Sejak dilahirkan di muka bumi ini, manusia bersentuhan dengan alam. Persentuhan dengan alam menimbulkan pengalaman. Alam memberikan rangsangan kepada manusia melalui pancaindra. Pancaindra merupakan alat komunikasi antara alam dengan manusia yang membuahkan pengalaman.
Pengalaman tersebut sedikit demi sedikit bertambah karena manusia ingin mendapatkan jawaban atas pertanyaan yang hakiki, yaitu apa, bagaimana, dan mengapa, baik atas kehadirannya di dunia ini maupun atas segala benda yang ada di sekitarnya.
Manusia secara sadar atau tidak akan mengadakan reaksi terhadap rangsangan alam. Pengalaman dan keingintahuan mengenai dirinya sendiri dan kehidupan yang ada di sekelilingnya itulah yang memungkinkan lahirnya sebuah ilmu yang berkaitan dengan hal tersebut, yaitu ilmu pengetahuan alam. Alam sebagai objek penyelidikan mempunyai aspek yang sangat luas, misalnya, fisik, biologis, psikologis, dan ekonomis.
1. Objek Biologi
Biologi berasal dari bahasa Yunani, yaitu bio yang berarti hidup dan logos yang berarti ilmu pengetahuan. Dengan demikian, biologi diartikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang hidup dan kehidupan.
Objek dari biologi adalah semua makhluk hidup, mulai dari tingkat atom, molekul, sel, jaringan, organ, individu, populasi, ekosistem, sampai bioma. Pada tingkat molekul, biologi mempelajari berbagai macam struktur dan ciri molekul yang berperan dalam reaksi penyusunan dan pembongkaran.
Molekul-molekul tersebut saling berhubungan dalam membentuk sel. Sel bergabung menyusun jaringan dan beberapa jaringan menyusun organ. Sistem organ bergabung menyusun tubuh makhluk hidup (individu).
Setiap individu saling berhubungan membentuk sekumpulan individu sejenis yang disebut populasi. Sekumpulan populasi yang saling berhubungan satu dengan yang lain akan membentuk komunitas. Komunitas dengan lingkungan abiotik menyusun ekosistem. Gabungan berbagai ekosistem akan membentuk bioma. Hubungan antarbioma di permukaan bumi akan membentuk biosfer.
Menurut Biological Science Curriculum Study (BSCS), biologi memiliki objek berupa kingdom (kerajaan), yaitu Animalia (hewan), Plantae (tumbuhan), dan Protista (makhluk hidup mirip hewan atau mirip tumbuhan). Seiring dengan perkembangan ilmu dan teknologi, objek biologi yang semula hanya dibagi menjadi 3 kingdom berkembang menjadi 5 kingdom, yaitu Animalia, Plantae, Fungi, Protista, dan Monera.
Bahkan saat ini, makhluk hidup dikelompokkan menjadi 6 kingdom, yaitu Animalia, Plantae, Fungi, Protista, Archaebacteria, dan Eubacteria. Keterangan:
a. Uniseluler ialah makhluk hidup bersel satu dan tidak dapat dilihat secara langsung. Kita dapat melihatnya dengan mikroskop. Fungsi kehidupan dilakukan oleh bagian-bagian penyusun sel itu sendiri.
b. Multiseluler ialah makhluk hidup bersel banyak, dapat dilihat secara langsung tanpa bantuan mikroskop, dan tubuhnya sudah mengalami pembagian tugas yang baik.
c. Eukariotik ialah makhluk hidup yang memiliki membran inti sel sehingga inti sel tidak bercampur dengan sitoplasma (cairan sel).
d. Prokariotik ialah makhluk hidup yang belum memiliki membran inti sel sehingga bahan-bahan inti sel bercampur dengan sitoplasma.
e. Heterotrof ialah makhluk hidup yang mengambil bahan organik dari makhluk hidup lain dan tidak dapat membentuk bahan organik sendiri.
f. Autotrof ialah makhluk hidup yang dapat menyediakan bahan organik sendiri melalui proses fotosintesis. Makhluk hidup ini dicirikan dengan adanya klorofil atau kemampuan menguraikan bahan-bahan kimia sebagai energi dalam pembentukan bahan organik. Mulanya, biologi masih terbatas pada pengamatan dan pencatatan terhadap gejala-gejala alam.
Selanjutnya, kegiatan tersebut bertambah dengan cara memberikan dan menjelaskan berlangsungnya gejala-gejala alam tersebut yang bersifat kualitatif. Dapat dikatakan, biologi masih bersifat kualitatif. Misalnya, pengamatan yang dilakukan Aristoteles mengenai alam semesta. Aristoteles mencatat bahwa tiap-tiap benda langit memiliki garis edar sendiri. Namun, Aristoteles belum dapat menjawab pertanyaan,
”Mengapa benda-benda langit, termasuk bumi, tidak jatuh?” Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, biologi berkembang menjadi simulatif dan kuantitatif, ibarat pohon yang rindang, maka ranting dan cabangnya juga semakin banyak. Kini biologi memiliki cabang-cabang ilmu yang semakin spesifik dengan objek kajian yang semakin khusus. Dari ilmu mengenai tumbuhan, muncul cabang ilmu fisiologi tumbuhan, morfologi tumbuhan, anatomi tumbuhan, dan sebagainya.
2. Permasalahan Biologi
Ruang lingkup biologi, objek-objek biologi yang saling berhubungan mulai dari tingkatan molekul, sel, jaringan, organ, individu, populasi, komunitas, ekosistem, hingga tingkatan bioma.
Marilah kita pelajari permasalahan yang ada dalam setiap tingkatan pada ruang lingkup biologi.
a. Tingkat Molekul
Di tingkat molekul, dipelajari struktur subselular (organel). Molekul dapat dibedakan menjadi makromolekul yang lebih sederhana hingga atom-atom (proton, neutron, dan elektron) yang membangunnya.
Dalam setiap tubuh makhluk hidup, selalu mengandung atom karbon (C = carbon), hidrogen (H), dan oksigen (O) dalam tubuhnya. Sekumpulan atom-atom akan membentuk molekul-molekul yang disebut molekul organik. Ada empat golongan molekul organik, yaitu molekul lipid, protein, karbohidrat, dan asam nukleat. Interaksi antarmolekul-molekul tersebut akan membentuk organel yang memiliki fungsi tertentu.
Selanjutnya, interaksi tersebut membentuk organisasi tingkat sel. Contoh permasalahan biologi yang dapat muncul di tingkat molekul adalah virus. Meskipun virus hanya tersusun dari protein dan molekul asam nukleat, virus dapat berkembang biak dan menyebabkan penyakit. Selanjutnya, virus dimasukkan dalam kelompok tersendiri. Masalah virus akan dibahas dalam kajian tersendiri di Bab 3.
b. Tingkat Sel
Sel adalah tingkat organisasi di atas molekul. Semua makhluk hidup tersusun oleh sel, ada yang bersel satu atau bersel banyak. Sel sebagai unit fungsional dan struktural terkecil bagi makhluk hidup bersel banyak selalu memperlihatkan ciri-ciri hidup, di antaranya, sebagai berikut:
1. dapat berkembang biak atau menghasilkan keturunan;
2. dapat menghasilkan energi melalui serangkaian proses respirasi sel dalam mitokondria;
3. memberikan respons atau tanggapan terhadap rangsang;
4. melakukan pencernaan intraseluler (digestive) dan pengeluaran (ekskresi);
5. tumbuh dan berkembang. Sel-sel anak hasil pembelahan sel (mitosis) akan tumbuh hingga mencapai ukuran tertentu, kemudian mulai berkembang dan berdiferensiasi atau berspesialisasi (berubah bentuk menurut fungsi-fungsi tertentu).
Permasalahan biologi dapat muncul pada tingkat sel, antara lain, adanya perbedaan struktur sel hewan dan struktur sel tumbuhan. Pada kenyataannnya, terdapat perbedaan antara sel hewan dan sel tumbuhan. Perhatikan gambar sel hewan dan sel tumbuhan di samping! Dapatkah kalian menemukan perbedaannya? Struktur sel hewan dan sel tumbuhan selengkapnya akan kita bahas di kelas XI pada Program Studi Ilmu Alam.
c. Tingkat Jaringan
Tingkat organisasi setelah sel adalah jaringan. Jaringan adalah kumpulan sel-sel yang bentuknya sama untuk melaksanakan suatu fungsi tertentu.
Beberapa jaringan dasar penyusun tubuh hewan, antara lain, jaringan, seperti epitelium, otot, ikat, tulang, dan saraf. Sementara itu, jaringan pada tumbuhan, antara lain, epidermis, parenkima, kolenkima, sklerenkima, endodermis, xilem, dan floem. Jaringan epidermis tersusun atas sel-sel pipih dan susunannya rapat sehingga jaringan epidermis memiliki fungsi sebagai pelindung.
d. Tingkat Organ
Sekumpulan jaringan bekerja sama dalam membentuk organ. Coba kalian sebutkan, organ apa saja yang kalian miliki? Manakah yang termasuk ke dalam organ luar dan manakah yang termasuk organ dalam? Organ dalam, misalnya, usus halus.
Usus halus tersusun oleh beberapa macam jaringan yang masing-masing membentuk fungsi tertentu, yaitu jaringan, seperti epitelium, ikat, otot polos, dan saraf. Struktur kompleks usus halus ini mempunyai satu fungsi, yakni untuk mencerna dan menyerap sari-sari makanan. Contoh permasalahan biologi di tingkat organ adalah infeksi usus halus.
Bagaimana akibat yang ditimbulkan dari infeksi di usus halus? Sekumpulan organ yang bekerja sama akan membentuk suatu sistem untuk menjalankan fungsi tertentu yang disebut dengan sistem organ. Manusia dan hewan memiliki berbagai sistem organ, tetapi tumbuhan tidak memiliki sistem organ. Contoh sistem organ adalah sistem percernaan yang tersusun dari organ mulut, esofagus, lambung, usus halus, usus besar, regtum, dan anus.
Fungsi sistem pencernaan adalah mencerna makanan secara mekanik dan secara kimiawi sehingga bahan makanan yang kita makan menjadi sari-sari makanan, diserap usus, dan diedarkan ke seluruh tubuh sebagai bahan pembentuk energi untuk aktivitas.
Pernahkah kalian merasa lapar? Setelah makan, apa yang kalian rasakan? Tubuh menjadi lebih segar dan berenergi kembali. Berbagai sistem organ bersatu hingga membentuk suatu makhluk hidup yang hidup.
Contoh permasalahan biologi di tingkat sistem organ adalah kasus pemisahan bayi kembar siam dengan pemisahan organ perut yang salah satu bayinya tidak memiliki salah satu bagian dalam sistem pencernaan. Bagaimana pemecahannya? Carilah jawabannya melalui berita-berita di koran, majalah, atau internet mengenai kasus kembar siam!
e. Tingkat Individu atau Makhluk Hidup
Satu-satuan makhluk hidup disebut individu. Individu adalah satuan makhluk hidup tunggal. Dapatkah kalian hitung, ada berapa individu dalam kelasmu? Jika jumlah siswanya ada 30 orang, ditambah dengan satu orang guru, ada berapa jumlah individu tersebut? Setiap individu tidak dapat hidup sendiri. Mereka hidup bersama-sama dengan individu lain yang sejenis atau tidak sejenis.
f. Tingkat Populasi
Tingkat selanjutnya adalah populasi. Masih ingatkah kalian apa arti populasi? Populasi artinya kumpulan dari individu sejenis yang secara bersama menempati suatu habitat. Bagaimana kalian dapat mengetahui bahwa individu-individu itu sejenis? Sejenis atau spesiesnya sama ditandai dengan adanya kemampuan untuk mengadakan perkawinan dan menghasilkan keturunan yang fertil (subur).
Dengan demikian, dalam kelas kalian yang berisi 31 individu, terdapat berapa populasikah? Jawabnya, ada satu populasi, yaitu populasi manusia. Contoh permasalahan biologi yang dapat muncul di tingkat populasi adalah budi daya ikan mas. Untuk budi daya ikan mas, kita memerlukan individu-individu sejenis yang memiliki sifat unggul sehingga hasil perkawinan di antara ikan mas adalah keturunan yang fertil.
g. Tingkat Ekosistem
Satu tingkat di atas populasi adalah komunitas. Komunitas adalah kumpulan beberapa populasi yang tinggal bersama pada suatu wilayah tertentu.
Menurut garis lintang, kita mengenal 6 macam bioma, mulai dari khatulistiwa sampai kutub, yaitu bioma gurun, padang rumput, hutan gugur, hutan hujan tropis, taiga, dan bioma tundra. Pemberian nama bioma didasarkan pada jenis tumbuhan yang dominan. Misalnya bioma padang rumput didominasi oleh tumbuhan rumput dan hewan mamalia besar, seperti herbivor dan karnivor. Bagaimana ciri khas bioma gurun?
