علوم الاحياء للحيوانات والنباتات

Biology deals with the study of life.

• top: إشريكية قولونية and غزال
• bottom: خنفساء جالوت and tree fern

علم الأحياء هو الدراسة العلمية للحياة. إنه علم طبيعي ذو نطاق واسع، لكن لديه العديد من الموضوعات الموحدة التي تربطه كمجال متماسك. على سبيل المثال، تتكون جميع الكائنات الحية من خلايا تعالج المعلومات الجينية المشفرة في الجينات، والتي يمكن أن تنتقل إلى الأجيال القادمة. موضوع آخر مهم هو التطور، الذي يفسر وحدة وتنوع الحياة. أخيرًا، تتطلب جميع الكائنات الحية طاقة للتحرك والنمو والتكاثر، وكذلك لتنظيم بيئتها الداخلية.

يمكن لعلماء الأحياء دراسة الحياة على مستويات متعددة من التنظيم. من البيولوجيا الجزيئية للخلية إلى علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء للنباتات والحيوانات، مرورا بتطور السكان. وبالتالي، هناك العديد من التخصصات الفرعية في علم الأحياء، كل منها تحدده طبيعة أسئلة البحث والأدوات التي استخدموها. مثل العلماء الآخرين، يستخدم علماء الأحياء المنهج العلمي لعمل الملاحظات وطرح الأسئلة وصياغة الفرضيات وإجراء التجارب لإرضاء فضولهم حول العالم من حولهم.

الحياة على الأرض، التي ظهرت قبل 3.7 مليار سنة، متنوعة للغاية. سعى علماء الأحياء إلى دراسة وتصنيف أشكال مختلفة من الحياة، من الكائنات بدائية النواة مثل العتائق والبكتيريا إلى الكائنات حقيقية النواة مثل الطلائعيات والفطريات والنباتات والحيوانات. تساهم هذه الكائنات المختلفة في التنوع البيولوجي للنظام البيئي، وتلعب أدوارًا متخصصة في تبادل الطاقة والمغذيات.

علم أصل الكلمات

«علم الأحياء» مشتق من الكلمات اليونانية القديمة βίος؛ تعني بالحروف اللاتينية «الحياة» و- α ؛ في النص اللاتيني، تعني logía (-logía) «فرع الدراسة» أو «الكلام». يشكلون معًا الكلمة اليونانية βιολογία ؛ علم الأحياء في الحروف اللاتينية يعني علم الأحياء. ومع ذلك، فإن مصطلح α ككل لم يكن موجودًا في اليونانية القديمة. أول من استعارها كان الإنجليزية والفرنسية (علم الأحياء). تاريخيا كان هناك مصطلح آخر ل «علم الأحياء» في اللغة الإنجليزية، للحياة. نادرا ما تستخدم اليوم.

ظهر المصطلح لأول مرة في اللاتينية عام 1736 عندما استخدم العالم السويدي كارل لينيوس (كارل فون ليني) علم الأحياء في كتابه Bibliotheca Botanica. تم استخدامه مرة أخرى في عام 1766 في عمل بعنوان Philosophiae naturalis sive physicae: توموس الثالث، جيولوجي قاري وعالم بيولوجي وعالم نبات، بواسطة مايكل كريستوف هانوف، تلميذ كريستيان وولف. كان أول استخدام ألماني، Biologie ، في ترجمة 1771 لعمل لينيوس. في عام 1797، استخدم ثيودور جورج أوغست روس المصطلح في مقدمة كتاب، Grundzüge der Lehre van der Lebenskraft. استخدم Karl Friedrich Burdach المصطلح في عام 1800 بمعنى أضيق لدراسة البشر من منظور مورفولوجي وفسيولوجي ونفسي (Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst). دخل المصطلح في الاستخدام الحديث مع أطروحة جوتفريد رينهولد تريفيرانوس المكونة من ستة مجلدات، Biologie ، Oder Philosophie der lebenden Natur (1802-22)، الذي قال:

ستكون أهداف بحثنا هي الأشكال والمظاهر المختلفة للحياة، والظروف والقوانين التي تحدث بموجبها هذه الظواهر وأسباب تأثرها. العلم الذي يهتم بهذه الأشياء سوف نطلق عليه علم الأحياء [Biologie] أو عقيدة الحياة [Lebenslehre].

تاريخ

رسم تخطيطي لذبابة من Micrographia المبتكرة لروبرت هوك ، 1665

على الرغم من أن علم الأحياء الحديث هو تطور حديث نسبيًا، فقد تمت دراسة العلوم ذات الصلة والمضمنة منذ العصور القديمة. تمت دراسة الفلسفة الطبيعية منذ الحضارات القديمة لبلاد ما بين النهرين ومصر وشبه القارة الهندية والصين. ومع ذلك، فإن أصول علم الأحياء الحديث ونهجه في دراسة الطبيعة غالبًا ما تعود إلى اليونان القديمة. على الرغم من أن الدراسة الرسمية للطب تعود إلى مصر الفرعونية، إلا أن أرسطو (384-322 قبل الميلاد) هو الذي ساهم بشكل كبير في تطوير علم الأحياء. يحظى كتابه «تاريخ الحيوانات» وأعمال أخرى بأهمية خاصة، حيث أظهر الميول الطبيعية، وبعد ذلك عمل تجريبي أكثر ركز على السببية البيولوجية وتنوع الحياة. كتب خليفة أرسطو في مدرسة ليسيوم، ثيوفراستوس، سلسلة من الكتب عن علم النبات التي نجت باعتبارها أهم مساهمة قديمة في علم النبات، حتى في العصور الوسطى.

من علماء العالم الإسلامي في العصور الوسطى الذين كتبوا عن بيولوجيا الجاحظ (781-869)، الدنواري (828-896) الذي كتب في علم النبات، وراز (865-925) الذي كتب في علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء. . تمت دراسة الطب بشكل خاص من قبل العلماء المسلمين الذين يعملون في تقليد الفيلسوف اليوناني، بينما اعتمد التاريخ الطبيعي بشكل كبير على الفكر الأرسطي، خاصة لدعم التسلسل الهرمي الثابت للحياة.

بدأ علم الأحياء في التطور والنمو بسرعة مع التحسن الهائل الذي أدخله أنطون فان ليفينهوك على المجهر. عندها اكتشف العلماء الحيوانات المنوية والبكتيريا و infusoria وتنوع الحياة المجهرية. أدى بحث جان سوامدام إلى اهتمام جديد بعلم الحشرات وساعد في تطوير التقنيات الأساسية للتشريح المجهري والتلطيخ.

كان للتقدم في الفحص المجهري أيضًا تأثير عميق على التفكير البيولوجي. في بداية القرن التاسع عشر، أشار العديد من علماء الأحياء إلى الأهمية المركزية للخلية. ثم في عام 1838، بدأ شلايدن وشوان في الترويج للأفكار العالمية الحالية القائلة بأن (1) الوحدة الأساسية للكائنات الحية هي الخلية و (2) أن الخلايا الفردية لها جميع خصائص الحياة، على الرغم من أنهم عارضوا فكرة أن (3) جميعهم يأتون من خلايا انقسام خلية آخر. بفضل عمل روبرت ريماك ورودولف فيرشو، قبل معظم علماء الأحياء بحلول ستينيات القرن التاسع عشر المبادئ الثلاثة لما أصبح يُعرف باسم نظرية الخلية.

وفي الوقت نفسه، أصبح التصنيف والتصنيف محط اهتمام المؤرخين الطبيعيين. نشر كارل لينيوس تصنيفًا أساسيًا للعالم الطبيعي في عام 1735 (تم استخدام أشكال مختلفة منذ ذلك الحين)، وفي خمسينيات القرن التاسع عشر قدم أسماء علمية لجميع أنواعه. تعامل جورج لويس لوكلير، إيرل بوفون، مع الأنواع على أنها تصنيفات اصطناعية وأشكال حية على أنها قابلة للطرق، حتى أنها توحي بإمكانية حدوث انحدار مشترك. على الرغم من أنه كان معارضًا للتطور، إلا أن بوفون شخصية رئيسية في تاريخ الفكر التطوري. أثر عمله على النظريات التطورية لامارك وداروين.

في عام 1842 ، كتب تشارلز داروين أول رسم تخطيطي له حول أصل الأنواع.

ظهر التفكير التطوري الجاد مع عمل جان بابتيست لامارك، الذي كان أول من قدم نظرية متماسكة للتطور. كان يُفترض أن التطور ناتج عن الضغط البيئي على خصائص الحيوان، مما يعني أنه كلما زاد استخدام العضو بشكل متكرر وصارم، أصبح أكثر تعقيدًا وفعالية، وبالتالي تكييف الحيوان مع بيئته. اعتقد لامارك أن هذه الصفات المكتسبة يمكن أن تنتقل بعد ذلك إلى نسل الحيوان، الذي سيطورهم ويسيطر عليهم. ومع ذلك، كان عالم الطبيعة البريطاني تشارلز داروين، الذي جمع بين نهج الجغرافيا الحيوية لهامبولت، وجيولوجيا ليل الموحدة، وكتابات مالتوس حول النمو السكاني، وتجربته المورفولوجية الخاصة، وملاحظاته الطبيعية الواسعة، الذين صاغوا نظرية تطورية. . ؛ قادت الاستنتاجات والأدلة المماثلة ألفريد راسل والاس إلى الوصول إلى نفس الاستنتاجات بشكل مستقل. على الرغم من أنه كان موضوعًا للجدل (الذي يستمر حتى يومنا هذا)، إلا أن نظرية داروين انتشرت بسرعة عبر المجتمع العلمي وسرعان ما أصبحت بديهية مركزية لعلم الأحياء سريع التطور.

بدأ أساس علم الوراثة الحديث مع عمل جريجور مندل، الذي قدم عمله، "Versuche über Pflanzenhybriden" («تجارب على تهجين النبات»)، في عام 1865، والتي حددت مبادئ الميراث البيولوجي، والتي كانت بمثابة الأساس للحديث. علم الوراثة. ومع ذلك، فإن أهمية عمله لم تتحقق حتى أوائل القرن العشرين عندما أصبح التطور نظرية موحدة تم فيها التوفيق بين التطور الدارويني وعلم الوراثة الكلاسيكي. في الأربعينيات وأوائل الخمسينيات من القرن الماضي، أشارت سلسلة من التجارب التي أجراها ألفريد هيرشي ومارثا تشيس إلى الحمض النووي كمكون من الكروموسومات التي تحمل الوحدات الحاملة للسمات التي أصبحت تُعرف باسم الجينات. كان التركيز على أنواع جديدة من الكائنات الحية النموذجية مثل الفيروسات والبكتيريا، إلى جانب اكتشاف البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي بواسطة جيمس واتسون وفرانسيس كريك في عام 1953، بمثابة علامة على الانتقال إلى عصر علم الوراثة الجزيئي. من الخمسينيات إلى الوقت الحاضر، توسعت البيولوجيا بشكل كبير في المجال الجزيئي. تم فك الشفرة الجينية من قبل هار جوبيند كورانا، روبرت دبليو هولي، ومارشال وارين نيرنبرغ بعد أن كان من المفهوم أن الحمض النووي يحتوي على أكواد. أخيرًا، تم إطلاق مشروع الجينوم البشري في عام 1990 بهدف رسم خرائط الجينوم البشري العام. اكتمل هذا المشروع بشكل أساسي في عام 2003، ويستمر نشر تحليلات إضافية. كان مشروع الجينوم البشري الخطوة الأولى في جهد عالمي لدمج المعرفة المتراكمة للبيولوجيا في تعريف وظيفي وجزيئي لجسم الإنسان وأجسام الكائنات الحية الأخرى.