En la actualidad la biología es una ciencia muy diversa, debido a que estudia seres vivos muy variados, desde virus y bacterias hasta hongos, plantas y animales. Esta diversidad de organismos es analizada bajo la consideración de distintos niveles jerárquicos, desde las macromoléculas orgánicas y los genes hasta las células, tejidos, órganos, sistemas y organismos completos; además, se investigan sus interacciones y su organización en familias, poblaciones, especies, comunidades, ecosistemas y biotas. Cada campo de estudio recibe un nombre propio: biología celular, botánica, genética, evolución, ecología, entre muchos otros. La biología también tiene una amplia gama de aplicaciones prácticas y ha contribuido en el desarrollo de una gran cantidad de campos aplicados, como la medicina, la ingeniería genética, la biotecnología, la agricultura, la zootecnia, etcétera.
Esta situación trae como consecuencia que los enfoques metodológicos con los que se abordan los distintos objetos de estudio de la biología sean también muy diversos. Mayr considera que una clasificación lógica de las disciplinas biológicas que contemple aspectos conceptuales y metodológicos puede construirse a partir de la consideración de tres tipos de preguntas: "¿qué?", "¿cómo?" y "¿por qué?"
La primera pregunta se refiere a la búsqueda de conocimientos sobre lo que son los organismos y la definición de sus características. Este enfoque ha sido tratado mediante métodos descriptivos.
Cualquier ciencia se basa en una sólida descripción de los objetos de estudio y del registro de observaciones y descubrimientos en los que se basan las teorías que los explican. La descripción ha sido el primer enfoque metodológico de todas las ramas de la biología; la taxonomía, la anatomía, la biología celular y molecular, así como el proyecto genoma humano, entre otros, lo utilizan, ya que constituye la base indispensable para la realización de investigaciones explicativas e interpretativas.
La biología funcional se enfoca en el estudio del cómo, es decir, pretende explicar cómo funciona una molécula, un gen, un órgano o un organismo completo. Se basa en el estudio de lo que Mayr ha denominado causas próximas, que se refiere a los factores químicos y físicos responsables de los procesos biológicos, es decir, se propone aclarar, por ejemplo, cómo se decodifican los programas genéticos. La fisiología (considerando todos sus niveles), la biología molecular, la morfología funcional, la biología del desarrollo, la genética fisiológica, se ubican en este enfoque que, de manera fundamental, utiliza metodologías experimentales para realizar sus investigaciones. Los métodos experimentales tienen como base la obtención de información mediante la realización de experimentos; consisten en planificar y poner en práctica situaciones controladas, en las que se intenta detectar las relaciones causales que existen entre los eventos estudiados.
La biología evolutiva, la genética de transmisión, la etología, la sistemática, la morfología comparada, entre otras, se enfocan al estudio de las causas últimas o evolutivas, es decir, tratan de conocer los factores históricos responsables de las propiedades de los organismos y las especies y, de manera particular, explicar cómo se conformó su programa genético. De este modo buscan comprender por qué los seres vivos presentan ciertas características.
Este tipo de estudios no pueden basarse en la observación directa ni en metodologías experimentales; se fundamentan en el estudio comparado y, por tanto, en la inferencia. Inferir quiere decir llegar a una conclusión a partir de algo que conocemos o aceptamos; significa aceptar nuevos hechos a partir de un conjunto de hechos que consideramos válidos.
En el estudio de la evolución, por ejemplo, no alcanzaría una vida humana para "observar" directamente cómo aparecieron los mamíferos a partir de un grupo de reptiles, debido a que se requiere demasiado tiempo para que estas grandes transformaciones se lleven a cabo. Entonces, los científicos tienen que inferir lo que sucedió en el pasado, a partir de lo que actualmente conocen. Por ello, emplean el estudio comparado de la forma, función, desarrollo o distribución de los organismos vivos y los fósiles, para entender cómo pudieron haberse llevado a cabo estos procesos. Todas las ciencias históricas se basan en la inferencia, por tanto, la evolución, en este sentido, no es diferente de la geología, la cosmología o la historia humana.
Al no ser posible observar los procesos que tuvieron lugar en el pasado, los científicos proponen sus explicaciones a partir de la comparación con lo que todavía existe: los organismos vivos y los fósiles en el caso de la evolución; documentos y artefactos para la historia humana; estratos y topografía para la geología. El hecho de que este tipo de conocimientos estén basados en la inferencia no significa que sean menos ciertos; simplemente parten de una forma distinta de demostrar los fenómenos.
Si un biólogo, por ejemplo, desea conocer cómo se originó la especie humana, necesita recurrir al estudio de los datos conocidos sobre este tema, así como inferir toda clase de consecuencias a partir de distintas combinaciones de los aspectos reconstruidos, y así podrá elaborar un argumento que explique los hechos observados en una situación particular. Dicho de otro modo, debe construir una narración histórica.
Es claro que, como en cualquier otro tipo de conocimiento, nunca podrá demostrarse categóricamente que cierta narración histórica sea verdadera, pero, al igual que en otras explicaciones, las narraciones siempre serán susceptibles a la refutación y a la comprobación.
Existen otros campos como la ecología que son difíciles de ubicar, ya que su estudio se enfoca tanto en las causas próximas como en las últimas. Tampoco puede decirse que los enfoques metodológicos presentados sean los únicos; como se ha señalado, pueden ser múltiples y diversos como los objetos de estudio de la biología.
La biología como ciencia también puede ser objeto de investigación de filósofos, historiadores y pedagogos. Existen innumerables trabajos que, considerando los enfoques teóricos y metodológicos que ofrecen estas disciplinas, estudian cómo los biólogos construyen nuevos conocimientos, cómo se plantean las teorías biológicas, qué metodologías utilizan para llegar a ellas y cómo ha sido este proceso a lo largo de la historia. También se investiga sobre los problemas que existen en la enseñanza y el aprendizaje de la biología y se plantean diversos enfoques didácticos para abordarlos, entre muchos otros temas relevantes.
Ante el gran impacto social que producen la ciencia en general y la biología en particular, también se han generado enfoques teóricos y metodológicos que destacan la necesidad de contemplar a la ciencia y la tecnología en función de su contexto histórico y social. El enfoque Ciencia, Tecnología y Sociedad (CTS), por ejemplo, sostiene que la ciencia y la tecnología han generado infinidad de aportes que han posibilitado una mejor calidad de vida para las personas, pero también los resultados de su actividad han causado nuevos riesgos, por lo que es fundamental plantearnos trascendentales preguntas acerca del papel de los científicos y tecnólogos en la sociedad. Este enfoque considera que uno de los desafíos más importantes en la actualidad es conciliar el desarrollo científico tecnológico orientado hacia la innovación productiva, con la conservación de la naturaleza y la satisfacción de distintas necesidades sociales.
El abordaje metodológico de este tipo de estudios no se encuentra solamente en la biología;
requiere de la intervención de varios campos del conocimiento que provienen de las ciencias naturales, sociales y humanísticas, que exigen enfoques transdisciplinarios, es decir, metodologías donde se construyen objetos de estudio a partir de la interacción de diversas disciplinas.
