- Сьогодні - Біолія (з грецького - А - - - Гей, біос, "життя" "; - Так, логія, «наука») - наука про життя, одна з природничих наук, предметом якої є живі істоти та їх взаємодія з навколишнім середовищем. Біологія вивчає всі аспекти життя, зокрема, структуру, функціонування, ріст, походження, еволюцію і розподіл живих організмів на Землі. Класифікує і описує живі істоти, походження їх видів, взаємодію між собою і з навколишнім середовищем.
У біології виділяють такі рівні організації:
- Клітинний, субклетковий і молекулярний рівень: клітини містять внутрішньоклітинні структури, які будуються з молекул.
- Організмовий та органно-тканинний рівень: у багатоклітинних організмів клітини складають тканини та органи. Органи ж у свою чергу взаємодіють в рамках цілого організму.
- Популяційний рівень: особини одного і того ж виду живуть на частині ареалу утворюють популяцію.
- Видовий рівень: особини, які вільно схрещуються один з одним, мають морфологічну, фізіологічну, біохімічну схожість і займають певний ареал (район розповсюдження) формують вид.
- Біогеоценотичний і біосферний рівень: на однорідній 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 за застосовуваними методами: біохімія вивчає хімічні основи життя, молекулярна біологія - складні взаємодії між біологічними молекулами, клітинна біологія і цитологія - основні будівельні блоки багатоклітинних організмів, клітини, гістологія і анатомія - будова тканин і організму з окремих органів і тканин, фізіологія - фізичні та хімічні функції органів і тканин, етологія - поведінка живих істот, екологія - взаємозалежність.
Передачу спадкової інформації вивчає генетика. Розвиток організму в онтогенезі вивчається біологією розвитку. Зародження та історичний розвиток живої природи & nbsp; - палеобіологія та еволюційна біологія.
На кордонах з суміжними науками виникають: біофізика (вивчення живих об'єктів фізичними методами), біометрія тощо. У зв'язку з практичними потребами людини виникають такі напрямки як космічна біологія, соціобіологія, фізіологія праці, біоніка.
Біологічна картина світу
Існує п'ять принципів, що об'єднують всі біологічні дисципліни в єдину науку про живу матерію:
- 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 схожі; клітини походять тільки від раніше існуючих клітин, які розмножуються шляхом клітинного ділення. Клітинна теорія описує будову клітин, їх ділення, взаємодію з зовнішнім середовищем, склад внутрішнього середовища та клітинної оболонки, механізм дії окремих частин клітини та 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. Інформація про будову живих істот або генотип використовується клітинами для створення фенотипу, що спостерігаються фізичних або біохімічних характеристик організму. Хоча фенотип, який виявляється за рахунок експресії генів, може підготувати організм до життя в навколишньому середовищі, інформація про середовище не передається назад в гени. Гени можуть змінюватися у відповідь на вплив 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.
Теорія клітини
Клітина - базова одиниця життя. Згідно з клітинною теорією, вся жива речовина складається з однієї або більше клітин, або з продуктів секреції цих клітин. Наприклад, мушлі, кістки, шкіра, слина, шлунковий сік, ДНК, віруси. Всі клітини походять з інших клітин шляхом клітинного ділення, і всі клітини багатоклітинного організму походять з однієї заплідненої яйцеклітини. Навіть протікання патологічних процесів, таких як бактеріальна або вірусна інфекція, залежить від клітин, що є їх фундаментальною частиною.
Еволюція
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-Батістом 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. Пізніше в синтетичній теорії еволюції додатковим механізмом еволюційних змін був постульований генетичний дрейф.
Еволюційна історія видів, що описує їх зміни і генеалогічні відносини між собою, називається філогенез. Інформація про філогенез накопичується з різних джерел, зокрема, шляхом порівняння послідовностей ДНК або викопних останків і слідів стародавніх організмів. До XIX століття вважалося, що в певних умовах життя може самозароджуватися. Цій концепції протистояли послідовники принципу, сформульованого Вільямом Гарвеєм: "" 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 загального предка або загальної сукупності генів. Загальний предок усіх живих істот з'явився на Землі близько 3,5 млрд років тому. Головним доказом теорії загального предка вважається універсальність генетичного коду.
Теорія гена
Форма і функції біологічних об'єктів відтворюються з покоління в покоління генами, які є елементарними одиницями спадковості. Фізіологічна адаптація до навколишнього організму 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 якому 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.
Гомеостаз
Гомеостаз - здатність відкритих систем регулювати своє внутрішнє середовище так, щоб підтримувати його сталість за допомогою безлічі коригуючих впливів, спрямованих 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, підтримання рослинами постійної концентрації атмосферної двоокису вуглецю на Землі.
Енергія
Виживання будь-якого організму залежить від постійних припливів 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 вилучення енергії, так і для синтезу біологічних молекул власного організму.
Первинним джерелом енергії для всіх земних істот є Сонце. Світлова енергія перетворюється рослинами на хімічну (органічні молекули) у присутності води і деяких мінералів. Частина отриманої енергії витрачається на нарощування біомаси і підтримання життя, інша частина - втрачається у вигляді тепла і відходів життєдіяльності. Загальні механізми перетворення хімічної енергії на корисну для підтримки життя називаються дихання і метаболізм.