfato.
Costruire verso l'alto a partire dai principi di base
Anche se "Cos'è la biologia?" e "Che cos'è la vita" possono sembrare domande basilari, sono importanti da comprendere e sono prerequisiti per porre domande più complicate. Ad esempio, senza comprendere i principi fondamentali della vita, come il modo in cui le cellule si dividono e si replicano, sarebbe difficile studiare quali sono le cause del cancro. Questa conoscenza consente inoltre allo scienziato di sviluppare gli strumenti e i metodi necessari per studiare i processi biologici.
