INTRODUÇÃO À BIOLOGIA

O que é Biologia?

A palavra Biologia é formada pela junção de duas palavras “bio” que no idioma latim significa vida e “logos” que no latim equivale a estudo, Biologia é então o estudo da vida ou o estudo sobre a vida, entretanto no desenvolvimento das ciências em geral, percebeu-se que muitos outros ramos do conhecimento estudariam as organizações da vida, as ciências humanas em geral não deixam de serem estudos sobre a vida humana. A Biologia então passou – para evitar confusões – a ser a ciência que estuda os seres vivos em sua dinâmica natural.

Área de Estudo

            Existem diversas formas ou níveis de organização de seres vivos, a Biologia tenta abarcar todo este vasto conhecimento dentro dos seus limites, tratarei com detalhamento estas divisões ao longo dos textos, por hora apenas uma rápida apresentação. Quero, entretanto, frisar que embora a ciência seja organizada por divisões de assuntos, cada um destes não é isolado em si, tal divisão só existe na nossa cabeça, a realidade é em si única, cada fenômeno está inter-relacionado com todos os outros fenômenos a sua volta, por isso algumas áreas do conhecimento só se desenvolvem quando é rompida o limite tradicional para interligasse com outras, um rápido exemplo: Biofísica e Bioquímica – serão abordadas em textos posteriores – cujo o nome já auto-explica a mescla de saberes.

            Vamos às divisões básicas de estudos na grande área de Biologia.

Anatomia Humana

Anatomia: Estuda a estrutura das células e a forma dos tecidos, órgãos e sistemas. 

Botânica: Estuda as plantas.

Citologia: Estuda a unidade básica da vida, as células.

Ecologia: Estuda as relações entre as diversas espécies de seres vivos e o meio ambiente.

Embriologia: Estuda a formação e desenvolvimento dos organsimos.

Evolução: Estuda as mutações sofridas pelos seres vivos ao longo do tempo, o que gera novas espécies.

Fisiologia: Estuda o funcionamento dos órgãos e sistemas.

Genética: Estuda a natureza química do material hereditária.

Histologia

Histologia: Estuda os tecidos dos seres vivos, tanto seu funcionamento (fisiologia) quanto sua forma/estrutura (anatomia).

Micologia: Estuda uma divisão específica de seres vivos, os fungos.

Fungos, estudado pela Micologia

Microbiologia: Estuda os microorganismos.

Paleontologia: Estuda os fósseis, marcas em rochas, esqueletos de animais mortos a milhares de anos, marca de seres vivos deixadas na natureza que permitem uma reconstrução da história do planeta, bem como os avanços da vida nele.

Protistologia: Estuda a divisão dos seres humanos chamada de protista.

Zoologia, Estudo dos animais

Taxonomia e Sistemática: Estuda as relações de parentesco entre os seres vivos, agrupando os e fazendo classificações que podem auxiliar nas pesquisas biológicas.

Zoologia: Estuda a divisão de seres vivos dos animais.

Utilidade Prática

            O ser humano, sendo um produto da evolução capaz de tomar consciência dos fatos a sua volta, tem a capacidade de adaptar o ambiente de acordo com seus desejos, tal ação de vital importância nos primórdios da raça humana, hoje está submetida a organização sócio-cultural. Como a organização social que norteia a economia do mundo é a organização capitalista de produção, que com a mesma velocidade que produz , consumindo os recursos naturais, torna a produção descartável, como conseqüência o ambiente vai sofrendo uma drástica alteração. O modelo de sociedade vigente não está de acordo com as exigências do planeta para manutenção da vida. Como sabemos disso? Através de estudos de biólogos, bem como outros profissionais como, por exemplo, os geólogos. Mas críticas a parte percebemos aqui a real importância dos conhecermos mais afundo as questões da Biologia, pois respondendo a elas podemos melhorar a condição humana, auxiliar a desvendar-mos meios de melhorar os processos de ação humana sobre o ambiente, melhorar a saúde das pessoas, propicia melhor produtividade no campo e melhor compreensão sobre os efeitos destas ações, além de aumentar a consciência e respeito para com o meio ambiente e a vida contida nele.

Metodologia da Ciência.

            Ciência é a busca pelo saber, o cientista é alguém que busca conhecer o mundo, para isso ele tem que acima de tudo ser curioso em relação aos fenômenos do mundo, depois ser observador e paciente e não menos importante, deve ser criterioso em seus atos, metódico. Enquanto as primeiras características são estados de espírito esta última pode ser apresentada de forma mais concreta, ser criterioso e metódico são passos necessários para o Método Científico. O Método Científico são ações gerais adotadas por cientistas em busca da verdade dos fatos. Vou apresentá-lo resumidamente em passos ou etapas.

1. Observação: Observação de um fenômeno qualquer, buscando entende-lo.
2. Questionamento: Elaboração de uma pergunta a respeito do fenômeno observado.
3. Elaboração de Hipóteses: Depois de feito o questionamento, o cientista busca aprender sobre ele, pesquisando o que já foi produzido a respeito, usando o conhecimento adquirido ele pode realizar a hipótese, uma resposta para a pergunta.
4. Deduções: Se a hipótese estiver correta, é possível fazer previsões sobre o fenômeno.
5. Experimentação: Os experimentos permitem verificar se a dedução está correta, ao fazer experimentos deve-se ter dois grupos. Um controle e outro experimental. Deve-se testar um fator por vez, no grupo experimental alterar o fator e no controle não. Se houver diferenças pode-se chegar a conclusão que o fator testado é o responsável pela alteração de resultados, se não houver diferença o fator testado não interfere no estudo proposto.

OBS: Alguns questionamentos não precisam ser necessariamente empíricos (testados), eles podem ser respondidos pela análise da consistência da lógica dos fenômenos.

6. Conclusão: Após os testes feitos podemos aceitar ou rejeitar uma hipótese.
7. Divulgação: A divulgação se dá quando o cientista chega a uma conclusão sobre o fenômeno estudado, concordando ou discordando com uma explicação. Ele faz isto para que outro cientista também possa repetir os testes, analisá-los sobre outro olhar e possivelmente usa-lo como ponto de partida para outras descobertas. Se muitos cientistas concordam sobre um conjunto de leis que regem certos fenômenos, temos então uma teoria. Teoria pode ser reformulada com o tempo, não sendo uma verdade eterna, mas uma explicação da realidade, dentro dos limites do conhecimento do nosso tempo.

A Biologia e Seu Objeto de Estudo.

O objeto de estudo da biologia são os seres vivos. Vamos definir melhor este objeto por meio de suas características, assim embora pareça ser de uma grande simplicidade diferenciar um ser vivo de um objeto sem vida, veremos que a questões ocultas aí.

Características dos seres vivos.

·        São formados por células, sendo unicelulares ou pluricelulares.

·        Podem se reproduzir.

·        Podem apresentar crescimento.

·       Possuem metabolismo (conjunto de reações químicas que fornecem energia ao ser).

·        Respondem a estímulos do meio.

·        Evoluem.

·        Possuem predominância dos elementos hidrogênio (H), oxigênio (O), carbono (C) e nitrogênio (N).

As características acima definem um ser vivo, mas e se o ser se encaixar apenas parcialmente nesta descrição, exemplo, os vírus. Os vírus não são formados por células, mas tem certas funções vitais, alguns cientistas o consideram uma forma particular de vida, outros o consideram uma espécie de toxina. Entretanto independente de ser considerado ou não, as respostas em geral já são pré-condicionadas pela noção do que vem a ser vida. Como eu disse antes caracterizar vida não é tão simples, sendo o que é o vírus só se mantém ativo enquanto atuar dentro de uma célula, logo ele faz parte do intrincado conjunto da vida e será tratado posteriormente em meus textos como um conjunto químico atuante nos seres vivos, a denominação de vida ou não fica a cargo do leitor já que um organismo vivo também é um conjunto químico complexo.

A Origem da Vida

Agora que já foi falado sobre o que a Biologia estuda e quais seus relativos limites de atuação, podemos iniciar nossos estudos de Biologia. Se o tema de tudo que será escrito na sessão de Biologia é sobre seres vivos, então devemos começar a falar deles exatamente onde nosso conhecimento sobre eles começa.

Debateremos a primeira questão e levantaremos nossas hipóteses, mas lembre-se hipóteses podem não se sustentar para sempre, por isso são apenas hipóteses e não verdades eternas. A primeira pergunta é nada menos que:

Como Surgiu a Vida na Terra?

Nos primeiros passos da Biologia como ciência experimental duas teorias eram debatidas a respeito da origem da vida, alguns cientistas defendiam no fim do século XVIII a hipótese da biogênese ou geração espontânea da vida a partir da matéria bruta, um outro grupo não acreditava que isso era possível, eles consideraram válida a hipótese da abiogênese, a não formação da vida na matéria bruta, mas só a partir de outros seres já existentes.

Em 1668 Francesco Redi, realizou um experimento muito simples com pedaços de carne, ele colocou dois pedaços de carne, cada um em um frasco, um dos frascos ele deixou aberto, o outro ele fechou com gaze. O intuito de Redi era o seguinte, se houver biogênese tanto o frasco isolado quanto o aberto terão larvas com o tempo, os experimentos de Redi demonstraram que as larvas surgiam apenas onde não havia isolante, enquanto que o abeto se encheu de larvas.

John T. Needham

Lazzaro Sppalanzani

Com este experimento a hipótese da abiogênese saiu fortalecida. Isto até o descobrimento de seres microscópicos, quando novamente as duas linhas buscavam hipóteses para explicar o fenômeno. Neste contexto dois cientistas foram protagonistas, Needham e Spallanzani. Em 1745 o inglês John T. Needham realizou experimentos em que submetia a fervura frascos contendo substâncias nutritivas, depois ao analisar no microscópio percebia a existência de microorganismos. Lazzaro Sppallanzani em 1770 realizou o mesmo experimento, mas com balões de vidro fechados hermeticamente, após submetida a fervura não apresentavam nenhum microorgansimo, Spallanzani argumentou que Needham não havia esterelizado o experimento, logo já havia vida ali antes da fervura, Needham contra argumentou  que o calor intenso tronou o ambiente inóspito,  matando a “força vital que havia ali. Aos olhos da comunidade cientifica da época, os arguentos de Needham tiveram maior aceitação.

A solução definitiva do conflito para biogênese ou abiogênese para microorganismo veio definitivamente com Pasteur em 1860, trazendo às claras os equívocos de Needham e preenchendo racionalmente a falta de argumentos de Spallanzani.

Experiência de Pasteur demonstra que Needham contaminou seu experimento por microorganismos presentes no ar. Nota-se isso pois o líquido muda de cor transparente para embranquiçado quando entra em contato com o ar.

O experimento de Pasteur demonstra que a hipótese da biogênese é equivocada, não “brotam” seres vivos da matéria inorgânica, eles já estavam no ar quando Needham olhou no microscópio, o experimento dele estava contaminado. Mas se um ser vivo só pode ser originado de outro ser, a nossa questão volta a tona. Como surgiu vida na Terra? Como surgiu o primeiro ser vivo?

A Origem da Vida

            A varias teorias que tentam explicar a origem da vida em nosso planeta, passando desde o criacionismo religioso a origem extraterrestre, várias delas conquistaram adeptos. Vou tratar apenas daquela com maior aceitação no âmbito científico.

            Os cientistas acreditam que a melhor explicação existente até o momento é a hipótese de Evolução Gradual dos Sistemas Químicos, ou evolução química, esta hipótese acredita que de substâncias inorgânicas os elementos foram se combinando até surgir os primeiros compostos orgânicos vivos, eles eram capazes de regular sua composição devido a presença de proteínas, principalmente enzimas, e material genético que propiciava reprodução do sistema.

O Início

O planeta Terra em épocas muito remotas, o habitat da primeira vida.

            As pesquisas dos cientistas Alexander Oparin e John Burdon S. Haldane que trabalhando separadamente chegaram a resultados muito parecidos. As hipóteses deles são hoje as mais aceitas pelos cientistas. De acordo com estas hipóteses a vida surgiu nos lagos primordiais, Imagine a situação da Terra a milhões de anos atrás, vulcões cobriam crosta terrestre, estes vulcões lançavam gases intensamente na atmosfera, os gases eram compostos principalmente pelas seguintes substâncias: vapor de água (H₂O), amônia (NH₃), hidrogênio (H₂) e metano (CH₄), estimava-se que o oxigênio existia em pequena quantidade comparada com a Terra atualmente, com o resfriamento da Terra grandes lagos rasos foram surgindo na crosta, nestes lagos foi se acumulando matéria orgânica, nada de fato vivo, mas matérias orgânicas complexas.

            Os lagos primitivos se tornariam muito ricos em matéria orgânica. A união destas matérias orgânicas em um sistema semi-isolado é chamado de coarcervado, acredita-se que foi nesta situação que em algum momento surgiu um composto químico contendo proteínas e material genético, que utilizando matéria do meio, podia replicar-se.

            Respondido dentro dos limites do nosso conhecimento como surgiu a vida na Terra, vamos a segunda pergunta. Como ela chegou a variabilidade atual de formas vidas?

A Evolução Gradual dos Sistemas Químicos

            Bem, todo ser vivo precisa processar a matéria obtida do meio para adquirir energia suficiente para manter suas funções em atividade. Existem duas possíveis explicações para as formas que os primeiros seres vivos executavam seu metabolismo, a hipótese heterotrófica e autotrófica.

Hipótese Heterotrófica

            Esta foi a primeira hipótese elaborada para explicar a evolução dos organismos na Terra, analisando seu metabolismo. Estudando as formas que os organismos processam sua alimentação na Terra atual, os cientistas chegaram a conclusões sobre como se deu a evolução no principio da vida. Acredita-se que os primeiros seres eram heterótrofos, isto significa que eles não produziam energia para manterem suas funções através da mera absorção de matéria inorgânica, mas consumindo outros seres, um ponto que reforça tal argumento é a possível enorme presença de seres nos lagos primordiais. O metabolismo era através do processo de fermentação, este processo libera energia suficiente para os organismos simples. Com o passar dos anos o alimento começou a ficar escasso, a competição provavelmente deve ter eliminado muitas formas de vida. Entretanto em meio a isso um outro tipo de ser surgiu, capaz de sintetizar o próprio alimento utilizando de gás carbônico e luz solar e liberando no processo oxigênio, estes organismos foram batizados pelos cientistas de fotossintetizantes e tem o metabolismo autotrófico. Com a liberação de oxigênio na atmosfera em grande quantidade pelos autotróficos, surgiu seres que podiam utilizar o gás O no seu metabolismo, estes seres passaram a executar respiração.

            A evolução pela hipótese heterotrófica se dá da seguinte maneira – importante memorizar.

FERMENTAÇÃO – FOTOSSÍNTESE – RESPIRAÇÃO.

Hipótese Autotrófica

            A segunda teoria a respeito do surgimento de vida na Terra é a teoria autotrófica. Em 1977 foi descoberto nas profundezas do oceano as fontes termais submarinas, este lugar é repleto de vida, a base de todo o ecossistema que se desenvolveu lá são bactérias autotróficas. Mesmo num lugar de total escuridão existem seres capazes de sintetizar a matéria inorgânica, as bactérias de lá utilizam de um processo batizado de quimiossíntese. A descoberta destes seres levou a surgir questões a respeito do modelo heterotrófico dos primeiros seres, um ponto forte da hipótese heterotróficas dos primeiros seres, um ponto forte da hipótese autotrófica se baseia no período do surgimento da vida, com meteoritos atingindo com grande violência a superfície como é possível que a vida viesse a resistir na área rasa dos lagos, ela teria que surgir em um lugar protegido.

            A evolução das espécies de acordo com o metabolismo autotrófico primeiro seria assim – é bom memorizar.

QUIMIOSSÍNTESE – FERMENTAÇÃO – FOTOSSÍNTESE – RESPIRAÇÃO

            Pelo que conhecemos hoje as duas hipóteses podem ser reais, há fortes argumentos de ambos os lados.

Bactérias Quimissíntetizantes das fontes termais submarinas.

OBS: A próxima postagem sobre Biologia será menor, abordarei de forma extremamente rápida a evolução dos primeiros seres vivos, até a divisão atual de reinos de seres vivos, para só então entrar na unidade básica da vida, as células.