OGÓLNE WIADOMOŚCI Z BIOLOGII

Co to jest biologia?

Biologia – (z greckiego bios – życie i logos – słowo, nauka) to nauka o życiu, o jego przejawach i właściwościach, o jego początku i rozwoju, o jego istnieniu w czasie i przestrzeni, a także o rządzących nim prawach. Termin biologia został wprowadzony do nauki na początku XIX w. przez G. Treviranusa i J. B. Lamarcka. Biologia opiera się na charakterystyce, klasyfikacji oraz zachowaniu organizmów żywych. Istotą tej nauki jest powstawanie nowych gatunków, zależności pomiędzy nimi i środowiskiem naturalny.

Najważniejszymi cechami życia są:

– odżywianie się (pobieranie pokarmu),

– wzrost (przyrost masy),

– rozwój,

– oddychanie (wymiana gazowa),

– wydalanie (usuwanie zbędnych i szkodliwych produktów przemiany materii),

– reagowanie na bodźce (pobudliwość),

– ruch,

– rozmnażanie się.

Cechy specyficzne istot żywych:

– budowa komórkowa,

– własny metabolizm,

– posiadanie białek i kwasów nukleinowych,

– zdolność do samopowielania się i dziedziczenia cech.

Jakie są podziały biologii?

Obiektem badań biologicznych są organizmy. Wielka różnorodność organizmów i wielka różnorodność z nimi związanych problemów jest przyczyną wyłonienia się w obrębie biologii różnych działów (dyscyplin).

I tak, w zależności od obiektu naszych zainteresowań, w obrębie tej nauki wydziela się:

  • mikrobiologię – zajmuje się budową i życiem mikroorganizmów, głownie bakterii, jak i wirusów, grzybów oraz niektórych protistów,
  • botanikę – przedmiotem badań i zainteresowań są rośliny,
  • zoologię – zajmuje się zwierzętami. Nauka o wszystkich organizmach żywych zdolnych do przemieszczania i odżywiania się (z wyjątkiem mikroorganizmów), badająca ich budowę oraz zachowania,
  • antropologię – jej obiektem badań jest człowiek.

W obrębie tych działów (dyscyplin) wyróżnia się jeszcze mniejsze jednostki, np.:

w skład zoologii wchodzą nauki zajmujące się poszczególnymi grupami zwierząt, m.in.:

  • entomologia – dział zajmujący się owadami,
  • ichtiologia – dział zajmujący się rybami,
  • herpetologia – dział zajmujący się płazami i gadami,
  • ornitologia – dział zajmujący się ptakami,
  • teriologia – dział zajmujący się ssakami.

w skład botaniki wchodzą nauki zajmujące się poszczególnymi grupami roślin, m.in.:

  • algologia, fykologia – zajmuje się glonami,
  • briologia – zajmuje się mszakami,
  • mykologia – zajmuje się grzybami,
  • agrostologia – zajmuje się trawami,
  • dendrologia – zajmuje się drzewami i krzewami.

Biologię dzieli się także w zależności od problematyki i przedmiotu badań na:

  • systematykę – zajmuje się klasyfikacją organizmów i ich stosunkami pokrewieństwa. Systematyka to nauka, która grupuje organizmy w jednostki stanowiące taksony w hierarchicznej strukturze kategorii systematycznych, w wyniku czego powstaje układ systematyczny (system),
  • paleontologię – bada organizmy wymarłe, które żyły w dawnych epokach geologicznych,
  • morfologię – nauka o zewnętrznej budowie organizmów,
  • anatomię – zajmuje się badaniem wnętrz organizmów,
  • cytologię (biologię komórki) – nauka zajmująca się morfologią oraz fizjologią komórek,
  • fizjologię – nauka o procesach życiowych,
  • biochemię – zajmuje się chemiczną budową organizmów oraz zachodzącymi w nich procesami chemicznymi i ich regulacją,
  • genetykę – bada zmienność organizmów oraz dziedziczenie cech, a także materialne podstawy tego dziedziczenia,
  • ekologię – jej zakres obejmuje współzależność między organizmami a otoczeniem (zarówno żywym, jak i nieożywionym),
  • biogeografię – ma na celu zbadanie rozmieszczenia organizmów na kuli ziemskiej,
  • histologię – nauka o budowie, rozwoju i funkcjach tkanek,
  • embriologię – nauka zajmująca się rozwojem zarodkowym organizmów zwierzęcych (w tym człowieka) i roślinnych.

Biologię można podzielić także w zależności od stosowanych metod badawczych na:

  • opisową – np. morfologia, anatomia,
  • doświadczalną (eksperymentalną) – np. fizjologia, biochemia.

Biologię dzieli się także w zależności od poziomu organizacji materii żywej badanych obiektów na:

biologię molekularną (komórkową) – zajmuje się zjawiskami życia na poziomie cząsteczkowym (molekularnym). Obejmuje struktury komórkowe (organelle), jak i komórki. W obrębie tej dziedziny znajduje się: biochemia, cytofizjologia, część fizjologii i genetyka molekularna,

biologię organizmalną – bada zjawisko życia w odniesieniu do organizmów roślinnych lub zwierzęcych . Zaliczamy tutaj np.: morfologię, anatomię, embriologię, fizjologię czy histologię,

biologię ponadorganizmalną – zajmuje się życiem organizmów w naturalnych skupieniach oraz wpływem ich na otoczenie i odwrotnie. Zalicza się tu np.: ekologię, fitosocjologię, biogeografię.

Jakie są metody naukowe w biologii?

Pierwszym, podstawowym etapem poznawania jakiegoś obiektu lub zjawiska jest obserwacja – bezpośrednia lub pośrednia (za pomocą różnych przyrządów i doświadczeń) albo doświadczenia (eksperymenty) – które polegają na celowym wywoływaniu określonego zjawiska (w warunkach laboratoryjnych) . Obserwacja musi być wielokrotnie powtórzona i to najlepiej przez kilku badaczy. Uzyskane dane pozwalają na sformułowanie hipotezy, czyli naukowego przypuszczenia lub domysłu, tłumaczącego odkryte fakty.

Kolejnym etapem dociekania naukowego jest sprawdzenie hipotezy za pomocą licznych obserwacji i doświadczeń. Jeśli po sprawdzeniu uzyskamy pozytywny efekt, wówczas budujemy teorię naukową – usystematyzowaną i uogólnioną wiedzę o określonym zjawisku, czy procesie. Rzetelnie opracowana teoria powinna umożliwiać przewidywanie nowych faktów oraz nowych powiązań między zjawiskami, upraszczać i ułatwiać rozumienie zjawisk. Jeśli teoria naukowa uzyska powszechną akceptację, to może zostać uznana za prawo naukowe.

W prezentowaniu wyników badań stosuję się w zależności od przedmiotu badań – metodę opisową, porównawczą lub analityczo – przyczynową.

Jakie są dzieje biologii?

Badania przyrodnicze sięgają początków istnienia człowieka.

W czasach starożytnych:

Arystoteles (384-322 p.n.e.)– grecki filozof przeprowadził pierwszą klasyfikację roślin i zwierząt. Rozwinął zasadę współzależności (korelacji) budowy i funkcji poszczególnych części ciała zwierząt. Arystoteles podzielił zwierzęta na krwiste (odpowiadające kręgowcom) i bezkrwiste (odpowiadające bezkręgowcom).

Teofrast (370-287 p.n.e) – grecki filozof i uczony, ojciec botaniki. Prowadził wiele badań nad budową i życiem roślin, opisał ok. 500 gatunków roślin.

Galen (130-200 p.n.e.) – grecko – rzymski lekarz. Stworzył podstawy anatomii, fizjologii człowieka oraz zwierząt.

Czas renesansu i do połowy XVIII wieku  odznaczał się ogromnym wzrostem zainteresowania człowiekiem i otaczającym go światem także z przyrodniczego punktu widzenia. Dokonano ogromnego postępu w poznaniu budowy ciała ludzkiego, zwierząt i roślin.

Ważniejsze odkrycia w tym czasie przeprowadzili:

A.Vesalius (1543 r.) – dokładniej niż Galen opisał budowę ciała człowieka.

A. i J. Jansen (1590 r.) – skonstruowali pierwszy mikroskop.

W. Harvey (1628 r.) – przedstawił cały obieg krwi u człowieka i wyjaśnił pracę serca.

W. Malpighi (1660,1661 r.) – użył mikroskopu do zbadania cienkich skrawków tkanek człowieka i zwierząt. Odkrył on i opisał kłębki naczyń włosowatych w nerkach, znane jako kłębuszki Malpighiego, oraz cewkowate narządy wydalnicze u owadów w postaci ślepo zakończonych rurek, uchodzących do przewodu pokarmowego na pograniczu jelita środkowego i tylnego nazywane cewkami Malpighiego. Uważany jest za twórcę anatomii mikroskopowej. Współtwórca podstaw anatomii roślin; badał budowę łodygi, rolę liści w wytwarzaniu i magazynowaniu pokarmu, budowę nasienia, przebieg kiełkowania, znaczenie liścieni, opisał komórkową budowę roślin.

R. Hook (1665 r.) – odkrył istnienie komórek (roślinnych). Przyrodnik  posługując się ulepszonym przez siebie mikroskopem, oglądał przekroje korka z dębu korkowego (podłużny i poprzeczny), ujrzał wtedy siatkowate struktury; to co widział, nie było samymi komórkami, lecz ścianami komórkowymi martwych komórek (celuloza wysycona suberyną). Stwierdził, że widziany obraz przypominał mu przylegające do siebie klasztorne cele, w których mieszkają mnisi, stąd wzięła się nazwa komórki.

A. Leeuwenhoek (1680 r.) – obserwował pod mikroskopem bakterie i zwierzęta jednokomórkowe. Za pomocą mikroskopów własnej konstrukcji opisał plemniki, a ponadto komórki krwi różnego pochodzenia.

J. Ray (1693 r.) – po raz pierwszy podał definicję gatunku.

Okres – XVIII i XIX w. – odznaczał się ogromnym rozwojem biologii. W okresie tym coraz większego znaczenia zaczął nabierać eksperyment. Był to czas zarówno głębokich i rozległych badań analitycznych, jak i tworzenia wielkich syntez i teorii naukowych (popartych badaniami). W tym czasie formą poznania naukowego były podróże, powstawały pierwsze muzea gromadzące przywożone z podróży okazy roślin i zwierząt.

W okresie tym najważniejszymi wydarzeniami było:

S. Hales (1727 r.) – zapoczątkował badania w dziedzinie fizjologii roślin.

K. Linneusz (1735 r.) – autor dzieła Systema Naturae, w którym opisał podstawy stworzonego przez siebie systemu klasyfikacji organizmów oraz upowszechnił zasadę binominalnego (dwuimiennego) nazewnictwa biologicznego (gatunku). Opisał około 7700 gatunków roślin i 4162 gatunki zwierząt (obecnie oznacza się je skrótem „L.” za nazwą łacińską taksonu).

J. Ingenhousz (1779 r.) – odkrył zjawisko fotosyntezy. Udowodnił znaczenie światła i barwnika zielonego w procesie asymilacji dwutlenku węgla. Odkrył, że rośliny oddychają podobnie jak człowiek.

J.B.Lamarck (1815-1829 r.) – w dziele Histoire naturelle des animaux sans vertèbres (Historia naturalna zwierząt bezkręgowych) zreformował systematykę zwierząt, wprowadzając podział na kręgowce i bezkręgowce oraz rozróżniając wśród bezkręgowców 10 gromad (wymoczki, polipy, szkarłupnie, robaki, owady, pajęczaki, skorupiaki, pierścienice, wąsonogi, mięczaki). Obserwując niezwykłe bogactwo w świecie zwierząt, m.in. form przejściowych, Lamarck uznał gatunek jako kategorię sztuczną, stworzoną przez człowieka na potrzeby klasyfikacji. Myślą przewodnią jego naukowej działalności było stworzenie koncepcji, która by odzwierciedlała i tłumaczyła obserwowaną zmienność organizmów. Przyjmował tezę o wpływie zmian zachodzących w środowisku na powstawanie nowych potrzeb organizmu, wywołujących nowe czynności, a w konsekwencji zmiany jego budowy. W ten sposób stworzył pierwszą opartą na naukowych podstawach teorię ewolucji, przedstawioną w dziele Filozofia zoologii (1809 r.).

M.J.Schleiden i Th. Schwann (1838-1839 r.) – sformułowali teorię budowy komórkowej zwierząt I roślin.

L. Pasteur (1857-1890 r.) – stworzył podstawy nowoczesnej mikrobiologii oraz immunologii. Wyjaśnił proces fermentacji, dopracował metodę szczepień ochronnych przeciw wąglikowi, różycy świń i wściekliźnie u człowieka. Udowodnił, że żywe organizmy nie powstają z martwej materii (obalił tzw. teorię samorództwa). Jest też autorem metodyki laboratoryjnej pracy bakteriologicznej (autoklawy, pożywki, pasażowanie bakterii i uzyskanie ich czystych kultur).

K. Darwin (1859 r.) – w dziele O powstawaniu gatunków drogą doboru naturalnego przedstawił teorię doboru naturalnego i ugruntował teorię ewolucyjnego rozwoju organizmów.

G. Mendel (1866 r.) – prowadził doświadczenia z krzyżowaniem roślin. Dał podstawy genetyki.

F. Miescher (1869 r.) – odkrył kwasy nukleinowe.

E.A. Strasburger (1875 r.) – odkrył mitozę i opisał proces kariokinezy w komórkach roślinnych.

W. Mayzel (1875 r.) – odkrył kariokinezę w komórce zwierzęcej.

E. Pawłow (1888 – 1904 r.) – prowadził badania nad fizjologią wyższych czynności nerwowych (odruchy warunkowe i bezwarunkowe).

W okresie obejmującym XX w. nastąpił rozwój biochemii , immunologii czy ekologii.  W tym czasie możliwe stało się śledzenie procesów życiowych przy użyciu metod izotopowych.

Ważniejsze odkrycia w tym okresie przeprowadzili:

A.Weissman  (1900 r.)  – twórca teorii plazmy zarodkowej. Jako pierwszy wyróżnił substancję dziedziczną („plazmę”) i ciało („somę”) – przewidział istnienie chromosomów („plazma zarodkowa”), które są odpowiedzialne za dziedziczenie.

H. de Vries (1900-1901 r.) – rozpoczął badania nad dziedzicznością i zmiennością oraz powstawaniem nowych ras i gatunków w procesie ewolucji. Sformułował teorię mutacji, zajmował się ponadto fizjologią komórki (plazmoliza i osmoza).

W. Johannsen (1909 r.) – wprowadził do biologii pojęcie genu.

Th. Morgan (1911 r.) – w badaniach genetycznych nad muszką owocową (Drosophila melanogaster), prowadzonych ze współpracownikami: C.B. Bridgesem, A.H. Sturtevantem, H.J. Mullerem, wykazał doświadczalnie, że geny zlokalizowane są w chromosomach. W 1933 roku otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycia dotyczące roli chromosomów w przekazywaniu cech dziedzicznych (chromosomowa teoria dziedziczenia).

K. Funk (1911 r.) – wprowadził nazwę witaminy dla substancji, których brak w pożywieniu powoduje powstawanie chorób (zwanych awitaminozami).

H.J. Muller  (1927 r.) – wykazał możliwość sztucznego wywoływania mutacji, np. promieniami rentgenowskimi.

J. D. Watson i F. H. Crick (1953 r.) – opracowali model budowy przestrzennej (podwójna spirala) kwasu deoksyrybonukleinowego — DNA.

S. Ochoa i A. Kornberg (od 1959 r.) – wyjaśnili mechanizm biologicznej syntezy DNA i RNA.

H. Boyer, P. Berg, S. Cohen (1972 – 1973 r.) – opracowali technikę klonowania DNA.

I. Wilmut i współpracownicy (1996 r.) – sklonowali z komórek somatycznych pierwszego ssaka — owcę Dolly (ogłoszenie wyników w 1997 r.)

L. Margulis, K.V. Schwarz (1998 r.) – w Five Kingdomsugruntowali podział organizmów na 5 królestw: Monera, Protista, Grzyby, Rośliny, Zwierzęta.

Źródło:

  1. M. Podbielkowska, Z. Podbielkowski (1996) „Biologia z higieną i ochroną środowiska” Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, str.: 7-15 .
  2. J. Balerstet, W. Lewiński, J. Prokop i inni (2002) „Biologia 1: Podręcznik do liceum ogólnokształcącego” Wydawnictwo Pedagogiczne OPERON, str: 8-13.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *