Biologíja (starogrškoβίος: bíos -življenje +starogrškoλογος: logos -beseda,nauka) aliživljenjeslovje jenaravoslovnaveda, ki preučuje razvoj, zgradbo in delovanje živih sistemov in njihovo medsebojno povezanost ter procese v živi naravi odmolekularne ravni pa dobiosfere. Preučuje fizične značilnosti in obnašanjeorganizmov, tako tistih, ki živijo danes, kot tistih, ki so živeli v davnini, in njihov medsebojni vpliv ter vpliv okolja. Združuje širok spekter znanstvenih disciplin, ki jih dandanes pogosto obravnavamo kot samostojne discipline. Termin »biologija«v sodobnem smislu je prvi uporabil francoskiznanstvenikJean-Baptiste de Lamarck konec18. stoletja.
Znanstvenik, oziroma znanstvenica, ki deluje na področju biologije, jebiolog, oziromabiologinja.
Izrazbiologija je izpeljan iz starogrške besedeβίος,bios,»življenje«in pripone-λογία,-logia, »veda«.[1][2] Latinska oblika izraza se je prvič pojavila leta 1736, ko jeLinnaeus (Carl von Linné) uporabilbiologi v svojem deluBibliotheca botanica. Izraz je ponovno uporabil l. 1766Michael Christoph Hanov v delu z naslovomPhilosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generalis. Prva uporaba v nemščini,Biologie, so uporabili leta 1771 pri prevodu Linnaeusovega dela. Theodor Georg August Roose je leta 1797 uporabil izraz v predgovoru knjigeGrundzüge der Lehre van der Lebenskraft.Karl Friedrich Burdach je leta 1800 uporabil izraz v strožjem pomenu - za vedo o človeku z morfološkega in psihološkega vidika (Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst). V sodobnem, današnjem pomenu je izraz prišel v uporabo v razpraviBiologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802–22) avtorjaGottfried Reinhold Treviranusa, kjer je objavil:[3]
Objekti naše raziskave bodo različne oblike in pojave življenja, pogoji in zakoni pod katerimi se ta fenomen pojavlja, in vzroki, ki vplivajo nanje. Znanost, ki se ukvarja s temi objekti, bomo imenovali biologija [Biologie] ali doktrina življenja [Lebenslehre].
Čeprav se je moderna biologija razvila šele relativno nedavno, so že v davni preteklosti proučevali vede povezane z njo ali vključene vanjo.Naravoslovje so proučevali že stare civilizacijeMezopotamije,Egipta,Indijske podceline inKitajske. Kakorkoli, za izvor moderne biologije in njen pristop do proučevanja narave se najpogosteje navajaAntična Grčija.[4] Medtem ko začetki formalnega študijamedicine segajo v časHipokrata (ca. 460 - 370 pr. n. št.), je bilAristotel (384 – 322 pr. n. št.) tisti, ki je največ prispeval k razvoju biologije. Pomembnejše delo je njegovaZgodovina Živali, ki temelji na splošnih filozofskih predpostavkah in kasnejša bolj empirična dela, ki se osredotočajo na raznovrstnost življenja. Aristotlov naslednik naliceju,Theophrastus, je napisal serije knjig obotaniki, ki so se ohranile kot napomembnejši prispevek antike k vedam o rastlinah dosrednjega veka.[5]
Učenjaki srednjeveškega islamskega sveta, ki so pisali o biologiji so bilial-Jahiz (781–869),Al-Dinawari (828–896), ki je pisal o botaniki,[6] inRhazes (865–925), ki je pisal oanatomiji infiziologiji.
Van Leeuwenhoekovi mikroskopi so konec 17. stoletja razkrili prej neznan svet mikroorganizmov in drugih mikroskopskih struktur
Napredek vmikroskopiji je imel velik vpliv na razvoj biologije. V zgodnjem 19. stoletju je večje število biologov pokazalo na osrednji pomencelice. Kasneje, v letu 1838, sta seSchleiden inSchwann začela zavzemati za danes splošni ideji, da (1) je osnovna enota organizma celica in (2) da imajo posamezne celice vse značilnostiživljenja, čeprav sta nasprotovala ideji, da (3) vse celice nastanejo z delitvijo drugih celic. Zahvaljujoč deluRoberta Remaka inRudolfa Virchowa je večina biologov do leta 1860 sprejela vse tri principe, kar je postalo poznano kotcelična teorija.[8][9]
Jean-Baptiste Lamarck je bil prvi, ki je predstavil medsebojno povezano teorijo evolucije.[12] Predpostavil je, da je evolucija rezultat okoljskega stresa na značilnosti živali, kar pomeni, da večkrat ko je bil nek organ uporabljen, bolj kompleksen in učinkovit je postal; tako se je žival lahko prilagodila na svoje okolje. Lamarck je verjel, da se te pridobljene značilnosti lahko dedujejo na potomce, ki jih bodo še naprej razvijali in izpopolnjevali.[13] Kakorkoli, prirodoslovecCharles Darwin je bil tisti, ki je s kombinacijoHumboldtovega biogeografskega pristopa,Lyellove uniformitarianizirane geologije,Malthusovega prispevka o rasti populacij, lastnega strokovnega znanja o morfologiji in obširnega opazovanja narave, razvil uspešnejšo evolucijsko teorijo, ki je temeljila nanaravni selekciji; podobno sklepanje in dokazi so neodvisno pripeljaliAlfreda Russel Wallacea do enakih zaključkov.[14][15] Čeprav je bila Darwinova teorijakontraverzna (kar se nadaljuje še danes), se je v znanstveni skupnosti hitro razširila in kmalu postala temeljno načelo hitro razvijajoče se znanosti biologije.
Odkritje dednosti se je pridružilo evolucijskim principom inpopulacijski genetiki. V 1940-ih in zgodnjih 1950-ih so poskusi kazali naDNK kot komponentokromosomov, ki vsebujejo enote dedovanja imenovanegeni. Fokus na nove vrstemodelnih organizmov kot sovirusi inbakterije so skupaj z odkritjem dvojne vijačnice DNK leta 1953 označili prehod na obdobjemolekularne genetike. Od 1950-ih pa do danes, se je biologija izredno razširila vmolekularno področje. Genetski kod so razvozlaliHar Gobind Khorana,Robert W. Holley inMarshall Warren Nirenberg. Leta 1990 se je pričelprojekt Človeški genom z namenom določiti celotno zaporedje baznih parov človeškega genoma. Ta projekt je bil pravzaprav zaključen leta 2003,[16] vendar analize še niso v celoti objavljene.
Celična teorija trdi, da jecelica temeljna enotaživljenja in da so vsa živa bitja sestavljena iz ene ali več celic ali iz produktov teh celic (npr..polžja hišica). Vse celice nastanejo zdelitvijo stare celice. Vmnogoceličnih organizmih vsaka celica v telesu organizma na koncu nastane iz ene same celice v oplojenemjajčecu. Za celico velja tudi, da je osnovna enota v več patoloških procesih.[17] Poleg tega v procesih celic prihaja do fenomenaprenosa energije, ki so del funkcije poznane kotmetabolizem. Celice vsebujejo tudi informacije o dedovanju (DNK), ki se med delitvijo prenašajo iz ene celice v drugo.
Osrednji koncept v biologiji je, da se življenje spreminja in razvija preko evolucije, in da imajo vsa živa bitjaskupni izvor. Teorija evolucije predpostavlja, da vsi organizmi naZemlji, živeči in izumrli, izvirajo iz skupnega prednika aligenskega sklada prednikov. Zadnji skupni prednik vseh organizmov naj bi se pojavil pred okoli 3,5 milijardami let.[18] Biologi imajo univerzalnost in vseprisotnostgenetske kode za jasen dokaz v prid teoriji skupnega prednika za vsebakterije,arheje inevkarionte (glej:izvor življenja).[19]
Leta 1809 jeJean-Baptiste de Lamarck evolucijo predstavil v znanstvenem leksikonu,[20] petdeset let kasneje pa jo jeCharles Darwin postavil kot možen znanstveni model, ko je ubesedil njeno gonilno silo:naravni izbor.[21][22] (Alfred Russel Wallace je prepoznan kot soodkritelj tega koncepta, ker je pomagal pri raziskavah in poizkusih koncepta evolucije.)[23] Evolucija se danes uporablja kot razlaga velikega števila variacij življenja na Zemlji.
Evolucijska zgodovinavrst skupaj s sorodstvenimi odnosi med vrstami je poznana kotfilogenija. Biologi zaradi pomanjkanja zgodovinskih dokazov v filogeniji uporabljajo različne pristope. Ti vključujejo primerjaveDNK zaporedij, ki jih proučujejo znotrajmolekularne biologije aligenomike, in primerjavefosilov in drugih zapisov o zgodovinskih organizmih znotrajpaleontologije.[26] Biologi urejajo in analizirajo evolucijske odnose z različnimi metodami, ki vključujejofilogenetiko,fenetiko inkladistiko.
Punnettov kvadrat upodablja križanje med dvema vrstama graha. To je grafični prikaz, s katerim lahko napovemo, katere genotipe in fenotipe pričakujemo v generaciji potomcev ter v kakšnem deležu bodo le-ti zastopani.
Geni so osnovne enote dedovanja v vseh organizmih. Gen je enotadedne zasnove in ustreza regijiDNK-ja, ki na specifičen način vpliva na obliko ali funkcijo organizma. Vsi organizmi, od bakterij do živali, imajo enak osnovni mehanizem, ki kopira in prevajaDNK vproteine. Celiceprepišejo DNK gen vRNK verzijo gena, inribosom potemprevede RNK v protein, zaporedjeaminokislin.Prevajalni kod iz RNK kodona v aminokislino je enak za večino organizmov, za nekatere pa se rahlo razlikuje. Na primer, zaporedje DNK, ki kodirainsulin za človeka, prav tako kodira inzulin, če ga vstavimo v druge organizme, kot so to rastline.[27]
DNK se običajno pojavi kot strnjenikromosomi vevkariontih, in krožni kromosomi vprokariontih. Kromosom je organizirana struktura, ki vsebuje DNK inhistone. Kromosomi v celici in katerekoli druge informacije o dedovanju, ki se nahajajo vmitohondrijih,kloroplastih ali kje drugje, se skupno imenujejogenom. V evkariontih se genomska DNK nahaja vceličnem jedru, skupaj z manjšo količino mitohondrijev in kloroplastov. V prokariontih se DNK nahaja znotraj neenakomerno oblikovanega telesa v citoplazmi imenovaninukleoid.[28] Genetska informacija v genomu se nahaja znotraj genov, in skupeh vseh teh informacij v organizmu se imenujegenotip.[29]
Hipotalamus izločaCRH, ki usmerja izločanjeACTHja vhipofizi. Izmenično, ACTH usmerja izločanjeglukokortikoidov (kot jekortizol) v skorji nadledvične žleze. Glukokortikoidi nato zmanjšajo hitrost izločanja hipotalamusa in hipofize, ko je dosežena zadostna količina glukokortikoidov.[30]
Homeostaza je zmožnostodprtega sistema, da regulira svoje notranje okolje z namenom vzdrževanja stabilnih pogojev s pomočjo večkratnih prilagoditevkemijskega ravnotežja. Te prilagoditve nadzorujejo medsebojno odvisni regulacijski mehanizmi. Vsi živiorganizmi, enocelični ali mnogocelični, imajo homeostazo.[31]
Za vzdrževanje dinamičnega ravnovesja in učinkovitega izvajanja določenih funkcij mora sistem zaznavati in se odzivati na motnje. Po zaznavi motnje se biološki sistem običajno odzove z mehanizmomnegativne povratne zveze. To pomeni stabilizacijo pogojev z zaviranjem ali pospeševanjem aktivnosti organa oz. sistema. Eden izmed primerov je sproščanjeglukagona, ko je nivo sladkorja prenizek.
Preživetje živega organizma je odvisno od neprestanega vnosaenergije. Kemijske reakcije, ki so odgovorne za njeno delovanje, so naravnane za pridobivanje in pretvarjanjeenergije iz snovi (hrane). Na ta način pomagajo pri nastajanju novih celic in pri njihovem vzdrževanju. V tem procesu imajo molekule kemijskih snovi, ki sestavljajo hrano dvojno vlogo; prvič, vsebujejo energijo, ki se lahko pretvori za biološkokemijsko reakcijo; drugič, razvijajo nove molekularne strukture, sestavljene izbiomolekul.
Anatomija - proučevanje s telesne zgradbe živali in rastlin
Histologija - proučevanje mikroskopske zgradbe celic in tkiv
Astrobiologija (poznana tudi kot eksobiologija, ksenobiologija, eksopaleontologija in bioastronimija) – proučevanje izvora, razdeljevanja življenja in biološke evolucije v vesolju
Bioakustika - preučevanje produkcije, razširjanje in zaznavanje zvokov, ki jih proizvajajo živali
Biofizika - preučevanje pojavov v živih bitjih na ravni fizikalnih procesov
Biogeografija - preučevanje razširjenosti živali in rastlin v prostoru
Bioinformatika - uporaba informacijske tehnologije za preučevanje, zbiranje in shranjevanje genomskih in ostalih bioloških podatkov
Biokemija - preučevanje kemičnih snovi, ki se pojavljajo v živih organizmih in reakcij
Biologija človeka - združuje biologijo, fizično antropologijo in medicino, predmet preučevanja katere je človek
Biološka sistematika - preučevanje raznolikosti življenja v sedanjosti in preteklosti ter razmerij med živimi bitji skozi čas
Biološko inženirstvo - preučevanje biologije z namenom uporabe inženirskih načel in tehnik pri živih organizmih
Biomatematika (ali matematična biologija) – matematično proučevanje bioloških procesov; z uporabo matematicnih modelov skuša pojasniti različne biološke procese
Integrativna biologija (ali celostna biologija) - razlaga povezave med biotskimi pojavi na vseh organizacijskih ravneh, od molekulskih interakcij do ekosistemov
Eden od osrednjih konceptov biologije je, da se je vse življenje razvilo iz istih skupnih virov in se postopoma razvijalo v procesuevolucije. Prvi, ki je jasno formuliral to zamisel, je bilCharles Darwin, ki je za evolucijski mehanizem predlagalnaravno selekcijo. Evolucijsko zgodovinovrste (ter s tem tudi vrst, iz katerih se je razvila) preučujefilogenija. Ta si pri pridobivanju podatkov pomaga z različnimi prijemi. Eden od njih so primerjavezaporedijDNA, kjer sodeluje zmolekularno biologijo ingenomiko, po drugi pa s primerjavofosilov in drugih ostankov izumrlih organizmov, s katerimi se ukvarjapaleontologija. Biologi analizirajo in urejajo evolucijske odnose z različnimi postopki, kot sofilogenetika,fenetika inkladistika. Prelomnice v razvoju življenja, kot jih razume današnja biologija, so zbrane v preglednici»Pregled evolucijskega razvoja«.
Biologija se je razvijala tudi na področju današnje Slovenije in je največji razcvet doživela po obdobjurazsvetljenstva, ko so se misleci začeli bolj intenzivno zanimati za naravni svet in ga preučevati z empiričnimi metodami. Po nekaterih ocenah razvoj slovenske biologije sicer zaostaja za svetovnim, biologija pa, primerjalno glede na ostale znanosti, v Sloveniji v splošni populaciji uživa nenavadno nizek ugled.[32]
Nacionalni inštitut za biologijo je eden večjih raziskovalnih inštitutov v Sloveniji, ki se ukvarjajo z naravoslovnimi vedami. Ustanovila ga je vlada Republike Slovenije v letu 1960. Ukvarja se s številnimi raziskovalnimi dejavnostmi, vse od raziskav na področju biomedicine,biofizike, sistemske biologije do proučevanja okoljskih ved,kmetijstva,zdravja inprehrane. V okviru inštituta deluje tudiMorska biološka postaja Piran (MBP), ki je bila ustanovljena leta 1969, posveča pa se interdisciplinarnim ekološkim raziskavam obalnega morja (v glavnem biološki, fizikalni in kemijskioceanografiji). Na inštitutu raziskovalno delo poteka v okviru treh oddelkov; oddelek za biotehnologijo in sistemsko biologijo se ukvarja z mikroorganizmi,gensko spremenjenimi organizmi in sistemsko biologijo, na oddelku za genetsko toksikologijo in biologijo raka obravnavajo ekotoksikologijo, genetskotoksikologijo in biologijoraka, oddelek za raziskave organizmov in ekosistemov proučuje biološke proces na različnih organizacijskih nivojih (od celice do ravniekosistemov).[33] Inštitut je od leta 2020 znova pridruženi članUniverze v Ljubljani.[34]
Na ZRCSAZU že 70 let delujeBiološki inštitut Jovana Hadžija, kjer se raziskovalci ukvarjajo z različnimi temeljnimi in aplikativnimi raziskavami na področju botanike in zoologije. Na inštitutu raziskovalno delo poteka v treh skupinah, ki se posvečajo temeljni zoologiji, temeljni botaniki in aplikativni biologiji. Ustanovljen je bil kot Biološki inštitut SAZU 21. marca leta 1950, ko ga je vodil zoologJovan Hadži, skupina pa se je ukvarjala predvsem z evolucijsko biologijo. Na inštitutu je urejenih več zbirk, pomembnejše soherbarijska, lepidopterološka in palinološka.[35]
V Sloveniji je veliko različnih društev, ki se na svojstven način ukvarjajo z biologijo. Precej je takih, ki se posvečajo živalim ali določenim živalskim skupinam. Med bolj znana spadaDruštvo za opazovanje in proučevanje ptic Slovenije (DOPPS), ki je nevladna organizacija, katere glavni namen je skrb za ptice in ohranjanje narave.[36] Poznanih je več društev, ki se zavzemajo za dobrobit živali in se posvečajo tudi zapuščenim ter zlorabljenim osebkov, na primer ljubljansko in mariborskoDruštvo za zaščito živali.[37] Že v letu 1957 je bila ustanovljena ustanovna skupščina Jugoslovanskega mikrobiološkega društva (JMD), ki se je čez leta preobrazila v današnjeSlovensko mikrobiološko društvo (SMD), kjer se združuje mikrobiologe in ljubitelje mikroorganizmov, v okviru društva pa potekajo številne dejavnosti.[38] Dejavna so tudi študentska društva, kot staDruštvo študentov biologije (DŠB) Univerze v Ljubljani in Društvo študentov naravoslovja (DŠN)Univerze v Mariboru.
↑Eden ali več predhodnih stavkovvključuje besedilo iz publikacije, ki je zdaj vjavni domeni:Chisholm, Hugh, ur. (1911).»Theophrastus«.Enciklopedija Britannica (v angleščini) (11.izd.). Cambridge University Press.
↑Fahd, Toufic (1996). »Botany and agriculture«. V Morelon, Régis; Rashed, Roshdi (ur.).Encyclopedia of the History of Arabic Science. Zv.3.Routledge. str.815.ISBN0-415-12410-7.
↑Coleman, William (1977)Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function, and Transformation, Ch. 2. Cambridge University Press: New York.ISBN 0-521-29293-X
↑Mayr,The Growth of Biological Thought, chapter 10: "Darwin's evidence for evolution and common descent"; and chapter 11: "The causation of evolution: natural selection"
↑Thanbichler M.; Wang S.; Shapiro L. (2005). »The bacterial nucleoid: a highly organized and dynamic structure«.J Cell Biochem.96 (3): 506–21.doi:10.1002/jcb.20519.PMID15988757.
