Что изучает биология как наука

Биологическая картина мира

  • Биология – это научная дисциплина. Она охватывает широкий спектр областей исследования, которые часто рассматриваются как самостоятельные дисциплины. Все они вместе, изучают жизнь в широком диапазоне. Жизнь изучается на молекулярном и атомном уровне, в молекулярной биологии, биохимии и молекулярной генетике. С клеточной точки зрения жизнь изучается в клеточной биологии, а в многоклеточном масштабе она изучается в физиологии, анатомии и гистологии. С точки зрения онтогенеза или развития организмов на индивидуальном уровне она изучается в биологии развития.
  • Именно биология несет ответственность за изучение всех живых существ, населяющих нашу планету. Люди, которые посвящают свою жизнь этой науке, называются биологами. Они исследуют и анализируют живых существ с разных точек зрения. У биологов есть широкий спектр выбора.
  • Те, кого влечет к тому, что человеческий глаз не может видеть, могут выбрать клеточную биологию, молекулярную биологию, микробиологию или генетику. Кто хочет изучать развитие животных, могут выбрать Зоологию. Кого интересует морская жизнь, может выбрать морскую биологию. Есть также такие специальности, как биология развития и экология, среди многих других.
  • Биологи могут получать рабочие места в фармацевтических лабораториях, музеях, учреждениях, университетах, заповедниках, и это лишь некоторые места, где может работать биолог. Они могут посвятить себя научным исследованиям, или преподаванию любимой науки. Чтобы изучать эту дисциплину, необходимо иметь естественное любопытство, интерес к жизни, прочную научную подготовку и способность систематизировать, анализировать и сообщать информацию.
  • Биология – это наука, которая отвечает за изучение живых существ, населяющих планету Земля. Она посвящена наблюдению за поведением организмов как индивидуально, так и в целом, взаимодействию их с окружающей средой и размножением. Отделом, ответственным за изучение жизни на молекулярном и генетическом уровне, является молекулярная биология, биохимия и молекулярная генетика. Она отвечает за изучение жизни с клеточной точки зрения.
  • Клеточная биология, генетика изучает генетическое наследство родителей к своему потомству. Генетика населения – отвечает за наблюдение и анализ населения Земли. Новой отраслью этой науки является астрологическая биология, которая отвечает за изучение жизни за пределами нашей планеты.
  • То, что изучает Биология, очень важно. Это наука, которая изучает жизнь, от существ, настолько малых, что человеческий глаз не может увидеть их, пока биологи не начнут их изучать.
  • Происхождение того, что изучает Биология, относится к девятнадцатому столетию, когда Биология возникла как наука. Термин «Биология» использовался для обозначения изучения законов жизни. Биологические науки родились из медицинских традиций древнего Египта, вкладов Аристотеля и Галена в древнем греко-римском мире. Эти произведения продолжали развиваться в средние века такими мусульманами, как Авиценна. Во время европейского Возрождения и современной эпохи биологическая мысль пережила революцию, и открыла миру большое количества новых организмов.
  • В течение восемнадцатого и девятнадцатого веков биологические науки зоология и ботаника, стали профессиональными научными дисциплинами. Физики, начали объединять живые и неодушевленные миры посредством химии и физики.
  • Что отличает науку о жизни от других наук, особенно от физики? В отличие от физики, биология не описывает биологические системы в терминах, которые подчиняются фиксированным законам, описанных в математике.

Нельзя отрицать взаимосвязь между различными отраслями науки. Это факт, что биология связана с физикой, химией, математикой, географией и экономикой. Биология включает в себя информацию о различных аспектах живых существ, но эта информация связана с другими отраслями науки.

Каждая отрасль науки имеет отношение со всеми другими отраслями. Например, при изучении процесса движения у животных, биологи должны ссылаться на законы движения в физике. Это формирует основу междисциплинарных наук. Биология тесно связана с:

  • Биофизикой. Она занимается изучением принципов физики, которые применимы к биологическим явлениям. Например, существует сходство между рабочими принципами рычага в механике и конечностях животных в биологии.
  • Биохимией. Речь идет об изучении химией различных соединений и процессов, происходящих в живых организмах. Например, изучение основ метаболизма, фотосинтеза и дыхания предполагает знание химии.
  • Биоматематикой. Речь идет об изучении биологических процессов с использованием математических инструментов и методов. Она имеет практическое и теоретическое применение в биологических исследованиях. Например, для анализа данных, собранных после экспериментальной работы, биологи должны применять правила математики.
  • Биогеографией. Она изучает появление и распределение различных видов живых организмов в разных географических регионах мира. Применяет знания о характеристиках определенных географических регионов для определения характеристик, найденных там живых организмов.
  • Биоэкономикой. Она исследует организмы с экономической точки зрения. Включает в себя изучение рентабельности и жизнеспособности биологических проектов. Например, подсчет доходов и затрат при выращивании урожая пшеницы могут быть вычислены через биоэкономику. При этом могут быть определены прибыль или убытки.
  • Биологические науки – основа, на которую опирается врач. Знание здорового человеческого организма, его жизненных функций и его связь с окружающей средой, имеет важное значение для медицины. Сделанных в биологии открытия очень важны, потому что помогают объяснить генетическое происхождение определенных заболеваний.
  • Биологические науки связаны друг с другом и, среди всего прочего, способствуют пониманию этого замечательного явления, которое есть жизнь. Мы можем утверждать, что биология состоит из знаний, полученных от различных наук, таких как физика, химия, математика, география и т. д.
Предлагаем ознакомиться:  Вырвали не зуб что делать. Что делать, если вам вырвали зуб? Что делать если болит место после операции

Теперь вы знаете о биологии немного больше. Это на самом деле очень занимательная и познавательная наука, которая пытается изучить структуру и функциональную динамику, общую для всех живых существ, чтобы установить общие законы, которые определяют органическую жизнь и основные принципы объясняющие ее.

Биологические науки используют методы наблюдения, моделирования (в т.ч. компьютерного), описания, сравнения, экспериментов (опыта) и исторического сравнения.

Хотя концепция биологии как особой естественной науки возникла в XIX веке, биологические дисциплины зародились ранее в медицине и естественной истории. Обычно их традицию ведут от таких античных учёных как Аристотель и Гален через арабских медиков аль-Джахиза[5], ибн-Сину[6], ибн-Зухра[7] и ибн-аль-Нафиза[8].

В эпоху Возрождения биологическая мысль в Европе была революционизирована благодаря изобретению книгопечатания и распространению печатных трудов, интересу к экспериментальным исследованиям и открытию множества новых видов животных и растений в эпоху Великих географических открытий. В это время работали выдающиеся умы Андрей Везалий и Уильям Гарвей, которые заложили основы современной анатомии и физиологии.

Несколько позже Линней и Бюффон совершили огромную работу по классификации форм живых и ископаемых существ. Микроскопия открыла для наблюдения ранее неведомый мир микроорганизмов, заложив основу для развития клеточной теории. Развитие естествознания, отчасти благодаря появлению механистической философии, способствовало развитию естественной истории[9][10].

К началу XIX века некоторые современные биологические дисциплины, такие как ботаника и зоология, достигли профессионального уровня. Лавуазье и другие химики и физики начали сближение представлений о живой и неживой природе. Натуралисты, такие как Александр Гумбольдт, исследовали взаимодействие организмов с окружающей средой и его зависимость от географии, закладывая основы биогеографии, экологии и этологии.

В XIX веке развитие учения об эволюции постепенно привело к пониманию роли вымирания и изменчивости видов, а клеточная теория показала в новом свете основы строения живого вещества. В сочетании с данными эмбриологии и палеонтологии эти достижения позволили Чарльзу Дарвину создать целостную теорию эволюции путём естественного отбора.

В начале XX века Томас Морган и его ученики заново открыли законы, исследованные ещё в середине XIX века Грегором Менделем, после чего начала быстро развиваться генетика. К 1930-м годам сочетание популяционной генетики и теории естественного отбора породило современную эволюционную теорию или неодарвинизм.

Благодаря развитию биохимии были открыты ферменты и началась грандиозная работа по описанию всех процессов метаболизма. Раскрытие структуры ДНКУотсоном и Криком дало мощный толчок для развития молекулярной биологии. За ним последовало постулирование центральной догмы, расшифровка генетического кода, а к концу XX века — и полная расшифровка генетического кода человека и ещё нескольких организмов, наиболее важных для медицины и сельского хозяйства.

Предлагаем ознакомиться:  Как выбрать натяжной потолок: какой лучше и хороший, отзывы специалистов, покраска, качественные материалы, как правильно, реечный

Благодаря этому появились новые дисциплины геномика и протеомика. Хотя увеличение количества дисциплин и чрезвычайная сложность предмета биологии породили и продолжают порождать среди биологов всё более узкую специализацию, биология продолжает оставаться единой наукой, и данные каждой из биологических дисциплин, в особенности геномики, применимы во всех остальных[13][14][15][16].

Существует пять принципов, объединяющих все биологические дисциплины в единую науку о живой материи[2]:

  • Клеточная теория. Клеточная теория — учение обо всём, что касается клеток. Все живые организмы состоят, как минимум, из одной клетки, основной функциональной единицы каждого организма. Базовые механизмы и химия всех клеток во всех земных организмах сходны; клетки происходят только от ранее существовавших клеток, которые размножаются путём клеточного деления. Клеточная теория описывает строение клеток, их деление, взаимодействие с внешней средой, состав внутренней среды и клеточной оболочки, механизм действия отдельных частей клетки и их взаимодействия между собой.
  • Эволюция. Через естественный отбор и генетический дрейф наследственные признаки популяции изменяются из поколения в поколение.
  • Теория гена. Признаки живых организмов передаются из поколения в поколение вместе с генами, которые закодированы в ДНК. Информация о строении живых существ или генотип используется клетками для создания фенотипа, наблюдаемых физических или биохимических характеристик организма. Хотя фенотип, проявляющийся за счёт экспрессии генов, может подготовить организм к жизни в окружающей его среде, информация о среде не передаётся назад в гены. Гены могут изменяться в ответ на воздействия среды только посредством эволюционного процесса.
  • Гомеостаз. Физиологические процессы, позволяющие организму поддерживать постоянство своей внутренней среды независимо от изменений во внешней среде.
  • Энергия. Атрибут любого живого организма, существенный для его состояния.

Клеточная теория

Биологическая картина мира

Эволюция

Центральная организующая концепция в биологии состоит в том, что жизнь со временем изменяется и развивается посредством эволюции, и что все известные формы жизни на Земле имеют общее происхождение. Это обусловило сходство основных единиц и процессов жизнедеятельности, упоминавшихся выше. Понятие эволюции было введено в научный лексикон Жаном-Батистом Ламарком в 1809 году.

Чарльз Дарвин через пятьдесят лет установил, что её движущей силой является естественный отбор, так же как искусственный отбор сознательно применяется человеком для создания новых пород животных и сортов растений[18]. Позже в синтетической теории эволюции дополнительным механизмом эволюционных изменений был постулирован генетический дрейф.

Эволюционная история видов, описывающая их изменения и генеалогические отношения между собой, называется филогенез. Информация о филогенезе накапливается из разных источников, в частности, путём сравнения последовательностей ДНК или ископаемых останков и следов древних организмов. До XIX века считалось, что в определённых условиях жизнь может самозарождаться.

Этой концепции противостояли последователи принципа, сформулированного Уильямом Гарвеем: «всё из яйца» («Omne vivum ex ovo», лат.), основополагающего в современной биологии. В частности, это означает, что существует непрерывная линия жизни, соединяющая момент первоначального её возникновения с настоящим временем.

Любая группа организмов имеет общее происхождение, если у неё имеется общий предок. Все живые существа на Земле, как ныне живущие, так и вымершие, происходят от общего предка или общей совокупности генов. Общий предок всех живых существ появился на Земле около 3,5 млрд. лет назад. Главным доказательством теории общего предка считается универсальность генетического кода (см. происхождение жизни).

Теория гена

Схематический вид

ДНК

, первичного

генетического

материала

Форма и функции биологических объектов воспроизводятся из поколения в поколение генами, которые являются элементарными единицами наследственности. Физиологическая адаптация к окружающей среде не может быть закодирована в генах и быть унаследованной в потомстве (см. Ламаркизм). Примечательно, что все существующие формы земной жизни, в том числе, бактерии, растения, животные и грибы, имеют одни и те же основные механизмы, предназначенные для копирования ДНК и синтеза белка. Например, бактерии, в которые вводят ДНК человека, способны синтезировать человеческие белки.

Совокупность генов организма или клетки называется генотипом. Гены хранятся в одной или нескольких хромосомах. Хромосома — длинная цепочка ДНК, на которой может быть множество генов. Если ген активен, то последовательность его ДНК копируется в последовательности РНК посредством транскрипции. Затем рибосома может использовать РНК, чтобы синтезировать последовательность белка, соответствующую коду РНК, в процессе, именуемом трансляция. Белки могут выполнять каталитическую (ферментативную) функцию, транспортную, рецепторную, защитную, структурную, двигательную функции.

Предлагаем ознакомиться:  Информатика это наука Что изучает информатика

Гомеостаз

Гомеостаз — способность открытых систем регулировать свою внутреннюю среду так, чтобы поддерживать её постоянство посредством множества корректирующих воздействий, направляемых регуляторными механизмами. Все живые существа, как многоклеточные, так и одноклеточные, способны поддерживать гомеостаз. На клеточном уровне, например, поддерживается постоянная кислотность внутренней среды (pH).

Энергия

Основная статья:Биоэнергетика

Выживание любого организма зависит от постоянного притока энергии. Энергия черпается из веществ, которые служат пищей, и посредством специальных химических реакций используется для построения и поддержания структуры и функций клеток. В этом процессе молекулы пищи используются как для извлечения энергии, так и для синтеза биологических молекул собственного организма.

Первичным источником энергии для 99 % земных существ является световая энергия, главным образом солнечная (для 1 % — хемосинтез). Световая энергия посредством фотосинтеза превращается растениями в химическую (органические молекулы) в присутствии воды и некоторых минералов. Часть полученной энергии затрачивается на наращивание биомассы и поддержание жизни, другая часть теряется в виде тепла и отходов жизнедеятельности. Общие механизмы превращения химической энергии в полезную для поддержания жизни называются дыхание и метаболизм.

Литература

Данные первоисточников обобщают авторы обзорных публикаций, которые могут представлять собой как журнальные статьи, так и монографии. На следующем уровне обобщения стоят учебники и справочные пособия.

  • Большой энциклопедический словарь. Биология. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.
  • Биология // Биологический энциклопедический словарь — М.: Сов. Энциклопедия, 1986 г.

Примечания

  1. Treviranus, Gottfried Reinhold, Biologie : oder Philosophie der lebenden Natur für Naturforscher und Aerzte, 1802
  2. 12Avila, Vernon L. Biology: investigating life on earth. — Boston: Jones and Bartlett, 1995. — P. 11—18. — ISBN 0-86720-942-9
  3. Campbell Neil A.Biology: Exploring Life. — Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. — ISBN 0-13-250882-6
  4. King, TJ & Roberts, MBV Biology: A Functional Approach. — Thomas Nelson and Sons. — ISBN 978-0174480358
  5. Conway Zirkle (1941), Natural Selection before the «Origin of Species», Proceedings of the American Philosophical Society84 (1): 71-123.
  6. D. Craig Brater and Walter J. Daly (2000), «Clinical pharmacology in the Middle Ages: Principles that presage the 21st century», Clinical Pharmacology & Therapeutics67 (5), p. 447—450 [449].
  7. Islamic medicine, Hutchinson Encyclopedia.
  8. S. A. Al-Dabbagh (1978). «Ibn Al-Nafis and the pulmonary circulation», The Lancet1, p. 1148.
  9. 12Mayr, E The Growth of Biological Thought. — Belknap Press. — ISBN 978-0674364462
  10. Magner, LN A History of the Life Sciences. — TF-CRC. — ISBN 978-0824708245
  11. Futuyma, DJ Evolution. — Sinauer Associates. — ISBN 978-0878931873
  12. Coleman, W Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function and Transformation. — Cambridge University Press. — ISBN 978-0521292931
  13. Allen, GE Life Science in the Twentieth Century. — Cambridge University Press. — ISBN 978-0521292962
  14. Fruton, JS Proteins, Enzymes, Genes: The Interplay of Chemistry and Biology. — Yale University Press. — ISBN 978-0300076080
  15. Morange, M & Cobb, M A History of Molecular Biology. — Harvard University Press. — ISBN 978-0674001695
  16. Smocovitis, VB Unifying Biology. — Princeton University Press. — ISBN 978-0691033433
  17. Mazzarello, P (1999). «A unifying concept: the history of cell theory». Nature Cell Biology1: E13–E15. DOI:10.1038/8964.
  18. Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species, 1st, John Murray
Загрузка ...
Adblock detector