بیولوژی علم زندگی است. این کلمه از دو واژه‌ی یونانی BIOS به معنای زندگی و LOGY به معنای مطالعه گرفته شده است. زیست‌شناسان ساختار، عملکرد، رشد، منشأ، تکامل و توزیع موجودات زنده را مطالعه می‌کنند. به طور کلی حداقل ۹ شاخه یا به اصطلاح “چتر” زیست‌شناسی وجود دارد که هر کدام نیز شامل چندین زیرشاخه هستند.
بیوشیمی: مطالعه‌ی موادی که موجودات زنده را تشکیل می‌دهند.
گیاه شناسی: علم مطالعه‌ی گیاهان؛ از جمله کشاورزی.
زیست‌شناسی سلولی: مطالعه‌ی واحدهای پایه‌ی سلولی موجودات زنده
اکولوژی: مطالعه‌ی تأثیر متقابل موجودات زنده و محیط زیست
زیست شناسی تکاملی: مطالعه‌ی ریشه‌ها و تغییرات تنوع زندگی در طول زمان
ژنتیک: مطالعه‌ی توارث
زیست شناسی مولکولی: مطالعه‌ی مولکول‌های بیولوژیکی
فیزیولوژی: مطالعه‌ی عملکرد موجودات و نقش آن‌ها
جانور شناسی: مطالعه‌ی حیوانات، از جمله رفتار آن‌ها
واقعیت این است که این زمینه‌ها تا حد زیادی همپوشانی دارند. بدون داشتن اطلاعاتی مورد تکامل، فیزیولوژی و اکولوژی، مطالعه‌ی جانورشناسی غیرممکن است. نمی‌توانید زیست‌شناسی سلولی را بدون دانستن بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی مطالعه کنید.
چارچوب فهم زیست‌شناسی
تمام شاخه‌های زیست‌شناسی را می‌توان در چهارچوب پنج اصل اساسی در مورد موجودات زنده متحد کرد. مطالعه‌ی جزئیات این پنج اصل، جذابیت بی‌پایان تحقیقات بیولوژیکی را فراهم می‌کند:
- نظریه‌ی سلولی: این نظریه سه بخش دارد: سلول واحد پایه‌ی حیات است، تمام موجودات زنده از سلول تشکیل شده‌اند و همه‌ی سلول‌ها از تقسیم سلول‌های پیشین به وجود آمده‌اند.
- انرژی: تمام موجودات زنده به انرژی نیاز دارند و انرژی بین موجودات زنده و نیز بین موجودات و محیط زیست در جریان است.
- وراثت: همه موجودات زنده DNA و اطلاعات ژنتیکی دارند که ساختار و عملکرد تمام سلول‌ها را کنترل می‌کنند.
- تعادل: تمام موجودات زنده باید هوموستازی را حفظ کنند، که به معنی تعادل میان ارگانیسم و محیط آن است.
- تکامل: این مفهوم کلی زیست‌شناسی است. تکامل تغییر در زمان است که موتور تنوع زیستی می‌باشد!
زیست شناسی و علوم دیگر
زیست شناسی اغلب در ارتباط با سایر علوم مانند ریاضیات و مهندسی و حتی علوم اجتماعی مطالعه می‌شود:
- طبق نظر انجمن بیوفیزیک، بیوفیزیک شامل الگوهای سازگاری در زندگی و تجزیه و تحلیل آن‌ها با فیزیک و ریاضیات است.
- Astrobiology مطالعۀ تکامل زندگی در کل جهان، از جمله جستجو برای زندگی فرازمینی است.
- Biogeography مطالعۀ توزیع و تکامل اشکال زندگی و علل توزیع است.
- Biomathematics شامل ایجاد مدل‌های ریاضی برای درک بهتر الگوهای و پدیده‌ها در دنیای زیست‌شناسی است.
- Bioengineering به معنی استفاده از اصول مهندسی در اصول زیست‌شناسی و بالعکس است.
- Sociologists روی این کار می‌کنند که زیست‌شناسی چگونه می‌تواند ساختارهای اجتماعی، فرهنگ‌ها و تعاملات را شکل دهد.
مقاله‌ی مرتبط: سوسیوبیولوژی چیست؟
تاریخچه‌ی زیست‌شناسی
ارتباط ما و زیست‌شناسی دارای تاریخی طولانی است. حتی انسان‌های اولیه مجبور به مطالعه‌ی حیواناتی بودند که آن‌ها شکار می‌کردند و محل گیاهان مناسب برای ذخیره‌ی غذایی را میدانستند. اختراع کشاورزی نخستین پیشرفت بزرگ تمدن بشری بود. پزشکی نیز از ابتدای تاریخ برای ما مهم بوده است. اولین متون پزشکی شناخته‌شده از چین (۲۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح)، بین النهرین (۲۱۱۲ سال قبل از میلاد) و مصر (۱۸۰۰ قبل ازمیلاد) است.
در دوره‌های باستانی، ارسطو اغلب به عنوان اولین متخصص جانورشناسی علمی شناخته می‌شود. او مطالعات گسترده‌ای روی زندگی در آب‌ها و گیاهان دریایی داشته است. شاگرد او، تئوفراستوس، یکی از اولین متون شناخته‌شده‌ی گیاه‌شناسی غرب درباره‌ی ساختار، چرخه‌ی زندگی و استفاده از گیاهان را در ۳۰۰ سال قبل از میلاد نوشته است. پزشک رومی، جالینوس، در سال ۱۵۸ میلادی از تجربیات خود در جراحی گلادیاتورها برای شرکت در میدان نبرد برای نوشتن متونی در مورد روش‌های جراحی بهره جسته است.
در دوره‌ی رنسانس، لئوناردو داوینچی در کالبدشکافی انسان و تهیه‌ی نقشه‌های آناتومیکی دقیق شرکت کرد که هنوز هم در زمره‌ی زیباترین تصاویری است که تا کنون تهیه شده است. اختراع چاپ و توانایی بازتولید تصاویر، ذخیره و انتشار اطلاعات را ساده‌تر نمود. یکی از اولین کتاب‌های تصویری زیست‌شناسی، کتاب گیاه‌شناسی است که توسط گیاه‌شناس آلمانی Leonhard Fuchs در سال ۱۵۴۲ نوشته شده است. طبقه بندی دوجزئی برای اولین بار توسط Carolus Linnaeus در سال ۱۷۳۵ به کار برده شد که شامل استفاده از نام‌های لاتین برای گروه گونه‌ها و با توجه به ویژگی‌های آن‌ها بود.
اختراع میکروسکوپ دنیای جدیدی را به روی دانشمندان گشود. در سال ۱۶۶۵، رابرت هوک از یک میکروسکوپ ترکیبی ساده برای بررسی ورقه‌ی نازکی از چوب پنبه استفاده کرد. او مشاهده کرد که بافت گیاهی شامل واحدهای مستطیلی شکل است که او را به یاد اتاق‌های کوچکی که توسط راهبان استفاده می‌شد انداخت! او این واحدها را “سلول” نامید. در سال ۱۶۷۶، آنتون فون لیووانگوک نخستین نقاشی از موجودات زنده‌ی تک سلولی را منتشر کرد. تئودور شوان در سال ۱۸۳۹ این نکته را افزود که بافت‌های جانوری هم از سلول ساخته شدند.
قرن نوزدهم دوره‌ی شکوفایی علوم طبیعی بود. هزاران گونه‌ی جدید توسط ماجراجویان نترس و گیاه شناسان حامی و حشره‌شناسان کشف و توصیف شد. در سال ۱۸۱۲، جرج کوویر با بررسی فسیل‌ها این فرضیه را مطرح کرد که زمین در درازمدت توالی پی در پی تخریب و تجدید را پشت سر گذاشته است. در ۲۴ نوامبر ۱۸۵۹، چارلز داروین با انتشار ” خاستگاه گونه‌ها” و نشان دادن اینکه تمام گونه‌ها مرتبط هستند و جداگانه ایجاد نشده‌اند، بلکه نتیجه‌ی تغییر و انتخاب طبیعی هستند، برای همیشه دنیا را تغییر داد!
مقاله‌ی مرتبط: مبارزان خوب، دوندگان بد؛ طرحی از سازواری داروینی
در حالی که بیشتر توجه جهان معطوف به سطح ماکروسکوپی موجودات زنده بود، یک راهب آرام چگونگی انتقال صفات از نسلی به نسل دیگر را بررسی می‌کرد. گرگور مندل در حال حاضر به عنوان پدر ژنتیک شناخته می‌شود، گرچه مقالات او که در سال ۱۸۶۶ منتشر شد تا حد زیادی نادیده گرفته شد. ارزش کار او در سال ۱۹۰۰ کشف شد و از آن زمان درک بیشتر از وراثت به سرعت ادامه یافته است.
مقاله‌ی مرتبط: توارث اطلاعات اپی ژنتیک
شاید قرن بیستم و بیست و یکم در آینده به عنوان انقلاب بیولوژیک شناخته شود. با توضیح ساختار و عملکرد DNA توسط واتسون و کریک در سال ۱۹۵۳، تمام زمینه‌های زیست‌شناسی گسترش یافته و بیشتر زندگی ما را دربرگرفته است.
پزشکی با توسعه‌ی درمان‌های متناسب با طرح ژنتیکی بیمار و یا ترکیب زیست شناسی و تکنولوژی برای ایجاد عضو مصنوعی تحت کنترل مغز تغییر خواهد کرد. اقتصادها بر مدیریت مناسب منابع زیست محیطی تأکید دارند و میان نیازهای انسانی و حفاظت زیست‌محیطی تعادل برقرار می‌کنند. شاید راهی برای نجات اقیانوس‌هایمان پیدا کنیم، در حالی که از آن‌ها برای تولید غذای کافی برای تغذیه ملل استفاده می‌کنیم. شاید روزی بتوانیم از باکتری‌ها برای تهیه‌ی باتری و از قارچ‌های نورافکن برای ساخت وسایل نورانی استفاده کنیم. احتمالات نامحدودند و زیست‌شناسی هم راه خود را می‌پیماید!
