Nonostante l'elevata complessità della disciplina, vi sono alcuni concetti unificanti all'interno di essa che ne regolano lo studio e la ricerca: la biologia riconosce infatti lacellula come l'unità di base della vita, igeni come la struttura di base dell'ereditarietà e l'evoluzionedarwiniana perselezione naturale come il processo che regola lanascita e l'estinzione dellespecie. Tutti gliorganismi viventi, siaunicellulari chepluricellulari, sonosistemi aperti che sopravvivono trasformando l'energia e diminuendo l'entropia locale delsistema per regolare il loro ambiente interno e mantenere una condizione stabile e vitale definitaomeostasi. La biologia conduce ricerche utilizzando ilmetodo scientifico per testare la validità di una teoria in modo razionale, imparziale e riproducibile che consiste nella formazione di ipotesi, nella sperimentazione e nell'analisi dei dati per stabilire la validità o l'invalidità di una teoria scientifica.
Le sottodiscipline della biologia sono definite dall'approccio d'indagine e dal tipo disistema studiato: labiologia teorica utilizza metodimatematici per formulare modelli quantitativi mentre labiologia sperimentale effettuaesperimenti empirici per testare la validità delle teorie proposte ed avanzare la conoscenza umana riguardo ai meccanismi alla base della vita e come questa siacomparsa e si siaevoluta da materia non vivente circa 4 miliardi di anni fa mediante un graduale aumento della complessità del sistema. Vedisettori della biologia.
Il termine biologia deriva dalla parolagreca βιολογία, composto da βίος,bìos = "vita" e λόγος,lògos = studio.[1][2] La formalatina del termine fece la sua prima apparizione nel 1736, quandoLinneo (Carl von Linné) utilizzò "biologi" nella suaBibliotheca botanica. Tale termine fu nuovamente utilizzato trent'anni dopo, nel 1766, in un'opera intitolataPhilosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generali, scritta daMichael Christoph Hanov, un discepolo diChristian Wolff. Il primo uso intedesco,Biologie, è stato utilizzato in una traduzione del 1771 del lavoro di Linneo. Nel 1797, Theodor Georg August Roose utilizzò tale termine nella prefazione del libroGrundzüge der Lehre van der Lebenskraft.Karl Friedrich Burdach lo utilizzò nel 1800 con un senso più ristretto allo studio degli esseri umani da un punto di vista morfologico, fisiologico e psicologico (Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst). Il termine è quindi entrato nell'uso moderno grazie al trattato di sei volumiBiologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802-1822) diGottfried Reinhold Treviranus, che così sentenziava[3]:
«Gli oggetti della nostra ricerca saranno le diverse forme e manifestazioni della vita, le condizioni e le leggi in base alle quali si verificano questi fenomeni e le cause attraverso i quali sono stati effettuati. La scienza che si occupa di questi oggetti viene indicata con il nome di biologia [Biologie] o dottrina della vita [Lebenslehre].»
Sebbene la biologia moderna si sia sviluppata relativamente di recente, le scienze collegate e comprese al suo interno furono studiate fin dai tempi antichi. Lo studio della filosofia naturale fu affrontato a partire dalle antiche civiltà dellaMesopotamia, dell'Egitto, del subcontinenteindiano e dellaCina. Tuttavia, le origini della biologia moderna e il suo approccio allo studio della natura sono spesso riconducibili all'antica Grecia[4], mentre lo studio formale dellamedicina risale aIppocrate di Coo (circa 460 a.C. - 370 a.C. Circa). Il filosofo e matematicoTalete (624 a.C. - 548 a.C.) fu il primo ad intuire che molti fenomeni non avevano origine divina. I filosofi della scuola ionica, di cui proprio Talete è ritenuto il fondatore, sostenevano che ogni evento avesse una causa, senza che una volontà esterna al mondo potesse intervenire. Ma fuAristotele (384 a.C. - 322 a.C.) a contribuire maggiormente allo sviluppo di questa disciplina. Particolarmente importanti sono la sua "storia degli animali" e altre opere in cui ha mostrato interesse verso la natura. Successore di Aristotele alLyceum,Teofrasto dedicò una serie di libri allabotanica che rappresentarono il più importante contributo dell'antichità alle scienze vegetali fin dopo ilMedioevo.[5]
Gli studiosi appartenuti al mondoislamico medievale che si occuparono di biologia inclusero:al-Jāḥiẓ (781-869),Al-Dinawari (828-896) che si occupò di botanica[6] eRhazes (865-925) che scrisse riguardo all'anatomia e alla fisiologia. La medicina fu ben approfondita dagli studiosi islamici che lavorarono a traduzioni dei testi greci e il pensiero aristotelico influì molto sulla storia naturale, soprattutto nel sostenere una gerarchia fissa della vita.
William Harvey, che dimostrò la circolazione del sangue umano
IlRinascimento fu un periodo florido per gli studi biologici.William Harvey dimostrò lacircolazione delsangue umano, mentreLeonardo da Vinci si dedicò, tra l'altro, allo studio dell'anatomia umana. Di Leonardo ci sono rimaste tavole anatomiche molto dettagliate, frutto delleautopsie che egli, contro la legge, svolgeva. Un altro importante personaggio di quest'epoca fuParacelso (1493 - 1541). Egli era un chimico o, più precisamente, un alchimista, conoscitore dei principi curativi di vegetali e minerali. Una grande svolta nello studio della biologia, come di tante altre scienze, fu data daGalileo Galilei (1564 - 1642), che introdusse il metodo scientifico, basato su osservazione, descrizione e riproduzione in laboratorio dei fenomeni naturali. InFrancia,Cartesio formulò la teoria delmeccanicismo, paragonando l'uomo ad una macchina e sostenendo quindi che potessero essere studiate e riprodotte le singole parti del corpo;Georg Ernst Stahl, con la "teoria del vitalismo", si contrappose a Cartesio affermando che le parti che compongono l'uomo sono indivisibili e irriproducibili perché tenute insieme da un'anima.
La biologia incontrò un notevole sviluppo grazie alla scoperta delmicroscopio da parte diAnton van Leeuwenhoek. Per mezzo di esso gli studiosi scoprirono glispermatozoi, ibatteri e le diversità della vita microscopica. Le indagini diJan Swammerdam portarono a sviluppare un certo interesse verso l'entomologia e contribuirono al progresso delle tecniche di base delladissezione microscopica e della colorazione.[7]
I progressi nella microscopia hanno prodotto un profondo impatto sul pensiero biologico. Nel XIX secolo, un certo numero di biologi sottolineava l'importanza centrale dellacellula. Nel 1838,Schleiden eSchwann iniziarono a promuovere le idee ormai universali che: (1) l'unità di base di tutti gli organismi era la cellula e che (2) le singole cellule hanno tutte le caratteristiche proprie di una forma di vita, anche se si opposero all'idea (3) che esse provenissero tutte dalla divisione di altre cellule. Grazie al lavoro diRobert Remak eRudolf Virchow, tuttavia, nel 1860 la maggior parte dei biologi accettava tutti e tre i principi che divennero noti cometeoria cellulare.[8][9]
Nel frattempo, latassonomia e la classificazione diventarono ilfocus degli storici naturalistici.Linneo, nel 1735, pubblicò una tassonomia di base per il mondo naturale (la quale, seppur con variazioni, è tuttora in uso) e nel 1750 introdusse i nomi scientifici per tutte lespecie da lui conosciute.[10]Georges-Louis Leclerc de Buffon, in un suo lavoro, rilevò le somiglianze tra l'uomo e la scimmia e la possibilità di una genealogia comune. L'attenzione che Buffon accordava all'anatomia interna lo pone tra gli iniziatori dell'anatomia comparativa. Anche se era contrario alla teoria dell'evoluzione, Buffon fu una figura chiave nella storia del pensiero evoluzionistico; il suo lavoro influenzò le teorie evolutive sia diLamarck che diCharles Darwin.[11]
Il pensiero evoluzionistico ebbe origine con le opere diJean-Baptiste Lamarck che fu il primo a presentare una teoria coerente dell'evoluzione.[12] Egli postulò che l'evoluzione fosse il risultato di una pressione ambientale sulle proprietà degli animali, il che significa che una maggior frequenza e importanza nell'uso di un organo o di un apparato lo avrebbe fatto diventare più complesso ed efficiente, adattando così l'animale al suo ambiente. Lamarck credeva che questi tratti acquisiti potessero poi essere trasmessi allaprole che poi li avrebbe ulteriormente sviluppati e perfezionati. Tuttavia, il naturalista ingleseCharles Darwin, che correlò l'approccio biogeografico diAlexander von Humboldt, l'uniformitarismo diCharles Lyell, gli scritti diThomas Robert Malthus sulla crescita demografica e la sua esperienza proveniente da estese osservazioni naturali, permisero di forgiare in lui una teoria evoluzionistica di maggior successo, basata sullaselezione naturale. Un simile ragionamento portòAlfred Russel Wallace a raggiungere le medesime conclusioni in modo indipendente.[13][14] Anche se tale teoria è stata oggetto di polemiche (che continuano ancora oggi), essa si diffuse rapidamente attraverso la comunità scientifica e presto divenne unassioma basilare della biologia.
La scoperta della dimostrazione fisica dell'ereditarietà genetica è arrivata con i principi evolutivi e genetica delle popolazioni.
Negli anni 1940 e primi anni 1950, i vari esperimenti hanno indicato ilDNA come la componente deicromosomi che conteneva le unità base della ereditarietà genetica, oggi noti comegeni. L'inquadramento di nuovi tipi di organismi, come virus e batteri, insieme alla scoperta della struttura a doppia elica del DNA nel 1953, furono eventi che segnarono la transizione verso l'era dellagenetica molecolare. Dal 1950 a oggi, la biologia è notevolmente cresciuta nell'ambito molecolare. Ilcodice genetico è stato decifrato daHar Gobind Khorana,Robert W. Holley eMarshall Warren Nirenberg e nel 1990 è iniziato ilProgetto Genoma Umano con l'obiettivo di mappare tutto il genoma umano. Questo progetto è stato sostanzialmente completato nel 2003[15], con ulteriori analisi, al 2014, ancora in corso di pubblicazione. Tale progetto è stato il primo passo di un impegno globalizzato di incorporare tramite una definizione funzionale e molecolare del corpo umano e degli altri organismi la conoscenza accumulata della biologia.
Celluletumorali umane con i nuclei (in particolare il DNA) colorati di blu. La cellula centrale e quella più a destra sono ininterfase. La cella a sinistra è inmitosi e il suo DNA è condensato.
Lateoria cellulare afferma che lacellula sia l'unità fondamentale della vita e che tutti gli esseri viventi siano composti da una o più cellule o prodotti secreti di queste cellule (ad esempio leconchiglie, ipeli, leunghie, ecc). Tutte le cellule derivano da altre cellule attraverso ladivisione cellulare. Negli organismi multicellulari, ogni cellula del corpo di un organismo deriva, definitivamente, da una singola cellula in unuovofecondato. La cellula è anche considerata l'unità di base di molti processi patologici.[16] Inoltre, le funzioni di trasferimento dell'energia avvengono all'interno della cellula grazie a processi noti comemetabolismo. Infine, la cellula contiene le informazioni genetiche ereditarie (nelDNA) che viene trasmesso da cellula a cellula durante la divisione cellulare (mitosi).
Un concetto centrale della biologia è che le modifiche degli organismi viventi si verificano attraverso l'evoluzione e che tutte le forme di vita conosciute hanno una origine comune. La teoria dell'evoluzione postula che tutti gli organismi sullaTerra, sia vivi cheestinti, discendono da un antenato comune o da unpool genico ancestrale. Quest'ultimo antenato comune universale di tutti gli organismi si crede sia apparso circa 3,5 miliardi di anni fa.[17] I biologi generalmente considerano l'universalità e l'ubiquità del codice genetico come prove definitive a favore della teoria della discendenza comune universale per tutti ibatteri, gliarcheobatteri e glieucarioti (vedere: l'origine della vita).[18]
Introdotta nel lessico scientifico daJean-Baptiste de Lamarck nel 1809,[19] la teoria dell'evoluzione è stata formulata per la prima volta daCharles Darwin cinquant'anni dopo quando propose un modello scientifico valido: laselezione naturale.[20][21][22] (Alfred Russel Wallace è riconosciuto come il co-scopritore di tale teoria).[23] L'evoluzione è oggi utilizzata per spiegare le grandi variazioni di vita presenti sulla Terra.
La storia evolutiva della specie - che descrive le caratteristiche delle diverse specie da cui discendono - insieme alla relazionegenealogica di ogni altra specie, è conosciuta come la sua "filogenesi". Diverse metodiche sono in grado di generare informazioni su di essa. Queste includono i confronti delle sequenze di DNA e confronti tra ifossili o altre documentazionipaleontologiche di organismi antichi.[26] I biologi organizzano e analizzano le relazioni evolutive attraverso vari metodi, tra cui la filogenesi, lefenetica e lacladistica.
Unquadrato di Punnett utilizzato per determinare la probabilità con cui si manifestano i diversifenotipi derivati dall'incrocio di diversigenotipi.
Igeni sono le unitàereditarie fondamentali di tutti gli organismi. Un gene corrisponde ad una regione delDNA e che influenza la forma o la funzione di un organismo in modi specifici. Tutti gli organismi, dai batteri agli animali, condividono lo stesso meccanismo di base che copia e traduce il DNA inproteine. La cellula è in grado ditrascrivere un gene contenuto nel DNA in una copia del gene inRNA e ilribosoma (unorganulo cellulare)traduce l'RNA in unaproteina, ovvero una sequenza diamminoacidi. Ilcodice genetico che codifica un amminoacido è lo stesso per la maggior parte degli organismi, ma leggermente diverso per alcuni. Ad esempio, una sequenza di DNA che codifica per l'insulina nell'uomo, codifica per l'insulina anche quando viene inserito in altri organismi, come le piante.[27]
Il DNA di solito è contenuto incromosomi lineari neglieucarioti e in cromosomi circolari nei procarioti. Un cromosoma è una struttura organizzata costituita da DNA e daistoni. Negli eucarioti, il DNA genomico è situato nelnucleo della cellula, con piccole quantità anche neimitocondri e neicloroplasti. Nei procarioti, il DNA si trova all'interno di un corpo di forma irregolare posto nelcitoplasma e chiamatonucleoide.[28] Il set completo di tali informazioni relative ad un organismo, prende il nome digenotipo.[29]
L'omeostasi è la capacità di unsistema aperto di regolare il suo ambiente interno al fine di mantenere condizioni stabili grazie a molteplici adattamenti diequilibrio dinamico controllati da meccanismi interconnessi di regolazione. Tutti gli organismi viventi, siaunicellulari chepluricellulari, mostrano capacità di omeostasi.[30]
Per mantenere l'equilibrio dinamico e svolgere efficacemente alcune funzioni, un sistema deve essere in grado di rilevare e rispondere a eventuali perturbazioni. Dopo il rilevamento di una perturbazione, un sistema biologico normalmente risponde attraversofeedback negativo. Ciò significa che, in base alla perturbazione, il sistema riduce o aumenta l'attività di un organo o di un sistema al fine di neutralizzare la perturbazione stessa. Un esempio può essere il rilascio diglucagone quando i livelli dizucchero nelsangue risultano troppo bassi.
La sopravvivenza di un organismo vivente dipende dal continuo ingresso dienergia. Lereazioni chimiche che sono responsabili per la sua struttura e la sua funzione sono deputate all'estrazione di energia da sostanze, come ilcibo, e alla loro trasformazione in elementi utili alla formazione di nuove cellule o al loro funzionamento. In questo processo, lemolecole delle sostanze chimiche che costituiscono gli alimenti compiono due ruoli: il primo è quello di contenere l'energia necessaria per le reazioni chimiche biologiche e per secondo di essere la base per sviluppare nuove strutture molecolari.
Gli organismi responsabili dell'introduzione di energia in unecosistema sono conosciuti come produttori oautotrofi. Quasi tutti questi organismi traggono l'energia dalsole.[31] Le piante e altrifototrofi sono in grado di utilizzare l'energia solare attraverso un processo noto come "fotosintesi", al fine di convertire le materie prime in molecole organiche come l'ATP, i cui legami possono essere rotti per liberare l'energia.[32] Alcuniecosistemi, tuttavia, dipendono interamente dall'energia estratta perchemiotrofia dalmetano, daisolfuri o da altre fonti di energia non-luminali.[33]
I processi più importanti per convertire l'energia intrappolata nelle sostanze chimiche in energia utile per sostenere la vita sono ilmetabolismo[34] e larespirazione cellulare.[35]
Schema di una tipica cellula animale dove sono raffigurati i vari organelli e strutture.
Labiologia molecolare consiste nello studio della biologia a livellomolecolare.[36] Questo campo si sovrappone ad altre aree della biologia, in particolare con lagenetica e labiochimica. La biologia molecolare principalmente si occupa di comprendere le interazioni tra i diversi sistemi presenti in una cellula, compresa l'interrelazione traDNA,RNA esintesi proteica e quindi apprendere come queste interazioni siano regolate.
Labiologia cellulare studia le proprietà strutturali e fisiologiche delle cellule, inclusi i loro comportamenti, le interazioni e l'ambiente. Ciò avviene sia a livello microscopico che molecolare, sia per gli organismi unicellulari (come ibatteri) che per le cellule specializzate degli organismi multicellulari (come gliesseri umani). Essere in grado di comprendere la struttura e la funzione delle cellule è fondamentale per tutte le scienze biologiche. Le somiglianze e le differenze tra i tipi di cellule sono particolarmente rilevanti per chi occupa di biologia molecolare.
Lagenetica è la scienza dei geni, dell'ereditarietà genetica e della variazione degli organismi.[38][39] I geni codificano le informazioni necessarie per sintetizzare le proteine che a sua volta giocano un ruolo centrale nell'influenzare il fenotipo finale dell'organismo. Nella ricerca moderna, la genetica fornisce strumenti importanti per stabilire la funzione di un particolare gene o per comprendere le interazioni genetiche. All'interno degli organismi, le informazioni genetiche sono generalmente conservate neicromosomi, formati da molecole di DNA.
Labiologia dello sviluppo studia il processo attraverso il quale gli organismi crescono e si sviluppano. A partire dall'embriologia, la moderna biologia dello sviluppo studia il controllo genetico sulla crescita cellulare, sulla differenziazione e sulla "morfogenesi" che è il processo che dà progressivamente luogo aitessuti, agli organi e agli apparati. Gli organismi modello per la biologia dello sviluppo sono il verme tondoCaenorhabditis elegans,[40] la mosca della fruttaDrosophila melanogaster,[41] il pesce zebraDanio rerio[42], il topoMus musculus[43] e la piantaArabidopsis thaliana.[44][45] Questi organismi modello sono particolari specie che sono state studiate ampiamente al fine di comprendere particolari fenomeni biologici, con l'obiettivo che le scoperte fatte su questi dati organismi possano fornire una conoscenza del funzionamento di altri organismi.[46]
Lafisiologia studia i processi meccanici, fisici e biochimici degli organismi viventi, tentando di ricostruire tutte le funzioni nel loro complesso. Il tema della "struttura di funzione" è centrale per la biologia. Gli studi fisiologici sono stati tradizionalmente divisi in fisiologia vegetale e fisiologia animale, tuttavia alcuni principi della fisiologia sono universali e non dipendono pertanto da quale organismo viene analizzato. Ad esempio, quello che si è appreso al riguardo alla fisiologia delle cellule dilievito può valere anche per le cellule umane. Il campo della fisiologia animale estende gli strumenti e i metodi della fisiologia umana a specie non umane. La fisiologia vegetale prende in prestito le tecniche di entrambi i campi di ricerca.[47]
Studi di fisiologia come per esempio delsistema nervoso, delsistema immunitario, delsistema endocrino, delsistema respiratorio ecircolatorio si occupano sia della funzione che della loro interazione. Lo studio di questi sistemi è condiviso con le discipline mediche orientate, quali laneurologia, l'endocrinologia e l'immunologia. La fisiologia si occupa anche di nuove discipline come lavolabolomica, ovvero lo studio dei gas emessi con la respirazione e frutto del metabolismo denominati generalmente Composti Organici Volatili (VOCs), questa nuova branca consente di investigare le omeostasi del corpo e di conseguenza lo stato di malattia.
La ricerca evolutiva è interessata a comprendere l'origine e la discesa dellaspecie, così come il cambiamento nel tempo. Il suo studio comprende scienziati provenienti da molte discipline orientate allatassonomia, ad esempio scienziati con una specifica formazione in organismi particolari come lamammologia, l'ornitologia, labotanica o l'erpetologia, ma che utilizzano tali organismi come sistemi per rispondere alle domande generali sull'evoluzione.
La biologia evolutiva si basa in parte sullapaleontologia, che fa uso dei reperti fossili per rispondere alle domande circa il modo e il tempo dell'evoluzione[48] e in parte sugli sviluppi della genetica delle popolazioni.[49] Branche di studio correlate e spesso considerate parte della biologia evolutiva sono lafilogenesi, lasistematica e latassonomia.
Unalbero filogenetico è un diagramma che mostra le relazioni fondamentali di discendenza comune di gruppi tassonomici di organismi.
Eventi multipli dispeciazione creano un sistema strutturato ad albero di relazioni tra le specie (Albero filogenetico). Il ruolo dellasistematica è quello di studiare queste relazioni e quindi individuare le differenze e le somiglianze tra le specie e i gruppi di specie.[50] Tuttavia, prima che la teoria evolutiva divenisse di pensiero comune, la sistematica faticava a trovare una corretta metodologia di ricerca.[51]
La gerarchia degli otto grandi ranghi tassonomici di classificazione biologica.
Tradizionalmente, gli esseri viventi sono stati suddivisi in cinqueregni:monera,protisti,funghi,piante,animalia.[52] Tuttavia, molti scienziati oggi ritengono che questo sistema sia ormai obsoleto. I moderni sistemi di classificazione alternativi generalmente iniziano con il sistema a tre domini:archaea (originariamentearchaebacteria),batteri (originariamenteeubacteria) eeucarioti (compresi protisti, funghi, piante e animali).[53] Questi domini si distinguono per avere cellule prive o meno di nucleo e dalle differenze nella composizione chimica di biomolecole fondamentali, come i ribosomi.[53]
Al di fuori di queste categorie, vi sono iparassiti intracellulari obbligati che sono "sul bordo della vita"[54] in termini di attività metabolica, il che significa che molti scienziati non classificano effettivamente queste strutture come forme di vita per via della loro mancanza di almeno una o più delle funzioni o caratteristiche fondamentali che definiscono la vita. Essi sono classificati comevirus,viroidi, osatelliti.
Il nome scientifico di un organismo è generato dal suo genere e dalla specie a cui appartiene. Ad esempio, gli esseri umani sono elencati comeHomo sapiens.Homo è il genere esapiens la specie. Quando si scrive il nome scientifico di un organismo è opportuno mettere in maiuscolo la prima lettera, tutte le specie in minuscolo.[55] Inoltre, l'intero nome può essere in corsivo o sottolineato.[56]
Un progetto di fusione,BioCode, è stato pubblicato nel 1997 nel tentativo di standardizzare la nomenclatura in questi tre settori ma ancora deve essere adottato formalmente.[61] Il progetto di BioCode ha ricevuto una scarsa attenzione e la data di esecuzione inizialmente previsto del 1º gennaio 2000 è passata inosservata. Una rivisitazione del BioCode che, invece di sostituire i codici esistenti, fornisca un contesto unificato è stato proposto nel 2011.[62][63][64] Tuttavia, ilCongresso botanico internazionale del 2011 ha rifiutato di prenderlo in considerazione.
Simbiosi reciproca tra ilpesce pagliaccio del genere degliAmphiprion che abita tra i tentacoli dellaactiniaria. Il pesce ripulisce l'actinaria dai detriti organici e dai parassiti che, a sua volta, protegge il pesce pagliaccio dai suoi predatori grazie ai tentacoli urticanti.
L'ecologia studia la distribuzione e l'abbondanza degli organismi viventi e le interazioni tra essi e il loro ambiente.[65] L'habitat di un organismo può essere descritto come ifattori abiotici locali quali ilclima e l'ecologia, oltre agli altri organismi e aifattori biotici che condividono il loro ambiente.[66] I sistemi biologici possono risultare difficili da studiare per via delle tante interazioni differenti possibili con gli altri organismi e con l'ambiente, anche su piccola scala. Un batterio microscopico in un locale gradiente di zucchero risponde al suo ambiente tanto quanto unleone alla ricerca di cibo nellasavanaafricana. Per qualsiasi specie, i comportamenti possono essere cooperativi, competitivi,parassitari osimbiotici. Questi studi diventano più complessi quando due o più specie interagiscono in unecosistema.
I sistemi ecologici sono studiati a vari livelli, dagli individui alle popolazioni e allabiosfera. Il termine "biologia delle popolazioni" è spesso usato in modo intercambiabile con "ecologia della popolazione", anche se il primo è più frequentemente utilizzato per lo studio delle malattie (provocate da virus e microbi) mentre il secondo termine è più comune quando si studiano le piante e gli animali. L'ecologia attinge a molte sotto-discipline.
L'etologia studia il comportamento degli animali (in particolare gli animali sociali, come iprimati e icanidi) ed è a volte considerata una branca dellazoologia. Gli etologi sono interessati ad analizzare l'evoluzione dei comportamenti e la loro comprensione nei termini della teoria della selezione naturale. In un certo senso il primo etologo moderno fu Charles Darwin, il cui libroThe Expression of the Emotions in Man and Animals ha influenzato molti etologi a venire.[67]
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