ביולוגיה

ביולוגיה היא מדע הטבע שחוקר את החיים: יצורים חיים, צמחים, חיידקים, ומערכותיהם. היא בוחנת מבנה, תפקוד, מקור החיים, מגוון המינים, והתנהגותם, וכן את היחסים ביניהם ובין סביבתם.

המילה ביולוגיה נוצרה מהיוונית: ביוס (חיים) ולוגיה (תורה, ידע). המושג הוצג כמונח מודרני בתחילת המאה ה-19 על ידי מדענים אירופים.

הביולוגיה עובדת לפי השיטה המדעית: תצפיות, ניסויים, ותאוריות. היא משתמשת גם בכלים מתמטיים וסטטיסטיים, אך לעתים מסתפקת בתיאורים לא-מתמטיים.

למרות המגוון, כל הצורות החיים הקרובות לנו חולקות מאפיינים בסיסיים: תרכובות פחמן, מים כממס, וחומצות גרעין, DNA ו-RNA, שמשמשות לשמירת מידע תורשתי. נגיפים אינם תאים ולכן מעמדם כ"חיים" שנוי במחלוקת.

אבולוציה היא תהליך השינוי וההסתעפות של צורות חיים לאורך זמן. לפי התיאוריה המקובלת, כל היצורים כיום התפתחו מאבות קדמונים משותפים. צ'ארלס דרווין הציע ברירה טבעית, מנגנון שבו תכונות שעוזרות להישרדות עובדות יותר ושכיחותן עולה. מוטציות ב-DNA יוצרות שונות שמאפשרת לברירה הטבעית לפעול. שילוב הברירה והמוטציה נקרא נאו-דרוויניזם.

המגוון הביולוגי גדול מאוד. יחידת המיון הבסיסית היא המין, קבוצה שיכולה להתרבות ולהביא צאצאים פוריים. מינים מסווגים בקבוצות גדולות יותר: סוג, משפחה, סדרה, מחלקה, מערכה וממלכה. ברמה הגבוהה נהוג לחלק את היצורים לשלוש על-ממלכות עיקריות: בקטריה, ארכאה, ואיקריוטים.

החיים נמשכים מדור לדור; רעיון זה החל להתבסס במאה ה-17 כשהופרכה תורת הבריאה הספונטנית. מחקרים גיאולוגיים ומולקולריים מצביעים על אב קדמון משותף שהופיע לפני מיליארדי שנים.

הומאוסטאזיס הוא שמירה על תנאים פנימיים יציבים בתוך האורגניזם, כמו טמפרטורה או pH. גם מערכות אקולוגיות מנסות לשמור איזון בריא של חומרים כמו פחמן דו-חמצני.

אורגניזמים מקיימים קשרים עם סביבתם הדוממת והחיה. קשרים אלה משפיעים על הישרדות והתפוצה של מינים, ומהווים חלק מהברירה הטבעית והאקולוגיה.

שורשי הביולוגיה מגיעים ליוון העתיקה, עם היפוקרטס ואריסטו. בתקופת הרנסאנס נשנה הגישה לאמפירית. המיקרוסקופ הוביל לגל גילויים במאות ה-17, 18, ובמאה ה-19 התחברה מדעית תחום הביולוגיה עם גילויים בתאוריה של התא, חיידקים, ותורת האבולוציה.

גרגור מנדל גילה את חוקי התורשה בצמחים. באמצע המאה ה-20 נחשף מבנה ה-DNA על ידי ווטסון וקריק. הידע הגנטי הניב ביוטכנולוגיה, הנדסה גנטית, ופרויקטים כמו מיפוי הגנום האנושי.

ביולוגיה מולקולרית בוחנת תהליכים מולקולריים בתא, כולל קשרים בין DNA, RNA וחלבונים. ביולוגיה של התא מתמקדת בתפקוד וביחסי הגומלין של תאים. גנטיקה חוקרת גנים ותורשה. ביולוגיה התפתחותית עוסקת בגדילה ובהתמיינות של תאים ורקמות. פיזיולוגיה בוחנת כיצד מערכות איברים פועלות וכיצד המבנה תומך בתפקוד.

אקולוגיה חוקרת תפוצה ומגוון של יצורים ואת יחסי הגומלין במערכת האקולוגית. אתולוגיה חוקרת התנהגות בעלי חיים. ביוגאוגרפיה מתמקדת בהתפצה המרחבית ובגורמים שמשפיעים עליה.

מחקר מוח, תאי גזע, ביולוגיה התפתחותית, הנדסה גנטית ואפיגנטיקה הם תחומים מובילים. תאי גזע הם תאים שיכולים להפוך לסוגי רקמות מגוונים. הנדסה גנטית משנה DNA כדי לקבל תכונות רצויות, אך מעוררת דיון ציבורי ואתי. אפיגנטיקה בוחנת כיצד גורמים סביבתיים משפיעים על ביטוי גנים.

המחקר בארץ החל בעיקר במאה ה-20 עם מוסדות כמו האוניברסיטה העברית, מכון ויצמן ומכון וולקני. היום מתקיימים מחקרים בכל האוניברסיטאות ובמכוני מחקר רבים.

לביולוגיה השלכות חברתיות: לימוד האבולוציה עורר וויכוחים דתיים ופוליטיים. תאוריות שיבשו את המציאות החברתית, כגון היישומים המסוכנים של דרוויניזם חברתי ואאוגניקה. ביואתיקה דנה בשאלות אתיות של שיבוט, הנדסה גנטית, ניסויים בבעלי חיים ובבני אדם, וזכויות הנגזרות מטכנולוגיות ביולוגיות.

ביולוגיה חקר החיים. היא בודקת צמחים, חיות, חיידקים ואיך הם חיים יחד.

המילה ביולוגיה מורכבת מ"ביוס" (חיים) ו"לוגיה" (תורה, ידע).

ביולוגים עושים תצפיות וניסויים כדי להבין יצורים חיים.

כל היצורים המוכרים משתמשים ב-DNA (מולקולה שמכילה הוראות). מים חשובים לכל החיים. רוב היצורים בנויים מטופס של פחמן (יסוד כימי).

אבולוציה פירושה יצורים שמשתנים לאורך זמן. צ'ארלס דרווין הציע ברירה טבעית: כל פרט שיתרגל טוב יותר ישרוד יותר.

מין הוא קבוצה שיכולה להתרבות ביניהן ולהביא צאצאים פוריים. מינים מסודרים בקבוצות גדולות יותר, כמו משפחות וממלכות.

הומאוסטאזיס (איזון פנימי) הוא שמירה על תנאים פנימיים יציבים בגוף, כמו טמפרטורת גוף.

יצורים חיים משפיעים זה על זה ועל הסביבה. אקולוגיה (חקר הסביבה) בוחנת איפה יצורים גרים ומה הם אוכלים.

גנטיקה היא חקר הגנים (החלקים ב-DNA שנותנים תכונות). מנדל גילה כיצד תכונות עוברות מצא לצאצא.

תאי גזע הם תאים שיכולים להפוך לסוגים שונים של תאים. הנדסה גנטית היא שינוי ב-DNA כדי לשנות תכונה.

הביולוגיה משפיעה על החברה. יש שאלות מוסריות על ניסויים, שיבוט והנדסה גנטית. חשוב גם לשמר את הטבע ולשמור על סביבה בריאה.