Biologia: nivells d'organització de la matèria

La biologia es la ciència que estudia els éssers vius. La paraula prové del grec "bios" vol dir vida mentre que "logos" vol dir estudi.
Quan parlem de vida hem de tenir en compte que no sols parlem d'éssers pluricel·lulars com les plantes i els animals. Quan parlem de vida estem parlant de "tota aquella estructura química complexa que es relaciona amb el seu entorn intercanviant matèria i energia per tal de modificar la seva estructura interna i reproduir-se". És a dir, un ésser viu es una estructura química capaç d'executar les tres funcions vitals: relació, nutrició i reproducció.
Si fem una mirada als nivells d'organització de la matèria, des de l'estructura més simple que coneixem, ens adonem que en teoria, la biologia tindria un marc d'estudi relativament limitat:

• Partícules elementals: Són aquelles partícules de les que no es coneixen components i que la unió de les mateixes dóna lloc a les partícules subatòmiques. Alguns exemples són: quarks, leptons, neutrins i bosons.(L'estudi d'aquestes partícules correspon al camp de la física quàntica)
• Nivell subatòmic: Està constituït per les partícules subatòmiques que són aquelles partícules que componen l'àtom i que estan formades per les partícules elementals. Són els neutrons, els protons i els electrons.
• Nivell atòmic: Està format pels àtoms que són una estructura formada per la unió de les partícules subatòmiques en una proporció concreta per tal de donar lloc als anomenats elements químics. Recordem que els elements químics són aquelles substàncies que no es poden descompondre en altres més senzilles ja que deixarien de ser aquella substància. A la Terra s'han trobat un centenar d'àtoms amb diferents característiques i propietats, i per tant un centenar d'elements químics diferents.
• Nivell molecular: Les propietats electròniques de les partícules subatòmiques confereixen als àtoms una sèrie de propietats que els hi permeten establir unions entre ells per tal de formar diferents estructures més o menys complexes anomenades molècules. La força que manté units els àtoms entre sí s'anomena enllaç químic del qual hi ha diferents tipus (iònic, metàl·lic, covalent, forces de van der walls, ...) Depenent de quins siguin els elements que constitueixen aquests enllaços i quina sigui la seva complexitat trobem dos tipus de molècules:
•  Orgàniques: Tota  la matèria orgànica ja siguin éssers vius o no, està constituïda per molècules de tipus orgànic. A la Terra aquestes molècules es basen principalment en estructures complexes i grans formades per la unió d'àtoms de Carboni i Hidrogen amb altres elements. Com a exemple tenim la Glucosa (C6H12O6).
• Inorgàniques: La major part de les molècules que trobem al nostre planeta són d'aquest tipus. Solen ser estructures senzilles que poden incloure de dos a quatre àtoms diferents. alguns exemples són l'aigua (H2O) o la sal comuna (NaCl). Algunes d'aquestes molècules interactuen amb la matèria vida i per tant són també anomenades biomolècules inorgàniques.

• Nivell de macromolècules i complexos supramoleculars: Les molècules orgàniques relativament senzilles, anomenades monòmers, poden unir-se entre sí per tal de formar molècules més complexes, generalment allargades i en forma de cadena anomenades polímers o macromolècules. Per exemple el midó és el polímer resultant de la unió de moltes molècules de glucosa. D'altra banda els complexos supramoleculars són el resultat de la unió de diverses macromolècules.

• Nivell d'orgànuls cel·lulars: Quan diverses macromolècules i complexos supramoleculars s'uneixen entre sí poden arribar a formar estructures anomenats orgànuls cel·lulars. Aquestes estructures són capaces d'executar diverses funcions dins de la cèl·lula que li permeten realitzar les funcions vitals.

• Nivell cèl·lular: Les cèl·lules són les unitats funcionals i estructurals dels éssers vius. A nivell funcional es tracta de la unitat autònoma més petita dels éssers vius, és a dir, capaç d'executar les tres funcions vitals: reproduir-se, nodrir-se i relacionar-se i per tant es considera que és el primer nivell biòtic ja que existeixen éssers vius unicel·lulars. A nivell estructural està formada principalment per una membrana, un citoplasma i un material genètic. Existeixen principalment dos tipus:
• Cèl·lula procariota: Són aquelles que tenen el material genètic escampat per el citoplasma cel·lular. Són les cèl·lules més primitives.
• Cèl·lula eucariota: Són aquelles que tenen el material genètic tancat dintre d'una estructura cel·lular anomenada nucli i diferenciat per una membrana.

• Nivell de teixit: Les agrupacions de cèl·lules del mateix tipus que executen una funció comuna dintre de l'ésser viu pluricel·lular s'anomena Teixit. Exemple el teixit ossi, el teixit nerviós o el teixit muscular.
• Nivell d'òrgan: La unió de diversos teixits per tal de formar una estructura complexa, pròpia dels éssers vius superiors i amb una funció concreta anomenada acte són els òrgans. Exemple: el cor, un múscul o un ull.
• Nivell de sistema: El conjunt d'òrgans semblants formats, generalment, per el mateix tipus de teixit però que poden executar actes diferents s'anomenen sistemes. Exemple: Sistema nerviós o sistema muscular.
• Nivell d'aparell: Reben el nom d'aparell el conjunt d'organs i teixits diferents amb funcions diferents que actuen de forma coordinada per executar una funció concreta.
• Nivell d'organisme pluricel·lular: Són els éssers vius formats per moltes cèl·lules i constituïts per teixits, òrgans i aparells. Solen posseir propietats biològiques complexes que poden implicar, instint, sentits i intel·ligència.
• Nivell de població: S'anomena població al conjunt d'éssers vius de la mateixa especie que viuen en un àrea determinada i en un període concret.
• Nivell de comunitat: Una comunitat es un conjunt de poblacions de diferents tipus que coexisteixen en el mateix medi i interaccionen entre ells.
• Nivell d'ecosistema: Consisteix en la interacció entre diverses comunitats d'individus amb els factors abiòtics del medi.
• Nivell de biosfera: Estudia la relació entre tots els éssers vius que viuen en la superfície de la terra.

Bé, des del punt de vista de la biologia, en teoria només hauria de ser objecte d'estudi des del primer nivell biòtic, és a dir, des del nivell cel·lular, però això limitaria molt el camp d'estudi doncs no tindria en compte les interaccions de matèria i energia amb el medi. Així doncs, sempre que es parla de molècules orgàniques o biomolècules es parla de biologia.
D'altra banda, com la biologia no es immutable en el temps també cal tenir en compte aquest factor.

Per tant, la biologia s'encarrega d'estudiar l'origen i evolució de la vida, a més de la seva estructura química i la seva interacció amb el medi.