Biologi adalah ilmu
mengenai kehidupan. Istilah ini diambil dari bahasa Belanda "biologie", yang juga diturunkan dari gabungan
kata bahasa Yunani, βίος, bios
("hidup") dan λόγος,logos ("lambang",
"ilmu").
Biologi
adalah ilmu tertua bisa dibuktikan pada situs Assyiria dan Babilonia (3500 SM),
situs tersebut menunjukan bahwa bangsa Assyiria dan Babilonia sudah bercocok
tanam dan dan mengenal ilmu pengobatan.
Di
Mesir, ilmu biologi diterapkan dalam pengobatan sejak 2000 tahun SM. Contoh
yang bisa kita temui diantaranya adalah mumi; mayat yang diawetkan. Bangsa
mesir sudah mampu membuat semacam balsem untuk mengawetkan mayat dari
tumbuh-tumbuhan. Perkembangan biologi di wilayah Arab sangat pesat berkat pengetahuan Al jahiz tentang binatang,
dan Ibnu Sina tentang ilmu kedokteran.
Bangsa
China sudah mengenali tanaman obat sejak 2800 tahun SM. Reruntuhan di
Mohenjodaro (2500 SM) menunjukan bahwa penduduknya sudah memanfaatkan sekitar
960 jenis tanaman untuk pengobatan. Termasuk ilmu anatomi, fisiologi, patologi,
da ilmu bedah.
Selanjutnya
perkembangan biologi merambah ke berbagai bangsa dan melahirkan tokoh-tokoh
baru, seperti Leonardo da Vinci, Otto Brunfels, Leonhard Fuchs, Pierre Belon,
dan masih banyak lagi.
Aristoteles
pada pertegahan abad ke-4 SM, memperkenalkan dasar-dasar taksonomi,
mengelompokkan hewan berdarah dan tidak berdarah. Hewan berdarah merupakan
hewan-hewan besar, seperti ikan, mamalia, burung, reptil, dan amfibi. Hewan
tidak berdarah merupakan hewan-hewan kecil, seperti udang-udangan, Cephalopoda,
serangga, dan Testacea. Selain itu, Aristoteles juga menemukan bahwa hewan
memiliki paru-paru, bernafas dengan udara, berdarah panas, dan menghasilkan
keturuanan. Selain itu, ia juga menemukan ilmu tentang reproduksi dan
hereditas, termasuk teori abiogenesis atau generatio spontanea.
Pada
abad ke-17, mikroskop ditemukan oleh Leeuwenhoek. Penemuan ini menjadi awal
munculnya pengetahuan biologi yang bersifat mikroskopis seperti mikroorganisme.
Penemuan ini juga melahirkan cabang ilmu biologi baru yang bersifat
mikroskopis, seperti embriologi dan mikrobiologi. Tokoh-tokoh yang bejasa di
pada saat itu diantaranya ialah Roobert Hooke, Fransisco Redi, Lazzaro
Sapallanzani, dan Louis Pasteur. Pada abad ke-17 dan 18, John Ryan dan Corolus
Linnaeus mengusulkan suatu sistem klasifikasi yang bersifat universal yang
berlaku untuk hewan dan tumbuhan. Sistem inilah yang menjadi rujukan sistem
klasifikasi moderen.
Kata
biologi diperkenalkan di Jerman pada tahun 1800, lalu dipopulerkan oleh
Jean-Baptis de Lamarck dari Perancis
Ilmu biologi banyak berkembang pada
abad ke-19, dengan ilmuwan menemukan bahwa organisme memiliki karakteristik
pokok. Biologi kian merupakan subyek pelajaran sekolah dan universitas dai
seluruh dunia.
Perkembangan biologi sains sampai
abad ke-20
A. Biologi Sel dan embriologi
Pada
tahun 1895, Charles Overton menyatakan bahwa membran terdiri dari lipid.
Berdasarkan pengamatannya bahawa unsur yang larut dalam lemak memasuki sel
lebih cepat dari unsur yang tidak larut dalam lipid. Dua puluh tahun kemudian,
membran sel diisolasi dari sel darah merah dan dianalisis secara kimiawi dan
ditemukan adanya unsur lipid dan protein.
Pada
tahun 1917, Irving Langmuir membuat membran tiruan dengan menambahkan
fosfolipid yang dilarutkan dalam benzene ke dalam air. Hasilnya setelah benzene
menguap, fosfolipid tertinggal sebagai lapisan yang menutupi permukaan air
dengan hanya bagian hidrofilnya yang terbenam dalam air.
Tahun
1925, E Gorter dan F. Grendel menyatakan bahwa membran sel terdiri dari
dua lapis (bilayer). Tahun 1935, Hugh Davson dan James Danielli memperbaiki
nya dengan mengajukan model sandwich: fosfolipid bilayer diantara dua lapis
protein globular.
Ketika
ilmuwan pertama kalinya menggunakan mikroskop elektron tahun 1950-an
penggambaran model membran Davson dan Danielli menjadi lebih jelas. Tahun
1960-an sandwichnya Davson-Danielli diterima secara mneyeluruh sebagai struktur
yang bukan hanya untuk plasma membran tetapi juga untuk seluruh membran
internal dari sel. Tetapi di akhir abad ke-20 banyak ahli biologi sel yang
melihat dua kekeliruan dari model tersebut. Pertama generalisasi bahwa seluruh
membran sel identik dibantah. Tidak semua membran terlihat sama di bawah
mikroskop elektron. Sebagai contohnya, membran plasma berukuran 7-8 nm dan
memiliki struktur tiga lapisan, sedangkan membran dalam mitokondria tebalnya
hanya 6 nm dan dalam mikrograf elektron tampak seperti barisan manik-manik.
Membran mitokondia juga memiliki persentase protein yang lebih banyak dan ada
perbedaan dalam jenis fosfolipinya. Membran dengan fungsi yang berbeda, berbeda
dalam struktur dan susunan kimianya. Masalah kedua adalah penempatan protein.
Membran bersifar amphipathic, jika protein ditempatkan pada permukaan membran,
maka bagian hidrofobiknya akan berada dilingkungan air.
Pada
tahun 1972, S.J Singer dan G. Nicolson meninjau ulang model
membran yang menempatkan protein pada daerah yang sesuai dengan sifat amfifatik
membran. Mereka menyatakan bahwa protein membran tersebar dan secara terpisah
tertanam ke dalam lapisan fosfolipid, dengan hanya daerah hidrofilik yang menonjok
keluar ke daerah yang ada air. Susunan molekul seperti ini memaksimalkan kontak
daerah hidrofilik dari protein dan fosfolipid dengan air sedangkan bagian
hirofobiknya dengan lingkungan air. Struktur seperti kemudian disebut fluid
mosaic model.
Pada tahun 1891, Driesch (1867-1941) meneliti
tentang reproduksi sel, fertilisasi dan multiplikasi sel menjadi organism baru.
Ia menemukan bahwa telur urchin laut membelah menjadi dua bagian, berkembang
menjadi dua larva yang lengkap.
Pada
tahun 1900, Loeb (1859-1924)menyatakan bahwa telur yang tidak dibuahi
dapat diinduksi dengan perlakuan kimia tertentu menjadi organisme sempurna.
Pada
tahun 1931, Spemann (1869-1941), Holftreter dan Mangold mendemontrasikan
bahwa pemberian senyawa kimia atau stimulus kimia tertentu kepada telur yang
tidak dibuahi mampu menginduksi pembentukan organsime utuh; sedangkan untuk
yang lainnya, perlakuan hanya pada tahap lebih lanjut ketika ormanisme tumbuh
mampu menghasilkan bagian-bagian tubuh tertentu seperti mata atau anggota tubuh
lainnya.
Pada
tahun 1907 R.G Harrison (1870-1959) dan Fell pada tahun 1928
menemukan teknik mengkultur jaringan dan organ pada organisme yang lebih
tinggi. Penelitian ini menunjukkan bahwa setelah terpisah dari tubuh, sel terus
tumbuh dan membelah dan masih memiliki karakter aslinya. Carrel (1873-1944)
membuka peluang untuk trasnplantasi organ secara steril pada hewan dan manusia.
Pelopor
transplantasi inti pertama dilakukan oleh ahli embrilogi Amerika bernama Robert
Briggs dan Thomas King selama tahun 1950-an. Eksperimen ini
dikembangkan oleh John Gurdon (Inggris) dengan merusakkan atau
menghilangkan inti sel dari sel telur katak kemudian menanam inti dari embrio
berudu dari species yangsama. Hasilnya inti yang ditranplantasikan tersebut
mendukung perkembangan normal donor.
Tahun
1997 Peneliti Scotlandia Ian Wilmut dan kawan-kawan berhasil mengklon
domba dewasa dengan inti sel kelenjar mamae ke dalam sel telur yang tidak
dibuahi dari domba yang lain. Domba “dolly” ini secara kromosomal identik
dengan donor. Juli 1998 peneliti dari Hawaii
melaporkan pengkloningan lebih dari 50 tikus menggunakan inti dari sel ovarium
B. Mikrobiologi
Sejarah
penemuan virus dimulai abad ke 19 dengan ditemukannya kelainan pada daun
tembakau berbintik kuning oleh Adolf Meyer seorang ilmuwan Jerman tahun
1883.
Pada abad
ke-20 pengetahuan tentang virus yaitu bahwa virus bersifat patogen dan dapat
menular, virus pun tidak dapat ditumbuhkan dalam medium tumbuh bakteri. Dua
orang ilmuwan bernama Twort (1916) dan d’Herelle (1917) menemukan
virus yang menyerang bakteri dan menyebabkan bakteri lisis (pecah). Virus ini
kemudian disebut bakteriofag atau sering disebut fag (phage) saja.
Pada
tahun 1935 Wendell Stanley seorang ilmuwan Amerika berhasil
mengkristalkan mahluk hidup yang menyerang tanaman tembakau tersebut. Mahluk
tersebut kemudian dibneri nama TMV (Tobacco Mosaic Virus) Stanley menemukanan bahwa virus dapat
mengkristal pada saat bersamaan masih memiliki sifat-sifat organisme hidup.
Partikel virus dapat berkembang biak dalam inang yang baru. Gortner dan Laidlaw
secara terpisah mengemukakan pandangannya bahwa virus merupakan bentuk
organisme paratisik yang lebih terspesialisasi. Sejak itulah penelitian tentang
virus berkembang. Tahun 1980-an muncul penemuan virus HIV dan AIDS. Tahun 1993
Hantavirus dan sebagainya.
C. Genetika dan Hereditas
1. Genetika
§
Pada tahun 1944 Oswald Avery. Seorang kebangsaan Amerika,
Avery memurnikan berbagai senyawa kimia dari baketri patogen yang dipanaskan,
kemudian memindahkan DNA nya saja ke bakteri non patogen hidup. Avery dkk
yaitu Maclyn McCarty dan Colin MacLeod mengumumkan bahwa agen
tranformasi adalah DNA. Temuan ini disambut dengan penuh keragu-raguan. Sebab
pengetahuan semula adalah protein lah sebagai pembawa materi genetik dan pada
waktu itu sedikit sekali pengetahuan tentang DNA.
§
Tahun
1952 Alfred Hershey dan Martha Chase menemukan bahwa DNA adalah
materi genetik baktriofag yang disebut sebagai T2. pada waktu tersebut para
ilmuwan tahu bahwa virus memiliki dua komponen kimia yaitu DNA dan protein.
Untuk menjawab hal ini Hershey dan Chase melakukan eksperimen dengan
menggunakan kedua komponen T2 tersebut yaitu protein dan DNA. Mereka
menggunakan isotof radioaktif yang berbeda untuk menandai DNA dan protein.
(Cara kerjanya seperti dalam gambar pada lampiran). Hasilnya pada supernatan
yang mengadnung partikel virus hanya ditemukan radioaktif yang menandai protein
sedangkan DNA yang ditandai ditemukan pada pelletnya. Ketika bakteri ini
dikembalikan ke medium kultur terjadi infeksi dan E. coli melepaskan fag
yang mengandung radioaktif. Jadi mereka menyimulkan bahwa DNA lah yang memasuki
inang sedangkan protein tetap tertinggal bersama badan virus.
§
Pada
tahun 1950-an susunan ikatan kovalen polimer asam nukleat mendapat perhatian
ilmuwan. Sebelumnya tahun 1932 Astbury menemukan struktur polimer fiber
yang terdiri dari empat nukleosida yaitu Purin, adenin, guanin dan pirimidin,
sitisin dan tianin (Uridin dalam DNA). Kemudian penelitian tentang struktur DNA
berkembang. Ssalah satu yang terkenal yaitu James Watson (Amerika) dan Francis
Crick (Inggris). Watson dan Crick menggambarkan model DNA dengan dobel helix
dengan bantuan dari gambar melalui metode kristalografi sinar-X Maurice
Wilkins dan Rosalind Franklin. Temuan ini yang mendorong penelitian
tentang replikasi berkembang.
b.
Hereditas
·
Pada
tahun 1901 Hugo De Vries (Belanda), Carl Correns (Jerman) dan Erick
Von Tschermak (Austria) secara terpisah menemukan kembali hukum mendel yang
diterbitkan 35 tahun yang lalu. Penemuan ini medorong penelitian ilmuan tentang
pewarisan sifat keturunan.
·
1902
Walter S. Sutton, Theodor Boveri secara terpisah mngemukakan tentang
teori kromosom dan pewarisan sifat. Menurut teori ini gen memiliki lokus
tersendiri di dalam kromosom. Baru pada tahun 1906 Johansen (Denmark)
menamainya pembawa sifat keturunan ini sebagai gen.
·
Thomas
Hunt Morgan seorang
embriologist Colombia
menemukan adanya gen terpaut sex (sex-linked genes) pada awal abad
ke-20. pada tahun 1909 seorang Fisikawan Inggris Archibald Garrod menyatakan
bahwa gen menentukan fenotif melalui enzim sebagai katalis proses tertentu di
dalam sel. Pengetahuan tentang pembelahan sel, mikroorganisme penyebab mutasi
menggugah ilmuwan untuk meneliti tentang kanker.
D. Teori Evolusi
Sejak
ditemukannya artikel penelitian Mendel para ahli genetika percaya bahwa hukum
pewarisan bertentangan dengan seleksi alam Darwin. Darwin menekankan karakter
kuantitatif dalam populasi yang bervariasi. Dan kita sekarang mengetahui bahwa
karakter kuntitatif dipengaruhi oleh lokus gen ganda. Sedangkan Mendel dan ahli
genetik lainnya di awal abad ke-20, mengenalnya hanya sebagai ciri yang
terpisah pada individu yang berbeda. Teori evolusi yang komprehensif dikenal
sebgai sintesis modern diliris tahun 1940-an disebut sintesis karena merupakan
integrasi dari penemuan dan pendapar berbagai bidang.
Diantara
pencipta teori ini yaitu Theodosius Dobzhansky (ahli genetika), Ernst
Mayr (ahli taksonomi), George Gaylord Simpson (ahli palaontologi)
dan G. Ledyard Stebbins (ahli botani). Teori ini menekankan pentingnya
populasi sebagai unit evolusi.
Tahun
1972 Niles Eldredge dan Stephen Jay Gould mengemukakan teori
keseimbangan bersela (punctuated equilibrum) sebagai perluasan dari teori
sintesis modern. Menurut teori ini spesiasi terjadi pada populasi allopatrik
yang kecil.
E.
Fisiologi
Mulai berkembang pada abad ke 17 dan 18 : kemajuan
dalam ilmu fisika dan kimia. Pertengahan abad ke 19 : cabang ilmu yang berdiri
sendiri dengan terbitnya "history of botany" oleh Sachs
(1860), disusul "Lecturers on the physiology of plants" oleh Sachs
(1887) dan "Physiology of Plants" oleh Pfeffer (1887). Pertengahan
abad ke-20 : jurnal khusus yang memuat hasil-hasil penelitian, seperti
"Plant Physiology" (mulai 1925) dan "Annual Peview of Plant
Physiology" (1950).
Dokter tenar Inggris, William Harvey, penemu
peredaran darah dan fungsi jantung, dilahirkan tahun 1578 di kota Folkstone,
Inggris. Bukunya yang masyhur An Anatomical Treatise on the Movement of the
Heart and Blood in Animals (Gerak otomatis anatomi jantung dan darah binatang)
terbit tahun 1628, tepat sekali jika disebut sebuah buku penting di sepanjang
sejarah fisiologi. Memang, nyatanya merupakan titik mula lahirnya ilmu
fisiologi modern. Arti penting utamanya tidaklah terletak pada penggunaan
langsungnya melainkan pada peletakan pengertian dasar yang menjelaskan
bagaimana tubuh manusia bekerja. Sejarah perkembangan ilmu fisiologi tumbuhan
Untuk kita sekarang yang dibesarkan dengan
pengetahuan peredaran darah, akan menganggap teori Harvey sebagai sesuatu yang sepenuhnya jelas.
Tetapi, apa yang kini tampak sederhana dan nyata, tidaklah begitu halnya bagi
para biolog jaman lampau. Penulis-penulis terkemuka di bidang biologi telah
memaparkan berbagai pendapat, antara lain:
Galen, dokter besar di jaman dulu, orang yang
secara pribadi meneliti dan merenungkan dengan cermat tentang jantung dan
saluran darah, tak pernah menduga bahwa darah bersirkulasi. Juga hal ini lolos
dari pengamatan Aristoteles kendati dia menaruh perhatian utama terhadap
biologi. Bahkan sesudah penerbitan buku Harvey
pun banyak dokter yang ogah-ogahan menerima pendapat bahwa darah dalam tubuh
manusia secara tetap berputar dalam saluran pada sistem yang tetap, dan jantung
menyediakan tenaga untuk mengalirkan darah itu.
Harvey pertama-tama menyusun pendapat tentang
sirkulasi darah itu dengan jalan membuat perhitungan secara arithmatik yang
sederhana. Dia memperkirakan bahwa jumlah darah yang dipancarkan oleh tiap
denyut jantung sekitar 2 ons. Karena jantung berdenyut 72 kali per menit,
penjumlahannya dapat disimpulkan sekitar 540 pon darah dipancarkan tiap jam ke
dalam aorta. Tetapi, jumlah yang 540 pon melebihi jumlah berat badan seorang
manusia normal, bahkan jauh melebihi jumlah berat badan itu sendiri. Karena itu
jelas buat Harvey bahwa darah yang sama secara tetap berputar lewat jantung.
F. Ekologi
Menurut beberapa catatan, ekologi sebagai
sebuah ilmu sesungguhnya lahir sebagai akibat dari perkembangan ilmu Natural
History (ilmu sejarah alam).
·
Pada
kurun abad 16-17. Pada waktu itu, seiring dengan berkembangnya ilmu
pengetahuan, salah satu fokus ilmu Natural History yang mengulas
tentang keterkaitan organisme dengan lingkungannya pun berkembang. Dalam proses
perkembangan ilmu Natural History tersebut, muncullah
Ernest Haeckel (1834-1919),
seorang ahli biologi asal Jerman, yang tercatat dalam sejarah sebagai orang
yang pertamakali menggunakan istilah ekologi pada pertengahan 1860-an.
·
Darwin,
dalam buku ditahun 1859, On The Origin of Species, menyatakan bahwa
"tumbuhan dan hewan, seringkali terpisah di alam, terikat bersama dalam
sebuah jaring hubungan kompleks."
·
Kurang
lebih 40 tahun setelah itu, sekitar tahun 1900, legitimasi ekologi sebagai
sebuah ilmu pun kian mantap. Pada era
tersebut muncul kesadaran bahwa peradaban dimana pun berada tidak akan bisa
bertahan jika terus-menerus mengabaikan permasalahan lingkungan. Meski berkembang pesat, gerakan-gerakan
tersebut belumlah bisa mencapai hasil yang maksimal karena hampir di seluruh penjuru dunia tengah berada
dalam kecamuk perang dunia.
·
Eugene Odum meneruskan dan memperjelas definisi
dan konsep ekologi, dan mengkompilasinya dalam daftar 20 prinsip ekologi dalam
artikelnya: Great Ideas in Ecology
for the 1990s, (1992). termasuk thermodinamika, seleksi alam, perilaku siklis
dan hubungannya. 5 hal terakhir dalam daftarnya Odum berbubungan dengan ekologi
manusia dan interface ekologi-ekonomi, yang dia pertimbankan perlu menjadi
fokus utama dalam lingkungan pendidikan dalam memandang meningkatnya dampak
global yang begitu serius sebagai hasil dari aktifitas manusian (odum ,1992)
Pada
masa yang sama, ekologist lainnya seperti Aldo Leopold dan Rachel Carson, mulai
menyadari perlunya konservasi ekosistem. dan untuk mengeksplorasi hubungan
antaran manusia n dan penggunaan lahan, sebagai hal yang penting seperti isu
polusi.
·
Akhir dari abad 20, Pollan dan Orr
mengeksplorasi bidang ekologi di kehidupan kita sehari-hari. Pollan
mengilustrasikan bagaimana manusia dan tumbuhan berkoevolusi dan membentuk
hubungan satu sama lain. Orr menawarkan tujuan pendidikan ekologi untuk
pelajar, dia merasa bahwa tidak ada pelajar yang lulus tanpa pemahaman dasar
yang komprehensif.
Morris (1998) mengemukakan Cultural
Ecology yang mempelajari hubungan alam, manusia dan kaitannya dengan tanah. Ia mengatakan
bahwa tipe ekologi ini, menekankan budaya dan telah memberikan dampak budaya
dan aspek yang berbeda dari seni, nilai, buaya, sistem kepercayaan dari berbagai
grup entik yang berbeda. Perkembangan ilmu sains Biologi ini serentak jga
dengan cabang – cabang ilmu biologi lainnya.
