rensellik, evrim, çeşitlilik, devamlılık, genetik, homeostasis, ve etkileşimler.

Organizmalar; görüntüde, doğal ortamında ve davranışlarında fazlaca farklılık göstermelerine rağmen, aslında tüm canlılar bazı evrensel temelleri paylaşırlar. Bütün canlı yaşamının karbon bazlı bir biyokimyası vardır: Karbon, tüm canlıları oluşturan temel yapı taşıdır. Aynı şekilde, su da, temel çözendir. Dünya'daki tüm organizmalar, genetik bilgiyi depolamak için DNA ve RNA-bazlı mekanizmalar kullanırlar. Bir diğer evrensel ilke ise, virüslerin dışındaki tüm canlıların hücrelerden oluştuğudur. Aynı şekilde, tüm organizmalar, benzer büyüme süreçleri geçirirler.

Tüm bu sayılanlar, Dünya'daki tüm organizmalar için geçerli olsa da, teoride alternatif bir yaşam türü de varolabileceğinden, bilim insanları, alternatif bir biyokimyayı araştırmaktadırlar.

Biyolojideki temel düzenleyici içerik, tüm canlıların aynı kökten gelip, değişik süreçler sonrasında değişip geliştiğini savunan evrimdir. Burada, yukarda da anlatılan, canlılar arasındaki etkileyici benzerliklere yol açar. Charles Darwin, evrimin sürmesine sebebiyet veren doğal seleksiyonu açıklayarak, evrimi, geçerli bir teori olarak kılmıştır (Alfred Russel Wallace'ın bu içeriğin keşfedilmesinde büyük rol oynadığı da belirtilmelidir). Modern sentez teorisinde, genetik çeşitlilik de bu mekanizmada önemli rol oynar.

Bir türün, ürediği tür hakkındaki bilgileri, onların özelliklerini ve türün son halinin diğer türlerle ilişkisini inceleyen bilim dalına filogeni denir. Biyolojiye birbirinden farklı birçok yaklaşım türü, filogeniyi ilerletir: Moleküler biyoloji, DNA zincirlerinin karşılaştırılmalarını yaparken fosillerin karşılaştırmalarını da paleontoloji yapar. Bilim insanları, evrim ilişkilerini, birkaç metotla inceleyip düzenlerler. Bu metotlar; filogenetik, fenetik ve kladistik olarak üç dalda toplanılabilir.

Evrim teorisi, Darwin ve Wallace tarafından açıklanmasından beri, bu fikir, sonuçlara ya da açıklamalara karşı olanlar tarafından sürekli kötülenmiştir. Genellikle, bu açıklamaların karşısında dini açıklamalar kullanılmıştır. Ancak, profesyonel biyologların neredeyse hepsi, evrim teorisinin kullanılabilir ve geçerli bir teori olduğunu kabul etmişlerdir.

Sistematik ve taksonominin ilgi alanı olan sınıflandırma, birbirinden farklı yöntemler izler. Taksonomi, organizmaları, "taxa" adı verilen gruplarda sınıflandırırken, sistematik, organizmaların birbirleriyle ilişkilerini inceler. Bu bilim dalları, kladistik ve genetik dallarında da geliştirmişlerdir.

Geleneksel olarak, canlılar beş büyük aleme bölünürler:

Ancak, çoğu bilim insanı, bu sistemi demode bulmakta ve de modern alternatifler getirmektedirler. Modern sistemler, üç-âlemli bir sistem kullanırlar:

Bu âlemler, hücrelerin çekirdeklerinin olup olmamasına ve hücrelerin iç yapılarının farklılıklarına göre bölünmüştür.

Aynı zamanda, metabolik anlamda, "daha az canlı" olan bazı hücreiçi parazitler de biyolojide ayrı bir alem olarak incelenirler:

Daha da ileri gidildiğinde, bütün âlemler, tüm türler ayrı ayrı sınıflandırılıncaya kadar bölünürler. Bu sıralama, şu sırayla gider: Alem, Filum, Sınıf, Takım, Cins, Tür ve Alt türdür. Bir organizmanın bilimsel adı, onun cinsi ve türüne göre belirlenir. Mesela, insanlar "Homo sapiens" olarak adlandırılırlar. "Homo" cinsi, "sapiens" ise türüdür. Bilimsel tür isimlerini yazarken, organizmanın cinsinin ilk harfini büyük yazıp türünü küçük harflerle yazmak gerekir. Ayrıca tüm adın da yana yatık yazılması bir kuraldır. Sınıflandırma için kullanılan terim, taksonomidir.

19. yüzyıla kadar, yaşamsal formların bazı şartlarda aniden ortaya çıkabileceği düşünülüyordu. William Harvey, bu yanlış kavramı, "tüm yaşam bir yumurtadan gelir" (Latince'de "Omne vivum ex ovo") sözüyle düzeltmiş ve modern biyolojinin temellerini atmıştır. Kısaca anlatmak gerekirse, bu söz, hayatın bir kaynaktan kırılmayan bir devamlılıkla geldiğini söyler.

Aynı ataya sahip birkaç organizma benzer özellikler gösterirler. Dünya'daki tüm organizmalar, ortak bir atadan ya da ortak bir gen havuzundan gelirler. Tüm dünyanın en son ortak atasının 3.5 milyar yıl önce ortaya çıktığı düşünülmektedir. Biyologlar, genetik kodun evrenselliğini; Bacteria, archaea ve eukaryotun hepsinin aynı atadan geldiğinin önemli bir kanıtı olarak düşünmektedirler.

Homeostazi (denge), açık bir sistemin, bağlantılı kontrol mekanizmaları tarafından kontrol edilen dinamik eşitlikler aracılığıyla, kendi iç ortamının sabit bir hal sağlayabilmesidir. Tek hücreli ya da çok hücreli tüm organizmalar, homeostasis gösterir: Hücresel düzeyde pH değerinin ayarlanması, organizma düzeyinde vücut sıcaklığının sabit tutulması ve ekosistem düzeyinde bitkilerin karbondioksit fazlalığında daha hızlı büyümesi buna örnek olarak gösterilebilir. Doku ve organlar da homeostasis sergilerler.

Her şey diğer organizmalar ve çevreyle etkileşim içerisindedir. Biyolojik sistemleri incelemenin bir zor kısmı da, incelenen organizmanın diğer faktörlerle çok sayıda etkileşim içerisinde olmasıdır. Mikroskobik bir bakterinin lokal şeker eğimine tepkide bulunması, aslında, bir aslanın Afrika savanasında yemek aramasından farklı değildir. Herhangi bir tür için, davranışlar; agresif, yardımcı, parazitsel ya da simbiyotik olabilir. İşler, herhangi bir ekosistemde, birden fazla tür etkileşime girdiğinde karışır. Bu türdeki çalışmalar, ekolojinin çalışma alanındadır.

Biyoloji o kadar büyük bir araştırma sahası haline gelmiştir ki, genellikle bir dal olarak değil de, birbirine geçmiş birçok alt dal olarak görülür. Bu madde, dört ana grubu incelemektedir. İlk grup; hücre, gen, vb. temel yapı taşlarını inceleyen dallardan oluşmaktadır. İkincisi; doku, organ ve vücut düzeyindeki yapıları inceleyen dallardan oluşmaktadır. Üçüncüsü, organizmalar ve onların geçmişlerini incelerken, sonuncusu da onların etkileşimlerini inceler. Bu sınırların, gruplaşmaların ve açıklamaların sadece biyolojik araştırmanın basitleştirilmiş bir betimlemesi olduğu unutulmamalıdır. Gerçekte, bu dallar arasındaki sınırlar belirli değildir ve birçok dal, birbirinin yöntemlerini kullanırlar. Mesela, evrimsel biyoloji, DNA zincirlerini belirlemede moleküler biyolojiden fazlaca etkilenir. Başka bir örnek vermek gerekirse, fizyoloji, organ sistemlerinin görevlerini açıklarken hücre biyolojisinden oldukça yararlanır. Bunun dışında, etoloji ve karşılaştırmalı psikoloji, hayvan davranışlarının incelenmesi ve düşünsel özelliklerini incelemesiyle biyolojinin sınırlarını genişletirler. Nitekim, evrimsel psikoloji, psikolojinin de bir biyoloji dalını savunmaktadır.

Moleküler biyoloji, biyolojinin moleküler düzeyde yapılanıdır. Genetik ve biyokimya başta gelmek üzere, bu dal, birçok dalla iç içe geçmiştir. Moleküler biyolojinin ilgi alanı hücrenin değişik sistemleri - DNA, RNA ve protein sentezini de kapsayarak - ve bu etkileşimlerin nasıl kontrol edildiğidir.

Hücre biyolojisi ise hücrenin fizyolojik, davranışsal - etkileşimleri ve hareketleri de dahil - özelliklerini inceler. Bu işlem, hem mikroskobik hem de moleküler düzeyde yapılır. Hücre biyolojisi, hem Bacteria gibi tek hücreli hem de insan gibi çok hücreli organizmaları inceler.

Hücre oluşumu ve görevinin anlaşılması, tüm biyolojik bilimler için hayati değer taşır. Hücre türleri arasındaki benzerlik ve farklılıkların ortaya çıkarılması ise özellikle hücresel ve moleküler biyolojinin konusudur. Bu farklar ve benzerlikler, birleştirici bir fikir oluşturmada kullanılırlar.

Genetik, genlerin, kalıtımın ve organizmaların değişkenliğinin bilimidir. Modern araştırmalarda, belirli bir genin ne işe yaradığı konusunda önemli bilgiler verir. Genetik bilgi, genellikle, DNA moleküllerinin kimyasal yapılarının ifade edildiğikromozomlarda taşınır. Genler, protein sentezi için gerekli bilgiyi kodlarlar. Dolayısıyla da bir bireyin fenotipinin belirlenmesinde büyük görev alırlar.

Gelişim biyolojisi, organizmaların büyüyüp gelişmesini inceler. Embriyolojiden ortaya çıkan bu dal, hücre büyümesinin genetik kontrolünü, hücresel farklılaşmayı ve değişimi inceler. Gelişim biyolojisinde kullanılan model organizmalardan bazıları "Caenorhabditis elegans", "Drosophila melanogaster", "Brachydanio rerio", "Mus musculus" ve "Arabidopsis thaliana'dır".

Fizyoloji, tüm yapıların birlikte nasıl çalıştığını anlamaya çalışarak, organizmaların mekanik, fiziksel ve biyokimyasal süreçlerini inceler. "Yapıdan göreve" anlayışı, biyoloji için çok önemlidir. Fizyolojik çalışmalar genellikle, bitki fizyolojisi ve hayvan fizyolojisi olarak ikiye ayrılırlar; ancak fizyolojinin ilkeleri evrenseldir ve her tür organizma üzerinde incelenilebilir. Mesela, maya hücresi hakkında öğrenilen bir özellik, insan hücresi üzerinde de incelenilebilir. Hayvan fizyolojisi, insan fizyolojisinin method ve araçlarını insan olmayan türlere taşır. Bitki fizyolojisi bile, bu türlerden bazı fikirleri ödünç alır..

Anatomi, fizyolojinin önemli bir dalıdır ve sinir, bağışıklık, hormon, dolaşım ve solunum gibi organ sistemlerini inceler. Bu daldan öğrenilenler, tıbbın nöroloji ve immünoloji gibi dallarına büyük yarar sağlar.

Evrimsel biyoloji, organizmaların zamanla değişmeleri de dahil, onların kökleriyle ilgilenir ve birçok taksonomiyle ilintili bilim insanını bünyesinde bulundurur. Mesela, genellikle belirli bir organizma hakkında eğitim almış - mammaloji, ornitoloji ya da herpetoloji gibi - birçok bilim insanını içine alıp, evrim hakkındaki daha genel sorulara cevap arar. Evrimsel biyoloji, fosil kalıntılarını inceleyerek evrimin hızı ve türünü inceleyen paleontoloji üzerine kurulmuştur. 1990larda, daha önceden modern sentezden dışlanmış olan gelişim biyolojisi, evrim biyolojisinin sahasına, evrimsel-gelişimsel biyolojinin çalışmalarıyla tekrar girdi. Evrimsel biyolojiyle alakalı dalların bazıları; filojenetik, sistematik ve taksonomidir.

Taksonomik açıdan ilintili iki büyük geleneksel bölüm, botanik ve zoolojidir. Botanik, bitkilerin bilimidir. Bu bilimdalı, bitkilerin gelişim, üreme, metabolizma, gelişim, hastalık ve evrimlerini in