Особенности биологии как науки: субдисциплины, особенности цитологии, генетики и молекулярной биологии

Что собой представляет биология как наука?

Особенности биологии как науки

Современная биология представляет собой широкую область, в которую включено множество отраслей. Биология как наука сложная и затрагивает широкий спектр вопросов, но несмотря на это в ней можно выделить определенные концепции, объединяющие ее в одно целое.

Если говорить очень коротко, то клетка в биологии — основная единица жизни, ген — основная единица наследственности, а эволюция — двигатель в создании новых видов. Выживание организмов связано с потреблением и трансформацией энергии, а также с регуляцией их внутренней среды.

Какие субдисциплины включены в биологию

Количество биологических субдисциплин определяется такими показателями как:

• масштаб изучения жизни;
• организмы, которые изучаются;
• методы изучения организмов.

Исходя из этого выделяют следующие науки, входящие в биологию:

1. Молекулярная биология. Изучает молекулярные основы биологической активности между биомолекулами в различных системах клетки. Сюда же входит взаимодействие между ДНК, РНК, белками и их биосинтезом и регулирование этих взаимодействий.
2. Цитология или клеточная биология. Изучает живые клетки и их составные части — органеллы. Также занимается вопросами строения, функционирования, размножения, строения и смерти клеток.
3. Генетика. Изучает закономерности наследственности и изменчивости.
4. Анатомия. Изучает макроскопические формы — структурные органы и системы органов.

Это основные субдисциплины, но далеко не все. Кроме них можно также упомянуть еще как минимум 10 биологических наук: биоинформатику, биохимию, биофизику, вирусологию, гистологию, зоологию, математическую биологию, микробиологию, микологию, экологию.

Среди других наук выделю биоакустику, биологию развития, биологию океана, биологическую систематику, общую биологию человека, возникновение жизни, геномику, зоопсихологию, протистологию, палеонтологию, патологию, таксономию, эволюционную биологию, физиологию, этологию, космическую биологию, гидробиологию, криобиологию, паразитологию и ботанику.

Особенности молекулярной биологии

Молекулярная биология — изучение биологии на молекулярном уровне. Молекулярная биология пересекается с другими биологическими дисциплинами, в частности — с генетикой и биохимией.

Существенная часть молекулярной биологии — количественная. По этой причине понятна тесная связь этой науки с математикой и информатикой, которая проявляется в таких дисциплинах как биоинформатика и вычислительная биология. Начало 2000-х годов в области молекулярной биологии — пик изучения структуры и функции генов, молекулярной генетики.

Молекулам уделяют внимание и другие области биологии. Они либо непосредственно изучают различные взаимодействия в своей области (клеточная биология, биология развития), либо косвенно — в таких случаях молекулярные методы используются с целью определить исторические характеристики видов или популяций (филогенетика, популяционная генетика).

Специфика цитологии

Цитология или клеточная биология занимается изучением структурных и физиологических свойств клеток: внутреннее поведение, взаимодействие с другими клетками и с окружением и т. д.

Клеточная биология занимается вопросами структуры и организации органелл, их физиологических свойств, метаболических процессов, путей сигнализации, жизненного цикла и взаимодействия с окружающей средой. Важно, что эти вопросы изучаются на микроскопическом и молекулярном уровнях. Это объясняется тем, что изучение охватывает прокариотические и эукариотические клетки.

В любой биологической науке знание того, какие в клетке есть компоненты, и способы работы клеток, имеет первостепенное значение. В том числе это важно в рамках исследований в биомедицинских областях (раковые и прочие заболевания).

Особенности генетики

Гены отвечают за кодирование информации, которая нужна клеткам, чтобы синтезировать белки. Последние играют важную роль в формировании окончательного фенотипа организма.

Генетика дает инструменты исследования, которые используются при изучении функций конкретного гена или анализе генетических взаимодействий. Генетическая информация внутри организмов представлена физически в виде хромосом: это определенная последовательность аминокислот, а в частности — молекул ДНК.

Чаще всего генетику считают областью биологии, хотя она нередко пересекается и с другими науками о жизни и тесно связана с изучением информационных систем.

Августингский монах Грегор Мендель, деятельность которого связана с концом 19-го века, считается отцом и первооткрывателем генетики. Он занимался изучением «наследства признаков», способы передачи потомству родительских черт. Мендель подметил, что организмы (эксперименты он проводил на горохе) наследуют черты с помощью дискретных «единиц наследования». Этот термин широко можно встретить и сейчас — в довольно двусмысленном определении гена.

Принципы генетики

Мендель сформулировал основные принципы генетики:

• единообразие гибридов первого поколения;
• расщепление признаков;
• независимое наследование признаков.

Первичными признаками генетики до сих пор считаются наследование генов и механизмы молекулярного наследования. И это несмотря на то, что современная генетика изучает не только наследование, но также функции и поведение генов.

Сегодня также активно изучают структуру и функцию гена, вариации и распределение в контексте клетки, целого организма и популяции. Внутри генетики есть отдельные подобласти такие как эпигенетика и популяционная генетика. Широко изучаются организмы, охватывающие область жизни: бактерии, растения, животные и люди.

Генетические процессы тесно связаны с окружающей средой и опытом конкретного организма, которые влияют на его развитие и поведение. В этом контексте природа противостоит воспитанию.

Транскрипция гена может включаться или выключаться — это может сделать внутриклеточная или внеклеточная среда клетки или организма.

Генетически, высота кукурузных стеблей равна, но в засушливом климате стебель сможет вырасти только до половины того, который вырастет в умеренном. Все из-за недостатка влаги и питательных веществ в окружающей среде.