Ciência | O Método Científico e a Vida

setembro 25, 2018

Toda a vida conhecida é constituída pelos mesmos componentes, elementos ou “blocos” básicos formadores de nossa estrutura. Cada espécie analisada possuirá, logicamente, distinções quantitativas em sua composição, o que a tornará única na vasta gama de espécies existente em nossa biosfera.

Figura 1 - A busca pelo conhecimento.
(Fonte: https://bit.ly/2QqLz6Y).
História da Ciência

A biologia só se estabeleceu como ramo da ciência por volta do final do século XVIII e início do século XIX. Anteriormente a isso, os cientistas eram limitados e estudavam animais e vegetais de forma rudimentar, analisando apenas sua anatomia e classificação simplificadamente. A grande maioria dos cientistas acreditava na geração espontânea dos seres vivos e, em alguns casos, acreditava-se que animais poderiam surgir de vegetais.



Figura 2 - Jean-Baptiste P. A. de Monet (Lamarck).
(Fonte: https://bit.ly/2Fch3No).

No século XVIII, os cientistas ainda não possuíam uma visão unificada dos seres vivos e dos processos biológicos, classificavam as entidades da natureza em três grandes reinos: animal, vegetal e mineral. Com o avanço dos estudos, percebeu-se que animais e vegetais possuem características únicas que os distinguem dos minerais, como a capacidade de crescer, reproduzir e morrer. Tais informações foram utilizadas pelo naturalista francês Lamarck que, em 1778, propôs uma separação em dois grandes grupos, os seres inorgânicos (sem organização corporal) e os seres orgânicos (com organização corporal).

O pensamento naturalista surgiu com os sábios gregos que passaram a distinguir o estudo da natureza e das questões religiosas. A partir deste momento, os fenômenos naturais passaram a ser analisados com base em fatos nos processos da própria natureza.

O pensamento naturalista desenvolveu-se entre os séculos VII e IV a.C. em Jônia, conjunto de colônias gregas localizadas nas ilhas e no litoral asiático do mar Egeu, na atual Turquia. Os filósofos jônicos foram os primeiros a valorizar explicações naturais para os fenômenos físicos, tendo por base a observação dos fatos e o pensamento racional. Admite=se que Tales de Mileto (624-548 a.C.) foi um dos fundadores desse tipo de filosofia da natureza, que ficou conhecida como ciência grega.



Figura 3 - Aristóteles.
(Fonte: https://bit.ly/2ALplrb).

Os filósofos admitiam que a mente humana fosse capaz de compreender os princípios e as leis da natureza, deduzindo-os a partir da observação dos fatos e do raciocínio. Essa maneira de pensar, segundo a qual o funcionamento do universo deve ser compreendido pela observação e pela razão, e não por revelação divina, ficou conhecida como racionalismo que, a cerca de 2 mil anos mais tarde deu origem à ciência moderna. O estudo dos seres vivos na antiguidade atingiu seu ponto mais alto com o filósofo grego Aristóteles, que, entre outros feitos, descreveu as características e os hábitos de cerca de 500 tipos ou “espécies” de animais.

 Aristóteles foi o primeiro a fazer perguntas relevantes sobre os animais do ponto de vista da biologia e a fornecer algumas respostas até hoje adotadas nesta disciplina; por isso, é considerado o pai da zoologia. Um discípulo de Aristóteles, Teofrasto (371-286 a.C.) deu continuidade ao trabalho de seu mestre, descrevendo cuidadosamente cerca de quinhentas espécies de plantas. Por isso, é considerado o fundador da botânica.

Nos séculos XV e XVI, como o advento da impressão, os textos filosóficos clássicos se tornaram a principal fonte de conhecimento para a sociedade da época. O resgate desses conhecimentos atingiu de forma deslumbrada à sociedade europeia. Entretanto, os textos antigos não eram completos e, portanto não representavam fonte confiável sem uma análise cuidadosa de seus conteúdos.

Um dos primeiros a desafiar abertamente a infalibilidade dos antigos conhecimentos foi o cientista polonês Nicolau Copérnico (1473-1543). Na época, a Igreja defendia as ideias de Aristóteles e de Ptolomeu sobre o universo.

De acordo com essas ideias, a Terra ocupava o centro do universo (modelo geocêntrico) e, sendo a humanidade a mais importante criação de Deus, era obvio pensar que ela devia ocupar uma posição central no universo e na criação. Copérnico formulou um modelo cósmico muito mais consistente, em que o Sol ocupava a posição central, com os planetas girando ao redor (modelo heliocêntrico).

Na biologia, um dos principais contestadores dos textos clássicos foi o anatomista belga Andreas Vesalius (1514-1564). Vesalius publicou uma obra em sete volumes, intitulada De humani corporis fabrica (Da organização do corpo humano), considerada uma das mais influentes obras de anatomia humana de todos os tempos. Nela, Vesalius corrigiu muitos dos erros de Galeno e firmou a importância da dissecação, da observação e de uma visão mecanicista da anatomia para a compreensão do funcionamento corporal.

Método Científico

Todo esse avanço no conhecimento contribuiu para o desenvolvimento da ciência atual, que através de processos empíricos e parametrizados fundamentou o avanço tecnológico e científico, o método científico. Através do método científico a ciência é capaz de fornecer explicações para os fenômenos da natureza. Essas explicações são formuladas e testadas por meio de procedimentos rigorosos. Basicamente, o método consiste em cinco passos.
  1. Observação de um fenômeno natural.
  2. Elaboração de hipóteses.
  3. Experimentação.
  4. Resultados.
  5. Conclusões.

Através desses cinco passos básicos, a ciência revelou diversos tipos de conhecimentos ao mundo, nas mais diversas áreas, auxiliando na formulação de teorias e leis.

Teoria e Lei em Ciência

Em geral existe grande confusão na utilização desses termos em debates populares, o que gera, muitas vezes, a má compreensão dos conceitos e/ou práticas científicas.

Teorias são visões de como o mundo funciona, são elas que dão sentido ao que vemos, e é com base nelas que podemos elaborar hipóteses sobre fatos e fenômenos observados. A teoria celular, por exemplo, procura explica a vida a partir de informações sobre a estrutura e o funcionamento das células. A teoria da gravitação universal de Newton procurava explicar os movimentos dos corpos celestes com base na força da atração gravitacional.

Uma lei científica, por sua vez, é a descrição da regularidade com que um fenômeno natural se manifesta sob certas circunstâncias. Ela assemelha-se aos postulados da matemática e geralmente é aceita como verdadeira e universal. A ciência está sempre em transformação, uma transformação no que se refere à ampliação do conhecimento, para isso, sempre se faz necessária a utilização do método científico para que possamos abordar os fatos naturais e interpretá-los, reunindo informações para nossas postulações, para que possamos definir teorias, hipóteses e leis no mundo natural.

A Vida

Antes mesmo de abordarmos em nossos estudos a grande diversidade de seres existentes, precisamos compreender o que é vida. Como podemos definir ou caracterizar algo como ser vivo?

O geneticista norte-americano Norman Horowitz (1975-2005) afirmou que a vida “caracteriza-se por autorreplicação, mutabilidade e troca de matéria e energia como meio ambiente”. O evolucionista John Maynard Smith (1920-2004) considerou que “entidades com propriedades de multiplicação, variação e hereditariedade são vivas, e entidades que não apresentam uma ou mais dessas propriedades não o são”.

O bioquímico evolucionista Jeffrey S. Wicken, por sua vez, em 1987, definiu vida como “uma hierarquia de unidades funcionais que, através da evolução, têm adquirido a habilidade de armazenar e processar a informação necessária para sua própria reprodução”.

Em todos os casos citados, as definições do que seja vida aborda fundamentalmente a capacidade de evoluir por seleção natural. Dentre os atributos mais característicos dos seres vivos, destacam-se: a composição química; organização; metabolismo; reação e movimento; crescimento e reprodução; hereditariedade; variabilidade genética, seleção natural e adaptação.

Composição Química – a matéria que forma os seres vivos é constituída por átomos, bem como a matéria das formas sem vida. Entretanto, na matéria viva, certos tipos de elementos químicos estão sempre presentes, como por exemplo, Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N) e, em menor proporção, Fósforo (P) e Enxofre (S).

Organização dos Seres – todos os seres vivos são constituídos por células (teoria celular), estruturas obtidas a partir da interação de diversos tipos de substâncias e moléculas de forma a manter uma unidade estável. Existem dois tipos básicos de células entre os seres, procariontes e eucariontes. As células procarióticas são estruturalmente mais simples que as eucarióticas, pois, em seu interior não há compartimentos membranosos.

Metabolismo – a maioria das substâncias celulares é constantemente degradada e substituída por substâncias recém-fabricadas. Todo esse processo requer energia, que a célula obtém através da degradação de compostos orgânicos.  Toda essa atividade de transformação química que ocorre no interior de uma célula constitui o metabolismo. As reações metabólicas podem ser divididas em anabólicas ou catabólicas. O anabolismo se refere a todos os processos em que há produção de novas substâncias, enquanto que o catabolismo corresponde aos processos de degradação.

Reação e Movimento – a capacidade de responder aos estímulos externos e, em alguns casos, realizar movimentos é uma das características que mais nos chama a atenção nos seres vivos. Contudo, nem todos os seres reagem aos estímulos ou realizam movimentos, como por exemplo, no caso de bactérias que se deslocam somente quando transportados pela água, pelo ar ou por outros seres vivos.

Crescimento e Reprodução – com exceção dos vírus, todos os seres vivos e também alguns minerais, crescem. Contudo, o crescimento verificado nos minerais se dá por agregação dos cristais, processo bem diferente daquele realizado pelos seres vivos. Organismos unicelulares crescem pelo aumento do seu volume celular, já os multicelulares crescem principalmente pelo aumento do número de células em seu corpo, ou seja, através de um processo de divisão celular, a mitose. No caso de seres unicelulares, a mitose corresponde ao próprio processo de reprodução, enquanto que nos multicelulares a vida de um novo ser começa a partir de uma única célula que se multiplica, ou a partir de um gruo de células que se desprende do corpo de um indivíduo preexistente.

Hereditariedade – esta característica está intimamente ligada à capacidade reprodutiva dos seres, uma vez que é fundamental para a transmissão das informações genéticas de uma geração para a outra. As instruções genéticas estão presentes em moléculas de uma substância química denominada ácido desoxirribonucleico, ou DNA. Essa molécula, juntamente com o RNA, constitui o conjunto genético que controla o metabolismo celular e, consequentemente, define todas as características de um ser vivo.

Variabilidade Genética, Seleção Natural e Adaptação – o material genético varia sutilmente entre os indivíduos de uma mesma espécie, o que garante maiores chances de sobrevivência para a mesma. Essa variabilidade garante que os indivíduos portadores das características melhor adaptadas ao ambiente sobrevivam, dissipando posteriormente seus genes para a próxima prole, como reflexo do processo de seleção natural.

A Organização Biológica da Vida

A organização da vida tal como é conhecida é fruto da união de diversas estruturas, que origina as várias formas da matéria. A formação da matéria se inicia com as partículas subatômicas conhecidas como prótons (formadas por unidades ainda menores – 2 ups e 1 down), nêutrons (formado por 2 downs e 1 up) e elétrons. As subunidades, UPs e DOWNs, são denominadas quarks, além destes, existem outros tipos de unidades subatômicas e interações que serão mais bem descritos na química e física.


Figura 4 - Estruturação básica de um átomo.
(Fonte: https://bit.ly/2FfRVW3).

A partir dos átomos, partículas que no passado eram consideradas indivisíveis, forma-se toda a matéria existente. A interação entre os diferentes tipos de átomos dá origem aos mais diversos tipos de moléculas, que por sua vez, formam os organoides citoplasmáticos, pequenos complexos moleculares que constituem e controlam o funcionamento das células através de uma série de reações bioquímicas complexas em nosso metabolismo. Desta forma, as organelas desempenham processos que são fundamentais à manutenção da vida, pois, controlam as condições ideais para a produção de energia necessária à vida.

Cada célula possui estrutura e função específicas às atividades que exerce no organismo, sendo assim, podemos encontrar organelas únicas em determinadas espécies. A união entre as células origina os tecidos, o que aumenta significativamente a complexidade dos seres, formando estruturas singulares, os órgãos, através dos quais uma ampla rede de informações eletrofisiológicas se harmoniza, constituindo uma unidade, um sistema e, consequentemente, um organismo.


Figura 5 - Neurônios.
(Fonte: Life - The Science of Biology).

Os organismos são, portanto, sistemas de órgãos que ao interagirem com seus semelhantes compõem uma população biológica, ou seja, um conjunto de indivíduos de mesma espécie.

A partir do momento que temos a interação entre diferentes grupos de populações, caracteriza-se uma comunidade biológica, também conhecida por biocenose. Os membros de uma comunidade, além de interagirem entre si, interagem também com o ambiente em que vivem, o que os biólogos denominam biótopo.

As comunidades irão, então, interagir com fatores sem vida, ou seja, abióticos (temperatura, umidade, luminosidade e componentes químicos). Esses fatores são importantes para se definir um ecossistema.

Devido à enorme quantidade de inter-relações entre os indivíduos de um ecossistema, precisamos definir dois padrões relevantes, o local ocupado pela espécie e o papel desempenho pela mesma, ou seja, habitat e nicho ecológico, respectivamente.

Quando duas ou mais espécies ocupam um mesmo habitat, naturalmente ocorrerão disputas pelos recursos naturais, quanto maior for à semelhança entre seus nichos ecológicos, maior será a competição entre elas. Seus semelhantes compõem uma população biológica, ou seja, um conjunto de indivíduos de mesma espécie.

A partir do momento que temos a interação entre diferentes grupos de populações, caracteriza-se uma comunidade biológica, também conhecida por biocenose. Os membros de uma comunidade, além de interagirem entre si, interagem também com o ambiente em que vivem, o que os biólogos denominam biótopo. Os aspectos do biótopo são temperatura, umidade, luminosidade e componentes químicos, ou seja, fatores abióticos (sem vida) que, ao longo do tempo modificam o ambiente, o que se define como sendo um ecossistema.



Figura 6 - Níveis de organização.
(Fonte: https://bit.ly/2JDWEz8).

Devido à enorme quantidade de inter-relações entre os indivíduos de um ecossistema, precisamos definir dois padrões relevantes, o local ocupado pela espécie e o papel desempenho pela mesma, ou seja, habitat e nicho ecológico, respectivamente. Quando duas ou mais espécies ocupam um mesmo habitat, naturalmente ocorrerão disputas pelos recursos naturais, quanto maior for à semelhança entre seus nichos ecológicos, maior será a competição entre elas.

Desta forma, espero que você tenha compreendido a grande complexidade estrutural dos ecossistemas e como esses componentes interagem entre si, o que caracteriza as suas interdependências.

Finalizo aqui este artigo. Espero que ele seja proveitoso para os seus estudos.
Bons estudos e um grande abraço.

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2 comentários

  1. Material de excelente qualidade que entre outros prazeres proporciona a compreensão imediata do conteúdo! Você que está interessado em aprender Ciências Biológicas, siga o Professor Paulo Aragão nas mídias sociais!!!!!

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