Dziedziny biologii. Czym się zajmują naukowcy z poszczególnych dziedzin?

Biologia jest to nauka o życiu i wszystkich istotach żyjących na naszej planecie. Bada ona organizmy, ich struktury, funkcje, wzajemną interakcję oraz procesy zachodzące w ich wnętrzu. Wiedza o nich gromadzona była już w prehistorii, jednak wyodrębnienie się biologii jako samodzielnej nauki nastąpiło dopiero w XIX wieku za sprawą dwóch przyrodników Gottfrieda Reinholda Treviranusa i Jean-Baptistego de Lamarcka. Jej nazwa pochodzi od greckich słów: bios – życie i logos – nauka. Wiedza o biologii pomaga nie tylko uczyć się czegoś o otaczającym nas świecie, ale również zmieniać go.

Jakie są dziedziny biologii?

Biologia jest szybko rozwijającą się dziedziną wiedzy przyrodniczej i posiada bardzo szeroki zakres nauki, dlatego została podzielona na wiele dziedzin, takich jak:

• Mikrobiologia
• Botanika
• Zoologia
• Anatomia
• Ekologia
• Genetyka
• Astrobiologia
• Biologia molekularna
• Cytologia
• Morfologia
• Embriologia
• Fizjologia
• Histologia
• Mykologia
• Neurobiologia.

Mikrobiologia – czym się zajmują mikrobiolodzy?

Mikrobiologia to dziedzina nauki zajmująca się zagadnieniami związanymi z mikroorganizmami oraz wirusami. Zaliczają się do nich bakterie, pierwotniaki, grzyby, mikroskopijne glony i archeony. Początek mikrobiologii odnotowuje się wraz z wynalezieniem mikroskopu przez Antona von Leeuwenhoeka oraz z dalszym udoskonaleniem tego urządzenia.

Mikrobiologia obejmuje szeroki zakres badań, które pomagają naukowcom poznać biochemię, fizjologię, biologię komórki, ekologię, ewolucję i aspekty kliniczne mikroorganizmów, a także reakcje na te czynniki. Zajmuje się również strukturą, funkcją i klasyfikacją tych organizmów oraz sposobem ich wykorzystania i kontrolowania.

Wyróżnia się następujące dziedziny mikrobiologii:

• Mikrobiologia ogólna – badanie ogólnych, najbardziej podstawowych pojęć,
• Mikrobiologia szczegółowa – systematyka drobnoustrojów,
• Mikrobiologia przemysłowa – badanie możliwości wykorzystania drobnoustrojów do procesów przemysłowych,
• Mikrobiologia środowiskowa – badanie wpływu drobnoustrojów na ożywione i nieożywione elementy środowiska,
• Mikrobiologia lekarska – badanie wpływu mikroorganizmów na organizmy żywe,
• Mikrobiologia weterynaryjna – badanie oddziaływania drobnoustrojów chorobotwórczych na zwierzęta,
• Mikrobiologia sanitarna – badanie sposobów rozprzestrzeniania się drobnoustrojów patogennych,
• Mikrobiologia gleby – badanie drobnoustrojów w środowisku glebowym.

Botanika – nauka o roślinach

Botanika to kolejny dział biologii zajmujący się roślinami, ich rodzajem, strukturą, rozmieszczeniem, klasyfikacją oraz związkami z otoczeniem. Jest to kluczowa nauka dla rolnictwa, medycyny, farmacji i przemysłu kosmetycznego. W zakres botaniki wchodzą m.in.:

• Botanika systematyczna – klasyfikowanie roślin,
• Morfologia roślin – badanie pokrewieństwa zewnętrznego kształtu organizmów roślinnych,
• Anatomia roślin – badanie budowy organizmów roślinnych,
• Fizjologia roślin – badanie procesów zachodzących w organizmie i jego funkcjonowania,
• Ekologia – badanie wzajemne relacji między roślinami a środowiskiem,
• Fitogeografia – badanie zasiedlania środowisk na Ziemi przez rośliny,
• Fitocenologia – badanie społeczeństw roślinnych.

Zoologia – nauka o zwierzętach

Zoologia to dział biologii, który zajmuje się badaniem życia zwierząt. Pierwsze prace zoologiczne zostały ogłoszone przez Arystotelesa, którego określa się mianem ojca tej dziedziny. Do jego najważniejszych dzieł zaliczają się: „Historia naturalna zwierząt”, „O częściach zwierząt” i „O pochodzeniu zwierząt”. Ważny wpływ na rozwój zoologi miała także teoria ewolucji Karola Darwina „O powstawaniu gatunków”.

Zoologię można podzielić na różne rodzaje badań ze względu na rodzaj zwierzęcia, czyli m.in.:

• Nematologia – badanie glisty,
• Entomologia – badanie owadów,
• Ornitologia – badanie ptaków,
• Mammalogia – badanie ssaków.

Anatomia – czym się zajmuje?

Anatomia to nauka o budowie organizmów żywych zajmująca się opisem położenia, kształtu i budowy narządów, tkanek i komórek oraz analizą podobieństw i różnic w budowie narządów organizmów roślinnych oraz zwierzęcych. Jest ona niezwykle ważna, ponieważ pozwala naukowcom lepiej zrozumieć budowę ciała danego organizmu, co z kolei jest kluczowe dla zrozumienia jego funkcji.

W zależności od przedmiotu badań wyróżnia się:

• anatomię roślin,
• anatomię zwierząt,
• anatomię człowieka.

Ekologia – na czym polega?

Ekologia to nauka o relacjach zachodzących między organizmami żywymi a ich środowiskiem bytowym. Dzięki niej można zrozumieć złożone sieci żywnościowe, ekosystemy i wpływ człowieka na środowisko naturalne. Pojęcie ekologii zostało wprowadzone Ernsta Haeckla w 1869 roku. Wyróżnia się:

• ekologię fizjologiczną – badanie reakcji organizmów na czynniki środowiskowe,
• ekologię behawioralną – badanie zachowań zwierząt w zależności od zachodzących zmian w środowisku abiotycznym i biotycznym,
• ekologię ewolucyjną – badanie adaptacji i mechanizmów doboru naturalnego w populacjach,
• ekologię środowisk wodnych – badanie interakcji między organizmami a ich środowiskiem wodnym,
• ekologię środowisk lądowych – badanie interakcji między organizmami a ich środowiskiem na lądzie,
• ekologię wybranych grup taksonomicznych – badanie interakcji między środowiskiem a konkretnymi grupami organizmów (np. ptaki, owady itd.).

Do głównych dziedzin ekologii zaliczają się:

• ekologia populacyjna – badanie zmian liczebności populacji jednogatunkowych, zachodzących pod wpływem czynników ekologicznych (biotycznych i abiotycznych),
• ekologia biocenoz – badanie wpływu interakcji międzygatunkowych na strukturę i organizację biocenoz,
• ekologia ekosystemów – badanie przepływu energii i krążenia materii między biotycznymi i abiotycznymi składnikami ekosystemu,
• ekologia biosfery – badanie wpływu lokalnych przepływów energii i obiegu pierwiastków chemicznych na funkcjonowanie i rozmieszczenie organizmów żywych w biosferze.

Pozostałe ważne dziedziny biologii

Postęp czasów i nieustanny rozwój technologii przyczyniają się do zdobywania nowej użytecznej wiedzy, co daje początek kolejnym dziedzinom biologii. Do pozostałych kluczowych gałęzi biologii, które warto znać, należą m.in.:

Genetyka

Genetyka to dziedzina biologii zajmująca się badaniem dziedziczenia i zmienności organizmów, czyli genów, materiału genetycznego (DNA i RNA), dziedziczenia cech od rodzica do potomstwa oraz krzyżowania genów. Odgrywa istotną rolę w medycynie, ponieważ pozwala lekarzom lepiej zrozumieć choroby i wprowadzić nowe leczenie. Stosuje się ją także hodowli zwierząt, hodowli roślin i odmianach. Podstawy współczesnej genetyki stworzył w połowie XIX wieku Grzegorz Mendel.

Astrobiologia

Astrobiologia bada spekulowane życie pozaziemskie, jego przejawy, występowanie, rozpowszechnianie oraz techniki wykrywania. Przedmiotu astrobiologii dotąd nie wykryto, przez co skupia się ona przede wszystkim na zwiększaniu szans takiej obserwacji. Astrobiologowie badają także różne planety i księżyce, aby przekonać się, czy panujące tam warunki dają możliwość na istnienie życia.

Biologia molekularna

Biologia molekularna to nauka badająca, w jaki sposób funkcjonowanie organizmów żywych uwarunkowane jest właściwościami budujących je cząsteczek, a zwłaszcza biopolimerów, jakimi są kwasy nukleinowe i białka. W ramach biologii molekularnej rozwija się też tak zwana inżynieria genetyczna.

Cytologia

Cytologia to dział biologii zajmujący się badaniem komórek, ich budowy, funkcji i procesów zachodzących w nich. Odgrywa kluczową rolę w zrozumieniu podstawowych procesów życiowych organizmów, jak rozwój, wzrost, dziedziczenie i choroby. Dziedzinami cytologii są:

• cytofizjologia – badanie procesów fizjologicznych zachodzących na poziomie komórki,
• cytopatologia – badanie pod mikroskopem świetlnym komórek pobranych przyżyciowo,
• cytogenetyka – badanie chromosomów,
• cytochemia – badanie składu chemicznego komórki i procesów chemicznych w niej zachodzących.

Morfologia

Morfologia to dział biologii zajmujący się nauką o kształtach oraz budowie organizmów żywych i wymarłych. Obejmuje ich wygląd zewnętrzny (kształt, struktura, kolor, wzór) oraz wewnętrzny (kości, narządy). Ze względu na przedmiot badań wyróżnią się:

• morfologię zwierząt,
• morfologię roślin,
• morfologią grzybów,
• morfologię bakterii.

Embriologia

Embriologia bada rozwój zarodkowy organizmów zwierzęcych (w tym człowieka) i roślinnych. Zaczyna się od powstania gamet, czyli komórek płciowych, przebiega przez akt zapłodnienia oraz kończy rozwojem embrionów i płodów. Embriologia odgrywa kluczową rolę w zrozumieniu konsekwencji mutacji genetycznych i początków zaburzeń genetycznych. Ma również kluczowe znaczenie dla różnych przedsięwzięć naukowych, od zrozumienia biologii ewolucyjnej po wspomaganie zdrowia reprodukcyjnego ludzi.

Fizjologia

Fizjologia to nauka o mechanizmach rządzących przebiegiem czynności życiowych organizmów, ich komórek, tkanek, czy też organów. Pomaga zrozumieć, w jaki sposób funkcjonują organizmy w warunkach korzystnych oraz jak reagują i dostosowują się do warunków chorobowych oraz stresowych. Z jej osiągnięć korzystają m.in. medycyna, weterynaria i rolnictwo.

Histologia

Histologia to dziedzina biologii, zajmująca się badaniem tkanek organicznych zwierząt i roślin w ich mikroskopijnych aspektach. Pozwala na identyfikację nieznanych wcześniej tkanek oraz odgrywa istotną rolę w wykrywaniu zmian patologicznych w strukturach komórkowych, pomagając w ten sposób w identyfikacji choroby.

Mykologia

Mykologia zajmuje się badaniem grzybów. Obejmuje ich systematykę, budowę, fizjologię oraz znaczenie dla człowieka i środowiska. Nauka ta pozwala na opracowanie metod leczenia chorób wywoływanych przez określone gatunki grzybów, a także wykorzystanie niektórych gatunków w różnych gałęziach przemysłu (np. farmaceutyczny, spożywczy, rolniczy).

Neurobiologia

Neurobiologia to dziedzina badająca komórki nerwowe i ich organizację w obwodach, czyli w sieciach neuronalnych połączeń. Zgłębia ich strukturę, funkcję, rozwój oraz wpływ na zachowanie i procesy poznawcze. Ma zastosowanie w wielu dziedzinach, w tym w medycynie (neurologia, psychiatria), sztucznej inteligencji oraz psychologii.

Dziedziny biologiczne – nieoczywista klasyfikacja

W zaprezentowanym artykule niektóre dziedziny biologii zostały pominięte, ponieważ wiele z nich to dziedziny interdyscyplinarne, które nie mieszczą się jednoznacznie w tradycyjnych ramach biologii. Przykładowo biofizyka, bioinformatyka czy biologia syntetyczna, łączą w sobie elementy różnych nauk, wprowadzając trudności w precyzyjne sklasyfikowanie ich jako czysto biologicznych.