Sejarah Perkembangan Biologi

Ilmu biologi dirintis oleh Aristoteles, ilmuwan berkebangsaan Yunani. Dalam terminologi Aristoteles, “filosofi alam” adalah cabang filosofi yang meneliti fenomena alam, dan mencakupi bidang yang kini disebut sebagai fisika, biologi, dan ilmu pengetahuan alam lainnya.

Berbagai penelitian telah dilakukan oleh Aristoteles. Salah satunya melakukan penelitian sejarah alam di Pulau Lesbos. Hasil penelitiannya, termasuk Sejarah Hewan, Generasi Hewan, dan Bagian Hewan, berisi beberapa observasi dan interpretasi, dan juga terdapat mitos-mitos dan kesalahan-kesalahan. Bagian yang penting adalah mengenai kehidupan laut. Ia memisahkan mamalia laut dari ikan, dan mengetahui bahwa hiu dan pari adalah  bagian dari grup yang ia sebut Selachē (selachians).

Istilah biologi dalam pengertian modern diperkenalkan secara terpisah oleh Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802) dan Jean-Baptiste Lamarck (Hydrogéologie, 1802). Namun, istilah biologi sebenarnya telah dipakai pada 1800 oleh Karl Friedrich Burdach. Bahkan, sebelumnya, istilah itu juga telah muncul dalam judul buku Michael Christoph Hanov jilid ke-3 yang terbit pada 1766, yaitu Philosophiae Naturalis Sive Physicae Dogmaticae: Geologia, Biologia, Phytologia Generais et Dendrologia.

Di Mesir, ilmu biologi diterapkan dalam pengobatan sejak 2000 tahun SM. Contoh yang bisa kita temui di antaranya 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.

Berdasarkan situs Assyria dan Babilonia (3500), biologi adalah salah satu ilmu tertua yang bisa dibuktikan. Situs tersebut menunjukan bahwa bangsa Assyiria dan Babilonia sudah bercocok tanam dan dan mengenal ilmu pengobatan.

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, dan 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.

Pada pertegahan abad ke-4 SM, Aristoteles 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 keturunan. Selain itu, ia juga menemukan ilmu tentang reproduksi dan hereditas, termasuk Teori Abiogenesis atau Generatio Spontanea.

Pada abad ke-17, Antonie Van Leeuwenhoek menemukan mikroskop. 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 di antaranya ialah Robert 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 modern.

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 bahwa 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.

Irving Langmuir pada tahun 1917, 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 hidrofil yang terbenam dalam air.

Tahun 1925, E. Gorter dan F. Grendel mengemukakan bahwa membran sel terdiri dari dua lapis (bilayer). Tahun 1935, Hugh Davson dan James Danielli memperbaikinya dengan mengajukan Model Sandwich: fosfolipid bilayer di antara dua lapis protein globular.

Ilmuwan pertama kali menggunakan mikroskop elektron pada tahun 1950-an. Penggambaran Model Membran Davson dan Danielli menjadi lebih jelas. Tahun 1960-an, Model Sandwich-nya Davson-Danielli diterima secara menyeluruh 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 fosfolipid-nya. 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 hidrofobik-nya akan berada di lingkungan 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 menjorok keluar ke daerah yang ada air. Susunan molekul seperti ini memaksimalkan kontak daerah hidrofilik dari protein dan fosfolipid dengan air sedangkan bagian hirofobik-nya 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 organisme 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 organisme tumbuh mampu menghasilkan bagian-bagian tubuh tertentu seperti mata atau anggota tubuh lainnya.  

Ahli embriologi berkebangsaan Amerika, Robert Briggs dan Thomas King menjadi pelopor transplantasi inti pertama selama tahun 1950-an. Eksperimen ini dikembangkan oleh John Gurdon (Inggris) dengan menghilangkan inti sel dari sel telur katak kemudian menanam inti dari embrio berudu dari species yang sama. 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.   Genetika dan Hereditas

1. Genetika

Pada tahun 1944, Oswald Avery, seorang ilmuwan kebangsaan Amerika, 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 Mac Leod mengumumkan bahwa agen tranformasi adalah DNA. Temuan ini disambut dengan penuh keragu-raguan, sebab pengetahuan semula adalah protein 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. Hasilnya pada supernatan yang mengandung 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, pada tahun 1932, Astbury menemukan struktur polimer fiber yang terdiri dari empat nukleosida yaitu Purin, Adenin, Guanin dan Pirimidin, Sitosin dan Tianin (Uridin dalam DNA). Kemudian penelitian tentang struktur DNA berkembang. Salah 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.

2. 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.

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.

C.       Mikrobiologi

Adolf Meyer, seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman pada tahun 1883 memulai sejarah penemuan virus pada abad ke 19 dengan ditemukannya kelainan pada daun tembakau berbintik kuning.

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 diberi 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.

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. 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 pendapat berbagai bidang.

Beberapa pencipta teori ini yaitu Theodosius Dobzhansky (ahli genetika), Ernest 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.       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-an, 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 pertama kali menggunakan istilah ekologi pada pertengahan 1860-an.

Darwin, dalam bukunya di tahun 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 di mana pun berada tidak akan bisa bertahan jika terus-menerus mengabaikan permasalahan lingkungan. Meski berkembang pesat, gerakan-gerakan tersebut belum bisa mencapai hasil yang maksimal karena hampir di seluruh penjuru dunia tengah berada dalam kecamuk Perang Dunia.

Pada masa yang sama, ekologist lainnya seperti Aldo Leopold dan Rachel Carson, mulai menyadari perlunya konservasi ekosistem. Untuk mengeksplorasi hubungan antaran manusia 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 berevolusi 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, budaya, sistem kepercayaan dari berbagai grup entik yang berbeda. Perkembangan ilmu sains Biologi ini serentak juga dengan cabang-cabang ilmu biologi lainnya.

F.      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.

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.

Demikian pembahasan kita tentang Sejarah Perkembangan Biologi kali ini, mudah-mudahan dapat bermanfaat buat kita semua. . Terima kasih. . . ^ _ ^