Biologie

Věda
Biologie
Angličtina  Biologie
Biologie-0001.jpg
Téma vědy o živé přírodě , přírodní vědy
Předmět studia Živá hmota
Období původu 19. století
Hlavní směry biologických věd
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Biologie ( řecky βιολογία ; z jiného řeckého βίος  „ život “ + λόγος  „učení, věda “ [1] ) je věda o živých bytostech a jejich interakci s prostředím . Studuje všechny aspekty života, zejména: strukturu, fungování, růst, původ, evoluci a distribuci živých organismů na Zemi . Klasifikuje a popisuje živé bytosti, původ jejich druhů , interakci mezi sebou a s prostředím [2] .

Jako nezávislá věda se biologie vynořila z přírodních věd v 19. století , kdy vědci zjistili, že všechny živé organismy mají některé společné vlastnosti a rysy, které v souhrnu nejsou charakteristické pro neživou přírodu. Termín „biologie“ zavedlo nezávisle na sobě několik autorů: Friedrich Burdach v roce 1800 , Gottfried Reinhold Treviranus [3] a Jean Baptiste Lamarck v roce 1802 .

Biologický obraz světa

Biologie je nyní standardním předmětem na středních a vysokých školách po celém světě. Ročně vychází více než milion článků a knih o biologii, medicíně , biomedicíně [4] a bioinženýrství . .

Jmenují pět principů, které spojují všechny biologické obory do jediné vědy o živé hmotě[ upřesnit ] [5] [6] :

Buněčná teorie

Buňka  je základní stavební a funkční jednotka živých organismů. Podle buněčné teorie se všechny živé věci skládají z jedné nebo mnoha buněk nebo sekrečních produktů buněk, například: skořápky , vlasy , nehty . Všechny buňky jsou podobné svým chemickým složením a obecnou strukturou. Buňka pochází pouze z jiné mateřské buňky svým dělením a všechny buňky mnohobuněčného organismu pocházejí z jediného oplodněného vajíčka . I průběh patologických procesů, jako je bakteriální nebo virová infekce , závisí na buňkách, které jsou jejich základní součástí [7] .

Evoluce

Ústředním organizačním konceptem v biologii je, že život se v průběhu času mění a vyvíjí prostřednictvím evoluce a že všechny známé formy života na Zemi sdílejí společný původ. To vedlo k podobnosti výše zmíněných základních jednotek a procesů života. Pojem evoluce zavedl do vědeckého lexikonu Jean-Baptiste Lamarck v roce 1809. Charles Darwin o padesát let později zjistil, že přírodní výběr je jeho hnací silou , stejně jako umělý výběr člověk vědomě používá k vytváření nových plemen zvířat a odrůd rostlin [8] . Později, v syntetické teorii evoluce , byl genetický drift postulován jako další mechanismus evoluční změny .

Evoluční historie druhů , která popisuje jejich změny a genealogické vztahy mezi sebou, se nazývá fylogeneze . Informace o fylogenezi se shromažďují z různých zdrojů, zejména porovnáním sekvencí DNA nebo fosilních pozůstatků a stop starověkých organismů. Až do 19. století se věřilo, že za určitých podmínek může spontánně vzniknout život. Toto pojetí bylo oponováno následovníky principu formulovaného Williamem Harveyem : “všechno od vejce” ( lat.  Omne vivum ex ovo ), základní v moderní biologii. Zejména to znamená, že existuje nepřerušená linie života spojující okamžik jeho počátečního výskytu s přítomností. Každá skupina organismů má společný původ, pokud má společného předka. Všechny živé věci na Zemi, živé i vyhynulé, jsou potomky společného předka nebo společné sady genů . Společný předek všech živých bytostí se na Zemi objevil asi před 3,5 miliardami let. Hlavním důkazem teorie společného předka je univerzálnost genetického kódu (viz původ života ).

Genová teorie

Forma a funkce biologických objektů jsou z generace na generaci reprodukovány geny , které jsou základními jednotkami dědičnosti. Fyziologická adaptace na prostředí nemůže být zakódována v genech a zděděna v potomstvu (viz lamarckismus ). Je pozoruhodné, že všechny existující formy pozemského života, včetně bakterií, rostlin, zvířat a hub, mají stejné základní mechanismy pro kopírování DNA a syntézu proteinů. Například bakterie injikované lidskou DNA jsou schopné syntetizovat lidské proteiny.

Úhrn genů organismu nebo buňky se nazývá genotyp . Geny jsou uloženy na jednom nebo více chromozomech. Chromozom  je dlouhý řetězec DNA, který může nést mnoho genů. Pokud je gen aktivní, pak se jeho sekvence DNA zkopíruje do sekvencí RNA prostřednictvím transkripce . Ribozom pak může použít RNA k syntéze proteinové sekvence odpovídající kódu RNA v procesu zvaném translace . Proteiny mohou vykonávat funkci katalytickou ( enzymatickou ), transportní, receptorové , ochranné, strukturální, motorické funkce.

Homeostáza

Homeostáza je schopnost otevřených systémů regulovat své vnitřní prostředí takovým způsobem, aby byla zachována jeho stálost prostřednictvím různých nápravných opatření řízených regulačními mechanismy. Všechny živé věci, mnohobuněčné i jednobuněčné , jsou schopny udržovat homeostázu . Na buněčné úrovni je například udržována konstantní kyselost vnitřního prostředí ( pH ). Teplokrevní živočichové udržují stálou tělesnou teplotu na úrovni těla. V souvislosti s pojmem ekosystém se homeostázou rozumí zejména udržování konstantní koncentrace vzdušného kyslíku a oxidu uhličitého na Zemi rostlinami a řasami.

Energie

Přežití jakéhokoli organismu závisí na neustálém přísunu energie. Energie je čerpána z látek, které slouží jako potrava, a pomocí speciálních chemických reakcí se využívá k budování a udržování struktury a fungování buněk. V tomto procesu se molekuly potravy používají jak k extrakci energie , tak k syntéze biologických molekul vlastního těla.

Primárním zdrojem energie pro drtivou většinu pozemských bytostí je světelná energie, především sluneční , některé bakterie a archaea však získávají energii prostřednictvím chemosyntézy . Světelnou energii prostřednictvím fotosyntézy rostliny přeměňují na chemické (organické molekuly ) za přítomnosti vody a určitých minerálů. Část přijaté energie se vynakládá na zvýšení biomasy a udržení života, druhá část se ztrácí ve formě tepla a odpadních látek. Obecné mechanismy pro přeměnu chemické energie na energii udržující život se nazývají dýchání a metabolismus .

Úrovně organizace života

Živé organismy jsou vysoce organizované struktury, proto se v biologii rozlišuje několik úrovní organizace. V různých zdrojích jsou některé úrovně vynechány nebo vzájemně kombinovány. Níže jsou uvedeny hlavní úrovně organizace volně žijících živočichů odděleně od sebe.

Biologické vědy

Většina biologických věd jsou obory s užší specializací. Tradičně jsou seskupeny podle typů studovaných organismů:

Oblasti v rámci biologie se dále dělí buď podle rozsahu studia, nebo podle použitých metod:

Na hranicích s příbuznými vědami jsou to: biomedicína , biofyzika (studium živých objektů fyzikálními metodami), biometrie , bioinformatika atd. V souvislosti s praktickými potřebami člověka jsou to oblasti jako vesmírná biologie , sociobiologie , fyziologie práce , bionika .

Biologické vědy využívají metody pozorování, popisu, srovnávání, historického srovnávání, experimentů (experiment) a modelování (včetně počítače ).

Biologické disciplíny

Akarologie  - Anatomie  - Algologie  - Antropologie  - Apiologie  - Arachnologie  - Bakteriologie  - Biogeografie  - Biogeocenologie  - Biotechnologie  - Bioinformatika  - Biologie oceánů  - Vývojová  biologie  - Biometrie  - Bionika  - Biosémiotika  - Biospeleologie  - Biofyzika  - Biochemie  - Botanika  - Biomechanika  - Biocenologie  -  Bio _ Virologie  - Helmintologie  - Genetika  - Geobotanika  - Herpetologie  - Hydrobiologie  - Hymenopterologie  - Histologie  - Dendrologie  - Dipterologie  - Zoologie  - Zoopsychologie  - Imunologie  - Ichtyologie  -  Koleopterologie  - Kosmická biologie  - Xenobiologie  - Lepidopterologie  - Lichenologie  - Malakologie  - Mykologie - Mikrobiologie  - Mykologie  -  Biologie Morfologie  - Neurobiologie  - Ornitologie  - Odonatologie  - Ortopterologie  - Paleontologie  - Palynologie  - Parazitologie  - Radiobiologie  - Systematika  - Systémová biologie  - Syntetická biologie  - Taxonomie  - Teoretická biologie  - Teriologie  - Toxikologie  - Fenologie  - Fyziologové i  - Fyziologie HND  - Fyziologie zvířat a člověka  - Fyziologie rostlin  - Fytopatologie  - Floristika  - Cytologie  - Evoluční biologie  - Ekologie  - Embryologie  - Endokrinologie  - Entomologie  - Etologie .

Historie biologie

Přestože pojetí biologie jako svébytné přírodní vědy vzniklo v 19. století , biologické disciplíny vznikly dříve v medicíně a přírodopisu . Jejich tradice je obvykle vysledována k takovým starověkým vědcům, jako byli Aristoteles a Galén , prostřednictvím arabských lékařů al-Jahiz [9] , ibn-Sina [10] , ibn-Zuhra [11] a ibn-al-Nafiz [12] . Během renesance došlo k revoluci v biologickém myšlení v Evropě vynálezem tisku a šířením tištěných děl, zájmem o experimentální výzkum a objevem mnoha nových živočišných a rostlinných druhů během věku objevů . V této době pracovali vynikající mozky Andrei Vesalius a William Harvey , kteří položili základy moderní anatomie a fyziologie . O něco později Linné a Buffon odvedli skvělou práci při klasifikaci forem živých a fosilních tvorů. Mikroskopie otevřela dříve neznámý svět mikroorganismů pozorování a položila základ pro rozvoj buněčné teorie . Rozvoj přírodních věd, částečně díky vzniku mechanistické filozofie , přispěl k rozvoji přírodní historie [13] [14] .

Počátkem 19. století dosáhly některé z moderních biologických disciplín, jako botanika a zoologie , profesionální úrovně. Lavoisier a další chemici a fyzici začali sbližovat představy o živé a neživé přírodě. Přírodovědci jako Alexander Humboldt zkoumali interakci organismů s jejich prostředím a jeho závislost na geografii, čímž položili základy biogeografie , ekologie a etologie . V 19. století vývoj evoluční doktríny postupně vedl k pochopení role vymírání a proměnlivosti druhů a buněčná teorie ukázala v novém světle základy struktury živé hmoty. V kombinaci s daty z embryologie a paleontologie umožnily tyto pokroky Charlesi Darwinovi vytvořit holistickou evoluční teorii založenou na přirozeném výběru . Koncem 19. století myšlenky spontánní generace konečně ustoupily teorii infekčního agens jako původce nemocí. Mechanismus dědičnosti rodičovských vlastností ale stále zůstával záhadou [13] [15] [16] .

Na začátku 20. století Thomas Morgan a jeho studenti znovu objevili zákony, které v polovině 19. století studoval Gregor Mendel , a poté se genetika začala rychle rozvíjet . Ve třicátých letech minulého století kombinace populační genetiky a teorie přirozeného výběru dala vzniknout moderní evoluční teorii nebo neodarwinismu. Díky rozvoji biochemie byly objeveny enzymy a začala velkolepá práce na popisu všech metabolických procesů . Objev struktury DNA Watsonem a Crickem dal mocný impuls rozvoji molekulární biologie . Následovala postulace centrálního dogmatu, rozluštění genetického kódu a do konce 20. století kompletní rozluštění lidského genetického kódu a několika dalších organismů nejdůležitějších pro lékařství a zemědělství. Díky tomu se objevily nové disciplíny genomiky a proteomiky . Přestože nárůst počtu oborů a extrémní složitost předmětu biologie vytvářely a nadále generují stále užší specializaci mezi biology, biologie je i nadále jedinou vědou a data každé z biologických disciplín, zejména genomiky , jsou použitelné ve všech ostatních [17] [18] [19] [20] .

Popularizace biologie

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Biologie // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
  2. ↑ Velká ruská encyklopedie  : [ve 35 svazcích]  / kap. vyd. Yu. S. Osipov . - M  .: Velká ruská encyklopedie, 2004-2017.
  3. ↑ Treviranus, Gottfried Reinhold . Biologie: oder Philosophie der lebenden Natur für Naturforscher und Aerzte , 1802
  4. ↑ King, TJ & Roberts, MBV. Biologie: Funkční  přístup . —Thomas Nelson a synové, 1986. - ISBN 978-0174480358 .
  5. ↑ Avila, Vernon L. Biologie : zkoumání života na Zemi  . — Boston: Jones a Bartlett, 1995. - S.  11-18 . - ISBN 0-86720-942-9 .
  6. ↑ Campbell, Neil A.; Brad Williamson; Robin J. Heyden. Biologie : Zkoumání života  . - Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall , 2006. - ISBN 0-13-250882-6 .
  7. ↑ Mazzarello, P. Jednotný koncept: historie buněčné teorie  // Nature Cell Biology  : journal  . - 1999. - Sv. 1 . -P.E13- E15 . - doi : 10.1038/8964 .
  8. ↑ Darwin, Charles (1859). O původu druhů, 1., John Murray
  9. ↑ Conway Zirkle (1941), Natural Selection before the "Origin of Species", Proceedings of the American Philosophical Society 84 (1): 71-123.
  10. ↑ D. Craig Brater a Walter J. Daly (2000), "Klinická farmakologie ve středověku: Principy, které předznamenávají 21. století", Clinical Pharmacology & Therapeutics 67 (5), s. 447-450 [449].
  11. ↑ Islámská medicína Archivováno 8. února 2012 na Wayback Machine , Hutchinson Encyclopedia .
  12. ↑ SA Al-Dabbagh (1978). "Ibn Al-Nafis a plicní oběh", The Lancet 1 , s. 1148.
  13. ↑ 12 Ernst Mayr . Růst biologického myšlení  . - Harvard University Press , 1985. - ISBN 978-0674364462 .
  14. ↑ Magner, LN Historie věd o živé přírodě  . - TF-CRC, 2002. - ISBN 978-0824708245 .
  15. ↑ Futuyma, DJ Evolution  . — Sinauer Associates, 2005. - ISBN 978-0878931873 .
  16. ↑ Coleman, W. Biologie v devatenáctém století: Problémy formy, funkce a  transformace . - Cambridge University Press , 1978. - ISBN 978-0521292931 .
  17. ↑ Allen, GE Life Science in the Twentieth Century  . - Cambridge University Press , 1978. - ISBN 978-0521292962 .
  18. ↑ Fruton, J.S. Proteiny, enzymy, geny: Souhra chemie a  biologie . - Yale University Press , 1999. - ISBN 978-0300076080 .
  19. ↑ Morange, M & Cobb, M. Historie molekulární biologie  . - Harvard University Press , 2000. - ISBN 978-0674001695 .
  20. ↑ Smocovitis, VB Unifying Biology  . - Princeton University Press , 1996. - ISBN 978-0691033433 .

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
 Sekce biologie
Hlavní sekce
Další sekce
Příbuzné vědy
viz takéVznik života