Біологія (з грецького βιολογία - βίος, биос, "життя"; -λογία, -логія, "наука") - наука про життя, одна з природних наук, предметом якої є живі істоти і їх взаємодія з навколишнім середовищем. Біологія вивчає всі аспекти життя, зокрема, структуру, функціонування, зростання, походження, еволюцію і розподіл живих організмів на Землі. Класифікує і описує живі істоти, походження їх видів, взаємодія між собою і з навколишнім середовищем.
Як особлива наука біологія виділилася з природних наук в XIX столітті, коли вчені виявили, що живі організми володіють деякими загальними для всіх характеристиками. В основі сучасної біології лежать п'ять фундаментальних принципів: клітинна теорія, еволюція, генетика, гомеостаз і енергія [1] [2]. У наш час біологія - стандартний предмет в середніх і вищих навчальних закладах усього світу. Щорічно публікується більше мільйона статей і книг з біології та медицині [3].
У біології виділяють следующии рівні організації:
- Клітинний. субклітинний і молекулярний рівень. клітини містять внутрішньоклітинні структури, які будуються з молекул.
- Організменний і органо-тканинної рівень. у багатоклітинних організмів клітини складають тканини і органи. Органи ж в свою чергу взаємодіють в рамках цілого організму.
- Популяційний рівень. особини одного і того ж виду живуть на частини ареалу утворюють популяцію.
- Видовий рівень. вільно схрещуються один з одним особини володіють морфологічним, фізіологічним, біохімічним схожістю і займають певний ареал (район поширення) формують вигляд.
- Біогеоценотіческій і біосферний рівень. на однорідному ділянці земної поверхні складаються біогеоценози. які, в свою чергу, утворюють, біосферу.
Більшість біологічних наук є дисциплінами з більш вузькою спеціалізацією. Традиційно вони групуються за типами досліджуваних організмів: ботаніка вивчає рослини, зоологія - тварин, мікробіологія - одноклітинні мікроорганізми. Області всередині біології далі діляться або за масштабами дослідження, або по застосовуваних методів: біохімія вивчає хімічні основи життя, молекулярна біологія - складні взаємодії між біологічними молекулами, клітинна біологія та цитологія - основні будівельні блоки багатоклітинних організмів, клітини, гістологія і анатомія - будова тканин і організму з окремих органів і тканин, фізіологія - фізичні і хімічні функції органів і тканин, етологія - поведінка живих істот, екологія - взаємозалежність різних орг низмов і їх середовища.
Передачу спадкової інформації вивчає генетика. Розвиток організму в онтогенезі вивчається біологією розвитку. Зародження та історичний розвиток живої природи - палеобіологія і еволюційна біологія.
На кордонах з суміжними науками виникають: біофізика (вивчення живих об'єктів фізичними методами), біометрія і т. Д. У зв'язку з практичними потребами людини виникають такі напрямки як космічна біологія. социобиология. фізіологія праці. біоніка.
біологи Правити
Біологічні суспільства Правити
Біологічні організації Правити
біологи Правити
Біологічний метод Правити
Історія біології Правити
Хоча концепція біології як особливої природної науки виникла в XIX столітті, біологічні дисципліни зародилися раніше в медицині і природної історії. Зазвичай їх традицію ведуть від таких античних вчених як Аристотель і Гален через арабських медиків аль-Джахіз [4]. ібн-Сіна [5]. ібн-Зухра [6] і ібн-аль-Нафіз [7]. В епоху Відродження біологічна думка в Європі була революціонізувати завдяки винаходу друкарства і розповсюдження друкованих праць, інтересу до експериментальних досліджень і відкриття безлічі нових видів тварин і рослин в епоху Великих географічних відкриттів. В цей час працювали видатні уми Андрій Везалий і Вільям Гарвей. які заклали основи сучасної анатомії і фізіології. Трохи пізніше Лінней і Бюффон здійснили величезну роботу по класифікації форм живих і викопних істот. Мікроскопія відкрила для спостереження раніше невідомий світ мікроорганізмів, заклавши основу для розвитку клітинної теорії. Розвиток природознавства, почасти завдяки появі механістичної філософії. сприяло розвитку природної історії [8] [9].
До початку XIX століття деякі сучасні біологічні дисципліни, такі як ботаніка та зоологія. досягли професійного рівня. Лавуазьє та інші хіміки і фізики почали зближення уявлень про живу і неживу природу. Натуралісти, такі як Олександр Гумбольдт досліджували взаємодію організмів з навколишнім середовищем і його залежність від географії, закладаючи основи біогеографії. екології та етології. У XIX столітті розвиток вчення про еволюцію поступово призвело до розуміння ролі вимирання і мінливості видів. а клітинна теорія показала в новому світлі основи будови живого речовини. У поєднанні з даними ембріології і палеонтології ці досягнення дозволили Чарльзу Дарвіну створити цілісну теорію еволюції шляхом природного відбору. До кінця XIX століття ідеї самозародження остаточно поступилися місцем теорії інфекційного агента як збудника захворювань. Але механізм успадкування батьківських ознак все ще залишався таємницею [10] [11] [8].
На початку ХХ століття Томас Морган і його учні заново відкрили закони, досліджені ще в середині XIX століття Грегором Менделем. після чого почала швидко розвиватися генетика. До 1930-х років поєднання популяційної генетики і теорії природного відбору породило сучасну еволюційну теорію або неодарвінізм. Завдяки розвитку біохімії були відкриті ферменти і почалася грандіозна робота по опису всіх процесів метаболізму. Розкриття структури ДНК Уотсоном і Криком дало потужний поштовх для розвитку молекулярної біології. За ним послідувало постулирование центральної догми, розшифровка генетичного коду, а до кінця ХХ століття - і повна розшифровка генетичного коду людини і ще декількох організмів, найбільш важливих для медицини і сільського господарства. Завдяки цьому з'явилися нові дисципліни геноміка і протеоміка. Хоча збільшення кількості дисциплін і надзвичайна складність предмета біології породили і продовжують породжувати серед біологів все більш вузьку спеціалізацію, біологія продовжує залишатися єдиною наукою, і дані кожної з біологічних дисциплін, особливо геноміки, застосовні у всіх інших [12] [13] [14] [15]
Біологічна картина світу Правити
Існує п'ять принципів, які об'єднують всі біологічні дисципліни в єдину науку про живу матерію [16].
- Клітинна теорія. Клітинна теорія - вчення про все, що стосується клітин. Всі живі організми складаються, як мінімум, з однієї клітини, основної функціональної одиниці кожного організму. Базові механізми і хімія всіх клітин у всіх земних організмах подібні; клітини відбуваються тільки від раніше існуючих клітин, які розмножуються шляхом клітинного поділу. Клітинна теорія описує будову клітин, їх розподіл, взаємодія з зовнішнім середовищем, склад внутрішнього середовища і клітинної оболонки, механізм дії окремих частин клітини і їх взаємодії між собою.
- Еволюція. Через природний відбір і генетичний дрейф спадкові ознаки популяції змінюються з покоління в покоління.
- Теорія гена. Ознаки живих організмів передаються з покоління в покоління разом з генами. які закодовані в ДНК. Інформації про будову живих істот або генотип використовується клітинами для створення фенотипу. спостережуваних фізичних або біохімічних характеристик організму. Хоча фенотип, що виявляється за рахунок експресії генів, може підготувати організм до життя в навколишньому його середовищі, інформація про середовище не передається назад в гени. Гени можуть змінюватися у відповідь на дії середовища тільки за допомогою еволюційного процесу.
- Гомеостаз. Фізіологічні процеси, що дозволяють організму підтримувати сталість свого внутрішнього середовища незалежно від змін у зовнішньому середовищі.
- Енергія. Атрибут будь-якого живого організму, істотний для його стану.
Клітинна теорія Правити
Клітка - базова одиниця життя. Згідно клітинної теорії, все живе речовина складається з однієї або більше клітин, або з продуктів секреції цих клітин. Наприклад, раковини, кістки, шкіра, слина, шлунковий сік, ДНК. віруси. Всі клітини походять з інших клітин шляхом клітинного поділу, і всі клітини багатоклітинного організму відбуваються з однієї заплідненої яйцеклітини. Навіть перебіг патологічних процесів, таких як бактеріальна або вірусна інфекція, залежить від клітин, які є їх фундаментальною частиною [17].
еволюція Правити
Центральна організуюча концепція в біології полягає в тому, що життя з часом змінюється і розвивається за допомогою еволюції. і що всі відомі форми життя на Землі мають спільне походження. Це зумовило схожість основних одиниць і процесів життєдіяльності, згадуваних вище. Поняття еволюції було введено в науковий лексикон Жаном-Батистом Ламарком в 1809 р Чарльз Дарвін через п'ятдесят років встановив, що її рушійною силою є природний відбір. так само як штучний відбір свідомо застосовується людиною для створення нових порід тварин і сортів рослин [18]. Пізніше в синтетичної теорії еволюції додатковим механізмом еволюційних змін був постулював генетичний дрейф.
Еволюційна історія видів. описує їх зміни і генеалогічні стосунки між собою, називається філогенез. Інформація про філогенезі накопичується з різних джерел, зокрема, шляхом порівняння послідовностей ДНК або викопних останків і слідів древніх організмів. До XIX століття вважалося, що в певних умовах життя може самозароджуватися. Цією концепції протистояли послідовники принципу, сформульованого Вільямом Гарвея. "Все з яйця" ( "Omne vivum ex ovo", лат), основоположного в сучасній біології. Зокрема, це означає, що існує безперервна лінія життя, що з'єднує момент початкового її виникнення з теперішнім часом. Будь-яка група організмів має спільне походження, якщо у неї є загальний предок. Всі живі істоти на Землі, як нині живуть, так і вимерлі, походять від спільного предка або загальної сукупності генів. Спільний предок всіх живих істот з'явився на Землі близько 3,5 млрд років тому. Головним доказом теорії загального предка вважається універсальність генетичного коду (див. Походження життя).
Теорія гена Правити
Форма і функції біологічних об'єктів відтворюються з покоління в покоління генами. які є елементарними одиницями спадковості. Фізіологічна адаптація до навколишнього організм середовищі не може бути закодована в генах і бути успадкованою в потомстві (див. Ламаркізм). Примітно, що всі існуючі форми земного життя, в тому числі, бактерії, рослини, тварини і гриби, мають одні і ті ж основні механізми, призначені для копіювання ДНК і синтезу білка. Наприклад, бактерії, в які вводять ДНК людини, здатні синтезувати людські білки.
Сукупність генів організму або клітини називається геном. Він зберігається в одній або декількох хромосомах. Хромосома - довгий ланцюжок ДНК. на якій може бути безліч генів. Якщо ген активний, то послідовність його ДНК копіюється в послідовності РНК за допомогою транскрипції. Потім рибосома може використовувати РНК. щоб синтезувати послідовність білка. відповідну коду РНК. з процесі, іменованому трансляція. Білки можуть виконувати як структурні, так і каталітичні функції (див. Фермент).
гомеостаз Правити
Гомеостаз - здатність відкритих систем регулювати свою внутрішню середу так, щоб підтримувати її сталість за допомогою безлічі коригувальних впливів, які направляються регуляторними механізмами. Всі живі істоти, як багатоклітинні, так і одноклітинні, здатні підтримувати гомеостаз. На клітинному рівні, наприклад, підтримується постійна кислотність внутрішнього середовища (рН). На рівні організму у теплокровних тварин підтримується постійна температура тіла. В асоціації з терміном екосистема під гомеостазом розуміють, зокрема, підтримку рослинами постійної концентрації атмосферної двоокису вуглецю на Землі.
енергія Правити
Виживання будь-якого організму залежить від постоянног припливу енергії. Енергія черпається з речовин, які служать їжею, і за допомогою спеціальних хімічних реакцій використовується для побудови і підтримки структури і функцій клітин. У цьому процесі молекули їжі використовуються як для добування енергії, так і для синтезу біологічних молекул власного організму.
Первинним джерелом енергії для всіх земних істот є Сонце. Світлова енергія перетворюється рослинами в хімічну (органічні молекули) в присутності води і деяких мінералів. Частина отриманої енергії витрачається на нарощування біомаси та підтримання життя, інша частина - втрачається у вигляді тепла і відходів життєдіяльності. Загальні механізми перетворення хімічної енергії в корисну для підтримки життя називаються дихання і метаболізм.
Рівні організації живого Правити
Біологічні дисципліни Правити
Біологічна література Правити
Першоджерелами інформації з біології є наукові журнали, списки яких надає ряд установ, як російських, так і зарубіжних:
Популяризація біології Правити
Біологія і псевдобіологія Правити
Найбільш відомим прикладом псевдонауки в біології вважається лисенківщина # 91; джерело? # 93; , вчення, поширене в СРСР в середині ХХ століття і надовго затримала розвиток наукової біології в Росії і інших країнах пострадянського простору. Для лисенківщини була характерна підміна науки політичними і ідеологічними спекуляціями, наукової дискусії - політичними переслідуваннями і професійної наукової школи - псевдонаукових освітою на ідеологічній основі. # 91; джерело? # 93; (Див. Також гоніння в СРСР на генетику. Кібернетику)
Біологічна безпека Правити
Див. Також Правити
Примітки Правити
література Правити
- Біологічний енциклопедичний словник. М. Сов. енциклопедія. 1989. С. 66
посилання Правити
портали Правити
Каталоги, списки посилань Правити
- djvu-inf.narod.ru/nblib.htm Список посилань на електронні бібліотеки з книгами з біології