Ινστιτούτο Παστέρ

ΒΙΟΛΟΓΙΑ
Βιολογία είναι η επιστήμη που ασχολείται με την έρευνα των βιολογικών συστημάτων. Στα βιολογικά συστήματα συμπεριλαμβάνονται συνήθως έμβιοι οργανισμοί και μελετάται η συμπεριφορά τους σε παθολογικές και φυσιολογικές συνθήκες. Για το λόγο αυτό η βιολογία αναφέρεται συχνά και ως επιστήμη της ζωής (life science). Η βιολογία είναι μια επιστήμη με πολύ ευρύ φάσμα που περικλείει πολλές υποενότητες και τομείς. Ανάμεσα στα σημαντικότερα θέματα της βιολογίας είναι και οι παρακάτω πέντε ενότητες που αποτελούν κατά κάποιο τρόπο αξιώματα της σύγχρονης βιολογίας:

• Το κύτταρο είναι η δομική μονάδα όλων των έμβιων οργανισμών.
• Μέσω της εξέλιξης κληρονομούνται χαρακτηριστικά και δημιουργούνται νέα είδη. 
• Τα γονίδια είναι οι βασικές μονάδες πάνω στις οποίες βασίζεται η κληρονομικότητα. 
• Ένας οργανισμός ρυθμίζει το εσωτερικό του περιβάλλον, έτσι ώστε να διατηρεί μια σταθερή και συνεχή εσωτερική κατάσταση. 
• Οι έμβιοι οργανισμοί καταναλώνουν και μετατρέπουν ενέργεια.

Οι κλάδοι της βιολογίας συνήθως διακρίνονται ανάλογα με την κλίμακα υπό την οποία ερευνούν τους έμβιους οργανισμούς. Με αυτή τη μέθοδο μπορούμε να διακρίνουμε την μοριακή βιολογία, την βιοχημεία, την κυτταρική βιολογία, τη μικροβιολογία, τη φυσιολογία, την ανατομία, την ιστολογία κ.α. Επίσης, με κριτήριο το αντικείμενο μελέτης μπορούμε να διακρίνουμε μερικούς ακόμα κλάδους. Η γενετική είναι ο κλάδος της βιολογίας που ασχολείται με την μελέτη της κληρονομικότητας από γονέα σε απόγονο. Ακόμη, η οικολογία είναι ο κλάδος που ασχολείται με την αλληλεξάρτηση και τις συνήθειες διαφορετικών πληθυσμών.

Τέλος, ως επιστήμες που μελετούν έμβιους οργανισμούς (life sciences) η γεωπονική, η κτηνιατρική και η ιατρική είναι εφαρμοσμένες βιολογικές επιστήμες. Ο άνθρωπος αισθάνθηκε από την αρχαιότητα την ανάγκη να εξηγήσει και να κατανοήσει βιολογικές λειτουργίες και να προφυλαχθεί από τις διάφορες ασθένειες. Για πάρα πολλά χρόνια δεν υπήρχε καμία εξήγηση για το πως οι άνθρωποι ζούσαν και πέθαιναν και έτσι ο άνθρωπος στρεφόταν προς τη θρησκεία για να λάβει τις απαντήσεις που δεν μπορούσε να βρει αλλού. Με την πάροδο των χρόνων και την πρόοδο της επιστήμης οι άνθρωποι κατάφεραν να κατανοήσουν καλύτερα τον ίδιο τους τον οργανισμό.

Έτσι κατάφεραν να αντιμετωπίσουν πολλές ασθένειες και να απαλλαγούν από προκαταλήψεις και φόβους που δέσμευαν τη ζωή τους. Βέβαια ακόμα και σήμερα, παρά την πρόοδο που σημειώθηκε, πολλά μυστήρια της βιολογίας παραμένουν άλυτα. Στο σημείο αυτό θα προχωρήσουμε σε μια πολύ σύντομη ιστορική αναδρομή των βασικότερων γεγονότων στην εξέλιξη της κυτταρικής και της μοριακής βιολογίας.

• 1655: Για πρώτη φορά χρησιμοποιείται ο όρος «κύτταρο» για να περιγράψειü μικρούς πόρους σε τομές φελλού. 
• 1665: Ανακάλυψη του μικροσκοπίου.
• 1838: Παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά κύτταρα.
• 1859: Διατυπώνεται η θεωρία εξέλιξης του Δαρβίνου.
• 1860: Ο Paster ανακαλύπτει ότι τα κύτταρα διαιρούνται.
• 1865: Διατυπώνεται η θεωρία της φυσικής επιλογής του Mentel.
• 1879: Ο Flemming περιγράφει τη συμπεριφορά των χρωμοσωμάτων κατά τηü μίτωση. 
• 1953: Οι Watson και Crick ανακαλύπτουν την ελικοειδή δομή του DNA.
• 1960: Γίνεται η πρώτη λεπτομερής περιγραφή της δομής μιας πρωτεΐνης (μυοσφαιρίνη). 
• 1982: Ο Weinberg ανακαλύπτει γονίδια καρκίνου.
• 1988: Ξεκινά το πρόγραμμα για την πλήρη αποκωδικοποίηση του ανθρώπινουü γονιδιώματος (Human Genome Project).
• 2003: Πρώτη πλήρης καταγραφή του ανθρώπινου γονιδιώματος.

Η Ιστορία της Βιολογίας
Πολλές από τις πρώτες θεωρίες για τον έμβιο κόσμο περιείχαν κάποιου είδους εξελικτικές εικασίες - ιδέες για το πώς οικεία έμβια πράγματα θα μπορούσαν να κατάγονται από άλλα είδη έμβιας ή και άβιας ύλης. Από τους αρχαίους Έλληνες, ενδιαφέρουσα περίπτωση είναι εκείνη του Εμπεδοκλή (περί το 490 - 430 π. Χ.). Κατά τον Εμπεδοκλή, η γη είχε γεννήσει έμβια πλάσματα, αλλά αυτά τα πρώτα πλάσματα ήταν μέλη οικείων οργανισμών ασύνδετα μεταξύ τους: «ασύνδετοι τριγύριζαν βραχίονες δίχως ώμους, και μάτια πλανιόνταν γυρεύοντας μέτωπα». Τα μέλη αυτά ενώνονταν μεταξύ τους σε συνδυασμούς που κάποιοι από αυτούς επιβίωναν ενώ άλλοι, ακατάλληλοι για ζωή, εξαφανίζονταν.


Ο Αριστοτέλης θεωρούσε την κίνηση που κατατείνει σε έναν σκοπό -τέλος- ως καίριας σημασίας για την κατανόηση της αλλαγής σε πεδία εκτός βιολογίας, όπως ήταν το πεδίο των φυσικών φαινομένων. Τα έμβια πράγματα, κατά τον Αριστοτέλη, συνδέονται μεταξύ τους κατ’ αναβαθμούς, σε μια ανοδική κλίμακα από κατώτερες προς ανώτερες μορφές, που συνδέει μεταξύ τους τα φυτά, τα ζώα και τον άνθρωπο, ωστόσο, η κλίμακα αυτή δεν αντικατοπτρίζει μια ιστορική ακολουθία.

Η ιδέα πως μια κλίμακα συνδέει ανώτερες και κατώτερες οντότητες, σε μια φυσική ιεραρχία των όντων (scala naturae), άσκησε τεράστια επιρροή στους επόμενους αιώνες και ήταν σημαντική συνιστώσα της σύνθεσης της Αριστοτέλειας φιλοσοφίας με τον Χριστιανισμό, η οποία καθοδηγούσε τη σκέψη κατά τον Μεσαίωνα. Οι κλίμακες αυτές, στην τυπική περίπτωση, είχαν ως βάση τα άβια πράγμα- τα και περνώντας από τα φυτά εκτείνονταν βαθμιαία από τα απλά στα σύνθετα ζώα, μετά στον άνθρωπο, στους αγγέλους, και στον Θεό. Όσο βελτιωνόταν η γνώση σχετικά με τα φυτά και τα ζώα, οι κλίμακες από τα ανώτερα στα κατώτερα όντα έμοιαζαν ολοένα και λιγότερο επαρκείς.

Μερικοί συγγραφείς άρχισαν να αναπαριστούν την οργάνωση της ζωής ως διακλαδιζόμενο δέντρο ή και με άλλα πιο πολύπλοκα σχήματα. Οι συγγραφείς αυτοί δεν θεωρούσαν ότι οι δενδροειδείς μορφές και τα άλλα σχήματα αναπαριστούν σχέσεις καταγωγής. Θεωρούσαν μάλλον ότι αναπαριστούν «συγγένειες» -ομοιότητες ως προς τις υποκείμενες μορφές- και ότι οι συγγένειες βασίζονται στο «σχέδιο του Δημιουργού». Στα μέσα του 18ου αιώνα, ο Σουηδός φυσιοδίφης Κάρολος Λινναίος ανέπτυξε το σύστημα ταξινόμησης που χρησιμοποιείται ακόμη σήμερα - τροποποιημένο και ενίοτε αμφιλεγόμενο (Linnaeus 1758).

Πρόκειται για ένα σύστημα που ταξινομεί ομάδες μέσα σε ομάδες. Ο Λινναίος κατηγοριοποιούσε αρχικά τους οργανισμούς κατά το βασίλειο, την κλάση, την τάξη, το γένος, και το είδος. (Αργότερα προστέθηκαν και άλλες κατηγορίες, όπως φύλο και οικογένεια.) Έκτοτε, δεν έπαψαν οι εξελικτικές εικασίες. Ο Γάλλος φυσιοδίφης Μπυφόν (Georges-Louis Leclerc, comte de Buffon, 1707 - 1788) έθετε το ερώτημα αν μερικά είδη έχουν κοινή καταγωγή. Ο Έρασμος Δαρβίνος, παππούς του Κάρολου Δαρβίνου, στο έργο του Ζωονομία (1794), εισηγήθηκε την υπόθεση ότι όλες οι έμβιες μορφές απέκλιναν από ένα αρχέγονο «νήμα».

Την ιδέα ότι νέες έμβιες μορφές είναι δυνατόν να εμφανίζονται τυχαία και ότι άλλες προάγονται ενώ άλλες αφανίζονται, την είχαν σκιαγραφήσει ασαφώς διάφοροι συγγραφείς. Ο Γάλλος διαφωτιστής φιλόσοφος Ντιντρό (Denis Diderot, 1713 - 1784) περιέλαβε την ιδέα σε ανώνυμα δημοσιευμένο αντιθρησκευτικό φυλλάδιο, τόσο τολμηρό και αμφιλεγόμενο ώστε ο Ντιντρό φυλακίστηκε ένα τρίμηνο όταν αποκαλύφθηκε ότι αυτός ήταν ο συντάκτης του (Lettre sur les aveugles (Επιστολή περί των τυφλών, 1749). Την πρώτη λεπτομερή εξελικτική θεωρία την ανέπτυξε στις αρχές του 19ου αιώνα ο Λαμάρκ (Jean-Baptiste Lamarck, 1744-1829) στη Γαλλία.

Σήμερα, ο Λαμάρκ είναι γνωστός για την ιδέα ότι η εξέλιξη μπορεί να συντελείται με την «κληρονομική μεταβίβαση επίκτητων χαρακτήρων», ιδέα που συχνά αναφέρεται ως «Λαμαρκιανή» εξέλιξη. Η ιδέα είναι η εξής: αν ένας οργανισμός αποκτήσει κατά τη διάρκεια της ζωής του ένα νέο σωματικό χαρακτήρα, ως αποτέλεσμα των βιοτικών συνηθειών του, ο εκάστοτε τέτοιος χαρακτήρας τείνει να μεταβιβάζεται στους απογόνους του οργανισμού. Ωστόσο, ο Λαμάρκ τόνιζε περισσότερο μια υπόθεση σχετικά με τη δράση ορατών και αόρατων ρευστών που διατρέχουν τα έμβια σώματα.

Καθώς ρέουν, τα ρευστά διανοίγουν νέους διαύλους και καθιστούν τους οργανισμούς πιο πολύπλοκους, με τρόπο που κληρονομείται από γενιά σε γενιά (Lamarck 1809). Κατά τον Λαμάρκ, η ζωή παράγεται διαρκώς από ανόργανη ύλη με «αυθόρμητη γένεση» και έτσι σχηματίζονται ανεξάρτητες γενεαλογικές γραμμές. Ένα αρτίγονο θηλαστικό, κατά τον Λαμάρκ, ανήκει σε μια εξελικτική γενεαλογική γραμμή παλαιότερη από εκείνη μιας σύγχρονης μέδουσας, η γενεαλογική γραμμή των μεδουσών είχε λιγότερο χρόνο για να αυξηθεί η πολυπλοκότητα της. Τα θηλαστικά και οι μέδουσες που ζουν τώρα δεν έχουν κοινό πρόγονο, παρότι υπήρξε κάποτε μέδουσα πρόγονος των θηλαστικών, που όμως έχει εξαφανιστεί από καιρό.

Ο Λαμάρκ χρησιμοποιούσε δενδροειδές διάγραμμα για να εικονίσει τις σχέσεις ανάμεσα σε ομάδες οργανισμών. Υπάρχει διχογνωμία για το πώς πρέπει να ερμηνεύεται το διάγραμμα αυτό, ωστόσο δεν πρόκειται για δέντρο που εικονίζει ένα ολικό οργανωμένο σχήμα καταγωγής. Ο Κάρολος Δαρβίνος διαμόρφωσε τις βασικές ιδέες του στη δεκαετία του 1830. Το έργο Η προέλευση των έμβιων ειδών το δημοσίευσε το 1859, όταν έγινε γνωστό ότι ένας άλλος Άγγλος βιολόγος, ο Άλφρεντ Ράσελ Γουάλας (Alfred Russell Wallace, 1823 - 1913), είχε καταλήξει σε παρόμοια συμπεράσματα. Η θεωρία του Δαρβίνου είχε δύο κύρια μέρη.

Το ένα ήταν η υπόθεση ότι τα έμβια είδη έχουν κοινή καταγωγή, την οποία ο Δαρβίνος αναπαριστούσε με αναφορά σε ένα «δέντρο της ζωής». Όπως προαναφέρθηκε, η ιδέα του δέντρου είχε χρησιμοποιηθεί μεταφορικά πριν από τον Δαρβίνο, ως εικόνα της οργάνωσης της ζωής. Η κίνηση του Δαρβίνου ήταν να δώσει στο δέντρο της ζωής ιστορική, γενεαλογική ερμηνεία. Σε βάθος του εξελικτικού χρόνου σχηματίζονται νέα έμβια είδη, με διακλάδωση ή με κατακερματισμό υφιστάμενων έμβιων ειδών. Έτσι δημιουργείται ένα δενδροειδές πλέγμα συσχέτισης ανάμεσα στα έμβια είδη.