Biologie

Biologie Definition: der Zweig der Wissenschaft, der sich hauptsächlich mit Struktur, Funktion, Wachstum, Evolution und Verbreitung von Organismen beschäftigt.

Biologie Definition

Biologie ist der Zweig der Wissenschaft, der sich primär mit dem Aufbau, der Funktion, dem Wachstum, der Evolution und der Verbreitung von Organismen beschäftigt. Als Wissenschaft ist sie eine methodische Untersuchung des Lebens und der Lebewesen. Sie ermittelt nachprüfbare Fakten oder formuliert Theorien auf der Grundlage experimenteller Erkenntnisse über Lebewesen, indem sie die wissenschaftliche Methode anwendet. Ein Experte auf diesem Gebiet wird Biologe genannt. Zu den gemeinsamen Zielen ihrer Forschung gehören das Verständnis der Lebensvorgänge, die Bestimmung biologischer Prozesse und Mechanismen und die Frage, wie diese Erkenntnisse in der Medizin und Industrie genutzt werden können. Dabei variieren die Schauplätze der biologischen Forschung, z.B. in einem Labor oder in der freien Natur. Die Biologie ist ein breit gefächertes Gebiet. Es umfasst verschiedene Bereiche der Wissenschaft, wie Chemie, Physik, Mathematik und Medizin. Die Biochemie zum Beispiel ist eine Kombination aus Biologie und Chemie. Sie befasst sich vor allem mit den verschiedenen Biomolekülen (z. B. Nukleinsäuren, Proteine, Kohlenhydrate und Lipide) und untersucht biomolekulare Strukturen und Funktionen. Die Biophysik ist ein weiteres interdisziplinäres Gebiet, das Ansätze der Physik zum Verständnis biologischer Phänomene anwendet. Mathematik und Biologie sind auch Hand in Hand gegangen, um theoretische Modelle zu entwickeln, die biologische Prozesse mit Hilfe mathematischer Techniken und Werkzeuge aufklären. Die medizinische Biologie oder Biomedizin ist eine weitere wichtige Integration, bei der die Medizin biologische Prinzipien im klinischen Umfeld nutzt. Dies sind nur einige der vielen Beispiele der Biologie, bei denen ihre grundlegenden Lehren in andere wissenschaftliche Bereiche integriert werden.

Etymologie

Der Begriff Biologie kommt vom griechischen βίος (bios), was „Leben“ bedeutet und vom griechischen λογία (logia), was „Lehre von“ bedeutet. Abkürzung: biol. Synonyme: biologische Wissenschaft; Lebenswissenschaft.

Einführung in die Biologie

Eine grundlegende Definition der Biologie wäre, dass sie die Lehre von lebenden Organismen ist. Sie beschäftigt sich mit allem, was Leben hat und lebt. (Ref.1) Im Gegensatz zu den unbelebten Objekten, ist eine lebende Materie eine, die Leben demonstriert. Ein Lebewesen wäre zum Beispiel eines, das aus einer Zelle oder einer Gruppe von Zellen besteht. Jede dieser Zellen kann Prozesse, z. B. anabole und katabole Reaktionen, durchführen, um Leben zu erhalten. Diese Reaktionen können energieaufwendig sein. Sie werden auch durch homöostatische Mechanismen reguliert. Ein Lebewesen wäre auch eines, das in der Lage ist, auf Reize zu reagieren, sich an seine Umwelt anzupassen, sich zu vermehren und zu wachsen. Die Hauptgruppen der Lebewesen sind Tiere, Pflanzen, Pilze, Protisten, Bakterien und Archaeen. Die Biologie untersucht deren Aufbau, Funktion, Verbreitung, Evolution und Taxonomie.

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Moderne Prinzipien und Konzepte der Biologie

Zu den grundlegenden Prinzipien der Biologie, die bis heute akzeptiert werden, gehören die Zelltheorie, die Gentheorie, die Evolutionstheorie, die Homöostase und die Energie.

Zelltheorie

Die Zelltheorie ist eine wissenschaftliche Theorie, die von den Wissenschaftlern Theodor Schwann, Matthias Jakob Schleiden und Rudolf Virchow vorgeschlagen wurde. Sie wird formuliert, um die alte Theorie, die Spontanentstehung, zu widerlegen. Sie stellt folgende Thesen auf: (1) Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen, (2) die Zelle ist die strukturelle und funktionelle Einheit, (3) Zellen entstehen aus einem vorher existierenden Teilungsprozess, (4) alle Zellen haben die gleiche chemische Zusammensetzung, und (5) der Energiefluss findet innerhalb der Zelle statt. (Ref.2)

Gentheorie

In der Gentheorie wird das Gen als die fundamentale, physikalische und funktionelle Einheit der Vererbung betrachtet. (Ref.3) Es befindet sich auf dem Chromosom und enthält die DNA. Das Gen speichert den genetischen Code, d.h. eine Sequenz von Nukleotiden, die die Struktur eines Proteins oder einer RNA bestimmt. Ein Gen ist eine Einheit der Vererbung, da es über Generationen hinweg vererbt wird. Es ist das, worauf das phänotypische Merkmal eines Organismus beruht. Gregor Johann Mendel war einer der Hauptpioniere, die die Wissenschaft der Genetik begründeten. Als solcher gilt er als der Vater des besagten Fachgebiets. Er war in der Lage, das Vorkommen von Einheitsfaktoren (heute als Gene bezeichnet) zu bestimmen, die von einer Generation zur nächsten weitergegeben werden. Er beschrieb diese Einheitsfaktoren als paarweise auftretend. Eines der Paare wird dominant gegenüber dem anderen (rezessiv) sein. Er formulierte die Mendelschen Gesetze, um zu verdeutlichen, wie Vererbung stattfindet. Zu diesen Gesetzen gehören das Gesetz der Segregation, das Gesetz des unabhängigen Sortiments und das Gesetz der Dominanz. Das Vererbungsmuster, das diesen Gesetzen folgt, wird als Mendelsche Vererbung bezeichnet. Umgekehrt wird ein Vererbungsmuster, das diesen Gesetzen nicht entspricht, als nicht-mendelsch bezeichnet.

Evolutionstheorie

Evolution bezieht sich auf die genetischen Veränderungen in einer Population über aufeinanderfolgende Generationen, die durch natürliche Selektion, Mutation, Hybridisierung oder Inzucht angetrieben werden. (Ref.4) Charles Darwin ist einer der Hauptverfasser der Evolutionstheorie. Er ist bekannt für sein Werk Origin of Species by Natural Selection nach seiner Beagle-Reise. Er war in der Lage, verschiedene Pflanzen- und Tierarten zu beobachten. Basierend auf seiner Analyse postulierte er, dass Lebewesen eine angeborene Tendenz haben, Nachkommen der gleichen Art zu produzieren. Dadurch wird das Überleben der Art von der verfügbaren Nahrung und dem verfügbaren Raum abhängig. Infolgedessen konkurrieren die Organismen miteinander, da die Tragfähigkeit des Lebensraums nicht in der Lage wäre, eine massive Population zu erhalten. (Ref.5) Das Überleben oder der Kampf ums Dasein wird somit zu einer individuellen Leistung.

Homöostase

Homöostase ist die Tendenz eines Organismus, optimale innere Bedingungen aufrechtzuerhalten. Sie beinhaltet ein System von Rückkopplungskontrollen, um den normalen homöostatischen Bereich trotz der sich ändernden äußeren Bedingungen zu stabilisieren und aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel nutzt es homöostatische Mechanismen zur Regulierung von Temperatur, pH-Wert und Blutdruck. Das homöostatische System setzt sich aus drei Hauptkomponenten zusammen: einem Rezeptor, einem Kontrollzentrum und einem Effektor. Der Rezeptor des homöostatischen Systems umfasst die verschiedenen sensorischen Rezeptoren, die äußere und innere Veränderungen wahrnehmen können. Die Informationen werden an das Kontrollzentrum gesendet, um sie zu verarbeiten und ein Signal zu erzeugen, das eine entsprechende Reaktion des Effektors hervorruft. Das Konzept der Homöostase wird Claude Bernard im Jahr 1865 zugeschrieben.

Energie

In der Biologie ist Energie essentiell, um verschiedene biologische Prozesse anzutreiben, insbesondere anabole Reaktionen. Adenosintriphosphat (ATP) ist der Hauptenergieträger der Zelle. Es wird aus Kohlenhydraten durch Glykolyse, Fermentation und oxidative Phosphorylierung gewonnen. Lipide sind eine weitere Gruppe von Biomolekülen, die Energie speichern.

Bedeutung der Biologie

Biologie ist der wissenschaftliche Weg zum Verständnis des Lebens. Die Kenntnis der biologischen Prozesse und Funktionen des Lebens ist unerlässlich, um ein tieferes Wissen und Verständnis für das Leben zu erlangen. Darüber hinaus eröffnet es einen Zugang zu Ressourcen, die in der Medizin und Industrie genutzt werden können. Wie ein biologischer Prozess abläuft, seine Regelsysteme und Komponenten können zu einem besseren Bewusstsein führen. Zum Beispiel könnten Schutzbemühungen beginnen, um eine Art zu retten, die als gefährdet, d.h. vom Aussterben bedroht, eingestuft wurde.

Forschung

Ein Spezialist oder Experte auf dem Gebiet der Biologie wird Biologe genannt. Biologen betrachten die biophysikalische, biomolekulare, zelluläre und systemische Ebene eines Organismus. Sie versuchen, die Mechanismen zu verstehen, die in den verschiedenen biologischen Prozessen, die das Leben bestimmen, eine Rolle spielen. Sie sind auch daran interessiert, Innovationen zu entwickeln, um Leben zu schaffen und zu verbessern. Einige von ihnen haben Interessenvertretungen und befassen sich mit der Erhaltung von Arten. Abhängig von der Art und den Zielen ihrer Forschung kann man sie bei der Durchführung von Forschungen innerhalb eines Labors finden. Andere führen ihre wissenschaftliche Arbeit im Freien durch, zum Beispiel in verschiedenen Lebensräumen, in denen ein Organismus oder eine Population von Organismen gedeiht.

Die biologische Forschung lässt sich bis in die Frühzeit zurückverfolgen. Aristoteles zum Beispiel war ein griechischer Philosoph in Athen, der für seine Beiträge zur Philosophie und Biologie bekannt war. Er war der erste Mensch, der die Biologie systematisch studierte. Einige seiner bekannten Werke sind die Geschichte der Tiere, die Zeugung der Tiere, die Bewegung der Tiere und die Teile der Tiere. Ein Großteil seiner botanischen Studien ging jedoch verloren. Wegen seiner vielen bahnbrechenden Studien wird er von vielen als der „Vater der Biologie“ angesehen.

Heute suchen Biologen nach der möglichen Anwendung der Biologie in anderen Bereichen, wie Medizin, Landwirtschaft und Industrie. Einer der jüngsten Durchbrüche ist CRISPR – ein Gen-Hacking-Werkzeug, mit dem Wissenschaftler bestimmte DNA-Ziele spleißen und dann durch eine DNA ersetzen können, die den gewünschten Effekt erzielt. Eines seiner Versprechen ist, dass es physiologische Anomalien aufgrund von mutierten oder defekten Genen korrigieren kann. (Ref.6)

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Zweige der Biologie

Die Biologie umfasst verschiedene Teildisziplinen oder Zweige. Einige der Zweige der Biologie sind wie folgt:

• Anatomie – das Studium der tierischen Form, insbesondere des menschlichen Körpers
• Astrobiologie – der Zweig der Biologie, der sich mit den Auswirkungen des Weltraums auf lebende Organismen und der Suche nach außerirdischem Leben beschäftigt
• Biochemie – das Studium der Struktur und Funktion von Zellbestandteilen, wie Proteinen, Kohlenhydraten, Lipide, Nukleinsäuren und andere Biomoleküle sowie deren Funktionen und Umwandlungen während der Lebensprozesse
• Bioklimatologie – eine Wissenschaft, die sich mit dem Einfluss des Klimas auf Organismen befasst, z.B. mit den Auswirkungen des Klimas auf die Entwicklung und Verbreitung von Pflanzen, Tieren und Menschen
• Bioengineering – oder biologisches Ingenieurwesen, eine breit angelegte Ingenieurdisziplin, die sich mit biomolekularen und molekularen Prozessen, Produktdesign, Nachhaltigkeit und Analyse biologischer Systeme beschäftigt
• Biogeographie – eine Wissenschaft, die versucht, die sich verändernden Verteilungen und geographischen Muster lebender und fossiler Pflanzen- und Tierarten zu beschreiben
• Bioinformatik – Informationstechnologie, wie sie in den Lebenswissenschaften angewandt wird,
• Biomathematik – mathematische Biologie oder Biomathematik, ein interdisziplinäres akademisches Fachgebiet, das darauf abzielt, natürliche, biologische Prozesse mit mathematischen Techniken und Werkzeugen zu modellieren. Sie hat sowohl praktische als auch theoretische Anwendungen in der biologischen Forschung
• Biophysik – oder biologische Physik, interdisziplinäre Wissenschaft, die die Theorien und Methoden der physikalischen Wissenschaften auf Fragen der Biologie anwendet
• Biotechnologie – angewandte Wissenschaft, die sich mit biologischen Systemen, lebenden Organismen oder Derivaten davon beschäftigt, um Produkte oder Prozesse für einen bestimmten Zweck herzustellen oder zu modifizieren
• Botanik – das wissenschaftliche Studium der Pflanzen
• Zellbiologie – das Studium der Zellen auf mikroskopischer oder molekularer Ebene. Sie umfasst das Studium der physiologischen Eigenschaften der Zellen, der Strukturen, der Organellen, der Interaktionen mit ihrer Umgebung, des Lebenszyklus, der Zellteilung, und Apoptose
• Chronobiologie – eine Wissenschaft, die zeitliche
• Conservation Biology – befasst sich mit Studien und Plänen zur Erhaltung von Lebensräumen und Arten, um die Ausrottungskrise zu mildern und die Artenvielfalt zu erhalten
• Kryobiologie – die Untersuchung der Auswirkungen von niedrigen Temperaturen auf lebende Organismen
• Entwicklungsbiologie – die Untersuchung der Prozesse, durch die sich ein Organismus von der Zygote bis zu seiner vollen Struktur entwickelt
• Ökologie – die wissenschaftliche Untersuchung der Beziehungen zwischen Pflanzen, Tieren und ihrer Umwelt
• Die Ökologie ist die Wissenschaft, die sich mit der Entwicklung von Organismen beschäftigt, Tieren und ihrer Umwelt
• Ethnobiologie – eine Studie der vergangenen und gegenwärtigen menschlichen Interaktionen mit der Umwelt, z. B. die Nutzung der verschiedenen Flora und Fauna durch indigene Gesellschaften
• Evolutionsbiologie – ein Teilgebiet, das sich mit dem Ursprung und der Abstammung von Arten sowie deren Veränderung im Laufe der Zeit beschäftigt, d. h.e. ihre Evolution
• Süßwasserbiologie – eine Wissenschaft, die sich mit dem Leben und den Ökosystemen von Süßwasserlebensräumen befasst
• Genetik – eine Wissenschaft, die sich mit der Vererbung befasst, insbesondere mit den Mechanismen der Vererbung und der Variation von vererbten Merkmalen zwischen ähnlichen oder verwandten Organismen
• Geobiologie – eine Wissenschaft, die Geologie und Biologie kombiniert, um die Wechselwirkungen von Organismen mit ihrer Umwelt zu untersuchen
• Immunbiologie – eine Studie über die Struktur und Funktion des Immunsystems, angeborene und erworbene Immunität, die körpereigene Unterscheidung von Selbst und Nicht-Selbst und Labortechniken, die die Interaktion von Antigenen mit spezifischen Antikörpern beinhalten
• Meeresbiologie – das Studium von Meerespflanzen und -tieren und deren ökologische Beziehungen
• Medizin – die Wissenschaft, die sich mit der Prävention, Heilung oder Linderung von Krankheiten befasst
• Mikrobiologie – der Zweig der Biologie, der sich mit Mikroorganismen und deren Auswirkungen auf andere lebende Organismen befasst
• Molekularbiologie – der Zweig der Biologie, der sich mit der Bildung, Struktur und Funktion von lebenswichtigen Makromolekülen, wie Nukleinsäuren und Proteinen, beschäftigt, und insbesondere mit ihrer Rolle bei der Zellreplikation und der Übertragung genetischer Information
• Mykologie – das Studium der Pilze
• Neurobiologie – der Zweig der Biologie, der sich mit der Anatomie, Physiologie und Pathologie des Nervensystems beschäftigt
• Paläobiologie – das Studium der Lebensformen, die in prähistorischer oder geologischer Zeit existierten, wie sie durch die Fossilien von Pflanzen, Tieren und anderen Organismen dargestellt werden
• Parasitologie – das Studium der Parasiten und des Parasitismus
• Pathologie – das Studium der Natur der Krankheit und ihrer Ursachen, Prozesse, Entwicklung, und Folgen
• Pharmakologie – die Lehre von der Herstellung und Anwendung von Arzneimitteln und synthetischen Medikamenten
• Physiologie – die biologische Lehre von den Funktionen lebender Organismen und ihrer Teile
• Protistologie – die Lehre von den Protisten
• Psychobiologie – die Lehre von den geistigen Funktionen und dem Verhalten im Zusammenhang mit anderen biologischen Prozessen
• Toxikologie – die Lehre davon, wie natürliche oder vom MenschenGifte unerwünschte Wirkungen in lebenden Organismen hervorrufen
• Virologie – das Studium der Viren
• Zoologie – Der Zweig der Biologie, der sich mit Tieren und tierischem Leben beschäftigt, einschließlich des Studiums der Struktur, Physiologie, Entwicklung, und Klassifizierung von Tieren
• Ethologie – die Lehre vom Verhalten der Tiere
• Entomologie – die wissenschaftliche Lehre von den Insekten
• Ichthyologie – die Lehre von den Fischen
• Herpetologie – die Lehre von den Reptilien und Amphibien
• Ornithologie – die Wissenschaft von den Vögeln
• Säugetierkunde – die Lehre von den Säugetieren
• Primatologie – die Wissenschaft, die sich mit den Primaten beschäftigt

Humanbiologie – Definition

Die Humanbiologie ist der Zweig der Biologie, der sich mit dem Menschen in Bezug auf die Evolution beschäftigt, Genetik, Anatomie und Physiologie, Ökologie, Epidemiologie und Anthropologie. Sie kann ein Teilgebiet der Primatologie sein, da der Mensch zur Gruppe der Primaten, insbesondere zur Familie der Hominidae (Stamm Hominini) gehört. Da es sich bei der Humanbiologie um einen Kurs handelt, der sich hauptsächlich mit dem Menschen befasst, eignet er sich auch als Vorbereitungskurs für das Medizinstudium.

Siehe auch

• Organismus

1. INTRODUCTION: THE NATURE OF SCIENCE AND BIOLOGY. (2019). Abgerufen am 12. September 2019 von der Website Estrellamountain.edu: http://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/biobookintro.html
2. 4.1C: Zelltheorie. (2019, September 9). Abgerufen von der Website Biology LibreTexts: https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Introductory-and-General-Biology/Book:-General-Biology-(Boundless)/4:-Cell-Structure/4.1:-Studying-Cells/4.1C:-Cell-Theory
3. Rheinberger, H.-J., Müller-Wille, S., & Meunier, R. (2015). Gene (Stanford Encyclopedia of Philosophy). Abgerufen am 12. September 2019 von Stanford.edu, Website: https://plato.stanford.edu/entries/gene/
4. Eine kurze Geschichte der Evolution. (2019). Abgerufen von der OpenLearn-Website: https://www.open.edu/openlearn/history-the-arts/history/history-science-technology-and-medicine/history-science/brief-history-evolution
5. 3. Theories of Evolution. (2010). Abgerufen von der BIOLOGY4ISC-Website: https://biology4isc.weebly.com/3-theories-of-evolution.html
6. Gonzaga, M. V. (2019, August 21). CRISPR DIY – biohacking genes at. Abgerufen von Biologie Blog & Wörterbuch Online Website: https://www.biologyonline.com/crispr-diy-biohacking-genes-at-home/