Biolojia
Biolojia ni sayansi asilia inayohusu utafiti wa uhai na viumbehai, kama vile mimea, wanyama, kuvu (kama uyoga), bakteria na virusi, na jinsi vinavyohusiana kati yao na katika mazingira yao, pamoja na muundo wao, kazi, ukuaji, asili, mageuko, uenezi, na nadharia ya uainishaji.[1]
Biolojia ni somo kubwa mno lenye matawi, mada na masomo mengi. Miongoni mwa mada muhimu zaidi kuna kanuni unganishi tano ambazo zinasemekana kuwa misingi yenye hakika na dhahiri ya biolojia ya kisasa:[2]
Seli ni vitengo vya msingi vya uhai Spishi mpya na sifa bainishi za kurithiwa hutokana na mageuko Jeni ni vitengo vya msingi vya urithi Kiumbe kitadhibiti mazingira yake ya ndani kudumisha hali thabiti na imara Viumbe hai hula na kugeuza nishati.
Masomo madogo ya biolojia yanatumika kwenye msingi wa kipimo kinachotumiwa kufanya utafiti wa viumbe na mbinu zinazotumika kwa utafiti wao:
zoolojia inachunguza wanyama botania inachunguza mimea mikrobiolojia inachunguza bakteria na viumbehai vidogo sana.
Tena kuna matawi mengine, kwa mfano:
biokemia huchunguza kemia isiyokomaa ya uhai; biolojia ya molekuli huchunguza kuathiriana changamani kwa mifumo ya biolojia ya molekuli, biolojia ya seli huchunguza kijenzi msingi cha maisha yote, seli; fiziolojia huchunguza shughuli za nje na za kemia za tishu, viungo na mifumo ya viungo ya kiumbe hai; na ikolojia huchunguza jinsi viumbehai kadhaa huathiriana na kushirikiana na mazingira yao.[3]
Lugha ya kisayansi katika biolojia inatumia maneno mengi ya asili ya Kigiriki na Kilatini. Lugha nyingi zimeingiza maneno haya tu katika msamiati wao; katika lugha kadhaa wataalamu wametafsiri sehemu ya maneno haya kwa lugha zao lakini kwa ujumla sehemu kubwa na majina ya kisayansi hufuata utaratibu wa Kigiriki na Kilatini.
Wataalamu wengi huona ya kwamba viumbehai vyote hugawiwa katika sehemu au milki kubwa tatu:
o Protista viumbe vyenye chembe kimoja to o Fungi au kuvu (kama vile uyoga) o Animalia au wanyama o Planta au mimea
Neno biolojia katika maana yake ya kisasa linaonekana kuwa lilianzishwa na Karl Friedrich Burdach (1800), Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802), na Jean-Baptiste Lamarck (Hydrogéologie, 1802).[4][5] Ni mchanganyiko wa zamani wenye wahyi ya neno la Kigiriki βίος , bios, "uhai" na kiambishi tamati -λογία ,-logia, "utafiti wa."
Ingawa biolojia katika mtindo wake wa kisasa ni maendeleo ya hivi karibuni, sayansi zinazohusiana na zinazojumuishwa ndani yake zimechunguzwa tangu kale. Falsafa ya maumbile ilisomwa tangu siku za ustaarabu wa kale wa Mesopotamia, Misri, Bara Hindi na China.
Hata hivyo, asili ya biolojia ya kisasa na mtazamo wake kwa utafiti wa viumbe mara nyingi hupata asili yake kwa Ugiriki wa kale.[6] Huku mafunzo rasmi ya udaktari yakiwa yalianza wakati wa Hippokrates (460 KK hivi - 370 KK hivi), ni Aristotle (384 KK - 322 KK) ambaye alichangia sana ustawisho wa biolojia. Muhimu hasa ni "Historia ya Wanyama" na kazi zake nyingine ambazo alionyesha mwelekeo wa mwanaviumbe, na baadaye kazi za kijarabati zilizolenga usababisho wa kibiolojia na tofauti za uhai.
Theophrastus, mrithi wa Aristotle katika Lyceum, aliandika mfululizo wa vitabu juu ya botania ambavyo vilisalia kama mchango muhimu zaidi wa mambo ya kale kwa sayansi za mimea, hadi Karne za Kati.
Maendeleo muhimu katika utafiti na ustawisho wa biolojia yalikuzwa kwa juhudi za madaktari Waislamu kama vile msomi Mwafrika na Mwarabu al-Jahiz (781-869) katika zuolojia, [7]mwanabiolojia wa Kikurdi Al-Dinawari (828-896) katika botania,[8] na daktari wa Kiajemi Rhazes (865-925) katika anatomia na fiziolojia. Wanafalsafa hao walifafanua, kupanua, na kuboresha nadharia na utaratibu wa Kigiriki wa biolojia. Udaktari ulisomwa vizuri zaidi na wasomi wa Kiislamu waliofanya kazi katika mila za kifalsafa za Kigiriki, huku historia ya asili ikivutiwa sana na mawazo ya Aristotle, hasa katika kuunga mkono mfumo thabiti wa ngazi wa uhai.
Biolojia ilianza kuendelea na kukua haraka baada ya uboreshaji mkubwa wa darubini na Antony van Leeuwenhoek. Hapo ndipo wasomi waligundua manii bakteria, infusoria na ugeni tu na tofauti ya maisha ya hadubini. Uchunguzi wa Jan Swammerdam ulileta maslahi mapya katika entomolojia ikajenga mbinu za msingi za kuchangua na kutia madoa kwa hadubini.[9]
Maendeleo katika somo la hadubini pia yalikuwa na athari kubwa kwa kufikiri kibiolojia kwenyewe. Mapema katika karne ya 19, wanabiolojia kadhaa waliashiria umuhimu mkuu wa seli. miaka ya 1838 na 1839, Schleiden na Schwann walianza kuendeleza mawazo kuwa (1) kitengo muhimu cha viumbe ni seli na (2) seli za binafsi zina sifa zote bainifu za uhai, ingawa walipinga wazo kwamba (3) seli zote hutokana na mgawanyiko wa seli nyingine. Kwa msaada wa kazi ya Robert Remak na Rudolf Virchow, hata hivyo, katika miaka ya 1860 wanabiolojia wengi walikubali kanuni zote tatu za kile kilichojulikana kama nadharia ya seli.[10]
Wakati huohuo, taksonomia na uainishaji vikawa viini katika utafiti wa historia ya asili. Carolus Linnaeus alichapisha taksonomia ya msingi kwa ajili ya ulimwengu wa asili mwaka wa 1735 (mabadiliko yake yametumika tangu wakati huo), na miaka ya 1750 ilileta majina ya kisayansi ya spishi zake zote.[11] Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon, walielezea spishi kama vikundi bandia na viumbe hai kama vya kufulika - hata wakipendekeza uwezekano wa asili ya pamoja. Ingawa alikuwa anapinga mageuko, Buffon ni kielelezo muhimu katika historia ya mawazo ya mageuko; kazi yake ilishawishi nadharia za mageuko za Lamarck na Darwin.[12]
Mawazo makubwa ya mageuko yalitokana na kazi ya Jean-Baptiste Lamarck. Hata hivyo, ni mwanaviumbe Mwingereza Charles Darwin, akiunganisha mtazamo wa jiografia kama inavyoathiriwa na biolojia wa Humboldt, jiolojia ya kulingana ya Lyell, maandishi ya Thomas Malthus juu ya ukuaji wa idadi ya watu, na utaalamu wake mwenyewe wa kimofolojia, aliyeunda nadharia ya mageuko iliyokuwa na mafanikio zaidi iliyotokana na uteuzi asilia; mawazo sawa na ushahidi yalimfanya Alfred Russel Wallace kufikia uamuzi sawa.[13]
Ugunduzi wa uwakilishi wa kimwili wa urithi ulikuja pamoja na kanuni za mageuko na taaluma ya jenetiki inayohusu idadi ya watu. Katika miaka ya 1940 na mwanzoni mwa miaka ya 1950, majaribio yaliashiria kwa DNA kama sehemu ya kromosomu iliyoshikilia jeni. Kuzingatia viumbe vipya vya mfano kama vile virusi na bakteria, pamoja na ugunduzi muundo maradufu wa helikali wa DNA mwaka wa 1953, kuliashiria mpito kwa enzi ya jenetiki ya molekiuli.
Tangu miaka ya 1950 hadi sasa, biolojia imenyooshwa sana katika miliki ya molekiuli. Msimbo-jeni ulibanguliwa na Har Gobind Khorana, Robert W. Holley na Marshall Warren Nirenberg baada ya DNA kufahamika kuwa na kodoni.
Mwisho, Mradi wa Jenomu ya Binadamu ulianzishwa mwaka wa 1990 na lengo la kuwa na ramani ya jumla ya jenomu ya binadamu. Kimsingi, mradi huu ulikamilika mwaka wa 2003,[14] hata hivyo uchambuzi zaidi bado unachapishwa. Mradi wa Jenomu ya Binadamu ilikuwa hatua ya kwanza katika jitihada jumla za kushirikisha elimu iliyokusanywa ya biolojia katika fasili ya molekiuli ya kutenda ya mwili wa binadamu na miili ya viumbe vingine.
Biolojia ya kisasa inaweza kujumuishwa ndani ya kanuni tano unganishi: nadharia ya seli, mageuko, usomi - jeni, homiostasisi, na nishati.[2]
Nadharia ya seli inasema kwamba seli ni kitengo cha msingi cha maisha, na kwamba viumbe vyote hai vimetengenezwa kwa seli moja au zaidi au bidhaa zinazotoka kwenye seli hizo (mfano kauri). Seli zote hutoka kwenye seli nyingine kupitia mtengo wa seli. Katika viumbe vyenye seli nyingi, kila seli katika mwili wa kiumbe hatimaye hutoka kwenye seli moja katika yai lililorutubishwa. Seli pia inazingatiwa kuwa kitengo cha msingi katika taratibu nyingi za patholojia.[15] Zaidi ya hayo, tukio la mtiririko wa nishati hutokea katika seli katika taratibu ambazo ni sehemu ya kazi inayojulikana kama umetaboli. Hatimaye, seli zina maelezo ya kurithiwa(DNA) ambayo hupitishwa kutoka seli hadi seli wakati wa mgawanyiko wa seli.
Dhana kuu ya maandalizi katika biolojia ni kwamba maisha hubadilika na kukua kwa njia ya mageuko, na kwamba viumbe vyote hai vinayojulikana vina asili ya pamoja. Jean-Baptiste de Lamarck aliingiza mageuko kwenye msamiati wa kisayansi mwaka wa 1809, na[16] Charles Darwin akaithibitisha miaka hamsini baadaye kama nadharia yenye uwezo wa kujitegemea kwa kueleza msukumo wake kwa ufasaha: uteuzi asilia.[17][18] (Alfred Wallace Russel anatambuliwa kama mgunduzi mwenzi wa dhana hii kwa vile alisaidia kufanya utafiti na majaribio na dhana ya mageuko).[19] Mageuko sasa yanatumika kuelezea tofauti kubwa ya uhai unaopatikana duniani.
Darwin alitoa nadharia kwamba spishi na vizawa zilizo sitawisha kupitia taratibu za uteuzi asilia na uteuzi bandia au uzazi wa kuchagua.[20] Mfumko wa jeni ulikubaliwa kama utaratibu wa ziada wa usitawi wa mageuko katika usanisi wa kisasa wa nadharia.[21]
Historia ya mageuko ya spishi-inayoelezea sifa bainifu za spishi mbalimbali ambapo ilitoka-pamoja na uhusiano wake wa unasaba na kila spishi nyingine hujulikana kama filojeni yake. Mitazamo mbalimbali ya biolojia hutoa maelezo kuhusu filojeni. Haya ni pamoja na ulinganishi wa mfuatano wa DNA uliofanywa ndani ya biolojia ya molekiuli au usomi-jenomu, na ulinganishi wa visukuku au rekodi nyingine za viumbe wa kale katika paleontolojia.[22] Wana biolojia huandaa na kuchambua uhusiano wa mageuko kupitia njia mbalimbali, ikiwa ni pamoja na filojenetiki, fenetiki, na kladistiki. (Kwa muhtasari wa matukio muhimu katika mageuko ya maisha kama inavyoeleweka sasa na wana biolojia, angalia Muda wa mageuko.)
Nadharia ya mageuko inadai kwamba viumbe vyote duniani, vyote vinavyoishi na vilivyokufa, vilitoka kwa jadi moja au mrundiko wa jeni wa nasaba. Inaaminika kuwa huyu mhenga wa pamoja wa viumbe vyote alionekana miaka bilioni 3.5 iliyopita.[23] Kwa jumla, wana biolojia wanazingatia kilimwengu na kuenea pote kwa msimbo-jeni kama ushahidi wa hakika wa kuunga mkono nadharia ya asili ya pamoja ya bakteria zote, akea, na eukariyote (angalia: asili ya maisha).[24]
Jeni ni vitengo vya msingi vya urithi katika viumbehai vyote. Jeni ni kitengo cha urithi na kinafanana na sehemu ya DNA inayoathiri umbo au kazi ya kiumbehai kwa njia maalum. Viumbehai vyote, kutoka kwa bakteria hadi kwa wanyama, hushiriki utaratibu sawa wa msingi unaonakili na kutafsiri DNA kuwa protini. Seli hunakili jeni ya DNA kuwa toleo la RNA la jeni, na kisha ribosomu hutafsiri RNA kuwa protini, mfuatano wa asidi amino. Msimbo wa tafsiri kutoka kodoni ya RNA hadi asidi amino ni sawa kwa viumbehai vingi, lakini tofauti kidogo kwa baadhi. Kwa mfano, mfuatano wa DNA unaosimba kwa insulini kwenye binadamu pia utasimba kwa insulini wakati unaingizwa katika viumbehai vingine, kama vile mimea.[25][26]
Kwa kawaida, DNA hutokea kama chromosomu ya mstari kwenye Eukaryota, na chromosomu mviringo katika prokaryota. Chromosomu ni muundo wenye mpango unaojumuisha DNA na histoni. Seti ya chromosomu katika seli na maelezo mengine yoyote ya kurithiwa yanayopatikana katika mitokondria, chloroplasti, au maeneo mengine kwa pamoja yanajulikana kama jenomu yake. Kwenye eukariyoti, DNA ya jenomu iko katika kiini cha seli, pamoja na viasi vidogo katika mitochondria na chloroplasti. Katika prokariyoti, DNA imeshikiliwa ndani ya chembe cha kasoro kisicholingana katika sitoplazimu kiitwacho nyukliodi.[27] Maelezo ya jeni katika jenomu yanawekwa ndani ya jeni, na mkusanyiko kamili wa maelezo haya katika kiumbehai unaitwa aina-jeni yake.<ref</ref>
Homiostasisi ni uwezo wa mfumo wazi kudhibiti mazingira yake ya ndani kudumisha hali thabiti kupitia urekebishaji mwingi wa msawazo mwendo unaodhibitiwa na taratibu zinazohusiana za kanuni. Viumbehai vyote, kama vina seli moja au seli nyingi, hudhihirisha homiostasisi.[28]
Ili kudumisha msawazo mwendo na kufanya kazi fulani kwa ufanisi, ni lazima mfumo wa ugundue na ujibu usumbufu. Baada ya kugundua usumbufu, kwa kawaida mfumo wa bayolojia utajibu kwa maoni hasi. Hii ina maana aidha kupunguza au kuongeza shughuli za kiungo au mfumo ili kudhibiti hali. Mfano mmoja ni kutoa glukagoni wakati viwango vya sukari ni vidogo mno.
Maisha ya viumbehai yanategemea pembejeo isiosita ya nishati. Mmenyuko wa kemikali zenye wajibu wa muundo na kazi yake zimerekebishwa kutoa nishati kutoka kwenye dutu zinazofanya kazi kama chakula chake na kuzibadilisha kusaidia kuunda seli mpya na kuzihimili. Katika mchakato huu, molekiuli za dutu za kemikali zilizo na chakula huwa na kazi mbili, kwanza, zina nishati ambayo inaweza kubadilishwa kwa mmenyuko wa kibaiolojia wa kemikali; pili, zinakuza miundo mipya ya molekiuli iliyotengenezwa na biomolekiuli.
Viumbe vyenye jukumu la kuingiza nishati katika mfumo ikolojia hujulikana kama wazalishaji au autotrofu. Karibu viumbehai hivi vyote huteka nishati kutoka kwa jua.[29] Mimea na fototrofu nyingine hutumia nishati ya jua kupitia mchakato unaojulikana kama usanidinuru kubadili malighafi kuwa molekiuli ya ogani, kama vile ATP, yenye viunganishi vinavyoweza kuvunjwa kutoa nishati.[30] Hata hivyo, mifumo ikolojia michache, hutegemea kabisa nishati iliyoondolewa na kemotrofu kutoka kwa methani, salfaidi, au chimbuko zingine zisizong'aa za nishati.[31]
Baadhi ya nishati iliyopatikana hutumika kuzalisha uzitohai ili kuhimili maisha na kutoa nguvu kwa ajili ya ukuaji na usitawi. Nyingi kati ya nishati hii inayosalia hupotea kama molekiuli za joto na taka. Michakato muhimu zaidi kwa kugeuza nishati iliyonaswa katika dutu za kemikali kuwa nishati muhimu kwa kuhimili maisha niumetaboli[32] na upumuaji wa seli.[33]
Biolojia ya molekiuli ni utafiti wa biolojia katika kiwango cha molekiuli.[34] Uwanja huu wa kitaaluma unalingana na maeneo mengine ya biolojia, hasa na usoni-jeni na biokemia. Biolojia ya molekiuli inajihusisha hasa na kuelewa mwingiliano kati ya mifumo mbalimbali ya seli, ikiwa ni pamoja na uhusiano baina ya DNA, RNA, na usanisi wa protini na kujifunza jinsi mwingiliano huu unadhibitiwa.
Biolojia ya seli inafanya utafiti wa sifa za muundo na za fiziolojia za seli, ikiwa ni pamoja na tabia zao, mahusiano, na mazingira. Hii hufanyika katika viwango vya hadubini na molekiuli, kwa viumbe vyenye seli moja kama vile bakteria pamoja na seli maalumu katika viumbe vyenye seli nyingi kama vile binadamu. Kuelewa muundo na kazi ya seli ni msingi kwa sayansi zote za biolojia. Mifanano na tofauti kati ya aina za seli ni muhimu hasa kwa biolojia ya molekiuli.
Anatomia huzingatia maumo ya miundo yenye kuonekana kama vile viungo na mifumo ya viungo.[35]
Jenetikia ni sayansi ya jeni, urithi, na tofauti za viumbehai.[36][37] Jeni husimba maelezo muhimu kwa kusanisi protini, ambayo kwa upande mwingine huwa na jukumu kubwa katika kuathiri (ingawa, mara nyingi, si kuamua kabisa) fenotaipu ya mwisho ya kiumbehai. Katika utafiti wa kisasa, usomi-jeni hutoa nyenzo muhimu katika uchunguzi wa kazi ya jeni maalumu, au uchambuzi wa mwingiliano wa jeni. Ndani ya viumbehai, maelezo ya jeni kwa jumla hubebwa katika kromosomu, ambako yanawakilishwa katika muundo wa kemikali wa molekiuli hasa za DNA.
Biolojia ya ustawi huchunguza utaratibu wa viumbehai wa kukua na kusitawi. Biolojia ya usitawi ya kisasa iliyopata asili yake katika embriolojia, huchunguza udhibiti wa jeni wa ukuaji wa seli, upambanuzi, na "mofojenesi," ambao ni utaratibu ambao ni chanzo cha tishu, viungo, na anatomia.
Viumbehai mtindo vya biolojia ya usitawi ni pamoja na nematodi Caenorhabditis elegans, [38] nzi-tunda Drosophila melanogaster, [39] samakimilia Danio rerio, [40] panya Mus musculus, [41] , na gugu Arabidopsis thaliana. [42][43] (Kiumbehai mtindo ni spishi inayochunguzwa sana kuelewa ishara maalum za biolojia, kwa matumaini kuwa uvumbuzi utakaofanywa katika kiumbehai hicho utatoa umaizi katika utendaji kazi wa viumbehai vingine).[44]
Fiziolojia huchunguza utaratibu wa umakanika, kimwili, na wa biokemikali wa viumbehai kwa kujaribu kuelewa jinsi miundo yote hutenda kazi kama pamoja. Mada ya "muundo kwa kazi" ni kuu katika biolojia. Tangu jadi, utafiti wa fiziolojia umegawanyika katika fiziolojia ya mimea na fiziolojia ya wanyama, lakini baadhi ya kanuni za fiziolojia ni za kuenea pote, bila kuzingatia kiumbehai hasa kinachochunguzwaa. Kwa mfano, yale unayojifunza kuhusu fiziolojia ya seli za chachu yanaweza pia kutumika kwa seli za binadamu. Uwanja wa kitaaluma wa fiziolojia ya wanyama unaeneza zana na mbinu za fiziolojia ya binadamu hadi kwa spishi zisizo za binadamu. Fiziolojia ya mimea hukopa mbinu kutoka kwa maeneo yote ya utafiti.
Fiziolojia huchunguza jinsi kwa mfano mifumo ya neva, kinga, endokrini, kupumua, na usambazaji inavyofanya kazi na kuathiriana. Uchunguzi wa mifumo hii unashirikiwa na taaluma zingine mahsusi za udaktari kama vile nyurolojia na elimu ya kingamaradhi.
Utafiti wa mageuko unahusu asili na ukoo wa spishi, ikiwa ni pamoja na mabadiliko yao baada ya muda, na inajumuisha wanasayansi kutoka taaluma zingine mahsusi za taksonomia. Kwa mfano, kwa jumla inahusisha wanasayansi wenye mafunzo maalum katika viumbehai hasa kama vile mammalojia, ornitholojia, botania, au herpetolojia, lakini hutumia viumbehai hivyo kama mifumo ya kujibu maswali ya kawaida kuhusu mageuko.
Sehemu moja ya biolojia ya mageuko inategemea paleontolojia, ambayo inatumia kumbukumbu za kisukuku kujibu maswali kuhusu mtindo na mwendo wa mageuko,[45] na sehemu nyingine maendeleo katika taaluma kama viletaaluma ya jenetiki inayohusu idadi ya watu[46] na nadharia ya mageuko. Katika miaka ya 1980, biolojia ya usitawi iliingia upya katika biolojia ya mageuko baada ya kutngwa hapo awali kutoka kwa usanisi wa kisasa kupitia utafiti wa biolojia ya maendeleo ya mageuko.[47] Nyuga zinazohusiana ambazo mara nyingi huzingatiwa kama sehemu ya baiolojia ya mageuko ni filojenetiki, utafiti wa mifumo, na taksonomia.
Matukio mbalimbali ya uibukaji wa spishi mpya huunda mfumo wenye muundo wa mti wa uhusiano kati ya spishi. Wajibu wa utafiti wa mifumo ni kuchunguza uhusiano huu na hivyo tofauti na mifanano kati ya spishi na vikundi vya spishi.[48] Hata hivyo, utafiti wa mifumo ulikuwa uga hai wa utafiti muda mrefu kabla ya mawazo ya mageuko hayajakuwa ya kawaida.[49] Uainishaji, taksonomia, na utaratibu wa majina wa viumbehai vya biolojia unasimamiwa na Kanuni ya Kimataifa ya Utaratibu wa majina ya Kizoolojia, Kanuni ya Kimataifa ya Utaratibu wa majina ya Kibotania, na Kanuni ya Kimataifa ya Utaratibu wa majina ya Bakteria kwa wanyama, mimea, na bakteria, mtawalia. Uanishaji wa virusi, viroidi, prioni, na ajenti wengine wote wadogo wa virusi wanaoonyesha sifa bainifu za kibiolojia unafanywa na Kanuni ya Kimataifa ya Uainishaji na Utaratibu wa majina ya Virusi.[50][51][52][53] Hata hivyo, mifumo mingine kadhaa ya uainishaji wa virusi ipo.
Kimapokeo, viumbe hai vimegawanywa katika jamii tano: Monera; Protista; Fungi; Plantae; Animalia.[54]
Hata hivyo, wanasayansi wengi sasa wanafikiria kuwa mfumo huu wa jamii tano umepitwa na wakati. Mifumo mbadala ya kisasa ya uainishaji kwa jumla huanza na mfumo wa miliki tatu: Akea (awali Akeabakteria); Bakteria (awali yukabakteria); Yukariyota (ikiwa ni pamoja na protisti, kuvu, mimea, na wanyama)[55] Miliki hizi huakisi kama seli zina viini au la, pamoja na tofauti katika vijenzi vya kemikali vya nje ya seli.[55]
Aidha, kila jamii inavunjwa mara kwa mara hadi kila spishi tofauti inaainishwa mbali mbali. Utaratibu ni: Miliki, Jamii; Ukoo, Kategoria, Aina, Familia, Jenasi; Spishi.
Pia kuna mfululizo wa vimelea vya ndani ya seli vilivyo kwenye "ukingo wa maisha"[56] katika shughuli za metaboli, kumaanisha kuwa wanasayansi wengi hawaainishi miundo hii kama hai, kutokana na ukosefu wao wa moja au zaidi ya kazi za msingi ambazo huelezea sifa bainifu za maisha. Vinaainishwa kama virusi, viroidi, prioni, au setilaiti.
Jina la kisayansi la kiumbehai linatoka kwenye jenasi na spishi yake. Kwa mfano, binadamu wataorodheshwa kama Homo sapiens. Homo itakuwa jenasi na sapiens ni spishi. Unapoandika jina la kisayansi la kiumbehai, ni sahihi kuandika herufi ya kwanza katika jenasi kwa herufi kubwa na kuandika spishi zote kwa herufi ndogo. Zaidi ya hayo, neno lote litapigwa chapa kwa herufi mlazo au litapigwa mstari.[57][58]
Mfumo wa kutawala wa uainishaji unaitwa taksonomia ya Linnaean, ambayo ni pamoja na vyeo na utaratibu wa majina wa vipeo. Jinsi ya kupatia viumbehai majina inadhibitiwa na mikataba ya kimataifa kama vile Kanuni ya Kimataifa ya Utaratibu wa majina ya kibotaniki (ICBN), Kanuni ya Kimataifa ya Utaratibu wa majina ya Kizoolojia (ICZN), na Kanuni ya Kimataifa ya Utaratibu wa majina ya Bakteria (ICNB).
Rasimu unganishi, BioCode, ilichapishwa mwaka wa kusanifisha utaratibu wa majina katika maeneo haya matatu, lakini bado haijakubaliwa rasmi.[59] Rasimu ya BioCode imepokea usikivu mdogo tangu mwaka wa 1997; tarehe yake ya utekelezaji iliyopangwa awali ya 1 Januari 2000, imepita bila kutambuliwa. Hata hivyo, jarida la mwaka wa 2004 juu ya sianobakteria linatetea kukubaliwa kwa Kanuni za Biolojia na hatua za muda zinazojumuisha kupunguza tofauti baina ya kanuni.[60] Kanuni ya Kimataifa ya Uainishaji na Utaratibu wa majina ya Virusi (ICVCN) bado haijajumuishwa ndani ya Kanuni za Biolojia.
Ikolojia inachunguza uenezi na wingi wa viumbehai, na uhusiano kati ya viumbehai na mazingira yao.[61] Makazi ya kiumbehai na yanaweza kuelezwa kama sababu za vitu visivyo hai za mahali maalum kama vile hali ya hewa na ikolojia, pamoja na viumbehai vingine na sababu za vitu hai vinavyoshiriki mazingira yake.[62] Sababu moja kwamba mifumo ya kibiolojia inaweza kuwa migumu kuchunguza ni kwamba uhusiano mwingi na viumbehai wengine na mazingira yanawezekana, hata kwa mizani midogo kabisa. Bakteria ya hadubini inayovutika kwa mwinamo wa sukari wa karibu inavutika kwa mazingira yake kama vile simba anavutika kwa mazingira yake wakati anapotafuta chakula katika savana ya Afrika. Kwa spishi ya aina yoyote, tabia zinaweza kuwa za ushirika, uchokozi, unyonyaji, au za kutegemeana. Mambo huwa magumu zaidi wakati spishi mbili au zaidi tofauti huathiriana katika mfumo wa ikolojia. Utafiti wa aina hii uko ndani ya taaluma ya ikolojia.
Mifumo ya ikolojia huchunguzwa katika ngazi kadhaa tofauti, kutoka kwa watu binafsi na idadi ya watu hadi mifumo ikolojia na bayongahewa. Neno biolojia ya idadi mara nyingi hutumika kwa kubadilishana na ikolojia ya idadi, ingawa biolojia ya idadi mara nyingi zaidi hutumika wakati wa kuchunguza maradhi, virusi, na vijiumbe maradhi, ilhali ikolojia ya idadi kwa kawaida hutumiwa wakati wa kuchunguza mimea na wanyama. Kama inavyoweza kukisiwa, ikolojia ni sayansi inayotumia taaluma kadhaa.
Etholojia huchunguza tabia ya wanyama (hasa ile ya wanyama wa kijamii kama vile mamalia wa hali ya juu na kanidi), na wakati mwingine inazingatiwa kama tawi la zoolojia. Wana etholojia wamejishughulisha na mageuko ya tabia na ufahamu wa tabia katika misingi ya nadharia ya uteuzi asilia. Kwa maana nyingine, mwana etholojia wa kwanza wa kisasa alikuwa Charles Darwin, ambaye kitabu chake, Kudhihirisha Hisia za Mtu na Wanyama, kiliwavutiwa wana etholoja wengi waliofuata.[63]
Yafuatayo ndiyo matawi muhimu ya biolojia:[64][65]
Aerobiolojia - utafiti wa chembechembe za kaboni zinazopeperuka hewani
Anatomia na Mofolojia - utafiti wa jinsi viumbehai wanavyoonekana na muundo wa umbo na matumizi, kwa mimea, wanyama na viumbehai wengine, hasa binadamu
Asterobiolojia - utafiti wa mageuko, usambazaji, na maisha ya siku za baadaye ulimwenguni. Pia inajulikana kama eksobiolojia, eksopaleontolojia, na biofalaki.
Biokemia - utafiti wa kemia ndani ya viumbehai, na athari za kemikali zinazohitajika kwa kuweko na kufanya kazi kwa maisha, kwa kawaida ukilenga ngazi ya seli
Biouhandisi - utafiti wa biolojia kwa njia ya uhandisi na msisitizo wa elimu ya matumizi na hasa kuhusiana na bioteknolojia.
Biojiografia - huchunguza usambazaji wa kuhusiana na anga wa viumbehai Duniani,[66] ikilenga mada kama tectonics za sahani, mabadiliko ya hali ya hewa, kusambaa na uhamiaji, na kladistiki.
Biotaarifa - matumizi ya teknolojia ya habari kwa ajili ya utafiti, ukusanyaji, na hifadhi ya data za jenomia na zingine za kibiolojia.
Biohisabati (pia Hisabati ya Biolojia) - utafiti wa kiasi au wa hisabati wa utaratibu wa kibiolojia , wenye msisitizo kwa kuumba kwa kufuata mifano.
Biomekaniki - mara nyingi inazingatiwa kama tawi la udaktari, utafiti wa mekaniki ya viumbe hai, wenye msisitizo kwa utumizi wa matumizi kwa njia ya viungo bandia, nk
Biofizikia - utafiti wa taratibu za kibiolojia kupitia fizikia, kwa kutumia nadharia na mbinu zilizotumika jadi katika taaluma za kimwili
Bioteknolojia - tawi jipya la biolojia na lenye utata wakati mwingine linalochunguza mata hai, ikiwa ni pamoja na urekebishaji wa jeni
Biolojia ya Majengo - Utafiti wa mazingira ya kuishi ya ndani
Botania - utafiti wa mimea
Biolojia ya bahari - utafiti wa bahari, ikiwa ni pamoja na maisha ya bahari, mazingira, jiografia, hali ya hewa, na mambo mengine yanayoathiri bahari
Biolojia ya kuunganisha - utafiti wa viumbe kamili
Biolojia ya maendeleo - utafiti wa taratibu ambazo kiumbehai hupitia akiumbwa, kutoka zaigoti hadi umbo kamili
Biolojia ya mageuko - utafiti wa asili na ukoo wa spishi
Biolojia ya mazingira - utafiti wa dunia asili, nzima au eneo fulani, hasa jinsi ilivyoathiriwa na shughuli za binadamu
Biolojia ya molekuli - utafiti wa biolojia na kazi za kibiolojia kwa kiwango cha molekiuli, baadhi hupitana na biokemia
Biolojia ya muundo - tawi la biolojia ya molekiuli biokemia, na biofizikia inayoshughulika na muundo wa molekiuli wa Masi ya muundo wa makromolekiuli za biolojia
Biolojia ya seli - utafiti wa seli kama kitengo kamili, na mwingiliano wa molekiuli na kemikali ambayo hutokea ndani ya seli hai.
Biolojia ya uhifadhi - ni utafiti wa utunzaji, ulinzi, au marejesho ya mazingira ya asili, mfumo ikolojia wa asili, mimea, na viumbe vya mwituni
Ekolojia - utafiti wa uhusiano na mwingiliano wa viumbehai mmoja kwa mwingine na kwa vipengele visivyo hai ya mazingira yao, pamoja na athari ya mabadiliko ya mazingira
Elimu ya kilimo - utafiti wa kuzalisha mazao kutoka shambani, mmkazo ukitiliwa kwenye matumizi ya utendaji
Embriolojia - utafiti wa maendeleo ya kiinitete (kutoka uanzishaji hadi kuzaliwa). Angalia pia topobiolojia.
Epidemolojia - sehemu kubwa ya utafiti wa afya ya umma, ni utafiti wa mambo yanayoathiri afya na magonjwa ya watu
Epizoolojia - utafiti wa mambo yanayoathiri afya na magonjwa ya wanyama
Fiziolojia - utafiti wa jinsi viumbehai vinaishi, vinavyokula au kujilisha, pamoja na utendaji kazi wa viumbe hai na viungo na sehemu zao
Fitopatholojia - utafiti wa magonjwa ya mimea (pia huitwa Patholojia ya Mimea)
Histolojia - utafiti wa seli na tishu, tawi ndogo la anatomia.
Kriobiolojia - utafiti wa madhara ya halijoto iliyo chini zaidi kuliko inavyopendekezwa kwa kawaida.
Limnolojia - utafiti wa maji ya bara
Mikrobiolojia - utafiti wa viumbehai vya hadubini (vidubini) na mwingiliano wao na viumbe wengine wanaoishi
Bakteriolojia - utafiti wa bakteria
Mikolojia - utafiti wa kuvu
Virolojia - utafiti wa virusi na baadhi ya vikolezo wengine wanaofanana na virusi
Nyurobiolojia - utafiti wa mfumo wa neva, ikiwa ni pamoja na anatomia, fiziolojia, hata patholojia
Onkolojia - utafiti wa taratibu za saratani, ikiwa ni pamoja na onkojenesi ya virusi au jeni kubadilika kwingi, uotajimishipa na kubadilika kwa utenda kazi wa tishu
Biolojia ya idadi - utafiti wa idadi ya viumbe - mara nyingi inajulikana kama ikolojia, au hutumika kuashiria ufaraguzi wa kibiolojia, matukio ya jumla ya biolojia
Ekolojia ya idadi - utafiti wa idadi ya viumbehai, ikiwa ni pamoja na jinsi wanavyoongezeka na kufa (mienendo)
Usomi-jeni wa idadi - utafiti wa mabadiliko katika marudio ya jeni katika idadi za viumbehai
Paleontolojia - utafiti wa visukuku na wakati mwingine ushahidi wa kijiografia wa maisha ya kabla ya historia; inaangalia spishi zilizokwisha tangu miaka mingi ikionekana katika mawe, kwa mfano madinosauri
Parasitolojia - utafiti wa vimelea na umelea
Patholojia - utafiti wa magonjwa, na sababu, taratibu, desturi, na maendeleo ya ugonjwa
Taaluma ya dawa - utafiti na matumizi halisi ya kuandaa, kutumia, na madhara ya madawa na madawa ya kusanisi.
Saikobiolojia - Utafiti wa misingi ya kibiolojia ya saikolojia
Sosiobiolojia - Utafiti wa misingi ya kibiolojia ya elimu ya jamii
Taxonomia au uainishaji - inaangalia jinsi ya kugawa viumbehai katika vikundi na kuvipa majina ya kisayansi
Usomi-jeni - utafiti * Biolojia ya muundo - tawi la biolojia ya molekiuli biokemia, na biofizikia inayoshughulika na muundo wa molekiuli wa Masi ya muundo wa makromolekiuli za biolojiawa jeni na urithi
Utabibu - utafiti wa afya na maradhi ya mwili wa binadamu
Zoolojia - utafiti wa wanyama, ikiwa ni pamoja na uainishaji, fiziolojia, maendeleo, na tabia (Tazama pia Entomolojia, Etholojia, Herpetolojia, Ichthyolojia, Mamalojia, na Ornitholojia)
Etholojia - utafiti wa tabia ya viumbehai kulingana na mwenendo na mazoea yao
Entomolojia - utafiti wa wadudu
Herpetolojia - utafiti wa watambaazi na amfibia
Ikhtiolojia - utafiti wa samaki
Mamalojia - ya utafiti wa mamalia
Nematolojia - utafiti wa nematodi
Ornitholojia - utafiti wa ndege
Animalia - Bos primigenius taurus Planta - Triticum Fungi - Morchella esculenta Stramenopila/Chromista - Fucus serratus Bacteria - Gemmatimonas aurantiaca (- = 1 Micrometer) Archaea - Halobacteria Virus - Gamma phage Bakteria ya Escherichia coli Mti Kombamwiko Swara
Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help) Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help) Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
at Curlie . Biological Systems] - Idaho National Laboratory - majarida ya wanabiolojia maarufu kihistoria : Mradi wa Internet wenye waandishi mbalimbali na uliosambazwa ulio na maelezo kuhusu filojenia na mazingira.
Jarida lililokaguliwa na wenzi, la linalopatikana kwa wote linalochapishwa na Maktaba ya Umma ya Sayansi Jarida la biolojia huchapisha makala muhimu ya kisayansi yaliyokaguliwa na wenzi Sehemu ya Marejeleo ya Jarida la Biolojia
Jamii:Sayansi Jamii:Biolojia