Biologio

Biologio studas la diversecon de vivoformoj (dekstrume, ekde supre maldekstre): bakterio Escherichia coli, arbeca filiko, gazelo, Goliata skarabo

Biologio estas la scienco pri la fenomenoj de la biosfero. Biosfero estas la parto de la mondo kiun konsistigas la vivo kaj la vivaj estaĵoj nome organismoj.
Tiu scienco studas la karakterojn, nome fizika strukturo, kemian komponon kaj funkciadon de la vivaĵoj, ilian naskiĝon kaj devenon, disvolviĝon, la rilatojn de vivaj estaĵoj inter ili kaj kun ilia ĉirkaŭa medio.

Biologio ampleksas larĝan spektron de sciencaj kampoj, kiuj ofte konsistigas sendependajn disciplinojn. Ĉiuj el ili studas la vivon je diversaj organizniveloj. Moderna biologio estas vasta kamparo, komponita de multaj branĉoj. Spite la tro larĝan rigardon kaj la kompleksecon de tiu ĉi scienco, estas certaj unuigantaj konceptojn kiuj plifirmigas ĝin en unusola, kohera kampo. Biologio agnoskas la ĉelon kiel la baza unuo de vivo, genojn kiel la baza unuo de heredo, kaj evoluon kiel la mekanismo kiu pelas al la kreado de novaj specioj. Vivantaj organismoj estas malfermaj sistemoj kiuj survivas pere de la transformo de energio kaj de la malpliigo de sia loka entropio por havi stabilan kaj vivigeblan kondiĉon difinita kiel homeostazo.

Sub-disĉiplinoj de biologio estas difinitaj laŭ la skalo je kiu vivo estas studata, la tipoj de organismoj studata, kaj la metodoj uzitaj por studi ilin. La vivo estas studata je molekula nivelo fare de molekula biologio (kompleksa interagado inter biologiaj molekuloj), bioĥemio (baza kemio) kaj molekula genetiko. Je la nivelo de la ĉelo, ĝin studas ĉelbiologio (baza konstrua unuo de organismoj, nome ĉelo) kaj je plurĉela nivelo, ĝin studas fiziologio (fizikaj kaj kemiaj funkcioj de histoj, organoj, kaj organaj sistemoj), anatomio kaj histologio. Disvolviĝ-biologio studas vivon je la nivelo de la disvolvo kaj konstruo de la individuaj estaĵoj.

Je pli vasta skalo, genetiko studas kiel heredo funkcias inter idoj kaj gepatroj. Etologio studas la grupan konduton de la bestoj. Populacia genetiko laboras je la nivelo de kompleta populacio, kaj sistematiko zorgas pri la rilatoj inter la diversaj grupoj de vivuloj. Sendependaj populacioj kaj ilia vivmedio estas studataj de ekologio (interagado de organismoj en ties medio) kaj de evoluisma biologio (procezoj kiuj produktas la diversecon de vivo). Nova studkampo estas spacbiologio, kiu esploras la eblajn vivoformojn ekster Tero.

Historio de biologio 

La termino biologio estis derivita el la greka vorto βίος, bios, "vivo" kaj la sufikso -λογία, -logia, "studo de." La Latin-lingva formo de la termino por la unua fojo aperis en 1736 kiam la sveda sciencisto Carl Linnaeus (Carl von Linné) uzis biologi en sia Bibliotheca botanica. Ĝi estis uzata denove en 1766 en verko titolita Philosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generalis, de Michael Christoph Hanov, nome disĉiplo de Christian Wolff. La unua germanlinva uzo, Biologie, estis en traduko de 1771 de la verko de Linnaeus. En 1797, Theodor Georg August Roose uzis la terminon en la enkonduko de libro, nome Grundzüge der Lehre van der Lebenskraft. Karl Friedrich Burdach uzis la terminon en 1800 en pli limigita senco nome studo de homaj estaĵoj laŭ morfologia, fiziologia kaj psikologia vidpunktoj (Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst). La termino venis al sia moderna uzado post la ses-voluma traktaĵo Biologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802–22) de Gottfried Reinhold Treviranus, kiu anoncis:

Kvnakam la moderna biologio estas relative de ĵusa disvolvigo, sciencoj rilataj al kaj inkludita ene de ĝi estis studitaj ekde antikvaj epokoj. Natura filozofio estis studita tiom frue kiom ĝis la antikvaj civilizacioj de Mezopotamio, Egipto, la Hinda subkontinento, kaj Ĉinio. Tamen, la originoj de la moderna biologio kaj ties alproksimiĝo al la studo de la naturo estas plej ofte datitaj reen al la antikva Grekio. Dum la formala studo de la medicino datas reen el Hipokrato (ĉ. 460–370 a.n.e.), estis Aristotelo (384–322 a.n.e.) kiu kontribuis plej etende al la disvolviĝo de biologio. Speciale grava estas lia Historio de Animaloj kaj aliaj verkoj kie li montris naturalismajn klinojn, kaj poste pli empiriaj verkoj kiuj fokusis al biologia kaŭzaro kaj al la diverseco de vivo. La posteulo de Aristotelo en la Liceo, nome Teofrasto, verkis serion de libroj pri botaniko kiuj survivis kiel la plej grava kontributio de la antikveco al la plantosciencoj, eĉ en la Mezepoko.

Fakuloj de la mezepoka Islama mondo kiu verkis pri biologio estis Al-Ĝahiz (781–869), al-Dinaŭari (828–896), kiuj verkis pri botaniko, kaj al-Razio (865–925) kiu verkis pri anatomio kaj fiziologio. Medicino estis speciale bone studita de la islamaj fakuloj kiuj laboris ĉe la grekaj filozofiaj tradicioj, dum la natura historio ege fontis el la Aristotela pensaro, speciale pri la alproksimiĝo al la fiksado de la hierarkio de la vivo.

Biologio rapide ekdisvolviĝis kaj kreskis pro la spektakla plibonigo de la mikroskopo fare de Anton van Leeuwenhoek. Estis tiam kiam la fakuloj malkovris spermatozoojn, bakteriojn, infuzoriojn kaj la diversecon de la mikroskopa vivo. Esploradoj fare de Jan Swammerdam kondukis al nova intereso en entomologio kaj helpis al la disvolvigo de la bazaj teknikoj de la mikroskopaj dissekco kaj kolorigo.

Antaŭeniroj en mikroskopio havis profundan efikon sur la biologia sciaro. Komence de la 19a jarcento, nombraj biologoj indikis al la centra gravo de la ĉelo kiel unuo. Poste, en 1838, Schleiden kaj Schwann ekdisvastigis la nuntempe universalajn ideojn ke (1) la baza unuo de organismoj estas la ĉelo kaj (2) ke la unuopaj ĉeloj havas ĉiujn la karakterojn de vivo, kvankam ili ankoraŭ malakceptis la ideon ke (3) ĉiuj ĉeloj venas el la divido de aliaj ĉeloj. Danke al la verkaro de Robert Remak kaj de Rudolf Virchow, tamen, ĉirkaŭ la 1860-aj jaroj plej biologoj jam estis akceptintaj la tri ĉefajn asertojn el kio poste iĝos konata kiel ĉelteorio.

Dume, taksonomio kaj klasigo iĝis la fokuso de naturhistoriistoj. Carl Linnaeus publikigis bazan taksonomion por la natura mondo en 1735 (variaĵoj el kiuj estis uzataj ekde tiam), kaj en la 1750-aj jaroj enkondukis sciencajn nomojn por ĉiuj liaj specioj. Georges-Louis Leclerc, Grafo de Buffon, traktis speciojn kiel artefaritaj kategorioj kaj vivantajn formojn kiel malleable—even suggesting the possibility of komuna praulo. Kvankam li estis kontraŭa al la evoluismo, Buffon estas ŝlosila figuro en la historio de la evoluisma pensaro; lia verkaro influis la evoluismajn teoriojn kaj de Lamarck kaj de Darwin.

Serioza evoluisma pensaro originiĝis pro la influo de la verkoj de Jean-Baptiste Lamarck, kiu estis la unua kiu prezentis koheran teorion de evolucio. Li sugestis ke evolucio estis la rezulto de media streso sur la propraj trajtoj de animaloj, tio estas, ke ju pli ofte kaj rigore organo estis uzita, des pli komplekse kaj efike ĝi iĝos, tiel adaptante la animalon al sia medio. Lamarck kredis ke tiuj akiritaj trajtoj povus poste esti pasigitaj al la idaro de la animalo, kiu poste disvolvigos kaj perfektigos ilin. Tamen estis la brita naturalisto Charles Darwin, kombinante la biogeografian alproksimiĝon de Humboldt, la uniformisman geologion de Lyell, la verkojn pri populacikresko de Malthus kaj sian propran morfologian esperton kaj etendajn prinaturajn observaĵojn, kio forĝis pli sukcesan evoluisman teorion bazitan sur natura selektado; simila argumentaro kaj pruvaro kondukis Alfred Russel Wallace sendepende atingis la samajn konkludojn. Kvankam ĝi estis subjekto de polemiko (kiu kontinuas ĝis nuntempe), la teorio de Darwin tuj disvastiĝis rapide tra la scienca komunumo kaj tuj iĝis centra aksiomo de la rapide disvolviĝanta scienco de biologio.

La malkiovro de la fizika reprezento de heredo venis kun la evoluismaj principoj kaj la populacigenetiko. En la 1940-aj jaroj kaj komenco de la 1950-aj jaroj, eksperimentoj indikis al DNA kiel la komponanto de kromosomoj kiuj portas la trajto-portajn unuojn kiuj iĝis konataj kiel genoj. Fokuso al novaj tipoj de modelaj organismoj kiaj virusoj kaj bakterioj, kun la malkovro de la duobla helica strukturo de DNA en 1953, markis la transiron al la erao de la molekula genetiko. El la 1950-aj jaroj ĝis la nuntempo, biologio estis amplekse etendita en la molekula tereno. La genetika kodo estis solvita de Har Gobind Khorana, Robert W. Holley kaj Marshall Warren Nirenberg post oni komprenis ke DNA enhavas kodonojn. Fine, la Homgenoma Projekto estis lanĉita en 1990 kun la celo mapigi la ĝeneralan homan genomon. Tiu projekto estis esence kompletigita en 2003, kaj poste eĉ oni publikigis pliajn analizojn. La Homgenoma Projekto estis la unua ŝtupo en la tutmonda klopodo por arigi la akumulitan sciaron de biologio en funkcia, molekula difino de la homa korpo kaj de la korpoj de aliaj organismoj.

Biologiaj principoj 
Kvankam biologio malsimilas disde fiziko pro tio ke ĝi kutime ne priskribas biologiajn sistemojn kiel objektojn obeantajn neŝanĝeblajn leĝojn, ĝi tamen enhavas plurajn gravajn principojn kaj konceptojn kiuj inkludas: universaleco, evoluo, diverseco, daŭrigeco, konstanteco kaj interrilatoj.

Universaleco: Bioĥemio, ĉeloj kaj genetika kodo 

Ĉiuj vivuloj (krom ne virusoj) estas faritaj el ĉeloj, kiuj mem ĉiuj estas konstruitaj per komunaj karbon-bazitaj molekuloj. Ĉiuj vivuloj transdonas sian heredaĵon per la genaro, kiu baziĝas super nukleaj acidoj kiel DNA kaj uzas preskaŭ universalan genetikan kodon. Ia universaleco aperas ankaŭ dum la disvolviĝo: ĉe la plurĉelaj animaloj, ekzemple, la bazaj ŝtupoj de frua embria disvolviĝo estas priskribeblaj per la samaj morfologiaj etapoj, kaj utiligas similajn genojn.

Ĉelteorio asertas ke la ĉelo estas la fundamenta unuo de vivo, ke ĉiuj viaj estaĵoj estas komponitaj el unu aŭ pliaj ĉeloj, kaj ke ĉiuj ĉeloj venas el aliaj ĉeloj tra ĉeldivido. Ĉe plurĉeluloj, ĉiu ĉelo en la organisma korpo derivas laste el unusola ĉelo en fekundita ovo. La ĉelo estas konsiderata ankaŭ la baza unuo en multaj patologiaj procezoj. Aldone, la fenomeno de la energifluo okazas en ĉeloj en procezoj kiuj estas parto de la funkcio konata kiel metabolo. Fine, la ĉeloj havas heredan informon (DNA), kiu pasas el ĉelo al ĉelo dum la ĉeldivido. Esplorado de la origino de la vivo, nome abiogenezo, celas fakte klopodon malkovri la originon de la unuaj ĉeloj.

Evoluo: la centra principo de biologio 

Centraj konceptoj en biologio estas, ke la vivo ŝanĝas kaj disvolviĝas tra evolucio kaj ke ĉiuj vivuloj sur la Tero, kaj vivantaj kaj formortintaj, devenas de komuna origino aŭ de praula genprovizo, tra la evolua fenomeno. Tio klarigas la frapan similecon de fundamentaj bioĥemiaj meĥanismoj, priskribita en antaŭaj paragrafoj. Oni supozas ke tiu universala komuna praulo el ĉiuj organismoj aperis antaŭ ĉirkaŭ 3.5 mil milionoj da jaroj. Biologoj konsideras la universalecon de la genetika kodo kiel definitiva pruvaro favore al la teorio de universala komuna devento por ĉiaj bakterioj, arĥeoj, kaj eŭkariotoj (vidu artikolon: origino de vivo).

La termino "evolucio" estis enkondukita en la scienca vortotrezoro fare de Jean-Baptiste de Lamarck en 1809. Kvindek jarojn poste Darvino (kun Alfred Russel Wallace) starigis la evoluisman teorion priskribante unu el ĝiaj ĉefaj motoroj: nome la natura selektado. Alfred Russel Wallace estis agnoskita kiel kun-malkovrinto de tiu koncepto ĉar li helpis en la esplorado kaj kaj eksperimentado kun la koncepto de evolucio. Evolucio estas nune uzata por klarigi la grandajn variaĵojn de vivo trovita sur la Tero.

Darwin teoriigis ke la specioj floras aŭ mortas kiam estas subigitaj al procezoj de natura selektado aŭ selekta bredado. La genetika drivo estis aldonita kiel kroma klariga meĥanismo en la t.n. "moderna sintezo" de la evoluteorio.

La evolua historio, kiu priskribas la akiron de diversaj karakteroj kaj la genealogiajn rilatojn inter nunaj specioj estas nomata "filogenio". Multaj diversaj metodoj ebligas akiri informojn pri filogenio. Ĉefe menciindas la komparo de DNA-sinsekvoj, kadre de molekula biologio kaj la studo de genaroj, kaj la komparo de fosilioj kaj aliaj restaĵoj de eks-organismoj kadre de paleontologio. Biologoj organizas kaj analizas evoluciajn rilatoj pere de variaj metodoj, inklude filogenetikon, fenetikon, kaj kladistikon.

Evolucio ludas gravan rolon por la kompreno de la natura historio de la vivoformoj kaj por la kompreno de la organizado de nunaj vivoformoj. Sed, tiuj organizadoj povas esti komprenitaj nur je la kono pri kiel ili venis al tio kio ili estas nun pere de la procezo de evolucio. Sekve, evolucio estas centra al ĉiuj kampoj de la biologio.

Diverseco: La diverseco de la vivuloj 

Malgraŭ la jam substrekita unueco, vivo montras mirigan diversecon. La biologia klasado celas ordigi la vivulojn laŭ ilia evolua historio pere de kladogenezaj arboj.

"Tradicie", en la 1970-aj jaroj, la vivuloj estis dividitaj en kvin regnojn:

Prokariotoj -- Protistoj -- Fungoj -- Vegetaloj -- Animaloj

Sed tiu ĉi kvin-regna sistemo nun estas konsiderata kiel kaduka. Modernaj klasifikoj ĝenerale agnoskas la jenan tri-domanian ĉefdividon:
 Arĥeoj (originale Archaebacteria, t.e. "prabakterioj")
 Bakterioj (originale Eubacteria, t.e. "veraj bakterioj")
 Nukleuloj

Aldone al tiuj tri domanioj menciindas internĉelaj parazitoj, kiuj ne kapablas memstare reproduktiĝi, ne posedas propran metabolon, kaj multobliĝas per la parazita uzado de la metabolo de gastĉeloj:
 Virusoj
 Prionoj

Bildaro

Daŭreco: La komuna origino de la vivo 
Grupo de vivuloj havas komunan originon se ili havas komunan praulon. Ĉiuj ekzistantaj vivuloj sur Tero devenas el komuna gena stoko.
La universaleco de la genetika kodo estas unu el la plej fortaj argumentoj, kiuj apogas ĉi tiun teorion. Oni hipotezas, ke la "lasta komuna praulo", t.e. la plej proksima praulo de ĉiuj nunaj vivuloj, aperis antaŭ 3,5 miliardoj da jaroj.

La nocio pri komuna origino de la vivuloj estas relative nova. Ĝis la 19a jarcento oni kredis, ke vivo povas spontane aperi sub iuj kondiĉoj.

Interrilatoj: grupoj kaj medioj 
Ĉiuj vivuloj rilatas kun aliuloj kaj kun sia natura medio. Unu el la kialoj, kiuj malafaciligas la studon de biologiaj sistemoj estas, ke ekzistas multegaj interrilatoj inter vivuloj kaj ilia medio. Inter iuj specioj foje ekzistas apartaj rilatoj, kiel kunlaborado, agresemo, paraziteco aŭ simbiozo. La afero iĝas eĉ pli komplika kiam pluraj specioj kunvivas kaj interrilatas kadre de ekosistemo. Tio ĉi konsistigas la studkampon de ekologio.

Genetiko 

Genoj estas la ĉefaj unuoj de heredo en ĉiuj organismoj. Geno estas la unuo de heredo kiu korespondas al regiono de DNA kiu influas la formon aŭ funkcion de organismo laŭ specifaj manieroj. Ĉiuj organismoj, el bakterioj al animaloj, kunhavas la saman bazan maŝinaron kiu kopias kaj tradukas DNA en proteinojn. Ĉeloj transkribas DNA genon en RNA versio de la geno, kaj poste ribosomo tradukas la RNA en sekvencon de aminoacido konata kiel proteino. La tradukokodo el RNA kodo al aminoacido estas la sama por plej organismoj. Por ekzemplo, sekvenco de DNA kiu kodigas por insulino ĉe homoj ankaŭ kodigas por insulino kiam ĝi estas metita en aliaj organismoj, kiaj plantoj.

DNA troviĝas kiel liniaj kromosomoj en eŭkariotoj, kaj kiel cirklaj kromosomoj en prokariotoj. Kromosomo estas organizita strukturo konsista el DNA kaj el histonoj. La serio de kromosomoj en ĉelo kaj ajna alia heredinformo trovita en la mitokondrio, kloroplastoj, aŭ aliaj lokoj estas kolektive konata kiel ĉela genomo. Ĉe eŭkariotoj, la genoma DNA estas en la ĉela kerno, aŭ je malgandaj kvantoj en mitokondrio kaj kloroplastoj. Ĉe prokariotoj, la DNA estas ene de neregulforma korpuso en la citoplasmo nome la nukleoido. La genetika informo en genomo estas ene de genoj, kaj la kompleta komplekso de tiu informo en organismo nomiĝas genotipo.

Panoramo de biologio

Strukturo de la vivo 

Vidu ankaŭ: Molekula biologio, Ĉelbiologio, Genetiko, Disvolviĝ-Biologio

Molekula biologio studas la biologiajn fenomenojn je molekula nivelo. Tiu ĉi studkampo parte koncernas ankaŭ bioĥemion kaj genetikon. Molekula biologio ĉefe koncentriĝas je la provo kompreni la interagojn inter la diversaj komponaĵoj de ĉelo, ekzemple la rilatojn inter DNA, RNA, kaj proteina sintezo, kaj ties reguligo.

Ĉelbiologio studas la fiziologiajn kvalitojn de ĉeloj, ilian funkciadon, interrilatojn kaj ĉirkaŭan medion. Tio estas farita je mikroskopa aŭ molekula nivelo. Ĉelbiologio koncernas same unuĉelajn vivulojn, kiel bakteriojn, kaj la specialigitajn ĉelojn de plurĉelaj vivuloj kiel homoj.

La kompreno de la konsisto de la ĉeloj kaj de ilia funkciado estas fundamenta por ĉiuj aliaj biologiaj fakoj. La komparo de similaĵoj kaj diferencoj inter diversaj ĉeltipoj estas aparte grava por ĉela kaj molekula biologioj. La fundamentaj similaĵoj kaj diferencoj ebligas ian ĝeneraligon de certaj observoj al aliaj ĉeltipoj.

Fiziologio de la vivuloj 

Fiziologio provas kompreni la meĥanikan, fizikan kaj bioĥemian funkciadon de la vivulaj strukturoj. La temo pri "strukturo kaj funkcio" estas centra en biologio.
Tradicie, la fiziologiaj studoj dividiĝas inter planta fiziologio kaj animala fiziologio, sed la fiziologiaj principoj estas universalaj ĉe ĉiuj studitaj vivuloj. Ekzemple, tio, kio estis lernita pri la fiziologio de la gista ĉelo grandparte validas ankaŭ por homaj ĉeloj.

Anatomio estas grava parto de fiziologio kaj pristudas kiel organaj sistemoj funkcias kaj interagas. La studado de tiuj sistemoj koncernas ankaŭ medicine orientitajn fakojn kiel nervobiologion, imunologion, ks.

Biologia klasado 

La ĉefe sistemo de biologia klasado estas la Linea taksonomio, kiu inkluzivas rangojn kaj la dunoman nomenklaturon.

Listo de biologiaj fakoj 

 Anatomio
 Astrobiologio
 Biofiziko
 Biogeografio
 Biologia klasado
 Biogeokemio
 Biokemio/Bioĥemio
 Biokomputiko
 Biomeĥaniko
 Biosemiotiko
 Biospeleologio
 Bioteknologio
 Botaniko
 Ĉelbiologio
 Disvolviĝ-Biologio
 Ekologio
 Etologio
 Evoluisma biologio
 Evoluismo
 Farmakologio
 Fenologio
 Filozofio de biologio
 Fiziologio
 Genetiko
 Histologio
 Imunologio
 Marbiologio
 Matematika biologio
 Molekula biologio
 Mikologio
 Mikrobiologio
 Model-Organismoj por Biologio
 Nervscienco
 Nomenklaturo
 Paleontologio
 Parazitologio
 Psikobiologio
 Radiobiologio
 Sistematiko
 Socibiologio
 Struktura biologio
 Tempobiologio
 Taksonomio
 Zoologio

Faklibroj en Esperanto 
 NEERGAAARD, Paul, Scienco kaj pseŭdoscienco, pri heredo kaj rasoj, SAT, 1937
 ROSTAND, Jean, La nuna stato de l'evoluismo, (trad.) SAT, 1953
 ESPERANTLINGVA KRESTOMATIO pri biologiaj sciencoj  (Kompilis kaj redaktis d-ro Béla Mészáros, Debrecen, 1989, Scienca Universitato Kossuth Lajos)
 D-ro Zoltán Varga: Gvidlibro pri bestoj (Suplemento en Esperanto al la hungarlingva bildlibro Állatismeret) (eldonis HEA Budapest 1988) (La bestonomojn esperantigis d-ro Béla Mészáros;la tekston tradukis Tibor Papp; la tradukon fake reviziis d-ro Carl Støp-Bowitz) esperanta traduko 1985
 Lamarko (Lamarck), Filozofio zoologia, 1809. SAT-Broŝurservo, 1987. Tradukis Valo.
 La bildlibro de la tero Ideo: Émilie Beaumont, Teksto:Agnès Vandewiele (franca originalo), Jesper Lykke Jacobsen (esperanta traduko), Bildoj: S. Alloy - C. David - F. Guiraud - P. Bon - F. Ruyer. Groupe Fleurus, Paris, www.editionsfleurus.com ISBN:

Referencoj

Vidu ankaŭ 

 Zoologio
 Biomaterialo
 Botaniko
 Listo de biologoj
 Medicino
 Kemio
 Biologia klasado

Eksteraj ligiloj 

 Enkonduko en la Biologion 
 Biologia Terminaro ''Latina, Angla, Esperanto 
 Biologia sites