História da biologia
A história da biologia traça o estudo do meio vivo desde a Antiguidade até aos tempos modernos. Embora o conceito de biologia enquanto campo científico único e coeso só tenha surgido no século XIX, as ciências biológicas têm origem nas práticas ancestrais de medicina e de história natural que remontam à Aiurveda, à medicina do Antigo Egito e às obras de Aristóteles e Galeno durante a Antiguidade clássica. Esta tradição pioneira continuou a ser aperfeiçoada durante a Idade Média por médicos islâmicos e académicos como Avicena. Durante o Renascimento e no início da Idade Moderna, o raciocínio científico na Europa foi drasticamente alterado com a introdução do empirismo e com a descoberta de inúmeras formas de vida. Entre as figuras de relevo deste movimento destacam-se Andreas Vesalius e William Harvey, introdutores do experimentalismo e da observação científica na fisiologia, e naturalistas como Carlos Lineu e Buffon, pioneiros da classificação das espécies e dos registos fósseis, para além de obras no comportamento e desenvolvimento dos seres vivos. A microscopia veio revelar o até então desconhecido mundo dos microorganismos, fornecendo as bases para a teoria celular. A importância crescente da teologia natural, em parte como resposta à ascensão da filosofia mecânica, veio a potenciar o crescimento da história natural, embora assumisse ainda o argumento teleológico do criacionismo.
A palavra biologia é formada através da conjugação do grego βίος (bios), que significa "vida", com o sufixo "-logia", que significa "ciência de", "conhecimento de" ou "estudo de", com base no verbo grego λέγειν (legein), ou "seleccionar", "colectar" (cf. o substantivo λόγος, (logos), "mundo"). O termo "biologia" na sua acepção contemporânea parece ter sido introduzido de forma independente na literatura científica por Thomas Beddoes em 1799, Karl Friedrich Burdach em 1800, Gottfried Reinhold Treviranus em 1802 em Biologie oder Philosophie der lebenden Natur e Jean-Baptiste Lamarck, igualmente em 1802 na obra Hydrogéologie. A palavra em si aparece no título do III volume da Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia, publicado em 1766 por Michael Christoph Hanow. Anteriormente à aceitação do vocábulo "biologia", os campos de estudo dos animais e plantas recorriam a vários termos. A história natural referia-se aos aspectos descritivos da biologia, embora também incluísse mineralogia e outras áreas de estudo para além da biologia. A partir da Idade Média e ao longo do Renascimento, as ciências associadas à história natural são unificadas segundo o conceito da scala naturæ. A filosofia natural e a teologia natural abrangiam as bases conceptuais e metafísicas da vida animal e vegetal, debruçando-se sobre os temas da razão da existência e comportamento dos seres vivos, embora também englobassem áreas que hoje são dos domínios da geologia, física, química e astronomia. Por sua vez, a fisiologia e a farmacologia pertenciam ao domínio da medicina. Nos séculos XVIII e XIX, e ainda anteriormente à aceitação alargada do termo biologia, a botânica, a zoologia e, no caso dos fósseis a geologia, vêm substituir a história natural e a filosofia natural. Os termos "botânica" e "zoologia" continuam a ser amplamente usados na actualidade, embora a par de outras subdisciplinas da biologia como a micologia e a biologia molecular.
Civilizações antigas
Os primeiros humanos demonstram ter possuído e transmitido entre si conhecimentos básicos sobre plantas e animais de forma a melhor garantir a sua própria sobrevivência. Isto pode ter incluído noções de anatomia humana e animal e alguns aspectos essenciais do comportamento animal, como os padrões migratórios. Contudo, o primeiro grande momento de transição no conhecimento biológico teve lugar durante a revolução neolítica há cerca de 10 000 anos, quando o Homem iniciou a domesticação de plantas e animais, através das práticas da agricultura e da pastorícia que acompanharam e possibilitaram a sedentarização populacional. As culturas mesopotâmica, egípcia, chinesa e do subcontinente indiano, entre outras, viram nascer cirurgiões e teóricos das ciências naturais como Sushruta e Zhang Zhongjing, reflexo de um já avançado sistema de pensamento no campo da filosofia natural. No entanto, as raízes da biologia moderna são frequentemente contextualizadas na tradição secular da Filosofia Greco-Romana.
A tradição Grega
Os filósofos pré-socráticos interrogavam-se sobre inúmeros aspetos ligados à vida, mas não foram capazes de produzir conhecimento sistemático significativo dentro do campo da biologia, embora os esforços dos atomistas para explicar a vida em termos puramente físicos tenha sido a partir de então recorrente na história da biologia. No entanto, as teorias formuladas por Hipócrates e pelos seus seguidores exerceram uma influência significativa, sobretudo o humorismo. Aristóteles foi o mais influente académico durante a Antiguidade Clássica. Embora as suas primeiras obras de filosofia natural tenham sido fundamentalmente especulativas, os seus manuscritos posteriores revelam uma formulação empírica, focando as causas e diversidade biológicas. Realizou inúmeras observações do mundo natural, relativas sobretudo aos hábitos e atributos das plantas e animais à sua volta, sobre os quais efetuou também um amplo trabalho de categorização. No total, Aristóteles classificou 540 espécies animais, tendo dissecado pelo menos 50 delas. Acreditava que todos os processos naturais eram regidos por causas formais, e que o que diferenciaria, por exemplo, um homem de uma estátua seria a presença de uma alma.
Prática medieval e islâmica
O declínio do Império Romano trouxe consigo o desaparecimento ou destruição de muita da literatura científica, embora os praticantes de medicina mantivessem vivas as tradições herdadas da Antiguidade grega através da prática quotidiana. No Império Bizantino e no mundo islâmico, muitas das obras gregas foram traduzidas para a língua árabe e preservadas muitas das obras de Aristóteles. Os médicos, cientistas e filósofos islâmicos ofereceram contributos significativos para a ciência entre os séculos VIII e XIII, durante o que se convencionou chamar de Idade de ouro islâmica ou revolução agrícola islâmica. Na área da zoologia, por exemplo, o académico Aljaiz (781-869) propôs uma série de conceitos precursores da evolução, como a luta pela sobrevivência. Sugeriu igualmente a noção de cadeia alimentar, e foi um dos precursores do determinismo ambiental. O biólogo persa Al-Dinawari (828-896) foi o autor do Livro de Plantas, no qual descreveu pelo menos 637 espécies botânicas e apresentou noções sobre o crescimento, morfologia, e produção de flores e frutos. O polímata persa Al-Biruni descreveu a noção de seleção artificial e argumentou que a natureza funciona de maneira muito semelhante, o que tem sido comparado com a teoria da seleção natural das espécies.
O Renascimento na Europa veio renovar o interesse pela fisiologia e pela história natural empírica. Em 1543, Andreas Vesalius publica o tratado De humani corporis fabrica, fundamentado nas dissecações de corpos por si realizadas, e que inaugura a era moderna da medicina ocidental. Vesalius foi o primeiro de uma série de anatomistas que gradualmente fizeram a transição entre a escolástica e o empirismo na fisiologia e na medicina, fundamentando-se em estudos em primeira mão em vez de nas autoridades e raciocínios abstratos. A medicina, cujos tratamentos dependiam em grande parte dos fármacos obtidos pela ervanária, veio igualmente tornar urgente um renovado estudo científico das plantas. Otto Brunfels, Hieronymus Bock e Leonhart Fuchs foram autores de extensas obras de plantas selvagens e marcam o início de uma abordagem científica que se estenderia mais tarde à totalidade da flora. Os bestiários, um género literário que combina informações naturais e figurativas dos animais, tornam-se mais detalhados e precisos, sobretudo com as obras de William Turner, Pierre Belon, Guillaume Rondelet, Conrad Gessner e Ulisse Aldrovandi.
Séculos XVII e XVIII
A classificação e nomenclatura das espécies foram dominantes na história natural ao longo de maior parte dos séculos XVII e XVIII. Carlos Lineu publicou em 1735 uma taxonomia elementar do mundo natural que constitui ainda hoje a base do trabalho científico nesta área e, na década de 1750, apresentou a nomenclatura binomial para todas as espécies por si estudadas. Enquanto que Linnaeus via as espécies como peças imutáveis de uma hierarquia rígida, outro notável naturalista do século XVIII, Buffon, encarou as espécies como categorias artificiais e os organismos como maleáveis, sugerindo até a possibilidade de origem comum. Embora se opusesse à evolução, Buffon é uma figura-chave na história do pensamento evolutivo, cuja obra viria a influenciar as teorias evolucionistas de Lamarck e Darwin.
Até ao século XIX, o âmbito do que hoje entendemos como biologia dividia-se entre a medicina, que lidava com as questões da fisiologia, e a história natural, que se debruçava com a biodiversidade e interações entre as diferentes formas de vida. Por volta de 1900, estes domínios tinham já dado lugar a disciplinas científicas especializadas como a citologia, bacteriologia, morfologia, embriologia, geografia e geologia.
História natural e filosofia natural
O grande número de expedições levadas a cabo por naturalistas na primeira metade do século XIX trouxe consigo novas informações sobre a diversidade e distribuição das espécies. Nesta área, destaca-se o trabalho de Alexander von Humboldt, que analisou a relação entre organismos e o seu habitat (ou seja, no domínio da história natural) recorrendo à abordagem quantitativa da filosofia natural (ou seja, física e química). A obra de Humboldt lançou as bases para o estabelecimento da biogeografia e serviu como inspiração a gerações de investigadores. A emergência da geologia aproximou também a história natural e a filosofia natural. A adopção da carta estratigráfica permitiu estabelecer relações entre a distribuição espacial dos organismos com a sua distribuição cronológica, precursor fundamental dos conceitos relativos à evolução. Durante a última década do século XVIII e princípio do século XIX, investigadores como Georges Cuvier contribuíram com avanços significativos na anatomia comparada, que possibilitaram as reconstruções paleontológicas dos organismos aos quais pertenciam os fósseis até então descobertos. Por meio destas reconstruções, Cuvier convenceu a comunidade científica da ocorrência do fenômeno da extinção, durante a história da Terra, o qual era negado por naturalistas que acreditavam que os fósseis de organismos desconhecidos, seriam os restos mortais de organismos que ainda poderiam ser encontrados vivos nalguma parte da Terra. Os avanços da anatomia comparada de Georges Cuvier consequentemente possibilitaram que os organismos extintos, somente encontrados em sua forma fóssil, passassem a ser classificados taxonomicamente em conjunto com os organismos atuais, o que foi fundamental para a compreensão e a descrição da história da vida na Terra. Os fósseis descobertos e descritos por Gideon Mantell, William Buckland, Mary Anning e Richard Owen, entre outros, ajudou a determinar que teria existido uma "idade dos répteis" anterior aos próprios animais pré-históricos. Estas revelações suscitaram o interesse e a imaginação da sociedade, contribuindo imenso para a percepção pública da história da vida na Terra. A maior parte destes geólogos identificava-se com a teoria do catastrofismo, no entanto a obra seminal de Charles Lyell Princípios da Geologia, publicada em 1830, veio popularizar o uniformitarismo de James Hutton, uma teoria que explicava o passado e presente geológicos em termos semelhantes.
Fisiologia
Ao longo do século XIX, o âmbito da fisiologia humana foi alargado, a partir de um campo orientado fundamentalmente para a medicina, em direção a uma investigação em larga escala dos processos físicos e químicos da vida, incluindo plantas, animais e até microorganismos para além do ser humano. A metáfora organismos como máquinas tornou-se dominante na cultura científica. Os progressos na microscopia exerceram também um impacto profundo no raciocínio lógico no campo da biologia. No início do século XIX, uma série de biólogos fizeram notar a importância crucial das células. Em 1838 e 1839, Schleiden e Schwann promoveram as noções da célula como a unidade básica do organismo e de que cada célula individual contém todas as características essenciais à vida, embora se tenham inicialmente oposto à ideia de que todas as células nascem a partir da divisão de outras células. Contudo, graças ao posterior trabalho de Robert Remak e Rudolf Virchow, na década de 1860, estas três premissas eram já consensuais entre a comunidade científica e estariam na origem do que viria a ser a teoria celular.
No início do século XX, a pesquisa biológica era ainda feita segundo os preceitos da história natural, que colocava a ênfase nas análises morfológicas e filogenéticas. No entanto, fisiologistas e embriologistas que se posicionavam contra o vitalismo, sobretudo na Europa, tornavam-se cada vez mais influentes. O enorme sucesso da abordagem experimentalista ao desenvolvimento, hereditariedade e metabolismo durante as décadas de 1900 e 1910 demonstrou o poder do experimentalismo na biologia. Nas décadas que se seguiram, o método experimental substituiu em definitivo a história natural como dominante na investigação.
Ecologia e ciências ambientais
Durante as primeiras décadas do século, os naturalistas confrontaram-se com a necessidade de incluir na sua metodologia maior rigor e de preferencialmente recorrer ao experimentalismo, tal como havia acontecido nas novas disciplinas da biologia que cada vez mais recorriam ao trabalho de laboratório. A ecologia surgiu a partir da conjugação da biogeografia com o conceito de ciclo biogeoquímico, promovido pela comunidade de químicos. Os biólogos de campo introduziram vários métodos de análise quantitativa, como a quadrícula, adaptando também instrumentos e câmaras de laboratório às condições de exterior, afastando-se assim da concepção tradicional da história natural. Zoólogos e botânicos fizeram o que estava ao seu alcance para mitigar os efeitos da imprevisibilidade do meio vivo, recorrendo sobretudo a experiências de laboratório e estudos em ambientes naturais semi-controlados como os jardins. Novas instituições científicas de ponta, como os pioneiros Cold Spring Harbor Laboratory e Marine Biological Laboratory, vieram disponibilizar uma variedade ainda maior de ambientes controlados para o estudo de organismos ao longo de todo o seu ciclo de vida.
Genética clássica, a síntese moderna e a teoria evolucionária
O ano de 1900 marcou a chamada redescoberta de Mendel. Hugo de Vries, Carl Correns, e Erich von Tschermak-Seysenegg, ainda que autonomamente, elaboraram as leis de Mendel, que não estavam ainda explícitas na obra do próprio. Pouco tempo depois, citologistas propõem que o material hereditário está presente nos cromossomas. Thomas Hunt Morgan, com base nas anteriores hipóteses e apoiado pelos próprios resultados de ensaios laboratoriais com Drosophila realizados entre 1910 e 1915, viria a propor a teoria cromossomática da hereditariedade. Morgan quantificou o fenómeno das ligações genéticas e postulou que os genes residem nos cromossomas, lançando também a hipótese da existência de um cruzamento cromossómico que explicasse a ligação entre si e fazendo ainda o primeiro mapa genético da Drosophila melanogaster, que viria a ser um dos mais recorrentes organismos-modelo.
Bioquímica, microbiologia e biologia molecular
No fim do século XIX tinha já sido descoberta a maior parte dos mecanismos de metabolismo das drogas, dos contornos do metabolismo das proteínas e ácidos gordos, e sido feita a síntese da ureia. Durante as primeiras décadas do século XX começaram a ser isoladas e sintetizadas as vitaminas. Progressos nas técnicas laboratoriais, como a cromatografia e a eletroforese possibilitaram a rápidos avanços na química fisiológica que, tal como a bioquímica, começava a autonomizar-se em relação à medicina que esteve na sua génese. Durante as décadas de 1920 e 1930 um grupo de bioquímicos liderado por Hans Krebs, Carl e Gerty Cori descodificou várias das vias metabólicas do organismo: o ciclo do ácido cítrico, a glicogénese e a glicólise, bem como a síntese dos esteroides e das porfirinas. Entre as décadas de 1930 e 1950, Fritz Lipmann viria a determinar o papel do ATP como o principal portador de energia nas células, e da mitocôndria como a sua principal fonte energética. A pesquisa em bioquímica seria um dos campos mais ativos na biologia até à atualidade.
Biotecnologia, engenharia genética e genómica
A biotecnologia tem sido um campo importante da biologia desde o fim do século XIX. Com a industrialização da agricultura e do processo de fabrico de cerveja, os biólogos tomaram consciência do enorme potencial dos processos biológicos controlados. A fermentação, em particular, foi um dos grandes catalisadores da indústria química. Por volta do início da década de 1970, estavam já em desenvolvimento uma série de biotecnologias, desde drogas como a penicilina ou esteroides e alimentos como a Chlorella, até uma série de culturas agrícolas híbridas que estiveram na origem da Revolução Verde. A concepção contemporânea da engenharia genética tem início na década de 1970 com a criação de técnicas de ADN recombinante. As enzimas de restrição tinham já sido descobertas no final da década de 1960, em sequência do isolamento, duplicação e síntese dos genes virais. Uma sequência de investigações iniciada no laboratório de Paul Berg em 1972, com o apoio do laboratório de Herbert Boyer e do estudo sobre as ligases de Arthur Kornberg, culminaria na produção dos primeiros organismos transgénicos. Esta inovação seria pouco tempo depois complementada pela adição de genes de resistência antibiótica e de plasmídeos, aumentando de forma muito significativa a sua eficácia.
