Biología
Definición
La biología es la ciencia natural que estudia la vida y los organismos vivos, incluida su estructura física, procesos químicos, interacciones moleculares, mecanismos fisiológicos, desarrollo y evolución. A pesar de la complejidad de la ciencia, existen ciertos conceptos unificadores que la consolidan en un campo único y coherente. La biología reconoce a la célula como la unidad básica de la vida, los genes como la unidad básica de la herencia y la evolución como el motor que impulsa la creación y la extinción de las especies. Los organismos vivos son sistemas abiertos que sobreviven transformando energía y disminuyendo su entropía local para mantener una condición estable y vital definida como homeostasis.
Las subdisciplinas de la biología se definen por los métodos de investigación empleados y el tipo de sistema estudiado: la biología teórica utiliza métodos matemáticos para formular modelos cuantitativos mientras que la biología experimental realiza experimentos empíricos para probar la validez de las teorías propuestas y comprender los mecanismos subyacentes de la vida y cómo apareció y evolucionó a partir de la materia no viviente hace unos 4 mil millones de años a través de un aumento gradual en la complejidad del sistema. Ver ramas de la biología.
Historia
El término biología se deriva de la palabra griega βίος , bios , "vida" y el sufijo -λογία , -logia , "estudio de". La forma del término en latín apareció por primera vez en 1736 cuando el científico sueco Carl Linnaeus (Carl von Linné) usó biologi en su Bibliotheca botanica . Fue usado nuevamente en 1766 en una obra titulada Philosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generalis , por Michael Christoph Hanov, un discípulo de Christian Wolff. El primer uso alemán, Biologie, fue en una traducción de 1771 del trabajo de Linneo. En 1797, Theodor Georg August Roose utilizó el término en el prefacio de un libro, Grundzüge der Lehre van der Lebenskraft . Karl Friedrich Burdach utilizó el término en 1800 en un sentido más restringido del estudio de los seres humanos desde una perspectiva morfológica, fisiológica y psicológica ( Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst ). El término entró en su uso moderno con el tratado de seis volúmenes Biologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802-22) por Gottfried Reinhold Treviranus, quien anunció:
- Los objetos de nuestra investigación serán las diferentes formas y manifestaciones de la vida, las condiciones y leyes bajo las cuales ocurren estos fenómenos, y las causas por las cuales se han efectuado. La ciencia que se ocupa de estos objetos indicaremos con el nombre biología [Biologie] o la doctrina de la vida [Lebenslehre].
Aunque la biología moderna es un desarrollo relativamente reciente, las ciencias relacionadas e incluidas en ella se han estudiado desde la antigüedad. La filosofía natural se estudió desde las antiguas civilizaciones de Mesopotamia, Egipto, el subcontinente indio y China. Sin embargo, los orígenes de la biología moderna y su enfoque del estudio de la naturaleza se remontan a la antigua Grecia. Si bien el estudio formal de la medicina se remonta a Hipócrates (alrededor del 460-370 aC), fue Aristóteles (384-322 aC) quien más contribuyó al desarrollo de la biología. Especialmente importante es su historia de los animalesy otras obras donde mostró inclinaciones naturalistas, y más tarde trabajos más empíricos que se centraron en la causación biológica y la diversidad de la vida. El sucesor de Aristóteles en el Liceo, Teofrasto, escribió una serie de libros sobre botánica que sobrevivió como la contribución más importante de la antigüedad a las ciencias de las plantas, incluso en la Edad Media.
Los eruditos del mundo islámico medieval que escribieron sobre biología incluyeron a al-Jahiz (781-869), Al-Dīnawarī (828-896), que escribió sobre botánica, y Rhazes (865-925), que escribió sobre anatomía y fisiología. La medicina fue estudiada especialmente por eruditos islámicos que trabajan en las tradiciones filosóficas griegas, mientras que la historia natural se basó en gran medida en el pensamiento aristotélico, especialmente en la defensa de una jerarquía de vida fija.
La biología comenzó a desarrollarse rápidamente y crecer con la mejora dramática del microscopio de Anton van Leeuwenhoek. Fue entonces cuando los eruditos descubrieron espermatozoides, bacterias, infusorios y la diversidad de la vida microscópica. Las investigaciones de Jan Swammerdam despertaron un nuevo interés en la entomología y ayudaron a desarrollar las técnicas básicas de disección y tinción microscópica.
Los avances en microscopía también tuvieron un profundo impacto en el pensamiento biológico. A principios del siglo XIX, varios biólogos señalaron la importancia central de la célula. Luego, en 1838, Schleiden y Schwann comenzaron a promover las ideas ahora universales de que (1) la unidad básica de organismos es la célula y (2) que las células individuales tienen todas las características de la vida, aunque se opusieron a la idea de que (3) todas las células provienen de la división de otras células. Sin embargo, gracias al trabajo de Robert Remak y Rudolf Virchow, en la década de 1860 la mayoría de los biólogos aceptaron los tres principios de lo que se llegó a conocer como teoría celular.
Mientras tanto, la taxonomía y la clasificación se convirtieron en el foco de los historiadores naturales. Carl Linnaeus publicó una taxonomía básica para el mundo natural en 1735 (variaciones de las cuales han estado en uso desde entonces), y en la década de 1750 introdujo nombres científicos para todas sus especies. Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon, trató a las especies como categorías artificiales y formas de vida como maleables, incluso sugiriendo la posibilidad de un descenso común. Aunque se oponía a la evolución, Buffon es una figura clave en la historia del pensamiento evolutivo; su trabajo influyó en las teorías evolutivas de Lamarck y Darwin.
El pensamiento evolutivo serio se originó con los trabajos de Jean-Baptiste Lamarck, que fue el primero en presentar una teoría coherente de la evolución. Él postuló que la evolución era el resultado del estrés ambiental en las propiedades de los animales, lo que significa que cuanto más frecuente y rigurosamente se usaba un órgano, más complejo y eficiente se volvería, adaptando así al animal a su entorno. Lamarck creía que estos rasgos adquiridos podrían transmitirse a la descendencia del animal, que los desarrollaría y perfeccionaría aún más. Sin embargo, fue el naturalista británico Charles Darwin, que combina el enfoque biogeográfico de Humboldt, la geología uniformista de Lyell, los escritos de Malthus sobre el crecimiento de la población y su propia experiencia morfológica y extensas observaciones naturales. quien forjó una teoría evolutiva más exitosa basada en la selección natural; razonamientos y pruebas similares llevaron a Alfred Russel Wallace a alcanzar independientemente las mismas conclusiones. A pesar de que fue objeto de controversia (que continúa hasta nuestros días), la teoría de Darwin se extendió rápidamente a través de la comunidad científica y pronto se convirtió en un axioma central de la ciencia de la biología en rápido desarrollo.
El descubrimiento de la representación física de la herencia vino junto con los principios evolutivos y la genética de poblaciones. En la década de 1940 y principios de 1950, los experimentos apuntaban al ADN como el componente de los cromosomas que contenían las unidades portadoras de rasgos que se habían conocido como genes. Un enfoque en nuevos tipos de organismos modelo como virus y bacterias, junto con el descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN en 1953, marcó la transición a la era de la genética molecular. Desde la década de 1950 hasta la actualidad, la biología se ha extendido ampliamente en el dominio molecular. El código genético fue descifrado por Har Gobind Khorana, Robert W. Holley y Marshall Warren Nirenberg después de que se supiera que el ADN contenía codones. Finalmente, el Proyecto del Genoma Humano se lanzó en 1990 con el objetivo de mapear el genoma humano general. Este proyecto se completó esencialmente en 2003, y aún se están publicando más análisis. El Proyecto del Genoma Humano fue el primer paso en un esfuerzo globalizado para incorporar el conocimiento acumulado de la biología en una definición funcional y molecular del cuerpo humano y los cuerpos de otros organismos.
Fundamentos de la biología moderna
Teoría celular
La teoría celular establece que la célula es la unidad fundamental de la vida, que todos los seres vivos están compuestos por una o más células, y que todas las células surgen de otras células a través de la división celular. En organismos multicelulares, cada célula en el organismo del organismo deriva en última instancia de una sola célula en un huevo fertilizado. La célula también se considera la unidad básica en muchos procesos patológicos. Además, el fenómeno del flujo de energía ocurre en las células en procesos que son parte de la función conocida como metabolismo. Finalmente, las células contienen información hereditaria (ADN), que se transmite de una célula a otra durante la división celular. La investigación sobre el origen de la vida, la abiogénesis, equivale a un intento de descubrir el origen de las primeras células.
Evolución
Un concepto central de organización en biología es que la vida cambia y se desarrolla a través de la evolución, y que todas las formas de vida conocidas tienen un origen común. La teoría de la evolución postula que todos los organismos en la Tierra, tanto vivos como extintos, han descendido de un ancestro común o un conjunto de genes ancestrales. Se cree que este ancestro común universal de todos los organismos apareció hace unos 3.500 millones de años. Los biólogos consideran la ubicuidad del código genético como evidencia definitiva a favor de la teoría del descenso común universal para todas las bacterias, arqueas y eucariotas (ver: origen de la vida).
El término "evolución" fue introducido en el léxico científico por Jean-Baptiste de Lamarck en 1809, y cincuenta años más tarde Charles Darwin postuló un modelo científico de selección natural como la fuerza impulsora de la evolución. (Alfred Russel Wallace es reconocido como el co-descubridor de este concepto ya que ayudó a investigar y experimentar con el concepto de evolución). La evolución se usa ahora para explicar las grandes variaciones de la vida que se encuentran en la Tierra.
Darwin teorizó que las especies florecen o mueren cuando se someten a los procesos de selección natural o reproducción selectiva. La deriva genética se adoptó como un mecanismo adicional de desarrollo evolutivo en la síntesis moderna de la teoría.
La historia evolutiva de la especie -que describe las características de las diversas especies de las que descendió- junto con su relación genealógica con todas las demás especies se conoce como su filogenia. Los enfoques ampliamente variados de la biología generan información sobre la filogenia. Estos incluyen las comparaciones de secuencias de ADN, un producto de la biología molecular (más particularmente genómica), y comparaciones de fósiles u otros registros de organismos antiguos, un producto de la paleontología. Los biólogos organizan y analizan las relaciones evolutivas a través de varios métodos, incluidos filogenéticos, fenéticos y cladísticos. (Para un resumen de los principales eventos en la evolución de la vida tal como lo entienden actualmente los biólogos, vea la línea de tiempo evolutiva).
La evolución es relevante para la comprensión de la historia natural de las formas de vida y para la comprensión de la organización de las formas de vida actuales. Pero esas organizaciones solo se pueden entender a la luz de cómo llegaron a ser a través del proceso de la evolución. En consecuencia, la evolución es fundamental para todos los campos de la biología.
Genética
Los genes son las unidades primarias de herencia en todos los organismos. Un gen es una unidad de herencia y corresponde a una región de ADN que influye en la forma o función de un organismo de maneras específicas. Todos los organismos, desde las bacterias hasta los animales, comparten la misma maquinaria básica que copia y traduce el ADN en proteínas. Las células transcriben un gen de ADN en una versión de ARN del gen, y un ribosoma luego traduce el ARN en una secuencia de aminoácidos conocida como proteína. El código de traducción del codón de ARN al aminoácido es el mismo para la mayoría de los organismos. Por ejemplo, una secuencia de ADN que codifica insulina en humanos también codifica insulina cuando se inserta en otros organismos, como las plantas.
El ADN se encuentra como cromosomas lineales en eucariotas y cromosomas circulares en procariotas. Un cromosoma es una estructura organizada que consiste en ADN e histonas. El conjunto de cromosomas en una célula y cualquier otra información hereditaria que se encuentre en las mitocondrias, cloroplastos u otras ubicaciones se conoce colectivamente como el genoma de una célula. En eucariotas, el ADN genómico se localiza en el núcleo de la célula, o con pequeñas cantidades en mitocondrias y cloroplastos. En procariotas, el ADN se mantiene dentro de un cuerpo de forma irregular en el citoplasma llamado nucleoide. La información genética en un genoma se mantiene dentro de los genes, y el conjunto completo de esta información en un organismo se llama su genotipo.
Homeostasis
La homeostasis es la capacidad de un sistema abierto para regular su entorno interno para mantener condiciones estables mediante ajustes de equilibrio dinámico múltiple que están controlados por mecanismos de regulación interrelacionados. Todos los organismos vivos, ya sean unicelulares o multicelulares, exhiben homeostasis.
Para mantener el equilibrio dinámico y llevar a cabo efectivamente ciertas funciones, un sistema debe detectar y responder a las perturbaciones. Después de la detección de una perturbación, un sistema biológico normalmente responde a través de un feedback negativo que estabiliza las condiciones al reducir o aumentar la actividad de un órgano o sistema. Un ejemplo es la liberación de glucagón cuando los niveles de azúcar son demasiado bajos.
Energía
La supervivencia de un organismo vivo depende de la entrada continua de energía. Las reacciones químicas que son responsables de su estructura y función están ajustadas para extraer energía de las sustancias que actúan como alimento y transformarlas para ayudar a formar nuevas células y sostenerlas. En este proceso, las moléculas de sustancias químicas que constituyen los alimentos juegan dos roles; primero, contienen energía que puede transformarse y reutilizarse en las reacciones químicas y biológicas de ese organismo; en segundo lugar, los alimentos se pueden transformar en nuevas estructuras moleculares (biomoléculas) que son útiles para ese organismo.
Los organismos responsables de la introducción de energía en un ecosistema se conocen como productores o autótrofos. Casi todos estos organismos originalmente obtienen su energía del sol. Las plantas y otros fotótrofos utilizan la energía solar a través de un proceso conocido como fotosíntesis para convertir las materias primas en moléculas orgánicas, como el ATP, cuyos enlaces se pueden romper para liberar energía. Sin embargo, algunos ecosistemas dependen por completo de la energía extraída por los chemotrophs del metano, sulfuros u otras fuentes de energía no luminales.
Parte de la energía así capturada produce biomasa y energía que está disponible para el crecimiento y desarrollo de otras formas de vida. La mayoría del resto de esta biomasa y energía se pierden como moléculas de desecho y calor. Los procesos más importantes para convertir la energía atrapada en sustancias químicas en energía útil para mantener la vida son el metabolismo y la respiración celular.
Estudio e investigación
Estructural
La biología molecular es el estudio de la biología a nivel molecular. Este campo se superpone con otras áreas de la biología, particularmente las de genética y bioquímica. La biología molecular es un estudio de las interacciones de los diversos sistemas dentro de una célula, incluidas las interrelaciones de ADN, ARN y síntesis de proteínas y cómo esas interacciones están reguladas.
La siguiente escala más grande, la biología celular, estudia las propiedades estructurales y fisiológicas de las células, incluidos su comportamiento interno, las interacciones con otras células y su entorno. Esto se realiza tanto a nivel microscópico como molecular, para organismos unicelulares como bacterias, así como para células especializadas de organismos multicelulares como los humanos. Comprender la estructura y función de las células es fundamental para todas las ciencias biológicas. Las similitudes y diferencias entre los tipos de células son particularmente relevantes para la biología molecular.
La anatomía es un tratamiento de las formas macroscópicas de tales estructuras, órganos y sistemas de órganos.
La genética es la ciencia de los genes, la herencia y la variación de los organismos. Los genes codifican la información que necesitan las células para la síntesis de proteínas, que a su vez juegan un papel central en la influencia del fenotipo final del organismo. La genética proporciona herramientas de investigación utilizadas en la investigación de la función de un gen particular, o el análisis de las interacciones genéticas. Dentro de los organismos, la información genética se representa físicamente como cromosomas, dentro de la cual se representa mediante una secuencia particular de aminoácidos en particular moléculas de ADN.
La biología del desarrollo estudia el proceso por el cual los organismos crecen y se desarrollan. La biología del desarrollo, originada de la embriología, estudia el control genético del crecimiento celular, la diferenciación celular y la "morfogénesis celular", que es el proceso que progresivamente da lugar a tejidos, órganos y anatomía. Los organismos modelo para la biología del desarrollo incluyen el gusano redondo Caenorhabditis elegans, la mosca de la fruta Drosophila melanogaster, el pez cebra Danio rerio, el ratón Mus musculus y la hierba Arabidopsis thaliana. (Un organismo modelo es una especie que se estudia extensamente para comprender fenómenos biológicos particulares, con la expectativa de que los descubrimientos hechos en ese organismo proporcionen información sobre el funcionamiento de otros organismos).
Fisiológico
La fisiología es el estudio de los procesos mecánicos, físicos y bioquímicos de los organismos vivos que funcionan como un todo. El tema de "estructura para funcionar" es central para la biología. Los estudios fisiológicos se han dividido tradicionalmente en fisiología de las plantas y fisiología animal, pero algunos principios de la fisiología son universales, sin importar qué organismo particular se esté estudiando. Por ejemplo, lo que se aprende sobre la fisiología de las células de levadura también puede aplicarse a las células humanas. El campo de la fisiología animal amplía las herramientas y los métodos de la fisiología humana a las especies no humanas. La fisiología de las plantas toma prestadas técnicas de ambos campos de investigación.
La fisiología es el estudio de la interacción de cómo, por ejemplo, los sistemas nervioso, inmunológico, endocrino, respiratorio y circulatorio funcionan e interactúan. El estudio de estos sistemas se comparte con disciplinas de orientación médica como neurología e inmunología.
Evolutivo
La investigación evolutiva se refiere al origen y el descenso de las especies, y su cambio a lo largo del tiempo. Emplea a científicos de muchas disciplinas orientadas taxonómicamente, por ejemplo, aquellos con entrenamiento especial en organismos particulares tales como la mamología, la ornitología, la botánica o la herpetología, pero son útiles para responder preguntas más generales sobre la evolución.
La biología evolutiva se basa en parte en la paleontología, que utiliza el registro fósil para responder preguntas sobre el modo y el tempo de la evolución, y en parte sobre los desarrollos en áreas como la genética de poblaciones. En la década de 1980, la biología del desarrollo reingresó a la biología evolutiva después de su exclusión inicial de la síntesis moderna a través del estudio de la biología evolutiva evolutiva. La filogenia, la sistemática y la taxonomía son campos relacionados que a menudo se consideran parte de la biología evolutiva.
Sistemático
Múltiples eventos de especiación crean un sistema estructurado por árbol de relaciones entre especies. El papel de la sistemática es estudiar estas relaciones y, por lo tanto, las diferencias y similitudes entre especies y grupos de especies. Sin embargo, la sistemática era un campo activo de investigación mucho antes de que el pensamiento evolutivo fuera común.
Tradicionalmente, los seres vivos se han dividido en cinco reinos: Monera; Protista; Hongos; Plantae; Animalia. Sin embargo, muchos científicos ahora consideran que este sistema de cinco reinos está desactualizado. Los sistemas de clasificación alternativos modernos generalmente comienzan con el sistema de tres dominios: Archaea (originalmente Archaebacteria); Bacterias (originalmente eubacterias) y eucariotas (incluidos protistas, hongos, plantas y animales) Estos dominios reflejan si las células tienen núcleos o no, así como las diferencias en la composición química de biomoléculas clave como los ribosomas.
Además, cada reino se divide recursivamente hasta que cada especie se clasifique por separado. El orden es: Dominio; Reino; Filo; Clase; Orden; Familia; Género; Especies.
Fuera de estas categorías, hay parásitos intracelulares obligados que están "al borde de la vida" en términos de metabolismo, lo que significa que muchos científicos no clasifican tales estructuras como vivas, debido a su falta de al menos uno o más de los elementos fundamentales. funciones o características que definen la vida. Se clasifican como virus, viroides, priones o satélites.
El nombre científico de un organismo se genera a partir de su género y especie. Por ejemplo, los humanos están listados como Homo sapiens . Homo es el género y sapiens la especie. Al escribir el nombre científico de un organismo, es apropiado escribir en mayúscula la primera letra del género y poner todas las especies en minúscula. Además, el término completo puede estar en cursiva o subrayado.
El sistema de clasificación dominante se llama taxonomía de Linnaean. Incluye rangos y nomenclatura binomial. La forma en que se nombran los organismos se rige por acuerdos internacionales como el Código Internacional de Nomenclatura para algas, hongos y plantas (ICN), el Código Internacional de Nomenclatura Zoológica (ICZN) y el Código Internacional de Nomenclatura de Bacterias (ICNB). La clasificación de virus, viroides, priones y todos los demás agentes subvirales que demuestran características biológicas es realizada por el Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) y se conoce como el Código Internacional de Clasificación Viral y Nomenclatura (ICVCN). Sin embargo, existen otros sistemas de clasificación viral.
Un borrador de fusión, BioCode, se publicó en 1997 en un intento de estandarizar la nomenclatura en estas tres áreas, pero aún no se ha adoptado formalmente. El borrador de BioCode ha recibido poca atención desde 1997; su fecha de implementación originalmente planificada del 1 de enero de 2000 ha pasado desapercibida. En 2011 se propuso un BioCode revisado que, en lugar de reemplazar los códigos existentes, proporcionaría un contexto unificado para ellos. Sin embargo, el Congreso Internacional de Botánica de 2011 declinó considerar la propuesta de BioCode. El ICVCN permanece fuera del BioCode, que no incluye la clasificación viral.
Reinos
Animalia - Bos primigenius taurus
Plantae - Triticum
Hongos - Morchella esculenta
Stramenopila / Chromista- Fucus serratus
Bacterias - Gemmatimonas aurantiaca (- = 1 micrómetro)
Archaea - Halobacteria
Virus - Gamma fago
Ecológico y ambiental
La ecología es el estudio de la distribución y abundancia de organismos vivos, la interacción entre ellos y su entorno. Un organismo comparte un entorno que incluye otros organismos y factores bióticos, así como factores abióticos locales (no vivos) como el clima y la ecología. Una razón por la que los sistemas biológicos pueden ser difíciles de estudiar es que muchas interacciones diferentes con otros organismos y el medio ambiente son posibles, incluso a pequeña escala. Una bacteria microscópica que responde a un gradiente de azúcar local está respondiendo a su entorno tanto como un león buscando alimento en la sabana africana. Para cualquier especie, los comportamientos pueden ser cooperativos, competitivos, parasitarios o simbióticos. Las cuestiones se vuelven más complejas cuando dos o más especies interactúan en un ecosistema.
Los sistemas ecológicos se estudian en varios niveles diferentes, desde la escala de la ecología de los organismos individuales, hasta los de las poblaciones, los ecosistemas y finalmente la biosfera. El término biología poblacional se usa indistintamente con la ecología poblacional, aunque la biología poblacional se usa con mayor frecuencia en el caso de enfermedades, virus y microbios, mientras que el término ecología poblacional se aplica más comúnmente al estudio de plantas y animales. La ecología se basa en muchas subdisciplinas.
La etología es el estudio del comportamiento animal (particularmente el de los animales sociales como los primates y los cánidos), y algunas veces se lo considera una rama de la zoología. Los etólogos han estado particularmente preocupados con la evolución del comportamiento y la comprensión del comportamiento en términos de la teoría de la selección natural. En cierto sentido, el primer etólogo moderno fue Charles Darwin, cuyo libro, La expresión de las emociones en el hombre y los animales, influyó en muchos etólogos por venir.
La biogeografía estudia la distribución espacial de los organismos en la Tierra, centrándose en temas como la tectónica de placas, el cambio climático, la dispersión y la migración, y la cladística.
Problemas básicos no resueltos en biología
A pesar de los profundos avances realizados en las últimas décadas en nuestra comprensión de los procesos fundamentales de la vida, algunos problemas básicos han quedado sin resolver. Uno de los principales problemas no resueltos en biología es la función adaptativa primaria del sexo, y particularmente sus procesos clave en eucariotas de meiosis y recombinación homóloga. Una opinión es que el sexo evolucionó principalmente como una adaptación que promovió el aumento de la diversidad genética (ver referencias, por ejemplo). Una visión alternativa es que el sexo es una adaptación para promover la reparación precisa del ADN en el ADN de la línea germinal, y que el aumento de la diversidad genética es principalmente un subproducto que puede ser útil a largo plazo. (Ver también Evolución de la reproducción sexual).
Otro problema básico no resuelto en biología es la base biológica del envejecimiento. En la actualidad, no existe una opinión consensuada sobre la causa subyacente del envejecimiento. Varias teorías que compiten se describen en Teorías del Envejecimiento.
Sucursales
Estas son las principales ramas de la biología: para una lista más detallada, vea el bosquejo de la biología.
- Anatomía - el estudio de las estructuras de los organismos
- Anatomía comparada: el estudio de la evolución de las especies a través de similitudes y diferencias en su anatomía
- Histología: el estudio de los tejidos, una rama microscópica de la anatomía
- Astrobiología (también conocida como exobiología, exopaleontología y bioastronomía): el estudio de la evolución, la distribución y el futuro de la vida en el universo
- Bioquímica: el estudio de las reacciones químicas necesarias para que la vida exista y funcione, generalmente un enfoque en el nivel celular
- Ingeniería biológica: el intento de crear productos inspirados en sistemas biológicos o modificar e interactuar con los sistemas biológicos
- Biogeografía: el estudio de la distribución de las especies espacialmente y temporalmente
- Bioinformática: el uso de la tecnología de la información para el estudio, la recopilación y el almacenamiento de datos genómicos y otros datos biológicos
- Biolingüística - el estudio de la biología y la evolución del lenguaje
- Biomecánica: el estudio de la mecánica de los seres vivos
- Investigación biomédica: el estudio de la salud y la enfermedad
- Biofísica: el estudio de los procesos biológicos mediante la aplicación de las teorías y métodos tradicionalmente empleados en las ciencias físicas
- Biotecnología: el estudio de la manipulación de la materia viva, incluida la modificación genética y la biología sintética
- Biología sintética - investigación integrando biología e ingeniería; construcción de funciones biológicas que no se encuentran en la naturaleza
- Botánica: el estudio de las plantas
- Phycology - estudio científico de algas
- Fisiología de las plantas: relacionada con el funcionamiento o la fisiología de las plantas
- Biología celular: el estudio de la célula como una unidad completa y las interacciones moleculares y químicas que ocurren dentro de una célula viva
- Cronobiología: estudio de eventos periódicos en sistemas vivos
- Biología cognitiva: el estudio de la cognición
- Biología de la conservación: el estudio de la preservación, protección o restauración del medio ambiente natural, los ecosistemas naturales, la vegetación y la vida silvestre
- Criobiología: el estudio de los efectos de las temperaturas inferiores a las normalmente preferidas en los seres vivos
- Biología del desarrollo: el estudio de los procesos a través de los cuales se forma un organismo, desde el cigoto hasta la estructura completa
- Embriología: el estudio del desarrollo del embrión (desde la fecundación hasta el nacimiento)
- Gerontología: estudio de los procesos de envejecimiento
- Ecología: el estudio de las interacciones de organismos vivos entre sí y con los elementos no vivos de su entorno
- Biología evolutiva: el estudio del origen y el descenso de las especies a lo largo del tiempo
- Genética - el estudio de los genes y la herencia
- Genómica - el estudio de los genomas
- Epigenética: el estudio de los cambios hereditarios en la expresión génica o el fenotipo celular causados por mecanismos distintos de los cambios en la secuencia de ADN subyacente
- Inmunología: el estudio del sistema inmune
- Biología marina (o oceanografía biológica): estudio de ecosistemas oceánicos, plantas, animales y otros seres vivos
- Microbiología: el estudio de organismos microscópicos (microorganismos) y sus interacciones con otros seres vivos
- Bacteriología: el estudio de las bacterias
- Micología: el estudio de los hongos
- Parasitología: estudio de parásitos y parasitismo
- Virología: el estudio de virus y algunos otros agentes similares a virus
- Biología molecular: el estudio de la biología y las funciones biológicas a nivel molecular, algunas se cruzan con la bioquímica
- Nanobiología: la aplicación de la nanotecnología en la investigación biológica y el estudio de organismos vivos y partes en el nivel de organización a nanoescala
- Neurociencia: el estudio del sistema nervioso
- Paleontología: el estudio de los fósiles y, a veces, la evidencia geográfica de la vida prehistórica
- Patobiología o patología: el estudio de las enfermedades y las causas, procesos, naturaleza y desarrollo de la enfermedad
- Farmacología: el estudio de las interacciones entre drogas y organismos
- Fisiología: el estudio de las funciones y mecanismos que ocurren en los organismos vivos
- Fitopatología: el estudio de las enfermedades de las plantas (también llamado Fitopatología)
- Psicobiología: la aplicación de métodos tradicionalmente utilizados en biología para estudiar el comportamiento de animales humanos y no humanos
- Biología cuántica: el estudio del papel de los fenómenos cuánticos en los procesos biológicos
- Biología de sistemas: el estudio de las interacciones complejas dentro de los sistemas biológicos a través de un enfoque holístico
- Biología estructural: una rama de la biología molecular, la bioquímica y la biofísica relacionada con la estructura molecular de las macromoléculas biológicas
- Biología teórica: la rama de la biología que emplea abstracciones y modelos matemáticos para explicar los fenómenos biológicos
- Zoología: estudio de animales, que incluye clasificación, fisiología, desarrollo, evolución y comportamiento, que incluye:
- Etología: el estudio del comportamiento animal
- Entomología: el estudio de los insectos
- Herpetología: el estudio de reptiles y anfibios
- Ictiología: el estudio de los peces
- Mammalogía: el estudio de los mamíferos
- Ornitología: el estudio de las aves