Pubblicato da La biologia è lo studio della vita.
I biologi studiano la vita su molteplici livelli, da quello della molecola a quello dell'ecosistema terrestre.
Esistono 10 temi che conferiscono alla biologia un carattere unitario:
1 - Le proprietà emergenti
Le proprietà emergenti sono quelle proprietà che si presentano solo quando si affrontano livelli più specifici nell'analisi biologica, proprietà che nel livello più semplice precedente all'analisi non erano visibili.
L'organizzazione biologica si basa su una gerachia di livelli strutturali dove al livello più basso sta l'atomo.
Diverse molecole sono localizzate in minuscole strutture chiamate organuli che sono a loro volta componenti delle cellule.
Le cellule sono subunità degli organismi che a loro volta sono unità del mondo organico.
Cellule simili sono raggruppate in tessuti, mentre speciali aggregati cellulari o diversi tessuti formano gli organi (o apparati).
Un gruppo localizzato di organismi appartenenti alla stessa specie è detto popolazione.
Popolazioni costituite da diverse specie formano una comunità biologica.
L'ecosistema è invece le interazioni tra comunità che includono anche gli elementi non biologici dell'ambiente.
Infine, la biosfera è la somma di tutti gli ecosistemi presenti sul pianeta terra.
Man mano che si studiano i vari livelli gerarchici, ad ogni nuovo livello si scoprono proprietà nuove, e in linea di massima, si può definire l'organismo come un insieme vivente con prestazioni potenzialmente maggiori rispetto alla semplice somma delle proprietà delle sue parti.
Il riduzionismo è la teoria secondo la quale è necessario ridurre i sistemi compessi in c
omponenti più piccoli e più semplici da studiare, anche se cmq non è possibile spiegare completamente un elevato livello di ordine riducendolo in parti più piccole.
Ad esempio, quando nel 1953 James Watson e Francis Crick dedussero che il DNA serviva per la trasmissione dei caratteri ereditari, solo quando anni dopo fù studiata la sua iterazione con altre sostenze della cellula si capì il suo reale funzionamento.
2 - La cellula
La cellula rappresenta il più basso livello morfologico e funzionale capace di compiere l'insieme di fondamentali processi biologici.
Tutti gli organismi sono composti (o sono) da cellule.
Le cellule furono scoperte nel 1665 dal ricercatore inglese Robert Hooke, mentre Leeuwenhoek scoprì sempre in quell'anno minuscoli organismi composti da un'unica cellula, ma solo nel 1839 le cellule furono riconosciute come unità basilari degli organismi, dai biologi tedeschi Matthias Schleiden e Theodor Schwann, i quali formularono la teoria cellulare che afferma appunto che tutti gli esseri viventi sono composti da, o corrispondono a cellule, teoria che in seguito fù ampliata affermando che tutte le cellule derivano da altre cellule e che le cellule si riproducono dividendosi.
Tutte le cellule sono delimitate da una membrana che regola il passaggio delle sostanze tra la cellula e l'ambiente, e ogni cellula contiene il DNA.
Esistono due principali tipi di cellule: le cellule procariotiche ed eucariotiche.
Quelle dei microorganismi Bacteria e Archaea sono procariotiche, mentre tutte le altre forme di vita sono eucariotiche.
Le cellule eucariotiche sono molto più complesse e sono suddivise da membrane interne in tanti comparti dalle diverse funzioni (organuli delimitati da membrane), il DNA è organizzato con alcune specifiche proteine in strutture denominate cromosomi, che sono contenuti nel nucleo, l'organulo più grande.
Intorno al nucleo è presente il citoplasma, che è costituito da una componente fluida (citosol) ed una solida (citoscheletro).
Nel citoplasma sono presenti i vari organuli che compiono la maggior parte delle funzioni della cellula.
Alcune cellule eucariotiche, come quelle delle piante, hanno una solida parete che che riveste la loro membrana esterna, mentre le cellule animali non ce l'hanno.
1) Nucleolo
2) Nucleo
3) Ribosoma
4) Vescicola
5) Reticolo endoplasmatico rugoso
6) Apparato del Golgi
7) Citoscheletro
8) Reticolo endoplasmatico liscio
9) Mitocondrio (organulo grande dal proprio genoma)
10) Vacuolo (nei funghi e nelle cellule vegetali)
11) Citoplasma
12) Lisosoma
13) Centriolo
La cellula procariotica è molto più semplice, il DNA non è situato nel nucleo, mancano gli organuli citoplasmatici, e quasi tutte hanno solide pareti che circondano la membrana esterna.
3 - Il DNA e le informazioni trasmesse per via ereditaria
Ogni molecola di DNA consiste di due lunghe catene associate a forma di doppia elica, ed ogni catena è costituita da 4 tipi di unità chiamati nucleotidi (A,C,G,T), che abbinati in diversi modi codificano le informazioni.
Il principio di ereditarietà si basa sul copiare le informazioni del DNA e di trasferire le sequenze di lettere di generazione in generazione, e quando la cellula si prepara a dividersi, copia il proprio DNA.
Il genoma è l'insieme completo delle istruzioni genetiche che un organismo eredita.
Nel 2001 alcuni ricercatori hanno pubblicato un abbozzo del genoma umano.
4 - Forma e funzione
Analizzare una funzione biologica significa trovare le informazioni per comprendere cosa faccia e come funzioni.
Ogni struttura biologica ha correlate forma e funzione, in quanto ogni struttura ha una determinata forma per compiere al meglio determinate funzioni.
Ad esempio i mitocondri (organuli che costituiscono la sede della respirazione endocellulare, il processo chimico che alimenta le cellule tramite l'utilizzo dell'ossigeno per ricavere l'energia fornita da zuccheri ed altre molecole) contengono al loro interno una membrana dotata di numerose creste che permettono di tenere una grande quantità di enzimi respiratori.
5 - Interazioni con l'ambiente
Ogni organismo interagisce continuamente con l'ambiente, il quale comprende organismi animati e non.
I rapporti dinamici di ogni ecosistema includono 2 processi principali, un ciclo in cui sono coinvolte le sostanze nutritive e il flusso di energia che parte dalla luce solare agli organismi fotosintetici, fino agli organismi che si nutrono di piante.
Lo scambio di energia che avviene tra gli organismi comporta la trasformazione da una forma ad un'altra dell'energia, e in particolare, tutte le operazioni effettuate dalle cellule comportano la trasformazione dell'energia chimica in calore, corrispondente all'energia disordinata espressa dal movimento casuale delle molecole.
Gli organismi dunque assorbono energia ordinata e rilasciano energia disordinata.
6 - I meccanismi della regolazione
Il meccanismo di regolazione delle reazioni chimiche all'interno delle cellule è incentrato su speciali molecole proteiche dette enzimi.
Gli enzimi prodotti dalle stesse cellule in cui esplicano la propria funzione sono catalizzatori biologici, sostanze che aumentano la velocità delle reazioni chimiche.
I meccanismi di regolazione determinano il tempo, la locazione e la velocità che caratterizzano certe reazioni endocellulari.
Molti processi biologici sono autoregolanti ed agiscono tramite feedback, positivo o negativo a seconda se si voglia far aumentare o diminuire una certa attività.
L'omeostasi è lo stato stazionario in cui devono trovarsi alcuni fattori per mantenersi nei limiti di tolleranza dell'organismo.
7 - Unità e diversità
La diversità biologica è la caratteristica peculiare degli organismi viventi, e la tassonomia è la branca della biologia che assegna il nome alle specie, classificandole e formalizzandole in chiave teorica in ordine gerarchico.
I tre domini della vita sono: Bacteria, Archaea e Eukarya.
I primi due contengono gruppi molto differenti ma sono cmq procariotici, gli Eukarya sono ovviamente gli eucarioti e sono raggruppati in 4 regni: il regno dei protista, solitamente organismi unicellulari, il regno dei Plantae, dei Funghi e degli Animalia sono pluricellulari e si distinguono per come gli organismi si procurano il nutrimento: le piante producono autonomamente zuccheri e altre sostanze nutritive tramite la fotosintesi, i funghi decomponendo strutture e molecole, assorbendo i nutrimenti tramite la demolizione chimica, e gli animali ottengono il nutrimento tramite l'ingestione.
L'unità (uniformità) si ha in particolar modo nei livelli più bassi dell'organizzazione biologica, tramite strutture cellulari identiche.
8 - L'evoluzione
Tutti gli organismi si evolvono nel tempo, ci sono specie molto simili tra loro che discendono da un comune antenato.
Tutti gli organismi vertebrati presentano un antenato in comune molto antico e hanno somiglianze a livello ultrastrutturale.
Si può addirittura affermare che tutti gli esseri viventi sono imparentati, e che alla base di questa parentela vi è l'evoluzione.
Charles Darwin con la sua L'orgine delle specie (1859) definì il principio di evoluzione, affermando che le specie attuali derivano da una sequenza di progenitori, tramite una discendenza associata a cambiamenti.
La selezione naturale è un processo in grado di proporre determinate variazioni al vaglio ambientali, dove i fattori ecologici favoriscono il successo riproduttivo di alcuni individui nei confronti di altri.
La selezione naturale non crea gli adattamenti. Se ad esempio in una specie nascono individui con un colore che ne favorisce la mimetizzazione, questi avranno più possibilità di sopravvivere ai predatori, e l'adattamento che si affermerà nel corso di numerose generazioni porterà a far sopravvivere le specie più adatte all'ambiente.
9 - L'indagine scientifica
La scienza è un processo di indagine che prevede l'esecuzione di osservazioni ripetibili e la formulazione di ipotesi verificabili.
Esistono due metodi principali: il metodo basato sull'osservazione e sul ragionamento induttivo, ed il metodo ipotetico deduttivo.
La scienza indaga sulle cause fisiche dei fenomeni naturali osservabili, dove le osservazioni verificabili e i dati quantitativi ricavati dalle misurazioni rappresentano la base della scienza che procede per analisi e per interpretazione dei dati.
La scienza procede seguendo il seguente modello: osservazione (osservo l'ambiente), quesito (mi pongo una domanda), ipotesi (faccio una ipotesi sul perchè), previsione (prevedo cosa accadrà), verifica (verifico quanto ipotizzato e predetto, ed eventualmente modifico tali aspettative).
Si effettuano esperimenti in condizioni controllate dove son presenti i gruppi sperimentali e i gruppi controllati, e in linea di massima, ogni ipotesi deve essere tale da poter sostenere una verifica sperimentale.
Ciò che fa progredire la scienza è la formulazione di nuove teorie, non ci si deve limitare a fare ipotesi, ma bisogna creare teorie valide dalle molteplici applicazioni.
Gli studiosi devono anche condividere le informazioni tramite convegni, pubblicazioni, seminari, internet.
La scienza ha quindi la necessità di avere concetti che possano essere esaminati tramite osservazione ed esperimenti ripetibili anche da altri, ed inoltre essa dipende dalle osservazioni e le misurazioni eseguibili anche da terze parti.
Tutte le teorie mutano nel tempo e vengono migliorate o annullate dalle nuove scoperte della scienza.
10 - Scienza, tecnologia e società
La scienza e la tecnologia sono interdipendenti tra di loro, e vanno di pari passo.
Le scoperte scientifiche rappresentano il motore che consente il progredire della tecnologia, ma questa è a sua volta utile al progredire della scienza, come ad esempio quando si inventa un microscopio molto potente grazie ad una scienza, e questo strumento aiuta un'altra scienza nelle sue scoperte.
Non sempre però la tecnologia è legata alla scienza, ci sono casi in cui semplici intuizioni han permesso la creazione di strumenti tecnologici/pratici senza che i creatori conoscessero le nozioni necessarie per la loro costruzione.
La tecnologia è cmq un'arma a doppio taglio, dato che può danneggiare l'ambiente, come nel caso dell'effetto serra, e quindi va sensibilizzata l'opinione pubblica su alcune problematiche create dalla tecnologia, in modo che la società sia pienamente consapevole dei rischi a cui può andare incontro.
Piaciuto l'articolo? Lascia un commento!
EmoticonEmoticon