En la antigüedad, antes del desarrollo de las ciencias naturales, las criaturas coloridas confundían a la gente. Tienden a considerar los objetos vivos e inanimados como dos campos completamente diferentes y no relacionados, y creen que la vida no está gobernada por las leyes del movimiento de los objetos inanimados.
Muchas personas también atribuyen diversos fenómenos de la vida al papel de una fuerza inmaterial, es decir, la "vitalidad".
Estas especulaciones infundadas han sido abandonadas gradualmente con el desarrollo de la biología y no tienen cabida en la biología moderna.
Desde el siglo XX, especialmente desde la década de 1940, la biología ha absorbido los resultados de las matemáticas, la física y la química y se ha desarrollado gradualmente hasta convertirse en una ciencia precisa, cuantitativa y molecular.
La gente se ha dado cuenta de que la vida es una forma de movimiento de la materia.
La unidad básica de la vida es la célula, que es un sistema material compuesto por macromoléculas biológicas como proteínas, ácidos nucleicos y lípidos.
Los fenómenos de la vida son manifestaciones del movimiento y transferencia integral de materia, energía e información en este complejo sistema.
La vida tiene muchas características que la materia inanimada no tiene.
Por ejemplo, la vida puede sintetizar una variedad de compuestos orgánicos, incluidas macromoléculas biológicas complejas, a temperaturas y presiones normales; puede utilizar sustancias del medio ambiente para producir diversas sustancias en el cuerpo que superan con creces la eficiencia de producción; máquinas, sin emitir sustancias nocivas que contaminen el medio ambiente; puede almacenar y transmitir información de manera eficiente; tiene funciones de autorregulación y capacidades de autorreplicación y desarrollo individual y evolución de las especies;
Revelar los mecanismos en los procesos de la vida tiene un importante significado teórico y práctico.
La biología moderna es un enorme sistema de conocimiento con muchas ramas. Este artículo se centra en los objetos, ramas, métodos y significado de la investigación biológica.
La naturaleza de la vida y la historia del desarrollo biológico se explicarán en "Vida" e "Historia de la Biología" respectivamente.
Cada rama de la biología tiene su propio contenido de investigación, que es interdependiente y entrelazado.
Además, la vida, como forma de movimiento material, tiene sus propias leyes biológicas, y también incluye y sigue las leyes de la física y la química.
Por tanto, la biología está estrechamente relacionada con la física y la química.
Los organismos biológicos se distribuyen en la superficie de la tierra y son un factor importante en el paisaje terrestre.
Por lo tanto, la biología y las ciencias de la tierra también se compenetran y se cruzan entre sí.
Biología temprana
Principalmente la observación y descripción de la naturaleza, el estudio de la historia natural y la clasificación morfológica.
Así, la biología se dividió originalmente en disciplinas según grupos, como la botánica, la zoología y la microbiología.
Debido a la diversidad de especies biológicas y la creciente comprensión de la biología por parte de las personas, la división de las disciplinas se está volviendo cada vez más refinada. Una disciplina a menudo se divide en varias disciplinas. Por ejemplo, la botánica se puede dividir en varias. incluye psicología, briofísica, fernología, etc.; la zoología incluye protozoología, entomología, ictiología y ornitología. Los microorganismos no son un grupo biológico natural, sino una división artificial. Todos los organismos diminutos, como las bacterias, los hongos unicelulares, las algas y los protozoos, pueden denominarse microorganismos. Los virus sin formas celulares también pueden incluirse en los microorganismos.
Por tanto, la microbiología se divide a su vez en bacteriología, micología, virología, etc.
Dividir las disciplinas según grupos biológicos favorece la comprensión de las características y regularidades biológicas de un grupo natural desde todos los aspectos.
Pero no importa cuál sea el objeto concreto, los temas de investigación no son más que clasificación, morfología, fisiología, bioquímica, ecología, herencia, evolución, etc.
Para enfatizar que las disciplinas clasificadas por tipo incluyen no sólo contenidos clásicos como la morfología y la taxonomía, sino también otros procesos y niveles, la gente tiende a referirse a la botánica como biología vegetal y a la zoología como estudio de biología animal. .
Vivir la vida tiene una historia de unos 4 mil millones de años en la historia de la tierra.
Cerca de 654,38+05 millones de especies de organismos se han extinguido, y algunos de sus restos se conservan en los estratos para formar fósiles.
La paleontología se especializa en el estudio de los organismos a lo largo de la historia geológica a través de los fósiles. La paleontología temprana se ocupaba principalmente de la clasificación y descripción de los fósiles. En los últimos años se han introducido en la paleontología diversas ramas de la biología, dando lugar a ramas como la paleoecología y la paleogeografía.
Algunas personas proponen ahora utilizar una paleontología amplia para reemplazar la paleontología original que se limitaba a la clasificación y descripción de fósiles.
Existen tantos grupos de organismos que se necesita una disciplina especial para estudiar la división de los grupos. Este tema es la taxonomía.
La clasificación durante el período de Linneo se guiaba por la teoría de la invariancia de las especies y solo se clasificaba en función de ciertas características distinguibles, lo que se denomina clasificación artificial.
La clasificación moderna se basa en la teoría de la evolución y se denomina clasificación natural basada en la distancia evolutiva de las especies.
La taxonomía moderna no sólo compara estructuras morfológicas, sino que también absorbe los resultados de la bioquímica y la biología molecular para compararlos a nivel molecular, revelando así más profundamente las relaciones evolutivas de los organismos.
La taxonomía moderna se puede definir como la ciencia que estudia la clasificación sistemática de los organismos y las relaciones evolutivas entre organismos.
Existen muchas ramas de la biología que se dividen según los atributos, características o procesos vitales de los movimientos vitales.
La morfología es una disciplina de la biología que estudia las estructuras morfológicas de animales y plantas.
Antes de la invención del microscopio, la morfología se limitaba a observaciones macroscópicas de animales y plantas, como la anatomía macroscópica y la anatomía comparada de los vertebrados.
La anatomía comparada utiliza métodos comparativos e históricos para estudiar las similitudes y diferencias estructurales de los vertebrados para descubrir el parentesco y el desarrollo histórico de estas categorías.
Tras la invención del microscopio, también se establecieron la histología y la citología. Con el uso de la microscopía electrónica, la morfología penetró en el ámbito de la ultraestructura.
Sin embargo, el estudio de la estructura morfológica no puede separarse completamente del estudio de la función. Ahora la morfología ha salido del círculo de la descripción simple y ha utilizado varios métodos experimentales avanzados.
La fisiología es una disciplina que estudia las funciones biológicas, y los métodos de investigación de la fisiología son principalmente experimentos.
Según los objetos de investigación, se divide en fisiología vegetal, fisiología animal y fisiología bacteriana.
La fisiología vegetal se estableció durante el desarrollo de la producción agrícola.
La fisiología también se puede dividir en fisiología celular, fisiología de órganos y fisiología individual según el nivel estructural de los organismos.
La fisiología vegetal temprana se basaba principalmente en plantas con semillas; la fisiología animal estaba relacionada principalmente con la medicina, con humanos, perros, conejos, ranas, etc. como sujetos de investigación que luego se expandieron gradualmente a la investigación fisiológica; organismos inferiores. Así se desarrolló la fisiología comparada.
Genética
Es una disciplina que estudia la herencia y variación de rasgos biológicos y dilucida sus leyes.
La genética se desarrolló como resultado de prácticas de mejoramiento.
En 1900 se redescubrieron las leyes de herencia de Mendel y se empezó a establecer la genética.
Posteriormente, gracias al trabajo de T.H. Morgan y otros, se estableció un sistema citogenético completo.
Del 65438 al 0953, se reveló la estructura molecular del material genético ADN, y la genética profundizó en el nivel molecular.
El avance del proyecto genoma, la transmisión de información genética desde el genoma, el proteoma a la metabolómica, y el estudio de la transducción de señales celulares y las redes reguladoras de la expresión génica, y la introducción de los conceptos, vocabulario y principios de genética de sistemas y publicado en la Academia China de Ciencias 65438-0994.
En la actualidad, poco a poco se ha ido comprendiendo la transmisión de información genética y el mecanismo regulador de los genes. La teoría y la tecnología genéticas desempeñan un papel en la agricultura, la industria y la práctica médica clínica, y ocupan una posición importante en diversas ramas de la biología.
Muchas cuestiones de la biología, como los mecanismos de la ontogenia y la evolución biológica, la formación de especies y el concepto de poblaciones, deben entenderse en profundidad aplicando los resultados de la genética.
Embriología
Es una disciplina que estudia la ontogenia de los organismos y originalmente pertenecía a la categoría de morfología.
La publicación de la teoría de la evolución de Darwin en 1859 impulsó enormemente el estudio de la embriología.
En la segunda mitad del siglo XIX se realizaron descripciones detalladas y precisas de la morfología del desarrollo embrionario y del proceso de fecundación.
Desde entonces, la embriología animal ha evolucionado desde la observación y la descripción hasta la investigación experimental sobre los mecanismos del desarrollo, estableciendo así la embriología experimental.
La investigación actual sobre ontogenia utiliza métodos bioquímicos, absorbe los resultados de la biología molecular y analiza más a fondo los mecanismos de desarrollo y diferenciación de rasgos a nivel molecular, extendiendo el estudio del desarrollo desde los embriones hasta los organismos. historia de vida, formando la biología del desarrollo.
Ecología
Es una disciplina que estudia las relaciones entre organismos, entre organismos y entre organismos y el medio ambiente.
El ámbito de la investigación incluye individuos, poblaciones, comunidades, ecosistemas y biosfera.
Revelar las leyes relevantes de las cadenas alimentarias, la productividad, los flujos de energía y los ciclos de materiales en los ecosistemas no sólo tiene un importante significado teórico, sino que también está estrechamente relacionado con la vida humana.
La biosfera es el hogar de la humanidad.
Las actividades de producción humana continúan consumiendo recursos naturales y destruyendo el medio ambiente natural.
Especialmente después de entrar en el siglo XX, debido al rápido crecimiento demográfico y al rápido desarrollo industrial, el medio ambiente natural ha sufrido impactos destructivos sin precedentes.
Proteger los recursos y mantener el equilibrio ecológico es una tarea urgente para la humanidad en la actualidad.
La ecología es una parte importante de la ciencia ambiental, por lo que también puede denominarse biología ambiental.
La ecología humana implica a la sociedad humana y ha trascendido el ámbito de la biología y se relaciona con las ciencias sociales.
Las actividades de la vida no son más que la transformación y transferencia de materia, la transformación y transferencia de energía y la transferencia de información.
Por tanto, es necesario y eficaz estudiar la vida utilizando métodos físicos, químicos y matemáticos.
Así surgieron disciplinas interdisciplinarias como la bioquímica, la biofísica y la biomatemática.
La bioquímica es una disciplina que estudia los componentes químicos de los organismos y diversos procesos químicos de los organismos. Se ha desarrollado rápidamente desde el siglo XX.
Los logros de la bioquímica han mejorado la comprensión de la gente sobre la naturaleza de la vida.
La bioquímica y la biología molecular tienen contenidos diferentes, pero también tienen similitudes.
De manera general, la bioquímica estudia principalmente los procesos químicos de la vida y los mecanismos de acción de los reactivos, productos y enzimas implicados en este proceso.
Por ejemplo, los mecanismos de conversión, transmisión y retroalimentación de la materia y la energía durante la respiración celular y la fotosíntesis son contenidos de investigación de la bioquímica.
La biología molecular se desarrolló a partir del estudio de la estructura de las macromoléculas biológicas. Ahora se trata más de estudiar la relación entre la estructura y la función de las macromoléculas biológicas, así como el mecanismo de expresión y regulación de los genes.
La Biofísica es una disciplina que utiliza conceptos y métodos físicos para estudiar la estructura y función de los organismos, así como los procesos físicos y fisicoquímicos de las actividades de la vida.
Las primeras investigaciones en biofísica comenzaron a partir de cuestiones como la bioluminiscencia y la bioelectricidad. Desde entonces, con el desarrollo de la biología, la aparición de nuevos conceptos en física como la física cuántica y la teoría de la información, y el uso de nuevas tecnologías como la difracción de rayos X, la espectroscopia y la espectroscopia, el alcance y el nivel de la investigación en biofísica han aumentado. sido ampliado y profundizado.
Algunos fenómenos importantes de la vida, como la reacción de captura de energía luminosa en el momento inicial de la fotosíntesis, la estructura y mecanismo de las membranas biológicas, etc., son temas de investigación en biofísica.
La estructura cristalina de las macromoléculas biológicas, la biología cuántica y la cibernética biológica también pertenecen a la biofísica.
La Biomatemática es el producto de la combinación de las matemáticas y la biología.
Su misión es utilizar métodos matemáticos para estudiar problemas biológicos y las leyes matemáticas de los procesos de la vida.
En los primeros tiempos, la gente sólo utilizaba estadísticas, geometría y algunos métodos de análisis elementales para realizar análisis estáticos y cuantitativos de fenómenos biológicos.
Después de la década de 1920, la gente comenzó a construir modelos matemáticos para simular diversos procesos de la vida.
Hoy en día, la biomatemática juega un papel importante en diversos campos de la biología como la fisiología, la genética, la ecología, la taxonomía, etc., lo que se traduce en una rápida mejora del nivel de investigación en estos campos. Por otro lado, la propia biomatemática se ha convertido en una disciplina independiente en la resolución de problemas biológicos.
Algunas disciplinas biológicas se dividen por método, como la embriología descriptiva, la anatomía comparada y la morfología experimental.
Las disciplinas clasificadas por método suelen incluirse en las disciplinas antes mencionadas clasificadas por atributos y tipos, como subdisciplinas de nivel inferior.
El mundo biológico es un sistema complejo de múltiples niveles.
Para revelar las leyes de un determinado nivel y su relación con otros niveles, han surgido disciplinas divididas por niveles que han recibido cada vez más atención.
La biología molecular es el estudio de los procesos de la vida a nivel molecular.
Su misión es revelar la base material de diversos procesos de la vida a partir de la estructura y función de las moléculas y las interacciones entre moléculas.
Una de las principales ramas de la biología molecular moderna es la genética molecular, que estudia la replicación del material genético, la transmisión y expresión de la información genética y su regulación.
La biología celular es una disciplina que estudia los procesos de la vida a nivel celular. Al principio, la citología se basaba principalmente en la descripción morfológica.
Después, la citología absorbió los resultados de la biología molecular y profundizó en el nivel ultraestructural, estudiando principalmente procesos biológicos como el crecimiento celular, el metabolismo, la herencia, etc. La citología se convirtió en biología celular.
La biología individual es el estudio de los procesos vitales a nivel individual.
Antes de la invención del microscopio compuesto, la biología se centraba principalmente en los individuos y los sistemas de órganos.
Para estudiar un proceso individual, es necesario analizar los procesos del sistema de órganos, los procesos celulares y los procesos moleculares que componen este proceso.
Pero los procesos individuales no son lo mismo que la simple suma de procesos de sistemas orgánicos, procesos celulares o procesos moleculares.
El individuo dispone de un mecanismo de autorregulación en este proceso. A través de este mecanismo, organismos altamente complejos se integran en un todo altamente coordinado, y su comportamiento coordinado responde a factores externos.
La biología individual se estableció muy temprano y sigue siendo importante en la actualidad.
La biología de poblaciones es el estudio de la estructura de las poblaciones biológicas, la relación entre los individuos de la población, la relación entre la población y el medio ambiente, y los mecanismos genéticos y de autorregulación de la población.
La biología y la ecología de las poblaciones se superponen significativamente. De hecho, se podría decir que la biología de poblaciones es una parte fundamental de la ecología.
Lo anterior es sólo el patrón principal de las ramas biológicas actuales, y existen más disciplinas actuales que las anteriores.
Por ejemplo, la astrobiología ya se está desarrollando a medida que los humanos avanzan hacia el espacio.
Como otro ejemplo, a medida que la precisión de los experimentos continúa mejorando, los requisitos para los animales de experimentación se vuelven cada vez más estrictos, y la investigación sobre organismos estériles y biología ecológica también se establece por necesidad.
En resumen, algunas disciplinas nuevas continúan diferenciándose y otras disciplinas avanzan hacia la integración.
Esta situación de división biológica refleja el riquísimo contenido de la biología y su vigoroso desarrollo.