A bioloxía é a ciencia que estuda a vida e, en particular, as características e comportamento dos organismos, a orixe de especies e individuos, e o xeito en que estes interactúan entre si e co seu ambiente. A bioloxía abrangue un espectro amplo de áreas académicas consideradas frecuentemente disciplinas independentes, mais que, no seu conxunto, estudan a vida ás máis variadas escalas. Os cinco temas fundamentais na bioloxía son a célula como unidade básica da vida, os xenes como base da herdanza, a evolución como motor da diversidade biolóxica, a transformación da enerxía para o mantemento dos procesos vitais e o mantemento da estabilidade interna (homeostase).
A vida é estudada á escala atómica e molecular pola bioloxía molecular, pola bioquímica e pola xenética molecular, no nivel da célula pola bioloxía celular e á escala multicelular pola fisioloxía, pola anatomía e pola histoloxía. A bioloxía do desenvolvemento estuda a vida ao nivel do desenvolvemento ou ontoxenia do organismo individual.
Subindo na escala para grupos de máis dun organismo, a xenética estuda como funciona a herdanza entre os proxenitores e mais a súa descendencia. A etoloxía estuda o comportamento dos individuos. A xenética poboacional traballa ao nivel da poboación, en tanto que a sistemática traballa con liñaxes de moitas especies. As relacións de individuos, poboacións e especies entre si e cos seus hábitats son estudadas pola ecoloxía e pola bioloxía evolutiva. Unha nova área, altamente especulativa, a astrobioloxía (ou xenobioloxía) estuda a posibilidade de vida alén do noso planeta. 125px|Gacela125px|Salgueiro xaponés125px|Escaravello Goliat125px|Escherichia coli A bioloxía estuda a variedade de formas de vida. En sentido horario: gacela, salgueiro, E. coli, e escaravello Goliat.
Etimoloxía e primeiros usos da palabra A palabra bioloxía deriva da palabra grega βίος (bíos) "vida", e do sufixo λόγος (logos) "estudo de". A forma latina do termo apareceu por primeira vez en 1736 cando Carl von Linné usou biologi na súa Bibliotheca botanica. Usouse de novo en 1766 na obra Philosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generalis de Michael Christoph Hanov, un discípulo de Christian Wolff. O primeiro uso en lingua alemá, Biologie, foi nunha tradución de 1771 da obra de Linné. En 1797, Theodor Georg August Roose usou a palabra no prefacio do libro Grundzüge der Lehre van der Lebenskraft. En 1800 Karl Friedrich Burdach utilizou a palabra nun sentido máis restrinxido no estudo do ser humano desde unha perspectiva morfolóxica, fisiolóxica e psicolóxica na obra Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst. En 1802 foi suxerida polo naturalista alemán Gottfried Reinhold Treviranus en Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, e introducida ese mesmo ano en Francia coma un termo científico por Jean-Baptiste Lamarck en Hydrogéolog. O uso moderno do termo iniciouse no tratado de seis volumes Biologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802-22) de Gottfried Reinhold Treviranus, onde chega a dar unha definición desta ciencia:
Historia da bioloxía
miniatura|Debuxo das que agora se chaman células de Schwann feito por un dos fundadores da teoría celular, Theodor Schwann.
As primeiras raíces da ciencia, entre elas a Medicina, poden remontarse aos tempos do Antigo Exipto e Mesopotamia arredor dos anos 3000 a 1200 a. C. As súas contribucións deron forma á filosofía natural grega. Os filósofos da Antiga Grecia, como Aristóteles (384 - 322 a. C.) contribuíron amplamente ao desenvolvemento inicial do coñecemento biolóxico.Morange, Michel. 2021. A History of Biology. Princeton, NJ: Princeton University Press. Translated by Teresa Lavender Fagan and Joseph Muise. Aristóteles explorou a causación biolóxica e a diversidade da vida. O seu sucesor Teofrasto empezou o estudo científico das plantas.Chisholm, Hugh, ed. (1911). "Theophrastus". Encyclopædia Britannica (11th ed.). Cambridge University Press. Chisholm, Hugh, ed. (1911). "Theophrastus". Encyclopædia Britannica (11th ed.). Cambridge University Press. Os eruditos do mundo islámico medieval escribiron sobre bioloxía, como al-Jahiz (781 - 869), Al-Dīnawarī (828 - 896), que escribiu sobre botánica, e Rhazes (865 - 925), que escribiu de anatomía e fisioloxía. A Medicina foi especialmente ben estudada polos eruditos islámicos que traballaban dentro da tradición filosófica grega, mentres que a historia natural baseouse sobre todo no pensamento aristotélico.
A boloxía empezou a desenvolverse rapidamente coa gran mellora que supuxo o microscopio de Antoni van Leeuwenhoek. Foi entón cando se descubriron os espermatozoides, bacterias, infusorios e a diversidade da vida microscópica. As investigacións de Jan Swammerdam crearon novo interese na entomoloxía e axudaron a desenvolver técnicas de disección e tinguidura microscópica. Os avances en microscopia tiveron un profundo efecto no pensamento biolóxico. A inicios do século XIX, os biólogos sinalaron a importancia central da célula. En 1838, Schleiden e Schwann empezaron a promover as ideas agora universais de que: (1) a unidade básica dos organismos é a célula, e (2) que toda célula ten todas as características da vida, aínda que se opoñían á idea de que (3) todas as células viñan da división doutras células, e seguían apoiando a xeración espontánea. Porén, Robert Remak e Rudolf Virchow foron capaces de consolidar o terceiro principio, e pola década de 1860 a maioría dos biólogos aceptaban os tres principios que eran a base da teoría celular.
Mentres tanto, a taxonomía e clasificación convertéronse no foco no que se centraban os historiadores naturais. Carl Linné publicou unha taxonomía básica do mundo natural en 1735, e na década de 1750 introduciu os nomes científicos binomiais para todas as especies.Mayr, Ernst. The Growth of Biological Thought, chapter 4 Georges-Louis Leclerc, Conde de Buffon, tratou as especies como categorías artificiais e as formas vivas como maleábeis, mesmo suxerindo a posibilidade de antepasados comúns.Mayr, Ernst. The Growth of Biological Thought, capítulo 7
miniatura|upright|En 1842, Charles Darwin redactou o seu primeiro esbozo de A orixe das especies.*
O pensamento evolutivo serio orixinouse coas obras de Jean-Baptiste Lamarck, que presentou unha teoría coherente da evolución.Gould, Stephen Jay. The Structure of Evolutionary Theory. The Belknap Press of Harvard University Press: Cambridge, 2002. . p. 187. O naturalista británico Charles Darwin, combinando o enfoque bioxeográfico de Humboldt, a xeoloxía uniformitarista de Lyell, as obras de Malthus sobre o crecemento da poboación, e o seu saber experto en morfoloxía e amplas observacións naturais, forxou unha teoría evolutiva de grande éxito baseada na selección natural; similares razoamentos e probas levaron a Alfred Russel Wallace a chegar independentemente ás mesmas conclusións.Mayr, Ernst. The Growth of Biological Thought, chapter 10: "Darwin's evidence for evolution and common descent"; e capítulo 11: "The causation of evolution: natural selection"
Os fundamentos da xenética moderna empezaron cos traballos de Gregor Mendel en 1865, os cales describían os principios da herdanza biolóxica. Con todo, a importancia do seu taballo non se recoñeceu ata inicios do século XX período no que a evolución se converteu nunha teoría unificada cando a síntese evolutiva moderna reconciliou a evolución darwinista coa xenética clásica. Na década de 1940 e inicios da de 1950, unha serie de experimentos feitos por Alfred Hershey e Martha Chase indicaron que o ADN era o compoñente dos cromosomas que portaba as unidades que transmitían os caracteres que se coñecían como xenes. O estudo de novos tipos de organismos modelo como os virus e bacterias, xunto co descubrimento da estrutura en dobre hélice do ADN por James Watson e Francis Crick en 1953, marcou a transición á era da xenética molecular. Desde a década de 1950 en adiante, a bioloxía ampliouse enormemente no campo molecular. O código xenético foi descifrado por Har Gobind Khorana, Robert W. Holley e Marshall Warren Nirenberg unha vez que se comprendeu que a secuencia do ADN estaba organizada en codóns. O Proxecto Xenoma Humano iniciouse en 1990 para mapar o xenoma humano.
Principios da bioloxía miniatura|200px|Animalia - Bos primigenius taurus miniatura|200px|Planta - Triticum miniatura|200px|Fungi - Morchella esculenta 200px|miniatura|Stramenopila/Chromista - Fucus serratus miniatura|200px|Bacteria - Gemmatimonas aurantiaca (- = 1 Micrometer) miniatura|200px|Archaea - Halobacteria miniatura|200px|Virus - Gamma phage Ao contrario da física, a bioloxía non describe os sistemas biolóxicos en termos de obxectos que obedecen leis inmutábeis descritas de forma matemática; o seu obxectivo é a formulación conceptos. Desde conceptos nucleares como evolución, diversidade, continuidade, homeostase, interacción, especie ou célula até conceptos moi específicos como proteína, transporte activo ou deriva xenética. Son poucas as teorías en bioloxía: teoría da evolución, teoría celular, teoría endosimbiótica etc. Tradiconalmente a descrición da ciencia baseouse na física e as ciencias que, como a bioloxía, teñen pouco desenvolvemento matemático foron cualificadas de "débiles", máis esta concepción parece hoxe máis ben prexuizosa, e tende a recoñecerse que existen distintos tipos de ciencias con metodoloxías diversas.
Universalidade: bioquímica, células e o código xenético
Existen moitas unidades universais e procesos comúns que son fundamentais para todas as formas de vida. Por exemplo, case todas as formas de vida son constituídas por células que, pola súa vez, funcionan segundo unha bioquímica común baseada no carbono. A excepción á esa regra son os virus e mailos prións, que non están compostos de células, e por tanto é moi discutible que poidan ser cualificados de seres vivos. Os primeiros asumen unha forma cristalizada inactiva e só se reproducen co auxilio da maquinaria molecular das células albo. Os prións pola súa vez, son proteínas auto replicantes-infectantes, que causan a encefalopatía esponxiforme bovina (ou "mal da vaca louca" ).
Todos os organismos transmiten a súa herdanza a través de material xenético baseado en ácidos nucleicos, podendo ser ácido desoxirribonucleico (ADN) ácido ribonucleico (ARN), usando un código xenético estándar. Durante o desenvolvemento o tema dos procesos universais está tamén presente: por exemplo, na maioría dos organismos metazoarios, os pasos básicos do desenvolvemento inicial do embrión partillan estadas morfolóxicas semellantes e envolven xenes similares.
Evolución: o principio central da bioloxía
Un dos conceptos nucleares e estruturantes en bioloxía é que toda a vida descende dunha orixe común mediante un proceso de evolución. De feito, é unha das razóns polas cales os organismos biolóxicos exhiben a notábel similitude de unidades e procesos discutida na sección anterior. Charles Darwin estabeleceu a evolución como unha teoría viábel ao enunciar a súa forza motriz: a selección natural. (Alfred Russell Wallace é comunmente recoñecido como coautor deste concepto). A deriva xenética foi admitida como un mecanismo adicional na chamada síntese moderna. A historia evolutiva dunha especie, que describe as varias especies de que aquela descende e as características destas, xuntamente coa súa relación con outras especies vivas, constitúen a súa filoxenia. A elaboración dunha filoxenia recorre ás máis variadas abordaxes, desde a comparación de secuencias de ADN no ámbito da bioloxía molecular ou da xenómica ata comparación de fósiles e outros vestixios de organismos antigos pola paleontoloxía. As relacións evolutivas son analizadas e organizadas mediante varios métodos, especialmente a filoxenia, a fenética e a cladística. Os principais eventos na evolución da vida, tal como os biólogos os ven, poden ser resumidos nesta cronoloxía evolutiva.
Diversidade: a variedade dos organismos vivos