100px|Escherichia coli100px|Salce japonés100px|Cuca Goliath100px|Gasela La biologia estudia la varietat de formes de vida. En sentit horari: E. coli, salze japonés, gasela i escarabat goliatLa biologia (del grec βιος, bios, ‘vida’ i λογος, logos, ‘estudi’) és una de les ciències naturals que té com a objecte d'estudi la matèria viva i més específicament el seu origen i evolució; així com de les seves propietats (gènesi, nutrició, morfogènesi, reproducció, patogènia, etc.). La biologia s'ocupa tant de la descripció de les característiques i els comportaments dels organismes individuals, com de les espècies en el seu conjunt, així com de la reproducció dels éssers vius i de les interaccions entre aquests i l'entorn. En altres paraules, es preocupa de l'estructura i la dinàmica funcional comuna a tots els éssers vius a fi d'establir les lleis generals que regeixen la vida orgànica i els seus principis explicatius fonamentals.
La paraula biologia en el seu sentit modern pareix haver sigut introduïda independentment per Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802) i per Jean-Baptiste Lamarck (Hydrogéologie, 1802). Generalment, es diu que el terme va ser encunyat el 1800 per Karl Friedrich Burdach, encara que es menciona en el títol del tercer volum de Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia, per Michael Christoph Hanov publicat el 1766.
La biologia comprèn un ampli espectre de camps d'estudi que sovint es tracten com a disciplines independents. Juntes, estudien la vida en un ampli camp d'escales. La vida s'estudia a escala atòmica i molecular en la biologia molecular, en la bioquímica i en la genètica molecular. Des del punt de vista cel·lular, s'estudia en la biologia cel·lular, i a escala multicel·lular, s'estudia en la fisiologia, l'anatomia i la histologia. La biologia del desenvolupament estudia el desenvolupament o l'ontogènesi d'un organisme individual.
Ampliant el camp a més d'un organisme, la genètica tracta el funcionament de l'herència dels pares a la seua descendència. L'etologia tracta el comportament dels grups, açò és, de més d'un individu. La genètica de poblacions observa una població sencera, i la sistemàtica tracta els llinatges entre espècies. Les poblacions interdependents i els seus hàbitats s'examinen en l'ecologia i la biologia evolutiva. Un nou camp d'estudi és l'astrobiologia (o xenobiologia), que estudia la possibilitat de la vida més enllà de la Terra.
Les classificacions dels éssers vius són molt nombroses; es proposen, des de la tradicional divisió en dos regnes establerta per Carl von Linné en el , entre animals i plantes, fins a les propostes actuals dels sistemes cladístics amb tres dominis, que comprenen més de 20 regnes.
Branques de la biologia Biologia ambiental Biologia humana Biologia marina Bioquímica Biologia cel·lular Biologia molecular Biologia computacional Botànica Ecologia Ecologia forestal Ecologia oceànica Ecologia teòrica Limnologia Fisiologia Fisiologia animal Fisiologia vegetal Genètica Genètica mendeliana Genètica molecular Citologia Histologia Micologia Microbiologia Bacteriologia Virologia Zoologia Etologia
Història de la biologia
miniatura|El frontispici dedicat al poema de temàtica evolucionista d'Erasmus Darwin El temple de natura mostra una dea enretirant el vel de la naturalesa (en la persona d'Àrtemis). Al·legoria i metàfora han jugat sovint un rol important en la història de la biologia La història de la biologia traça l'estudi del món viu des dels temps antics fins als moderns. Encara que el concepte de biologia com a camp coherent únic va florir al , les ciències biològiques van emergir de les tradicions de medicina i la història natural, arribant enrere fins a la medicina egípcia antiga i els treballs d'Aristòtil i Galè en l'antic món grecoromà, que es desenvoluparen més a l'edat mitjana amb els metges musulmans i estudiosos com al-Jahiz, Avicenna, Avenzoar, Ibn al-Baitar i Ibn an-Nafís. Durant el Renaixement europeu i al començament del període modern, el pensament biològic es va revolucionar a Europa per un interès renovat en l'empirisme i el descobriment de molts organismes nous. Prominents en aquest moviment, ho eren Vesalius i Harvey, que feien servir l'experimentació i l'observació curosa en medicina, i naturalistes com Carl von Linné i Buffon, que van començar a classificar la diversitat de vida i el registre fòssil, com també el desenvolupament i comportament d'organismes. La microscòpia va revelar el món desconegut prèviament de microorganismes, posant les bases per a la teoria cel·lular. La importància creixent de la teologia natural, parcialment una resposta a l'esplendor de la filosofia mecànica, va encoratjar al creixement de la història natural (encara que va atrinxerar l'argument teològic).
Entre els segles i , les ciències biològiques com la botànica i la zoologia van esdevenir disciplines científiques professionals en increment. Lavoisier i altres científics físics van començar a connectar els mons animat i inanimat mitjançant la física i la química. Els exploradors naturalistes com Alexander von Humboldt van investigar la interacció entre organismes i el seu entorn, i els camins en què aquesta relació depèn de la geografia, posant els fonaments de la biogeografia, l'ecologia i l'etologia. Els naturalistes van començar a refusar l'essencialisme i a considerar la importància de l'extinció i la mutabilitat de les espècies. La teoria cel·lular va proveir una nova perspectiva sobre les bases fonamentals de la vida. Aquests desenvolupaments, com també els resultats de l'embriologia i la paleontologia, es van sintetitzar en la teoria de l'evolució per selecció natural de Charles Darwin. El final del va veure la caiguda de la generació espontània i l'esplendor de la teoria microbiana de la malaltia, tot i que el mecanisme d'herència biològica va romandre un misteri.
Al començament del , el redescobriment de la feina de Mendel va conduir cap al ràpid desenvolupament de la genètica per Thomas Hunt Morgan i els seus estudiants, i cap als anys 1930 la combinació de la genètica poblacional i la selecció natural en la "síntesi neo-darwiniana". Noves disciplines es desenvoluparen ràpidament, especialment després que Watson i Crick proposessin l'estructura de l'ADN. A continuació de l'establiment del dogma central i el desxiframent del codi genètic, la biologia es va dividir llargament entre biologia d'organismes -els camps que tracten la totalitat d'organismes i grups d'organismes- i els camps relacionats amb la biologia cel·lular i molecular. Cap a finals del , nous camps com la genòmica i la proteòmica estaven capgirant aquesta tendència, amb biòlegs d'organismes fent servir tècniques moleculars, i biòlegs cel·lulars i moleculars investigant la interacció entre els gens i l'ambient, com també la genètica de poblacions naturals d'organismes.
Principis de la biologia A diferència de la física, la biologia no sol descriure sistemes biològics en termes d'objectes que obeeixen lleis físiques immutables descrites per les matemàtiques. Tanmateix, la biologia es caracteritza per seguir alguns principis i conceptes de gran importància, entre els quals s'inclouen: la universalitat, l'evolució, la diversitat, la continuïtat, l'homeòstasi i les interaccions.
Universalitat: bioquímica, cèl·lules i el codi genètic miniatura|Representació esquemàtica de la molècula d'ADN, la molècula portadora de la informació genètica
Hi ha moltes constants universals i processos comuns que són fonamentals per a conèixer les formes de vida. Per exemple, totes les formes de vida estan compostes per cèl·lules, que estan basades en una bioquímica comuna, que és la química dels éssers vius. Tots els organismes perpetuen els seus caràcters hereditaris mitjançant el material genètic, que està basat en l'àcid nucleic ADN, que empra un codi genètic universal. En la biologia del desenvolupament, la característica de la universalitat també està present: per exemple, el desenvolupament primerenc de l'embrió segueix uns passos bàsics que són molt semblants en molts organismes metazous.
Evolució: el principi central de la biologia
Un dels conceptes centrals de la biologia és que tota vida descendeix d'un origen comú que ha seguit el procés de l'evolució. De fet, aquesta és una de les raons per la qual els organismes biològics exhibeixen una semblança tan cridanera en les unitats i processos que s'han discutit en la secció anterior. Charles Darwin va establir la credibilitat de la teoria de l'evolució en articular el concepte de selecció natural (a Alfred Russell Wallace, se'l sol reconèixer com a codescobridor d'aquest concepte). Amb l'anomenada síntesi moderna de la teoria evolutiva, la deriva genètica va ser acceptada com un altre mecanisme fonamental implicat en el procés.
S'anomena filogènia l'estudi de la història evolutiva i les relacions genealògiques de les estirps. Les comparacions de seqüències d'ADN i de proteïnes, facilitades pel desenvolupament tècnic de la biologia molecular i de la genòmica, junt amb l'estudi comparatiu de fòssils o altres restes paleontològiques, generen la informació precisa per a l'anàlisi filogenètica. L'esforç dels biòlegs per abordar científicament la comprensió i la classificació de la diversitat de la vida ha donat lloc al desenvolupament de diverses escoles en competència, com la fenètica, que pot considerar-se superada, o la cladística. No es discuteix que el desenvolupament molt recent de la capacitat de desxifrar sobre bases sòlides la filogènia de les espècies està catalitzant una nova fase de gran productivitat en el desenvolupament de la biologia.
Diversitat: varietat d'organismes vius miniatura|lang=ca|Arbre filogenètic dels éssers vius basat en dades sobre el seu ARNr. Els tres regnes principals d'éssers vius apareixen clarament diferenciats: bacteris, archaea, i eucariotes tal com van ser descrits inicialment per Carl Woese. Altres arbres basats en dades genètiques d'un altre tipus resulten semblants però poden agrupar alguns organismes en branques lleugerament diferents, presumiblement a causa de la ràpida evolució de l'ARNr. La relació exacta entre els tres grups principals d'organismes roman encara com un important tema de debat
A pesar de la unitat subjacent, la vida exhibeix una sorprenent diversitat en morfologia, comportament i cicles vitals. Per a afrontar aquesta diversitat, els biòlegs intenten classificar totes les formes de vida. Aquesta classificació científica reflecteix els arbres evolutius (arbres filogenètics) dels diferents organismes. Les dites classificacions són competència de les disciplines de la sistemàtica i la taxonomia. La taxonomia situa els organismes en grups anomenats tàxon, mentre que la sistemàtica tracta de trobar les seues relacions.
Tradicionalment, els éssers vius s'han classificat en cinc regnes: Monera. Protista. Fungi. Plantae. Animalia.
Tanmateix, actualment aquest sistema de cinc regnes es creu desfasat. Entre les idees més modernes, generalment s'accepta el sistema de tres dominis: archaea (originàriament Archaebacteria). Eubacteri (originàriament Eubacteria). Eucariota.
Aquests àmbits reflecteixen si les cèl·lules tenen nucli o no, així com les diferències en l'exterior de les cèl·lules. Hi ha també una sèrie de paràsits intracel·lulars que, en termes d'activitat metabòlica, són cada vegada menys vius: Virus. Viroides. Virusoides. Prions.
El recent descobriment d'una nova classe de virus, denominat Mimivirus', ha causat que es propose l'existència d'un quart domini per les seues característiques particulars, en el qual per ara només estaria inclòs aqueix organisme.
Continuïtat: l'avantpassat comú de la vida