1.1: Что такое биология?
Обзор
Биология – естественная наука, которая занимается изучением жизни и живых организмов, включая их структуру, функции, развитие, взаимодействия, эволюцию, распределение и таксономию. Сфера её применения обширна и разделена на несколько специализированных дисциплин, таких как анатомия, физиология, этиология, генетика и многие другие.
Все живое имеет несколько ключевых черт: клеточная организация, устойчивый генетический материал и способность адаптироваться/развиваться, обмен веществ для регулирования энергетических потребностей, способность взаимодействовать с окружающей средой, поддерживать гомеостаз, размножаться, и способность расти и изменяться.
Сложность жизни
Несмотря на свою сложность, жизнь организована и структурирована. Теория клеток в биологии гласит, что все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток. Клетка является основной единицей жизни, и все клетки возникают из ранее существующих клеток. Даже одноклеточные организмы, такие как бактерии, имеют структуры, которые позволяют им выполнять важные функции, такие как взаимодействие с окружающей средой, а также проводить химические реакции, которые поддерживают жизнь, или метаболизм. В многоклеточных организмах клетки работают вместе, чтобы сформировать ткани, органы, системы органов и, наконец, целые организмы. Эта иерархическая организация может распространяться дальше на население, общины, экосистемы и биосферу.
Генетика и адаптация
Генетический материал организма, его биологические "чертежи", закодированные в их ДНК, передаются их потомству. В течение нескольких поколений генетический материал формируется биотической (живой) и абиотической (не живой) средой. Этот процесс называется адаптацией. Дети хорошо приспособленных родителей имеют высокую вероятность выжить в условиях, аналогичных тем, в которых жили их родители.
Процесс, в котором унаследованные черты увеличивают выживаемость и размножение, называется естественным отбором. Естественный отбор является центральным механизмом эволюции. Например, некоторые крысы кенгуру живут в жарких и сухих районах с небольшим количеством осадков. Чтобы избежать испепеляющий зной и избежать обезвоживания, они роют норы в почве, где прохладнее, что позволяет снизить скорость обмена веществ, чтобы замедлить испарение. Таким образом, генетика крысы кенгуру, кодирующая такое поведение и передаваемая из поколения в поколение, позволяет животному выжить в таких экстремальных условиях окружающей среды.
Экологические взаимодействия
Организмы также должны быть в состоянии успешно взаимодействовать с окружающей средой. Это включает в себя возможность перемещаться по миру вокруг них в поисках ресурсов или потенциальных партнеров, но также включает в себя регулирование их внутренней среды. Гомеостаз – это способность организма поддерживать устойчивые внутренние условия. Например, люди поддерживают постоянную температуру тела. Если они остывают, они дрожат; если они слишком горячие, они начинают потеть. Кроме того, живые вещества поддерживают обмен веществ – химические процессы, регулирующие потребности в энергии. Например, растения преобразуют солнечный свет в сахар и хранят химическую энергию в аденозинтрифосфате.
Надстройки над основными принципами
Хотя вопросы "Что такое биология?" и "Что такое жизнь" могут показаться слишком простыми, они важны для понимания, и впоследствии позволяют задавать более сложные вопросы. Например, без понимания основных принципов жизни, таких как способы деления и репликации клетки, было бы трудно исследовать, что вызывает рак. Эти знания также позволяют ученым разрабатывать необходимые инструменты и методы для изучения биологических процессов.
