Биология - это естественная наука, которая включает изучение жизни и живых организмов, включая их физическую и химическую структуру, функцию, развитие и эволюцию.
Современная биология - это обширная область, состоящая из многих отраслей. Несмотря на широкий охват и сложность науки, существуют определенные объединяющие концепции, которые объединяют ее в единую, согласованную область. В целом, биология распознает клетку как основную единицу жизни, гены как основную единицу наследственности и эволюцию как двигатель, который продвигает создание новых видов. Также понятно, что все организмы выживают, потребляя и трансформируя энергию и регулируя их внутреннюю среду.
Субдисциплины биологии
Субдисциплины биологии определяются масштабом изучения жизни, изучаемыми организмами и методами их изучения. Выделяют такие основные субдисциплины биологии:
- Молекулярная биология - изучение к молекулярной основы биологической активности между биомолекулами в различных системах клетки, включая взаимодействие между ДНК, РНК и белками и их биосинтезом, а также регулирование этих взаимодействий.
- Цитология (клеточная биология) — наука, изучающая живые клетки, их составные части - органеллы, а также вопросы их строения, функционирования, размножения, старения и смерти.
- Генетика — наука, о закономерностях наследственности и изменчивости.
- Анатомия - это учение об макроскопических формах, таких как структурные органы и систем органов.
Кроме вышеперечисленных разделов биологии, существует и множество других: биоакустика, биоинформатика, биологическая систематика, биология океана, биология развития, общая биология человека, биофизика, биохимия, ботаника, вирусология, возникновение жизни, геномика, гидробиология, гистология, зоология, зоопсихология, космическая биология, криобиология, математическая биология, микология, микробиология, палеонтология, паразитология, патология, протистология, таксономия, физиология, эволюционная биология, экология, этология.
Некоторые биологические науки возникли в результате процесса дифференциации, постепенного отделения, что способствовало углублению исследований в соответствующих направлениях.
Молекулярная биология
Молекулярная биология - это изучение биологии на молекулярном уровне. Это поле перекрывается с другими областями биологии, особенно с генетикой и биохимией. Молекулярная биология - это исследование взаимодействий различных систем внутри клетки, включая взаимосвязь синтеза ДНК, РНК и белка и то, как эти взаимодействия регулируются.
Большая часть молекулярной биологии является количественной, и в последнее время большая часть этой науки была с математикой и информатикой - в области биоинформатики и вычислительной биологии. В начале 2000-х годов изучение структуры и функции генов, молекулярной генетики, было одним из наиболее заметных областей молекулярной биологии.
Все большее количество других областей биологии сосредоточено на молекулах, либо непосредственно изучая взаимодействия в своей собственной области, такие как в клеточной биологии и биологии развития, или косвенно, где молекулярные методы используются для определения исторических характеристик популяций или видов, как в областях эволюционной биологии таких как популяционная генетика и филогенетика. Существует также давняя традиция изучения биомолекул «с нуля» в биофизике.
Цитология
Цитология (клеточная биология), изучает структурные и физиологические свойства клеток, включая их внутреннее поведение, взаимодействие с другими клетками и с их окружением. Клеточная биология объясняет структуру, организацию содержащихся в ней органелл, их физиологические свойства, метаболические процессы, пути сигнализации, жизненный цикл и взаимодействие с окружающей средой. Это делается как на микроскопическом, так и на молекулярном уровне, поскольку он охватывает прокариотические клетки и эукариотические клетки.
Знание компонентов клеток и способов работы клеток имеет фундаментальное значение для всех биологических наук; это также важно для исследований в биомедицинских областях, таких как рак и другие заболевания. Понимание структуры и функции клеток является фундаментальным для всех биологических наук. Сходства и различия между типами клеток особенно актуальны для молекулярной биологии.
Генетика
Генетика - это наука о генах, наследственности и вариации организмов.
Гены кодируют информацию, необходимую клеткам для синтеза белков, которые, в свою очередь, играют центральную роль в влиянии на окончательный фенотип организма. Генетика предоставляет инструменты исследования, используемые при исследовании функции конкретного гена, или анализ генетических взаимодействий. Внутри организмов генетическая информация физически представлена как хромосомы, внутри которой она представленаопределенной последовательностью аминокислот, в частности молекул ДНК.
Генетика обычно считается областью биологии, что часто пересекается со многими другими науками о жизни и тесно связана с изучением информационных систем.
Отцом генетики является Грегор Мендель, ученый конца XIX века и августинский монарх. Мендель изучал «наследство признаков», образцы в способе передачи черт от родителей к потомству. Он заметил, что организмы (растения гороха) наследуют черты посредством дискретных «единиц наследования». Этот термин, который все еще используется сегодня, представляет собой несколько двусмысленное определение того, что называется геном. Таким образом Мендель открыл некоторые основные принципы гинетики:
- принцип единообразия гибридов первого поколения
- принцип расщепления признаков
- принцип независимого наследования признаков
Наследование генов и механизмы молекулярного наследования по-прежнему являются первичными принципами генетики, но современная генетика расширилась за пределы изучения наследования до изучения функций и поведения генов. Изучаются структура и функция гена, вариации и распределение в контексте клетки, организма (например, доминирования) и в контексте популяции. Генетика породила ряд подобластей, включая эпигенетику и популяционную генетику. Организмы, изученные в широком поле, охватывают область жизни, включая бактерии, растения, животных и людей.
Генетические процессы работают в сочетании с окружающей средой и опытом организма, чтобы влиять на развитие и поведение, часто называемое природой против воспитания. Внутриклеточная или внеклеточная среда клетки или организма может включать или выключать транскрипцию гена. Классический пример - два семена генетически идентичной кукурузы, один из которых расположен в умеренном климате и один в засушливом климате. В то время как средняя высота двух кукурузных стеблей может быть генетически определена как равная, таковая в засушливом климате только возрастает до половины высоты в умеренном климате из-за нехватки воды и питательных веществ в окружающей среде.
