زیست شناسی

تاریخچه واژه "زیست شناسی" این کلمه که از ترکیب واژه یونانی (بیاس)، به معنی “زندگی” و ( لوگاس ) به معنی “دلیل منطقی” شکل یافته، به نظر می آید در معنای کنونی اش توسط گات فرید رین هولد و جین بپتیسته لامارک بطور مستقل مرسوم شده باشد. گاهی اوقات گفته می شود که خود این کلمه در سال 1800 کارل فردریک برداخ بکار برده شده، اما این واژه در جلد سوم کتاب Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologiabiologia, phytologia generalis et dendrologia اثر مایکل کریستوف هانوف، انتشار یافته به سال 1766 به چشم می خورد.  زیست شناسی علم شناخت حیات است. (این لغت از کلمه یونانی بیاس به معنی زندگی و لوگاس، یعنی دلیل منطقی تشکیل شده است). زیست شناسی به ویژگیها و رفتارهای موجودات، چگونگی تشکیل گونه ها و انواع موجودات و روابطی که آنها با هم دارند و به محیط زیست آنها مربوط می شود. زیست شناسی طیف گسترده ای از رشته های علمی که اغلب رشته های علمی مستقل بحساب می آیند را شامل می شود. روی هم رفته زیست شناسان حیات را از روی دامنه وسیعی از شاخصها مورد مطالعه قرار می دهند. در مقیاس ذره ای مواردی مثل بررسی زیست شناسی مولکولی، زیست شیمی و علم وراثت مولکولی مورد بررسی قرار میگیرد. در مقیاس سلولی، مورد مطالعه زیست شناسی سلولی و در مقیاس های چند سلولی، مورد نظر فیزیولوژی، کالبد شناسی و بافت شناسی است. زیست شناسی رشدی حیات را در مقیاس رشد و نمو اندام یک موجود مورد مطالعه قرار می دهد. با بالا بردن مقیاس ها به بیش از یک موجود، علم وراثت چگونگی عملکرد وراثت بین والدین و فرزندان را مورد بررسی قرار می دهد.  رفتار شناسی جانوری رفتار گروهی بیش از یک موجود را مطالعه می کند. علم وراثت جمعیتی میزان یک جمعیت کل را در در نظر دارد و علم سیستماتیک شاخص چند گونه ای اجداد موجودات را بررسی می کند. جمعیت های بهم وابسته و محل سکونتشان در بوم شناسی و زیست شناسی تکاملی مورد مطالعه قرار می گیرد. یک رشته نظری جدید ستاره شناسی (یا زیست شناسى گاز بى اثر گزنون (نام دارد که احتمالات وجود حیات در کرات دیگر غیر از زمین را مورد بررسی قرار می دهد. زیست شناسی تنوع حیات را مورد بررسی قرار می دهد. زیست شیمی، سلول ها و کد وراثتی، اساس ساختارهای حیاتی واحد ها و فرایند های رایج جامع بسیاری وجود دارد که برای گونه های مشخص حیات ضروری می باشد. بعنوان مثال تمام گونه های حیات از سلول هایی تشکیل شده اند، که در عوض، این سلول ها بر پایه واکنش های  زیست شیمی عمومی با زیر ساخت کربن استوارند. تمام موجودات از طریق ماده وراثتی که بر پایه نوکلئیک اسید DNA استوار است از یک کد وراثتی جامع استفاده می کنند. در مبحث رشد، موضوع فرایند های جامع نیز بیان می شود، مثلا در بیشتر موجودات چند یاخته اى قدمهای اولیه در رشد رویان مراحل ریخت شناسی مشابهی دارد و ژنهای مشابهی را شامل می شود. تکامل : هدف اصلی زیست شناسی یکی از اهداف اصلی و سازمانده در زیست شناسی این است که تمام حیات از طریق یک فرایند تکامل از یک خاستگاه مشترک ناشی شده است. در واقع این یکی از عللی است که موجود زیستی تشابه قابل توجهی از واحدها و فرایند هایی که در بخش قبل تشریح شد را بروز می دهد. چارلز داروین نظریه تکامل را بعنوان یک نظریه قابل دوام، با برشمردن نیروی محرک آن بنا نهاد: نظریه انتخاب اصلح در طبیعت. الفرد راسل والاس یکی از همکاران شخص پی برنده به این مفهوم شناخته می شود)  .رانش وراثتی بعنوان یکی از شیوه های به اصطلاح ترکیب امروزی پذیرفته شده است). تاریخچه تکاملی گونه ها که گویای خصوصیات اجزای مختلفی است که از آن ناشی شده، به همراه رابطه شجره ای اش با دیگر گونه ها، تاریخ نژادی جانور یا گیاه نامیده می شود. دیدگاه های گوناگون زیادی در زیست شناسی اطلاعات مربوط به زیست شناسی را به وجود آورده است. این اطلاعات مقایسه های زنجیره های اسید دزوکسی ریبونوکلئیک که منجر به زیست شناسی مولکولی و ژنومیک می شود، و مقایسه های سنگواره ها با دیگر گونه های موجودات باستانی در علم فسیل شناسی را شامل می شود. زیست شناسان روابط تکاملی را با روش های مختلف سامان داده و بررسی می کنند که این شیوه ها شامل تکامل نژادی، فنتیک، و رده بندی جانداران بر حسب جد مشترک می شود. وقایع مهم در تکامل حیات، آنگونه که بتازگی زیست شناسان به آنها پی برده اند در این خط زمانی تکاملی بطور مختصر بیان شده است. گوناگونی موجودات زنده یک شجره تکامل نژادی از تمام موجودات زنده، مبنی بر داده های ژن اسیدیبونوکلئیک، نشانگر تفکیک سه مقوله باکتری، جانوران اولیه و موجوداتی که سلول تک هسته ای دارند می باشد. شجره هایی که با دیگر ژنها درست شده اند معمولا شبیه هم هستند، اگر چه ممکن است آنها برخی از گروههای زود دسته بندی شده را خیلی متفاوت از هم قرار دهند که احتمالا به سبب تکامل سریع اسید ریبونوکلئیک می باشد که در ابتدا توسط کارل ووس تشریح شد. روابط دقیق این سه مقوله هنوز مورد بررسی است. علیرغم این وحدت اصولی، حیات نشانگر یک نوع گوناگونی زیاد حیرت انگیز در ساختار شناسی، رفتار شناسی و تاریخچه های حیات است. برای گلاویز شدن با این گوناگونی، زیست شناسان تلاش می کنند تا تمام موجودات را رده بندی کنند. رده بندی علمی باید منعکس کننده شجره های تکاملی (شجره های وابسته به تکامل نژادی) موجودات مختلف باشد. این قبیل رده بندی ها، قلمرو رشته های سیستماتیک و رده بندی جانداران را نشان می دهد. علم رده بندی جانوران، جانداران را در رده هایی قرار می دهد که تاکزا نامیده می شود، حال آنکه علم سیستماتیک به دنبال روابط بین جانداران است. معمولا موجودات زنده به پنج سلسله تقسیم می شدند: جلبک ها — آغازیان —   قارچها — گیاهان — جلبکها بهرحال این پنج سیستم پنج سلسله ای اکنون دیگر بسیار قدیمی بحساب می آید. و رده بندی های جدید تری جای آن را گرفته است. نژاد مشترک موجودات اگر گروهی از جانداران با هم جد مشترکی داشته باشند، گفته می شود که این جانداران با هم نژاد مشترکی دارند. تمام موجودات زنده روی زمین از یک جد مشترک  زاده می شوند. گمان می رود آخرین جد همگانی، یعنی، جدیدترین جد مشترک تمام موجودات زنده سه و نیم میلیون سال قبل بوجود آمده باشند. تصور اینکه منشأ "کل حیات از" یک تخم مرغ بوجود آمده است یکی از مفاهیم بنیادی زیست شناسی امروزی است، بدین معنی که یک تسلسل نا شکسته از منشأ اولیه زندگی تا زمان حاضر وجود داشته است. تا قرن نوزدهم معمولا اعتقاد بر این بود که گونه های حیات می توانند تحت شرایط خاصی خودبخود بوجود آیند. اصل عمومیت کد وراثتی معمولا به عنوان ملاک تعیین کننده موافق نظریه جد مشترک جهانی (یو سی دی) برای تمام باکتری ها، موجودات اولیه و موجوداتی که یک هسته در سلولهایشان دارند مورد نظر زیست شناسان است. هوموستازی: سازگاری با محیط درون و بیرون هوموستازی یا هم ایستایی، خاصیت یک نظام زنده برای تنظیم محیط درونی خودش است، طوری که بوسیله چندین بار تطبیق همتراز حرکتی کنترل شده با ساز و کارهای قانونی بهم وابسته، یک وضعیت ثابت را حفظ کند. تمام موجودات زنده، چه تک سلولی و چه چند سلولی، هوموستازی دارند. هموستازی در سطح سلولی می تواند با حفظ یک قدرت اسیدی ثابت خود را بروز دهد؛ در سطح موجود زنده حیوانات خون گرم یک درجه حرارت ثابت درونی را حفظ می کنند؛ و در سطح بوم سازگان، مثلا وقتی که میزان دی اکسید کربن موجود در جو افزایش می یابد، گیاهان قادر به رشد بهتری هستند و بنابراین دی اکسید کربن بیشتری از جو می زدایند. بافت ها و اندامها تیز می توانند هم ایستایی داشته باشند. گروه ها و زیستگاه ها همزیستی متقابل را میتوان بین دلقک ماهی از جنس آمفیبریون وشقایق دریایی را نام بر که دلقک ماهی  در میان شاخک شقایق دریایی مناطق استوایی است مخفی میشود. ماهی  شقایق نعمان را از دست ماهی شقایق نعمان خوار محافظت می کند و در عوض شاخک حساس نیش زن شقایق نعمان از ماهی شقایق در برابر شکارچیان محافظت می کند. هر موجود زنده ای با دیگر مو جودات و محیط زیست خودش فعل و انفعال داخلی دارد. یکی از دلایلی که مطالعه سیستم های زیست شناختی را مشکل می سازد این است که فعل و انفعالات امکان پذیر مختلف بسیار زیادی با دیگر موجودات زنده و محیط زیست آنها وجود دارد. واکنش یک میکروب گیاهی بسیار ریز در یک فضای حبه قند به تناسب، بهمان اندازه است که یک شیر هنگامی که در دشت بی علف آفریقا در جستجوی غذاست نسبت به محیط زیست خود واکنش نشان می دهد. در گونه های خاصی رفتارها می تواند دوستانه، تهاجمی، انگلی یا همزیگری باشد. مسائل هنوز هم پیچیده تر می شود، بویژه وقتی دو یا بیشتر گونه های مختلف در یک بوم سازگان با هم فعل و انفعال داشته باشند. اکو سیستم یکی از شاخه های بوم شناسی است. ساختار حیات زیست شناسی مولکولی مطالعه زیست شناسی در سطح مولکولی است. این رشته با دیگر زمینه های زیست شناسی، بویژه علم وراثت و زیست شیمی، همپوشی دارد. عمدتاً زیست شناسی مولکولی توجه خود را به درک فعل و انفعالات میان سیستم های گوناگون یک سلول ، شامل رابطه اسید دزوکسی ریبونوکلئیک (DNA)، اسید ریبونوکلئیک (RNA) و ترکیب پروتیئن و پی بردن به اینکه چگونه این فعل و انفعالات تعدیل می شوند . زیست شناسی سلولی خواص فیزیولوژیکی سلول ها، و همچنین نحوه رفتار آنها و محیط زیست آنها را مورد مطاله قرار می دهد. این کار هم در سطح ذره بینی و هم در سطح مولکولی انجام می گیرد. زیست شناسی سلولی هم موجودات تک سلولی مثل باکتری ها و هم سلول های تخصیص یافته در موجودات چند سلولی مثل انسانها را مورد بررسی قرار می دهد. پی بردن به ترکیب سلول ها و اینکه سلول ها چگونه کار می کنند برای تمام علوم زیستی ضروری است. درک شباهت ها و تفاوتهای میان سلول ها بویژه برای میدانه های زیست شناسی مولکولی و سلولی اهمیت دارد.  این شباهت ها و تفاوت های اساسی هدفی واحد را بوجود آورده و به رشته هایی که از مطالعه یک نوع سلول بدست آمده اند، به انواع دیگر سلول ها برون یابی و تعمیم می یابند. علم وراثت علم شناخت ژنها، وراثت و دگرگونی موجودات زنده است. در تحقیقات اخیر، علم وراثت ابزار مهمی را در بررسی چگونگی عملکرد یک ژن خاص بدست می دهد، مثل تحلیل فعل و انفعالات وراثتی. معمولا در موجودات زنده اطلاعات وراثتی بصورت کروموزومهایی منتقل می گردد، در اینجا این اطلاعات بصورت ساختار شیمیایی مولکول های خاصی از ماده توارثی اسید دزوکسی ریبونوکلئیک ارائه می گردد . ژنها اطلاعات لازم برای سنتز پروتئین ها را کد گزاری می کنند، که در  نقش مهمی را در ازندگی سلول ایفا می کنند. در بسیاری از موارد آخرین رخ مانه موجود زنده را بطور کامل تعیین نمی کنند. زیست شناسی رشدی، فرایندی را بررسی می کند که با آن موجودات زنده رشد و نمو می کنند. با ظهور علم رویان شناسی، زیست شناسی رشدی امروزی کنترل وراثتی رشد سلول، تفکیک و " زمان بوجود آمدن " سلول ها را مورد مطالعه قرار می دهد که این هم فرایندی است که موجب رشدبافت ها، اندامها و کالبد می شود. موجودات زنده نمونه گرفته شده برای زیست شناسی رشدی شامل کرم حلزونی شکل کائنور هابدیتیس الگانس، کرم میوه دروسوفیلا ملانو گاستر، ماهی، گور خر ، موش موس کولو و علف هرز آرابیدوپسیس می باشد. فیزیولوژی موجودات فیزیولوژی فرایند های مکانیکی، فیزیکی و زیست شیمی موجودات زنده را مورد بررسی قرار می دهد. با تلاش در اینکه چگونه تمام ساختارها در غالب یک ساختار کل عمل می کنند. معمولاً فیزیولژی به دو نوع فیزیولوژی گیاهی و فیزیولوژی جانوری تقسیم شده است، ولی اصول آن جامع می باشد، بدون توجه به اینکه چه موجود خاصی تحت مطالعه است. مثلا هر مطلبی که در مورد سلول مخمر بدست می آید در مورد سلول های انسان ها نیز بکار گرفته می شود. رشته فیزیولوژی جانوری ابزارها و روش های فیزیلوژی انسانی را به گونه های جانوری غیر انسانی تعمیم می دهد. همچنین فیزیلوژی گیاهی روش ها را از هر دو رشته عاریه می گیرد . کالبد شناسی بخش مهمی از فیزیولوژی است و بدنبال این است که سازگان اندام در جانوران از قبیل اعصاب، اراده، غدد ترشحی و سیستم های تنفسی و گردش خون آنها چگونه کار می کنند و با همدیگر فعل و انفعال دارند. مطالعه این سیستم ها با رشته های از لحاظ طبی توجیه شده ای مثل عصب شناسی، ایمنی شناسی و امثال آنها وجه اشتراک دارد . گوناگونی و تکامل موجودات زیست شناسی تکاملی به منشاْ و نسل گونه ها و همچنین دگرگونی آنها در طول زمان، یعنی تکامل آنها، مربوط می شود. زیست شناسی تکاملی یک رشته فراگیر است، زیرا این رشته دانشمندانی را از بسیاری از رشته های بسیار سنتی متمایل به آرایه شناختی بکار می گیرد. بعنوان مثال این رشته معمولاً دانشمندانی را می طلبد که آموزشی تخصصی در مورد مباحث موجودات خاصی مثل مباحث مطالعه پستانداران، پرنده شناسی و یا خزنده شناسی دیده اند ولی از این موجودات بعنوان سازگانی برای پاسخگویی به سؤالات عمومی در مبحث تکامل استفاده می کنند. معمولا این رشته باستان شناسان را نیز که از سنگواره ها برای جواب به سؤالاتی در مورد نوع و زمان تکامل و همچنین نظریه پردازانی در زمینه هایی نظیر علم وراثت جمعیتی و نظریه تکاملی را بکار می گیرد. در زیست شناسی رشدی سالهای 1990 با مطالعه زیست شناسی رشدی تکاملی دخول مجددی به زیست شناسی تکاملی پس از دفع اولیه آن از ترکیب امروزی صورت گرفت. رشته های مرتبطی که اغلب جزو زیست شناسی تکاملی بحساب می آیند شامل تکامل نژادی، سیستماتیک و علم رده بندی جانداران می شود . دو رشته اصلی سنتی متمایل به آرایه بندی گیاه شناسی و جانور شناسی است . گیاه شناسی مطالعه علمی گیاهان است. گیاه شناسی زنجیره ای گسترده از رشته های علمی را پوشش می دهد که رشد، تکثیر، سوخت و ساز، گسترش، مرض و تکامل حیات گیاه را مورد مطالعه قرار می دهند. جانور شناسی رشته ای است که مرتبط با مطالعه جانداران است و نیز در بر گیرنده فیزیولوژی جانداران که تحت بررسی علوم گوناگونی مثل کالبد شناسی و رویان شناسی است می شود. ساز و کارهای معمول وراثتی و رشدی جانداران و گیاهان مورد مطالعه زیست شناسی مولکولی، علم وراثت مولکولی و زیست شناسی رشدی است. بوم شناسی جانداران تحت پوشش بوم شناسی رفتاری و دیگر رشته هاست . رده بندی حیات به سیستم رده بندی چیره، رده بندی لینائین می گویند که شامل رده ها و نامگذاری دو جمله ای می شود. چگونگی نامگذاری موجودات زنده تابع قرار داد های بین المللی از قبیل کد بین المللی نامگذاری وابسته به گیاه شناسی (آی سی بی ان)، کد بین المللی نامگذاری وابسته به جانور شناسی  (آی سی زد ان) و کد بین المللی وابسته به باکتری است ( آی سی بی ان ) . چهارمین پیش نویس قرارداد پادزیست در سال 1997 در تلاش برای یکنواخت کردن نامگذاری در سه زمینه منتشر شد، اما به نظر نمی رسد که این پیش نویس هنوز هم بطور رسمی بکار گرفته شده باشد .کد بین المللی رده بندی و نامگذاری ویروس ها (آی سی وی سی ان) خارج از مقوله پادزیست قرار می گیرد. فعل و انفعالات موجودات بوم شناسی توزیع و فراوانی موجودات زنده و فعل و انفعالات بین موجودات و محیط زیست آنها را مورد مطالعه قرار می دهد. محیط زیست یک موجود هم شامل زیستگاه آن موجود می شود که می توان آن را بعنوان مجموعه ای از عناصر بیجان محلی از قبیل اقلیم و زمین شناسی توصیف کرد و هم شامل دیگر موجودات که با آن موجود زیستگاه مشترکی دارند می گردد. سیستم های بوم شناختی در چندین سطح مختلف، از افراد و جمعیت ها گرفته تا سطح بوم سازگان و زیست کره مورد مطالعه قرار می گیرند. بوم شناسی یک علم چند شاخه ای است که به بسیاری از دیگر شاخه های علم متصل می گردد . رفتار شناسی جانوری، رفتار جانور را (بویژه حیوانات اجتماعی مثل نخستین ها و کانید ها) بررسی کرده و گاهی شاخه ای از علم جانور شناسی بحساب می آید. رفتار شناسان جانوری بر حسب نظریه انتخاب اصلح در طبیعت بویژه علاقمند به شناخت تکامل رفتار و درک رفتار بوده اند. به عبارتی اولین رفتار شناس جانوری امروزی چارلز داروین بوده که کتاب او با عنوان "بیان احساسات در حیوانات و انسانها" بسیاری از رفتار شناسان جانوری را تحت تاثیر قرار داد biology The study of living things, i.e., the science of plants, animals (including humans), and microorganisms (see microbiology. Traditionally there were two main branches of biology, the study of animals zoology and the study of plants (botany). Within each of these main branches are a number of divisions dealing with structure (anatomy,cytology), development and function (physiology, embryology), inheritance (genetics, evolution), classification (taxonomy), and interrelations of organisms with each other and their environment (ecology). These branches are also split up into a number of specialist fields, such as mycology, entomology, herpetology. However, the traditional division into zoology and botany no longer applies since groups of biosciences have developed which span their limits, e.g., microbiology, bacteriology, virology, oceanography, marine biology, and limnology. These are also biosciences that bridge the gap between the physical sciences of chemistry, physics, and geology, e.g., biochemistry, biophysics, and paleontology. Similarly there are those that relate to areas of human behavior, e.g., psychology and sociology. Disciplines such as medicine, veterinary medicine, agronomy, and horticulture also have a strong basis in biology. History of biology To a large extent the history of biology is the history of its constituent sciences. Since the impetus to investigate the living world generally arose in a desire to improve the techniques of medicine or of agriculture, most early biologists were in the first instance physicians or landowners. An exception is provided by Aristotle, the earliest systematist of biological knowledge and himself an outstanding biologist – he founded the science of comparative anatomy – but most other classical authors, such as Galen and Celsus and the members of the Hippocratic school, were primarily physicians. In the medieval period much biological knowledge became entangled in legend and allegory. The classical texts continued to be the principal sources of knowledge although new compilations, such as Avicenna's Canon of medicine, were produced by Muslim philosophers. In 16th-century Europe interest revived in descriptive natural history, the work of Gesner being notable; physicians such as Paracelsus began to develop a chemical pharmacology and experimental anatomy revived in the work of Vesalius, Fabricius, and Fallopius. The discoveries of Servetus, Harvey, and Malpighi followed. Quantitative plant physiology began with the work of van Helmont and was taken to spectacular ends in the work of Stephen Hales. In the 17th century, microscopic investigations began with the work of Hooke and van Leeuwenhoek; Grew advanced the plant organs and Ray laid the foundation for Linnaeus' classic 18th-century formulation of the classification of plants. The same era saw Buffon devise a systematic classification of animals and von Haller lay the groundwork for the modern study of physiology. The 17th century had seen controversies over the role of mechanism in biological explanation – la Mettrie had even developed the theories of Descartes to embrace the mind of man; the 19th century saw similar disputes, now couched in the form of the mechanist-vitalist controversy concerning the possible chemical nature of life (see Bichat, Bernard). Developmental biology, foreshadowed by Lamarck, was thoroughly established following the work of Darwin; in anatomy, Schwann and others developed the cell concept; in histology Bichat's pioneering work was continued; in physiology, organic and even physical chemists began to play a greater role, and medical theory was revolutionized by the advent of bacteriology (see Pasteur, Koch). The impact of Mendel's discoveries in genetics was not felt until the early 1900s. Possibly the high point of 20th-century biology came with the proposal of the double-helix model for DNA, the chemical carrier of genetic information, by Crick and Watson in 1953. بازگشت به صفحه فرهنگ نامه زیست شناسی