Biologia

Biologia izena grezierazko bi osagai erabiliz eratua da: βίος, bios, «bizitza»; eta -λογία, -logia, «azterketa». Hau da, etimologiaz, «bizitzaren azterketa» esan nahi du. Alemanez agertu zen lehen aldiz, Biologie formarekin, 1791n.

XVII. eta XVIII. mendeetan lehenengo ikerketa biologikoak garatu ziren, hein handi batean bizidunen inbentarioekin lotuta zeudenak. Aurrebiologiaren mende horietan ikerlari hauek nabarmendu ziren: Anton van Leeuwenhoek, protozooak eta beste bizidun mikroskopikoak aurkitu zituena; Marcello Malpighi, anatomia mikroskopikoan jardun zuena; John Ray, espezien kontzeptua asmatu zuena; Antoine de Lavoisier, kimikaz gain fisiologian ere nabarmendu zena, eta eremu organikoa eta inorganikoa lotzen hasi zena kimikaren bitartez; Carolus Linnaeus, taxonomiaren aitzindaria eta espezien lehenengo sailkapen zientifikoa osatu zuena, etab.

Ikerlari hauen lanek bidea ireki zieten XIX. mendeko zientzialariei, gaur egungo zientzia biologikoen oinarriak finkatu zituztenei: Jean-Baptiste Lamarck frantziarrari, eboluzio biologikoaren lehenengo teoria formulatu zuenari; Claude Bernard-i, fisiologia modernoaren oinarriak ezarri zituenari; Gregor Mendel-i, genetikaren aitzindariari; Louis Pasteur-i, mikrobiologia zientifikoa garatu zuenari; Charles Darwin-i, bere Espezieen jatorriaz (1859) liburuan eboluzioa eta hautespen naturalaren teoria iraultzailea frogatu zuenari... Ikerlari hauek guztiak biologiaren erraldoiak izan ziren, nor bere eremuan, kategoria zientifikoa eman baitzioten ordura arte heldugabe zegoen diziplina horri.

XX. mendean zehar, teknologiaren garapenari esker, ikerketa biologikoak ugaritu, hobetu eta emaitza oparoak eman zituzten. Mikroskopia elektronikoak eta X izpiek, esaterako, bizidunen egitura txikienak eta bizi-molekulen konformazioa (proteina eta azido nukleikoenak, adibidez) argitu zituzten. Elektroforesia, isotopo erradioaktiboen erabilpena, kromatografia, espektroskopia, PCR-a... biokimika, genetika edo immunologia arloetan burutu diren ikerketak ahalbidetu dituzten teknikak dira, gaur egungo ikerketa-laborategietan ezinbestekoak direnak. Aurrerapen teknologiko hauek biologiaren arlorik berrien eta zirraragarriena sortzen lagundu dute: biologia molekularrarena, hain zuzen, DNAn dagoen informazio genetikoa ikertzen duena.

Biologiak arlo edo adar ugari ditu, biziaren ikerketa ikuspuntu desberdinetatik aztertzen dutenak. Hasierako zoologia, botanika eta giza-anatomiari, XIX. mendetik aurrera gero eta diziplina berri gehiago gehitu zitzaizkien; hori dela eta, zientzialari askoren iritziz egokiagoa da "zientzia biologiko"en izendapena, pluralean, biologia izena baino.

Ikuspegi desberdina izan arren, zientzia biologiko guztiek izaki biziduna dute oinarrizko eta funtsezko ikergaia.

Zientzia biologikoen artean honako hauek dira aipagarrienak:

• Zoologia: animaliak aztertzen dituen diziplina
• Botanika: landare eta organismo fotosintetikoen ikerketan diharduen zientzia
• Anatomia: gorputzaren egitura aztertzen duena
• Mikrobiologia: mikrobioak (bakterioak eta birusak, batez ere) ikertzen dituena
• Genetika: geneak eta herentziaren legeak aztergai hartzen dituena
• Biokimika: bizidunen molekulak eta haien ezaugarriak aztertzen dituena
• Biologia molekularra: bizidunen azido nukleikoak (DNA eta RNA) ikertzen diharduen zientzia
• Paleontologia: fosilak ikasgai hartzen dituena
• Ekologia: izaki bizidunak haien artean eta ingurunearekin ezartzen dituzten harremanak ikertzen dituena
• Zitologia edo zelularen biologia: zelularen egitura eta funtzioa aztertzen duena
• Immunologia: immunitate-sistemaren funtzionamendua ikergai hartzen duena
• Astrobiologia edo Exobiologia: Lurretik kanpoko bizia ikertzen duena (balizko bizia, zehatz esanda)
• Fisiologia: bizidunen prozesu fisiko-kimikoak ulertzen saiatzen dena
• Etologia: animalien portaera aztertzen duena
• Taxonomia: bizidunak sailkatzen dituena
• Bioteknologia: produktu onuragarriak lortzeko izaki bizidunak (mikrobioak, batez ere) erabiltzen dituena.

Biologia karstaren zientzia garrantzitsuenetako bat da, espeleologiaren baitan kobazuloetako izakiak ikertzen dituelarik.^[1]

Biologia biziaren zientzia denez, aurrera jarraitu aurretik egokia izango litzateke bizia bera zer den definitzea. Biologiaren hastapenetan galdera hori sarri agertzen da, eta biologo guztiak ez dira bat etortzen erantzuterakoan.

Izaki bizidun eta ez-bizidunen arteko desberdintasuna, itxuraz, argia eta nabarmena da. Birus bezalako egitura mikroskopiko eta oinarri-oinarrizkoekin, aldiz, desberdintasun hori ez da hain argia. Bizia izaki bizidunen ezaugarria esklusiboa denez, errazagoa izango da izaki bizidunen propietateak aipatzea bizia bera definitzea baino.

Izaki bizidun guztiek ezaugarri multzo bat partekatzen dute:

• Ugalketa ahalmena: izaki bizidunak bere buruaren kopiak egiteko gaitasuna dauka. Materia ez-bizidunaren aldean, izaki bizidunek haien kontserbazioa bermatzen dute belaunaldietan zehar.

• Jarduera metabolikoa: izaki bizidunek haien ingurumenetik hartzen dituzten molekulak eraldatzen dituzte, bide metabolikoen bitartez. Materia ez-bizidunaren aldean itxuraz aldatzen dute, metabolismoaren ondorioz hazi eta garatzen baitira.

• Sentikortasuna eta kitzikakortasuna: izaki bizidun orok ingurumenetik jasotzen dituen kinada guztiei erantzun egiten die.

• Berezko antolaketa biokimikoa: antzeko molekula organikoz daude osatuta izaki bizidunak (proteinak, azido nukleikoak, gluzidoak eta lipidoak, etab.), eta antzeko bide metabolikoak dituzte (gluzido, lipido eta protidoen katabolismoa, azido nukleikoen funtzionamendua, proteinen sintesia…)

Lau ezaugarri klasiko hauetaz gain, bada beste bat oso ongi datorkiona materia bizidunari: informazio-konplexutasun ordenatuarena, hain zuzen ere. Kontzeptu horrek esan nahi du izaki bizidunek konplexutasun molekular handia dutela ez-bizidunen aldean, baina egitura konplexu horrek aparteko ordena duela.

Adibide batekin hobeto ulertzeko, azter dezagun birus baten egitura molekularra eta harri batena. Zalantzarik gabe, lehenak konplexutasun molekular handiago dauka bigarrenak baino eta –aldi berean– askoz ordenatuagoa. Esaterako, poliomielitisaren birusaren egitura deskribatzen badugu, deskribapen molekularra ia berdina izango da poliomielitisa eragiten duen beste birusarena. Baina harri bat deskribatzen badugu, ia ezinezkoa da egitura molekular berdina duen beste harri bat topatzea. Izaki bizidunak, beraz, ordenazio handiko sistemak dira materia ez-bizidunaren aldean.

Termodinamikaren 2. printzipioak Unibertsoan entropia gero eta handiago dela finkatzen du. Hots, sistema gehienak desordenatu egiten dira denboraren poderioz. Izaki bizidunak sistema oso ordenatuak direnez, termodinamikaren 2. legearen kontra jotzen dute, antza. Baina hori ez da gertatzen: izaki bizidunek egitura ordenatuak dituzte bizi direnen ingurumena desordenatzen dutelako.

Biologia, zientzia gisa, hazi eta garatu egin da zimentu sendo baten gainetik. Hainbat oinarrik osatzen dute aipatutako zimentua, biologiaren oinarriak –hain zuzen ere–, urteetan zehar biologoek aurkitu, ikertu eta frogatu dutenak. Hona hemen hauetako batzuek:

Bizidun guztiek -bakterioetatik ugaztun handienetara- ezaugarri batzuk partekatzen dituzte:

• zelulaz osatuta daude. Izaki zelulabakarrek zelula bakarra dute, eta zelulanitzek bilioika zelula, egitura konplexuagoetan bilduak (ehunak eta organoak).

• biokimika bera dute, bizidunen kimika delakoa: bizi-molekula berdinak (gluzidoak, lipidoak, proteinak, nukleotidoak, etab.) eta antzeko prozesu metabolikoak (glukolisia, Krebsen zikloa, beta-oxidazioa...)

• bizidun guztiek herentziazko ezaugarriak material genetiko berean gordetzen dituzte, DNA molekulan. Kode genetikoa, bestalde, unibertsala da bizidun guztiengan.

• bilakaera enbrionarioak antzeko urratsak jarraitzen ditu metazoo guztiengan.

Biologiaren funtsezko oinarri batek bizidun guztiak urruneko arbaso amankomun batengandik, eboluzioaren bitartez, datozela adierazten du. Horrek azaltzen du aurreko atalean aipatu den bizidunen arteko antzekotasun zitologikoa, biokimikoa eta genetikoa.

XIX. mendean teoria bitalistek zartada gogorra jaso zuten Friederich Wöhler-ek substantzia inorganiko bat (zianato amonikoa) substantzia organiko (urea) bihurtu zuenean. Bitalismoaren arabera, bizidunen kimikak ez zuen zer ikusirik laborategiko kimikarekin, "bizi-fluido" ikusezin batek bizidunen prozesu guztiak zuzentzen baitzituen. Wöhler-ek frogatu zuen gaur egun nabaria dena: bizidunen kimikak (kimika organikoak) kimika inorganikoak jarraitzen dituen lege eta arau berdinak dituela.

Izaki bizidun guztiak elementu kimiko urri batzuez osaturik daude. Elementu kimiko horiek litosferan eta/edo atmosferan egoten dira.

 

Funtsezko ezaugarri batzuk partekatu arren, izaki bizidunek, morfologia eta egiturari dagokionez, aniztasun handia dute. Hori ordenan jartzeko biologoek bizidunen sailkapena egiten dute, sistematika eta taxonomiaren bidez. Taxonomiak organismoak taxon izeneko taldeetan kokatzen ditu, eta sistematikak organismoen arteko harremanak aztertzen ditu.

Duela gutxi arte bizidun guztiak bost erreinutan sailkatu dira:

• Monera
• Protista
• Fungi
• Plantae
• Animalia

Gaur egun, aldiz, hiru domeinutan sailkatzen dira:

• Archaea
• Eubakterioak (benetako bakterioak)
• Eucariota

Bestalde, metabolismorik gabeko zelula barneko parasito hertsiak daude, zientzialari gehienen ustez bizidunak ez direnak, baina Biologiaren lan eremuan sartzen direnak: birusak, biroideak eta prioiak.

Homeostasia sistema ireki batek bere barne-ingurua egonkor mantentzeko duen ahalmena da, oreka dinamikoa doituz erregulazio-prozesu batzuen bidez. Bizidun guztiek, zelulabakarrek zein zelulanitzek, berezko homeostasia dute. Adibide batzuk aipatzearren:

• zelula-mailan homeostasia azidotasun (pH) egonkorra mantenduz, esaterako, azaltzen da

• organismo-mailan odol beroko animaliek barne tenperatura mantentzen dutenean azaltzen da

• ekosistema-mailan, karbono dioxidoa (CO₂) kontsumitzean landareek atmosferan dagoen molekula horren kontzentrazioa egonkor mantentzen dute

• (Ingelesez) PloS Biology aldizkari digitala
• Biology with graphics and animations