biologija

Biologija
Biologija yra mokslas apie gyvąją gamtą, jоs dėsnius. Graikiškai βίος (bios) reiškia gyvybę ar gyvenimą, o λόγος (logos) – žodį, sąvoką, mokslą. Terminą Biologija pirmą kartą pasiūlė 1802 m. Žanas Baptistas Lamarkas ir G. R. Treviranas (nepriklausomai vienas nuo kito).
Biologijos sritys
Biologija apima platų akademinių sričių spektrą:
Anatomija (gr. anatomē – skrodimas) – biologijos mokslo šaka, tirianti organizmo kūno sandarą. Skirstoma į augalų anatomiją (fitonomija) ir gyvūnų anatomiją (zootomija), kuriai priklauso ir žmogaus anatomija (antropotomija).
Astrobiologija (taip pat egzobiologija, ksenobiologija) yra nežemiškosios gyvybės tyrimai. Tai yra spekuliatyvinis biologijos mokslas, nes daar nėra pavykę rasti įrodymų, kad gyvybė egzistuotų už Žemės ribų.
Sąvoka įvesta amerikiečių biologo Joshua Lederberg XX a. 6-ame dešimtmetyje ruošiantis žmogaus išsilaipinimui Mėnulyje.
Manoma, kad Saulės sistemoje gyvybė gali egzistuoti arba galėjo egzistuoti Marse ir Jupiterio palydove Europoje. Taip pat panašiais tikslais tiriamas ir Titanas.
Biochemija – mokslas, tiriantis gyvuose organizmuose vykstančias chemines reakcijas ir virsmus. Biochemija tiria daugumos pavienių elementų ir jonų vaidmenį fermentinėse reakcijose bei medžiagų transporte, energijos virsmus gyvose sistemose bei chemines reakcijas, kurios yra katalizuojamos fermentų. Tai mokslo srritis, siekianti sujungti ir paaiškinti ryšį tarp chemijos ir biologijos, sukurti teorinį pagrindą biotechnologijoms.
Bioinformatika – taikomosios matematikos, informatikos, statistikos ir kompiuterių mokslo žinių panaudojimas, sprendžiant biologines problemas:
• Evoliucijos modeliavimas (angl. the modeling of evolution).
• Genų paieška (angl. gene finding) yra duotos nukleotidų se

ekos analizė, nurodant, kurie jos fragmentai tiesiogiai koduoja organizmo sintetinamų baltymų aminorūgštis (kuriami metodai ir transkribuojamoms, bet netransliuojamoms sekoms rasti). Ši užduotis tampa sudėtingesnė tiriant eukariotinį genomą, nes jame į koduojančias sekas (egzonus) įsiterpia baltymų nekoduojančios sekos (intronai). Egzonų sujungimas į koduojančią seką neretai priklauso nuo kintančių faktorių (pvz., kuriame organe tai vyksta), todėl naujausios genų paieškos programos gali pateikti ir keletą galutinės sekos variantų.
• Sekų sugretinimas (angl. sequence alignment) naudojamas palyginti dvi ar daugiau panašių, bet skirtingų nukleotidų ar aminorūgščių sekų. Šiuolaikiai metodai siekia aptikti neatitikimus (sekos elementas skiriasi), insercijas bei delecijas (papildomas arba trūkstamas sekos elementas) bei tarpus (ilgus nesutampančius fragmentus kurie neretai interpretuojami kitaip nei pavieniai nesutampantys elementai). Užduotis tampa sudėtinga jei norima lyginti daugiau negu dvi sekas. Plačiai naaudojami tiesinio programavimo metodai.
• Baltymų struktūrinės sekos tyrimai (angl. protein structure alignment) gretina ne aminorūgštis ar nukleotidus, bet stambesnius žinomos funkcijos baltymų „modulius“. Šiais metodais lyginamos sekos, kurios atsiskyrė seniai ir nėra pakankai panašios lyginti sekų sugretinimo metodais.
• Genomų surinkimas (angl. genome assembly) taikomas nustatant bet kurio didesnio genomo nukleotidų seką. Eksperimentiniai metodai nustato riboto ilgio fragmentų seką, tačiau šių fragmentų galai persikloja tarpusavyje, leisdami atkurti daug didesnį genomą. Problemą apsunkina sekos nustatymo klaidos bei pasikartojančios sekos, kurios organizme aptinkamos da
aug dažniau nei statistiškai būtų galima tikėtis.
• Baltymų struktūros numatymas (angl. protein structure prediction]) siekia nustatyti erdvinę baltymo struktūrą pagal jo aminorūgščių seką. Paprastai tai itin skaičiavimams imlūs metodai, kuriems būtinas paskirstytasis skaičiavimas (distributed computing).
• Taikinio numatymas (angl. ‘target prediction’) siekia numatyti, į kurią ląstelės vietą (ar apskritai iš ląstelės) žinomos sekos baltymas bus transportuojamas. Baltymai gali turėti specializuotas jų transporto kryptį nulemiančias sekas. Šie metodai paprastai kuriami naudojant žinomos transportavimo krypties baltymų duomenų bazę, kurios dalis nuo kuriamos sistemos „paslepiama“ ir vėliau panaudojama kontroliniam įvertinimui.
• Genų ekspresijos numatymo metodai (angl. prediction of gene expression) siekia aptikti geno koduojančią dalį papildančias sekas, nurodančias, kada ir kaip gene esanti informacija turi būti organizmo panaudojama.
• Baltymų sąveikų numatymas (angl. prediction of protein-protein interactions) siekia numatyti, ar du žinomos struktūros baltymai sąveikaus tarpusavyje. Šioje srityje tinkami metodai kol kas dar nėra sukurti.
• Metabolinio ląstelės tinklo analizė (angl. metabolic networks) tiria ląstelės metabolinių virsmų visumą aukštosios matematikos (grǎfų teorija) metodais. Šie metodai nustato, kokius junginius ląstelė gali sintetinti turimais fermentais ir kokios galimybės bus prarastos vieną ar kitą fermentą praradus. Problema tampa įdomi, kuomet nagrinėjami fermentai dalyvauja ne vienoje, o kelete biocheminių reakcijų.
• Morfogenezės analizė (prediction of morphogenesis) siekia numatyti, kokiu būdu genetinė informacija (nukleotidų seka) įg
galina kurti sudėtingas gyvojojo pasaulio erdvines struktūras. Ši kryptis paprastai aukštosios matematikos sritimis, nagrinėjančiomis „struktūros atsiradimą iš chaoso“. Kai kurie senesni modeliai taip pat naudoja fraktalų teorijos pasiekimus.
• Bioinformatikiniai interneto robotai bei su jais susiję metodai kuriami ir naudojami skirtingose Interneto svetainėse pateikiamas bioinformatikines programas jungiant į vieningą analizės grandinę (ji gali būti ir uždara bei šakota). Pakeisdami mėnesius mokslininko darbo, šie robotai leidžia analizę, kuri kitaip niekada nebūtų atlikta.
Biomechanika – mokslas, tiriantis žmogaus ir gyvūnų mechaninį judėjimą
Biofizika (graik. bios – gyvybė, gyvenimas; physike, physis – gamta) yra tarpdisciplininis mokslas, biologijos problemoms aiškinti taikantis fizikos bei chemijos teoriją ir metodus. Biofizika tiria biologinių procesų, vykstаnčių molekulėse, ląstelėse, biologinėse sistemose, fizinę ir cheminę prigimtį.
Mokslas atsirado XX amžiuje, tam didelės įtakos turėjo informatikos raida. Biofizikai dirba fiziologijos, biochemijos ir molekulinės biologijos srityse.
Biotechnologija – mokslo kryptis, sujungianti biologijos ir technikos galimybes. Tai biologinių procesų ir sistemų naudojimas žemės ūkyje, pramonėje, medicinoje.
Terminas paplito XX a. antroje pusėje, nors biotechnologiniais procesais, kaip duonos kepimas, rūgščių pieno produktų gamyba, fermentinių sūrių ir vyno darymas, naudojamasi labai seniai.
Botanika – biologijos mokslo šaka, tirianti augalus.
Citologija (gr. kytos „ląstelė“, logos „mokslas“) – biologijos sritis apie ląstelę, jos sandarą, veiklą, vystymąsi, dauginimąsi, ląstelių sąveiką daugialąsčiame organizme.
Tyrimai vykdomi mikroskopiniame ir molekuliniame lygmenyje, tiriami tiek vienaląsčiai organizmai, tiek specializuotos lą
ąstelės daugialąsčiuose oganizmuose (pvz., žmogus).
Ekоlogija (graikiškai oikos – namas, būstinė, tėvynė + logos – kalba, sąvoka, mokslas, mintis, apibrėžimas, santykis) – mokslas, tiriantis gyvųjų organizmų santykius su gyvenamąja aplinka, įskaitant tokius fizinius faktorius kaip klimatas, geografinės sąlygos), gyvosios ir negyvosios gamtos sąveiką.
Pasaulyje yra daug skirtingų gamtinių regionų su kiekvienam būdingais augalais ir gyvūnais. Visi gyvieji organizmai prisitaikę gyventi savo buveinėse arba gyvenamojoje aplinkoje (žr. adaptyvioji radiacija) ir yra susiję vienas su kitu. Be to jie labai priklauso nuo kai kurių aplinkos faktorių:
• Klimato faktoriai – temperatūra, vanduo, šviesa.
• Edafiniai faktoriai – fizinės ir cheminės dirvožemio savybės.
• Biotiniai faktoriai – kitų organizmų gyvybinė veikla.
Embriologija (gr. embryon – embrionas, gemalas, logos – mokslas), biologijos šaka, tirianti gemalo susidarymo ir formavimosi dėsnius.
Entomologija (gr. entomon – vabzdys, logos – mokslas) – zoologijos mokslo sritis nagrinėjanti vabzdžius. Pirmasis entomologinis tyrimų objektas buvo vabalas šventasis skarabėjus (Scarabaeus sacer), kurį senovės Egipto šventikai įvertino kaip protaujančią būtybę ir turinčią ryšių su dangaus kūnais. Dėl to šio vabalo atvaizdai buvo kalami akmenyje, liejami iš aukso, juos nešiodavo kaip amuletus, jais puošdavo faraonų kapus. Skarabėjus buvo pirmasis vabalas, kurio ištirta morfologija ir biologija, o dailininkai įamžino jo atvaizdą.
Tačiau fundamentaliosios entomologijos pradininku laikomas Aristotelis (384-322 m. pr. m.e), kuris paskelbė veikalą „Historia animalium“. Šiame darbe Aristotelis aprašė apie 80 vabzdžių rūšių, be to išskyrė vabalus į atskirą gyvūnų grupę, pavadindamas juos Coleoptera. Šis pavadinimas ir dabar vartojamas. Tai mokslinis vabalų būrio pavadinimas (gr. coleos – apskritimas, ptera – sparnai). Praėjus labai daug metų entomologija vėl susidomėta XVIII a. 1758 m. pasirodė Karlo Linėjaus veikalas „Systema naturae”, kuris sukėlė didžiulį susidomėjimą entomologiniais faunistiniais tyrimais. Daugiausia atradimų entomologijos srityje padaryta XVII ir XIX a. Tai P.A.Latreille, J.C.Fabricius, G.Panzer, G.Kraatz, C.DeGeer, A.Semenovas-Tianšanskis ir daugelis kitų tyrinėtojų, aprašiusių tūkstančius naujų ir mokslui nežinomų vabzdžių rūšių.
Evoliucinė biologija yra populiacijų biologijos šaka, tirianti rūšių kilmę taip pat jų kaitą laike, t.y. jų evoliuciją. Tai tarpdisciplininė mokslo šaka, įtraukianti biologus iš įvairių tradicinių biologijos mokslo šakų.
Fiziologija (gr. φύση, phýse „gamta“ ir λόγος, lógos „mokslas, protas“; gr.: φυσιολογία) – mokslas, tiriantis gyvųjų organizmų fizikines, biochemines ir informacijos perdirbimo funkcijas.
Genetika (gr. γεννώ = gimdyti) – biologijos mokslo šaka, tirianti genus, paveldimumo dėsnius, kintamumą. Terminą „genetika“ paveldimumo tyrimams apibūdinti pirmą kartą pasiūlė anglų mokslininkas William Bateson (1905 m. balandžio 18 d.) laiške, rašytame Adam’ui Sedgewick’ui.
Genų nulemtas paveldimumas yra labai svarbus, bet ne vienintelis veiksnys, darantis įtaką organizmų išvaizdai bei elgesiui. Tam tikrą įtaką daro aplinkos poveikis bei atsitiktiniai faktoriai. Kiek lemiamas yra paveldimumas galima matyti lyginant monozigotinius („identiškus“) dvynius, kurie turi vienodą DNR, bet skirtingas asmenybes bei pirštų antspaudus.
Pastaruoju metu populiarėja genomika, nagrinėjanti daugelio genų tarpusavio (genas-genas) sąveikų bei sąveikų su (genas-aplinka) sistemas.
Genomika – biologijos mokslų šaka, tirianti organizmų genomus (visų organizmo ląstelėse esančių genų seka) ir žinių apie juos panaudojimą praktikoje.
Histologija (gr. histos – audinys, logos – mokslas) – biologijos sritis, nagrinėjanti daugialąsčių organizmų audinių mikroskopinę sandarą, funkcijas ir jų vystymosi dėsningumus. Histologijos pradininku laikomas prancūzų anatomas M.Biša, pasiūlęs žmogaus audinių klasifikaciją. Histologijos suklestėjimui įtakos turėjo mikroskopinės technikos tobulėjimas.
Pagal morfologines ir fiziologines ląstelių savybes organizme buvo išskirti keturi tipai audinių: epitelinis, jungiamasis, raumeninis ir nervinis.
Jūrų biologija yra biologijos sritis tirianti augalus ir gyvūnus ir kitą gyvybę jūrose.
Kadangi biologijoje daug šeimų ir genčių gyvena jūroje, o kitos ant žemės, jūrų biologija rūšis klasifikuoja pagal jų gyvenamą aplinką, o ne taksonomiją.
Mikologija – mokslas biologijos dalis, susikūręs XIX a. pirmojoje pusėje, tiriantis grybus (įskaitant pelėsius ir mieles), jų genetines bei biochemines sąvybes, jų panaudojimą medicinai bei maistui, taip pat nuodingąsias sąvybes. Mikologija artimai susijusi su fitopatologija – augalų ligų tyrimais (daugelis augalų ligų yra sukeliamos grybų). Istoriškai mikologija buvo botanikos mokslo šaka, nes grybai buvo priskiriami augalams.
Mikrobiologija (mikros – mažas, bios – gyvybė, logos – mokslas) yra mokslas apie mažus, dažniausiai paprasta akimi neįžiūrimus organizmus, vadinamus mikroorganizmais, arba tiesiog mikrobais. Tai plati biologijos mokslų sritis, kuri apima smulkiųjų organizmų sandarą, jų gyvenimo būdą ir reikšmę gamtoje, žemės ūkyje, pramonėje bei medicinoje.
Mikrobiologija mikrobus nagrinėja daug plačiau, negu botanika ir zoologija kartu paėmus. Pastarieji mokslai netiria sudėtingų mikrobų tarpusavio santykių, jų santykių su žmogumi, ryšių su negyvąja ir gyvąja gamta; jie netiria ir mikrobų veiklos milžiniškų padarinių.
Molekulinė biologija yra mokslas, tiriantis gyvybę molekuliniame lygmenyje (daugiausiai ląstelės biologiją (ląstelės biologija) ir ląstelių bendravimą daugialąsčiame organizme) cheminiais ir molekuliniais principais.
Šiuolaikinė molekulinė biologija baigia susilieti su biochemija ir abu terminai naudojami vienas vietoj kito arba kartu.
Neurobiologija – mokslas tiriantis nervų sistemos sandarą, funkcionavimą, genetiką, biochemiją, fiziologiją ir patologiją.
Be to, neurobiologija nagrinėja filogenezinį bei ontogenezinį nervų sistemos vystymąsi.
Elektrofiziologija tiria elektrinį nervinių impulsų perdavimą (signalinė transdukcija). Perduodant potencialų skirtumą didelį vaidmenį vaidina kalio kanalas bei natrio kanalas.
Neurobiologijos tyrimai apima taipogi ir (fiziologinius) mokymosi, suvokimo bei kitų fiziologijos tiriamų procesų pagrindus.
Paleontologija – biologijos mokslas, tiriantis geologinės praeities organinį pasaulį. Kaip ir bet koks savarankiškas mokslas, paleontologija turi savo tyrimo objektus, uždavinius ir metodus, tačiau yra glaudžiai susijusi su kitais biologijos mokslais ir geologija. Šis mokslas nagrinėja priešistorinių laikų organinį pasaulį pagal įvairių organizmų iškasenas ar jų veiklos pėdsakus. Iškastinės organizmų liekanos ar jų veiklos pėdsakai vadinami fosilijomis.
Paleontologija yra skirstoma į tris atskiras šakas: paleozoologija, paleobotanika ir paleoekologija.
Mokslininkai, padėję pagrindus paleontologijai, kaip mokslui: A. van Levengukas, Karlas Linėjus, Z.Biufonas, M.V.Lomonosovas, Žoržas Kiuvjė (Cuvier), Viljamas Smitas, Žanas Batistas Lamarkas, Adolfas Bronjanas, Čarlzas Darvinas.
Parazitologija – biologijos mokslo sritis, tirianti parazitų gyvybines funkcijas, sugebėjimą maitintis, daugintis kito organizmo gyvybinėje aplinkoje ir reakciją į įvairias chemines medžiagas, gamtinius ir fizinius veiksnius, kylančius iš aplinkos.
Taksonomija (gr. ταξινομία) yra biologijos šaka, kurios pagrindinis uždavinys yra sukurti sistemišką gyvųjų organizmų klasifikaciją.
Taksonomijos terminą įvedė Augustin Pyrame de Candolle ir apibrėžė kaip „klasifikacijos teoriją“.
Zoologija (graik. zoon – gyvūnas, logos – mokslas) – biologijos šaka, tirianti gyvūnus.
Žmogaus biologija – biologijos sritis, tirianti biologinius ir biocheminius procesus išskirtinai žmogaus organizme. Ji labai artimai susieta su anatomija, bet tiria ne žmogaus sandarą, o tai, kodėl ji tokia, kas lemia organų būklę, jų kitimus ir susirgimus. Žmogaus biologija taip pat artima medicinai, sudaro dalį jos teorinio pagrindo.

Leave a Comment