Biologi: Ilmu Pengetahuan Tentang Kehidupan

Biologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang kehidupan dan organisme hidup, termasuk struktur, fungsi, pertumbuhan, evolusi, persebaran, dan taksonominya¹. Biologi berasal dari kata dalam bahasa Yunani βίος, bios, yang berarti “kehidupan”, dan akhiran -λογία, -logia, yang artinya “ilmu”². Biologi merupakan cabang dari sains (IPA) yang memiliki karakteristik khusus dan berbeda dengan ilmu pengetahuan yang lain. Karakteristik biologi terletak pada tiga aspek, yaitu: objek, tema/persoalan, dan metode³.

Objek Biologi

Objek biologi adalah semua makhluk hidup yang ada di alam semesta, baik yang bersifat mikroskopis maupun makroskopis. Objek biologi juga mencakup aspek-aspek yang berkaitan dengan kehidupan, seperti asal-usul kehidupan, interaksi antara makhluk hidup dan lingkungannya, mekanisme pewarisan sifat, variasi dan adaptasi makhluk hidup, serta perkembangan dan evolusi keanekaragaman hayati³.

Tema/Persoalan Biologi

Tema atau persoalan biologi adalah pertanyaan-pertanyaan yang ingin dijawab oleh ilmu biologi mengenai fenomena-fenomena kehidupan. Beberapa contoh tema atau persoalan biologi adalah:

• Bagaimana sel sebagai unit dasar kehidupan dapat melakukan semua aktivitas kehidupan?
• Bagaimana molekul-molekul biologis seperti protein, karbohidrat, lemak, dan asam nukleat dapat membentuk struktur dan fungsi sel?
• Bagaimana gen sebagai unit dasar pewarisan dapat menentukan sifat-sifat makhluk hidup?
• Bagaimana proses-proses metabolisme dapat mengubah energi dan materi dalam sel?
• Bagaimana organisme dapat meregulasi keadaan dalamnya agar tetap stabil dan vital?
• Bagaimana organisme dapat berkomunikasi dan berkoordinasi antara sel-sel, jaringan-jaringan, organ-organ, dan sistem organ dalam tubuhnya?
• Bagaimana organisme dapat bereproduksi dan menghasilkan keturunan yang mirip atau berbeda dengan induknya?
• Bagaimana organisme dapat beradaptasi dengan lingkungan yang berubah-ubah?
• Bagaimana evolusi sebagai mekanisme yang mendorong terciptanya spesies baru?
• Bagaimana interaksi antara organisme dengan organisme lain dan lingkungan abiotik membentuk ekosistem?
• Bagaimana pola persebaran dan konservasi keanekaragaman hayati di bumi?

Metode Biologi

Metode biologi adalah cara-cara yang digunakan oleh ilmuwan biologi untuk menguji kebenaran pengetahuan biologi. Metode biologi meliputi langkah-langkah sebagai berikut:

• Mengamati fenomena kehidupan yang ingin diteliti
• Merumuskan pertanyaan atau masalah penelitian
• Mengajukan hipotesis atau dugaan sementara sebagai jawaban dari pertanyaan atau masalah penelitian
• Merancang eksperimen atau pengujian untuk menguji hipotesis
• Melakukan eksperimen atau pengujian dengan mengumpulkan data dan informasi
• Menganalisis data dan informasi dengan menggunakan teknik-teknik statistik
• Menyimpulkan hasil eksperimen atau pengujian apakah mendukung atau menolak hipotesis
• Membuat laporan penelitian yang berisi tujuan, metode, hasil, analisis, kesimpulan, dan saran
• Mempublikasikan laporan penelitian di jurnal ilmiah atau media lainnya untuk mendapatkan umpan balik dari ilmuwan lain

Subdisiplin Biologi

Biologi merupakan ilmu pengetahuan yang sangat luas dan eklektik, serta terdiri dari berbagai macam cabang dan subdisiplin. Subdisiplin biologi didefinisikan berdasarkan skala organisme yang dipelajari, jenis organisme yang dipelajari, dan metode yang digunakan untuk mempelajarinya. Berikut ini adalah beberapa contoh subdisiplin biologi beserta penjelasannya¹³:

Biokimia

Biokimia adalah subdisiplin biologi yang mempelajari kimia kehidupan, yaitu struktur, fungsi, dan interaksi antara molekul-molekul biologis seperti protein, karbohidrat, lemak, asam nukleat, vitamin, hormon, enzim, dan lain-lain. Biokimia juga mempelajari proses-proses metabolisme yang terjadi di dalam sel, seperti respirasi seluler, fotosintesis, sintesis protein, replikasi DNA, dan lain-lain.

Biologi Molekuler

Biologi molekuler adalah subdisiplin biologi yang terkait dengan interaksi antara molekul biologis, khususnya asam nukleat (DNA dan RNA) dan protein. Biologi molekuler mempelajari bagaimana informasi genetik disimpan, diekspresikan, dan ditransfer dalam sel dan antara sel. Biologi molekuler juga mempelajari teknik-teknik manipulasi molekul biologis, seperti rekayasa genetik, kloning, PCR, dan lain-lain.

Biologi Sel

Biologi sel adalah subdisiplin biologi yang meneliti sel sebagai satuan dasar semua kehidupan. Biologi sel mempelajari struktur dan fungsi sel, termasuk organel-organel yang ada di dalamnya. Biologi sel juga mempelajari proses-proses yang terjadi di dalam sel, seperti siklus sel, pembelahan sel, diferensiasi sel, kematian sel, komunikasi sel, dan lain-lain.

Biologi Jaringan

Biologi jaringan adalah subdisiplin biologi yang mempelajari jaringan sebagai kumpulan sel-sel yang memiliki struktur dan fungsi yang sama atau serupa. Biologi jaringan mempelajari jenis-jenis jaringan yang ada pada organisme multiseluler, seperti jaringan epitel, jaringan ikat, jaringan otot, dan jaringan saraf. Biologi jaringan juga mempelajari cara pembentukan dan perkembangan jaringan dari sel-sel induk.

Biologi Organ

Biologi organ adalah subdisiplin biologi yang mempelajari organ sebagai kumpulan jaringan-jaringan yang bekerja sama untuk melakukan fungsi tertentu. Biologi organ mempelajari struktur dan fungsi organ-organ yang ada pada organisme multiseluler, seperti otak, jantung, paru-paru, ginjal, hati, lambung, usus, kulit, mata, telinga, dan lain-lain. Biologi organ juga mempelajari cara kerja organ-organ dalam sistem organ.

Fisiologi

Fisiologi adalah subdisiplin biologi yang mempelajari fungsi fisik dan kimia jaringan-jaringan organisme hidup. Fisiologi mempelajari bagaimana organisme dapat mengatur keadaan dalamnya agar tetap stabil dan vital (homeostasis), mengubah energi dan materi dalam proses-proses metabolisme (bioenergetika), berkomunikasi dan berkoordinasi antara sistem-sistem organ (bioregulasi), bereproduksi dan menghasilkan keturunan (bioreproduksi), beradaptasi dengan lingkungan (bioadaptasi), dan lain-lain.

Genetika

Genetika adalah subdisiplin biologi yang mempelajari gen sebagai unit dasar pewarisan sifat pada makhluk hidup. Genetika mempelajari struktur dan fungsi gen, mekanisme transmisi gen dari induk ke anak, variasi genetik dan fenotipik antara individu dan populasi, hubungan antara gen dan lingkungan dalam menentukan sifat, serta aplikasi genetika dalam bidang-bidang seperti kedokteran, pertanian, bioteknologi, dan kriminologi.

Evolusi

Evolusi adalah subdisiplin biologi yang mempelajari perubahan-perubahan sifat makhluk hidup dari generasi ke generasi. Evolusi mempelajari asal-usul kehidupan, cabang-cabang keanekaragaman hayati (filogeni), mekanisme-mekanisme evolusi seperti mutasi, rekombinasi, seleksi alam, drift genetik, dan spesiasi, serta dampak-dampak evolusi terhadap perilaku, ekologi, dan kesehatan makhluk hidup.

Taksonomi

Taksonomi adalah subdisiplin biologi yang mempelajari pengelompokan dan penamaan makhluk hidup berdasarkan kesamaan dan perbedaan sifat-sifatnya. Taksonomi mempelajari sistem klasifikasi makhluk hidup, mulai dari tingkat tertinggi (domain) hingga tingkat terendah (spesies). Taksonomi juga mempelajari kriteria-kriteria yang digunakan untuk mengidentifikasi dan menggolongkan makhluk hidup, seperti morfologi, anatomi, fisiologi, biokimia, genetika, molekuler, dan lain-lain.

Anatomi

Anatomi adalah subdisiplin biologi yang mempelajari bentuk dan struktur tubuh makhluk hidup. Anatomi mempelajari bagian-bagian tubuh makhluk hidup, seperti tulang, otot, saraf, pembuluh darah, organ-organ dalam, dan lain-lain. Anatomi juga mempelajari hubungan antara bagian-bagian tubuh makhluk hidup, seperti posisi, arah, gerakan, dan fungsi.

Mikrobiologi

Mikrobiologi adalah subdisiplin biologi yang mempelajari organisme-organisme mikroskopis atau mikroba, seperti bakteri, virus, jamur, protozoa, alga, dan lain-lain. Mikrobiologi mempelajari struktur dan fungsi mikroba, peranan mikroba dalam siklus biogeokimia (dekomposisi, fiksasi nitrogen, fotosintesis), interaksi mikroba dengan inang (simbiosis, patogenesis), serta aplikasi mikroba dalam bidang-bidang seperti industri (fermentasi), pertanian (pupuk), kesehatan (antibiotik), dan lingkungan (bioremediasi).