الرئيسيةعريقبحث

علم الأحياء

علم طبيعي يُعنى بدراسة الحياة والكائنات الحية

☰ جدول المحتويات

علم الأحياء هو علم طبيعي يُعنى بدراسة الحياة والكائنات الحية، بما في ذلك هياكلها ووظائفها ونموها وتطورها وتوزيعها وتصنيفها.[1] الأحياء الحديثة هي ميدانٌ واسعٌ يتألف من العديد من الفروع والتخصصات الفرعيَّة، لكنها تتضمن بعض المفاهيم العامّة الموحدة التي تربط بين فروعها المُختلفة وتسير عليها جميع الدراسات والبحوث. يُنظر إلى الخلية في علم الأحياء عموماً باعتبارها وحدة الحياة الأساسية، والجين باعتباره وحدة التوريث الأساسية، والتطور باعتباره المُحرّك الذي يولد الأنواع الجديدة. ومن المفهوم أيضاً في علم الأحياء في الوقت الحاضر أنّ جميع الكائنات الحيّة تبقى على قيد الحياة عن طريق استهلاك وتحويل الطاقة، ومن خلال تنظيم البيئة الداخلية للحفاظ على حالةٍ مُستقرةٍ وحيويّة.

علم الأحياء
Aerial view of the Amazon Rainforest.jpg
صنف فرعي من
يمتهنه
فروع
المواضيع
التاريخ

ينقسم علم الأحياء إلى فروع حسب نطاق الكائنات الحيَّة التي تدرسها، وأنواع الكائنات الحيَّة المدروسة، والأساليب المُستخدمة في دراستها. فتدرس الكيمياء الحيوية العمليات الكيميائية المُتعلقة بالكائنات الحيَّة، ويدرس علم الأحياء الجزيئي التفاعلات المُعقدة التي تحصل بين الجُزيئات البيولوجية، ويُعنى علم النبات بدراسة حياة النباتات المُختلفة، ويدرس علم الأحياء الخلوي الخلية التي تُعدّ الوحدة البنائية الأساسية للحياة، ويدرس علم وظائف الأعضاء الوظائف الفيزيائية والكيميائية لأنسجة وأعضاء وأجهزة الكائن الحي، بينما يدرس علم الأحياء التطوري العمليات التي أدّت إلى تنوّع الحياة، ويُعنى علم البيئة بالبحث في كيفيّة تفاعل الكائنات الحيَّة مع بيئتها.[2]

التسمية

يُشتق مُصطلح علم الأحياء اللاتيني (Biologia) من اليونانية (bios تعني حياة و logia تعني دراسة أو علم).[3][4] ظهر هذا المُصطلح للمرة الأولى عام 1736 عندما استخدمه كارلوس لينيوس في أحد كتبه، وتبع ذلك ترجمته للألمانية (Biologie) عام 1771 في ترجمةٍ لعمل لينيوس. دخل هذا المُصطلح حيِّز الاستخدام الحديث في أطروحةٍ من ستة مُجلدات من تأليف العالم الألماني غوتفريد راينولد تريفيرانوس، الذي قال:[5] "سيكون موضوع أبحاثنا هو أشكال الحياة ومظاهرها المُختلفة، والظروف والقوانين التي تحدث بموجبها هذه الظواهر، والأمور والأسباب التي أثرت فيها. وسنُشير إلى العلم الذي يهتم بهذه الأمور باسم علم الأحياء (biologie) أو مبدأ الحياة (Lebenslehre)".

التاريخ

على الرغم من ظهور علم الأحياء بشكله الحالي حديثاً نسبيّاً، إلا أن العلوم التي تتضمنها الأحياء أو تتعلق فيها كانت تُدرس منذ العصور القديمة. فقد كانت الفلسفة الطبيعية تُدرس في بلاد الرافدين ومصر وشبه القارة الهندية والصين. بَيْد أنّ أصول علوم الأحياء الحديثة ومنهجها في دراسة الطبيعة تعود إلى اليونان القديمة.[6] فكان أبقراط بمثابة مؤسس علم الطب، بالإضافة إلى مُساهمة أرسطو الكبيرة في تطوير علم الأحياء، حيث كان لكتبه التي أظهر فيها ميوله للطبيعة أهميةٌ خاصةٌ مثل كتاب "تاريخ الحيوانات"، تبع ذلك أعمالٌ أكثر تجريبية ركّزت على السببية البيولوجية وتنوع الحياة. كتب ثيوفراستوس بعد ذلك سلسلة من الكتب في علم النبات اعتُبرت الأهم من نوعها في هذا العلم في العصور القديمة حتى العصور الوسطى.[7]

أسهم العلماء المسلمون كذلك إسهاماتٍ مُهمّةٍ في علم الأحياء، مثل الجاحظ، وأبو حنيفة الدينوري الذي كتب في علوم النباتات،[8] وأبو بكر الرازي الذي كتب في علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء. كما أولى المسلمون الطب اهتماماً خاصاً، فترجموا علوم اليونانيين وأضافوا إليها الكثير. أمّا إسهاماتهم في التاريخ الطبيعي فكانت مُعتمدةً بشكلٍ كبيرٍ على الفكر الأرسطي.

شجرة الحياة لإرنست هيكل (1879)

قفز علم الأحياء قفزةً كبيرةً عندما قام أنطوني فان ليفينهوك بتطوير المجهر، حيث أدى ذلك إلى اكتشاف الحيوانات المنوية والبكتيريا ومُختلف الكائنات المجهرية. كما لعب العالم الهولندي جان سوامردام دوراً محورياً في تطوير علم الحشرات وساعد في إرساء التقنيات الأساسية في الترشيح والتلوين المجهري.[9] كما كان للتقدم في الدراسات المهاجرية أثرٌ عميقٌ في تفكير الأحيائيين، فأشار عددٌ من علماء الأحياء إلى الأهمية المركزية للخلية منذ مطلع القرن التاسع عشر. وفي عام 1838 بدأ العالمان شوان وشلايدن في تعزيز فكرة أنّ الوحدة الأساسية في الكائنات الحيَّة هي الخليَّة، وأنّ الخلايا مُنفردةً تملك خصائص الحياة، لكنهما عارضا فكرة أنّ جميع الخلايا تنتج من انقسام خلايا أخرى. لكن بفضل أعمال روبرت ريماك ورودولف فيرشو اتجه العلماء إلى قبول المبادئ الثلاثة السابقة بحلول عقد الستينيّات من القرن التاسع عشر، وهو ما عُرف فيما بعد بنظرية الخلية.[10][11]

وفي الوقت ذاته كانت أهمية علم التصنيف في تزايدٍ مُستمرٍ وباتت موضع تركيز المؤرخين الطبيعيين. نشر لينيوس عام 1735 منهاجاً في مبادئ التصنيف للعالم الطبيعي، وما زالت بعض المبادئ التي جاء بها قيد الاستخدام مُنذ ذلك الحين. ثم أطلق لينيوس في مُنتصف القرن الثامن عشر أسماءً علميَّةً على جميع الأنواع.[12] وفي القرن ذاته ظهر العالم الفرنسي جورج دي بوفون الذي أشار إلى إمكانيّة وجود سلف مشترك، وبالرغم من أنّه كان مُعارضاً لنظرية التطور، إلا أنه في الحقيقة كان شخصيةً محوريةً في تاريخ الفكر التطوري، حيث أثرت أعماله على النظريات التطورية التي جاء بها كُلٌ من جان باتيست لامارك وتشارلز داروين.[13]

كانت بداية الأخذ بنظرية التطور على محمل الجد بعد صدور أعمال لامارك، الذي كان أول من قدّم نظريةً مُتماسكةً في التطور.[14] افترض لامارك أنّ التطور كان نتيجةً للضغوط البيئية على خصائص الحيوانات، أي أنه كلما ازداد استخدام العضو والاعتماد عليه بات هذا العضو أكثر كفاءةً وتعقيداً، وبذلك يتمكّن الحيوان من التكيف مع بيئته. اعتقد لامارك أنّ هذه الصفات المُكتسبة يُمكن أن تنتقل عبر النَّسل، وبالتالي تتطور وتُصبح أكثر كمالاً.[15] ظهر بعد ذلك العالم البريطاني تشارلز داروين الذي جمع بين النهج البيوجغرافي لألكسندر فون هومبولت، والنهج الجيولوجي المُنتظم الذي اتبعه تشارلز لايل، ونهج كتابات توماس مالتوس حول النمو السكاني، بالإضافة إلى خبرته الخاصة ومُلاحظاته للطبيعة، ليؤسس بذلك نظرية تطوريَّةً أكثر نجاحاً تستند إلى الانتقاء الطبيعي، وهي النتيجة نفسها التي توصل إليها ألفرد راسل والاس بشكل مُستقل بعد اتباعه ذات المنطق والأدلة.[16][17] وعلى الرغم من أنّ هذا النظرية ما زالت موضعاً للجدل حتى الوقت الحاضر، إلا أنها سرعان ما انتشرت في الأوساط العلمية وباتت جزءاً مُهمّاً من علم الأحياء الحديث.

أشارت التجارب التي أجريت في مُنتصف القرن العشرين إلى كون الدي إن إيه مُكوّنٌ من كروموسومات تحمل الوحدات الحاملة للسمات، والتي عُرفت فيما بعد باسم الجينات. مثّل تركيز العلماء على إيجاد أنواع جديدة من الكائنات الحيَّة الدقيقة مثل الفيروسات والبكتيريا، وكذلك اكتشاف الهيكل الحلزوني المُزدوج للمادة الوراثية عام 1953، مثّل المرحلة الانتقالية لعصر علم الوراثة الجزيئي. وبات علم الأحياء مُمتداً في المجال الجُزيئي بشكلٍ واسع مُنذ الخمسينيّات وحتى الوقت الحاضر. تبع ذلك إطلاق مشروع الجينوم البشري عام 1990 بهدف معرفة الجينوم البشري بشكلٍ كامل. اكتمل هذا المشروع مبدئيّاً عام 2003،[18] وما زالت تُنشر التحاليل المُتعلقة به حتى الوقت الحاضر. شكّل مشروع الجينوم البشري الخطوة الأولى في عولمة ودمج المعارف البشرية المُتراكمة في علم الأحياء للتوصل إلى تعريف وظيفي جُزيئي للجسم البشري وأجسام الكائنات الحيَّة الأخرى.

أسس علم الأحياء الحديث

نظرية الخلية

تنصُّ نظرية الخلية على أنّ الخليَّة هي وحدة الحياة الأساسيَّة، وأنّ جميع الكائنات الحيَّة تتكون من خلية واحدة أو أكثر أو من مواد تُفرز من تلك الخلايا (مثل الهياكل الخارجية). تنشأ جميع الخلايا من خلايا أخرى بوساطة عملية الانقسام الخلوي، حيث يعود أصل كل خلية في جسم الكائن الحي متعدد الخلايا من خلية واحدة في البيضة المُخصبة.[19] وكذلك تُعد الخليَّة الوحدة الأساسية في العديد من العمليات المرضيَّة. ويتمّ انتقال الطاقة في الخلايا بوساطة عمليات تُشكّل جُزءاً من عملية التمثيل الغذائي. وأخيراً فإنّ الخلايا تحتوي على المعلومات الوراثية (DNA) التي يتم تمريرها من خلية إلى أخرى أثناء انقسام الخلية.

التطور

الانتقاء الطبيعي للبشرة الداكنة لمجموعة سكانية.

التطور هو أحد مفاهيم علم الأحياء الحديث، ويعني أنّ الحياة تتغير وتتطور، وأنّ أشكال الحياة المعروفة كافة تنحدر من سلف مشترك. حيث تفترض نظرية التطور أنّ جميع الكائنات الحيَّة على وجه الأرض سواءً كانت حيَّةً أو مُنقرضةً قد انحدرت من أصل مُشترك أو تجميعة جينية أولية. يُعتقد أنّ آخر سلف مُشترك لجميع الكائنات الحيَّة كان قد ظهر قبل حوالي 3.5 مليار عام.[20] ويرى العلماء الداعمون لهذه النظرية أنّ تشارك الكائنات الحيَّة في الشفرة الجينية يُشكّل دليلاً حاسماً لصالح نظريتهم،[21] بينما يرى المُعارضون لها عدم صحة العبارة وبالتالي فإنها لا تُشكل دليلاً داعماً للتطور.[22]

أُدخل مُصطلح التطور إلى المعجم العلمي بوساطة العالم الفرنسي جان باتيست لامارك عام 1809،[23] أما البداية الفعلية للنظرية فكانت على يد تشارلز داروين بعد ذلك بخمسين عاماً لتُصبح نموذجاً علمياً فعلياً، ويُعزى ذلك إلى توضيحه القوة أو الآلية الدافعة للتطور، وهي الانتقاء الطبيعي[24][25][26] (كما يُعد ألفرد راسل والاس مُساهماً في اكتشاف هذا المفهوم، بالإضافة إلى مُساهمته بالأبحاث والتجارب المُتعلقة بالتطور).[27] قال داروين في نظريته إنّ الأنواع والسلالات تتطور خلال عمليات الانتقاء الطبيعي والانتقاء الاصطناعي،[28] بالإضافة إلى الانحراف الوراثي الذي شكّل آليةً تطوريةً أخرى في توليفة النظرية الحديثة.[29]

يُطلق اسم علم الوراثة العرقي على التاريخ التطوري للأنواع الذي يصف خصائص الأنواع المُختلفة من الأصل الذي انحدرت منه، بالإضافة إلى علاقة النَّسب بين النوع والأنواع الأخرى. هناك العديد من الوسائل المُستخدمة في توليد المعلومات حول علم الوراثة العرقي. إحدى هذه الوسائل هي مُقارنة تسلسلات الدي إن إيه التي تتبع مجال علم الأحياء الجزيئي أو علم الجينوم. وسيلةٌ أخرى هي مُقارنة المستحاثات أو ما نملك من معلومات عن الكائنات القديمة في علم الأحياء القديمة.[30]

علم الوراثة

مربع بانيت يُظهر نواتج تلقيح نبتتي بازيلاء تحملان ألّيلين مُختلفين. يُشير B إلى لون الزهرة البنفسجي، بينما يُشير b إلى اللون الأبيض.

الجين هو الوحدة الأساسية للوراثة في جميع الكائنات الحيَّة ويُشكّل المنطقة التي تؤثر على شكل أو وظيفة الكائن الحي من المادة الوراثية. حيث أنّ جميع الكائنات الحيَّة من البكتيريا إلى الحيوانات تتشارك في نفس الآليات الأساسية المُتمثلة في نسخ وترجمة الدنا إلى بروتينات. تقوم الخلايا بنسخ جين الدنا إلى جين الرنا ثم يترجم الرايبوسوم الرنا إلى بروتين، وهو عبارةٌ عن سلسلة من الأحماض الأمينية. تتشارك مُعظم الكائنات الحيَّة في رمز الترجمة من الرنا إلى الأحماض الأمينية، ولكنها قد تكون مُختلفةً قليلاً في بعضها الآخر.

تكون الكروموسومات عادةً خطية الشكل في حقيقيات النوى ودائرية الشكل في بدائيات النوى. والكروموسوم هو تركيبٌ مُنظمٌ يتألف من الدنا والهستونات. وتُشكّل مجموعة الكرموسومات الموجودة في الخلية، بالإضافة إلى أية معلومات وراثية أخرى موجودة في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء أو أي مكان آخر، تُشكل مُجتمعةً ما يُعرف باسم الجينوم. توجد المعلومات الوراثية في حقيقيات النوى في نواة الخلية، بالإضافة إلى كميات أخرى صغيرة موجودة في الميتوكندريا والبلاستيدات الخضراء. أما في بدائيات النوى فتكون المادة الوراثية موجودةً في جسم غير مُنتظم الشكل يقع في السيتوبلازم يُسمّى بالنيوكليود.[31] تكون معلومات الجينوم الوراثية موجودةً في الجينات، ويُسمّى مجموع هذه المعلومات في الكائن الحي بالنمط الجيني.[32]

الاستتباب

الاستتباب هو قدرةُ النظام المفتوح على تنظيم بيئته الداخلية للحفاظ على ظروف مُستقرة عن طريق تحقيق توازن ديناميكي. وهو خاصيةٌ تظهر في جميع الكائنات الحيَّة سواءً كانت وحيدة الخلية أو مُتعددة الخلايا.[33]

يجب على النظام أن يكون قادراً على الكشف عن الاضطرابات والرد عليها بشكل مُناسب للحفاظ على توازنه الديناميكي وأداء وظائفه بشكل فعّال. حيث يقوم النظام الحيوي عادةً بالاستجابة على الاضطرابات بعد كشفها من خلال الارتجاع السلبي، ممّا يُتيح له القدرة على الحفاظ على ظروف مُستقرة من خلال تخفيض أو زيادة نشاط أحد الأعضاء أو الأجهزة. ومن الأمثلة على ذلك انخفاض الغلوكاغون عندما تكون مُستويات السكر مُنخفضةً جداً.

الطاقة

نظرة مبدئية على دورة الطاقة في الإنسان.

يعتمد بقاء الكائن الحي على استمرار إمداده بالطاقة. ويتم الحصول على هذه الطاقة من المواد التي تُشكّل غذاء بوساطة تفاعلات كيميائية، وتُستغل هذه الطاقة في المُساعدة في تشكيل خلايا جديدة والمُحافظة عليها. تلعب جُزيئات المواد الكيميائية التي تُشكل غذاء الكائن الحي دورين خلال هذه العملية: الأول أنها تُشكل مصدراً للطاقة التي يحتاجها الجسم، والثاني هو تكوين تراكيب جزيئية تتألف من جزيئات حيويَّة.

تُعرف الكائنات الحيَّة التي تقوم بإنتاج الطاقة في النظام البيئي بالكائنات المُنتجة أو ذاتية التغذية. تُشكل الشمس مصدر الطاقة الأساسي لجميع الكائنات ذاتية التغذية تقريباً،[34] حيث تستخدم الطاقة الشمسية في عملية تُعرف بعملية البناء الضوئي لتحويل المواد الخام إلى جزيئات عضوية مثل ثلاثي فوسفات الأدينوسين (ATP) يُمكن تحطيم روابطها لإطلاق الطاقة.[35] بَيْد أنّ بعض الكائنات تعتمد كلياً على مصادر أخرى للطاقة غير الشمس مثل الميثان وأيونات الكبريت.[36]

تُستغل بعض الطاقة في إنتاج الكتلة الحيوية لاستمرار الحياة وتوفير القدرة على النمو، بَيْد أنّ مُعظم الطاقة المُتبقيَّة تُفقد على شكل حرارة أو فضلات جُزيئية. أهم عمليات تحويل الطاقة الموجودة في المواد الكيميائية إلى طاقة مُفيدة للكائن الحي هي عملية التمثيل الضوئي[37] وكذلك التنفس الخلوي.[38]

الدراسات والبحوث

التركيبية

مُخطط لخلية حيوانية يُظهر عضياتها وتراكيبها المُختلفة.

يختص علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المُستوى الجُزيئي،[39] ويتداخل هذا الفرع مع فروع أحيائيَّة أخرى، خصوصاً مع علم الوراثة والكيمياء الحيوية. تهتم الأحياء الجزيئية بصورة رئيسية بالتفاعلات بين النظم المُختلفة في الخلية، بما في ذلك العلاقات المُتبادلة بين الدنا والرنا ومعرفة كيف يتم تنظيم هذه التفاعلات.

يدرس علم الأحياء الخلوي الخصائص التركيبية والفسيولوجية للخلايا، بما في ذلك سلوكها وتفاعلاتها وبيئتها. تتم هذه الدراسة على الصعيدين المجهري والجزيئي في الكائنات وحيدة الخلية مثل البكتيريا، وكذلك في الخلايا المُتخصصة في الكائنات عديدة الخلايا مثل البشر. فهم بنية ووظيفة الخلايا هو أمرٌ أساسيٌّ في جميع العلوم الأحيائيَّة، ويهتم علم الأحياء الجزيئي بشكل خاص في أوجه الشَّبه والاختلاف بين أنواع الخلايا. بينما يهتم علم التشريح بدراسة التراكيب على مستوى أكبر مثل الأعضاء والأجهزة.[40]

يدرس علم الوراثة الجينات والتوريث والتنوّع في الكائنات الحيَّة.[41][42] تقوم الجينات بفك تشفير المعلومات اللازمة لتصنيع البروتينات، التي بدورها تلعب دوراً محورياً في التأثير على النمط الظاهري النهائي للكائن الحي. يوفر علم الوراثة الحديث أدواتٍ مُهمةٍ لمعرفة وظيفة جين مُعيَّن. تُحمل المعلومات الوراثية بشكل عام على الكروموسومات، حيث يتم تمثيلها في التركيب الكيميائي لجزيئات دنا مُعيَّنة.

يختص علم الأحياء التطوري بدراسة عملية نمو الكائنات الحيَّة وتطورها. تدرس الأحياء التطورية الحديثة التحكم الجيني في تكاثر الخلايا، والتمايز الخلوي، و"التخلق"، وهي العملية التي تؤدي تدريجياً إلى نشوء الأنسجة والأعضاء. ومن المُصطلحات المُتعلقة بالأحياء التطورية هو النموذج الحي الذي يُشير إلى الأنواع التي يتم دراستها بشكل مُكثف بغرض فهم ظاهرة بيولوجية مُعيَّنة، أي مُحاولة تعميم المعلومات المُكتشفة عن الكائن القابع تحت الدراسة على الكائنات الأخرى.[43] ومن هذه النماذج الحيَّة الربداء الرشيقة،[44] وسمكة زيبرا،[45] وفأر المنازل،[46] وغيرها.[47][48][49]

الوظيفة

يدرس علم وظائف الأعضاء العمليات الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية الحيوية للكائنات الحيَّة من خلال مُحاولة فهم كيفيَّة عمل تراكيب الجسم المُختلفة.[50] تُقسم الدراسات المُتعلقة بهذا الفرع عادةً إلى فرعين ثانويين يختص أحدهما بالنباتات والآخر بالحيوانات، لكنّ بعض مبادئه تكون مُشتركةً بين جميع الكائنات الحيَّة. فما يدرسه علم وظائف الأعضاء على خلايا الخميرة مثلاً ينطبق أيضاً على الخلايا البشريَّة. تستمد الدراسات التي تجري على الحيوانات في هذا المجال أدواتها وأساليبها من تلك التي تُجرى على البشر، بينما تستمد الدراسات المُجرية على النباتات أساليبها من كلا المجاليْن السابقيْن.

متسويات التصنيف الحيوي.
Magnify-clip.png
تسلسل المراتب الثماني الرئيسية للتصنيف الحيوي. المنزلات التصنيفية الفرعية لا تظهر في الشكل.

يدرس علم وظائف الأعضاء على سبيل المثال كيفيَّة عمل الجهاز العصبي، والمناعي، والغدد الصماء، والتنفسي، والدوراني وترابطها مع بعضها البعض. يتشارك علم وظائف الأعضاء في دراسته لأجهزة الجسم مع فروع أخرى ذات علاقة بالطب مثل علم الأعصاب وعلم المناعة.

التطورية

تهتم الدراسات التطورية بأصول الأنواع، بالإضافة إلى تغيُّرها عبر الزمن، ويقوم بهذه الدراسات علماء من فروع أحيائيَّة تصنيفيَّة مُختلفة. حيث يكون لدى هؤلاء العلماء عادةً خبرةٌ في كائنات مُعيَّنة، مثل المُختصين في علم الثدييات وعلم الطيور، وعلم النبات، وعلم الزواحف والبرمائيات، لكنهم يستخدمون معرفتهم لهذه الكائنات في الإجابة على الأسئلة العامة حول التطور.

ترتكز الأحياء التطورية جُزئياً على علم الأحياء القديمة الذي يستخدم سجلات الأحافير للإجابة على الأسئلة المُتعلقة بوضع التطور ووتيرته،[51] وكذلك على التطورات الحاصلة في المناطق مثل الوراثيات السكانية.[52] كما أنّ هناك فروع أخرى ذات علاقة بالأحياء التطورية مثل علم الوراثة العرقي، وعلم النظاميات الحيوية، وعلم التصنيف.

التنظيمية

يؤدي حدوث ما يُعرف بالانتواع إلى تكوين شجرة من العلاقات بين الأنواع. يتمثل دور النظاميات في دراسة هذه العلاقات من حيث الاختلافات والتشابهات فيما بينها،[53] علماً بأنّ النظاميات كانت مجالاً خصباً للدراسات قبل فترة طويلة من نشوء الفكر التطوري.[54]

عادةً ما يتم تقسيم الكائنات الحيَّة إلى خمس ممالك: البدائيات، والطلائعيات، والفطريات، والنباتات، والحيوانات.[55] بَيْد أنّ العديد من العلماء باتوا ينظرون إلى هذا التقسيم على أنّه تقسيمٌ عفا عليه الزمن. أمّا التصانيف البديلة الحديثة فإنها غالباً ما تبتدئ بثلاثة نطاقات: العتائق، والبكتيريا، وحقيقيات النوى (التي تشمل الطلائعيات والفطريات والنباتات والحيوانات).[56] تُعبر هذه النطاقات عن امتلاك الخلايا للأنوية من عدمه، بالإضافة إلى الاختلافات في التركيب الكيميائي للجزيئات الحيوية الأساسية مثل الريبوسومات.[56] وعلاوةً على ذلك تُقسم كل مملكة إلى أقسام تُقسم بدورها إلى أقسام أخرى بترتيبٍ مُعيَّن حتى يتم تصنيف كل نوع على حدة. والترتيب هو: نطاق، مملكة، شعبة، طائفة، رتبة، فصيلة، جنس، نوع.

وبالإضافة إلى هذه الفئات فإنّ هناك الطفيليات إجبارية الوجود داخل الخلايا التي تُصنف على أنها "على حافة الحياة"[57] من حيث النشاط الأيضي، أي أنّ العديد من العلماء لا يصنفونها على أنها كائنات حيَّة نظراً لافتقارها لواحدة أو أكثر من الوظائف الأساسية أو الخصائص التي يتميز بها أي كائن حي. تُقسم هذه الطفيليات إلى فيروسات، وأشباه فيروسات، وبريونات، وتوابع.

البيئية

تتعايش سمكة المهرج مع شقائق نعمان البحر، حيث تندس السمكة بين لوامس شقائق النعمان السامة التي تحميها من أعدائها ولا تؤثر فيها، وفي الوقت ذاته تحمي السمكة الشقائق من الأسماك التي تحاول افتراسه.

يدرس علم البيئة توزيع ووفرة الكائنات الحيَّة، وتفاعل هذه الكائنات مع بيئتها.[58] يُمكن اعتبار موطن الكائن الحي على أنه العوامل اللاحيوية المحلية مثل المناخ، بالإضافة إلى الكائنات الحيَّة الأخرى والعوامل الحيوية التي تُشاركه بيئته.[59] يصعب دراسة هذه الأنظمة البيولوجية بسبب التباين الكبير في التفاعلات التي يُمكن أن تُجرى بين الكائنات الحيَّة المُختلفة، وحتى الكائنات الدقيقة. فالبكتيريا المجهرية على سبيل المثال تستجيب لبيئتها بقدر ما يستجيب الأسد الباحث عن طعامه في السافانا الأفريقية. يختلف سلوك الكائنات الحيَّة من حالةٍ إلى أخرى، فقد يكون سلوكاً تعاونياً أو تنافسياً أو تطفلياً أو تعايشياً. وتصبح الأمور أكثر تعقيداً عندما يتفاعل نوعين أو أكثر في نظام بيئي.

يُدرس علم البيئة على مُستويات عديدة مُختلفة، من الأفراد إلى الجماعات إلى الأنظمة البيئية والغلاف الحيوي. يُستخدم مُصطلح علم الأحياء التجمعي عادةً لنفس الدلالة التي يُشير إليها علم البيئة التجمعي، بَيْد أنّ علم الأحياء التجمعي أكثر استخداماً عندما يكون مجال الدراسة مُتعلقاً بالأمراض، أو الفيروسات، أو الميكروبات، في حين أنّ علم البيئة التجمعي أكثر شيوعاً عندما تكون النباتات والحيوانات محور الدراسة. ويندرج تحت علم البيئة العديد من التخصصات الفرعية.

تدرس الإيثولوجيا أو علم السلوك الحيواني سلوك الحيوانات المُختلفة (لا سيما الحيوانات الاجتماعية مثل الرئيسيات والكلبيات)، ويُعد في بعض الأحيان فرعاً من فروع علم الحيوان. يهتم علماء السلوك الحيواني بوجه خاص بتطور السلوك ومفهوم السلوك من وجهة نظر نظرية الانتقاء الطبيعي. أي أنّ تشارلز داروين بطريقة أو بأخرى كان أول عالم سلوك حيواني، حيث ألهم كتابه "التعبير عن العواطف عند الإنسان والحيوانات" العديد من علماء السلوك الحيواني فيما بعد.[60]

أما علم الجغرافيا الحيوية فيدرس التوزيع المكاني للكائنات الحيَّة على الأرض مُتضمناً في دراسته العديد من المواضيع مثل الصفائح التكتونية، وتغير المناخ، وهجرة الحيوانات.

فروع علم الأحياء

رسم تشريحي لعضلات الحصان من مصر يرجع للقرن الخامس عشر الميلادي.

هذه هي أهم فروع علم الأحياء الأساسية:[61][62]

جنين إنساني عمره 8- 9 أسابيع.

كتب

  • Alberts, Bruce (2002). Molecular Biology of the Cell (الطبعة الرابعة). Garland.  .
  • Begon, Michael (2005). Ecology: From Individuals to Ecosystems (الطبعة الرابعة). Blackwell Publishing Limited.  .
  • Campbell, Neil (2004). Biology (الطبعة السابعة). Benjamin-Cummings Publishing Company.  . OCLC 71890442.
  • Colinvaux, Paul (1979). Why Big Fierce Animals are Rare: An Ecologist's Perspective (الطبعة المنقحة). Princeton University Press.  .
  • Hoagland, Mahlon (2001). The Way Life Works (الطبعة المُعادة). Jones and Bartlett Publishers inc.  .
  • Janovy, John Jr. (2004). On Becoming a Biologist (الطبعة الثانية). Bison Books.  .
  • Johnson, George B. (2005). Biology, Visualizing Life. Holt, Rinehart, and Winston.  . OCLC 36306648.
  • Tobin, Allan; Dusheck, Jennie (2005). Asking About Life (الطبعة الثالثة). Belmont, CA: Wadsworth.  .

انظر أيضاً

المراجع

  1. Based on definition from: "Aquarena Wetlands Project glossary of terms". Texas State University at San Marcos. مؤرشف من الأصل في 08 يونيو 2004.
  2. "Life Science, Weber State Museum of Natural Science". Community.weber.edu. مؤرشف من الأصل في 4 فبراير 201502 أكتوبر 2013.
  3. "Who coined the term biology?". Info.com. مؤرشف من الأصل في 18 أكتوبر 201703 يونيو 2012.
  4. "biology". Online Etymology Dictionary. مؤرشف من الأصل في 13 يوليو 2017.
  5. Richards, Robert J. (2002). The Romantic Conception of Life: Science and Philosophy in the Age of Goethe. University of Chicago Press.  . مؤرشف من الأصل في 03 مارس 2020.
  6. Magner, Lois N. (2002). A History of the Life Sciences, Revised and Expanded. CRC Press.  . مؤرشف من الأصل في 25 أكتوبر 2019.
  7. Theophrastus - تصفح: نسخة محفوظة 01 ديسمبر 2017 على موقع واي باك مشين.
  8. Morelon, Régis; Rashed, Roshdi (1996). Encyclopedia of the History of Arabic Science. 3. Routledge. صفحة 815.  .
  9. Magner, Lois N. (2002). A History of the Life Sciences, Revised and Expanded. CRC Press. صفحات 133–144.  . مؤرشف من الأصل في 25 أكتوبر 2019.
  10. Sapp, Jan (2003) Genesis: The Evolution of Biology, Ch. 7. Oxford University Press: New York.
  11. Coleman, William (1977) Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function, and Transformation, Ch. 2. Cambridge University Press: New York.
  12. Mayr, The Growth of Biological Thought, chapter 4
  13. Mayr, The Growth of Biological Thought, chapter 7
  14. Gould, Stephen Jay. The Structure of Evolutionary Theory. The Belknap Press of Harvard University Press: Cambridge, 2002. . p. 187.
  15. Lamarck (1914)
  16. Mayr, The Growth of Biological Thought, chapter 10: "Darwin's evidence for evolution and common descent"; and chapter 11: "The causation of evolution: natural selection"
  17. Larson, Edward J. (2006). "Ch. 3". Evolution: The Remarkable History of a Scientific Theory. Random House Publishing Group.  . مؤرشف من الأصل في 25 أكتوبر 2019.
  18. Noble, Ivan (2003-04-14). "BBC NEWS | Science/Nature | Human genome finally complete". BBC News. مؤرشف من الأصل في 11 مارس 201822 يوليو 2006.
  19. Mazzarello, P (1999). "A unifying concept: the history of cell theory". Nature Cell Biology. 1 (1): E13–E15. doi:10.1038/8964. PMID 10559875.
  20. De Duve, Christian (2002). Life Evolving: Molecules, Mind, and Meaning. New York: Oxford University Press. صفحة 44.  .
  21. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer Associates.  .
  22. Reply To Kenneth Miller On The Genetic Code - تصفح: نسخة محفوظة 26 فبراير 2017 على موقع واي باك مشين.
  23. Packard, Alpheus Spring (1901). Lamarck, the founder of Evolution: his life and work with translations of his writings on organic evolution. New York: Longmans, Green.  .
  24. The Complete Works of Darwin Online – Biography. darwin-online.org.uk. Retrieved on 2006-12-15 نسخة محفوظة 04 يناير 2018 على موقع واي باك مشين.
  25. Dobzhansky, T. (1973). "Nothing in biology makes sense except in the light of evolution" ( كتاب إلكتروني PDF ). The American Biology Teacher. 35 (3): 125–129. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 11 ديسمبر 2018.
  26. As Darwinian scholar Joseph Carroll of the University of Missouri–St. Louis puts it in his introduction to a modern reprint of Darwin's work: "The Origin of Species has special claims on our attention. It is one of the two or three most significant works of all time—one of those works that fundamentally and permanently alter our vision of the world ... It is argued with a singularly rigorous consistency but it is also eloquent, imaginatively evocative, and rhetorically compelling." Carroll, Joseph, المحرر (2003). On the origin of species by means of natural selection. Peterborough, Ontario: Broadview. صفحة 15.  .
  27. Shermer p. 149.
  28. Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species, John Murray.
  29. Simpson, George Gaylord (1967). The Meaning of Evolution (الطبعة Second). Yale University Press.  .
  30. "Phylogeny". Bio-medicine.org. 2007-11-11. مؤرشف من الأصل في 19 نوفمبر 201802 أكتوبر 2013.
  31. Thanbichler M, Wang S, Shapiro L (2005). "The bacterial nucleoid: a highly organized and dynamic structure". J Cell Biochem. 96 (3): 506–21. doi:10.1002/jcb.20519. PMID 15988757.
  32. "Genotype definition – Medical Dictionary definitions". Medterms.com. 2012-03-19. مؤرشف من الأصل في 23 يناير 201402 أكتوبر 2013.
  33. Rodolfo, Kelvin (2000-01-03) What is homeostasis? Scientific American. نسخة محفوظة 03 ديسمبر 2013 على موقع واي باك مشين.
  34. Bryant, D.A. and Frigaard, N.-U. (2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends Microbiol. 14 (11): 488–96. doi:10.1016/j.tim.2006.09.001. PMID 16997562.
  35. Smith, A. L. (1997). Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. صفحة 508.  . Photosynthesis – the synthesis by organisms of organic chemical compounds, esp. carbohydrates, from carbon dioxide using energy obtained from light rather than the oxidation of chemical compounds.
  36. Edwards, Katrina. Microbiology of a Sediment Pond and the Underlying Young, Cold, Hydrologically Active Ridge Flank. Woods Hole Oceanographic Institution.
  37. Campbell, Neil A. and Reece, Jane B (2001). "6". Biology. Benjamin Cummings.  .
  38. Bartsch, John and Colvard, Mary P. (2009) The Living Environment. New York State Prentice Hall. .
  39. "Molecular Biology – Definition". biology-online.org. مؤرشف من الأصل في 13 يونيو 201902 أكتوبر 2013.
  40. Gray, Henry (1918) "Anatomy of the Human Body". 20th edition. نسخة محفوظة 28 نوفمبر 2017 على موقع واي باك مشين.
  41. Anthony J. F. Griffiths ... (2000). "Genetics and the Organism: Introduction". In Griffiths, Anthony J. F.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, William M. (المحررون). An Introduction to Genetic Analysis (الطبعة 7th). New York: W. H. Freeman.  .
  42. Hartl D, Jones E (2005). Genetics: Analysis of Genes and Genomes (الطبعة 6th). Jones & Bartlett.  .
  43. Fields S, Johnston M (2005). "Cell biology. Whither model organism research?". Science. 307 (5717): 1885–6. doi:10.1126/science.1108872. PMID 15790833.
  44. Brenner, S. (1974). "The genetics of Caenorhabditis elegans". Genetics. 77 (1): 71–94. PMC . PMID 4366476. مؤرشف من الأصل في 03 يناير 2020. نسخة محفوظة 30 سبتمبر 2017 على موقع واي باك مشين.
  45. Haffter P; Nüsslein-Volhard C (1996). "Large scale genetics in a small vertebrate, the zebrafish". Int. J. Dev. Biol. 40 (1): 221–7. PMID 8735932. مؤرشف من الأصل في 24 أكتوبر 2019.
  46. Keller G (2005). "Embryonic stem cell differentiation: emergence of a new era in biology and medicine". Genes Dev. 19 (10): 1129–55. doi:10.1101/gad.1303605. PMID 15905405.
  47. Rensink WA, Buell CR (2004). "Arabidopsis to Rice. Applying Knowledge from a Weed to Enhance Our Understanding of a Crop Species". Plant Physiol. 135 (2): 622–9. doi:10.1104/pp.104.040170. PMC . PMID 15208410.
  48. Coelho SM, Peters AF, Charrier B; et al. (2007). "Complex life cycles of multicellular eukaryotes: new approaches based on the use of model organisms". Gene. 406 (1–2): 152–70. doi:10.1016/j.gene.2007.07.025. PMID 17870254.
  49. Sang, James H. (2001). "Drosophila melanogaster: The Fruit Fly". In Eric C. R. Reeve (المحرر). Encyclopedia of genetics. USA: Fitzroy Dearborn Publishers, I. صفحة 157.  . مؤرشف من الأصل في 28 مارس 2020.
  50. Hall, John (2011). Guyton and Hall textbook of medical physiology (الطبعة 12th ed.). Philadelphia, Pa.: Saunders/Elsevier. صفحة 3.  .
  51. Jablonski D (1999). "The future of the fossil record". Science. 284 (5423): 2114–16. doi:10.1126/science.284.5423.2114. PMID 10381868.
  52. Gillespie, John H. (1998) Population Genetics: A Concise Guide, Johns Hopkins Press. .
  53. Neill, Campbell (1996). Biology; Fourth edition. The Benjamin/Cummings Publishing Company. صفحة G-21 (Glossary).  .
  54. Douglas, Futuyma (1998). Evolutionary Biology; Third edition. Sinauer Associates. صفحة 88.  .
  55. Margulis, L; Schwartz, KV (1997). Five Kingdoms: An Illustrated Guide to the Phyla of Life on Earth (الطبعة 3rd). WH Freeman & Co.  .
  56. Woese C, Kandler O, Wheelis M (1990). "Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya". Proc Natl Acad Sci USA. 87 (12): 4576–9. Bibcode:1990PNAS...87.4576W. doi:10.1073/pnas.87.12.4576. PMC . PMID 2112744.
  57. Rybicki EP (1990). "The classification of organisms at the edge of life, or problems with virus systematics". S Aft J Sci. 86: 182–186. مؤرشف من الأصل في 24 أكتوبر 2019.
  58. Begon, M.; Townsend, C. R.; Harper, J. L. (2006). Ecology: From individuals to ecosystems. (4th ed.). Blackwell.  .
  59. Habitats of the world. New York: Marshall Cavendish. 2004. صفحة 238.  . مؤرشف من الأصل في 03 مارس 2020.
  60. Black, J (2002). "Darwin in the world of emotions". Journal of the Royal Society of Medicine. 95 (6): 311–3. doi:10.1258/jrsm.95.6.311. PMC . PMID 12042386.
  61. "Branches of Biology". Biology-online.org. مؤرشف من الأصل في 17 سبتمبر 201802 أكتوبر 2013.
  62. "Biology on". Bellaonline.com. مؤرشف من الأصل في 29 سبتمبر 201802 أكتوبر 2013.

موسوعات ذات صلة :