Ştiinţe Biologice

Omul, dacă nu este pervertit, are o atracție sinceră față de frumusețea Naturii, și are totodată dorința de a înțelege, iar aceste elemente susțin în mod fundamental dezvoltarea cunoașterii științifice a viului. Biologii au impresia că cea mai interesată, mai atractivă și mai relevantă ramură a științei este biologia. Așadar, științele biologice actuale sunt rezultatul curiozității, capacității de observare și experimentare, a sintezelor parțiale, a geniului capabil a înțelege principiile care duc la derularea fenomenelor caracteristice viului: nenumărați oameni, colecționari amatori sau experți profesioniști au creat progresul cunoașterii; cele mai relevante rezultate provin din zona vest-europeană… unde au existat premizele socio-economico-culturale pentru a contribui la dezvoltarea înțelegerii biologice. Ştiinţele biologice au o multitudine de subdomenii rezultate din diferențierea cunoaşterii, dar sunt apte și de sinteze majore care să integreze detaliile și să facă posibilă înțelegerea proceselor naturale.

Este evident că există diferențe de abordare între 1. biologi organismali (care se ocupă de organisme), 2. cei care se ocupă de biologie moleculară la nivelul interferențelor fizico-biologico-chimice și 3. biologi-ecologi care se ocupă de entități supraindividuale. De la 1. atracția naturală față de observarea/ studierea organismelor… mai cu seamă a celor dinamice, colorate și perceptibile mai ușor… spre exemplu observarea păsărilor, se poate ajunge la studierea diversității biologice la nivel taxonomic, dar se poate merge și către 2. studierea proceselor fiziologice, a biologiei celulare și biologiei moleculare, sau spre 3. înțelegerea realităților ecosistemice. În general, există o gradualitate pe această direcție, de la atracția față de organisme vizibile la perceperea ulterioară a proceselor evoluției, ale biologiei moleculare și a proceselor ecosistemice.

La nivelul biologiei organismale, diferențierea este cea dată de grupele taxonomice, spre exemplu: insecte (entomologie), păianjeni (arahnologie), pești (ihtiologie), amfibieni/ reptile (herpetologie), păsări (ornitologie), mamifere (teriologie); plante (botanică), ciuperci/ fungi (micologie), alge, protiste, licheni, bacterii (microbiologie), arhebacterii, virusuri (virologie), viroizi, prioni, sateliți (agenți subvirali) șamd. Desigur, fiecare astfel de domeniu se poate sub-împărți: spre exemplu entomologia cuprinde ramuri focalizate pe coleoptere (coleopterologie), fluturi (lepidopterologie), specializări pe efemeroptere, trichoptere, furnici, libelule șamd; iar în cadrul acestora, un specialist se ocupă toată viața de careva familie sau gen de coleoptere sau fluturi. La fel, studierea mamiferelor (teriologia) se subîmparte în studiul liliecilor (chiropterologie), studierea marilor prădătoare (urși, feline mari), a cetaceelor (delfini, balene) șamd, fiecare cu tehnicile lor de abordare și cu specialiști apți (sau nu) de a dezvolta cunoașterea din acel domeniu. Parazitologia acoperă mai multe grupe sistematice în cadrul cărora există forme parazitare. Biogeografia studiază răspândirea variatelor grupe de organisme la nivelul Planetei, inclusiv cu referire paleogeografică, ceea ce presupune interferențe cu domenii ale geografiei și geologiei, precum tectonica globală/ migrația continentelor, paleoclimatologie etc. În domeniul paleontologiei, prin studierea fosilelor de plante (paleobotanică), fosile de animale de la trilobiți la dinosauri și australopiteci (paleozoologie) și comunități ale trecutului (paleoecologie), se face conexiunea dintre biologie și geologie. Etologia, studiul comportamentului animal, are evidente legături cu psihologia, focalizată pe specia umană. Unele domenii precum bacteriologia și virusologia se apropie mai mult de biologia moleculară, din cauza tehnicilor folosite pentru a studia aceste organisme/ entități cu mici dimensiuni.

Interesant este de văzut cât de puțin se știa nu demult despre procese biologice și interpretări pe care azi le considerăm oarecum banale. Crearea primelor microscoape, chiar dacă ele erau primitive, a dus la descoperirea unei lumi extraordinare a detaliilor. Robert Hooke a publicat în 1667 cartea Micrographia, în care utilizează pentru prima dată termenul „cell”, celulă. În 1680 Leeuwenhoek a descoperit spermatozoizii, dar multă vreme aceștia erau considerați ca fiind paraziți (până când Kölliker a arătat în 1841 că ei sunt gameții masculini). Monografia publicată de Theodor Schwann în 1839 a demonstrat că atât organismele vegetale cât şi cele animale sunt constituite din celule, o unificare la nivel structural pentru întreaga lume vie. În 1855, Virchow a emis formularea devenită emblematică „omnis cellula e cellula” toate celulele din celule, care azi poate să pară o banalitate, dar în acea lume în care generaţia spontanee era încă o ipoteză plauzibilă… a fost o mare clarificare. În 1876 Oskar Hertwig a arătat că fecundarea constă în penetrarea spermatozoidului în ovul şi fuzionarea celor două nuclee… iar zigotul produce ulterior embrionul. Roux a ajuns să se întrebe în 1883, cum de oare este necesar procesul complex al mitozei şi a argumentat pe baze raţionale că materialul nuclear trebuie să fie foarte heterogen pentru ca o asemenea manifestare elaborată să fie necesară în procesul diviziunii celulare. Boveri a remarcat că în timpul mitozei devin observabili cromosomi, un anumit număr la variate specii, şi că aceşti cromosomi au caracteristici care îi face identificabili. În secolul 20, microscopia electronică a permis descrierea detaliată a variatelor organite celulare (inclusiv structurile lor), iar biologia moleculară a permis conturarea unora dintre procesele aflate în derulare.

La nivelul biologiei moleculare sunt analizate procesele biologice derulate la nivelul genelor, ribosomilor, sintezei proteinelor etc (o parte din genetică), a membranelor celulare (o parte din biologia celulară) șamd. Există aici o conexiune cu biologia celulară preocupată de structura și funcționarea celulei, precum și o conexiune cu genetica preocupată de mecanismele de stocare, transmitere și decodificare a informației genetice… adică de aspecte ereditare. Oarecum în conexiune cu acestea sunt domeniile de studiere ale proceselor fiziologic-metabolice (fiziologie vegetală, fiziologie animală), care desigur că au puternice legături cu morfologia și anatomia plantelor respectiv cu anatomia organismelor animale. Anatomia este puternic legată de histologie, de studierea țesuturilor. Un domeniu cu o individualizare relativ puternică este anatomia comparată, care studiază asemănările și deosebirile anatomice dintre liniile filetice de organisme, domeniu cu importanță pentru înțelegerea proceselor evolutive.

Embriologia are și ea o specializare evidentă, studiind procesele ontogenetice, dezvoltarea individuală de la zigotul unicelular la organismul edificat, format din miliarde de celule. Contextul edificării unui nou organism, a diferențierii celulare, a migrării variatelor celule, a organizării variatelor organe în perioada dezvoltării embrionare, a manifestării variatelor gene din genomul acelui individ, este un subiect aflat la frontierele cunoașterii actuale. În timpul dezvoltării ontogenetice, se parcurg stadii succesive, în care acționează diferite gene. În stadii de început este presupusă acționarea unor gene care persistă încă din perioada de început a metazoarelor și care sunt răspunzătoare de crearea unor entități similare în primele faze ale dezvoltării în diferite linii filetice. Odată cu diferențierea ontogenetică, intră în acțiune diferite complexe de gene care sunt “achiziții” mai recente ale istoriei naturale, și care fac detalierea pe diferitele linii filetice. Extrem de interesantă este spre exemplu la mamifere – inclusiv la om – parcurgerea în timpul dezvoltării embrionare a unor stadii în care embrionul prezintă fante branhiale pe gât (precum peștii)… iar astfel de aspecte au dus la ideea că ontogenia este repetarea schematică a filogeniei (enunțată de Haeckel). La pg. 152 în This is Biology, Mayr scrie: „By necessity, the analysis of genes and gene-controlled biochemical processes had to be reductionist at the beginnings, but it was soon realized that the genes interact with one another and with the cellular environment, much like musicians in an orchestra.” Apoi, la pg. 160, Mayr menționează: “(…) it was realized that all cells undergo a process of differentiation and that at any particular time only a small fraction of the genes in the nucleus of a given cell are active. Regulatory mechanisms turn on or turn off a given gene, depending on whether its gene product is needed in that cell at that time. The timing of this regulatory activity is in part programmed in the genotype and in part determined by neighbouring cells.” La pg. 167, Mayr arată că: “Not only are genes composite, consisting of exons that are transcribed and introns that are excised prior to protein synthesis, but in addition to the enzyme-producing structural genes there are regulatory genes and flanking sequences.” La pg. 169-170, Mayr continuă: „The individual, the principal target of selection, is the product of the interaction during development of all its genes with one another and with the environment, and this interaction sets narrow limits on permissible evolutionary changes.” Manifestarea informației genetice este astfel dependentă de un complex de factori, inclusiv factori externi, context care face ca fenotipul să nu fie o manifestare mecanică a informației din genotip, ci o manifestare a interferenței dintre datele din program care se funcționează sub influența variatelor interferențe din partea mediului.

Deşi este de dorit existenţa unui cadru conceptual unificat la nivelul ştiinţelor biologice, se constată totuşi existenţa unor fragmentări-specializate care au tendinţe de a îşi dezvolta propriile abordări, metodologii, propriile publicaţii de specialitate şi societăţi ştiinţifice, din care rezultă inevitabil și o oarecare izolare faţă de alte specializări. A înţelege cam ce se întâmplă în ştiinţele biologice moderne, a avea o perspectivă mai largă, presupune o preocupare serioasă cu acest subiect… şi nu cu un oarecare detaliu din fracţiunile hiperspecializate. Un om de calibrul lui Mayr era apt să înţeleagă importanţa integrării conceptuale a rezultatelor, a acestor progrese de detaliu din variate domenii de specialitate. În cartea This is Biology – The Science of the Living World, Harvard University Press, 1997, Mayr amintește în Introducere despre numirea secolului 20 ca secol al biologiei de preşedintele Franţei – Valéry Giscard d’Estaing… apoi scrie despre viteza cu care se dezvoltă variatele domenii ale biologiei, dar la pg. xiv arată: „More regrettable, many biologists themselves have an obsolete notion of the life sciences. Modern biologists tend to be extreme specialists. (…) Rarely do biologists have the time to stand back from the advances of their own speciality and look at the life sciences as a whole.” Această pierdere între detalii, obtuzitatea caracteristică celor ultraspecializați… produce un fel de incapacitate de a mai vedea pădurea din cauza copacului studiat. Este un fenomen ciudat, ai putea zice aberant, acesta prin care până și biologii pierd capacitatea de a avea o privire de ansamblu asupra științelor biologice.

Există sinteze moderne pe diferitele subiecte ecologice/ evolutive/ genetice/ paleontologice șamd, dar câte un volum de o mie de pagini scrise mărunt, de multe ori având și jargon de specialitate, face ca citirea lor să nu fie prea frecvent realizabilă în masă de 1. oameni nespecialiști sau de 2. specialiști cercetători ai altor domenii, care nu au timp pentru asemenea ‘investiții’. Rezultă de aici că deși există un extraordinar progres științific în domeniul științelor biologice, totuși înțelegerea domeniului nu este nici pe departe atât de rezonabilă pe cum ne-am putea aștepta. Se ajunge astfel la o importanță mare a unor lucrări de popularizare scrise pe baza datelor științifice, dar cu focalizare pe un stil ‘digerabil’ și atractiv. Dealtfel, mari oameni de știință, de la Darwin la Mayr și Dawkins au avut capacitatea de a formula părerile lor în așa fel încât să evite ‘prețiozitatea’ după care se ascund mulți dintre cei care nu au nimic de zis.

Sinteza evolutivă și sinteza ecologică. Din analiza unui arbore nu poți deduce starea pădurilor din Europa. Din analiza unui bolovan în cădere nu poți deduce structura geologică a Carpaților și nici implicațiile biogeografice ale existenței acestui lanț muntos. Așa cum se poate constata, există variate legături între subdomenii ale biologiei, precum și legături cu domenii diferite; datele rezultate din aceste variate abordări au nevoie de a ajunge integrate, pentru a primi semnificație reală. Sinteza evolutivă integrează date din toate aceste subdomenii, de la cele moleculare/ genetice, la cele paleontologice, biogeografice, de anatomie comparată, etologie șamd. Ecologia este un domeniu al inter-relațiilor și interdependențelor, al conexiunilor de variate feluri. La nivelul ecologiei, o abordare științifică eminamente integratoare, biologia ajunge în contact cu multe alte domenii ale cunoașterii, de la climatologie la demografie șamd. Există variate subdomenii, de la ecologie marină la ecologia pădurilor tropicale, de la ecologia deșerturilor la ecologia peșterilor, limnologie (ecologia apelor dulci) șamd. Dar esențială este sinteza ecologică globală, care face posibilă perceperea derulării unor fenomene la nivel planetar. Conservarea biodiversității, respectiv domeniul științific denumit “conservation biology” este o știință aplicată în care sunt integrate date de sistematică/ taxonomie, genetica populațiilor, etologie, ecologie, toxicologie șamd; înrudită este direcția de dezvoltare care se ocupă de managementul sustenabil al resurselor naturale. Cercetarea biodiversității se situează undeva la limita dintre cercetarea fundamentală (interesată doar de progres în cunoaștere) și cercetarea aplicată (care încearcă să găsească soluții la problemele existente).

Din aceste studii biologice rezultă înțelegerea proceselor derulate în lumea vie, atât la nivel molecular și submicroscopic, cât și la nivel evolutiv și ecosistemic global. Biologia este esențială pentru înțelegerea ființei umane, din moment ce genetica umană este un subdomeniu al geneticii, fiziologia umană este un detaliu al fiziologiei animale, la fel anatomia umană, embriologia umană șamd; patologia umană are fundamente în domenii ale bacteriologiei, virusologiei șamd. Cunoașterea biologică a creat suportul ideatic ce a făcut posibilă existența unor medicamente precum penicilina, fără de care probabil că nu mulți am citi aceste rânduri… de fapt ele nu ajungeau să fie scrise. Consecințele practice de genul posibilităților de control uman asupra unor boli produse de bacterii, virusuri letale (virusul HIV-SIDA spre exemplu), dezvoltarea farmacologiei, ori înțelegerea mecanismelor care duc la apariția cancerelor sunt detalii oarecum marginale în comparație cu importanța valorii percepției ecologico-evoluționiste realiste, apte de a oferi o imagine științifică asupra poziției omului în mediul din care face parte.

Preocuparea față de organisme vii este o caracteristică a oricărei vietăți, iar omul, ca cea mai intelectualizată specie a acestei planete, a ridicat la rang incomparabil mai înalt această preocupare. Există scrieri antice despre variate aspecte legate de natură (spre exemplu la Aristotel, scrise în urmă cu 2.350 de ani). Totuși, biologia modernă este o entitate destul de recentă, dependentă de microscopie, tehnici moleculare șamd. Pentru cei care se interesează mai mult de istoria biologiei, pot recomanda cartea lui Ernst Mayr, The Growth of Biological Thought – Diversity, Evolution and Inheritance, Harvard University Press, 1982; este o carte realizată prin munca câtorva decenii, o lucrare epică de aproape 1.000 de pagini, în care savantul analizează dezvoltarea cunoașterii biologice… O asemenea analiză făcută din interiorul științelor biologice, realizată de către un savant capabil de sinteză la acest nivel… urmărind filiația ideilor și dezvoltarea cunoașterii viului, de la primele păreri filosofico-științifice până la nivelul atins de știință în vremurile noastre… este evident o foarte interesanta analiză a dezvoltării conceptelor biologice. Așa cum scrie Mayr, există o biologie a funcționalității biochimico-fiziologice și o altă biologie a evoluției sistemice; spre exemplu scrie la pg. 76: ‘there are two biologies, functional biology, which asks proximate questions and evolutionary biology, which asks ultimate questions.’ O minunăție de lucrare, prin care poți urmări pas cu pas înțelegerea mai aprofundată a viului, de către omul capabil să înțeleagă.

Biologia prezintă o dezvoltare dinamică, spre exemplu în urmă cu 50-150 de ani nu exista nici ecologia, genetica, biologia moleculară, biologia conservării șamd, domenii care acum au fundamente serioase. Dinamica din domeniul biologiei este și azi extraordinară… mai ales la nivel de înțelegere a detaliilor. Dar, după definirea esenței evoluției de către Darwin, nu au fost schimbări de paradigmă similare, deși a existat o revoluționare a înțelegerii noastre în domeniul biologiei moleculare. Apar noi și noi domenii, de la criobiologie (comportamentul viului la temperatură redusă), la epidemiologie (cu implicații majore în contextul creșterii densității și mobilității populației umane), astrobiologie – având conexiune cu astronomia șamd. Domenii aplicative ale științelor biologice, precum silvicultura, piscicultura, agricultura, biotehnologiile șamd au fiecare importanța lor. Preocupările din domenii aplicative mai aparte, precum GMO – organisme modificate genetic… și “synthetic biology”, precum și cel al armelor biologice, prezintă nu doar aspecte etice/ morale chestionabile, ci și riscuri speciale. Te poți aștepta ca noi direcții de cunoaștere să apară și să se consolideze ca domenii individualizate, cu subiectele lor, metodologia specializată, publicațiile lor și filozofia lor aparte. Sintezele biologice vor fi din ce în ce mai bine realizate și se poate spera dezvoltarea unor teorii mai performante.

Validitatea acestor subiecte nu depinde de contextul istoric, social de aberațiile religioase ale momentului sau alte asemenea detalii. Dinosaurii, mitocondriile, procesele ecosistemice, aspectele biogeografice, au relevanță globală; mai mult decât atât, unele constatări teoretice asupra proceselor biotice pot avea în principiu relevanță mai mult decât terestră, mai mult decât Planetară. Rolul și importanța științelor biologice va crește în viitor, nu doar ca domeniu al cunoașterii științifice atractive de dragul artei, ci mai ales ca unealtă-ideatică absolut necesară pentru a înțelege și aborda marile problematici ale umanului.

© dr. Peter Lengyel

PS1. Ființele vii sunt entități auto-reproducătoare și evolutive, care au ajuns să aibă și forme cu conștiință-de-sine; evident, omul este vietatea cea mai performantă intelectual, cel puțin pe această Planetă, până acum. Științele biologice reprezintă deci pe plan auto-reflexiv acea cunoaștere-de-sine la care viul a ajuns până acum. Cum se poate face o cultură cât de cât OK în domeniul științelor biologice? E ca și cu gazonul englezesc: “în fiecare zi trebuie tunsă iarba – așa se face timp de 500 de ani”. La fel și aici, în fiecare zi se poate face un mic progres, prin citirea cărților relevante, discuții cu persoanele care contează, călătorii în locurile care au semnificație… și preocupare de ceva fel cu subiectul acesta timp de 5-10 ore pe zi, timp de o viață umană. Și așa, se poate ca pe parcurs să îți dai seama de niște chestiuni interesante în ceea ce privește viața.

PS2. Acesta este un draft care urmează să fie dezvoltat🙂

 

Acest articol a fost publicat în Stiinte Biologice. Pune un semn de carte cu legătura permanentă.

3 răspunsuri la Ştiinţe Biologice

  1. G. ARSENE spune:

    În astfel de reflecții ar trebui să se lanseze și mai-marii din Ministerul Educației și cei care concep (și aplică mai puțin) planuri și strategii de dezvoltare durabilă. În învățământ, spre exemplu, problemele la care faceți referire sunt tratate superb de schizofrenic: biologii sunt naturalist-descriptivi, inginerii de mediu au foarte puține discipline biologice în programă, geografii sunt generaliști, la secțiile de ecologie și protecția mediului nu prea există tradiție. Pe fondul general al teoretizării pseudo-științifice, imposturii și furtunilor politice (nu sunt bani, deci și pe ăștia puțini trebuie să-i cheltuim prost !).
    Pentru problemele de natură etică și filosofică generală: http://bioethics.agrocampus-ouest.eu/ouvrage.htm (unde am contribuit și eu cu un capitolaș) și multe, multe referințe ne-românești. Dacă filosofie înseamnă a ne interoga asupra locului nostru în lume, raportarea la lumea vie este o problemă fundamentală (sau o ramură a ei).

  2. peterlengyel spune:

    Frumusetile naturii:

    This may be the ocean’s most horrifying monster (and you’ve probably never heard of it)
    http://deepseanews.com/2013/10/this-may-be-the-oceans-most-horrifying-monster-and-youve-probably-never-heard-of-it/

    OMS: Infectii minore devin fatale din cauza rezistentei la antibiotice

    o mica mortala problema produsa de evolutia biologica a bacteriilor… care au ajuns in timp scurt sa devina rezistente la antibiotice…

    http://totb.ro/oms-infectii-minore-devin-fatale-din-cauza-rezistentei-la-antibiotice/

  3. peterlengyel spune:

    e fain sa ai de a face cu un rozator de o tona…

    „The bull-sized cousin to the guinea pig died out around two million years ago. Based on a CT scan of its skull and subsequent computer simulations, its bite was as strong as a tiger – but its front teeth were built to withstand forces nearly three times larger. This suggests that its 30cm incisors were much more than eating implements. (…) Only a single fossilised skull has been found belonging to this 1,000kg South American rodent, known as Josephoartigasia monesi. Unearthed in Uruguay in 2007, the animal lived in the Pliocene period – a warm era when large mammals were relatively abundant, including the first mammoths. It remains the largest rodent ever discovered.”

    http://www.bbc.com/news/science-environment-31111843

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile despre tine sau dă clic pe un icon pentru autentificare:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s