Biologi molekular
Biologi molekular atau biologi molekul merupakan salah satu cabang biologi yang merujuk kepada pengkajian mengenai kehidupan pada skala molekul. Ini termasuk penyelidikan tentang interaksi molekul dalam benda hidup dan kesannya, terutama tentang interaksi berbagai sistem dalam sel, termasuk interaksi DNA, RNA, dan sintesis protein, dan bagaimana interaksi tersebut diatur. Bidang ini bertumpang tindih dengan bidang biologi (dan kimia) lainnya, terutama genetika dan biokimia.
Keterkaitan dengan ilmu hayati "skala-molekul" lainnya
Para peneliti biologi molekular menggunakan teknik-teknik khusus yang khas biologi molekular (lihat subbab Teknik di bagian lain artikel), namun kini semakin memadukan teknik-teknik tersebut dengan teknik dan gagasan-gagasan dari genetika dan biokimia. Tidak terdapat lagi garis tegas yang memisahkan disiplin-disiplin ilmu ini seperti sebelumnya. Secara umum keterkaitan bidang-bidang tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:
§ Genetika – telaah atas efek perbedaan genetik pada makhluk hidup (misalnya telaah mengenai mutan).
§ Biologi molekular – telaah dalam skala molekul atas proses replikasi, transkripsi, dan translasi bahan genetik
Semakin banyak bidang biologi lainnya yang memfokuskan diri pada molekul, baik secara langsung mempelajari interaksi molekular dalam bidang mereka sendiri seperti pada biologi sel dan biologi perkembangan, maupun secara tidak langsung (misalnya dengan menggunakan teknik biologi molekular untuk menyimpulkan ciri-ciri historispopulasi atau spesies) seperti pada genetika populasi dan filogenetika.
Teknik biologi molekular
Kloning ekspresi
Salah satu teknik dasar biologi molekular adalah kloning ekspresi, yang digunakan misalnya untuk mempelajari fungsi protein. Pada teknik ini, potongan DNA penyandi protein yang diinginkan ditransplantasikan ke suatu plasmid (DNA sirkular yang biasanya ditemukan pada bakteri; dalam teknik ini, plasmid disebut sebagai vektor ekspresi).
Plasmid yang telah mengandung potongan DNA yang diinginkan tersebut kemudian dapat disisipkan ke dalam sel bakteri atau sel hewan. Penyisipan DNA ke dalam sel bakteri disebut transformasi, dan dapat dilakukan dengan berbagai metode, termasuk elektroporasi, mikroinjeksi dan secara kimia. Penyisipan DNA ke dalam sel eukaryota, misalnya sel hewan, disebut sebagai transfeksi, dan teknik transfeksi yang dapat dilakukan termasuk transfeksi kalsium fosfat, transfeksi liposom, dan dengan reagen komersial. DNA dapat pula dimasukkan ke dalam sel dengan menggunakan virus (disebut transduksi viral).
Setelah penyisipan ke dalam sel, protein yang disandi oleh potongan DNA tadi dapat diekspresikan oleh sel bersangkutan. Berbagai jenis cara dapat digunakan untuk membantu ekspresi tersebut agar protein bersangkutan didapatkan dalam jumlah besar, misalnya inducible promoter dan specific cell-signaling factor. Protein dalam jumlah besar tersebut kemudian dapat diekstrak dari sel bakteri atau eukaryota tadi.
Polymerase chain reaction (PCR)
Polymerase chain reaction ("reaksi [be]rantai polimerase", PCR) merupakan teknik yang sangat berguna dalam membuat salinan DNA. PCR memungkinkan sejumlah kecil sekuens DNA tertentu disalin (jutaan kali) untuk diperbanyak (sehingga dapat dianalisis), atau dimodifikasi secara tertentu. Sebagai contoh, PCR dapat digunakan untuk menambahkan situs enzim restriksi, atau untuk memutasikan (mengubah) basa tertentu pada DNA. PCR juga dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan sekuens DNA tertentu dalam sampel.
PCR memanfaatkan enzim DNA polimerase yang secara alami memang berperan dalam perbanyakan DNA pada proses replikasi. Namun demikian, tidak seperti padaorganisme hidup, proses PCR hanya dapat menyalin fragmen pendek DNA, biasanya sampai dengan 10 kb (kb=kilo base pairs=1.000 pasang basa). Fragmen tersebut dapat berupa suatu gen tunggal, atau hanya bagian dari suatu gen.
Elektroforesis gel
Elektroforesis gel merupakan salah satu teknik utama dalam biologi molekular. Prinsip dasar teknik ini adalah bahwa DNA, RNA, atau protein dapat dipisahkan oleh medan listrik. Dalam hal ini, molekul-molekul tersebut dipisahkan berdasarkan laju perpindahannya oleh gaya gerak listrik di dalam matriks gel. Laju perpindahan tersebut bergantung pada ukuran molekul bersangkutan. Elektroforesis gel biasanya dilakukan untuk tujuan analisis, namun dapat pula digunakan sebagai teknik preparatif untuk memurnikan molekul sebelum digunakan dalam metode-metode lain seperti spektrometri massa, PCR, kloning, sekuensing DNA, atau immuno-blotting yang merupakan metode-metode karakterisasi lebih lanjut.
Dalam proses elektroforesis, sampel molekul ditempatkan ke dalam sumur (well) pada gel yang ditempatkan di dalam larutan penyangga, dan listrik dialirkan kepadanya. Molekul-molekul sampel tersebut akan bergerak di dalam matriks gel ke arah salah satu kutub listrik sesuai dengan muatannya. Dalam hal asam nukleat, arah pergerakan adalah menuju elektroda positif, disebabkan oleh muatan negatif alami pada rangka gula-fosfat yang dimilikinya. Untuk menjaga agar laju perpindahan asam nukleat benar-benar hanya berdasarkan ukuran (yaitu panjangnya), zat seperti natrium hidroksida atau formamida digunakan untuk menjaga agar asam nukleat berbentuk lurus. Sementara itu, protein didenaturasi dengan deterjen (misalnya natrium dodesil sulfat, SDS) untuk membuat protein tersebut berbentuk lurus dan bermuatan negatif.
Setelah proses elektroforesis selesai, dilakukan proses pewarnaan (staining) agar molekul sampel yang telah terpisah dapat dilihat. Etidium bromida, perak, atau pewarna "biru Coomassie" (Coomassie blue) dapat digunakan untuk keperluan ini. Jika molekul sampel berpendar dalam sinar ultraviolet (misalnya setelah "diwarnai" dengan etidium bromida), gel difoto di bawah sinar ultraviolet. Jika molekul sampel mengandung atom radioaktif, autoradiogram gel tersebut dibuat.
Pita-pita (band) pada lajur-lajur (lane) yang berbeda pada gel akan tampak setelah proses pewarnaan; satu lajur merupakan arah pergerakan sampel dari "sumur" gel. Pita-pita yang berjarak sama dari sumur gel pada akhir elektroforesis mengandung molekul-molekul yang bergerak di dalam gel selama elektroforesis dengan kecepatan yang sama, yang biasanya berarti bahwa molekul-molekul tersebut berukuran sama. "Marka" atau penanda (marker) yang merupakan campuran molekul dengan ukuran berbeda-beda dapat digunakan untuk menentukan ukuran molekul dalam pita sampel dengan meng-elektroforesis marka tersebut pada lajur di gel yang paralel dengan sampel. Pita-pita pada lajur marka tersebut dapat dibandingkan dengan pita sampel untuk menentukan ukurannya. Jarak pita dari sumur gel berbanding terbalik terhadap logaritmaukuran molekul.
Fisiologi
Fisiologi, dari kata Yunani physis = 'alam' dan logos = 'cerita', adalah ilmu yang mempelajari fungsi mekanik, fisik, dan biokimia dari makhluk hidup.
Fisiologi dibagi menjadi fisiologi tumbuhan dan fisiologi hewan tetapi prinsip dari fisiologi bersifat universal, tidak bergantung pada jenis organisme yang dipelajari. Misalnya, apa yang dipelajari pada fisiologi sel khamir dapat pula diterapkan pada sel manusia.
Fisiologi hewan bermula dari metode dan peralatan yang digunakan dalam pembelajaran fisiologi manusia yang kemudian meluas pada spesies hewan selain manusia. Fisiologi tumbuhan banyak menggunakan teknik dari kedua bidang ini.
Cakupan subjek dari fisiologi hewan adalah semua makhluk hidup. Banyaknya subjek menyebabkan penelitian di bidang fisiologi hewan lebih terkonsentrasi pada pemahaman bagaimana ciri fisiologis berubah sepanjang sejarah evolusi hewan.
Cabang ilmu lain yang berkembang dari fisiologi adalah biokimia, biofisika, biomekanika, dan farmakologi.
Sejarah
Fisiologi eksperimental diawali pada abad ke-17, ketika ahli anatomi William Harvey menjelaskan adanya sirkulasi darah. Herman Boerhaave sering disebut sebagai bapak fisiologi karena karyanya berupa buku teks berjudul Institutiones Medicae (1708) dan cara mengajarnya yang cemerlang di Leiden.
Bidang fisiologi
Fisiologi memiliki beberapa subbidang. Elektrofisiologi berkaitan dengan cara kerja saraf dan otot; neurofisiologi mempelajari fisiologi otak; fisiologi sel menunjuk pada fungsisel secara individual.
Banyak bidang yang berkaitan dengan fisiologi, diantaranya adalah Ekofisiologi yang mempelajari efek ekologis dari ciri fisiologi suatu hewan atau tumbuhan dan sebaliknya.Genetika bukanlah satu-satunya faktor yang mempengaruhi fisiologi hewan dan tumbuhan. Tekanan lingkungan juga sering menyebabkan kerusakan pada organismeeukariotik. Organisme yang tidak hidup di habitat akuatik harus menyimpan air dalam lingkungan seluler. Pada organisme demikian, dehidrasi dapat menjadi masalah besar.
Dehidrasi pada manusia dapat terjadi ketika terdapat peningkatan aktivitas fisik. Dalam bidang exercise physiology, telah dilakukan berbagai penelitian mengenai efek dehidrasi terhadap homeostasis.
Mikrobiologi
Sesuinamanya, bidang ilmu mikrobiologi (mikros = kecil/ sangat kecil; bios = hidup/kehidupan) mempelajari tentang bentuk, kehidupan, sifat, dan penyebaran organisma yang termasuk golongan mikroba (jasad renik). Dunia mikroba adalah dunia organisma yang sangat kecil, sehingga tidak dapat kita lihat dengan mata telanjang.
Walupun sudah agak lama dikenal, namun dunia mikroba baru mulai terbuka secara luas sejak manusia menemukan sebuah alat yang disebut mikroskop, hasil temuan Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723). Mikroskop tersebut sangat sederhana, hanya memiliki satu lensa, dan mencapai pembesaran kurang dari 200 kali. Tetapi dengan mikroskop sederhana tersebut misteri tentang bentuk mikroba yang sebelumnya masih merupakan rahasia besar mulai terungkap.
Ketika Louis Pasteur (1822-1895) menemukan prinsip-prinsip fermentasi, yaitu satu di antara temuan-temuan dasar mengenai mikroba, rahasia seputar mikroba pun menjadi lebih jelas, dan keilmuan mikrobiologi mulai menemukan titik terang perkembangannya.
Seorang dokter dari Jerman yang bernama Robert Koch (1843-1910) memperluas lagi perkembangan tersebut dengan menemukan kaitan mikroorganisma-mikroorganisma tertentu dengan penyakit. Postulat (batasan) yang disusunnya pada saat itu masih tetap berlaku sampai saat ini, dan dikenal dengan nama Postulat Koch.
Pada zaman modern, bidang mikrobiologi telah berkembang secara sangat luas, sehingga menyentuh bidang-bidang pengetahuan lain yang sejalan, di antaranya adalah:
- Bidang kesehatan, termasuk di dalamnya kebersihan, sanitasi, dan pengolahan limbah.
- Bidang pertanian, termasuk di dalamnya peternakan, perikanan, kehutanan, dan pasca-panen.
- Bidang industri, termasuk di dalamnya industri kimia, industri obat-obatan, industri kertas, industri tekstil, dsb.
- Bidang makanan, termasuk di dalamnya yang berhubungan dengan pengolahan/pembuatan, quality control, serta pengawetan.
- Bidang pelestarian dan pengolahan lingkungan hidup.
Walupun sudah agak lama dikenal, namun dunia mikroba baru mulai terbuka secara luas sejak manusia menemukan sebuah alat yang disebut mikroskop, hasil temuan Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723). Mikroskop tersebut sangat sederhana, hanya memiliki satu lensa, dan mencapai pembesaran kurang dari 200 kali. Tetapi dengan mikroskop sederhana tersebut misteri tentang bentuk mikroba yang sebelumnya masih merupakan rahasia besar mulai terungkap.
Ketika Louis Pasteur (1822-1895) menemukan prinsip-prinsip fermentasi, yaitu satu di antara temuan-temuan dasar mengenai mikroba, rahasia seputar mikroba pun menjadi lebih jelas, dan keilmuan mikrobiologi mulai menemukan titik terang perkembangannya.
Seorang dokter dari Jerman yang bernama Robert Koch (1843-1910) memperluas lagi perkembangan tersebut dengan menemukan kaitan mikroorganisma-mikroorganisma tertentu dengan penyakit. Postulat (batasan) yang disusunnya pada saat itu masih tetap berlaku sampai saat ini, dan dikenal dengan nama Postulat Koch.
Pada zaman modern, bidang mikrobiologi telah berkembang secara sangat luas, sehingga menyentuh bidang-bidang pengetahuan lain yang sejalan, di antaranya adalah:
- Bidang kesehatan, termasuk di dalamnya kebersihan, sanitasi, dan pengolahan limbah.
- Bidang pertanian, termasuk di dalamnya peternakan, perikanan, kehutanan, dan pasca-panen.
- Bidang industri, termasuk di dalamnya industri kimia, industri obat-obatan, industri kertas, industri tekstil, dsb.
- Bidang makanan, termasuk di dalamnya yang berhubungan dengan pengolahan/pembuatan, quality control, serta pengawetan.
- Bidang pelestarian dan pengolahan lingkungan hidup.
Bioteknologi
Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.[1] Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya.[rujukan?] Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.
Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu.[rujukan?] Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan.Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur.[1] Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.
Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju.[rujukan?] Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain.[2] Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.[rujukan?] Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala.[rujukan?] Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan DNA rekombinan, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan.[rujukan?]Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi.[rujukan?] Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.[rujukan?]
Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetikaterhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan.
Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut.
Perubahan sifat Biologis melalui rekayasa genetika tersebut menyebabkan "lahirnya organisme baru" produk bioteknologi dengan sifat - sifat yang menguntungkan bagi manusia.[rujukan?] Produk bioteknologi, antara lain[rujukan?]:
§ Kapas resisten hama serangga
§ Enzim pemacu produksi susu pada sapi
§ Padi mengandung vitamin A
§ Pisang mengandung vaksin hepatitis
Anatomi
Anatomi (berasal dari bahasa Yunani ἀνατομία anatomia, dari ἀνατέμνειν anatemnein, yang berarti memotong) adalah cabang dari biologi yang berhubungan dengan struktur dan organisasi dari makhluk hidup. Terdapat juga anatomi hewan atauzootomi dan anatomi tumbuhan atau fitotomi. Beberapa cabang ilmu anatomi adalah anatomi perbandingan, histologi, dananatomi manusia.
Anatomi hewan
Anatomi hewan juga disebut sebagai anatomi perbandingan atau morfologi hewan jika mempelajari struktur berbagai hewan, dan disebut anatomi khusus jika hanya mempelajari satu jenis hewan saja.
Anatomi manusia
Dilihat dari sudut kegunaan, bagian paling penting dari anatomi khusus adalah yang mempelajari tentang manusia dengan berbagai macam pendekatan yang berbeda. Dari sudut medis, anatomi terdiri dari berbagai pengetahuan tentang bentuk, letak, ukuran, dan hubungan berbagai struktur dari tubuh manusia sehat sehingga sering disebut sebagai anatomi deskriptif atau topografis. Kerumitan tubuh manusia menyebabkan hanya ada sedikit ahli anatomi manusia profesional yang benar-benar menguasai bidang ilmu ini; sebagian besar memiliki spesialisasi di bagian tertentu seperti otak atau bagian dalam.
Anatomi topografi harus dipelajari dengan pembedahan dan pemeriksaan berulang kali pada tubuh manusia yang telah meninggal (kadaver) Anatomi bukan sekedar ilmu biasa, namun harus benar-benar mempunyai keakuratan yang tinggi karena dapat digunakan dalam situasi yang darurat. Patologi anatomi adalah ilmu mengenai organ yang memiliki kelainan dan dalam keadaan sakit. Ilmu ini diterapkan untuk berbagai tujuan seperti bedah dan ginekologi.
Etologi
Ilmu perilaku hewan, ilmu perilaku satwa atau juga disebut etologi (dari bahasa Yunani: ἦθος, ethos, "karakter"; dan –λογία, -logia) adalah suatu cabang ilmu zoologi yang mempelajari perilaku atau tingkah laku hewan, mekanisme serta faktor-faktor penyebabnya.
Meski sepanjang sejarah telah banyak naturalis yang mempelajari aneka aspek dari tingkah laku hewan, disiplin ilmu etologi modern umumnya dianggap lahir di sekitar tahun 1930an tatkala biolog berkebangsaan Belanda Nikolaas Tinbergen dan Konrad Lorenz, biolog dari Austria, mulai merintisnya. Atas jerih payahnya, kedua peneliti ini kemudian dianugerahi Hadiah Nobel dalam bidang kedokteran di tahun 1973.[1]
Ilmu perilaku hewan, pada keseluruhannya merupakan kombinasi kerja-kerja laboratorium dan pengamatan di lapangan, yang memiliki keterkaitan yang kuat dengan disiplin ilmu-ilmu tertentu semisal neuroanatomi, ekologi, dan evolusi. Seorang ahli perilaku hewan umumnya menaruh perhatian pada proses-proses bagaimana suatu jenis perilaku (misalnya agresi) berlangsung pada jenis-jenis hewan yang berbeda. Meski ada pula yang berspesialisasi pada tingkah laku suatu jenis atau kelompok kekerabatan hewan yang tertentu. Ahli perilaku hewan juga disebut etolog.
Asal nama
Istilah “etologi” diturunkan dari bahasa Yunani, sebagaimana ethos (ήθος) ialah kata Yunani untuk "kebiasaan". Kata lain yang diturunkan dari kata Yunani ethos ialah: etis dan etika. Pertama kali istilah ini diperkenalkan dalam bahasa Inggris oleh Myrmekolog Amerika William Morton Wheeler pada 1902. Pada awalnya, sedikit pandangan berbeda dari istilah itu diusulkan oleh John Stuart Mill dalam System of Logic 1843nya. Ia menganjurkan pengembangan sains baru, "etologi," yang tujuannya akan menjadi penjelasan dari perbedaan perseorangan dan nasional dalam karakter, pada dasar psikologi asosiasionistik. Penggunaan kata ini tak pernah dipakai, bagaimanapun.
Perbedaan dan persamaan dengan psikologi komparatif
Etologi dapat dibedakan dengan psikologi komparatif, yang juga mempelajari perilaku hewan, namun menguraikan studinya sebagai cabang psikologi. Jadi di mana psikologi komparatif memandang studi perilaku heawan dalam konteks dari apa yang dikenal sebagai psikologi manusia, etologi memandang studi perilaku hewan dalam konteks dari apa yang dikenal tentang anatomi dan fisiologi hewan. Lebih lanjut, psikolog komparatif awal berkonsentrasi pada studi pembelajaran, dan kemudian cenderung melihat pada perilaku dalam keadaan buatan, sedangkan para etolog awal berkonsentrasi pada perbuatan dalam keadaan alami, cenderung mendeskripsikannya naluriah. Kedua pendekatan ini saling melengkapi daripada bersaing, namun menimbulkan perspektif yang berbeda dan terkadang bertentangan dengan pendapat tentang zat bahan. Di samping itu, selama kebanyakan abad ke-20 psikologi komparatif berkembang paling kuat di Amerika Utara, sedangkan etologi lebih kuat di Eropa, dan ini menimbulkan perhatian berbeda seperti tiang pondasi filsafat yang agak berbeda dalam kedua studi itu. Perbedaan praktek ialah bahwa psikologi komparatif berkonsentrasi pada perolehan pengetahuan luas dari perilaku spesies yang lebih sedikit, sedangkan etolog lebih tertarik dalam perolehan pengetahuan dari perilaku dalam jajaran spesies yang luas, tak sekurangnya agar bisa membuat perbandingan berdasar kuat melintasi kelompok taksonomi. Para etolog telah membuat lebih banyak penggunaan dari metode komparatif yang sebenarnya daripada yang pernah diperoleh para psikolog komparatif.
Pola Aksi dan komunikasi hewan tertentu
Langkah penting, dihubungkan dengan nama Konrad Lorenz walau kemungkinan pada gurunya, Heinroth, ialah pengenalan pola aksi tertentu. Lorenz membuatnya terkenal sebagai tanggapan naluriah yang akan terjadi yang dapat dipercaya dalam kehadiran stimuli yang dapat dikenali (disebut stimuli tanda atau stimuli pembebasan). Pola aksi tertentu ini kemudian dapat dibandingkan melintasi spesies, serta persamaan dan perbedaan antara perilaku yang dibandiangkan dengan persamaan dan perbedaan dalam morfologi yang mana taksonomi berdasar. Studi dari Anatidae (bebek dan angsa) yang penting dan banyak dikutip oleh Heinroth menggunakan teknik ini. Para etolog mencatat bahwa stimuli yang membebaskan pola aksi tertentu umumnya menonjolkan kemunculan atau perilaku anggota lain spesies mereka sendiri, dan mereka dapat menunjukkan bagaimana bentuk penting komunikasi hewan dapat ditengahi dengan pola aksi tertentu yang sedikit sederhana. Pengamatan yang paling berpengalaman dalam bidang ini ialah studi oleh Karl von Frisch dari yang disebut “bahasa tarian” mendasari komunikasi lebah. Lorenz mengembangkan teori menarik dari evolusi komunikasi binatang berdasarkan pada pengamatannya terhadap alam pola aksi tertentu dan keadaan yang mana hewan memancarkannya.
Jejak
Penemuan terpenting kedua Lorenz mengenai pembelajaran awal burung nidifugous muda, proses yang disebutnya jejak. Lorenz mengamati bahwa keluarga burung sepertiangsa dan ayam secara spontan menuruti induknya dari hampir hari pertama setelah menetas, dan ia menemukan bahwa tanggapan berikut ini dapat dipindahkan pada stimulus yang berubah-ubah jika telur diinkubasi secara buatan dan stimulus dipertunjukkan selama periode kritik (kini disebut periode sensitif) yang mencakup hari-hari setelah penetasan. Konsep jejak ini telah secara luas diadopsi dalam psikologi pengembangan.
4 pertanyaan Tinbergen untuk para etholog
Kolaborator Lorenz, Niko Tinbergen, mengemukakan bahwa etologi selalu perlu memperhatikan 4 jenis penjelasan tiap hal perilaku:
§ fungsi: bagaimana perilaku berpengaruh kuat pada kesempatan hewan untuk kelangsungan hidup dan reproduksi?
§ yang menyebabkan: apakah stimuli yang mendapatkan tanggapan itu, dan bagaimana telah diubah oleh pembelajaran terkini?
§ pengembangan: bagaimana perilaku berubah dengan umur, dan apakah pengalaman awal yang perlu untuk perilaku untuk diperlihatkan?
§ sejarah evolusioner: bagaimana perilaku dibandingkan dengan perilaku bersama dalam spesies terkait, dan bagaimana mungkin telah timbul melalui proses filogeni?
Perkembangan etologi
Melalui karya Lorenz dan Tinbergen, etologi berkembang secara kuat di benua Eropa dalam tahun-tahun sebelum PD II. Setelah perang, Tinbergen pindah ke Universitas Oxford, dan etologi menjadi lebih kuat di Britania Raya, dengan pengaruh tambahan dari William Thorpe, Robert Hinde dan Patrick Bateson pada Sub-bagian Perilaku Hewan dari Universitas Cambridge, terletak di desa Madingley. Di masa ini, juga, etologi mulai berkembang secara kuat di Amerika Utara.
Lorenz, Tinbergen, dan von Frisch secara bersama-sama dianugerahi Hadiah Nobel pada 1973 untuk karya mereka dalam etologi pengembangan.
Ethologi sosial dan pengembangan terkini
Pada 1970, etolog Inggris John H. Crook menerbitkan naskah penting yang mana ia membedakan etologi komparatif dengan etologi sosial, dan mengemukakan bahwa banyak dari etologi yang telah ada sampaio kini sesungguhnya merupakan etologi komparatif, memandang hewan sebagai individu, sedangkan di masa depan, para etolog akan memerlukan konsentrasi pada perilaku kelompok sosial dari hewan dan struktur sosial di dalamnya. Ini telah mengetahui sebelumnya. Buku E. O. Wilson‘’Sosiobiologi’’ muncul pada 1975, dan sejak saat itu studi perilaku telah lebih banyak berkaitan dengan aspek sosial. Juga telah didorong dengan yang lebih kuat, namun lebih njlimet, Darwinisme yang dihubungkan dengan Wilson dan Richard Dawkins. Pengembangan terkait ekologi perilaku juga telah membantu mengubah etologi. Di saat yang sama persesuaian substansial dengan psikologi komparatif telah terjadi, maka studi ilmiah modern pada perilaku menawarkan spektrum pendekatan tanpa kelim secara kurang lebih, dari kesadaran hewan, psikologi komparatif yang lebih tradisional, etologi, sosiobiologi dan ekologi perilaku.
Genetika
Genetika (dari bahasa Yunani γέννω atau genno yang berarti "melahirkan") merupakan cabang biologi yang penting saat ini. Ilmu ini mempelajari berbagai aspek yang menyangkut pewarisan sifat dan variasi sifat pada organisme maupun suborganisme (seperti virus dan prion). Ada pula yang dengan singkat mengatakan, genetika adalah ilmu tentang gen. Nama "genetika" diperkenalkan oleh William Bateson pada suatu surat pribadi kepada Adam Chadwick dan ia menggunakannya pada Konferensi Internasional tentang Genetika ke-3 pada tahun 1906.
Bidang kajian genetika dimulai dari wilayah molekular hingga populasi (lihat entri biologi). Secara lebih rinci, genetika berusaha menjelaskan
Meskipun orang biasanya menetapkan genetika dimulai dengan ditemukannya kembali naskah artikel yang ditulis Gregor Mendel pada tahun 1900, sebetulnya kajian genetika sudah dikenal sejak masa prasejarah, seperti domestikasi dan pengembangan trah-trah murni (pemuliaan) ternak dan tanaman. Orang juga sudah mengenal efekpersilangan dan perkawinan sekerabat serta membuat sejumlah prosedur dan peraturan mengenai hal tersebut sejak sebelum genetika berdiri sebagai ilmu yang mandiri. Silsilah tentang penyakit pada keluarga, misalnya, sudah dikaji orang sebelum itu. Kala itu, kajian semacam ini disebut "ilmu pewarisan" atau hereditas.
Awal mula dan konsep dasar
Awal mula
Sejumlah percobaan terdokumentasi yang terkait dengan genetika telah banyak dilakukan pada masa sebelum Mendel, yang kelak banyak membantu memberikan bukti bagi teori Mendel. Percobaan-percobaan itu misalnya adalah sebagai berikut.
§ Pembuatan Raphanobrassica melalui persilangan lobak dan kubis pada abad ke-17 oleh Köhlreuter, seorang pemulia sayuran berkebangsaan Jerman, untuk menghasilkan tanaman yang menghasilkan umbi dan krop kubis sekaligus, meskipun tidak berhasil.
§ Penemuan dan penjelasan tentang pembuahan berganda pada tumbuhan berbunga (Magnoliophyta) oleh E. Strassburger (1878) dan S. Nawaschin (1898);
§ Percobaan terhadap ribuan persilangan oleh Charles Darwin pada abad ke-19 yang hasilnya diterbitkan pada 1896 dengan judul The variation of animals and plants under domestication) dan berhasil mengidentifikasi adanya penurunan penampilan pada generasi hasil perkawinan sekerabat (depresi inbred) dan penguatan penampilan pada hasil persilangan antarinbred (heterosis) meskipun dia tidak bisa memberikan penjelasan;
§ Usaha menjelaskan kemiripan antara orang tua dan anak oleh Karl Pearson melalui metode regresi (yang malah menjadi dasar dari banyak teknik statistika modern).
Pada masa pra-Mendel, orang belum mengenal gen dan kromosom (meskipun DNA sudah diekstraksi namun pada abad ke-19 belum diketahui fungsinya). Saat itu orang masih beranggapan bahwa sifat diwariskan lewat sperma (tetua betina tidak menyumbang apa pun terhadap sifat anaknya).
Peletakan dasar ilmiah melalui percobaan sistematik baru dilakukan pada paruh akhir abad ke-19 oleh Gregor Johann Mendel. Ia adalah seorang biarawan dari Brno (Brünn dalam bahasa Jerman), Kekaisaran Austro-Hungaria (sekarang bagian dari Republik Ceko). Mendel disepakati umum sebagai 'pendiri genetika' setelah karyanya "Versuche über Pflanzenhybriden" atau Percobaan mengenai Persilangan Tanaman (dipublikasi cetak pada tahun 1866) ditemukan kembali secara terpisah oleh Hugo de Vries, Carl Correns, dan Erich von Tschermak pada tahun 1900. Dalam karyanya itu, Mendel pertama kali menemukan bahwa pewarisan sifat pada tanaman (ia menggunakan tujuh sifat pada tanaman kapri, Pisum sativum) mengikuti sejumlah nisbah matematika yang sederhana. Yang lebih penting, ia dapat menjelaskan bagaimana nisbah-nisbah ini terjadi, melalui apa yang dikenal sebagai 'Hukum Pewarisan Mendel'.
Konsep dasar
Dari karya ini, orang mulai mengenal konsep gen (Mendel menyebutnya 'faktor'). Gen adalah pembawa sifat. Alel adalah ekspresi alternatif dari gen dalam kaitan dengan suatu sifat. Setiap individu disomik selalu memiliki sepasang alel, yang berkaitan dengan suatu sifat yang khas, masing-masing berasal dari tetuanya. Status dari pasangan alel ini dinamakan genotipe. Apabila suatu individu memiliki pasangan alel sama, genotipe individu itu bergenotipe homozigot, apabila pasangannya berbeda, genotipe individu yang bersangkutan dalam keadaan heterozigot. Genotipe terkait dengan sifat yang teramati. Sifat yang terkait dengan suatu genotipe disebut fenotipe.
Setelah penemuan ulang karya Mendel, genetika berkembang sangat pesat. Perkembangan genetika sering kali menjadi contoh klasik mengenai penggunaan metode ilmiahdalam ilmu pengetahuan atau sains.
Berikut adalah tahapan-tahapan perkembangan genetika:
1900 Penemuan kembali hasil karya Mendel secara terpisah oleh Hugo de Vries (Belgia), Carl Correns (Jerman), dan Erich von Tschermak (Austro-Hungaria) ==> awalgenetika klasik;
1908 dan 1909 Peletakan dasar teori genetika populasi oleh Weinberg (dokter dari Jerman) dan secara terpisah oleh James W. Hardy (ahli matematika Inggris) ==> awal genetika populasi;
1910 Thomas Hunt Morgan menunjukkan bahwa gen-gen berada pada kromosom, menggunakan lalat buah (Drosophila melanogaster) ==> awal sitogenetika;
1918 Ronald Fisher (ahli biostatistika dari Inggris) menerbitkan On the correlation between relatives on the supposition of Mendelian inheritance (secara bebas berarti "Keterkaitan antarkerabat berdasarkan pewarisan Mendel"), yang mengakhiri perseteruan antara teori biometri (Pearson dkk.) dan teori Mendel sekaligus mengawali sintesis keduanya ==> awal genetika kuantitatif;
1927 Perubahan fisik pada gen disebut mutasi;
1928 Frederick Griffith menemukan suatu molekul pembawa sifat yang dapat dipindahkan antarbakteri (konjugasi);
1941 Edward Lawrie Tatum and George Wells Beadle menunjukkan bahwa gen-gen menyandi protein, ==> awal dogma pokok genetika;
1944 Oswald Theodore Avery, Colin McLeod and Maclyn McCarty mengisolasi DNA sebagai bahan genetik (mereka menyebutnya prinsip transformasi);
1950 Erwin Chargaff menunjukkan adanya aturan umum yang berlaku untuk empat nukleotida pada asam nukleat, misalnya adenin cenderung sama banyak dengantimin;
1952 Hershey dan Chase membuktikan kalau informasi genetik bakteriofag (dan semua organisme lain) adalah DNA;
1953 Teka-teki struktur DNA dijawab oleh James D. Watson dan Francis Crick berupa pilin ganda (double helix), berdasarkan gambar-gambar difraksi sinar X DNA dariRosalind Franklin ==> awal genetika molekular;
1958 Eksperimen Meselson-Stahl menunjukkan bahwa DNA digandakan (direplikasi) secara semikonservatif;
1970 Enzim restriksi ditemukan pada bakteri Haemophilus influenzae, memungkinan dilakukannya pemotongan dan penyambungan DNA oleh peneliti (lihat juga RFLP) ==> awal bioteknologi modern;
1977 Sekuensing DNA pertama kali oleh Fred Sanger, Walter Gilbert, dan Allan Maxam yang bekerja secara terpisah. Tim Sanger berhasil melakukan sekuensing seluruh genom Bacteriofag Φ-X174;, suatu virus ==> awal genomika;
1983 Perbanyakan (amplifikasi) DNA dapat dilakukan dengan mudah setelah Kary Banks Mullis menemukan Reaksi Berantai Polymerase (PCR);
1995 Sekuensing genom Haemophilus influenzae, yang menjadi sekuensing genom pertama terhadap organisme yang hidup bebas;
1998 Hasil sekuensing pertama terhadap eukariota multiselular, nematoda Caenorhabditis elegans, diumumkan;
2003 Proyek Genom Manusia (Human Genome Project) menyelesaikan 99% pekerjaannya pada tanggal (14 April) dengan akurasi 99.99%i akibat pendalaman terhadap suatu aspek tertentu dari objek kajiannya.
Ekologi
Ekologi adalah ilmu yang mempelajari interaksi antara organisme dengan lingkungannya dan yang lainnya. Berasal dari kata Yunanioikos ("habitat") dan logos ("ilmu"). Ekologi diartikan sebagai ilmu yang mempelajari baik interaksi antar makhluk hidup maupun interaksi antara makhluk hidup dan lingkungannya. Dalam ekologi, kita mempelajari makhluk hidup sebagai kesatuan atau sistem dengan lingkungannya.
Pembahasan ekologi tidak lepas dari pembahasan ekosistem dengan berbagai komponen penyusunnya, yaitu faktor abiotik danbiotik. Faktor biotik antara lain suhu, air, kelembapan, cahaya, dan topografi, sedangkan faktor biotik adalah makhluk hidup yang terdiri dari manusia, hewan, tumbuhan, dan mikroba. Ekologi juga berhubungan erat dengan tingkatan-tingkatan organisasi makhluk hidup, yaitu populasi, komunitas, dan ekosistem yang saling mempengaruhi dan merupakan suatu sistem yang menunjukkan kesatuan.
Ekologi, biologi dan ilmu kehidupan lainnya saling melengkapi dengan zoologi dan botani yang menggambarkan hal bahwa ekologi mencoba memperkirakan, dan ekonomi energi yang menggambarkan kebanyakan rantai makanan manusia dan tingkat tropik.
Ekowilayah bumi dan riset perubahan iklim ialah dua wilayah di mana ekolog (orang yang mempelajari ekologi) kini berfokus.
Ekologi dalam politik
Ekologi dalam politik
Ekologi menimbulkan banyak filsafat yang amat kuat dan pergerakan politik – termasuk gerakan konservasi, kesehatan, lingkungan,dan ekologi yang kita kenal sekarang. Saat semuanya digabungkan dengan gerakan perdamaian dan Enam Asas, disebut gerakan hijau. Umumnya, mengambil kesehatan ekosistem yang pertama pada daftar moral manusia dan prioritas politik, seperti jalan buat mencapai kesehatan manusia dan keharmonisan sosial, dan ekonomi yang lebih baik.
Orang yang memiliki kepercayaan-kepercayaan itu disebut ekolog politik. Beberapa telah mengatur ke dalam Kelompok Hijau, namun ada benar-benar ekolog politik dalam kebanyakan partai politik. Sangat sering mereka memakai argumen dari ekologi buat melanjutkan kebijakan, khususnya kebijakan hutan dan energi. Seringkali argumen-argumen itu bertentangan satu sama lain, seperti banyak yang dilakukan akademisi juga.
Ekologi dalam ekonomi
§ Lynn Margulis mengatakan bahwa studi ekonomi bagaimana manusia membuat kehidupan. Studi ekologi bagaimana tiap binatang lainnya membuat kehidupan.
§ Mike Nickerson mengatakan bahwa "ekonomi tiga perlima ekologi" sejak ekosistem menciptakan sumber dan membuang sampah, yang mana ekonomi menganggap dilakukan "untuk bebas".
Ekonomi ekologi dan teori perkembangan manusia mencoba memisahkan pertanyaan ekonomi dengan lainnya, namun susah. Banyak orang berpikir ekonomi baru saja menjadi bagian ekologi, dan ekonomi mengabaikannya salah. "Modal alam" ialah 1 contoh 1 teori yang menggabungkan 2 hal itu.
Ekologi dalam kacamata antropologi
Terkadang ekologi dibandingkan dengan antropologi, sebab keduanya menggunakan banyak metode buat mempelajari satu hal yang yang kita tak bisa tinggal tanpa itu. Antropologi ialah tentang bagaimana tubuh dan pikiran kita are dipengaruhi lingkungan kita, ekologi ialah tentang bagaimana lingkungan kita dipengaruhi tubuh dan pikiran kita.
Beberapa orang berpikir mereka hanya seorang ilmuwan, namun paradigma mekanistik bersikeras meletakkan subyek manusia dalam kontrol objek ekologi — masalah subyek-obyek. Namun dalam psikologi evolusioner atau psikoneuroimunologi misalnya jelas jika kemampuan manusia dan tantangan ekonomi berkembang bersama. Dengan baik ditetapkan Antoine de Saint-Exupery: "Bumi mengajarkan kita lebih banyak tentang diri kita daripada seluruh buku. Karena itu menolak kita. Manusia menemukan dirinya sendiri saat ia membandingkan dirinya terhadap hambatan."
Beberapa Cabang Ilmu dari Ekologi
Karena sifatnya yang masih sangat luas, maka ekologi mempunyai beberapa cabang ilmu yang lebih fokus, yaitu:
§ Behavioural ecology
§ Community ecology or synecology
§ Ecophysiology
§ Ecosystem ecology
§ Evolutionary ecology
§ Global ecology
§ Human ecology
§ Population ecology
Baca Juga Yang Lainnya Tentang :
