אתולוגיה חוקרת את התנהגותן של חיות (במיוחד חיות חברתיות כמו פרימטים וכלבים), ולפעמים רואים בה ענף של זואולוגיה. אתולוגים עסקו במיוחד באבולוציה של התנהגות ובהבנה של התנהגות בהתאם לתאוריה של הברירה הטבעית. במובן מסוים, האתולוג המודרני הראשון היה צ'ארלס דרווין, שספרו "הביטוי של הרגשות בחיות ובאדם" השפיע על אתולוגים רבים.
ביוגאוגרפיה חוקרת את התפוצה המרחבית של יצורים חיים על פני כדור הארץ, כשהיא מתמקדת בנושאים כמו טקטוניקת הלוחות, שינויי אקלים, פיזור ונדידה, וקלדיסטיקה - מיון יצורים חיים לפי מיקומם בעץ האבולוציוני.
חזית המחקר ומבט לעתיד.
מספר תחומים בביולוגיה נחשבים כנחקרים ביותר כיום, וכפורצי דרך בעתיד הקרוב. נסקור כאן בקצרה את העיקריים שבהם.
חקר המוח.
המוח הוא כנראה האיבר המורכב ביותר בגוף האדם, ובגופם של יצורים רבים אחרים. בכל הנוגע לדרכים שבהן המוח מתפקד, מאפשר חשיבה, שומר זיכרונות ומפקח על פעולות הגוף, רב הנסתר על הגלוי. לא יפלא אפוא שהמחקר בפיזיולוגיה של המוח, ובייחוד של חלקיו האחראים לפעולות המורכבות ביותר, הולך וצובר תאוצה. מטרת המחקרים בתחום זה היא לחשוף את המנגנונים המורכבים המשתתפים בתהליכי החשיבה האנושיים, ומאפשרים עיבוד מידע ברמה המתקדמת המתבצעת במוח. בחלק מהמחקרים מנסים לשלב ידע מפיזיקה מודרנית, (למשל מכניקת הקוונטים) לפתרון חלק משאלות אלה, אך המחקר בתחום זה עדיין בחיתוליו. לתוצאות המחקרים בחקר המוח נודעת השפעה רבה על תחומים כגון פסיכולוגיה ורפואה, כמו גם על טכנולוגיות עתידיות, למשל בתחומי המחשוב והרובוטיקה.
תאי גזע וביולוגיה התפתחותית.
במסגרת השאיפה להאריך את תוחלת החיים האנושית, נעשים ניסיונות ליצירת חלקי גוף חלופיים לאלו שהזדקנו. עד היום בוצעו רוב ההשתלות הרפואיות בעזרת איברים של מתים, או של מי שתרמו את איבריהם בעודם בחיים; אך בהשתלת איבר השייך לאדם זר קיימת תמיד סכנה של דחיית השתל על ידי מערכת החיסון של החולה. מסיבה זו נעשה מאמץ למצוא דרך לייצר במעבדה איברים חלופיים מתאיו של החולה עצמו, כדי למנוע את דחיית השתל. למטרה זו שואפים מחקרים בביולוגיה התפתחותית, המנסים להבין את תהליכי יצירת הרקמות והתפתחות האיברים בכל הרמות, כך שניתן יהיה לשחזרם במעבדה באופן שיטתי. אחת האפשרויות המבטיחות היא השימוש בתאי גזע - תאים המסוגלים להתמיין לכל רקמה שהיא בהשפעת גירוי מתאים. תאי הגזע מצויים בעיקר בעוברים בשלבים מוקדמים; בבוגרים הם קיימים רק באיברים מסוימים וכושר התמיינותם קטן. הרצון להשתמש בתאים אלו הוא אחת הסיבות לניסיון ליצור שיבוט אנושי, שתאיו ירתמו לייצור תאי גזע. המחקר הביולוגי מנסה להבין כיצד מושרית התמיינותם של תאי הגזע, ולמצוא דרכים ליישום המסקנות. מגלי התחום זכו בשנת 2012 בפרס נובל לרפואה.
הנדסה גנטית.
הנדסה גנטית היא תחום שזכה להישגים מרשימים בעשרות השנים האחרונות, וממשיך לככב בחזית המחקר המודרני. ההנדסה הגנטית מאפשרת השראת שינויים בחומר התורשתי (DNA), כך שהיצור הנחקר יישא את התכונות הרצויות, שלאו דווקא קיימות בו מלכתחילה. המחקר בתחום הגיע לרמה המעשית, ומינים מהונדסים של צמחים מיוצרים במעבדות ברחבי העולם, בהן משביחים גנטית את הצמחים, דבר התורם לחקלאות ולכלכלה. תקוותם של החוקרים היא להשתמש בטכניקות המיושמות על צמחים כדי לסייע במגוון תחומי רפואה, ובריפוי מחלות תורשתיות (ראו ריפוי גני). עם זאת, התחום שנוי במחלוקת, ומצוי בשיח הציבורי שם נשמעות לא מעט הסתייגויות והתנגדויות לניסויים בהנדסה גנטית. לטענת המתנגדים לניסויים אלו הנזק שהם עלולים לגרום גדול מהתועלת.
אפיגנטיקה.
מאז שהתבססה 'הסינתזה המודרנית' בשנות ה-30 של המאה ה-20 היה קונצנזוס מדעי בקרב הביולוגים שהתורשה נקבעת אך ורק באמצעות הDNA המועבר לדורות הבאים. המחקר האפיגנטי גילה כי בנוסף למידע הגנטי קיימים מספר מנגנונים נוספים, כדוגמת החתמה גנומית, RNAi ומתילציית DNA, המשפיעים על הדרך בה מתבטאים הגנים בצאצאים. מנגנונים אלה מושפעים לא רק מתכולת הגנים עצמם אלא גם מתנאי הסביבה, השפעה שעשויה אף להיות מורשת לדורות הבאים; על מידת ההשפעה וגבולותיה קיים ויכוח בין העוסקים בתחום.
ביולוגיה בישראל.
את המחקרים הביולוגיים הראשונים שנערכו בארץ ישראל ביצעו חוקרי טבע זרים במאה ה-19, שתיעדו את החי והצומח באזור. בתחילת המאה ה-20 החל עיסוק לא מאורגן במחקר ביולוגי שימושי בתחומי הרפואה והחקלאות על מנת לסייע ליישוב היהודי המתגבש; ביניהם ניתן למנות את אהרון אהרונסון ואת יצחק אלעזרי-וולקני (על שמו מכון וולקני). מחקר של ממש בביולוגיה החל בארץ ישראל רק ב-1922, עם הקמת 'המכון לחקלאות ומדע-טבע' בתל אביב, שבראשו עמדו וולקני ואוטו ורבורג. ב-1925, עם הקמת האוניברסיטה העברית, היה בה מכון למיקרוביולוגיה, ובשנים הבאות הוקם בה 'מכון לחקירת טבע א"י', שהתבסס על יחידת חקר הטבע (בראשות ורבורג) מתוך 'המכון לחקלאות וחקר הטבע' בתל אביב (מכון זה פוצל בראשית שנות ה-30 למחלקות לבוטניקה וזואולוגיה). במקביל הוקם ב-1934 ברחובות מכון זיו (לימים מכון ויצמן למדע), ובו מחלקה לביוכימיה; מחקר בביולוגיה ממש החל במכון זה רק עם ההרחבה שעבר ב-1948, אז נפתחה בו מחלקה לגנטיקה של צמחים.
כיום עוסקים בישראל במחקר בתחום הביולוגיה בכל האוניברסיטאות וכן במספר מכוני מחקר, ביניהם מכון ויצמן למדע, המכון הביולוגי בנס ציונה, ומכון וולקני למחקר חקלאי. לימודי ביולוגיה לתואר ראשון מתקיימים בכל האוניברסיטאות וכן במספר מכללות, וניתן גם להשלים תואר בביוטכנולוגיה, ביופיזיקה, מדעי המוח, ביואינפורמטיקה ובתחומים נוספים.
השלכות תרבותיות ומוסריות.
בהיותה מקושרת לסוגיות כגון מוצא החיים, מותר האדם ובריאות הציבור, נודעת לביולוגיה חשיבות רבה יותר בתחומי המוסר והחברה מאשר לרוב מדעי הטבע. להלן מספר תחומים שבהם מתמקדים יחסי גומלין אלה.
תורשה וחברה.
מאז שנחקר לראשונה היה מנגנון התורשה וההתפתחות האבולוציונית מוקד לסערה חברתית. מצד אחד התנגדה הכנסייה הנוצרית בקביעות לתאוריית הברירה הטבעית, אשר שללה את מקומו של האל במעשה הבריאה, וניסתה להציג לה חלופות. עם התבססות הנאודרוויניזם כקונצנזוס מדעי, התמקד הוויכוח בשאלת לימוד האבולוציה בבתי הספר, לאחר שזה נאסר ממניעים דתיים, ומאוחר יותר בדרישה ללמד במקביל גם את הגישה הדוגלת בבריאה אלוהית כמקור לחיים ולאדם (בריאתנות). ויכוח זה ניטש גם היום.
בעוד שחוגי הדת דחו את האבולוציה, אימצו אותה בחום מספר הוגים חברתיים בשלהי המאה ה-19, שפיתחו תאוריות שונות של אבולוציה חברתית ותרבותית. כמה מהם השליכו את מסקנות תורת האבולוציה על המאבק בין גזעי האדם - גישה חסרת ביסוס מדעי שנקראה דרוויניזם חברתי ושימשה מאוחר יותר כאחד המקורות של תורת הגזע הנאצית. בסיס מדעי מעט רחב יותר היה לאאוגניקה, תנועה שתמכה בהשבחת הדורות הבאים באמצעות סוגים שונים של התערבות ברבייה ובתורשה, ביניהם עידוד רבייה של בעלי תכונות רצויות ועיקור בכפייה של 'בעלי תכונות שליליות' (ראו ברירה מלאכותית). תוכניות אאוגניות יושמו בארצות הברית, בשוודיה ובמדינות נוספות, אך הגישה ננטשה לאחר מלחמת העולם השנייה.
השפעה הפוכה - של החברה על הביולוגיה - ניתן לראות בעבודתו של הגנטיקאי הסובייטי ליסנקו בתחום הגנטיקה החקלאית. התאוריות של ליסנקו היו שילוב מבולבל בין דרוויניזם ולמרקיזם, אך מכיוון שעלו בקנה אחד עם הפרדיגמה המרקסיסטית ששלטה בברית המועצות באותה תקופה, הן הועלו על נס והוצגו כהישגים מדעיים מרשימים.
מפגש נוסף בין האבולוציה והפוליטיקה התרחש בשנות ה-70 של המאה ה-20, על רקע הסוציוביולוגיה, תאוריה של אדוארד או. וילסון המציגה חלק ניכר מההתנהגויות החברתיות האנושיות כתולדה ישירה של אבולוציה ברמה הגנטית. עמדה זו שומטת את הקרקע מתחת לגישות מרקסיסטיות ופמיניסיטיות הגורסות כי הבדלים התנהגותיים בין בני אדם בכלל (ובין גברים ונשים בפרט) הם השלכה של המבנה החברתי הדכאני ושלו בלבד. המתנגדים לסוציוביולוגיה (ולפסיכולוגיה האבולוציונית שהתפתחה ממנה) רואים בהן השלכה של תאוריות חברתיות ליברליות וקפיטליסטיות על העולם המדעי.
סביבתנות.
המחקר המדעי בתחום האקולוגיה ופיתוח הידע על מאזן יחסי הגומלין בין בעלי חיים לסביבתם הגבירו את המודעות ליחסי הגומלין בין האדם לסביבתו. מחקרים אלה, יחד הגידול של טביעת הרגל האקולוגית האנושית בעקבות הגידול באוכלוסין, בצריכה של חומרי גלם וביצירת זיהום, הובילו לכניסה הדרגתית של נושאי סביבה לתוך הספירה החברתית, החל מתחילת המהפכה התעשייתית ועד היום. כתוצאה, התפתחו אידאולוגיות של שימור הסביבה, הדוגלת בהתחשבות בטבע, ושל קיימות, או שאיפה לחברה בת קיימא, כלומר כזו המסוגלת להתקיים במשך דורות רבים באיזון אקולוגי עם סביבתה.
ביואתיקה.
תחום הביואתיקה עוסק בעיקר בחקר ההשלכות האתיות של התפתחויות טכנולוגיות בתחום הביולוגיה והרפואה. על הנושאים העיקריים בתחום זה נמנים שיבוט אנושי, הנדסה גנטית, טשטוש הגבולות בין בני אדם ומכונות, הקפאה קריוגנית, דחיית ההזדקנות וחיים נצחיים וכן שאלות על מהות החיים ועל רגע תחילתם, הנוגעות בנושאים כגון הפריה מלאכותית והפלה מלאכותית. הביואתיקה שואפת לברר את ההשפעות האפשריות של מחקר בתחומים אלה על החברה האנושית ואולי אף להגביל את המחקר בתחומים מסוימים. כך למשל, היא מנסה לברר אם בחירה מראש של תכונות גנטיות מועדפות היא נכונה מוסרית ואילו זכויות, אם בכלל, יהיו לשיבוט אנושי.