biològija (bio… + gr. logos – mokslas), mokslas apie gyvybę – ypatingą materijos judėjimo formą. Tiria bendruosius gyvybės reiškinius ir specifinius jos dėsnius, gyvybės kilmę, raidą ir įvairovę Žemėje, įvairių organizmų (monerų, virusų, protistų, grybų, augalų, gyvūnų, žmogaus) sandarą ir funkcijas, tarpusavio sąveiką ir ryšius su negyvąja gamta. Biologijos terminą 1802 pirmieji pavartojo J.‑B. de Lamarckas (Prancūzija) ir G. R. Treviranusas (Vokietija).
Tyrimo metodai
Biologijos metodai labai įvairūs ir specifiški, nes taikomi tirti gyvybės reiškimosi įvairioms formoms, struktūroms (molekulei, ląstelei, visam organizmui) ir organizacijos pakopoms (populiacijai, bendrijai, ekosistemai). Seniausias biologinis tyrimo metodas yra stebėjimas, kai žmogus pradėjo pažinti ir domėtis jį supančia aplinka. Plečiantis prekybai, jūreivystei buvo aprašyta daug naujų augalų ir gyvūnų rūšių. Atsirado aprašymo metodas. Šie biologinio pasaulio pažinimo metodai vyravo iki 18 amžiaus. Vėliau atsirado lyginamasis metodas – sukaupta medžiaga buvo analizuojama ir apibendrinama. 19 a. pradžioje susiformavo eksperimentinis, 19 a. viduryje evoliucinis (istorinis) metodas, kuris skatino naujų biologijos šakų ir krypčių atsiradimą. Biologijoje plačiai taikomi įvairūs specifiniai biologiniai (audinių kultūrų, ultracentrifugavimo) ir kitų mokslo šakų tyrimo metodai (elektroninė mikroskopija, rentgenostruktūrinė analizė, matematinė statistika, įvairūs biocheminiai metodai).
Biologijos mokslai
Biologijos mokslų sistemoje pirmiausia atsirado botanika, zoologija, žmogaus bei gyvūnų anatomija ir fiziologija (augalų fiziologija, gyvūnų ir žmogaus fiziologija), vėliau mikrobiologija. Paskui plėtojosi siauresnės disciplinos: botanikoje – mokslas apie kerpes (lichenologija), zoologijoje – mokslas apie roplius (herpetologija). Aprašomoji biologija susiformavo taikant stebėjimo, aprašymo ir lyginamąjį metodus, eksperimentinė biologija – atliekant eksperimentus. Biologiniams tyrimams pradėjus taikyti cheminius metodus atsirado biochemija, matematinės statistikos metodus – biometrija, fizikinius metodus – biofizika. Organizmo kūno sandarą tiria morfologijos (augalų morfologija, gyvūnų morfologija) šakos: anatomija tiria bendrą kūno ir organų, histologija – audinių, citologija – ląstelių sandarą. Pastarosios dvi biologijos šakos 20 a. pabaigoje padėjo plėtotis molekulinei biologijai, kuri tiria gyvybę nuo molekulinio iki organizmo lygmens. Lyginamoji anatomija tiria giminingų organizmų organų sandarą, giminystės ryšius ir kilmę. Ji glaudžiai siejasi su evoliucine biologija, kuri tiria rūšių atsiradimą, prisitaikymą prie aplinkos, makroevoliucinę gyvybės raidą. Organizmus į įvairius taksonominius vienetus grupuoja augalų sistematika ir gyvūnų sistematika, individo raidą (ontogenezę) tiria embriologija (augalų embriologija, gyvūnų ir žmogaus embriologija), organizmų paveldimumą ir kintamumą – genetika, ryšį su aplinka – ekologija, Žemėje gyvenusius organizmus – paleontologija, rūšių atsiradimą, raidą ir kitimą – evoliucijos mokslas. Praktinių žinių poreikis skatino parazitologijos, fitopatologijos, ichtiologijos, hidrobiologijos, bionikos, etologijos plėtotę. Svarbiausi biologijos atradimai (ląstelės, evoliucijos teorija, genetinio kodo nustatymas) turėjo didelę reikšmę kitų mokslų plėtotei. Yra daug taikomosios biologijos mokslų (medicina, veterinarija, miškininkystė, fizinė antropologija, agronomija), kurie dažniausiai laikomi savarankiškais. Kai kurie biologijos mokslai yra kitų mokslo šakų (aplinkosaugos, kosminės biologijos) sudėtinė dalis. Biologijos duomenimis ir tyrimo metodais naudojasi įvairūs žemės ūkio (selekcija), geografijos (limnologija, okeanologija) ir kiti mokslai. Pastaraisiais dešimtmečiais labai sparčiai plėtojama biotechnologija, taikanti biologijos, ypač molekulinės biologijos, laimėjimus žemės ūkyje, pramonėje, medicinoje. Nauji biotechnologijos ir medicinos metodai (genų ir ląstelių inžinerija, genų terapija, klonavimas, organų persodinimas) kelia daug etinių ir teisinių problemų; tai skatina bioetikos ir kai kurių teisės sričių raidą. Biologijos šakų ribos ir biologijos santykis su kitais gamtos mokslais nuolat kinta.
Istorija
Biologijos pradmenų yra labai senose žemdirbystės kraštų kultūrose. Rašytinių biologijos duomenų rasta nuo senovės graikų kultūros laikų. Jų gamtos stebėjimai glaudžiai susiję su gamtos filosofija (Empedoklio, Demokrito, Aristotelio ir jo mokinio Teofrasto veikalai). Senovės romėnų darbai turėjo praktinę reikšmę: Kolumelà aprašė medžių skiepijimą, naminių gyvulių priežiūrą, Plinijus Vyresnysis Gamtos istorijoje (Naturalis historia) pateikė duomenų iš zoologijos ir botanikos, K. Galenas pirmasis pradėjo eksperimentuoti su gyvūnais, juos skrodė, suklasifikavo kaulus, aprašė daugelį raumenų, nervų, kraujagyslių. Vidurinių amžių laikotarpiu mokslas apie gyvąją gamtą beveik nebuvo plėtojamas. Gamtos filosofai rėmėsi Galeno ir Aristotelio darbais (žmogų skrosti buvo uždrausta).
Renesanso laikotarpiu (16 a. antroje pusėje) formavosi nauja pasaulėžiūra, kuri kartu skatino ir biologijos raidą. Didelę reikšmę turėjo W. Harvey (1628, Anglija) darbai, kuriais jis pagrindė kraujo apytakos teoriją, atrado didįjį kraujo apytakos ratą (svarbiausi biologijos atradimai pateikti lentelėje). Buvo tiriama arabų ir kitų kraštų augalija ir gyvūnija, aprašyta daug naujų augalų ir gyvūnų rūšių, kurias pradėta klasifikuoti (italai A. Cesalpino, U. Aldrovandi; C. Gesneris, Šveicarija).
17 a. antroje pusėje mikroskopas buvo pritaikytas įvairiems biologiniams tyrimams: R. Hooke’as (Anglija) mikroskopu stebėjo augalų sandarą, A. van Leeuwenhoekas (Olandija) – mikroorganizmus, eritrocitus, spermatozoidus, M. Malpighi (Italija) ir J. Swammerdamas (Olandija) – vabzdžių sandarą. Augalų ir gyvūnų anatominiai, embriologiniai, ypač individualios organizmų raidos tyrimai buvo interpretuojami nevienodai (preformizmą vėliau paneigė epigenezės teorija).
| Metai | Pavardė | Valstybė | Kas padaryta |
|---|---|---|---|
| 1628 | Williamas Harvey’us | Anglija | sukūrė kraujo apytakos teoriją |
| 1665 | R. Hooke’as | Anglija | mikroskopu stebėjo augalų struktūrą; pirmasis pavartojo ląstelės terminą |
| 1673 | A. van Leeuwenhoekas | Olandija | mikroskopu stebėjo gyvus mikroorganizmus |
| 1735 | C. von Linné | Švedija | suklasifikavo augalus ir gyvūnus; pirmasis pavartojo binarinę nomenklatūrą |
| 1809 | J.‑B. de Lamarck | Prancūzija | rūšių įvairovę siejo su prisitaikymu prie aplinkos, vidiniu siekimu tobulėti |
| 1825 | G. Cuvier | Prancūzija | teigė, kad iškastiniai organizmai giminingi dabar gyvenantiems, sukūrė katastrofų teoriją |
| 1839 | M. J. Schleidenas | Vokietija | sukūrė ląstelės teoriją; nustatė, kad augalai ir gyvūnai yra daugialąsčiai organizmai |
| T. Schwannas | |||
| 1858 | R. Virchowas | Vokietija | teigė, kad ląstelės atsiranda tik iš prieš tai buvusių ląstelių |
| 1859 | Ch. R. Darwinas | Didžioji Britanija | sukūrė evoliucijos teoriją (nepriklausomai vienas nuo kito) |
| A. R. Wallace’as | |||
| 1863 | I. Sečenovas | Rusija | atrado galvos smegenų centrinį slopinimą, sukūrė refleksų teoriją |
| 1865 | L. Pasteuras | Prancūzija | paneigė savaiminio bakterijų atsiradimo teoriją, sukūrė vakcinacijos, pasterizavimo metodų |
| 1865 | G. J. Mendelis | Čekija | suformulavo pagrindinius genetikos dėsnius (Mendelio dėsnius), pagrįstus eksperimentais su daržo žirniais |
| 1892 | D. Ivanovskis | Rusija | aptiko virusus |
| 1903 | K. Landsteineris | Austrija | atrado AB0 kraujo grupes |
| 1904 | I. Pavlovas | Rusija | eksperimentuodamas su šunimis įrodė, kad sąlyginiai refleksai lemia elgesį |
| 1911 | T. H. Morganas | Jungtinės Amerikos Valstijos | sukūrė chromosominę paveldimumo teoriją |
| 1922 | A. Oparinas | Rusija | sukūrė gyvybės atsiradimo Žemėje teoriją |
| 1927 | H. J. Mulleris | Jungtinės Amerikos Valstijos | nustatė, kad rentgeno spinduliai sukelia mutacijas |
| 1937 | K. Lorenzas | Austrija | padėjo pagrindus etologijos mokslui |
| 1940 | G. W. Beadle’is | Jungtinės Amerikos Valstijos | sukūrė teoriją vienas genas – vienas fermentas |
| E. L. Tatumas | |||
| 1950 | B. McClintock | Jungtinės Amerikos Valstijos | atrado judriuosius genomo elementus (vadinamuosius šokinėjančius genus) |
| 1953 | St. L. Milleris | Jungtinės Amerikos Valstijos | įrodė, kad pirmosios organinės molekulės galėjo atsirasti iš pirmykštės atmosferos dujų |
| 1953 | J. D. Watsonas | Jungtinės Amerikos Valstijos | nustatė, kad DNR yra dviguba spiralė |
| F. H. C. Crickas | Didžioji Britanija | ||
| Rosalind Elsie Franklin | |||
| 1954 | G. Gamowas | Jungtinės Amerikos Valstijos | pasiūlė genetinio kodo hipotezę |
| 1958 | Matthew Stanley’is Meselsonas | Jungtinės Amerikos Valstijos | nustatė, kad DNR replikacija yra pusiau konservatyvi |
| Franklinas Williamas Stahlis | |||
| 1961–1965 | M. W. Nirenbergas | Jungtinės Amerikos Valstijos | išaiškino genetinį kodą |
| S. Ochoa | Didžioji Britanija | ||
| H. G. Khoranas | Jungtinės Amerikos Valstijos | ||
| 1964 | M. W. Nirenbergas | Jungtinės Amerikos Valstijos | pagamino sintetinę RNR |
| Philipas Lederis | |||
| 1967 | C. Barnardas | Pietų Afrikos Respublika | pirmą kartą persodino žmogaus širdį |
| 1977 | Allanas Maxamas | Jungtinės Amerikos Valstijos | sukūrė metodus nukleotidų sekai DNR sekvenuoti |
| W. Gilbertas | |||
| F. Sangeris | Didžioji Britanija | ||
| 1989 | S. Altmanas | Jungtinės Amerikos Valstijos | nepriklausomai vienas nuo kito atrado, kad kai kurios RNR molekulės gali veikti kaip fermentai ribozimai |
| Th. R. Cechas | |||
| 1997 | Ianas Wilmutas | Didžioji Britanija | klonavo ir iki subrendimo išaugino žinduolį |
| 2003 | bendrovė Celera (Jungtinės Amerikos Valstijos) ir tarptautinis konsorciumas | sekvenavo žmogaus genomą |
18 a. pradėta aprašinėti augalų ir gyvūnų rūšis, jas grupuoti į šeimas, tipus. Šio laikotarpio svarbiausias laimėjimas – 1735 C. von Linné (Švedija) sukurta binarinė nomenklatūra, pagal kurią augalas ar gyvūnas gavo dvigubą – genties ir rūšies – pavadinimą. C. von Linné ir kiti taksonomai norėjo tiksliai apibūdinti kiekvieną rūšį ir rasti jos vietą gamtoje. Jų klasifikacija buvo dirbtinė, nes jie rėmėsi vienu morfologiniu požymiu. Vėliau natūralias sistemas kūrė prancūzai A. L. de Jussieu, G. L. de Buffonas. S. Stahlis (Vokietija), A. von Halleris (Šveicarija) gyvų organizmų vystymąsi aiškino remdamiesi vitalistinėmis (vitalizmas) pažiūromis. J. O. de La Mettrie, D. Diderot (Prancūzija) iškėlė minčių apie organizmų evoliuciją. Sparti kapitalizmo plėtra 18 a. antroje pusėje skatino gamtos mokslų plėtotę, nes reikėjo daugiau žemės ūkio žaliavų. Keliaudami po pasaulį tyrinėtojai aptiko ir aprašė daug naujų dabar gyvenančių ir iškastinių augalų bei gyvūnų rūšių. J.‑B. A. P. de Lamarckas sukūrė natūralią gyvūnų klasifikaciją, rūšių įvairovę siejo su jų prisitaikymu prie aplinkos, bet klaidingai teigė, kad didėjantis organizmų kūno sandaros sudėtingumas priklauso nuo gamtinės jėgos – vidinio siekio tobulėti (lamarkizmas). Gyvybės formų kaitą, remdamasis katastrofų teorija, aiškino G. Cuvier (Prancūzija). Gyvūnų klasifikavimo sistemai sukurti jis taikė lyginimo metodą. G. Cuvier yra lyginamosios anatomijos ir paleontologijos mokslų pradininkas. F. Wöhleris (Vokietija) 1828 iš neorganinių junginių susintetino pirmąją organinę medžiagą – karbamidą, 1865 L. Pasteuras (Prancūzija) paneigė savaiminio bakterijų atsiradimo teoriją.
19 a. biologijos plėtotei didelę reikšmę turėjo Ch. R. Darwino (Didžioji Britanija) evoliucijos teorija, kurią jis 1859 paskelbė veikale Rūšių atsiradimas natūraliosios atrankos būdu (On the Origin of Species by Means of Natural Selection). Ch. R. Darwinas išanalizavo ir moksliškai pagrindė evoliucijos procesą bei jį sukeliančius veiksnius. Beveik tuo pačiu metu labai panašias mintis apie rūšių kintamumą ir gamtinę atranką iškėlė kitas anglų gamtininkas A. R. Wallace’as. Dėl evoliucijos teorijos poveikio ėmė formuotis naujos biologijos šakos ir kryptys – evoliucinė embriologija, evoliucinė lyginamoji anatomija, evoliucinė paleontologija. 1864 F. Mülleris ir 1866 E. Haeckelis (abu Vokietija) suformulavo biogenetinį dėsnį. 1865 G. J. Mendelis (Čekija) atrado požymių paveldimumo pagrindinius dėsnius (1900 jie buvo atrasti pakartotinai). 1863 I. Sečenovas sukūrė refleksų teoriją. 1881 N. Luninas aptiko vitaminus, 1887 Sergejus Vinogradskis ištyrė chemosintezės procesą. 1892 D. Ivanovskis (visi Rusija) aptiko virusus. 19 a. pabaigoje formavosi įvairios biologijos kryptys (neodarvinizmas, neolamarkizmas, neovitalizmas), kurios nevienodai aiškino evoliuciją sukeliančius veiksnius.
20 a. pradžioje sukurta biosferos teorija, pradėjo formuotis biogeochemija (V. Vernadskis). Genetikos mokslo plėtotei didelę įtaką turėjo mutacijų ir chromosominė paveldimumo teorijos (H. de Vriesas, Olandija; T. H. Morganas, A. Sturtevantas, abu Jungtinės Amerikos Valstijos; G. Nadsonas, G. Filippovas, J. Rapoportas, visi Rusija). 1953 J. D. Watsonas (Jungtinės Amerikos Valstijos), F. H. Crickas ir Rosalind Elsie Franklin (abu Didžioji Britanija) ištyrė deoksiribonukleorūgšties (DNR) sandarą, 1958 Matthew Stanley’is Meselsonas ir Franklinas Williamas Stahlis (abu Jungtinės Amerikos Valstijos) nustatė, kad DNR replikacija yra pusiau konservatyvi. Imunologijos laimėjimai, ypač tiriant imuninę toleranciją (P. B. Medawaras, Didžioji Britanija, M. Hašekas, Čekija), paskatino transplantacijos plėtotę. 1967 C. Barnardas (Pietų Afrikos Respublika) atliko pirmąją žmogaus širdies persodinimo operaciją. 1990 R. M. Blaese’as, W. F. Andersonas, K. W. Culveris (visi Jungtinės Amerikos Valstijos) žmogaus imuniniams sutrikimams gydyti panaudojo genų terapijos metodus – į organizmą įvedė genetiškai pakeistų kraujo ląstelių. 1997 Ianas Wilmutas (Didžioji Britanija) pirmą kartą iš diferencijuotos ląstelės klonavo žinduolį (avį Dolly; 1997) ir jį išaugino iki subrendimo.
Problemos
Svarbiausios šiuolaikinės biologijos problemos: Žemės biosferos biologinio produktyvumo didinimas, kova su biosferos užterštumu, biotechnologijos metodų taikymas įvairioms ligoms gydyti. Toliau plėtojami žmogaus smegenų veiklos, ląstelių medžiagų apykaitos, gyvybės kilmės tyrimai.
Žurnalai
Žurnalai: Annales des sciences naturelles (Paryžius, nuo 1824), Journal of Natural History (Londonas, nuo 1838), American Naturalist (Lancasteris, nuo 1867).
L: S. S. Mader Biologija knyga 1–2 Vilnius 1999; W. Marchuk A Life Science Lexicon Dubuque 1992; A. Serafini The Epic History of Biology New York 1993; L. Margulis et al. The Illustrated Five Kingdoms: A Guide to the Diversity of Life on Earth New York 1994.
2544