O que é biologia?

A maioria das fontes irá definir mais ou menos como: "estudo científico da vida" (e partir para uma longa discussão sobre o que vem a ser vida afinal de contas).

Apesar de o termo ter sido cunhado repetidas vezes de modo independente entre o fim do século 18 e início do 19 (com a referência mais antiga conhecida - no sentido moderno do termo - datando de 1766, segundo McLaughlin 2002), ainda no inicio do século 20 havia uma certa discussão acerca da definição e significado da palavra.

Em uma carta à Science, em 1893, J. Christian Bay sugeria que "a ciência dos seres vivos" fosse referida como fisiologia, sendo a biologia: "the mutual relationship of the forms of organized matter, especially in view of the theories of adaptations and of natural selection" ["a relação mútua entre as formas organizadas de matéria, especialmente segundo as teorias das adaptações e da seleção natural"].

Harper (1913), em uma proposta de reorganização das seções da AAAS, observou: "Biology was for a long time, and is still in some quarters, regarded as merely the sum of zoology and botany or, worse still, a mixture of a large amount of zoology with a small amount of botany.' Some also have treated it as practically synonymous with ecology, particularly animal ecology. But every science is known by its laws, and if biology is defined as the science of life its laws are those which apply to all forms of life and not to inanimate matter, namely, the laws of evolution and heredity." ["A biologia foi, por um longo tempo, e continua em algumas partes, tida como meramente a soma da zoologia e da botânica, ou, pior, a mistura de uma grande porção de zoologia com uma pequena porção de botânica. Alguns até mesmo têm-na tratado como praticamente um sinônimo de ecologia particularmente ecologia animal. Mas toda ciência é conhecida por suas leis, e, se a biologia é definida como a ciência da vida, suas leis são aquelas que se aplicam a todas as formas de vida, mas não à matéria inanimada, quais sejam, as leis da evolução e da hereditariedade."]

Essa discussão não aparece, no entanto, por exemplo, nas páginas da britânica Nature. É possível (mas friso que é apenas um chute) que essa diferença se deva à instalação recente (à época) da biologia como disciplina acadêmica nos EUA - ocorrida ao fim do século 19 (Campbell 1891, Pauly 1984).

Definições alternativas

• Thornhill 1984. "Biology is the scientific study of the evolution of life." (Definição de Bay. Geralmente denominada de Biologia Evolutiva.)
• Dawkins 1986 "Biology is the study of complicated things that give the appearance of having been designed for a purpose." (Não sei ao certo se se trata mesmo de uma definição ou se de apenas conceituação.)
• Rinaldo 1998. "While biology is the study of carbon-chain chemistry, artificial life could be thought of as theoretical biology, which looks instead to creating models of biological systems."*
  
• Piazzo 2005. "the science that studies complex interactive systems related to living organism. This new definition suggests a similarity between biology and computer science, because a field of the latter is the modelling of concurrent interactive systems (usually made of software components)".
• Mustelin, T. 2006. (apud Martin 2007) "the science of nanostructures made of predominantly carbon, oxygen, nitrogen and hydrogen"

Referências
Bay, J. (1893). What is Biology? Science, 275-276 DOI: 10.1126/science.ns-21.537.275

Campbell, J.P. (1891). Biological Teaching in the Colleges of the United States.

Dawkins, R. (1986). The Blind Watchmaker.

Harper, R. (1913). A proposed re-arrangement of sections for the American Association for the Advancement of Science Science, 38 (988), 815-818 DOI: 10.1126/science.38.988.815-a

Martin, C. (2007). Nanomedicine: a great first year and, with your help, a bright future ahead
Nanomedicine, 2 (3), 265-266 DOI: 10.2217/17435889.2.3.265

McLaughlin, P. (2002). Naming Biology Journal of the History of Biology, 35 (1), 1-4 DOI: 10.1023/A:1014535811678

Pauly, P. (1984). The appearance of academic biology in late nineteenth-century America Journal of the History of Biology, 17 (3), 369-397 DOI: 10.1007/BF00126369

Piazzo, P. 2005. Probabilistic Modelling and Verification of Biological Systems. Tese de Doutorado.

Rinaldo, K. (1998). Technology Recapitulates Phylogeny: Artificial Life Art Leonardo, 31 (5) DOI: 10.2307/1576600

Thornhill, R. (1984). Scientific Methodology in Entomology The Florida Entomologist, 67 (1) DOI: 10.2307/3494107

*Upideite(20/fev/2011): Adido a esta data.
D9Vg7Srh

It's alive, it's alive!

O caso da divulgação pela Nasa das bactérias que usam arsênio continua a render várias postagens e matérias. O Scienceblogs americano conta de diversos textos como este, este e este (o Sb.br também tem uma coleção de posts sobre o assunto: este, este e este).

Mas aqui quero me deter em um aspecto que comentei de passagem anteriormente: sobre a (ausência de) implicação da descoberta (em caso de confirmação) no conceito e definição de vida.

Seguem minhas anotações de alguns trabalhos sobre a questão do que é vida.

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Da Silva (2009)
• Vida como a presença de uma substância específica dos seres vivos.
Vitalismo: Força vital. Psykhé (alma): Aristóteles (“Da alma”). Animismo (séc. 17): Georg Ernst Stahl (1660-1734), médico e filósofo alemão.
• Vida como criação divina
Idade Média.
• Vida como uma máquina
Mecanicismo. Renascimento: Descartes.
• Vida como autorregulação sustentada por relações de dominação
Nietzche (séc. 19). Indivíduo como resultado da luta entre suas partes e seu desenvolvimento relacionado com o predomínio de algumas partes sobre outras.
• Vida como seleção de replicadores
Teoria Sintética da Evolução. Neodarwinismo (sécs. 20 e 21).
• Vida como um sistema autopoiético
Humberto Maturana e Francisco Varela (déc. 1960): independência e constância de uma determinada organização das relações dos elementos que constituem esse sistema, organização essa que é autorreferencial no sentido de que sua ordem interna é formada a partir da interação dos seus próprios elementos e autorreprodutiva no sentido de que tais elementos são produzidos a partir dessa mesma rede de interação circular e recursiva.
• Vida como interpretação de signos
Biossemiótica: produção, transmissão e interpretação de signos. Emmeche (1998): interpretação funcional de signos em sistemas materiais autoorganizados.
• Listas de propriedades
Essencialismo
Crescimento, reprodução, respiração, nutrição, excreção, irritabilidade, locomoção...

Emmeche & El-Hani (2001)
Visão tradicional sobre a definição de vida
1. A vida como tal não pode ser definida: uma definição clara não é encontrada;
2. A questão da definição da vida não é importante para a Biologia;
3. O processo da vida pode ser definido ou, ao menos, aproximadamente distinguido dos processos não-vivos por meio de uma lista de propriedades;
4. É difícil delimitar o conjunto de propriedades, mas tal dificuldade não é séria. Seres vivos particulares podem não apresentar todas as propriedades: o conjunto não é suficiente e necessário. A lista pode ser vaga e redundante, admitindo uma fronteira não rigidamente demarcada entre o vivo e não-vivo;
5. A vida não pode ser reduzida à física em função de sua complexidade. A lista de propriedades inclui elementos genuinamente biológicos: autorreprodução, metabolismo, seleção natural.

Emmeche & El-Hani (2001)
Requisitos para uma definição de vida
1. Universalidade: abranger todas as formas de vida possíveis, não apenas as baseadas em carbono;
2. Coerência com o conhecimento científico;
3. Elegância conceitual e capacidade de organização cognitiva;
4. Especificidade: excluir formas obviamente não-vivas.

Definições
N. Horowitz (1959): “A vida caracteriza-se por autorreplicação, mutabilidade e troca de matéria e energia com o meio ambiente”.

Monod (1971): teleonomia, morfogênese autônoma e invariância reprodutiva. Emmeche & El-Hani (2001)

Mayr (1982): complexidade e organização; singularidade química (propriedades extraordinárias das macromoléculas); qualidade (diferenças individuais, sistemas de comunicação, interações em ecossistemas, etc. em contraste com a quantificação do mundo físico); individualidade e variabilidade; presença de um programa genético; natureza histórica; seleção natural; e indeterminação (incluindo emergência de qualidades novas e imprevisíveis nos níveis hierárquicos). Emmeche & El-Hani (2001)

Maynard-Smith (1986): “Entidades com as propriedades de multiplicação, variação e hereditariedade são vivas e entidades que não apresentam uma ou mais dessas propriedades não são” -> vida como evolução por seleção natural. Emmeche & El-Hani (2001)

S.J. Wicken (1987): “[Sistema vivo é] aquele capaz de processar informação [...] uma hierarquia de unidades funcionais que, através da evolução, tem adquirido a habilidade de armazenar e processar a informação necessária para sua própria reprodução”.

De Duve (1991): assimilação, conversão de energia em trabalho, catálise, informação, isolamento controlado, autorregulação e multiplicação. Emmeche & El-Hani (2001)

Korzeniewski (2001): "Uma definição de vida (um indivíduo vivo) em termos cibernético é proposto. Nesta formulação, vida (um indivíduo vivo) é definido como uma rede de retroalimentação negativa inferior (mecanismos regulatórios) subordinada a (a serviço de) uma retroalimentação positiva superior (potencial de expansão)."

William R. Clark (2006: p. 159-60): “no nível das células individuais, a possibilidade de vida pode ser definida como a interação de energia termodinâmica distribuída universalmente com macromoléculas biológicas específicas organizadas em estruturas específicas”. Criptobiose.

Referências
Clark, W.R. 2006. Sexo e as origens da morte: como a ciência explica o envelhecimento e o fim da vida. Record. 204 pp.

Da Silva, P.R.; Andrade, M.A.B.S. & Caldeira, A.M.A. 2009. A concepção de professores de Biologia sobre conceito de vida. Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências. Florianópolis, 8 de novembro de 2009.

Emmeche, C. & El-Hani, C.N. 2001. Definindo vida. Pp: 31-56. In El-Hani, C.N. & Videira, A.A.P. (orgs.) O que é vida? – para entender a Biologia do século XXI. Faperj/RedumeRelume Dumará.

Korzeniewski, B. 2001. Cybernetic formulation of the definition of life. J. theor. Biol. 209: 275-86.

Vieira, A. & Souza-Barros, F. 2001. Teorias da origem da vida no século XX. Pp: 71-101. In El-Hani, C.N. & Videira, A.A.P. (orgs.) O que é vida? – para entender a Biologia do século XXI. Faperj/RedumeRelume Dumará.
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Certamente não esgota todas as definições e conceituações propostas para o que seja o fenômeno da vida, mas essa coleção mostra bem que a composição tem um peso pequeno (ou nulo) diante de aspectos funcionais.

Upideite(21/dez/2010): Nos comentários, Berlinck corrige o nome da editora Relume Dumará e sugere outras leituras - pensei em indicar também, mas como a lista que fiz era de referências e não bibliografia, deixei de fora, mas diante da sugestão feita, listo-os abaixo.

Luisi, P.L. 2006. The emergence of life: from chemical origins to synthetic biology. Cambridge Univ. Press. 332 pp.

Margulis, L. & Sagan, D. 2002. O que é vida? Jorge Zahar Editor. 289 pp.

Schrödinger, E. 1997. O que é vida? O aspecto físico da célula viva. Seguido de: Mente e matéria e Fragmentos autobiográficos. Ed. Unesp/Cambridge Univ. Press. 192 pp.

(Li os de Margulis e Schrödinger; ainda não tive a oportunidade de ler a obra de Luisi - mas vi uma palestra dele no IEA-USP sobre origem da vida.)