Βοτανική

Βοτανική ή φυτολογία είναι η επιστημονική μελέτη του φυτικού βασιλείου. Ως κλάδος της βιολογίας απαντά και ως επιστήμη των φυτών ή φυτοβιολογία.

Δημιουργία τροφίμων

Ουσιαστικά όλες οι τροφές που καταναλώνουμε προέρχονται από τα φυτά, είτε πρωτογενώς μέσω μεγάλου μέρους των παραγόμενων τροφών, όπως φρούτων και λαχανικών, είτε δευτερογενώς δια μέσου των εκτρεφόμενων ζώων, τα οποία συνδέονται τροφικά με τα φυτά. Με άλλα λόγια, τα φυτά είναι οι παραγωγοί, η βάση δηλαδή όλων των τροφικών αλυσίδων. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα φυτά παράγουν όσα τρώμε είναι, επομένως, σημαντική για να μπορούμε να θρέψουμε τον κόσμο και να εξασφαλίσουμε τροφική ασφάλεια για τις μελλοντικές γενιές, για παράδειγμα δια μέσου της αναπαραγωγής τους και της βελτίωσης των ιδιοτήτων τους. Δεν είναι, βέβαια, όλα τα φυτά χρήσιμα για τους ανθρώπους, τα ζιζάνια είναι ένα αξιοσημείωτο πρόβλημα της γεωργίας και η Βοτανική αποτελεί βασική επιστήμη για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο είναι δυνατή η ελαχιστοποίηση της δράσης τους. Η Εθνοβοτανική είναι η μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ φυτών και ανθρώπων.

Παραγωγή φαρμάκων και χρηστικών υλικών

Πολλά από τα ιατρικά και ψυχαγωγικά φάρμακα, όπως η κάνναβη, η καφεΐνη και η νικοτίνη προέρχονται απευθείας από το φυτικό βασίλειο. Η ασπιρίνη, που δημιουργήθηκε από το φλοιό του δέντρου της ιτιάς, είναι ένα ακόμα παράδειγμα. Μπορεί να υπάρχουν ακόμα πολλές νέες θεραπείες για ασθένειες παρεχόμενες από τα φυτά, που δεν έχουμε ακόμα ανακαλύψει. Δημοφιλή διεγερτικά όπως ο καφές, η σοκολάτα, ο καπνός και το τσάι προέρχονται επίσης από τα φυτά. Τα περισσότερα αλκοολούχα ποτά, δημιουργούνται από τη ζύμωση και απόσταξη φυτών όπως είναι το κριθάρι, η πατάτα, ο λυκίσκος και τα σταφύλια.
Τα φυτά επίσης μας εξασφαλίζουν πολλά φυσικά υλικά όπως υφαντικές ίνες (βαμβάκι, λινάρι, κάνναβη), ξύλο και δευτερογενώς χαρτί, τα φυτικά έλαια, ορισμένα είδη σκοινιών και ελαστικών κι αυτά είναι μόνο λίγα παραδείγματα όσων συνήθίζουμε να χρησιμοποιούμε. Η παραγωγή του μεταξιού δε θα ήταν εφικτή χωρίς την καλλιέργεια των φυτών μουριάς. Το ζαχαροκάλαμο και άλλα φυτά προσφάτως χρησιμοποιήθηκαν ως πηγές βιοκαυσίμων, οι οποίες είναι σημαντικές εναλλακτικές μορφές έναντι των φυσικών καυσίμων.
Αυτά είναι απλώς μερικά παραδείγματα που μας δείχνουν ότι ο φυτικός κόσμος παρέχει στην ανθρωπότητα σημαντικά υλικά και φάρμακα.

Κατανόηση θεμελιωδών διαδικασιών της ζωής

Τα φυτά είναι εύκολα μελετώμενοι οργανισμοί, στους οποίους οι θεμελιώδεις διαδικασίες της ζωής, (όπως η κυτταρική διαίρεση και η σύνθεση πρωτεΐνης, για παράδειγμα, μπορούν να μελετηθούν, χωρίς τα ηθικά διλήμματα που ανακύπτουν κατά τη μελέτη των ζώων ή των ανθρώπων. Οι γενετικοί νόμοι της κληρονομικότητας ανακαλύφθηκαν με αυτό τον τρόπο από τον Γκρέγκορ Μέντελ, που μελέτησε τον τρόπο που τα μπιζέλια διαμορφώνουν τους απογόνους τους. Αυτά που έμαθε ο Μέντελ από τη μελέτη του πάνω στα φυτά είχαν, ως προέκταση, όφελος σε τομείς φαινομενικά όχι σχετικούς με τη Βοτανική. Επιπρόσθετα, η Μπάρμπαρα Μακλίντοκ (Barbara McClintock) ανακάλυψε τα μεταθετά γονίδια χρησιμοποιώντας ως αντικείμενο έρευνας τον αραβόσιτο. Αυτά είναι μερικά μόνο παραδείγματα, που περιγράφουν τους τρόπους με τους οποίους η Βοτανική έρευνα έχει αυξανόμενη εφαρμογή στην κατανόηση των θεμελιωδών βιολογικών διαδικασιών.

Πρώιμη βοτανική (πριν το 1945)

Μεταξύ των πρώτων βοτανικών μελετών, χρονολογημένα περίπου στο 300 π.Χ., υπάρχουν δύο μεγάλα έργα του Θεόφραστου: Περί φυτών ιστορίας (Historia Plantarum) και Περί φυτών αιτιών. Αυτά τα δύο βιβλία απαρτίζουν τη σημαντικότερη συνεισφορά στην επιστήμη της βοτανικής κατά τη διάρκεια της αρχαιότητας και του μεσαίωνα. Ο Ρωμαίος συγγραφέας ιατρικής, Διοσκουρίδης, μας παρέχει σημαντική μαρτυρία για τις γνώσεις των Ελλήνων και των Ρωμαίων όσο αφορά τα φαρμακευτικά φυτά.
Το 1665, χρησιμοποιώντας ένα πρώιμο μικροσκόπιο, ο Ρόμπερτ Χουκ ανακάλυψε κύτταρα στο φελλός· και λίγο καιρό αργότερα στον ιστό ζωντανών φυτών. Ο Γερμανός Leonhart Fuchs, ο Ελβετός Conrad von Gesner, και οι Βρετανοί συγγραφείς Nicholas Culpeper και John Gerard, δημοσίευσαν βοτανολόγια τα οποία έδωσαν πληροφορίες για τις φαρμακευτικές χρήσεις των φυτών.

Σύγχρονη βοτανική (από το 1945)

Ένα μη αμελητέο ποσό γνώσης σήμερα παράγεται από τη μελέτη πρότυπων φυτών όπως η Αραβιδόψις η ταλιανή (Arabidopsis thaliana), ένα ζιζάνιο σινάπεως, που ήταν ένα από τα πρώτα φυτά του οποίου το γονιδίωμα κωδικοποιήθηκε. Άλλα εμπορικότερα φυτά όπως ρύζι, σίτος, αραβόσιτος και σόγια επίσης έχουν τα γονιδιώματά τους κωδικοποιημένα, αν και μερικά από αυτά αποτελούν μεγαλύτερη πρόκληση επειδή έχουν περισσότερα από δύο απλοειδή (n) ζεύγη χρωμοσωμάτων, μια κατάσταση γνωστή ως πολυπλοειδία. Το μονοκύτταρο χλωροφύκος Χλαμυδομονάς του Ράινχαρτ (Chlamydomonas reinhardtii), γνωστή και ώς «Πράσινη Ζύμη», είναι ένας άλλος πρότυπος οργανισμός φυτού που έχει μελετηθεί εκτενώς και συνεχίζει να παρέχει σημαντικές ιδέες στη βιολογία των κυττάρων.