生物學

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生物學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、分佈、構造發育、功能、行為、與環境的互動關係,以及生物分類學[1]生物學之英文「Biology」源於希臘文βίοςBio,意為生命,以及字尾-λογία-logia,意為學問,合併為「研究生命的學問」[2][3]。1802年,法國博物學拉馬克最早提出這個名詞。生物學內各領域之間彼此高度連結,與其它學科亦有密切關係。

歷史[編輯]

現代生物學基礎[編輯]

現代生物學的五大基礎,也是主要的研究方向:[4]

  • 基因論基因是生物體遺傳的基本單位,基因對應一特定區域的DNA,以特定方式影響生物的某一部位或某一機能。從細菌到動物的所有生物體都有同様複製DNA,並依此產生蛋白質的能力。細胞將DNA的基因轉錄為對應的核糖核酸(RNA),然後核醣體將RNA轉譯為一串由胺基酸組成的蛋白質。由RNA轉換為胺基酸的遺傳密碼在大部份生物中是相同的,但有些生物仍有少許差異。例如若將人類對應胰島素的DNA放在植物中,也可以產生胰島素[7]
  • 體內平衡:平衡是一個開放系統可以藉由許多彼此相關機制的動態平衡調整,使得其內在情形維持在穩定的狀態。所有的生物,不論是單細胞或是多細胞生物,都有體內平衡的機制[8]
一系統若要維持動態平衡,並且有效的進行調整,需要有能力偵測擾動,並且針對擾動進行回應。生物系統在偵測到擾動後,一般會利用負回授的方式回應。也就是藉由調整系統的條件,設法降低擾動的影響。就像若動物體內血糖濃度過低時,會釋放胰高血糖素增加血糖一様。
  • 能量:生物的生命存續取決於是否有持續的能量輸入。生物體是靠化學反應來從食物中提取能量,才能維持身體機能,並建立新的細胞。在上述反應中,食物的組成分子扮演重要角色。這些分子中有些可以藉由生物體內的化學反應產生能量,有些則可以組成生物體中的其他分子。

研究概況[編輯]

生物學家從很多面向研究生物,因此產生很多研究領域。例如:

生物學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,促成了基因組學。為了探究基因和蛋白質的交互作用,開創出蛋白質組學。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。

結構[編輯]

生理[編輯]

演化[編輯]

分類與命名[編輯]

  • 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(Domain)、(Kingdom)、(phylum)、(class)、(order)、(family)、(genus)、(species)[9]

  • 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。

環境[編輯]

研究方法[編輯]

生物學家對於生命現象的研究通常採用觀察實驗的方法,通常這兩種方法是一起使用的。

  • 觀察是按生物的物理性狀來描述生物的狀況。通常是先對其外形及行為進行觀察和描述,再把生物體解剖藉助光學儀器對其內部結構進行觀察。觀察是多種多樣的,有個體的觀察也有群體的觀察;有靜態的觀察也有動態的觀察;有相同種類的觀察也有不同種類的對比觀察。
  • 實驗是人為地改變一些條件來觀測生物的變化和反應,以探究生命內在的因果關係,是認識生命活動的方法。

實驗方法是人為地干預、控制所研究的對象,並通過這種干預和控制所造成的效應來研究對象的某種屬性。17世紀前後生物學中出現了最早的一批生物學實驗,如英國生理學家W.哈維關於血液循環的實驗,J.B.van黑爾蒙特關於柳樹生長的實驗等。到了19世紀,物理學化學比較成熟了,生物學實驗就有了堅實的基礎,因而首先是生理學,然後是細菌學生物化學相繼成為明確的實驗性的學科。19世紀80年代,實驗方法進一步被應用到了胚胎學細胞學遺傳學等學科。

  • 系統的方法 系統科學源自對還原論、機械論反省提出的有機體、綜合哲學,從C.貝爾納W.B.坎農揭示生物的穩態現象、維納艾什比的控制論到貝塔郎菲的一般系統論,最早建立的是系統心理學系統生態學系統生理學等先後建立與發展,20世紀70-80年代系統論與生物學、系統生物學等概念發表。從香農資訊理論到I.普里戈津的耗散結構理論,將生命看作自組織化系統。細胞生物學、生化與分子生物學發展,艾根提出細胞、分子水平探討的超循環理論,20世紀90年代中科院曾邦哲的系統遺傳學及系統醫藥學、系統生物工程概念發表。隨著基因組計劃、生物資訊學發展,高通量生物技術、生物計算軟體設計的應用,帶來系統生物學新的時期,國際、國內系統生物學研究機構建立而進入系統生物學時代。[原創研究?]

生物學主要分支[編輯]

參考文獻[編輯]

引用[編輯]

  1. ^ Aquarena Wetlands Project glossary of terms. Texas State University at San Marcos. (原始內容存檔於2004-06-08). 
  2. ^ Who coined the term biology?. Info.com. [2012-06-03]. 
  3. ^ biology. Online Etymology Dictionary. 
  4. ^ Avila, Vernon L. Biology: investigating life on earth. Boston: Jones and Bartlett. 1995: 11—18. ISBN 0-86720-942-9. 
  5. ^ Mazzarello, P. A unifying concept: the history of cell theory. Nature Cell Biology. 1999, 1 (1): E13–E15. doi:10.1038/8964. PMID 10559875. 
  6. ^ De Duve, Christian. Life Evolving: Molecules, Mind, and Meaning. New York: Oxford University Press. 2002. 44. ISBN 0-19-515605-6. 
  7. ^ From SemBiosys, A New Kind Of Insulin INSIDE WALL STREET By Gene G. Marcial(AUGUST 13, 2007)
  8. ^ Kelvin Rodolfo, Explanation of Homeostasis on scientificamerican.com. Retrieved Oct. 16, 2009
  9. ^ Vienna Code, 2006.,Article 3,此處補注階層的拉丁名,括弧內前者為拉丁文,後為英文,相同者不另列出:界 (regnum, kingdom), 門(divisio or phylum, division or phylum), 綱 (classis, class), 目 (ordo, order), 科 (familia, family), 屬 (genus), 種 (species)。參閱國際植物命名法規
  10. ^ [Bold, H. C. et al. 1987.],p. 2. 此處或有與其他學門重複,且Bold強調,這些學門很難完全地分開,研究者屬於純科學或應用科學,可能會因時間不同而有不同程度的轉變。

書籍[編輯]

  • 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[編輯]

  • 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.

外部連結[編輯]

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維基詞典上的詞義解釋:

參見[編輯]