علم الأحياء

تستخدم الطريقة العلمية لحل المشكلات وشرح الظواهر. تزامن تطور المنهج العلمي مع التغييرات في الفلسفة التي تقوم عليها الاكتشاف العلمي ، مما أدى إلى تغيير جذري في وجهات نظر المجتمع حول الطبيعة. خلال عصر النهضة الأوروبية ، قام أفراد مثل فرانسيس بيكون وجاليليو وإسحاق نيوتن بإضفاء الطابع الرسمي على مفهوم المنهج العلمي ووضعوه موضع التنفيذ. على الرغم من أن المنهج العلمي قد تمت مراجعته منذ تصوراته المبكرة ، إلا أن الكثير من الإطار والفلسفة لا يزالان قيد التنفيذ اليوم. الخطوة 1: الملاحظة والسؤال قبل...

أغشية الخلايا وانتشارها من أجل العمل ، يطلب من الخلايا نقل المواد داخل وخارج السيتوبلازم عبر أغشية الخلايا. هذه الأغشية شبه منفذة ، مما يعني أنه يسمح لجزيئات معينة بالمرور ، ولكن ليس للآخرين. يتم التوسط في حركة الجزيئات هذه بواسطة طبقة ثنائية الفوسفوليبيد والبروتينات المدمجة ، والتي يعمل بعضها كقنوات نقل للجزيئات التي لن تكون قادرة على المرور عبر الغشاء ، مثل الأيونات والكربوهيدرات. حجم الخلية ونسبة مساحة السطح إلى الحجم أحد أسباب صغر حجم الخلايا هو الحاجة إلى نقل الجزيئات داخل الخلية وعطاها...

الخلفية تمثل الخلايا الوحدات البيولوجية الأساسية لجميع الكائنات الحية ، سواء كانت كائنات بسيطة وحيدة الخلية مثل البكتيريا ، أو كائنات كبيرة متعددة الخلايا مثل الأفيال وأشجار الخشب الأحمر العملاقة. في منتصف القرن التاسع عشر ، تم اقتراح نظرية الخلية لتعريف الخلية ، والتي تنص على: يتكون كل كائن حي من خلية واحدة أو أكثر. الخلايا هي الوحدات الوظيفية لجميع الكائنات الحية. تنشأ جميع الخلايا من خلايا موجودة مسبقا. تشترك جميع الخلايا في سمات مشتركة مثل وجود غشاء بلازما وسيتوبلازم وحمض نووي...

الجزيئات الحيوية تحتوي الكائنات الحية على مجموعة متنوعة من الجزيئات العضوية ذات الوظائف العديدة التي تعتمد على الهياكل الكيميائية وخصائص هذه الجزيئات. تحتوي جميع الجزيئات العضوية على العمود الفقري الكربوني وذرات الهيدروجين. ذرة الكربون أساسية في تكوين مجموعة واسعة من الجزيئات العضوية التي تتراوح في الحجم والشكل والتعقيد. من ناحية أخرى ، تحتوي الجزيئات غير العضوية بشكل عام على هياكل أبسط. يمكن أن يستوعب الغلاف الخارجي لذرة الكربون الحرة ثمانية إلكترونات ولكنه يشغله أربعة إلكترونات فقط ، وبالتالي...

التوازن يمكن أن تتغير الظروف في البيئة الخارجية للكائن الحي بسرعة وبشكل جذري. للبقاء على قيد الحياة ، يجب أن تحافظ الكائنات الحية على بيئة داخلية ثابتة إلى حد ما ، والتي تتضمن تنظيما مستمرا لدرجة الحرارة ودرجة الحموضة وعوامل أخرى. تعرف هذه الحالة المتوازنة باسم التوازن ، والتي تصف العمليات التي تحافظ بها الكائنات الحية على ظروفها الداخلية المثلى. للحفاظ على التوازن ، طورت الكائنات الحية هياكل ذات وظائف متميزة. علم وظائف الأعضاء هو دراسة الوظائف والآليات الطبيعية للأنظمة المختلفة في الجسم. على...

علم الوراثة المندلي يحدث التطور بسبب التغيرات في التركيب الجيني للسكان. في مجال علم الوراثة السكانية ، يصمم العلماء هذه العملية على أنها تغييرات في تواتر الأليلات في المواقع الجينية الفردية. يعود هذا التمثيل البسيط لكيفية حدوث التطور إلى تحليل جريجور مندل لأنماط وراثة السمات في نباتات البازلاء ، والذي تم تقديمه لأول مرة في عام 1865. قرر مندل ، باستخدام جمع صارم للبيانات ، أن السمات الملحوظة يتم التحكم فيها بواسطة أليلين من كل جين (أطلق عليهما عوامل) ، واحد من كل والد. بالإضافة إلى ذلك ، خلص إلى...

أدى الكشف عن الحمض النووي باعتباره الجزيء الوراثي في جميع الكائنات الحية إلى اختراقات علمية وطبية هائلة وعزز بشكل كبير فهمنا لأنفسنا والكائنات الحية الأخرى. كان عزل الحمض النووي والتنميط الخطوات الأولى الأساسية للعديد من التطورات في القرن الماضي. من تحديد وظيفة الجينات إلى ثورات الزراعة والطب الشرعي. عزل الحمض النووي عن الخلايا عزل الحمض النووي هو إجراء بسيط إلى حد ما يتطلب خطوات قليلة ولكنها أساسية: حصاد الخلايا ، والتحلل ، وتدهور البروتين ، وأخيرا ترسيب الحمض النووي. بشكل عام ، يمكن حصاد...

خلفية في أوائل القرن العشرين ، كان الالتهاب الرئوي مسؤولا عن جزء كبير من وفيات الأمراض المعدية1. من أجل تطوير لقاح فعال ضد الالتهاب الرئوي ، شرع فريدريك جريفيث في دراسة سلالتين مختلفتين من المكورات العقدية الرئوية: سلالة غير خبيثة ذات مظهر خشن (سلالة R) وسلالة خبيثة ذات مظهر ناعم (سلالة S) بسبب كبسولة عديد السكاريد الخارجية2. مكنتهم هذه الطبقة الخارجية من بكتيريا السلالة S من تحمل جهاز المناعة المضيف ، مما أدى في النهاية إلى مرض يهدد الحياة. عندما قام جريفيث بحقن الفئران بشكل منفصل بالبكتيريا...

ذاتي التغذية تعتمد جميع الكائنات الحية على الأرض تقريبا على عملية التمثيل الضوئي ، وهي العملية التي تحول طاقة ضوء الشمس إلى سكر بسيط يسمى الجلوكوز. يمكن استخدام هذا الجزيء كمصدر للطاقة على المدى القصير أو لبناء كربوهيدرات أكثر تعقيدا مثل النشويات لتخزين الطاقة على المدى الطويل. ذاتية التغذية هي كائنات تلتقط الطاقة الضوئية باستخدام عملية التمثيل الضوئي. تعرف أيضا باسم المنتجين الأساسيين ، فهي توفر الطاقة اللازمة للكائنات الحية التي تأكلها ، والتي تعرف باسم المستهلكين. الكائنات الحية التي...

ذاتي التغذية والتغذية غير المتجانسة تتطلب الكائنات الحية مدخلات مستمرة من الطاقة للحفاظ على الوظائف الخلوية والكائنات الحية مثل النمو والإصلاح والحركة والدفاع والتكاثر. يمكن للخلايا استخدام الطاقة الكيميائية فقط لتغذية وظائفها ، لذلك فهي تحتاج إلى حصاد الطاقة من الروابط الكيميائية للجزيئات الحيوية ، مثل السكريات والدهون. تقوم الكائنات ذاتية التغذية ، وهي النباتات والطحالب وبكتيريا التمثيل الضوئي والتخليق الكيميائي ، بتحويل المواد غير العضوية إلى مثل هذه الجزيئات الحيوية عن طريق تسخير الطاقة...

يعد انقسام الخلايا أمرا أساسيا لجميع الكائنات الحية ومطلوبا للنمو والتطور. كوسيلة أساسية للتكاثر لجميع الكائنات الحية ، يسمح انقسام الخلايا للكائنات الحية بنقل مادتها الوراثية إلى نسلها. بالنسبة للكائن أحادي الخلية ، يولد الانقسام الخلوي كائنا جديدا تماما. بالنسبة للكائنات متعددة الخلايا ، ينتج الانقسام الخلوي خلايا جديدة للتطور العام للكائن الحي ، بالإضافة إلى إنتاج خلايا سليمة لتحل محل الخلايا التالفة من الإصابة. يتطلب تكاثر الكائنات متعددة الخلايا انقسام الخلايا لإنشاء خلايا تناسلية. من أجل...

الخلفية يجب أن تقوم جميع الكائنات الحية بمجموعة من الوظائف الأساسية من أجل الحفاظ على نفسها. تتضمن إحدى هذه العمليات نقل المواد في جميع أنحاء الكائن الحي. لذلك ، تحتاج الكائنات الحية إلى تبادل المواد مع البيئة ، والتي يمكن رؤيتها على نطاق صغير من الخلايا التي تنقل البروتين والمواد الأخرى فيما بينها أو على نطاق أوسع مثل دورة المياه ، حيث يتحرك الماء باستمرار فوق سطح الأرض وفوقها وتحتها. في كلا المثالين ، تعد حركة المواد من منطقة إلى أخرى عملية ديناميكية تنظمها كل من المتغيرات البيئية...

المحفزات البيولوجية تقوم جميع الكائنات الحية باستمرار بالعديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية للحفاظ على وجودها. تتطلب معظم هذه التفاعلات مدخلات من الطاقة للبدء ، وهو ما يسمى طاقة التنشيط. المحفزات هي مواد كيميائية تقلل من طاقة التنشيط. على الرغم من أن المحفزات تسهل التفاعل الكيميائي ، إلا أنها لا تستهلكها. هذا يعني أن المحفز يمكن أن يسهل تفاعلا كيميائيا معينا مرارا وتكرارا على التوالي ، مما يزيد من معدل هذا التفاعل. الإنزيمات هي محفزات بيولوجية تزيد من سرعة وكفاءة التفاعلات الكيميائية...

ذبابة الفاكهة ككائن حي نموذجي ذبابة الفاكهة الشائعة ، ذبابة الفاكهة السوداء ، هي كائن حي نموذجي يستخدم على نطاق واسع في علم الأحياء ، على الرغم من أنه قد يتم التعرف عليه بشكل أكثر شيوعا على أنه آفة محبة للفاكهة. هناك العديد من الأسباب التي تجعل D. melanogaster كائنا تجريبيا ممتازا: يسمح وقت توليدها الذي يستغرق أسبوعين تقريبا بدراسة أجيال متعددة ، ويمكن الحفاظ عليها بسهولة في أنابيب صغيرة جدا ، ويمكن إزدواج الشكل الجنسي للمحققين التمييز بسهولة بين الذكور الذين لديهم لون أسود باتجاه الخلف والإناث...

السلسلة الغذائية الطاقة هي واحدة من أهم العوامل اللاأحيائية في النظام البيئي وترتبط الكائنات الحية في النظام البيئي بتدفق الطاقة والمادة فيما بينها. نظرا لأنه لا يمكن إنشاء الطاقة أو تدميرها ، فلا يمكن إلا تغيير شكلها أو نقلها إلى الكائن الحي التالي في السلسلة الغذائية. على سبيل المثال ، في كل مرة ترعى فيها بقرة على العشب أو تصطاد العقاب الأسماك وتستهلك الأسماك ، يتم نقل الطاقة من الكائن الحي المستهلك إلى المستهلك. كل من هذه التفاعلات في السلسلة الغذائية يسمى المستوى الغذائي. تستخدم الطاقة...

النظم الإيكولوجية المتنوعة مهمة لصحة الكوكب وبقائنا كبشر. لذلك من المهم للغاية بالنسبة لنا أن نفهم ونقيس التنوع البيولوجي ، والذي يعرف بأنه التباين بين الكائنات الحية في النظام البيئي. يمكن قياس التنوع البيولوجي على العديد من المستويات المختلفة بما في ذلك الوراثة والأنواع والمجتمع والنظام البيئي. تتمثل إحدى طرق قياس التنوع البيولوجي في تقييم ثراء الأنواع في النظام البيئي ، وهو العدد الإجمالي للأنواع المتميزة داخل المجتمع المحلي. في حين أن وجود العديد من الأنواع يتزامن بشكل عام مع وجود نظام...

تاريخ الحياة على الأرض تم توثيق حفريات الكائنات الحية التي كانت مختلفة عن أي شيء حي اليوم في وقت مبكر من القرن السابع عشر ، ولكن لم يبدأ العلماء حتى أوائل القرن التاسع عشر في إدراك أن الطبقات المتتالية من الصخور الحاملة للأحفوريات كانت مثل الصفحات المتتالية في تاريخ الحياة على الأرض. على الرغم من أن هذا الاعتراف أدى إلى ولادة مجال علم الحفريات ، إلا أن فكرة الانقراض العالمي الكامل للنوع لم يتم قبولها بالكامل بعد. في ذلك الوقت ، كان من الممكن القول بأن معرفتنا بالعالم كانت محدودة ، لذلك نظر...

توزيع الأنواع الجغرافيا الحيوية هي دراسة توزيع الأنواع عبر الفضاء الجغرافي والعمليات التي تشكل هذه التوزيعات. يعتمد هذا الانضباط على افتراض أن كل نوع داخل موقع ما يجب أن يكون قد هاجر من منطقة جغرافية أخرى أو تطور من نوع محلي. داخل كل موطن ، تعمل مجموعة متنوعة من العوامل الحيوية وغير الحيوية على الأنواع الفردية لتشكيل معدلات الولادة والوفاة والهجرة والهجرة. لتجنب الانقراض المحلي ، يجب أن تساوي معدلات المواليد والهجرة مجتمعة لنوع ما أو تتجاوز معدلات الوفيات والهجرة. تعمل هذه العوامل وغيرها...

النماذج السكانية السكان البيئيون هم مجموعة من الأفراد من نوع واحد يعيشون في منطقة في نفس الوقت. للاستمرار ، يجب أن ينمو السكان أو يحافظون على حجمهم. البيئة السكانية هي دراسة كيفية تغير حجم السكان وتوزيعها العمري بمرور الوقت من خلال التفاعلات مع الأنواع الأخرى والبيئة وكذلك مع الأفراد من جنسهم. من السمات المهمة بشكل خاص التي يدرسها علماء البيئة معدل نمو السكان أو انخفاضهم. ينمو عدد السكان عندما يكون معدل مواليدهم أكبر من معدل الوفيات. أي أنه يتم إنتاج ذرية أكثر من موات الأفراد. إذا كان العكس هو...

السكان لا يعيشون في عزلة. وبالتالي ، يتفاعل كل مجتمع مع الآخرين بطرق معينة. تؤدي هذه التفاعلات إلى ظهور شبكة من السكان. ومن ثم ، يتكون المجتمع البيئي من مثل هذه الشبكات السكانية من أنواع مختلفة تتفاعل مع بعضها البعض في نفس المنطقة. قد تتفاعل هذه المكونات البيولوجية أو الحيوية أيضا بشكل وثيق مع المكونات غير الحية أو اللاأحيائية ، وتشكل نظاما بيئيا. قد تكون النظم البيئية صغيرة مثل المجتمعات الميكروبية داخل الجهاز الهضمي البشري ، أو مبنية على أساس الرقم الهيدروجيني والمغذيات في بيئتها ، أو بحجم...

لا يزال يقين تغير المناخ جدلا عاما على الرغم من الإجماع بين ما يقرب من 97٪ من الباحثين النشطين في مجال المناخ ، الذين لا يتفقون فقط على أن مناخ الأرض يتغير ولكنهم يذكرون أيضا أن هذا التغيير يتفاقم بسبب النشاط البشري ، في الغالب انبعاثات الكربون 1. ويرجع الانفصال بين الجمهور والخبراء جزئيا إلى سوء فهم الآليات التي ينطوي عليها تغير المناخ فضلا عن الاختلافات بين المفاهيم الأساسية مثل الطقس والمناخ. المناخ مقابل الطقس توصف الظروف الجوية المحلية في منطقة ما خلال فترة زمنية قصيرة ، مثل درجة الحرارة...

الحياة في السكان تتفاعل الكائنات الحية في السكان مع بعضها البعض بطرق معقدة ، حيث يتنافس الأفراد على موارد مثل الغذاء والمأوى والزملاء هذه التفاعلات مكلفة لأن الأفراد يستثمرون الطاقة للحصول على المورد ، لذلك هناك مجموعة متنوعة من الاستراتيجيات التي تتبناها الكائنات الحية لاكتساب ميزة على منافسيها. لوحظ ذلك بوضوح مع أنظمة التزاوج متعددة الأشكال ، حيث يظهر جنس واحد ، معظمهم من الذكور ، استراتيجيات تزاوج متعددة. على سبيل المثال ، يدافع ذكور أسود البحر المهيمنة عن حريم الإناث على الشاطئ ، بينما...

البحث الأمثل عن الطعام يجب أن تكتسب الكائنات الحية الموارد في بيئتها وتستخدمها للبقاء على قيد الحياة. في حين أن الغذاء هو أحد الموارد الأساسية التي يجب أن تبحث عنها الكائنات الحية ، يحتاج الأفراد أيضا إلى البحث عن الموائل والمأوى والزملاء تعرف عملية البحث عن الموارد هذه باسم البحث عن الطعام ، والتي تنطوي على سلسلة من التكاليف والفوائد. وبشكل أكثر تحديدا ، فإن الحصول على مورد يوفر للكائن الحي فائدة ، ومع ذلك ، فإن البحث عن المورد والتقاطه يتطلب إنفاق الوقت والطاقة. وبالتالي ، تتبنى الكائنات...

اختيار الزملاء يتم تحديد اللياقة التطورية إلى حد كبير من خلال قدرة الكائن الحي على البقاء على قيد الحياة وإنتاج ذرية بنجاح. من الأمور الأهمية بمكان في هذه العملية الانتقاء الجنسي ، والذي يلعب دورا كبيرا في تحديد أزواج التزاوج ، وبالتالي الجينات التي تنتقل إلى الجيل التالي. في كثير من الأحيان ، تضع المنافسة الشديدة على الزملاء داخل السكان ضغوطا انتقائية على السمات المتعلقة بالخطوبة والجماع. يسمى الانتقاء الطبيعي الناتج عن هذه الضغوط بالانتقاء الجنسي. تشمل السمات المختارة جنسيا خصائص مثل...

التنظيم الاجتماعي لوحظت مستويات متفاوتة من التنظيم الاجتماعي داخل مملكة ، تتراوح من البسيطة إلى المعقدة للغاية. يمكن لهذه الأنظمة أن تعزز بشكل كبير البقاء على قيد الحياة والنجاح الإنجابي للفرد أو السكان. من بين هؤلاء ، تعد eusociality أعلى مستوى من التنظيم الاجتماعي ، حيث تنطوي على تقسيم العمل على أساس الطبقات الاجتماعية. ومع ذلك ، نادرا ما يتم ملاحظة هذا النظام في الطبيعة ، لأنه يتطلب من الأفراد مساعدة الآخرين في السكان بتكاليف بقاء أو إنجابيات كبيرة لأنفسهم 1 . عندما لوحظ هذا النمط السلوكي ،...

اللياقه البدنيه يوفر التباين الواسع النطاق في الأنماط الظاهرية في التجمعات الطبيعية المادة الخام للتطور ، وهو التغيير في السمات الموروثة للسكان على مدى الأجيال المتعاقبة. الانتقاء الطبيعي هو أحد الآليات الرئيسية للتطور ويتطلب سمات متغيرة لتكون وراثية وترتبط بالبقاء التفاضلي و / أو النجاح الإنجابي. الأنماط الظاهرية التي ترتبط بنجاح أكبر سيكون لها المزيد من النسل الذي يبقى على قيد الحياة للتكاثر في الجيل التالي ، وبالتالي سيتم تمثيله على مستويات أعلى في كل جيل متتالي. يعرف النجاح الإنجابي للكائن...

الانتقاء الطبيعي والتطور التكيفي في البيئات الطبيعية ، يحدث التطور التكيفي عن طريق الانتقاء الطبيعي ، وهي عملية تؤدي فيها الاختلافات في السمات إلى اختلافات في البقاء على قيد الحياة والنجاح الإنجابي بين الأفراد. يحدث هذا لأن الأفراد الذين لديهم أنماط ظاهرية معينة لديهم احتمال أكبر للبقاء على قيد الحياة و / أو إنتاج ذرية على قيد الحياة أكثر من الأفراد الذين لديهم أنماط ظاهرية أخرى. تم توضيح مثال كلاسيكي على ذلك من خلال روزماري وبيتر جرانت اللذين يدرسان سكان العصافير الأرضية المتوسطة في جزيرة...

التغيير التطوري مثير للاهتمام ومهم للدراسة ، لكن التغييرات في السكان تحدث على مدى فترات طويلة من الزمن وفي المساحات المادية الضخمة ، وبالتالي يصعب قياسها. بشكل عام ، تتطلب دراسة مثل هذه الظواهر استخدام نماذج رياضية تم إنشاؤها باستخدام معلمات يمكن قياسها بسهولة. ثم يتم استخدام هذه النماذج لعمل تنبؤات حول كيفية تأثير التغييرات في النظام على النتيجة. على سبيل المثال ، غالبا ما يتم ملاحظة التغييرات في تواتر الأليلات الجينية في المواقع الفردية في الأنواع على مدى فترات زمنية طويلة ، ولكن لا يمكن...

كان البشر يحاولون تصنيف الكائنات الحية بشكل صحيح منذ أن قام أرسطو بالمحاولة الأولى خلال القرن الرابع قبل الميلاد. تم تحسين نظام أرسطو خلال عصر النهضة ثم ، بعد ذلك ، من قبل كارولوس لينيوس في منتصف القرن الثامن عشر. قامت أنظمة التصنيف والتنظيم الأكثر رسمية هذه بتجميع الأنواع حسب تشابهها الفيزيائي مع بعضها البعض. على سبيل المثال ، جميع الفقاريات لها عمود فقري ، لكن اللافقاريات لا تفعل ذلك. تسمى السمات مثل العمود الفقري بالتشابك العصبي ، وهي سمات تشترك فيها مجموعة من الكائنات الحية ، على الأرجح...

من الماء إلى الأرض ظهرت Kingdom Plantae لأول مرة منذ حوالي 410 ملايين سنة عندما انتقلت الطحالب الخضراء من الماء إلى الأرض. على الرغم من أن هذا الانتقال كان صعبا ، إلا أنه أفاد المستعمرين الأوائل بعدة طرق. في البداية ، كانت معظم الكائنات الحية (بما في ذلك النباتات) تعيش في المحيطات ، مما يجعل البيئات المائية مزدحمة وتنافسية للغاية. في المقابل ، كانت الأرض بيئة غير مستعمرة نسبيا مع موارد وفيرة وقليل من المفترسة أو المنافسين. كما قدمت البيئات الأرضية مزيدا من الضوء وثاني أكسيد الكربون ، الذي...

تتكون Kingdom Animalia من مجموعة من الكائنات الحية التي توحدها مجموعة من الخصائص المشتركة. باستثناء استثناءات قليلة ، فإن عبارة عن حقيقيات النوى متعددة الخلايا تتحرك وتستهلك المواد العضوية وتتكاثر جنسيا. على الرغم من أن هذه السمات مشتركة ، إلا أن الأنواع داخل هذه المملكة متنوعة للغاية أيضا. يرجع هذا التنوع إلى تكيف كل نوع مع مكانة مختلفة. يشمل مكانة النوع مساحة هذا النوع ووظيفته وعلاقته مع العوامل الحيوية وغير الحيوية الأخرى في بيئته. يسمح التخصص المتخصص من خلال التكيف التطوري للأنواع بالبقاء...

البكتيريا والفطريات هما مجموعتان متنوعتان للغاية من الكائنات الحية التي يمكن أن يكون لها آثار مفيدة أو ضارة كبيرة على صحة الإنسان. لهذا السبب ، من المهم فهم الأنواع الفردية من هذه المجموعات والتمييز بينها. كما تتذكر ، يقوم علماء التصنيف البيولوجي بتجميع الكائنات الحية بناء على ارتباطها بالنشوء والتطور. تفصل مجالات الحياة الثلاثة ، البكتيريا ، والعتائق ، وحقيقيات النوى الحياة إلى ثلاث مجموعات متميزة. بينما تقع جميع البكتيريا ضمن المجال البكتيريا ، توجد الفطريات في مجال حقيقيات النوى (مملكة...