生物學,簡稱生物學,是自然科學的六大基礎學科之壹。研究生物的結構、功能、發生和發展。以及生物與周圍環境的關系。生物學起源於自然史,經歷了實驗生物學和分子生物學,進入了系統生物學時期。
壹、學科分類
生物分類學是生物學的壹個分支,研究生物分類的方法和原理。分類是指遵循分類學的原則和方法,對各類生物進行命名和分級。瑞典生物學家林奈給生物命名後,後來的生物學家用域、界、門、綱、目、科、屬、種來分類。頂界,惠塔克提出的五界,被很多人接受;它們是動物界、原生動物界、真菌界、植物界和動物界。從最高的“界”到“種”,級別越低,所屬生物的特征越相似。* * *有七大類,分別是:門、科、屬、種。
二、研究意義
生物學與人類生活的許多方面密切相關。生物學作為壹門基礎科學,傳統上是農學和醫學的基礎,涉及農業、畜牧業、漁業、醫療、藥學、衛生等。隨著生物學理論和方法的不斷發展,其應用領域也在不斷擴大。生物的影響已經突破了上述傳統領域,延伸到食品、化工、環保、能源和冶金行業等等。如果考慮仿生學,也影響到電子技術和信息技術。
人口、糧食、環境和能源是舉世矚目的全球性問題。世界人口年增長率約為20%,每35年人口將翻壹番。地球上的人口正以前所未有的速度增長。人口問題是壹個社會問題,也是壹個生態問題。人們必須對人類與環境之間的復雜關系進行徹底的定量研究,從而對地球和人類的命運有清醒的認識,從而學會控制自己,使人口保持在合理的數量。生物學應該也可能在這方面做出自己的貢獻。內分泌學和生殖生物學的成就導致了口服避孕藥的發明,促進了計劃生育在世界範圍內的普及。在人口問題上,除了數量的快速增長,遺傳病也嚴重威脅著人口的質量。有資料顯示,新生兒患各種遺傳病的比例在3% ~ 10.5%之間。在我國壹些山區,智力低下者占2% ~ 3%,有的地區更是超過10%。揭示遺傳疾病的成因,並找到控制和征服遺傳疾病的方法,無疑是生物學的另壹項重要任務。進行家系分析,確定患者是否有遺傳病,為患者提供有益的遺傳指導和建議;通過對胎兒脫屑細胞的染色體分析和各種酶的生化分析,可以診斷出未來的寶寶是否有先天性遺傳疾病。這些方法可以避免或減少遺傳病嬰兒的出生,從而減輕家庭和社會的沈重負擔。將基因工程應用於遺傳病的治療,稱為基因治療,在實驗動物中對幾種遺傳病的基因治療已經取得了壹些進展。隨著基因工程技術的發展,基因治療將為控制和治療人類遺傳病開辟廣闊的前景。
與人口問題密切相關的是糧食問題。糧食短缺是發展中國家長期沒有解決的嚴重問題。目前,世界上有數億人營養不良。到21世紀初,糧食產量每年至少要增加3% ~ 8%才能改善糧食短缺。人類食物的最終來源是植物的光合作用,但在陸地上擴大農業生產的土地面積是有限的,增加食物產量的主要途徑是改良植物本身。過去,生物學為科學農業的發展和“綠色革命”做出了巨大貢獻。今天,人類通過基因工程和細胞工程,在壹定限度內定向改造植物,培育出優質、高產、抗旱、耐寒、耐澇、耐鹽堿、抗病蟲害的優良品種,已經不是不現實的夢想。突破了植物基因工程的壹些關鍵技術,獲得了壹些轉基因植物。此外,富含蛋白質的藻類、細菌或真菌被用於大規模培養,從中獲得單細胞蛋白質。由於基因工程的成功運用和大規模連續發酵工程的技術經驗,單細胞蛋白技術取得了重大突破。氨基酸是蛋白質的單體,植物蛋白往往缺乏壹些必需氨基酸。如果在食物中添加某些氨基酸,植物蛋白的生物價值會大大提高。微生物發酵、固定化細胞或固定化酶生產氨基酸已逐漸形成壹個相對完整的體系。可以預計,氨基酸的產生將在營養不良中發揮越來越重要的作用。現代生物學成就與食品工業的結合,使食品工業成為壹個新興的產業並蓬勃發展。
20世紀對人與自然關系的研究,喚起了人們對賴以生存的生態環境的關註。大量工業廢水、廢氣和固體廢物排放,農業農藥和除草劑的廣泛使用,汙染了大面積的土地和水域,威脅著人類的生產和生活。這就要求人們更加深入地研究生物圈物質和能量循環的生態學規律,並將這些規律正確地應用於人類的經濟生活和其他社會生活中,使生物體更好地為人類服務。現代生物學證明,微生物的生物催化活性極其廣泛。通過富集培養可以找到降解幾乎任何有毒有機物的微生物,通過基因工程等技術可以不斷提高其降解能力。因此,降解微生物及其酶制劑成為消除汙染的有力手段。利用微生物控制害蟲,部分替代汙染嚴重的有機農藥,也大有可為。盡快在農業上運用生物防治、生物固氮等新技術,改變農業過分依賴石化工業的局面,是關系到自然生態平衡恢復和農業發展大趨勢的大事。消耗大量資源的傳統農業必然向以生物科技為基礎的生態農業轉變。
化學能(石油、煤等)的儲量。)世界上的資源總是有限的,總有壹天會耗盡。因此,自然界中的可再生生物資源(生物質)再次受到關註。自然界中的生物質大部分是纖維素、半纖維素和木質素。通過結合化學、物理和生物方法,纖維素可以轉化為酒精並用作能源。據估計,到20世紀末,世界上大約35%的汽車將使用生物質(酒精)。沼氣是另壹種利用生物質開發能源的產品。中國和印度在農村廢物厭氧發酵生產沼氣方面取得了顯著成就。世界上已經出現了采用固定化細胞技術的工業化沼氣厭氧反應器。壹些單細胞藻類含有與原油結構相似的油,可高達總重量的70%。這是另壹種非凡的可再生生物能源。太陽能是人類可以利用的最強大的能源,而生物光合作用是固定太陽能的最重要方式。可以預見,用生物學的理論和方法解決能源問題是大有可為的。
此外,對人口、糧食、環境、能源等問題的綜合研究,以及對這些問題的各種綜合解決方案的農業生態工程的興起,最終將發展新的和大規模的現代農業。
僅從人口、糧食、環境、能源問題和生物學之間的關系來看,上述描述仍然是不夠的。但可以看出,生物學的發展與人類的未來息息相關。