生物学

生物学研究各種生命（順時針從左上角開始） 大肠杆菌、蕨類植物、瞪羚、甲蟲類

生物学或稱生命科學、生物科學，是一門由經驗主義出發，廣泛的研究生命的所有面向之自然科學，內容包括生命起源、演化、构造、发育、功能、行为、与环境的互動关系等。生物學之英文「Biology」源於拉丁文。Bio意為生命，-logy意為學問，合併為“研究生命的學問”。1802年，法国博物学家拉马克最早提出这個名词。生物学內各領域之間彼此高度連結，與其它學科亦有密切關係。

现代生物学基础

现代生物学的五大基础，也是主要的研究方向：

• 细胞学说
• 进化
• 基因论
• 体内平衡
• 能量

研究概况

生物学家從很多面向研究生物，因此產生很多研究領域。例如：

• 原子和分子面向：分子生物学、生物化学、結構生物學。
• 细胞面向：细胞生物学、微生物学、病毒学。
• 多细胞面向：生理学、发育生物学、组织学。
• 宏观面向：生态学、演化生物學。

生物学本身不斷的快速發展，與其他學科的關聯整合也越來越多。一大原因是分子生物學在近代突飛猛進，終於導致人類基因序列定序完成。由此，為了解讀大量的基因資訊，促成了基因组學。為了探究基因和蛋白質的交互作用，開創出蛋白質组學。這些新的研究領域幫助解決疾病、糧食、環境生態等問題。其眾多的資訊則需要新的電腦演算法來處理。

分類與命名

• 分類：生物學對物種的分類，由上而下有 8 個層級。任一物種同時在這 8 個層級有其位置和名稱。

它們是域（Domain）、界（Kingdom）、門（phylum）、綱（class）、目（order）、科（family）、屬（genus）、種（species）。

• 命名：所有的物種都有其獨特的一個學名，全球認可共通（除了學術上的分類爭議以外），不因地區或國家而不同。

雙名法是學名的命名方法，英文為 Binomial Nomenclature。它給每個物種訂立兩個文字，前字是該物種的屬（genus）名，後字是它的種小名 (種加詞)，兩者合為種名。除了前字須首字母大寫，其餘字母都要小寫。一般使用拉丁文，或以其他語言詞作語源，再加上拉丁化後綴。例如中國近來發現的恐龍，有些學名是用中文拼音做語源的。

有些物種因為環境隔絕或發生突變，必須再往下細分出亞種（subspecies）。為了方便區別，科學界給亞種設計一套 三名法，英文為 Trinomial Nomenclature。

研究方法

生物学家对于生命现象的研究通常采用观察和实验的方法，通常这两种方法是一起使用的。

• 观察是按生物的物理性状来描述生物的状况。通常是先对其外形及行为进行观察和描述，再把生物体解剖借助光学仪器对其内部结构进行观察。观察是多种多样的，有个体的观察也有群体的观察；有静态的观察也有动态的观察；有相同种类的观察也有不同种类的对比观察。
• 实验是人为地改变一些条件来观测生物的变化和反应，以探究生命内在的因果关系，是认识生命活动的方法。

实验方法是人为地干预、控制所研究的对象，并通过这种干预和控制所造成的效应来研究对象的某种属性。17世纪前后生物学中出现了最早的一批生物学实验，如英国生理学家W.哈维关于血液循环的实验，J.B.van黑尔蒙特关于柳树生长的实验等。到了19世纪，物理学、化学比较成熟了，生物学实验就有了坚实的基础，因而首先是生理学，然后是细菌学和生物化学相继成为明确的实验性的学科。19世纪80年代，实验方法进一步被应用到了胚胎学，细胞学和遗传学等学科。

• 系统的方法 系统科学源自对还原论、机械论反省提出的有机体、综合哲学，从C.贝尔纳与W.B.坎农揭示生物的稳态现象、维纳与艾什比的控制论到贝塔郎菲的一般系统论，最早建立的是系统心理学，系统生态学、系统生理学等先后建立与发展，20世纪70-80年代系统论与生物学、系统生物学等概念发表。从香农信息论到I.普里戈津的耗散结构理论，将生命看作自组织化系统。细胞生物学、生化与分子生物学发展，艾根提出细胞、分子水平探讨的超循环理论，20世纪90年代中科院曾邦哲的系统遗传学及系统医药学、系统生物工程概念发表。随着基因组计划、生物信息学发展，高通量生物技术、生物计算软件设计的应用，带来系统生物学新的时期，国际、国内系统生物学研究机构建立而进入系统生物学时代。

生物学主要分支

• 動物學領域：動物生理学、解剖学、胚胎学、神经生物学、发育生物学、昆虫学、動物行为学、组织学。
• 植物學領域：簡單的學門分類可概分為：
  • 應用植物學：農學 (或農藝學)、園藝學、花卉學、植物育種學、林學、植物病理学等等。
  • 純科學(之植物學)：植物分類學、植物生理學、植物形態學、植物解剖學、植物地理學、遺傳學、生態學、藻类学等等。
• 微生物和免疫學領域：微生物学、免疫学、病毒学。
• 生物化學領域：生物化學、蛋白質力學、醣類生化學、脂質生化學、代謝生化學。
• 演化和生態學領域：古生物学、演化論、演化生物學、社會生物學、分类学、系統分類學、生态学、生物分布学 。
• 現代生物技術學領域：生物技術學、基因工程、酵素工程學、生物工程、代謝工程學、基因體學、合成生物學。
• 細胞和分子生物學領域：细胞学、分子生物学、遺傳学、表觀遺傳学。
• 生物和物理學領域：生物物理学、結構生物學、生醫光電學、醫學工程。
• 生物和醫學領域：感染性疾病、毒理学、放射生物学、癌生物學。
• 生物和信息領域：生物信息学、生物数学、仿生学、系統生物學。
• 環境和生物學領域：大气生物学、生物地理学、海洋生物学、淡水生物学。

參考文獻

书目

• McNeill, J. et al. 2006. International Code of Botanical Nomenclature (Vienna Code). Regnum Vegetabile 146. A.R.G. Gantner Verlag KG. ISBN 0080-0694
• Bold, H. C. et al. 1987. Morphology of plants and fungi, 5th ed. NY: HarperCollins Publisher. 912 pp. ISBN 0-06-040839-1

延伸閱讀

• Lynn Margulis: Five Kingdoms: An Illustrated Guide to the Phyla of Life on Earth, 3rd ed., St. Martin's Press, 1997, paperback, ISBN 0-8050-7252-7 (There are numerous other editions)
• Neil Campbell, Biology: Concepts & Connections (4th edition), Benjamin-Cummings Publishing Company, 2002, hardcover, 781 pages, ISBN 0-8053-6627-X A college-level textbook.

外部链接

维基词典上的词义解释：

生物学

• 莊榮輝 (台灣大學生化科技學系)：生物化學基礎。
• Kimball 的生物学页面：一个在线的生物教科书 (英文)。
• 生命之树：一個多人編寫發行的網路計畫，探討種系發展和生物多樣性 (英文)。
• 生物杂志（The Journal of Biology）：一個免费的小型研究杂志 (英文)。
• NCBI 書架：可以查詢許多生物學書籍 (英文)。
• DIAM：一个微生物信息的网站 (日文)。

参见

• 生物学家列表、民間科學家、诺贝尔生理医学奖、諾貝爾化學獎
• 医学、人类学、 心理学、農學、AP生物學