Βιολογία

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Αρχείο:Biology organism collage.png
Η Βιολογία μελετά την ποικιλομορφία της ζωής. (αριστερόστροφα από πάνω αριστερά) Salmonella typhimurium, Phascolarctos cinereus, Athyrium filix-femina, Amanita muscaria, Agalychnis callidryas, και Brachypelma smithi

Η Βιολογία είναι ένα πολυμορφικό πεδίο γνώσεων με κύριο αντικείμενο έρευνας και μελέτης όλες τις φυσικοχημικές όψεις των εμβίων όντων, χαρακτηριζόμενη έτσι ως επιστήμη της ζωής. Η διεθνής σήμερα ονομασία της, ως όρος, είναι ελληνογενής και προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις βίος (= ζωή) + λογία (= διήγηση, έρευνα, ερμηνεία). Πρώτος που χρησιμοποίησε αυτόν τον όρο ήταν ο Γερμανός φυσιοδίφης Gottfried Reinhold στο ομώνυμο έργο του Biologie το 1802. Στη σύγχρονη ελληνική γραμματεία πρωτοαναφέρθηκε από τον Δημήτριο Μαυροκορδάτο το 1836.

Αντικείμενο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πρόκειται για την επιστήμη που μελετά τη δομή και τη λειτουργία των εμβίων οργανισμών, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου, σε φυσιολογικές και παθολογικές καταστάσεις. Ασχολείται με τα γνωρίσματα και τη συμπεριφορά των οργανισμών, εξετάζει πώς δημιουργούνται τα είδη και τα μεμονωμένα μέλη τους, μελετά δε τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους και με το περιβάλλον.

Η Βιολογία περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα επιμέρους επιστημονικών πεδίων που συχνά θεωρούνται ως ανεξάρτητες ειδικεύσεις. Στο σύνολό τους εξετάζουν το φαινόμενο της ζωής σε ευρεία κλίμακα. Ως επιστήμες που μελετούν έμβιους οργανισμούς (Life Sciences) η Γεωπονική, η Κτηνιατρική και η Ιατρική είναι εφαρμοσμένες Βιολογικές Επιστήμες. Εφαρμοσμένη Βιολογία Φυτών είναι η Γεωπονική, εφαρμοσμένη Βιολογία Ζώων είναι η Κτηνιατρική και εφαρμοσμένη Βιολογία Ανθρώπου η Ιατρική.

Η ζωή εξετάζεται σε ατομικό και μοριακό επίπεδο από τη Μοριακή Βιολογία, τη Βιοχημεία, και τη Μοριακή Γενετική. Στο επίπεδο του κυττάρου, μελετάται στη Βιολογία Κυττάρου και στη Μικροβιολογία , και σε πολυκυτταρική μορφή ερευνάται από τη Φυσιολογία, την Ανατομία, και την Ιστολογία. Η Αναπτυξιακή Βιολογία μελετάει τη ζωή στο επίπεδο της ανάπτυξης (οντογένεσης) ενός οργανισμού.

Περνώντας σε κλίμακα μελέτης περισσότερων οργανισμών η Γενετική ερευνά πώς η κληρονομικότητα δρα μεταξύ γονέα και απογόνου. Η Ηθολογία μελετά τη συμπεριφορά των ομάδων οργανισμών. Η Γενετική Πληθυσμού εξετάζει στο επίπεδο ολόκληρου πληθυσμού και η Συστηματική ασχολείται με την κατηγοριοποίηση των ειδών. Αλληλοεξαρτώμενοι πληθυσμοί και οι συνήθειές τους εξετάζονται από την Οικολογία και την Εξελικτική βιολογία. Μία θεωρητική προσέγγιση της πιθανότητας ύπαρξης ζωής πέρα από τη Γη εξετάζει η Αστροβιολογία (ή Ξενοβιολογία).

Τα τελευταία εκατό χρόνια αναπτύχθηκε ραγδαία αφού αναγνωρίστηκε το DNA ως γενετικό υλικό και οι ερευνητές Κρικ (Crick) και Γουότσον (Watson) ανακάλυψαν τη δομή του, ανακάλυψη που ο ρόλος της ήταν καταλυτικός στην κατανόηση της λειτουργίας του.

Παράλληλα, η πρόοδος των Βιοεπιστημών ( διεπιστημονική σύνδεση της Βιολογίας με άλλες επιστήμες : Βιοφυσική-Βιοχημεία, Βιοστατιστική, Βιοπληροφορική, Βιοτεχνολογία, Βιοφαρμακευτική, Βιοψυχολογία, Βιοκοινωνιολογία, Εξελικτική Βιολογία κ.α.) έχει αναδείξει και ένα ειδικότερο πεδίο βασικής και εφαρμοσμένης έρευνας στη Βιολογία Ανθρώπου (Ηuman Biology).

Βιολογία ανθρώπου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Βιολογία Ανθρώπου είναι η επιστήμη που μελετά τη δομή και τη λειτουργία του ανθρώπινου οργανισμού σε φυσιολογικές και παθολογικές καταστάσεις. Από τους κλάδους της Βιολογίας Ανθρώπου ιδιαίτερο ενδιαφέρον σήμερα κατέχει διεθνώς ο ξεχωριστός (και συγγενής με την Ιατρική) κλάδος της Βασικής και Παθολογικής Βιολογίας του Ανθρώπου (διεθνώς χρησιμοποιούνται διάφοροι συναφείς όροι, όπως Βιοιατρική, Ιατρική Βιολογία, Παθοβιολογία Ανθρώπου, Κλινική Βιολογία), που περιλαμβάνει ερευνητικό (μορφολειτουργικό) και αμιγώς εφαρμοσμένο κλινικοεργαστηριακό έργο σε τομείς όπως Βιολογία Αναπαραγωγής-Κλινική Εμβρυολογία, Κλινική Βιοχημεία, Φυσιολογία του αίματος, Ανοσοβιολογία, Φυσιολογία των ενδοκρινών αδένων, Φαρμακολογία κ.α. για τη μελέτη φυσιολογικών λειτουργιών και παθολογικών καταστάσεων (έγκαιρη διάγνωση, αποτελεσματική θεραπεία).

Για το λόγο αυτό ο Βιολόγος μπορεί να εργάζεται ως Ιδιοκτήτης-Διευθυντής Κλινικών Εργαστηρίων στην ΕΕ και στις ΗΠΑ (δημόσια ή ιδιωτικά), μετά από κατάλληλη μεταπτυχιακή ειδίκευση (πχ. MSc "master" ή PhD στην Κλινική Βιοχημεία), ενώ στην Ελλάδα, εκτός από τον ιδιωτικό τομέα, οι Βιολόγοι μπορούν να εργάζονται σε εργαστήρια δημόσιων νοσηλευτικών ιδρυμάτων (πχ. βιοχημείας), στα οποία προάγονται μέχρι και το βαθμό του Διευθυντή του εργαστηρίου.

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παρόλο που η έννοια της βιολογίας ως ένα ενιαίο συνεκτικό πεδίο αναπτύχθηκε τον 19ο αιώνα, οι βιολογικές επιστήμες προέκυψαν από τις ιατρικές παραδόσεις και την φυσική ιστορία που φτάνουν έως την αρχαία αιγυπτιακή ιατρική και τα έργα του Αριστοτέλη και του Γαληνού στον αρχαίο ελληνορωμαϊκό κόσμο. Περαιτέρω ανάπτυξη ήρθε στον μεσαίωνα από μουσουλμάνους γιατρούς και λόγιους όπως ο Αλ Γιασίζ, ο Αβικέννας, ο Ιμπν Ζουχρ, ο Ιμπν αλ Μπαϊτάρ και ο Ιμπν αλ Νάφις. Κατά την διάρκεια της ευρωπαϊκής αναγέννησης και της πρώιμης σύγχρονης εποχής επήλθε επανάσταση στην βιολογική σκέψη από το ανανεωμένο ενδιαφέρον για τον εμπειρισμό και την ανακάλυψη πολλών νέων οργανισμών. Εξέχουσες μορφές ήταν ο Βεσάλιος και ο Ουίλιαμ Χάρβεϊ, οι οποίοι χρησιμοποίησαν τον πειραματισμό και την προσεκτική παρατήρηση στην φυσιολογία, καθώς και φυσιοδίφες όπως ο Λινναίος και ο Ζωρζ Λουί Λεκλέρκ οι οποίοι ξεκίνησαν την συστηματική ταξινόμηση της ζωής και του αρχείου απολιθωμάτων, καθώς και της ανάπτυξης και συμπεριφοράς των οργανισμών. Η μικροσκοπία αποκάλυψε τον προηγουμένως άγνωστο κόσμο των μικροοργανισμών και έθεσε το υπόβαθρο για την κυτταρική θεωρία. Η αυξανόμενη σημασία της φυσικής θεολογίας, εν μέρει απήχηση του μηχανιστικού υλισμού, προήγαγε την ανάπτυξη της φυσικής ιστορίας (παρόλο που παραβίαζε το τελεολογικό επιχείρημα).

Τον 18ο και 19ο αιώνα, οι βιολογικές επιστήμες, όπως η βοτανική και η ζωολογία κατέστησαν αυξανόμενα επαγγελματικοί επιστημονικοί κλάδοι. Ο Λαβουαζιέ και άλλοι φυσικοί επιστήμονες ξεκίνησαν την σύνδεση του έμψυχου και του άψυχου κόσμου μέσω της φυσικής και της χημείας. Εξερευνητές φυσιοδίφες όπως ο Αλεξάντερ φον Χούμπολντ ερεύνησαν την αλληλεπίδραση των οργανισμών με το περιβάλλον τους και τους τρόπους με τους οποίους αυτή η σχέση εξαρτάται από την γεωγραφία, θέτοντας τα θεμέλια της βιογεωγραφίας, της οικολογίας και της ηθολογίας. Οι φυσιοδίφες άρχισαν να απορρίπτουν την ουσιοκρατία και να εξετάζουν την σημαντικότητα της εξαφάνισης και της μεταλλαξιμότητας των ειδών. Η κυτταρική θεωρία παρείχε νέα προοπτική στην θεμελιώδη βάση της ζωής. Αυτές οι εξελίξεις, καθώς και αποτελέσματα από την εμβρυολογία και την παλαιοντολογία συντέθηκαν στην Θεωρία της Εξέλιξης δια της φυσικής επιλογής του Κάρολου Δαρβίνου. Το τέλος του 19ου αιώνα σήμανε το τέλος της θεωρίας της αυτόματης γένεσης και την ανάπτυξη της μικροβιακής θεωρίας, παρόλο που ο μηχανισμός της κληρονομικότητας παρέμενε μυστήριο.

Στις αρχές του 20ου αιώνα, η εκ νέου ανακάλυψη του έργου του Γκρέγκορ Μέντελ οδήγησε στην ραγδαία ανάπτυξη της γενετικής από τον Τόμας Χαντ Μόργκαν (Thomas Hunt Morgan) και τους φοιτητές του, και από την δεκαετία του 1930 στον συνδυασμό της γενετικής των πληθυσμών και της φυσικής επιλογής στην «νεοδαρβινική σύνθεση». Εξελίχθηκαν ραγδαία νέοι τομείς, ιδιαίτερα μετά την ανακάλυψη της δομής του DNA από τους Γουότσον και Κρικ. Μετά την καθιέρωση του κεντρικού δόγματος και την ανάγνωση του γενετικού κώδικα, η βιολογία χωρίστηκε στα δύο κύριες ομάδες πεδίων, την οργανική βιολογία—τα πεδία που μελετούν ολόκληρους οργανισμούς και ομάδες οργανισμών— και τα πεδία που σχετίζονται με την κυτταρική και την μοριακή βιολογία. Στα τέλη του 20ου αιώνα νέα πεδία όπως η πρωτεωμική και η γενωμική ανέστρεψαν αυτό το κλίμα, καθώς οι οργανικοί βιολόγοι άρχισαν να χρησιμοποιούν τεχνικές της μοριακής βιολογίας, και μοριακοί και κυτταρικοί βιολόγοι να μελετούν την αλληλεπίδραση μεταξύ γονιδίων και περιβάλλοντος, καθώς την γενετική φυσικών πληθυσμών οργανισμών.

Αρχές της Βιολογίας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η Βιολογία είναι η μελέτη όλων των ζωντανών οργανισμών.Δεν είναι σαν τη Φυσική γι' αυτό και δεν περιγράφει συνήθως βιολογικά συστήματα σε σχέση με αντικείμενα τα οποία υπακούουν σε αμετάβλητους φυσικούς νόμους που περιγράφουν τα μαθηματικά, παρ' όλα αυτά χαρακτηρίζονται από διάφορες σημαντικές αρχές και σκέψεις όπως: η παγκοσμιότητα, η εξέλιξη, η ποικιλία, η κοινή καταγωγή, η ομοιοστασία και οι αλληλεπιδράσεις. Δεν επικαλείται αιτιοκρατικές εξηγήσεις όπως η Φυσική, παρά αναζητά ολιστική και ρεαλιστική ερμηνεία των παρατηρούμενων βιολογικών φαινομένων.

Παγκοσμιότητα: Βιοχημεία, κύτταρα και γενετικός κώδικας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Διάγραμμα που απεικονίζει το DNA το πρωταρχικό γενετικό υλικό
Κύριο λήμμα: Ζωή

Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα, τα οποία διαδοχικά, έχουν ένα μοντέλο που βασίζεται στον άνθρακα. Όλοι οι οργανισμοί μεταφέρουν την κληρονομικότητα τους μέσω του γενετικού υλικού το οποίο είναι βασισμένο πάνω στα νουκλεϊκά οξέα όπως είναι το DNA χρησιμοποιώντας έναν παγκόσμιο γενετικό κώδικα. Στην εξελικτική βιολογία το στοιχείο της παγκοσμιότητας των διαδικασιών είναι επίσης παρών, για παράδειγμα στους περισσότερους μεταζωικούς οργανισμούς η βασική πορεία της ανάπτυξης του πρώιμου εμβρύου μοιράζεται πανομοιότυπα μορφολογικά χαρακτηριστικά και περιλαμβάνει αντίστοιχα γονίδια.

Εξέλιξη: Η βασική αρχή της βιολογίας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κύριο λήμμα: Εξέλιξη

Μία από τις κεντρικές, θεμέλιες αρχές της βιολογίας είναι ότι όλοι οι οργανισμοί έχουν προέλθει ξεκινώντας από κοινή προέλευση μέσω μιας διαδικασίας της εξέλιξης. Αυτός είναι και ένας από τους λόγους που οι οργανισμοί εμφανίζουν εντυπωσιακές ομοιότητες σε μονάδες και διαδικασίες που είδαμε στην προηγούμενη ενότητα. Ο Κάρολος Δαρβίνος καθιέρωσε την εξέλιξη σαν μια βιώσιμη θεωρία διευκρινίζοντας το βασικό της θεμέλιο, την φυσική επιλογή. Ο Άλφρεντ Ράσελ Γουάλας (Alfred Russell Wallace) αναγνωρίζεται γενικώς ως συνεπίκουρος στην ανακάλυψη τούτης της ιδέας. Η Γενετική μετατόπιση με τη σειρά της αντιμετωπίστηκε ως επιπρόσθετος μηχανισμός στην αποκαλούμενη σύγχρονη σύνθεση. Η εξελικτική ιστορία των ειδών- η οποία αναφέρει τα χαρακτηριστικά από τα οποία προήλθαν τα διάφορα είδη με τη γενεαλογική τους σχέση με άλλα είδη φυλογονία. Οι διάφορες προσεγγίσεις στη βιολογία παράγουν πληροφορίες για την φυλογονία. Σε αυτές συμπεριλαμβάνονται οι συγκρίσεις αλληλουχιών DNA με τις οποίες ασχολείται η μοριακή βιολογία ή genomics, και συγκρίσεις απολιθωμάτων ή άλλων δειγμάτων αρχαίων οργανισμών στην παλαιοντολογία. Οι βιολόγοι οργανώνουν και αναλύουν τις εξελικτικές σχέσεις χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους, όπως την φυλογενετική, phenetics, και την κλαδιστική. Στην Ελλάδα, Εξελικτικοί Βιολόγοι με αναγνωρισμένο κύρος και σημαντική συγγραφική παρουσία είναι οι καθηγητές Κωνσταντίνος Καστρίτσης, Κωνσταντίνος Κριμπάς και Ελευθέριος Ζούρος.

Ποικιλία: Η ποικιλομορφία των ζωντανών οργανισμών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το φυλογενετικό δένδρο όλων των ζώντων οργανισμών, βασισμένο στα δεδομένα των rRNA γονιδίων, που δείχνει τον διαχωρισμό των τριών επικρατειών των βακτηρίων, των αρχαίων και των ευκαρυωτικών, όπως περιγράφηκαν αρχικά από τον Καρλ Βέζε (Carl Woese). Δενδρογράμματα διαμορφωμένα από τις αλληλουχίες άλλων γονιδίων είναι γενικώς παρόμοια, αν και είναι δυνατόν να τοποθετούν πρώιμες ομάδες με διαφορετικό τρόπο, εξαιτίας της αιφνίδιας πιθανώς εξέλιξης του rRNA. Οι ακριβείς σχέσεις των τριών επικρατειών είναι ακόμα υπό συζήτηση

Παραδοσιακά οι ζωντανοί οργανισμοί χωρίζονται σε πέντε βασίλεια:

Μονήρη -- Πρώτιστα -- Μύκητες -- Φυτά -- Ζώα

Το σύστημα των πέντε βασιλείων θεωρείται πλέον ξεπερασμένο από τους περισσότερους επιστήμονες. [1] Σύμφωνα με τις σύγχρονες ταξινομικές μεθόδους οι οποίες βασίζονται στην ακολουθία διαφόρων γονιδίων (παραδοσιακά ριβοσωματικών RNA), οι οργανισμοί διακρίνονται σε τρεις επικράτειες:

  1. Αρχαία (Archaea)
  2. Βακτήρια (Bacteria)
  3. Ευκάρυα (Eukaryota)

Υπάρχει επίσης μια σειρά από υποχρεωτικώς ενδοκυτταρικά παράσιτα που στην σειρά που παρατίθενται μπορούν να θεωρηθούν λιγότερο "ζωντανά".

Ιοί -- Ιοειδή -- Πριόνια

Κοινή καταγωγή: The common descent of life[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κύριο λήμμα: Κοινή καταγωγή

Μια ομάδα οργανισμών θεωρείται ότι έχει κοινή καταγωγή αν έχει έναν κοινό πρόγονο. Όλοι οι οργανισμοί που υπάρχουν στη Γη κατάγονται από έναν κοινό πρόγονο ή από μια κοινή δεξαμενή γονιδίων. Αυτός ο "τελευταίος παγκόσμιος κοινός πρόγονος", δηλαδή, ο πιο πρόσφατος κοινός πρόγονος όλων των οργανισμών, πιστεύεται ότι εμφανίστηκε περίπου πριν από 3.5 δισεκατομμύρια χρόνια (δείτε: προέλευση της ζωής).

Η έκφραση «όλη η ζωή από ένα αυγό» (από την λατινική έκφραση "Omne vivum ex ovo") η οποία αποτελεί θεμελιώδη ιδέα της σύγχρονης βιολογίας, φανερώνει την ύπαρξη μίας αδιάκοπης συνέχειας της ζωής από την εμφάνιση της μέχρι και σήμερα. Μέχρι τον 19ο αιώνα ήταν διαδεδομένη αντίληψη ότι μορφές ζωής μπορούσαν να εμφανιστούν ακαριαία υπό συγκεκριμένες συνθήκες. Η καθολικότητα του γενετικού κώδικα θεωρείται εν γένει από τους βιολόγους ως η οριστική απόδειξη υπέρ της θεωρίας της καθολικής κοινής καταγωγής όλων των βακτήριων, των αρχαίων και των ευκάρυων

Ομοιοστασία: Προσαρμογή στην αλλαγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κύριο λήμμα: Ομοιοστασία

Ομοιοστασία είναι η ιδιότητα ενός ανοιχτού συστήματος να ρυθμίζει το εσωτερικό του περιβάλλον ώστε αυτό να διατηρείται σε μια σταθερή κατάσταση, μέσω πολλαπλών προσαρμογών δυναμικής ισορροπίας, που ελέγχονται από ενδοσυνδεόμενους μηχανισμούς ρύθμισης. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί, είτε μονοκύτταροι είτε πολυκύτταροι, παρουσιάζουν ομοιοστασία. Η ομοιοστασία εκδηλώνεται σε κυτταρικό επίπεδο, μέσω της συντήρησης σταθερής εσωτερικής οξύτητας (pH). Σε επίπεδο οργανισμού, τα θερμόαιμα ζώα διατηρούν μια σταθερή εσωτερική θερμοκρασίας σώματος. Σε επίπεδο οικοσυστήματος, όταν για παράδειγμα, τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας ανεβαίνουν, τα φυτά έχουν, θεωρητικά, την ικανότητα υγιούς ανάπτυξης, κι έτσι μπορούν να απομακρύνουν μεγαλύτερη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Οι ιστοί και τα όργανα μπορούν επίσης να διατηρήσουν ομοιοστασία.

Αλληλεπίδραση: Συμπλέγματα και περιβάλλοντα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αμοιβαία συμβίωση μεταξύ του ψαριού κλόουν του γένους Amphiprion που κατοικεί ανάμεσα στα πλοκάμια της τροπικής θαλάσσιας ανεμώνης. Το ψάρι προστατεύει την ανεμώνη από τα ψάρια-καταναλωτές της, και σε αντάλλαγμα τα πλοκάμια της ανεμώνης που τσιμπούν προστατεύουν τα ψάρια κλόουν από τους εχθρούς τους

Κάθε ζωντανός οργανισμός αλληλεπιδρά με άλλους οργανισμούς και με το φυσικό περιβάλλον του. Ένας από τους λόγους που τα βιολογικά συστήματα είναι δύσκολο να μελετηθούν είναι γιατί υπάρχουν πάρα πολλές διαφορετικές πιθανές αλληλεπιδράσεις με τους άλλους οργανισμούς και το περιβάλλον. Ένα μικροσκοπικό βακτήριο responding to a local gradient in sugar is as much responding στο περιβάλλον του ένα λιοντάρι is responding στο περιβάλλον του όταν αναζητά φαγητό στις αφρικάνικες σαβάνες. Οι συμπεριφορές μεταξύ των μελών ενός συγκεκριμένου είδους μπορεί να είναι επιθετικές, παρασιτικές, συμβιωτικές ή συνεργασίας. Οι καταστάσεις μπορεί να γίνουν περισσότερο πολύπλοκες όταν δύο ή περισσότερα διαφορετικά είδη επιδρούν σε ένα οικοσύστημα, και επηρεάζουν την οικολογία.

Σκοπός της Βιολογίας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η βιολογία έχει γίνει ένα τόσο εκτενές ερευνητικό πεδίο, που δεν μελετάται γενικά ως ενιαία επιστήμη αλλά ως διάφορα συγκεντρωμένα επιστημονικά υπο-πεδία. Εδώ εξετάζονται τέσσερις ευρείες ομαδοποιήσεις. Η πρώτη μεγάλη ομάδα αποτελείται από τα βιολογικά πεδία που μελετούν τις βασικές δομές των συστημάτων διαβίωσης: κύτταρα, γονίδια κ.λ.π. Μια δεύτερη ομαδοποίηση εξετάζει τη λειτουργία αυτών των δομών στο επίπεδο ιστών, οργάνων και οργανισμών. Μια τρίτη ομαδοποίηση εξετάζει τους οργανισμούς και την προϊστορία τους. Τέλος μια πλειάδα βιολογικών πεδίων εστιάζει στις αλληλεπιδράσεις. Αυτά τα όρια, οι ομαδοποιήσεις και οι περιγραφές, είναι μια απλουστευμένη περιγραφή της βιολογικής έρευνας. Στην πραγματικότητα, τα όρια μεταξύ των βιολογικών πεδίων είναι πολύ ρευστά και οι περισσότεροι κλάδοι δανείζονται συχνά τεχνικές μεταξύ τους. Παραδείγματος χάριν, η εξελικτική βιολογία βασίζεται πολύ στις τεχνικές της μοριακής βιολογίας για να καθορίσει τις αλληλουχίες του DNA που βοηθούν στην κατανόηση της γενετικής παραλλαγής ενός πληθυσμού. Επίσης, η φυσιολογία δανείζεται πολλά στοιχεία από τη βιολογία κυττάρου για την περιγραφή της λειτουργίας των οργάνων.

Ταξινόμηση των σύγχρονων βιολογικών επιστημών-βιοεπιστημών-επιστημών ζωής[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Η ανατομία είναι η μελέτη της μορφολογίας-δομής των οργανισμών (φυτά, ζώα, άνθρωπος). Σε αντίθεση με τη μακροσκοπική ανατομία, η κυτταρολογία και η ιστολογία ενδιαφέρονται για τις μικροσκοπικές δομές.
  • Η βιοχημεία είναι η μελέτη των χημικών αντιδράσεων που πραγματοποιούνται στους οργανισμούς
  • Η βιοστατιστική (βιομετρία) είναι η εφαρμογή των στατιστικών μεθόδων στους βιολογικούς τομείς υπό την ευρύτερη έννοια.
  • Η κυτταρολογία (βιολογία κυττάρου-κυτταρική βιολογία) είναι η μικροσκοπική μελέτη των κυττάρων των οργανισμών.
  • Η εμβρυολογία είναι η μελέτη της πρώιμης ανάπτυξης των οργανισμών.Συγγενής κλάδος είναι και η Βιολογία της αναπαραγωγής που ασχολείται με την εξωσωματική γονιμοποίηση σε κλινικό επίπεδο
  • Η επιδημιολογία είναι η μελέτη των δημογραφικών της εξέλιξης των ασθενειών (φυτά, ζώα, άνθρωπος), και περιλαμβάνει, αλλά δεν περιορίζεται, στη μελέτη των επιδημιών.
  • Η γενετική είναι η μελέτη των γονιδίων, και του ρόλου τους στη βιολογική κληρονομικότητα και τις μεταλλάξεις.
  • Η ιστολογία είναι η μελέτη των δομών των βιολογικών ιστών
  • Η ανοσοβιολογία (ανοσολογία) είναι η μελέτη του ανοσοβιολογικού συστήματος
  • Η βιοφυσική είναι η μελέτη των εφαρμογών των αρχών της φυσικής στη βιολογία.
  • Η μικροβιολογία είναι η μελέτη των μικροοργανισμών
  • Η νευροβιολογία περιλαμβάνει εκείνες τις επιστήμες που σχετίζονται με τη μελέτη του νευρικού συστήματος. Μια κύρια εστίαση της νευροβιολογίας είναι η βιολογία και η φυσιολογία του ανθρώπινου εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού.
  • Η ψυχοβιολογία (βιοψυχολογία) είναι η μελέτη της βιολογικής βάσης της συμπεριφοράς στους οργανισμούς (ζώα, άνθρωπος)
  • Η επιστήμη διατροφής είναι η μελέτη της επίδρασης των βιομορίων και των ανόργανων συστατικών των τροφίμων στο μεταβολισμό και τη θρέψη των οργανισμών (διατροφή-θρέψη φυτικών οργανισμών, διατροφή ζωικών οργανισμών, διατροφή ανθρώπου)
  • Η παθοβιολογία ως επιστήμη είναι η μελέτη των βιολογικών αιτίων των ασθενειών καθώς και της εξέλιξής τους στους οργανισμούς.
  • Η φαρμακολογία είναι η μελέτη της βιολογικής δράσης των φαρμάκων στους οργανισμούς (φυτά, ζώα, άνθρωπος)
  • Η φυσιολογία είναι η μελέτη των λειτουργιών και ρυθμιστικών μηχανισμών των οργανισμών (φυτά, ζώα, άνθρωπος)
  • Η τοξικολογία είναι η μελέτη της βιολογικής δράσης των τοξικών ουσιών στους οργανισμούς (φυτά, ζώα, άνθρωπος)
  • Η οικολογία (βιολογία περιβάλλοντος) είναι η μελέτη των οικοσυστημάτων (χερσαία,υδάτινα)

Η δομή της ζωής[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Διάγραμμα ενός τυπικού ζωικού κυττάρου που απεικονίζει κυτταρικά οργανίδια και δομές του κυττάρου.

Η Μοριακή βιολογία είναι η μελέτη της βιολογίας σε επίπεδο μορίου. Το πεδίο έρευνας της έχει κοινά χαρακτηριστικά με άλλα πεδία της βιολογίας, ιδιαίτερα με τη γενετική και τη βιοχημεία. Η μοριακή βιολογία ασχολείται κυρίως με την κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των ποικίλων συστημάτων ενός κυττάρου, συμπεριλαμβανομένης και της αλληλοσυσχέτισης του DNA, του RNA και της σύνθεσης πρωτεΐνης ερευνώντας τον τρόπο με τον οποίο αυτές οι αλληλεπιδράσεις συντονίζονται.

Η κυτταρική βιολογία μελετά τις ιδιότητες της φυσιολογίας των κυττάρων, όπως και τη συμπεριφορά, την αλληλεπίδραση, και το περιβάλλον, όλα αυτά σε μικροσκοπικό και μοριακό επίπεδο. Η κυτταρική βιολογία ερευνά τόσο τους μονοκυτταρικούς οργανισμούς όπως είναι τα βακτήρια όσο και προσαρμοσμένα κύτταρα σε πολυκυτταρικούς οργανισμούς όπως είναι οι άνθρωποι.

Η κατανόηση της σύνθεσης και της λειτουργίας των κυττάρων είναι θεμελιώδης σε όλες τις βιολογικές επιστήμες. Η εκτίμηση των ομοιοτήτων και των διαφορών μεταξύ των διαφορετικών τύπων κυττάρων είναι ιδιαίτερα σημαντική στα πεδία του κυττάρου και της μοριακής βιολογίας. Αυτές οι θεμελιώδεις ομοιότητες και διαφορές εξασφαλίζουν a unifying theme, allowing the principles learned from studying one cell type to be extrapolated and generalized to other cell types.

Η Γενετική είναι η επιστήμη των γονιδίων, της κληρονομικότητας, και των μεταλλάξεων των οργανισμών. Στις σύγχρονες έρευνες, η γενετική παρέχει σημαντικά εργαλεία στην εξέταση των λειτουργιών ιδιαίτερων γονιδίων, π.χ. ανάλυση της γενετικής αλληλεπίδρασης. Στους οργανισμούς οι γενετικές πληροφορίες μεταφέρονται μέσω των χρωματοσωμάτων, τα οποία απεικονίζονται στη χημική δομή συγκεκριμένων μορίων DNA.

Στα γονίδια βρίσκονται κωδικοποιημένες οι πληροφορίες που είναι απαραίτητες για τη σύνθεση πρωτεϊνών, οι οποίες με τη σειρά τους παίζουν μεγάλο ρόλο στη διαμόρφωση του τελικού φαινότυπου του οργανισμού, αν και σε πολλές περιπτώσεις δεν τον καθορίζουν ολοκληρωτικά.

Η αναπτυξιακή βιολογία μελετά τη διαδικασία με την οποία αναπτύσσονται οι οργανισμοί. Έχοντας ξεκινήσει από την εμβρυολογία, σήμερα η αναπτυξιακή βιολογία μελετά το γενετικό έλεγχο της κυτταρικής ανάπτυξης, της κυτταρικής διαφοροποίησης και της "μορφογέννησης", δηλαδή της διαδικασίας που συντελεί στη δημιουργία ιστών, οργάνων και ανατομίας. Οργανισμοί που αποτελούν πρότυπα συστήματα για την μελέτη της αναπτυξιακής βιολογίας περιλαμβάνουν τον νηματώδη Caenorhabditis elegans, τη μύγα των φρούτων Drosophila melanogaster, τον ιχθύ Brachydanio rerio (zebrafish), το ποντίκι Mus musculus, και το φυτό Arabidopsis thaliana.

Φυσιολογία των οργανισμών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κύρια λήμματα: Φυσιολογία και Ανατομία

Η Φυσιολογία μελετά τις μηχανικές, φυσικές και βιοχημικές διαδικασίες των ζωντανών οργανισμών, προσπαθώντας να κατανοήσει τον τρόπο με τον οποίο όλες οι δομές λειτουργούν σαν σύνολο. The theme of 'structure to function' is central to biology. Η μελέτη της φυσιολογίας συνήθως χωρίζεται στη φυσιολογία των φυτών και στη φυσιολογία των ζώων, αλλά οι αρχές της φυσιολογίας είναι καθολικές, όποιος και αν είναι ο συγκεκριμένος οργανισμός υπό μελέτη. Για παράδειγμα, όποιες γνώσεις αποκτούμε για την φυσιολογία των κυττάρων της μαγιάς μπορούν να εφαρμοστούν επίσης και στα ανθρώπινα κύτταρα. Ο τομέας της φυσιολογίας των ζώων επεκτείνει τα εργαλεία και τις μεθόδους της ανθρώπινης φυσιολογίας σε είδη ζώων. Η φυσιολογία των φυτών επίσης δανείζεται τεχνικές και από τους δύο αυτούς τομείς.

Η Ανατομία είναι ένα βασικό κομμάτι της φυσιολογίας και μελετά πώς λειτουργούν και αλληλεπιδρούν τα οργανικά συστήματα των ζώων, όπως το νευρικό, το ανοσοποιητικό, το ενδοκρινικό, το αναπνευστικό και το κυκλοφορικό. Η μελέτη αυτών των συστημάτων γίνεται από κοινού με τους επιστημονικούς κλάδους της νευρολογίας, της ενδοκρινολογίας και των λοιπών.

Ποικιλία και εξέλιξη των οργανισμών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στην πληθυσμιακή γενετική η εξέλιξη ενός πληθυσμού μερικές φορές απεικονίζεται σαν ένα διάγραμμα αναπαραγωγικής επιτυχίας των οργανισμών στη φύση. Τα βέλη δείχνουν την κατεύθυνση που επιλέγει ένας πληθυσμός στη φύση, και τα σημεία Α, Β, και C είναι τοπικά βέλτιστα. Η κόκκινη σφαίρα δείχνει έναν πληθυσμό που κινείται από μια πολύ χαμηλή τιμή αναπαραγωγικής επιτυχίας προς την υψηλότερη τιμή

Η εξελικτική βιολογία ασχολείται με την προέλευση και την καταγωγή των ειδών, όπως και με τις αλλαγές τους στο πέρασμα του χρόνου, δηλαδή με την εξέλιξη τους. Η εξελικτική βιολογία είναι ένα περιεκτικό πεδίο γιατί περιλαμβάνει επιστήμονες από πολλούς παραδοσιακούς επιστημονικούς κλάδους που ασχολούνται με την ταξινομία. Για παράδειγμα, συνήθως περιλαμβάνει επιστήμονες που μπορεί να έχουν μια ειδίκευση σε συγκεκριμένους οργανισμούς όπως ζωολογία, ορνιθολογία, ή ερπετολογία όμως χρησιμοποιούν τις γνώσεις τους για αυτούς τους οργανισμούς για να απαντήσουν σε γενικές ερωτήσεις που αφορούν την εξέλιξη. Επίσης περιλαμβάνει συνήθως παλαιοντολόγους που χρησιμοποιούν απολιθώματα για να απαντήσουν σε ερωτήσεις για τον τρόπο και το ρυθμό της εξέλιξης, καθώς και ειδικοί σε τομείς όπως γενετική των πληθυσμών και θεωρία της εξέλιξης. Στην δεκαετία του 1990 η αναπτυξιακή βιολογία συμπεριελήφθη ξανά στην εξελικτική βιολογία μετά τον αρχικό αποκλεισμό της από τη μοντέρνα σύνθεση, μέσω της μελέτης της εξελικτικής αναπτυξιακής βιολογίας. Σχετικά πεδία που συχνά θεωρούνται κομμάτια της εξελικτικής βιολογίας είναι η φυλογενετική, η συστηματική και η ταξινομία.

Τα δύο κύρια παραδοσιακά συστήματα ταξινόμησης είναι η βοτανική και η ζωολογία. Η βοτανική είναι η επιστημονική μελέτη των φυτών. Η Βοτανική καλύπτει μεγάλη κλίμακα των επιστημονικών κλάδων που μελετούν την ανάπτυξη, την αναπαραγωγή, το μεταβολισμό, την ανάπτυξη, τις ασθένειες, και την εξέλιξη των φυτών. Η ζωολογία είναι η επιστημονική μελέτη των ζώων, και περιλαμβάνει την φυσιολογία των ζώων που μελετά ποικίλα πεδία όπως η ανατομία και η εμβρυολογία. Η κοινή γενετική και οι μηχανισμοί ανάπτυξης των ζώων και των φυτών μελετώνται στη μοριακή βιολογία, στη μοριακή γενετική και στην αναπτυξιακή βιολογία. Η οικολογία των ζώων καλύπτεται από την οικολογία της συμπεριφοράς και άλλους κλάδους.

Ταξινόμηση των ζωντανών οργανισμών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κύριο σύστημα ταξινόμησης ονομάζεται ταξινομία του Λινναίου, και περιλαμβάνει κατατάξεις και διώνυμη ονοματολογία. Η ονοματοδοσία των οργανισμών κατευθύνεται από διεθνείς συμφωνίες όπως είναι η International Code of Botanical Nomenclature (ICBN), η International Code of Zoological Nomenclature (ICZN), και η International Code of Nomenclature of Bacteria (ICNB). A fourth Draft BioCode δημοσιεύτηκε το 1997 σε μια προσπάθεια να ομαλοποιηθεί η ονοματοδοσία σε αυτούς τους τρεις τομείς, αλλά ακόμα δεν έχει υιοθετηθεί επισήμως. The International Code of Virus Classification and Nomenclature (ICVCN) remains outside the BioCode.

Αλληλεπίδραση των οργανισμών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η οικολογία μελετά τη διανομή και την αφθονία των ζωντανών οργανισμών, καθώς και την αλληλεπίδραση μεταξύ των οργανισμών και του φυσικού περιβάλλοντος. Το περιβάλλον ενός οργανισμού περιλαμβάνει το βιότοπο του που μπορεί να περιγραφεί ως ένα σύνολο τοπικών αβιοτικών παραγόντων όπως το κλίμα και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά, καθώς και των βιοτικών παραγόντων όπως είναι οι υπόλοιποι οργανισμοί που μοιράζονται το ίδιο ενδιαίτημα. Τα οικολογικά συστήματα μελετώνται σε πολλά διαφορετικά επίπεδα, από το άτομο και τους πληθυσμούς στα οικοσυστήματα και το επίπεδο της βιόσφαιρας. Η οικολογία είναι μια πολύ-πειθαρχική επιστήμη, σχεδιασμένη από πολλά παρακλάδια άλλων επιστημών.

Η Ηθολογία μελετά τη συμπεριφορά των ζώων (ιδιαίτερα των κοινωνικών ζώων όπως είναι τα πρωτεύοντα και τα σαρκοφάγα), και μερικές φορές αντιμετωπίζεται ως παρακλάδι της ζωολογίας. Οι ηθολόγοι ενδιαφέρονται κυρίως για την εξέλιξη της συμπεριφοράς και την κατανόηση της συμπεριφοράς σε σχέση με τη θεωρία της φυσικής επιλογής. Με άλλα λόγια ο πρώτος σύγχρονος ηθολόγος ήταν ο Κάρολος Δαρβίνος, που το βιβλίο του με τίτλο The expression of the emotions in animals and men επηρέασε πολλούς ηθολόγους.

Σημειώσεις και παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Commons logo
Τα Wikimedia Commons έχουν πολυμέσα σχετικά με το θέμα
Wikiversity logo
Στo Βικιεπιστήμιο υπάρχει ή αναπτύσσεται εκπαιδευτικό υλικό για αυτό το θέμα: