Sinh học – Wikipedia tiếng Việt - The first knowledge sharing application in Vietnam

Sinh học hay sinh vật học (gọi tắt là sinh) (tiếng Anh: biology bắt nguồn từ Hy Lạp với bios là sự sống và logos là môn học) là một môn khoa học nghiên cứu về thế giới sinh vật. Nó là một nhánh của khoa học tự nhiên, tập trung nghiên cứu các cá thể sống, mối quan hệ giữa chúng với nhau và với môi trường. Nó miêu tả những đặc điểm và tập tính của sinh vật (ví dụ: cấu trúc, chức năng, sự phát triển, môi trường sống), cách thức các cá thể và loài tồn tại (ví dụ: nguồn gốc, sự tiến hóa và phân bổ của chúng).

Sinh học bao hàm nhiều ngành học khác nhau được xây dựng dựa trên những nguyên lý riêng. Có 4 nguyên lý tạo thành nền tảng cho sinh học hiện đại: lý thuyết tế bào, tiến hóa, di truyền và cân bằng nội môi (homeostasis )[1]. Các môn học này có mối quan hệ qua lại với nhau, giúp ta hiểu về sự sống với các mức độ, phạm vi khác nhau.

Sự sinh ra của sinh học khởi đầu từ thế kỉ 19, khi những nhà khoa học tìm thấy được những đặc thù chung cơ bản giữa những loài. Ngày nay, sinh học trở thành một môn học chuẩn và bắt buộc tại những trường học và Đại học trên khắp quốc tế. Rất nhiều bài báo được công bố hằng năm ở trên khắp những tạp chí chuyên ngành về y và sinh. [ 2 ]

Việc phân loại các ngành con của sinh học rất đa dạng. Ban đầu, chúng được phân loại theo chủng loại các cá thể làm đối tượng nghiên cứu. Ví dụ: thực vật học, nghiên cứu về cây; động vật học, nghiên cứu về động vật; và vi sinh học, nghiên cứu về các vi sinh vật. Tiếp đến, chúng lại được chia nhỏ dựa trên quy mô của các cá thể và phương pháp nghiên cứu chúng: hóa sinh nghiên cứu về hóa cơ bản của sự sống; sinh học phân tử nghiên cứu các tương tác phức tạp giữa các hệ thống của các phân tử sinh học; sinh học tế bào tìm hiểu các cấu trúc cơ bản tạo thành mọi sự sống. Như vậy, sự sống ở mức độ nguyên tử và phân tử được nghiên cứu thông qua sinh học phân tử, hóa sinh và di truyền phân tử. Ở mức độ tế bào, nó được hiểu biết thông qua sinh học tế bào và mức độ đa bào thì thông qua sinh lý học, giải phẫu học và mô học. Sinh học phát triển nghiên cứu sự sống ở các giai đoạn phát triển khác nhau hoặc phát triển cá thể (ontogeny) của sinh vật.

Bạn đang đọc: Sinh học – Wikipedia tiếng Việt

Với mức độ lớn hơn, di truyền học quan tâm đến tính di truyền giữa cha mẹ và con cái. Phong tục học (ethology) nghiên cứu nhóm hành vi của một tập hợp cá thể. Di truyền học quần thể (population genetics) xem xét toàn bộ quần thể và hệ thống học quan tâm đến sự tiến hóa của nhiều loài thuộc các nhánh tiến hóa (lineage). Mối quan hệ qua lại giữa các quần thể với nhau và với ổ sinh thái của chúng là đối tượng của sinh thái học và sinh học tiến hóa. Một lĩnh vực tương đối mới là sinh học vũ trụ (astrobiology hoặc xenobiology) nghiên cứu về khả năng tồn tại sự sống ngoài Trái Đất.

Mục lục bài viết

Lịch sử sinh học[sửa|sửa mã nguồn]

Vi thểBức vẽ con nhặng xanh của Hooke, trích từ quyến

Thuật ngữ “sinh học” (biology) có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp với βίος, bios, “sự sống” và hậu tố -λογία, -logia, “môn học.” [3][4] Thuật ngữ Latinh này lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1736: nhà khoa học Thụy Điển Carl Linnaeus (Carl von Linné) đã sử dụng từ biologi trong quyển Bibliotheca botanica (Từ điển thực vật) của ông. Nó được sử dụng lại vào năm 1766 trong một tác phẩm có tựa Philosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generalis (Triết học tự nhiên và vật lý: Tập III) viết bởi Michael Christoph Hanov, học trò của Christian Wolff. Thuật ngữ tiếng Đức, biologie, xuất hiện lần đầu một bản dịch tác phẩm Linnaeus năm 1771. Năm 1797, Theodor Georg August Roose sử dụng thuật ngữ trong lời nói đầu của cuốn sách với tựa Grundzüge der Lehre van der Lebenskraft (Các đặc điểm chính của học thuyết về sự sống). Karl Friedrich Burdach đã sử dụng thuật ngữ này vào năm 1800 trong một nghiên cứu về con người dưới các góc độ hình thái học, sinh lý học và tâm lý học (Propädeut zum Studien der Gesammten Heilkunst). Thuật ngữ ở dạng ngày nay xuất hiện trong cuốn luận án sáu tập: Biologie, oder Philosophie der lebenden Nature (Sinh học, hoặc triết học về bản chất sống)(1802-22) của Gottfried Reinhold Treviranus, người đã tuyên bố:[5]

Các đối tượng nghiên cứu của chúng tôi sẽ là các hình thức và biểu hiện khác nhau của sự sống, các điều kiện và quy luật theo đó các hiện tượng này xảy ra, và các nguyên nhân mà chúng đã được thực hiện. Khoa học liên quan đến những vấn đề này chúng tôi sẽ chỉ ra với cái tên “sinh học” [biologie] hoặc học thuyết về sự sống [Lebenslehre].

Mặc dù sinh học hiện đại là một phát triển trong thời gian tương đối gần đây, các ngành khoa học liên quan và bao gồm nó đã được nghiên cứu từ thời Cổ đại. Triết học tự nhiên đã được nghiên cứu sớm nhất tận các nền văn minh cổ đại như Lưỡng Hà, Ai Cập, tiểu lục địa Ấn Độ và Trung Hoa. Tuy nhiên, nguồn gốc của sinh học hiện đại và cách tiếp cận đối với việc nghiên cứu về tự nhiên dường như lại bắt nguồn từ Hy Lạp cổ đại[6][7]. Trong khi nghiên cứu chính thức về thuốc bắt đầu từ thời Hippocrates (khoảng 460-370 TCN), chính Aristotle (384-322 TCN) lại đóng góp nhiều nhất cho sự phát triển của sinh học. Đặc biệt quan trọng là cuốn Lịch sử Động vật của ông cùng các công trình khác, tác phẩm cho thấy những khuynh hướng thiên về lịch sử tự nhiên; sau đó là những công trình thực nghiệm hơn tập trung vào các nguyên nhân sinh học và đa dạng của sự sống. Người kế vị của Aristotle là Theophrastus xứ Lyceum, ông đã viết một loạt sách về thực vật học. Tập sách vẫn tồn tại như đóng góp quan trọng nhất của thời Cổ đại cho ngành khoa học thực vật, thậm chí đến tận thời Trung Cổ[8].

Các học giả của quốc tế Hồi giáo thời Trung cổ đã viết về sinh học hoàn toàn có thể kể đến al-Jahiz ( 781 – 869 ), Al-Dīnawarī ( 828 – 896 ), viết về thực vật học, [ 9 ] và Rhazes ( 865 – 925 ), viết về giải phẫu học và sinh lý học. Dược học được nghiên cứu và điều tra đặc biệt quan trọng kỹ lưỡng bởi những học giả Hồi giáo, với nguồn khai thác từ những truyền thống lịch sử triết học Hy Lạp. Lịch sử tự nhiên lại đặt nặng tư tưởng của Aristotle, đặc biệt quan trọng là tư tưởng : trật tự sự sống là cố định và thắt chặt, không bao giờ thay đổi .Sinh học mở màn nhảy vọt với sự nâng cấp cải tiến vượt bậc kính hiển vi bởi Anton van Leeuwenhoek. Nhờ đó, những học giả đã mày mò và quan sát tinh trùng, vi trùng, trùng cỏ. Họ đã tìm ra quốc tế hiển vi thật nhiều mẫu mã. Các cuộc tìm hiểu của Jan Swammerdam đã dẫn tới mối chăm sóc mới trong côn trùng nhỏ học và giúp tăng trưởng những kỹ thuật cơ bản về giải phẫu và nhuộm vi mẫu. [ 10 ]
DNA, biểu tượng của sinh học hiện đạiNhững tân tiến trong kính hiển vi cũng có một tác động ảnh hưởng thâm thúy đến tư duy sinh học. Vào đầu thế kỷ 19, 1 số ít nhà sinh học đã chỉ ra tầm quan trọng của tế bào. Sau đó, vào năm 1838, Schleiden và Schwann mở màn truyền bá những ý tưởng sáng tạo mà rất phổ quát lúc bấy giờ rằng ( 1 ) đơn vị chức năng cơ bản của sinh vật là tế bào và ( 2 ) những tế bào riêng không liên quan gì đến nhau có tổng thể những đặc tính của sự sống, mặc dầu họ phản đối sáng tạo độc đáo rằng ( 3 ) tổng thể tế bào đến từ sự phân loại những tế bào khác. Nhờ vào khu công trình của Robert Remak và Rudolf Virchow vào những năm 1860 hầu hết những nhà sinh vật học đã gật đầu cả ba nguyên tắc, nay được gọi là học thuyết tế bào. [ 11 ] [ 12 ]

Trong khi đó, phân loại học (taxonomy và classification) đã trở thành tâm điểm của các nhà sử gia tự nhiên. Carl Linnaeus xuất bản một hệ thống phân loại cơ bản cho thế giới tự nhiên vào năm 1735 (biến thể của những hệ thống đã được sử dụng từ lâu), và trong những năm 1750 ông đã đặt tên khoa học cho tất cả các loài vào thời của ông [13]. Georges-Louis Leclerc, bá tước Buffon, đã đưa các loài vào các phân loại và coi các dạng sống là mềm dẻo, thậm chí còn đưa ra khả năng có tổ tiên chung. Mặc dù ông đã phản đối tiến hóa, Buffon là một nhân vật chủ chốt trong lịch sử các ý niệm về tiến hóa; tác phẩm của ông cũng ảnh hưởng đến các lý thuyết tiến hóa của Lamarck và Darwin [14].

Ý niệm tiến hoá đầy đủ và nghiêm túc có nguồn gốc từ các tác phẩm của Jean-Baptiste Lamarck, ông là người đầu tiên đưa ra một học thuyết tiến hoá rõ ràng.[15] Ông cho rằng sự tiến hoá là kết quả của áp lực môi trường đối với đặc tính của động vật, có nghĩa là nếu sử dụng một cơ quan thường xuyên và chặt chẽ hơn, nó sẽ trở nên phức tạp và hiệu quả hơn, do đó động vật sẽ thích nghi với môi trường của nó. Lamarck tin rằng những đặc điểm có được sau đó có thể được chuyển sang cho hậu duệ của chúng, bọn hậu duệ sẽ tiếp tục phát triển và hoàn thiện bản thân.[16] Tuy nhiên, nhà tự nhiên học lỗi lạc người Anh Charles Darwin, kết hợp cách tiếp cận địa lý học của Humboldt, lý thuyết địa chất thống nhất của Lyell, các bài luận của Malthus về tăng trưởng dân số, với chuyên môn về hình thái học và các quan sát tự nhiên rộng lớn, đã tạo ra một lý thuyết tiến hóa hợp lý hơn dựa trên chọn lọc tự nhiên; lý luận và bằng chứng tương tự đã dẫn Alfred Russel Wallace đi đến những kết luận tương tự [17][18] Mặc dù nó là chủ đề gây tranh cãi xung quanh lý thuyết tiến hóa này (vẫn tiếp tục cho đến ngày nay), lý thuyết của Darwin đã nhanh chóng lan rộng khắp cộng đồng khoa học và sớm trở thành một tiên đề trung tâm của khoa học sinh học đang phát triển nhanh chóng.

Khám phá về sự biểu hiện vật lý của di truyền đã đến cùng với các nguyên tắc tiến hoá và di truyền quần thể. Trong những năm 1940 và đầu những năm 1950, các thí nghiệm đã chỉ ra DNA là thành phần của nhiễm sắc thể với chức năng mang các tính trạng đã được biết đến với tên gọi là gen. Tập trung vào các loại dạng sống mới như vi khuẩn và virus, cùng với việc khám phá ra cấu trúc chuỗi xoắn kép của DNA năm 1953, sinh học đã tiến sang thời kỳ di truyền phân tử. Từ những năm 1950 đến nay, sinh học đã được mở rộng rất nhiều trong lĩnh vực phân tử. Mã di truyền đã được khám phá bởi Har Gobind Khorana, Robert W. Holley và Marshall Warren Nirenberg sau khi DNA được biết là chứa các codon-bộ ba mã hóa. Cuối cùng, Dự án Hệ gen Con người đã được đưa ra vào năm 1990 với mục đích lập bản đồ bộ gen chung của toàn thể con người. Dự án này đã được hoàn thành vào năm 2003,[19] với những phân tích tiếp tục được xuất bản. Dự án Hệ gen Con người là bước đầu tiên trong nỗ lực toàn cầu hoá để tích hợp kiến thức về sinh học với một định nghĩa chức năng, phân tử cho cơ thể con người và của các sinh vật khác.

Các nguyên tắc nền tảng trong sinh học văn minh[sửa|sửa mã nguồn]

Như đã nói, có 4 nguyên lý tạo thành nền tảng cho sinh học hiện đại: lý thuyết tế bào, tiến hóa, di truyền và cân bằng nội môi (homeostasis )[1]. Ta sẽ xem xét kỹ hơn ở dưới đây:

Học thuyết tế bào[sửa|sửa mã nguồn]

Ảnh chụp tế bào ung thư đang phân loại, với nhân ( đặc biệt quan trọng là DNA được nhuộm xanh ). Tế bào giữa và bên phải đang ở kỳ trung gian nên DNA duỗi. Còn tế bào ở bên trái đang trải qua nguyên phân nên DNA đã cô đặc .

Học thuyết tế bào phát biểu rằng: tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống, rằng tất cả các sinh vật sống cấu tạo từ một tế bào (đơn bào) hoặc nhiều tế bào (đa bào), và tất cả các tế bào đều sinh ra từ các tế bào trước đó thông qua sự phân bào. Trong các sinh vật đa bào, mỗi tế bào trong cơ thể của cơ thể xuất phát từ một tế bào hợp tử duy nhất. Tế bào cũng được coi là đơn vị cơ bản liên quan đến nhiều quá trình bệnh lý[20]. Ngoài ra, dòng năng lượng diễn ra ở các tế bào trong các quá trình khác nhau là một phần của chức năng quan trọng: trao đổi chất. Cuối cùng, các tế bào chứa thông tin di truyền (DNA), được truyền từ tế bào sang tế bào trong quá trình phân bào. Nghiên cứu về nguồn gốc của sự sống, thuyết tự phát sinh (abiogenesis), là những nỗ lực lớn để khám phá nguồn gốc của các tế bào khởi nguyên.

Một khái niệm đóng vai trò trung tâm trong sinh học là sự sống thay đổi và phát triển thông qua quá trình tiến hóa, và cho rằng tất cả các dạng sống đều có nguồn gốc chung. Lý thuyết tiến hóa phát biểu rằng tất cả các sinh vật trên Trái Đất, dù còn tồn tại hay đã tuyệt chủng, đều có nguồn gốc từ một tổ tiên chung hoặc vốn gen chung. Tổ tiên chung nhất (last universal common ancestor viết tắt là LUCA) này của tất cả các sinh vật được cho là xuất hiện vào khoảng 3,5 tỷ năm trước[21]. Các nhà sinh học coi tính phổ biến của mã di truyền là bằng chứng thuyết phục để ủng hộ lý thuyết tổ tiên chung nhất cho tất cả các vi khuẩn, cổ khuẩn, và các sinh vật nhân thực (Xem: Nguồn gốc của sự sống)[22].

Mô hình đơn thuần cho tinh lọc tự nhiên, ở đây, tinh lọc tự nhiên đã ủng hộ tính trạng màu tốiThuật ngữ ” tiến hóa ” đã bước vào từ điển thuật ngữ khoa học nhờ Jean-Baptiste de Lamarck năm 1809 [ 23 ], và năm mươi năm sau, Charles Darwin đã đưa ra một quy mô khoa học về tinh lọc tự nhiên là động lực cho tiến hóa. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] ( Alfred Russel Wallace cũng được coi là người đồng mày mò ra khái niệm này khi ông giúp nghiên cứu và điều tra và thử nghiệm với sáng tạo độc đáo tiến hóa, xem : Nguồn gốc những loài ) [ 27 ] Sự tiến hóa giờ đây được sử dụng để lý giải những phong phú lớn của sự sống được tìm thấy trên Trái Đất .Darwin đã giả thuyết rằng những loài sinh sôi hoặc diệt vong chịu tính năng của tinh lọc tự nhiên hoặc giao phối tinh lọc [ 28 ]. Phiêu bạt di truyền được coi là một chính sách bổ trợ cho sự tăng trưởng của kim chỉ nan tiến hóa hay thuyết tiến hóa tổng hợp văn minh [ 29 ] .

Lịch sử tiến hóa của loài – mô tả các đặc tính của các loài khác nhau mà từ hậu duệ loài đó – cùng với mối quan hệ gia phả của nó với mọi loài khác được gọi là phát sinh chủng loại (phylogeny) loài đó. Các phương pháp tiếp cận khác nhau trong sinh học cho ta các thông tin về phát sinh chủng loại. Có thể bao kể đến như so sánh trình tự DNA (đặc biệt là so sánh bộ gen), thuộc lĩnh vực sinh học phân tử, và so sánh hóa thạch hoặc các di chỉ khác của sinh vật cổ đại, thuộc về cổ sinh vật học[30]. Các nhà sinh học tổ chức và phân tích mối quan hệ tiến hóa thông qua nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm phát sinh chủng loài học (phylogenetics), phân loại theo ngoại hình (phenetics) và phân loại theo nhánh (cladistics). (Để tóm tắt các sự kiện lớn trong sự tiến hóa của sự sống theo như các nhà sinh vật học hiện đại, xem Tiến trình tiến hóa)

Sự tiến hoá có tương quan đến việc hiểu về lịch sử dân tộc tự nhiên của những dạng sống và sự hiểu về tổ chức triển khai của những dạng sống hiện tại. Tuy nhiên, sự tổ chức triển khai này chỉ hoàn toàn có thể hiểu được bằng cách hiểu chúng đã trải qua quy trình tiến hóa như thế nào. Do đó, tiến hóa là TT của mọi nghành nghề dịch vụ sinh học [ 31 ] .Mặc dù thuyết tiến hóa được thông dụng thoáng rộng, nhưng vẫn chưa có chắc như đinh một vật chứng thuyết phục nào cho kim chỉ nan này ( thậm chí còn có những dẫn chứng làm giả ), và có nhiều quan điểm trái chiều, phản đối thuyết tiến hóa .
two by two table showing genetic crosses Bảng Punnett minh họa thí nghiệm lai của Mendel về cây dị hợp F1 hoa tím (Bb) tự thụ phấn.Gen là đơn vị chức năng cơ bản của di truyền ở toàn bộ những sinh vật. Gen là một đơn vị chức năng di truyền và tương ứng với một đoạn DNA có ảnh hưởng tác động đến hình thái hoặc tính năng của một khung hình theo những cách đơn cử. Tất cả những sinh vật, dù là vi trùng hay động vật hoang dã, san sẻ cùng một cỗ máy cơ bản sao chép và ‘ dịch ‘ DNA thành những protein. Các tế bào sẽ phiên mã một gen DNA thành một phiên bản RNA của gen, và một ribosome sau đó dịch mã RNA thành một chuỗi những amino acid trước khi uốn gấp thành một protein. Mã để dịch từ RNA đến amino acid là khá giống nhau so với hầu hết những sinh vật. Chẳng hạn, một dãy trình tự DNA mã hóa cho protein insulin ở người cũng mã hóa cho insulin nếu chèn vào những sinh vật khác, ví dụ như thực vật. [ 32 ]DNA được tìm thấy là ở dạng những sợi thẳng nhiễm sắc thể trong sinh vật nhân thực và những vòng nhiễm sắc thể trong sinh vật nhân sơ. Một nhiễm sắc thể là một cấu trúc được tổ chức triển khai gồm có DNA và protein histone. Bộ nhiễm sắc thể xác định trong tế bào và bất kể thông tin di truyền nào tìm thấy trong ty thể, lục lạp, hoặc tại những khu vực khác được gọi chung là bộ gen của tế bào. Trong sinh vật nhân thực, DNA mang gen nằm trong nhân tế bào, và có một lượng nhỏ nằm trong ti thể và lục lạp. Trong sinh vật nhân sơ, DNA được giữ trong hình dạng không cố định và thắt chặt ở tế bào chất gọi là chất nhân [ 33 ]. tin tức di truyền của một bộ gen lưu giữ bên trong những gen và tập hợp hoàn hảo của bộ thông tin này ở một sinh vật được gọi là kiểu gen của nó. [ 34 ]

Cân bằng nội môi[sửa|sửa mã nguồn]

Cân bằng nội môi là năng lực của một mạng lưới hệ thống mở kiểm soát và điều chỉnh thiên nhiên và môi trường bên trong của nó nhằm mục đích duy trì những điều kiện kèm theo không thay đổi. Chúng làm được điều này bằng cách trải qua những kiểm soát và điều chỉnh cân bằng động được tinh chỉnh và điều khiển bởi những chính sách điều hòa đối sánh tương quan. Tất cả những sinh vật sống, dù là đơn bào hoặc đa bào, đều có sự cân đối nội môi. [ 36 ]Để duy trì trạng thái cân đối động-cân bằng nội môi và thực thi một cách hiệu suất cao những tính năng nhất định, một mạng lưới hệ thống phải phát hiện và phân phối những biến hóa, kích thích. Sau khi phát hiện những biến hóa hoặc kích thích, một mạng lưới hệ thống sinh học thường phản ứng trải qua vòng phản hồi âm tính nhằm mục đích không thay đổi những điều kiện kèm theo bằng cách làm giảm hoặc tăng hoạt động giải trí của cơ quan hoặc hệ cơ quan. Một ví dụ là việc phóng glucagon giúp phân giải glycogen thành đường khi lượng đường huyết quá thấp .
Sự sống còn của một sinh vật sống nhờ vào vào đảm nhiệm liên tục dòng nguồn năng lượng. Các phản ứng hóa học chịu nghĩa vụ và trách nhiệm về cấu trúc và công dụng của sinh vật được kiểm soát và điều chỉnh để lấy nguồn năng lượng từ những chất trong thức ăn của chúng và đổi khác những chất này giúp hình thành những tế bào mới cũng như duy trì những tế bào này. Trong quy trình này, những phân tử của những chất hóa học trong thức ăn đóng hai vai trò ; thứ nhất, chúng chứa nguồn năng lượng hoàn toàn có thể biến hóa và tái sử dụng trong những phản ứng sinh học, hóa học của sinh vật đó ; thứ hai, thức ăn hoàn toàn có thể được biến hóa thành những phân tử với cấu trúc mới ( những phân tử sinh học mới ) và sẽ sử dụng cho sinh vật đó .
ATP, đồng tiền năng lượng của tế bàoCác sinh vật chịu nghĩa vụ và trách nhiệm về việc đưa nguồn năng lượng vào một hệ sinh thái được gọi là những sinh vật sản xuất hoặc những sinh vật tự dưỡng. Gần như toàn bộ những sinh vật như vậy lấy nguồn năng lượng bắt đầu của chúng từ mặt trời. [ 37 ] Thực vật và 1 số ít sinh vật quang dưỡng khác sử dụng nguồn năng lượng mặt trời trải qua một quy trình gọi là quang hợp để quy đổi nguyên vật liệu thô thành những phân tử hữu cơ, như ATP, phân tử có link hoàn toàn có thể bị phá vỡ để giải phóng nguồn năng lượng. [ 38 ] Tuy nhiên, 1 số ít hệ sinh thái phụ thuộc vào trọn vẹn vào nguồn năng lượng do sinh vật hóa dưỡng lấy từ mêtan, sunfit, hoặc những nguồn nguồn năng lượng khác ngoài ánh sáng. [ 39 ]

Một số năng lượng do đó, được giữ lại tạo sinh khối và năng lượng giúp cho sự sinh trưởng và phát triển của các dạng sống khác. Đa số phần còn lại (tức không được chuyển thành sinh khối và năng lượng) bị mất đi dưới dạng các phân tử thừa thải và nhiệt năng. Các quá trình quan trọng nhất để chuyển đổi năng lượng dự trữ trong các chất hoá học thành năng lượng hữu ích để duy trì sự sống là sự trao đổi chất[40] và hô hấp tế bào.[41]

Đối tượng của sinh học[sửa|sửa mã nguồn]

Sinh học thời nay đã trở thành một nghành nghề dịch vụ nghiên cứu và điều tra lớn, phức tạp gồm có nhiều chuyên ngành hẹp. Ở đây, chúng tôi muốn đề cập đến 4 nhóm ngành chính trong Sinh học .

các ngành nghiên cứu cấu trúc cơ bản của hệ thống sống: như tế bào, gene v.v.;
nhóm ngành nghiên cứu sự vận hành, hoạt động của các cấu trúc này ở cấp độ mô, cơ quan (organ) và cơ thể (body);
nhóm quan tâm đến sinh vật và lịch sử phát triển của các sinh vật;
nhóm ngành xem xét các mối quan hệ, tương tác giữa các hệ thống sống.

Tuy nhiên, những ranh giới và phân loại chuyên ngành trên chỉ có tính ước lệ. Trong trong thực tiễn, những ranh giới này là không rõ ràng và liên tục có sự vay mượn về kỹ thuật, thuật ngữ, nguyên tắc chung giữa những chuyên ngành .

Cấu trúc của sự sống[sửa|sửa mã nguồn]

organelle) và Mô hình một tế bào động vật hoang dã nổi bật với rất nhiều những bào quan ) và cấu trúc khác nhau

Sinh học phân tử là một môn khoa học nghiên cứu giới sinh vật ở mức độ phân tử.[42] Phạm vi nghiên cứu của môn này có sự giao thoa với các ngành khác trong sinh học đặc biệt là di truyền học và hoá sinh. Sinh học phân tử chủ yếu tập trung nghiên cứu mối tương tác giữa các hệ thống cấu trúc khác nhau trong tế bào, bao gồm mối quan hệ qua lại giữa quá trình tổng hợp của DNA, RNA và protein và tìm hiểu cách thức điều hòa các mối tương tác này.

Xem thêm: Hà Nội: Hội thảo khoa học Sư bà Phương Dung tại Viện nghiên cứu Tôn giáo

Tiến tới khoanh vùng phạm vi lớn hơn, tế bào học nghiên cứu và điều tra những cấu trúc và đặc tính sinh lý của tế bào, gồm có những hành xử bên trong, tương tác với những tế bào khác, và với thiên nhiên và môi trường mà chúng ở. Nghiên cứu được triển khai ở Lever hiển vi lẫn Lever phân tử, so với những sinh vật đơn bào như vi trùng, cũng như so với những tế bào chuyên biệt của sinh vật đa bào như ở con người .Thành phần cấu trúc nên tế bào và phương pháp tế bào quản lý và vận hành là một trong những hướng điều tra và nghiên cứu chính của khoa học sự sống. Sự giống nhau và khác nhau giữa những loại tế bào cũng được nghiên cứu và điều tra trong sinh học phân tử và tế bào học. Những sự giống và khác nhau cơ bản tạo nên một bộ khung kỹ năng và kiến thức chung mà người ta hoàn toàn có thể vận dụng cho những loài tế bào khác cũng như quy nạp cho tổng thể những loại tế bào .

Di truyền học là khoa học về gene, tính di truyền và biến dị (variation) của sinh vật.[43][44] Gene mã hóa thông tin cần thiết của tế bào cho quá trình tổng hợp các protein. Protein là nhóm phân tử đóng vai trò quan trọng (nhưng không phải là hoàn toàn) quy định kiểu hình của sinh vật. Di truyền học cũng cấp các phương pháp nghiên cứu các chức năng của một gene nhất định, hoặc phân tích tương tác di truyền. Mọi sinh vật đều lưu giữ thông tin di truyền ở trong nhiễm sắc thể dưới dạng trình tự các nucleotide của phân tử DNA hoặc lưu giữ ở RNA.

Sinh học phát triển nghiên cứu quá trình sinh vật sinh trưởng (growth) và phát triển (development). Có nguồn gốc từ bộ môn phôi học, sinh học phát triển ngày nay nghiên cứu sự điều khiển về mặt di truyền các quá trình sinh trưởng tế bào (cell growth), biệt hóa tế bào (cellular differentiation) và tạo hình (morphogenesis). Quá trình này tiếp diễn ở mức lớn hơn tạo thành các mô, cơ quan, hệ cơ quan. Sinh vật mô hình dùng trong sinh học phát triển bao gồm giun tròn Caenorhabditis elegans,[45] ruồi giấm Drosophila melanogaster,[46] cá ngựa Danio rerio,[47] chuột Mus musculus[48] và cây Arabidopsis thaliana.[49][50] (Sinh vật mô hình là một loài được nghiên cứu kỹ lưỡng nhằm tìm hiểu những hiện tượng sinh học đặc biệt, với hy vọng rằng các khám phá ở trên sinh vật này mang lại hiểu biết cho nghiên cứu những sinh vật khác.[51])

Cấu trúc, tính năng của khung hình sống[sửa|sửa mã nguồn]

Giải phẫu học là một bộ môn quan trọng của hình thái học và chăm sóc đến cấu trúc và tổ chức triển khai của những hệ cơ quan trong khung hình động vật hoang dã. Đó là hệ thần kinh, hệ miễn dịch, hệ nội tiết, hệ hô hấp và hệ tuần hoàn … [ 52 ]Sinh lý học điều tra và nghiên cứu những quy trình cơ học, vật lý và hoá sinh xảy ra trong khung hình những sinh vật sống bằng cách xem xét hoạt động giải trí của toàn bộ những cấu trúc, bộ phận trong sinh vật hoạt động như thế nào. [ 53 ] Sinh lý học được phân loại thành 2 bộ môn nhỏ là sinh lý học thực vật và sinh lý học động vật hoang dã nhưng những nguyên tắc về sinh lý học mang tính tổng quát so với toàn bộ những loài sinh vật. Ví dụ, nhưng kiến thức và kỹ năng về sinh lý tế bào nấm cũng hoàn toàn có thể vận dụng so với những tế bào người. Lĩnh vực sinh lý học động vật hoang dã sử dụng những công cụ và giải pháp cho cả sinh lý học người cũng như những động vật hoang dã khác. Sinh lý học thực vật cũng sử dụng 1 số ít kỹ thuật nghiên cứu và điều tra của những bộ môn trên. [ 54 ] Sinh lý học điều tra và nghiên cứu tương tác làm thế nào mà, ví dụ, hệ thần kinh, hệ miễn dịch, hệ nội tiết, hệ hô hấp và hệ tuần hoàn. hoạt động giải trí và tương tác với nhau. Kiến thức từ việc điều tra và nghiên cứu những hệ này được sử dụng trong những bộ môn xu thế chữa trị như thần kinh học và miễn dịch học .

Sự phong phú và tiến hóa của sinh vật[sửa|sửa mã nguồn]

Trong di truyền học quần thể, sự tăng trưởng số lượng của một quần thể sinh vật lúc tăng lúc giảm như trên đường đồi núi. Những mũi tên chỉ hướng tăng trưởng ưu tiên của quần thể, những điểm A, B và C là những điểm cực thịnh. Quả cầu đỏ miêu tả quần thể đang tăng trưởng từ một điểm thấp lên đến đỉnh cực lớn của một peak .Sinh học tiến hóa điều tra và nghiên cứu nguồn gốc và tổ tiên của những loài, cũng như những đổi khác của chúng theo thời hạn .

Sinh học tiến hóa là một lĩnh vực sinh học đa ngành vì rằng nó bao gồm các nhà khoa học từ nhiều chuyên môn khác nhau theo định hướng phân loại học. Ví dụ, thông thường mỗi nhà phân loại học thường chuyên về một nhóm sinh vật nhất định như là động vật có vú, chim (ornithology), hoặc bò sát (herpetology). Mặc dù nghiên cứu trên các đối tượng khác nhau nhưng các nhà phân loại học vẫn cùng giải quyết những vấn đề chung trong tiến hóa.

Sinh học tiến hóa cũng bao hàm cả nghành cổ sinh vật học. Các nhà cổ sinh vật học thường sử dụng những vật mẫu để lý giải về quy mô và thực trạng của sự tiến hóa, cũng như những thuyết tiến hóa hoặc thuyết về di truyền quần thể .

Vào thập niên 1990, sinh học phát triển cũng trở thành một phần của sinh học tiến hóa để phát triển thành một ngành có tên là sinh học phát triển trong tiến hóa (evolutionary developmental biology).

Ngoài ra, một số ngành liên quan đến sinh học tiến hóa là phát sinh chủng loài học (phylogenetics), hệ thống học và phân loại học.

Trong phân loại học, người ta thường chia thành hai bộ môn lớn là thực vật học và động vật học. Thực vật học là môn học về cây cối. Thực vật học bao hàm nhiều lĩnh vực nghiên cứu về thực vật như quá trình sinh trưởng, sinh sản, trao đổi chất, phát sinh hình thái (morphogenesis development), bệnh học thực vật và tiến hóa.

Động vật học là ngành học liên quan đến các loài động vật, bao gồm sinh lý học, giải phẫu học và phôi học. Các cơ chế phát triển và di truyền chung của cả động vật và thực vật được nghiên cứu trong sinh học phân tử, di truyền phân tử và sinh học phát triển. Sinh thái học về động vật được nghiên cứu bởi sinh thái học tập tính (behavioral ecology) và các ngành khác.

Phân loại học[sửa|sửa mã nguồn]

Vực hay thường gọi hơn là Lãnh giớiCách phân loại loài phổ cập hiện nay.hay thường gọi hơn là

Phân loại Linnaean hiện là hệ thống phân loại chính, bao gồm các cấp bậc phân loại và danh pháp 2 phần. Tên của một loài sinh vật được thống nhát thông qua các Hệ thống mã danh pháp quốc tế cho thực vật (International Code of Botanical Nomenclature, ICBN), Hệ thống mã danh pháp quốc tế cho động vật (International Code of Zoological Nomenclature, ICZN) và Hệ thống mã danh pháp quốc tế cho vi khuẩn (International Code of Nomenclature of Bacteria, ICNB). Hiện nay, người ta đang cố gắng chuẩn hóa 3 chuẩn quốc tế trên trong BioCode. Tuy nhiên hệ thống mã phân loại và danh pháp của virus (International Code of Virus Classification and Nomenclature, ICVCN) vẫn nằm ngoài BioCode.

Nhiều sự kiện biệt hóa tạo ra một mạng lưới hệ thống có cấu trúc cây về những mối quan hệ giữa những loài. Vai trò của mạng lưới hệ thống học là điều tra và nghiên cứu những mối quan hệ và sự độc lạ và tương đương giữa những loài và những nhóm loài. [ 55 ] Tuy nhiên, những mạng lưới hệ thống học đã từng là một nghành nghiên cứu và điều tra năng động trong thời hạn dài trước khi những tư tưởng tiến hóa học trở nên phổ cập. [ 56 ]Theo truyền thống cuội nguồn, những sinh vật sống được chia thành 5 giới :: Monera ; Protista ; Fungi ; Plantae ; Animalia. [ 57 ] Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học hiện xem cách phân loại 5 giới này đã lỗi thời. Các mạng lưới hệ thống phân loại học văn minh khởi đầu với 3 vực : Archaea ( vi trùng cổ ) ; Bacteria ( vi trùng Eubacteria ) và Eukaryota ( gồm có sinh vật nguyên sinh, nấm, thực vật và động vật hoang dã ) [ 58 ] Các vực này phản ảnh liệu những tế bào có nhân hay không có nhân, cũng như sự độc lạ về thành phần hóa học của lớp bên ngoài tế bàor. [ 58 ]

Tiếp theo, các giới được chia thành các đơn vị nhỏ hơn theo thứ tự:
Vực (Domain); Giới (Kingdom); Ngành (Phylum); Lớp (Clas); Bộ (Order); Họ (Familia); Chi (Genus); Loài (Species).

Các mối quan hệ hữu sinh[sửa|sửa mã nguồn]

Sinh thái học nghiên cứu sự phân bố và sinh sống của các sinh vật sống và mối quan hệ qua lại giữa các sinh vật với nhau và với môi trường sống.[59] Môi trường sống của một sinh vật bao gồm các yếu tố vô sinh như khí hậu và địa chất cũng như các yếu tố hữu sinh là các sinh vật sống trong cùng một ổ sinh thái.[60] Các hệ sinh thái thường được nghiên cứu ở nhiều cấp độ khác nhau từ cá thể (individual) và các quần thể cho đến các hệ sinh thái và sinh quyển. Sinh thái học là môn khoa học đa ngành, nghĩa là dựa trên nhiều ngành khoa học khác nhau.

Tập tính học điều tra và nghiên cứu những hành vi của động vật hoang dã ( đặc biệt quan trọng trong xã hội của loài vật như ở khỉ và chó sói, do đó nhiều lúc bộ môn này được coi là một nhánh của động vật hoang dã học. Các nhà tập tính học nghiên cứu và điều tra đa phần quy trình tiến hóa của hành vi và kỹ năng và kiến thức về tập tính học tuân theo thuyết tinh lọc tự nhiên. Một trong những người đặt nền móng cho tập tính học tân tiến là nhà tập tính học Charles Darwin với cuốn sách mang tựa đề ” Sự thể hiện cảm hứng ở động vật hoang dã và người “. [ 61 ]