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1.1: 什么是生物学?
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1.1: 什么是生物学?

生物学是一门自然科学,专注于生命和生物的研究,包括它们的结构,功能,发展,相互作用,进化,分布和分类。 该领域的范围很广泛,分为几个专业学科,如解剖学,生理学,行为学,遗传学等等。

所有生物都有一些共同的关键特征:细胞组织、可遗传的遗传物质和适应/进化的能力、调节能量需求的新陈代谢、与环境互动的能力、维持体内平衡的能力、繁殖的能力以及生长和变化的能力。

生活的复杂性

尽管生活很复杂,但它是有组织和有结构的。生物学中的细胞理论认为所有的生物都是由一个或多个细胞组成的。细胞是生命的基本单位,所有的细胞都起源于以前存在的细胞。即使是单细胞生物,如细菌,也有其结构,使它们能够执行基本功能,如与环境相互作用,并进行维持生命或新陈代谢的化学反应。在多细胞有机体中,细胞共同作用形成组织、器官、器官系统,最后形成整个有机体。这个层级组织可以进一步扩展到人口、社区、生态系统和生物圈。

遗传与适应

生物体的’遗传物质’,即编码在其DNA中的生物“蓝图”,会遗传给后代。在几代人的过程中,遗传物质是由生物(生活)和非生物(非生活)环境形成的。这个过程叫做适应。适应性良好的父母的后代很可能在与父母生活环境相似的条件下生存。

遗传特性增加生存和繁殖的过程称为自然选择。自然选择是进化的核心机制。例如,一些袋鼠生活在炎热干燥的地区,降雨量很少。为了避免酷热和节约用水,它们会在温度较低的土壤中挖洞,降低它们的代谢率,以减缓蒸发。通过这种方式,袋鼠的基因编码这种行为并代代相传—使动物能够在这种极端环境条件下生存。

环境的相互效应

生物体也必须能够成功地与环境相互作用。这包括能够在他们周围的世界中寻找资源或潜在的伴侣,但也包括调节他们的内部环境。内环境稳定是一个有机体保持内部环境稳定的能力。例如,人类保持恒定的体温。如果他们冷了,就会发抖;如果他们太热了,就会开始出汗。生物也维持新陈代谢,即调节能量需求的化学过程。例如,植物将阳光转化为糖,并将化学能储存在三磷酸腺苷中。

从基本原则向上建立

当问起“什么是生物学?”和 “什么是生活?”时,可能看起来像是简单的问题,它们对理解很重要,是提出更复杂问题的先决条件。例如,如果不了解生命的基本原则—如细胞如何分裂和复制,就很难调查癌症的病因。这些知识也使科学家能够开发出研究生物过程所需的工具和方法。


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