PENELITIAN BIDANG BIOLOGI

Struktural

 Biologi molekular, Biologi sel, Genetika, dan Biologi perkembangan

Skema sel hewan yang menggambarkan berbagai organel dan struktur.

Biologi molekuler mempelajari biologi dalam tingkatan molekul.^[37] Bidang ini bersentuhan dengan bidang biologi lainnya, terutama genetika, dan biokimia. Biologi molekuler mencoba memahami interaksi antara berbagai sistem sel, termasuk hubungan antar ADN, ARN, dan sintesis protein. Selain itu, bidang ini juga membelajari bagaimana interaksi tersebut diatur.
Biologi sel adalah ilmu yang terkait dengan properti struktural, dan fisiologis sel, termasuk perilaku, interaksi, dan lingkungan. Hal ini dilakukan dalam tingkatan mikroskopik, dan molekuler untuk mempelajari organisme bersel satu seperti bakteri serta sel dalam organisme multiseluler seperti manusia. Pemahaman akan fungsi, dan struktur sel berperan penting dalam ilmu biologi. Kemiripan, dan pebedaan antara berbagai jenis sel juga sangat terkait dengan bidang biologi molekuler.
Anatomi mempelajari struktur makroskopik seperti organ, dan sistem organ,^[38] sementara genetika merupakan ilmu gen, pewarisan, dan variasi dalam organisme.^[39][40] Gen menyandikan informasi yang penting untuk mensintesiskan protein, yang kemudian membentuk fenotip organisme. Dalam penelitian modern, genetika juga menyelidiki fungsi gen tertentu, dan menganalisis interaksi genetik. Di dalam tubuh organisme, informasi genetik biasanya ada di dalam kromosom, di dalam struktur kimia molekul ADN tertentu.
Biologi perkembangan mempelajari proses pertumbuhan, dan perkembangan organisme. Bidang ini berasal dari embriologi, dan menyelidiki kuasa genetik atas pertumbuhan sel, diferensiasi sel, dan morfogenesis, yang merupakan proses yang menghasilkan jaringan, organ, dan anatomi. Organisme yang biasanya menjadi model dalam bidang ini meliputi cacing Caenorhabditis elegans,^[41] lalat buah Drosophila melanogaster,^[42] ikan zebra Danio rerio,^[43] tikus Mus musculus,^[44], dan tumbuhan Arabidopsis thaliana.^[45][46] Organisme-organisme tersebut dipelajari untuk memahami fenomena biologi tertentu, dengan harapan penemuan pada organisme tersebut dapat menambah pengetahuan tentang cara kerja organisme lain.^[47]

Fisiologis

Fisiologi menyelidiki proses mekanik, fisik, dan biokimia organisme hidup dengan mencoba memahami bagaimana semua struktur bekerja secara keseluruhan. Gagasan “dari struktur ke fungsi” merupakan gagasan yang penting dalam bidang biologi. Penelitian fisiologis secara tradisional terbagi menjadi fisiologi tumbuhan, dan hewan, namun beberapa prinsip fisiologi berlaku untuk semua organisme. Misalnya, fisiologi sel ragi mungkin juga berlaku untuk sel manusia. Bidang fisiologi hewan menggunakan alat, dan metode dalam fisiologi manusia untuk spesies non-manusia. Fisiologi tumbuhan meminjam teknik dari kedua bidang tersebut.
Fisiologi juga mempelajari bagaimana sistem saraf, kekebalan, endokrin, pernapasan, dan peredaran darah bekerja, dan berinteraksi. Penelitian sistem tersebut juga dilakukan oleh bidang yang berorientasi pada kedokteran seperti neurologi, dan imunologi.

Evolusioner

Penelitian evolusioner terkait dengan asal usul, dan nenek moyang spesies, dan juga perubahannya seiring berjalannya waktu. Bidang ini juga meliputi ilmuwan dari berbagai bidang yang terkait dengan taksonomi. Contohnya adalah ilmuwan yang berspesialisasi dalam organisme tertentu seperti mamalogi, ornitologi, botani, dan herpetologi. Organisme-organisme tersebut digunakan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan evolusi yang umum.
Biologi evolusioner sebagian didasarkan dari paleontologi (yang menggunakan catatan fosil untuk menjawab pertanyaan tentang cara, dan tempo evolusi)^[48], dan sebagian lagi dari genetika populasi^[49] , dan teori evolusioner. Pada tahun 1980-an, biologi perkembangan memasuki kembali bidang biologi evolusioner setelah sebelumnya dikeluarkan dari sintesis modern akibat penelitian biologi perkembangan evolusioner.^[50] Bidang lain yang terkait, dan sering dianggap sebagai bagian dari biologi evolusioner adalah filogenetika, sistematika, dan taksonomi.

Sistematika

Pohon filogenetik semua kehidupan berdasarkan data gen rRNA, yang menunjukkan perpisahan antara tiga domain bakteri, arkea, dan eukariota seperti yang dideskripsikan oleh Carl Woese. Pohon yang dibentuk berdasarkan gen lain juga sangat mirip, meskipun mungkin penempatan percabangan berbeda-beda akibat evolusi rRNA yang cepat. Hubungan pasti antara ketiga domain tersebut masih diperdebatkan.

Hierarki delapan tingkatan taksonomi dalam klasifikasi biologi. 

Diagram ini menggunakan format 3 domain / 6 kingdom.

Peristiwa spesiasi menghasilkan hubungan antar spesies yang dapat distrukturisasi seperti pohon. Sistematika mempelajari hubungan tersebut, dan perbedaan, dan kemiripan antara spesies, dan sekelompok spesies.^[51] Namun, sistematika sudah menjadi bidang penelitian yang aktif jauh sebelum pemikiran evolusi menyebar luas.^[52]
Secara tradisional, kehidupan dibagi menjadi lima kingdom: Monera; Protista; Fungi; Plantae; Animalia.^[53] Namun, banyak ilmuwan yang menganggap sistem lima kingdom ini sudah ketinggalan zaman. Sistem klasifikasi modern biasanya dimulai dengan sistem tiga domain: Archaea (awalnya Archaebacteria); Bacteria (awalnya Eubacteria), dan Eukaryota (termasuk protista, fungi, tumbuhan, dan hewan)^[54] Domain tersebut didasarkan pada keberadaan nuklei pada sel, dan perbedaan komposisi kimia bagian luar sel.^[54]
Selain itu, setiap kingdom dibagi hingga pada tingkatan spesies. Urutannya adalah: Domain; Kingdom; Filum; Kelas; Ordo; Famili; Genus; Spesies.
Di luar kategori ini terdapat sejumlah parasit intraseluler yang ada “di tepi kehidupan",^[55] yang berarti banyak ilmuwan yang tidak mengklasifikasikan struktur tersebut sebagai kehidupan karena ketiadaan satu atau lebih fungsi atau ciri kehidupan (contohnya ketiadaan aktivitas metabolisme). Struktur tersebut diklasifikasikan sebagai virus, viroid, prion, atau satelit.
Nama ilmiah organisme berasal dari genus, dan spesiesnya. Misalnya, nama ilmiah spesies manusia adalah Homo sapiens. Homo adalah genusnya, dan sapiens adalah spesiesnya. Ketika menulis nama ilmiah suatu organisme, huruf pertama harus ditulis dengan menggunakan huruf besar, dan selebihnya dalam huruf kecil. Selain itu, nama ilmiah dapat dimiringkan atau digarisbawahi.^[56][57]
Sistem klasifikasi yang banyak digunakan saat ini adalah taksonomi Linnaeus. Sistem ini meliputi tingkatan, dan tatanama binomial. Cara penamaan organisme diatur oleh persetujuan internasional seperti International Code of Botanical Nomenclature (ICBN), International Code of Zoological Nomenclature (ICZN), dan International Code of Nomenclature of Bacteria (ICNB). Klasifikasi virus, viroid, prion, dan agen sub-viral ditentukan oleh International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV), dan sistemnya disebut International Code of Viral Classification and Nomenclature (ICVCN).^{[58][59][60][61]}
Sebuah usulan yang disebut BioCode diterbitkan pada tahun 1997 dengan maksud untuk menstandardisasi tata nama di tiga bidang tersebut, namun usulan ini masih belum diterapkan.^[62] BioCode tidak banyak diperhatikan semenjak tahun 1997; rencana penerapannya pada tahun 1 Januari 2000 tidak banyak disadari. Revisi BioCode yang tidak mengganti kode yang ada, dan hanya menyediakan konteks pemersatu diusulkan pada tahun 2011.^[63][64][65] Namun, International Botanical Congress pada tahun 2011 menolak mempertimbangkan usulan BioCode. ICVCN berada di luar ranah BioCode karena BioCode tidak meliputi klasifikasi virus.

Ekologi dan lingkungan

Simbiosis mutualisme antara ikan badut dari genus Amphiprion dengan anemon laut. Ikan badut melindungi anemon dari ikan pemakan anemon, dan sebagai gantinya tentakel anemon melindungi ikan badut dari predatornya.

Ekologi mempelajari persebaran, dan berlimpahnya kehidupan, serta interaksi antara organisme dengan lingkungannya.^[66] Habitat suatu organisme dapat dideskripsikan sebagai faktor abiotik lokal seperti iklim, di samping keberadaan organisme, dan faktor biotik lainnya.^[67] Sistem biologis cukup sulit dipelajari karena ada sangat banyak interaksi yang mungkin terjadi antara organisme dengan lingkungan, bahkan dalam skala kecil. Bakteri di dalam gradien gula memberikan tanggapan terhadap lingkungan sama seperti seekor singa yang sedang mencari makanan di sabana Afrika. Spesies apapun juga dapat menunjukkan berbagai macam perilaku, seperti kerjasama, agresi, parasitisme, atau mutualisme. Masalah menjadi semakin rumit ketika dua atau lebih spesies berinteraksi dalam suatu ekosistem.
Sistem ekologi dipelajari dalam beberapa tingkatan yang berbeda, dari individu hingga populasi, ekosistem, dan biosfer. Istilah biologi populasi sering digunakan bergantian dengan ekologi populasi, meskipun istilah biologi populasi lebih sering digunakan ketika mempelajari penyakit, virus, dan mikroba, sementara ekologi populasi lebih sering dipakai ketika mempelajari tumbuhan, dan hewan. Ekologi juga mengacu pada berbagai subdisiplin yang ada.
Etologi menyelidiki perilaku hewan (terutama hewan sosial seperti primata, dan canid), dan kadang-kadang dianggap sebagai cabang zoologi. Etolog juga mempelajari evolusi perilaku, dan mencoba memahami perilaku dalam konteks seleksi alam. Salah satu etolog modern pertama adalah Charles Darwin, karena bukunya yang berjudul The Expression of the Emotions in Man and Animals memengaruhi etolog-etolog penerusnya.^[68]

Biogeografi terkait dengan persebaran organisme di Bumi,^[69], dan memusatkan perhatian pada topik seperti tektonika lempeng, perubahan iklim, persebaran, migrasi, dan kladistika.