BIOLOGIA- to dział nauki zajmujący się różnymi poziomami organizacji życia począwszy od poziomu molekularnego (biologia molekularna, w tym biochemia, genetyka molekularna) i komórkowego (cykologia) po przez układy tkankowe (histologia), poziom osobniczy (embriologia) , a skończywszy na poziomach o mniejszym stopniu integracji (populacjach, ekosystemach), którymi zajmuje się ekologia. Zagadnieniami czynności komórek i tkanek zajmuje się fizjologia (cytofizjologia, histofizjologia).
Odrębną grupę stanowią działy taksonomiczne (gdzie podstawową jednostką jest gatunek), zajmujące się różnymi grupami organizmów, np. bakteriologia, botanika, zoologia itp. Miejscem gatunku w przestrzeni zajmuje się biogeografia, natomiast w czasie ewolucjonizm.
Początki biologii; podstawowej nauki przyrodniczej, sięgają starożytności. Arystoteles (384-322 p.n.e., grecki filozof, myśliciel i uczony, zajmujący się niemal wszystkimi ówczesnymi dyscyplinami naukowymi. Uczeń Platona. W 335 p.n.e. otworzył w Atenach własną szkołę filozoficzną, tzw. Likejon, w której przez 12 lat nauczał, organizując po raz pierwszy w dziejach zespołowe badania naukowe.)I jego uczeń Teofras opisali wiele gatunków roślin i zwierząt. Arystoteles obserwował i opisywał także czynności życiowe organizmów. Nazwę nauki biologia (bios-życie, logos-nauka) zawdzięczamy Janowi Baptyście Lamarckowi żyjącemu na przełomie XVIII i XIX wieku. Był on twórcą teorii ewolucji, która głosi że dzisiejszy świat zwierzęcy powstał w wyniku długotrwałego procesu, a podstawową cechą żywej materii jest jej rozwój od form najprostszych do najbardziej złożonych.
Postęp w badaniach nad budową organizmów nastąpił w wyniku skonstruowania pierwszego mikroskopu przez Holendra Antoniego Leewenhoeka. Przełomowym okresem w rozwoju biologii był wiek XIX. W tym właśnie czasie została ogłoszona teoria komórkowa budowy roślin i zwierząt, która wskazywała na jedność wszystkich żywych organizmów. W badaniach przyrodniczych poza opisem i klasyfikacją organizmów zaczęto zajmować się analizą procesów zachodzących w organizmach. Liczne podróże przyrodników w XIX wieku pozwoliły określić przyczyny powstawania różnic w rozmieszczeniu roślin i zwierząt. Dały one początek nowej dziedzinie biologii biogeografii (biogeografia, gałąź biologii zajmująca się badaniem rozmieszczenia organizmów na Ziemi; biogeografia ogólna bada prawa rządzące występowaniem organizmów oraz ustala podział biogeograficzny świata., biogeografia regionalna zajmuje się podziałem na niższe jednostki terytorialne;
w zależności od obiektu badań biogeografia dzieli się na fitogeografię zajmującą się rozmieszczeniem roślin i zoogeografię – zwierząt.
Dalszy rozwój biologii związany jest z udoskonalaniem aparatury używanej do badań, a także z rozwojem innych nauk: chemii, fizyki, matematyki, cybernetyki (dział wiedzy zajmujący się układami charakteryzującymi się znacznym stopniem samosterowności, np. maszyny cybernetyczne, organizmy i społeczności; u podstaw kształtowania się cybernetyki było dopatrywanie się podobieństw pomiędzy procesami sterowniczymi w maszynach i organizmach; łączy się z automatyką, elektroniką, biologią i innymi) oraz wielu innych nauk technicznych. Wskutek ogromnego rozwoju wiedzy o organizmach żywych nastąpiło wyodrębnienie się wielu dyscyplin przyrodniczych. Nauki przyrodnicze możemy podzielić według przedmiotu badań lub według metod badawczych, które pozwalają poznać określony proces biologiczny, szczegóły budowy komórki, tkanki czy narządu.
Ze względu na przedmiot badań wyróżniamy:
1. Mikrobiologię
1. Botanikę
2. Zoologię
3. Antropologię
W drugiej grupie nauk są te, które badają procesy biologiczne lub cechy budowy zarówno u roślin jak i u zwierząt, czy też mikroorganizmów. Jedne z tych nauk interesują się tylko pojedynczą komórką, inne organizmem, osobnikiem , populacja, czy biocenozą.
Taką nauką jest:
1. Morfologia
2. Fizjologia
***_______________________***
Ad.1
Mikrobiologia, wyraz pochodzenia greckiego (mikros – „mały”, bios – „życie”, logos – „słowo”, „nauka”) oznaczający naukę o najmniejszych istotach żywych, niedostrzegalnych gołym okiem drobnoustrojach – mikroorganizmach.
W miarę odkrywania nowych licznych gatunków oraz rozpoznawania ich roli w przyrodzie rozwinęły się specjalistyczne dziedziny mikrobiologii, takie jak: mikrobiologia lekarska i silnie z nią związana mikrobiologia weterynaryjna, rolnicza, przemysłowa.
Wyróżnia się również mikrobiologię ogólną, która zajmuje się biologią drobnoustrojów, ich wpływem na żywe ustroje oraz reakcjami makroorganizmów na kontakty z mikroorganizmami, i mikrobiologię szczegółową, zajmującą się strukturą i funkcją poszczególnych gatunków, odmian i typów drobnoustrojów.
Poza tym wyróżniamy mikrobiologię stosowaną, sanitarną, gleby, wody, ścieków, żywności.
Ad.2
Botanika, nauka o roślinach. Dzieli się na:
1) systematykę (taksonomię), zajmującą się klasyfikacją roślin oraz badaniami nad ich pochodzeniem i wzajemnym pokrewieństwem,
2) morfologię, opisującą budowę roślin, ich tkanek (anatomia), komórek i struktur subkomórkowych (cytologia) oraz ich rozwój (embriologia),
3) fitogeografię, badającą rozmieszczenie roślin na Ziemi,
4) fitosocjologię, zajmującą się strukturą zbiorowisk roślinnych,
5) ekologię roślin, badającą zależności pomiędzy rośliną a środowiskiem,
6) fizjologię roślin, zajmującą się czynnościami życiowymi roślin,
7) paleobotanikę, zajmującą się roślinami w dawnych epokach.
Botanika rozwija się w kierunku teoretycznym, zarówno opisowym, jak i eksperymentalnym oraz często w kierunku praktycznym jako botanika stosowana. Jej osiągnięcia znajdują zastosowanie w naukach rolniczych, leśnych, farmacji, itp.
Ad.3
Zoologia, nauka o zwierzętach obejmująca szereg dyscyplin ściśle z sobą związanych. W skład jej wchodzą nauki zajmujące się poszczególnymi grupami zwierząt, m.in.: protozoologia, entomologia, ichtiologia, herpetologia, ornitologia i teriologia, nauki obejmujące systematykę wszystkich organizmów zwierzęcych, także nauki zajmujące się budową i funkcjami ciała zwierząt, np.: anatomia, fizjologia, morfologia, embriologia, cytologia.
Gałęziami zoologii są także nauki o zwierzętach poprzednich epok (paleozoologia i paleozoogeografia), o rozmieszczeniu zwierząt na kuli ziemskiej (zoogeografia), o strukturze populacji zwierzęcych i ich wzajemnym oddziaływaniu na środowisko (ekologia) i inne.
Autorem pierwszych prac zoologicznych był Arystoteles (IV w. p.n.e.) zwany ojcem zoologii. Spośród ok. 300 jego dzieł do najważniejszych należą: Historia naturalna zwierząt, O częściach zwierząt oraz O pochodzeniu zwierząt. Kolejnym znaczącym dziełem jest napisana w I w. w Rzymie Historia naturalna Pliniusza Starszego, oparta na pracach Arystotelesa, uzupełniona o kolejne obserwacje i odkrycia.
Ad.4
Antropologia, biologiczna nauka porównawcza o człowieku, jego pochodzeniu, rozwoju osobniczym i rodowym oraz zróżnicowaniu rasowym. Obecnie wyróżnia się również antropologię filozoficzną, kulturową, społeczną i religijną (np. Biblia)
***_______________________***
Ad.1
Morfologia, nauka o kształtach i budowie wewnętrznej i zewnętrznej człowieka, zwierząt i roślin. Przedmiotem jej badań jest organizm w całym okresie swego życia, a także w odległej przeszłości. Działami morfologii są : anatomia, embriologia, paleontologia.
Ad.2
Fizjologia, nauka o czynnościach i funkcjach organizmów żywych, ich komórek, tkanek i narządów, o prawach, które tymi funkcjami rządzą.
W swych badaniach opiera się na fizyce, chemii, biologii, a także współpracuje z cytologią, anatomią, biofizyką, biochemią, elektroniką, endokrynologią i wieloma innymi.
Wyróżniamy fizjologię: ogólną, porównawczą, zwierząt, roślin, człowieka, patologiczną (patofizjologia). Fizjologia zwierząt i człowieka stanowi łącznik pomiędzy biologią i medycyną.
Przedmiotem zainteresowań fizjologów jest m.in. przemiana materii u organizmów. Do fizjologii należy także endokrynologia (nauka
o wydzielaniu wewnętrznym, gruczołach dokrewnych wytwarzających hormony, działaniu i naturze hormonów a także, o zaburzeniach wynikających z nadmiaru lub niedoboru hormonów w ustroju; bada biologiczne i chemiczne właściwości hormonów i ich związek z funkcją całego organizmu, naturę i działanie receptorów hormonalnych w komórkach docelowych oraz drogi i mechanizmy działania hormonów na poziomie komórkowym i molekularnym.
W zakresie endokrynologii znajduje się także opracowywanie i wprowadzanie do nauki metod ilościowego oznaczania hormonów we krwi i różnych płynach ciała, a także metod określania biologicznej aktywności hormonów; endokrynologia jest nauką rozwijającą się bardzo prężnie i wiąże się z innymi naukami tj.: histologia, fizjologia, biochemia, immunologia, genetyka.
Pionierami endokrynologii byli R.J. Graves i K.A. Basedow, którzy opisali zaburzenia funkcjonowania tarczycy; w Polsce pionierami byli: O. Minkowski -wykonał przeszczepienie trzustki , N. Cybulski i W. Szymonowicz -wyosobnili z nadnerczy substancję, którą nazwali nadnerczyną – obecnie adrenalina – która podnosiła ciśnienie krwi, S. Kopeć -udowodnił hormonalną funkcję zwojów mózgowych u owadów i rolę tych hormonów w procesie przeobrażania u tych zwierząt)
Inny charakter ma ekologia jest to dziedzina nauk przyrodniczych badająca wzajemne stosunki pomiędzy organizmami żywymi (lub ich grupami), a otaczającym je światem zewnętrznym (środowisko). Dzieli się na autekologię i ekologię ogólną – synekologię. Ta ostatnia na ekologię populacji i badania ekosystemów. Ekologia łączy wiedzę z różnych dziedzin biologii. Podobnie jak ewolucjonizm traktuje przyrodę jako całość. Dlatego prawa i zasady ekologiczne są bardzo ogólne i odnoszą się do wszystkich organizmów żywych. Ewolucjonizm skierowuje uwagę na zmiany zachodzące w istotach żywych, powstawanie nowych gatunków, przystosowanie się ich do zmieniających się warunków środowiska.
PODZIAŁ NAUK BIOLOGICZNYCH WEDŁUG PRZEDMITU BADAŃ.
Zakres badań:
Komórka } morfologia, anatomia
Tkanki i Narządy } embriologia, paleontologia
Organizm i Osobnik } fizjologia, endokrynologia
Populacje ewolucjonizm
ekologia
Biocenoza
W XX wieku nastąpił dynamiczny rozwój nauk biologicznych. Był to wynik postępu technicznego i doskonalenia aparatury badawczej. Skonstruowano mikroskop elektronowy, skaningowy oraz różnego typu aparaturę analityczną. Zastosowanie pierwiastków promieniotwórczych ułatwiło śledzenie przebiegu wielu procesów biologicznych w organizmach. Uczeni dzięki precyzyjnemu sprzętowi i nowoczesnym metodom pracy wniknęli w najbardziej skomplikowane struktury komórki, co pozwoliło zrozumieć mechanizm procesów w nich zachodzących. Rozwinęła się nowa gałąź biologii- biologia molekularna, która rozpatruje zjawiska życiowe jako wynik wzajemnego oddziaływania i właściwości cząsteczek związków organicznych występujących w komórkach. Dzięki wykorzystaniu osiągnięć innych nauk: chemii, fizyki poznany został mechanizm działania białek wspomagających procesy życiowe-enzymów i związków regulujących procesy życiowe-hormonów.
Angielski biolog Frederick Sanger w 1980 roku uzyskał nagrodę Nobla za badania nad budową białek. Opisał on budowę bardzo ważnego białka-cząsteczki insuliny. Ten sam biolog z Walterem Gibertem Z USA opracowali metodę badania kwasów nukleinowych, związków organicznych będących nośnikiem dziedziczności we wszystkich żywych organizmach.
Niemiecki fizyk Erwin Neher 1976 pracując wraz z Bertem Sakmannem w laboratorium Yale University w New Haven w USA, przedstawili metodę rejestracji i pomiaru bardzo małych prądów płynących przez kanały jonowe błony komórkowej. W 1991 roku otrzymali nagrodę Nobla za skonstruowanie skomplikowanej aparatury, przy pomocy której można badać jak komórki komunikują się między sobą i środowiskiem. Odkrycie to pozwala zrozumieć, w jaki sposób substancje takie jak hormony czy leki wnikają do komórki. Metoda przez nich opracowana jest stosowana w wielu laboratoriach. Badania te znalazły zastosowanie praktyczne m.in. w produkcji leków nasercowych i obniżających ciśnienie krwi. Wiele osiągnięć współczesnej biologii ma zastosowanie w medycynie, rolnictwie, leśnictwie, w hodowli zwierząt i innych dziedzinach. Dynamicznie rozwija się dział biologii genetyka.
Genetyka, nauka zajmująca się badaniem zjawisk dziedziczenia, czyli przekazywania cech potomstwu oraz zmiennością organizmów żywych, grec. Genetes- rodzic, zrodzony.
Za twórcę genetyki uważa się G. Mendla, który w 1866 pierwszy opisał podstawowe prawa dziedziczenia cech . Jego praca została jednak zapomniana, a prawa te zostały ponownie odkryte w 1900 przez trzech niezależnych uczonych – C. Corrensa, E. Tschermaka i H. de Vriesa.
Kolejny etap rozwoju genetyki to chromosomowa teoria dziedziczenia Th. Morgana oraz badania nad mutacjami genów zapoczątkowane w latach 30. XX wieku. Genetyka molekularna doprowadziła do rozszyfrowania kodu genetycznego, a genetyka populacyjna analizuje zjawiska dziedziczności w odniesieniu do populacji.
W 1993 roku dwaj uczeni Brytyjczyk R. Roberts i Amerykanin Ph. Sharp otrzymali nagrodę Nobla z dziedziny medycyny za wyjaśnienie istotnych szczegółów związanych z budową genów. Tę samą nagrodę otrzymali również chemicy M. Schmith i K. Mullis za opracowanie metody pozwalającej szybko namnożyć geny lub ich fragmenty. Metoda ta może służyć człowiekowi. Badania lekarzy- naukowców zmierzają do wymiany „chorego” odcinka DNA (Kwasy nukleinowe, związki wielkocząsteczkowe występujące we wszystkich żywych komórkach, odgrywające zasadniczą rolę w przekazywaniu cech dziedzicznych i kierowaniu syntezą białek; Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) zawiera głównie cukier: D-dezoksyrybozę, a jako zasady – tyminę, cytozynę, adeninę i guaninę; Kwas DNA występuje w chromosomach, chloroplastach i mitochondriach, a jego rolą jest przekazywanie informacji genetycznej) na zdrowy. Jest to tzw. terapia-leczenie genowe. Do pobranych od chorego komórek wprowadza się poza organizmem „zdrowy” gen i takie „naprawione komórki” wszczepia się do organizmu chorego . Metody genetyczne wykorzystywane są także do produkcji białek-leków np. insuliny poza organizmem w hodowli tkankowej. Prowadzi się także prace nad przeniesieniem metodami genetycznymi zdolności wiązania azotu do różnych roślin. Jednak rozwój tej dziedziny biologii niesie wiele zagrożeń . Dlatego zaniechano m.in. doświadczeń z bakteriami produkującymi zjadliwe toksyny. Niepokój i sprzeciw wielu biologów, lekarzy, etyków i prawników budzą także doświadczenia z genami na komórkach płciowych. Dzisiaj już wiemy na pewno, że przerażające filmy z rodzaju science fiction nie są całkowicie oderwane od życia, lecz przestrzegają przed niebezpiecznymi doświadczeniami genetycznymi.
Rozwój biologii pozwala przewidzieć niekorzystne zmiany w środowisku i opracować model właściwego oddziaływania na przyrodę.
Duże znaczenie zaczynają odgrywać metody ekologiczne, dzięki którym można przewidzieć na przykład pojawienie się szkodników.
Metody biologiczne stosowane są także w ochronie wód. Coraz częściej ścieki oczyszczane są w procesie naturalnego rozkładu biologicznego.
Zmieniające się warunki życia stawiają coraz to nowe zadania przed biologią. W celu rozwiązania kryzysu energetycznego prowadzi się próby nad uzyskaniem drogą przekształceń genetycznych, bakterii wytwarzających związki organiczne zastępujące ropę naftową. W niektórych krajach mówi się o glonach jako o pokarmach przyszłości.
Dzięki osiągnięciom nauk przyrodniczych przedłużył się czas trwania życia ludzkiego, ale jednocześnie pojawił się problemy biologii wieku starczego. Nowa nauka gerontologia jest nauką o leczeniu chorób wieku podeszłego i starczego, bada procesy starzenia się w organizmie ludzkim i próbuje znaleźć metody, aby nie następowały one zbyt wcześnie.
Mimo, że jest jeszcze wiele nierozwiązanych problemów biologicznych w biosferze, człowiek z ciekawością spogląda w Kosmos i stawia pytanie: Czy możliwe jest życie poza naszą planetą? Stara się na nie odpowiedzieć kosmobiologia, astrobiologia, egzobiologia, działy biologii zajmujące się teoretycznymi podstawami występowania form życia we Wszechświecie, bezpośrednimi badaniami próbek gruntu księżycowego i meteorytów oraz obserwacją planet za pomocą urządzeń wykrywających związki organiczne. Bada też wpływ przestrzeni kosmicznej na organizmy żywe. Kosmobiologia bada przede wszystkim metodami astronomicznymi-pośrednio i bezpośrednio przez analizę próbek np. z Księżyca i analizę zdjęć wykonanych przez aparaty i kamery telewizyjne umieszczone w satelitach, próbuje określić warunki fizyczno-chemiczne w Kosmosie. Z wszystkich planet Układu Słonecznego według kosmobiologów pewne szanse na możliwość życia daje jedynie planeta Mars, po jej sztucznym ogrzaniu. Na razie nie grozi nam zamieszkanie na Marsie, a techniki satelitarne pomagają ocenić jakość życia na Ziemi. Zdjęcia satelitarne umożliwiają nam śledzenie zmian w pokrywie leśnej naszej planety. Mażemy z nich odczytywać zróżnicowanie wiekowe drzewostanów, rozróżnić lasy liściaste od iglastych , a także ocenić stopień ich uszkodzenia na obszarach tzw. klęski ekologicznej. Zdjęcia takie stosuje się do rejestrowania tempa zmian wywołanych przez zanieczyszczenia powietrza, działanie czynników klimatycznych, pojawienie się szkodników-owadów i grzybów pasożytniczych.
Uważam że w dzisiejszych czasach każdy żądny wiedzy młody człowiek ma szansę i ogromne możliwości aby z nauki jaką jest biologia mógł wybrać coś dla siebie. W bibliotekach, księgarniach czy na stronach internetowych można znaleźć mnóstwo haseł lub innych ciekawostek które nas interesują. Zakres biologii cały czas się powiększa, za 100, 200 czy 500 lat będziemy badać „roślinki i zwierzątka” które zamieszkiwać będą Marsa, Księżyc lub jakąś inną planetę być może jeszcze nie odkrytą znajdującą się w innej galaktyce. Gdyby w szkole podstawowej można było wybierać jakiej dziedziny biologii chcemy się uczyć to wybrałabym genetykę lub kosmobiologię ponieważ uważam, że te właśnie dziedziny są za mało poznane przez człowieka. W nich można odkryć to co nieznane i niesamowite, a to co nie odkryte i dziwne najbardziej mnie interesuje.
