Ciências Biológicas

Uma carreira multidisciplinar que aplica física às pesquisas biológicas, a BIOFÍSICA examina fenômenos da vida desde a escala molecular a ecossistemas completos. Para compreendê-la é preciso conhecer a física do cotidiano aplicada ao estudo da natureza e à biologia. Essencial para o ensino da Fisiologia (processos físico-químicos que ocorrem nas células), a BIOFÍSICA é necessária para pesquisas em outras áreas científicas, como: nanotecnologia, bioquímica, magnetismo, bioengenharia e oftalmologia.

O estudo da BIOFÍSICA teve início no século XIX, quando os princípios da física estabelecidos por Isaac Newton começaram a ser aplicados nas ciências biológicas. Pioneiros na área, os alemães integraram as disciplinas de Física e Biologia na Escola Alemã de Fisiologia, facilitando as pesquisas do neurofisiologista Emil DuBois-Reymond. Ele foi o primeiro a descrever as descargas elétricas nos neurônios em 1948, e deu início a uma série de novas possibilidades para a comunidade científica da época, especialmente sobre a bioeletricidade.

Antes dele, em 1920, outros alemães já se interessavam pelos mistérios da radiação e sabiam que as células humanas eram afetadas por ela. No Brasil, os avanços na BIOFÍSICA foram possíveis graças aos esforços do cientista Carlos Chagas Filho. Segundo filho do descobridor da Doença de Chagas, o pesquisador iniciou sua carreira na Faculdade de Medicina da Universidade Federal do Rio de Janeiro e se especializou em Física Biológica na Fundação Oswaldo Cruz, onde o pai também atuava. Chagas Filho foi o primeiro a estudar as curiosas correntes elétricas do peixe-elétrico Electrophorus eletricus, o Poraquê da Amazônia.

A BIOLOGIA GERAL é a ciência que estuda as diferentes formas de vida. Os objetos de estudo da BIOLOGIA GERAL são os seres vivos, como animais, vegetais, fungos, bactérias e protozoários, as unidades que os compõem (como átomos, moléculas e células), e também a relação deles com o meio em que vivem e com outros seres.

O termo BIOLOGIA foi criado há cerca de 200 anos, sendo Jean-Baptiste Lamarck um dos primeiros cientistas a usá-lo. Também nesta época surgiu o conjunto de regras que orienta as pesquisas na área: os métodos científicos. Estes métodos englobam um modelo que consiste em formular uma hipótese e realizar uma experiência da qual podem ser tiradas conclusões. Para que estas conclusões sejam válidas, é essencial que o processo seja documentado e que os experimentos, ao serem repetidos por qualquer outro pesquisador, apresentem os mesmos resultados.

O século XIX foi particularmente rico para a história da BIOLOGIA, graças aos trabalhos de cientistas notáveis como Charles Darwin, Gregor Mendel e Louis Pasteur.

No dia a dia como pesquisador, o biólogo realiza experiências com plantas, animais, fungos, bactérias ou quaisquer outros seres vivos. Estas experiências costumam ser feitas em laboratório e, em muitos casos, precisam ser complementadas por trabalhos de campo, como visitas a jardins, parques e reservas, para observação e coleta de espécimes.

A BIOQUÍMICA estuda as reações químicas e biológicas dos organismos vivos. Tais reações são invisíveis a olho nu, mas têm extrema importância para a vida. Elas estão presentes especialmente nas células e nas biomoléculas – como proteínas, glicídios, lipídios e ácidos nucleicos. Sob um microscópio, os bioquímicos aceleram ações de enzimas e estudam o metabolismo das reações celulares, além de descreverem moléculas e medirem o pH – que indica a neutralidade e acidez de uma substância.

O primeiro a oficializar a palavra 'BIOQUÍMICA' em suas publicações foi o cientista alemão Carl Neuberg, em 1903. Apesar disso, outros pesquisadores europeus já realizavam estudos de química biológica e fisiológica desde a primeira metade do século XIX. Em 1828 outro pesquisador alemão, Friedrich Wöhler, sintetizou a ureia por acidente em seu laboratório. Antes, o composto químico era conhecido apenas na urina de mamíferos. E em 1872 a França criou o primeiro centro dedicado ao estudo da química da vida: o Instituto de Química Fisiológica da Universidade de Strasbourg.

Os estudos em BIOQUÍMICA são essencialmente dependentes de dispositivos tecnológicos, como os microscópios. Por isso, avançam significativamente desde a segunda metade do século XX. Os bioquímicos trabalham para descobrir novas moléculas, atuando especialmente em laboratórios de análises e indústrias. Muitas de suas especializações também estão presentes em cursos de Química e Ciências Biológicas.

A BOTÂNICA é a ciência que estuda as plantas e as algas. Abrange uma diversidade de disciplinas que se concentram na classificação de suas estruturas e espécies, no crescimento e reprodução das plantas, na observação do modo como elas obtêm energia e interagem com o meio onde vivem, nas doenças que podem desenvolver e na forma como evoluíram e se adaptaram a diferentes regiões e condições ao longo do tempo. Estes estudos podem ser feitos observando desde unidades muito pequenas, em níveis nanoscópicos, como o molecular, genético e bioquímico; ou microscópicos, como as células e os tecidos; até unidades maiores, como o corpo da planta ou a formação de populações, comunidades e ecossistemas. Em cada um destes níveis, o botânico pode se dedicar à classificação, à estrutura ou à função da vida vegetal.

Os seres humanos utilizam conhecimentos sobre as plantas desde tempos remotos. Por milhares de anos aprendemos a domesticá-las em cultivo, a princípio apenas de forma rudimentar, mas posteriormente com auxílio de análises científicas fundamentadas. A existência de plantas com as mais diferentes formas também estimulou cientistas, como Carolus Linnaeus (1707- 1778), a estudar a classificação deste grupo. Outros pesquisadores de renome, como Charles Darwin (1809- 1882) dedicaram parte de sua obra ao entendimento destes organismos.

O século XIX foi de grande importância para a história da BOTÂNICA, com destaque para as experiências de Gregor Mendel utilizando variedades de ervilhas. Suas conclusões sobre transmissão de características genéticas e as chances maiores de permanência de umas (contidas nos genes dominantes) em relação a outras (nos genes recessivos) foram tão significativas que se estenderam a todas as áreas da biologia. Devido principalmente a interesses comerciais, as pesquisas genéticas em BOTÂNICA avançaram bastante também nas últimas décadas, com o sequenciamento do DNA do arroz e o início de projetos semelhantes com vegetais como o trigo, o milho e a soja.

As pesquisas em BOTÂNICA envolvem o contato tanto com áreas de vegetação nativa (ou seja, naturais, que não sofreram intervenção humana), onde se realizam coleta de espécimes, ramos, frutos e sementes, quanto com as transformadas pela ação humana, como áreas de plantio e estufas. Em ambos os casos, estes estudos são concluídos com atividades em laboratório.

A ECOLOGIA é a ciência que estuda as relações entre os organismos e seu meio físico. Nenhum organismo, seja ele um vegetal, como uma alga, um animal, como uma ave – ou próprio homem –, ou, ainda, uma microscópica bactéria, pode existir sem interagir com os outros organismos presentes no mesmo ambiente físico.

Por sua natureza interdisciplinar, a ECOLOGIA tem origem complexa. Sabe-se que, já na Grécia Antiga, filósofos como Hipócrates e Aristóteles foram os primeiros a fazer observações sobre a história natural. Entretanto, eles tomavam a vida como algo estático. Foi o livro de Charles Darwin, A Origem das Espécies (1859), que mudou esse entendimento. Em seus estudos, Darwin concluiu que essa relação era dinâmica: os organismos mais adaptados ao meio ambiente eram os que tinham mais chance de sobrevida, e, com base em uma seleção natural, as espécies evoluíam. O termo ECOLOGIA, entretanto, só foi escrito pela primeira vez em 1870, pelo cientista alemão Ernest Haeckel, admirador do trabalho de Darwin. Hoje em dia, a importância do livro de Darwin ultrapassa os limites da ciência. É um clássico lido não apenas por cientistas, mas por toda sorte de leitores e curiosos, pelo valor de inovação e de relevância na literatura universal.

Hoje, com o crescimento da noção de ambientalismo e preservacionismo, a rotina do ecólogo pode envolver tanto trabalho de campo, em contato constante e direto com a natureza, quanto consultorias dentro de empresas e instituições.

Qual é remédio certo para uma febre muito alta? E para uma febre baixa? Em que dose? Essas são perguntas que nos fazemos quando temos algum problema de saúde. Mas, muito antes de o remédio chegar às prateleiras de nossa casa, um farmacologista já estudou o problema. Afinal, a FARMACOLOGIA é a ciência que se ocupa do estudo das interações que acontecem entre um organismo vivo e drogas que afetam seu funcionamento, normal ou anormal. Se uma substância tem propriedade medicinal, ela é considerada farmacêutica.

É importante não fazer confusão entre FARMACOLOGIA e farmácia. A primeira, conforme explicado, se preocupa com o modo como as drogas interagem com os sistemas biológicos para afetar as suas funções; já a segunda, por sua vez, é uma ciência biomédica que se ocupa da preparação, da dosagem, da segurança e do uso dos medicamentos.

A ciência da FARMACOLOGIA é bastante antiga. O ser humano sempre buscou encontrar na natureza algo que pudesse erradicar ou minimizar os efeitos das doenças. Os primeiros farmacologistas tinham como material para suas incipientes pesquisas as substâncias naturais, basicamente as extraídas de plantas. No início, o uso de medicamentos para aliviar sintomas era muito vinculado a magia, religião e superstição. A FARMACOLOGIA começou a ser tratada como ciência na segunda metade do século XIX, com estudos feitos em universidades alemãs, e se expandiu rapidamente depois de 1930, principalmente nos Estados Unidos e na Europa. Hoje em dia, muitas pesquisas importantes são feitas não apenas em universidades, mas em companhias químicas e farmacêuticas.

O farmacologista trabalha principalmente com pesquisas laboratoriais, seja em universidades ou ligado a órgãos ou laboratórios de análises clínicas e toxicológicas.

A FISIOLOGIA é a ciência que se ocupa do funcionamento do organismo. Estuda como os organismos, sistemas orgânicos, órgãos, células e biomoléculas executam as funções químicas e físicas.

A fisiologia humana está fortemente vinculada aos estudos de anatomia. Mas a anatomia é o estudo da forma, enquanto a fisiologia é o estudo da função. Devido à frequente conexão entre forma e função, fisiologia e anatomia são estudados de forma conjunta no currículo médico.

Hipócrates, o pai da medicina, foi pioneiro nos estudos dessa área, cujos primeiros escritos datam de 420 a. C. Apenas no século XVII o anatomista britânico William Harvey descreveu a circulação sanguínea, dando início, assim, à fisiologia experimental.

É estudada em diversos cursos da área biomédica. Assim, as aplicações dessa ciência e o seu uso profissional são muito variados. É possível ser um pesquisador, dedicando-se a novos estudos em uma universidade, por exemplo, ou ser um médico especialista em fisiologia, que atende a pcientes em consultórios, ou que acompanha um time de futebol, entre outras possibilidades profissionais.

Por que somos fisicamente diferentes uns dos outros? Por que há pessoas que se parecem mais com a mãe do que com o pai? Como são transmitidas as características biológicas de uma geração para outra? Essas são algumas das questões que movem a GENÉTICA, ciência que estuda os genes, a hereditariedade e a variação entre os organismos.

O termo GENÉTICA vem do grego genno, que significa fazer nascer. Genes estão presentes em todos os organismos vivos, de bactérias e vírus até plantas e humanos. Os conhecimentos de GENÉTICA e a noção de que os organismos herdam características de seus pais são usados desde a pré-história: já naquela época, o homem fazia a domesticação e o cruzamento seletivo de animais e plantas. A GENÉTICA moderna, entretanto, começou com o trabalho de Gregor Mendel, no início do século XIX. O cientista estudou a transmissão de características em ervilhas, e provou que há padrões de hereditariedade, os quais obedecem a regras estatísticas simples. Muito tempo depois, em 1953, James Watson e Francis Crick mostraram que a base física da informação genética eram os ácidos nucleicos, especificamente o DNA.

Os conhecimentos e desenvolvimentos na genética têm atualmente múltiplas aplicações, como a prevenção e o tratamento de doenças, o reconhecimento de identidades e o melhoramento animal e vegetal.

A IMUNOLOGIA é a área das ciências biomédicas que cobre o estudo de todos os aspectos do sistema imune – aquele que defende o corpo contra doenças – em todos os organismos. Essa especialidade lida com o funcionamento fisiológico do sistema imune de um organismo, em estado sadio ou não, e com as desordens imunológicas (doenças autoimunes, hipersensibilidade, imunodeficiência e rejeição de transplantes, entre outras). A IMUNOLOGIA tem aplicações em diversos campos da ciência.

Foi o biólogo e anatomista russo Ilya Ilyich Mechnikov quem impulsionou os estudos em IMUNOLOGIA, e recebeu o prêmio Nobel de 1908 por seu trabalho. Ele espetou o espinho de uma rosa em uma estrela do mar e observou que, 24 horas depois, havia células cercando a ponta. Era uma resposta ativa do organismo, que tentava manter sua integridade. Foi Mechnikov quem primeiro observou o fenômeno da fagocitose, em que o corpo se defende contra um corpo estranho, e cunhou o termo. Essa área do conhecimento evoluiu, e hoje é tão relevante que, graças a ela, as vacinas puderam ser desenvolvidas e as doenças alérgicas e autoimunes puderam ser compreendidas.

Grande parte das pesquisas realizados pelo imunologista é feita em laboratórios, mas também existem profissionais que combinam a atividade de ensino e estudo com a clínica. É o caso dos médicos que cuidam de pacientes com desordens do sistema imunológico.

A MICROBIOLOGIA é a ciência que estuda os micro-organismos, ou seja, organismos que só podem ser visualizados com a ajuda de equipamentos, como o microscópio. Estes micro-organismos podem ser eucariontes, cujo núcleo celular está envolto por uma membrana, como algas, fungos e protozoários; procariontes, nos quais o material genético está disperso no interior da célula, como as bactérias; ou acelulares (ou seja, sem célula), como vírus, viroides e príons.

O surgimento da MICROBIOLOGIA está diretamente ligado ao desenvolvimento tecnológico. Data de 1665 a primeira observação de micro-organismos, realizada pelo pesquisador inglês Robert Hooke, usando um microscópio que, apesar de rudimentar para os padrões atuais, representava importante avanço no século XVII. Outro nome de extrema importância para a área é o do cientista francês Louis Pasteur, cujas pesquisas possibilitaram descartar a teoria da geração espontânea, que dizia que a vida surgia de matéria inanimada, ao comprovarem a existência de organismos invisíveis a olho nu.

As pesquisas em MICROBIOLOGIA têm avançado bastante nos últimos anos. Estima-se que apenas um por cento de todas as espécies de micro-organismos do planeta tenham sido catalogadas. Embora estes sejam objeto de estudo há mais de três séculos, ainda há muito espaço para o desenvolvimento do campo da MICROBIOLOGIA se comparado com outras disciplinas da área de Ciências Biológicas.

A rotina de estudos em MICROBIOLOGIA envolve principalmente pesquisas em laboratório e depende de aparelhos tecnológicos.

Em ciências biológicas, MORFOLOGIA é a ciência que se dedica ao estudo da forma e da estrutura dos organismos. Isso inclui aspectos da aparência externa, como formato, configuração e cor, bem como de partes internas, como ossos e órgãos. Atua em complemento à fisiologia, que se ocupa principalmente das funções dos organismos.

A origem da palavra remete ao termo grego morphé, que significa forma. O conceito biológico da MORFOLOGIA foi desenvolvido pelo escritor alemão Johann Wolfgang von Goethe, em 1790, e confirmado pelo anatomista e fisiologista alemão Karl Friedrich Burdach, em 1800.

As atividades dos profissionais que se dedicam à MORFOLOGIA são realizadas principalmente em laboratórios de pesquisa.

A PARASITOLOGIA é a área da biologia que estuda parasitas — organismos que vivem à custa de outro ser vivo, chamado de hospedeiro, geralmente causando algum prejuízo. Esses parasitas podem ser vírus, bactérias, protozoários, helmintos (vermes) ou artrópodes.

A relação entre o parasita e o hospedeiro se baseia na obtenção de nutrientes e/ou proteção. O hospedeiro fornece condições para a sobrevivência do parasita, como alimento e ambiente favorável. Embora o parasita possa causar danos ao hospedeiro, raramente o leva à morte, pois isso afetaria também sua própria sobrevivência.

Parasitas podem causar diversas doenças em humanos, animais e plantas. A PARASITOLOGIA busca entender como esses organismos vivem, se espalham e causam doenças, além de estudar formas de controle e prevenção.

Historicamente, as doenças parasitárias acompanharam a evolução humana. Com o avanço da ciência, houve uma redução nas taxas de mortalidade por infecções parasitárias, especialmente em países desenvolvidos. No entanto, essas doenças ainda são prevalentes em países em desenvolvimento, onde as condições de higiene, saneamento básico e alimentação são deficientes.

No Brasil, mesmo com a redução das mortes por doenças parasitárias nas últimas décadas, a prevalência dessas doenças continua alta, principalmente devido às condições socioeconômicas da população. Os números são ainda mais preocupantes nas regiões Norte e Nordeste do país, com maior impacto nas faixas etárias mais vulneráveis, especialmente em crianças menores de 1 ano.

ZOOLOGIA é a ciência que estuda os animais, sejam espécies vivas ou extintas. Estes estudos podem ser direcionados a diversos aspectos, como a estrutura dos organismos, as características que diferenciam gêneros e espécies, evolução destas ao longo do tempo, hábitos de reprodução e alimentação, relação com o meio onde vivem e distribuição das populações pelas diferentes áreas do planeta. Existem cerca de 2,4 milhões de espécies de animais no planeta, portanto, as áreas de estudo da ZOOLOGIA são subdididas em grupos, como insetos, aves, répteis, mamíferos, por exemplo.

Durante os séculos XVIII e XIX ocorreu um notável avanço da ZOOLOGIA, graças principalmente às viagens que o naturalista alemão Alexander Von Humboldt fez à América e à África, e aos estudos de Charles Darwin, responsável pela teoria da evolução. No século XX, os estudos sobre genética ampliaram o campo de pesquisa em ZOOLOGIA.

O trabalho do zoólogo requer contato direto com animais, variando de insetos a mamíferos de grande porte. Nesta rotina, são organizadas expedições a reservas, parques, florestas, ou rios, lagos e mares, no caso de espécies aquáticas, para observação e coleta de espécimes. A pesquisa em laboratório envolve tanto o estudo e classificação destes espécimes quanto análises de material genético.

A ZOOLOGIA não deve ser confundida com a Zootecnia. A ZOOLOGIA é uma área de estudos ampla, enquanto a Zootecnia dedica-se apenas ao estudo de animais domesticáveis, destinados principalmente à produção de alimentos, tendo como objetivo aumento de produtividade, sendo, portanto, uma ciência dedicada exclusivamente a fins comerciais.