Rozdělení biologických věd, dějiny a metody

 

Téma: Rozdělení biologických věd

Předmět: Biologie

Přidal(a): Krispinka

 

Způsoby dělení

PODLE DRUHU ZKOUMANÉHO ORGANISMU

• Mikrobiologie – nauka o organismech (bakteriologie, virologie)
• Botanika – nauka o rostlinách (algologie – řasy, lichenologie – lišejníky, bryologie – mechy, dendrologie – dřeviny, pomologie – ovocné stromy
• Mykologie – nauka o houbách
• Zoologie – nauka o živočiších (ichtyologie – ryby, entomologie – motýli, protozoologie – prvoci, kynologie – psi, herpetologie – plazi
• Antropologie – nauka o člověku
• Hydrobiologie – nauka o vodních organismech
• Pedologie – nauka o půdě

 

PODLE HLEDISKA STUDIA

• Morfologie – nauka o vnější stavbě
• Anatomie – nauka o vnitřní stavbě (cytologie – buňka, histologie – pletiva, organologie – orgány)
• Fyziologie – nauka o procesech, funkcích
• Genetika – nauka o dědičnosti a proměnlivost
• Ekologie – nauka o vztahu organismu a prostředí a vztahu organismů navzájem
• Etologie – nauka o chování organismu
• Taxonomie – nauka o individuálním vývoji jedince (ontogeneze)
• Vývojová biologie – nauka o individuálním vývoji jedince (ontogeneze)
• Evoluční biologie – nauka o vývoji druhu (fylogeneze)
• Paleontologie – nauka o zkamenělinách
• Obecná biologie – nauka o obecných společných vlastnostech

 

HRANIČNÍ OBORY

• Biochemie – zkoumá chemické vlastnosti živých organismů
• Biofyzika – zkoumá fyzikální děje v organismech
• Biogeografie – zkoumá rozšíření organismů na Zemi
• Molekulární biologie – zkoumá život na úrovni molekul

 

APLIKOVANÉ VĚDY

• Medicína – péče o člověka
• Veterinární lékařství – péče o zvířata
• Agrobiologie – zemědělství
• Genové inženýrství – manipulace s geny
• Biotechnologie – průmysl

 

Obory biologie

Strukturální

• Molekulární biologie
  • Studuje biologické buněčné procesy na jejich molekulární úrovni (např. Podstat dědičnosti se dá odhalit jen studiem její molekulární podstaty)
  • Popisuje biologické makromolekuly a jejich vzájemné funkční vztahy, přičemž zvláštní pozornost věnuje dna, rna a proteinům. Tato oblast molekulární biologie se nazývá molekulární genetika.
  • Znalosti molekulární biologie využíváme – v medicíně a genetickém inženýrství, v kriminalistice.
• Cytologie (buněčná biologie)
  • Studuje buňky – jejich stavbu, fyziologii, vlastnosti a chování ve vztahu k životním funkcím organismu.
  • Úzce provázána s molekulární biologií, organickou chemií, biochemií, biofyzikou, mikrobiologií, mikroskopií a histologií.
• Genetika
  • věda zabývající se geny, dědičností a proměnlivostí organismů. Každá buňka v sobě přechovává v chromozomech genetickou informaci reprezentovanou strukturou DNA.
• Vývojová biologie
  • studuje růst a vývoj organismů
  • Vyvíjí se z embryologie, moderní vývojová biologie zkoumá genetické řízení růstu buněk a jejich rozdílností, jaký proces dává vznik tkáním, orgánům a celé anatomii.

 

Fyziologické

• Fyziologie
  • zkoumá mechanické, fyzické a biochemické procesy živých organismů.
  • dva hlavní obory, fyziologii rostlin a fyziologii živočichů, ale principy fyziologie jsou univerzální, ať je zkoumán jakýkoliv organismus (např. co známe o buňce kvasinky, dá se použít i na lidskou buňku)
• Anatomie
  • zabývá se funkcí orgánových soustav – oběhovou, nervovou, dýchací a endokrinní (studie těchto systémů se využívají v medicíně v disciplínách jako neurologie a imunologie)

 

Evoluce

• odpovědná za původ druhů, stejně jako za jejich změny v průběhu času
• zahrnuje vědce z mnoha taxonomicky orientovaných oborů – vědce specializované na obory jako mammalogie (studium savců), ornitologie, botanika nebo herpetologie (studium hadů), kteří využívají poznatky o přírodním řádu k zodpovědění hlavních otázek ohledně evoluce.
• Evoluční biologie se zakládá na paleontologii, která užívá poznatky k určení způsobu a rychlosti evoluce a také k rozvoji oblastní jako populační genetika a teorie evoluce

 

Taxonomie

Taxonomie se teoreticky i prakticky zabývá klasifikací druhů. Zařazuje organismy do jednotlivých kategorií (taxonů). Základní taxonomické kategorie jsou:

Říše	regnum	rostliny	Živočichové
Kmen	Phylum	Dodatečná kategorie v botanice a mykologii	Členovci
Oddělení	Division	Krytosemenné	Dodatečná kategorie v zoologii
Třída	Classis	Dvouděložné	Hmyz
Řád	Ordo	Růžokvěté	Motýli
čeleď	Familia	Růžovité	Běláskovití
Rod	Genus	Růže	Bělásek
druh	Species	Růže šípková	Bělásek zelný

Organismy se dělí do šesti říší:

Opisthokonta – Amoebozoa – Chromista – Archeaplastida – Excavata – Incertae sedis

 

Environmentální

• Ekologie má několik významů. Ten původní definoval Ernst Haeckel v roce 1866 a znamená biologická věda, která se zabývá vztahem organismů a jejich prostředí a vztahem organismů navzájem.
• Ekologie má řadu oborů od obecné ekologie a globální ekologie k ekologii mikroorganismů, ekologie lesa a moří.
• Dle šíře zkoumaných objektů se ekologie dělí na ekologii jedince (autekologie), populací (demekologie), společenstev (synekologie) a biomů.
• Etologie se zabývá studiem chování živočichů, jejich vrozených a naučených dovedností. Prvním moderním etologem byl Charles Darwin, jehož kniha (v originále The Expression of the Emotions in Man and Animals) inspirovala řadu dalších etologů.
• Biogeografie studuje rozmístění organismů na Zemi, věnuje pozornost především tektonickým deskám, změně klimatu, migraci a kladistice

 

Dějiny biologie

První poznatky o přírodě získával člověk v běžném životě od počátků svého vývoje – lov a chov zvířat, sběr a pěstování rostlin, léčitelství

 

Přehled vývoj biologie – dvě etapy

• 1. vyvrcholila v 1. pol. 20. století – rozčleněním biologie na řadu specializovaných oborů
• 2. začala v polovině 20. století – došlo k propojení jednotlivých biologických disciplín (dosud trvá)

 

ANTIKA (STAROVĚK)

• Egypt, Indie, Čína – rozvoj léčitelství (i pitvy)
• Řecko
• • poznatky o přírodě součástí filozofie a medicíny
  • Hippokrat – nazván otcem lékařství, zformoval lékařskou přísahu.
  • Aristoteles – antický lékař, popsal mnoho organismů, pokusil se sestrojit 1. systém živočichů. Zajímal se hlavně o anatomii různých zvířat, studoval také rozmnožování, teorie samoplození (živé organismy vznikají z neživé hmoty)
  • Theofrastos – zakladatel systematické botaniky

 

STŘEDOVĚK (5 – 15. století)

• V Evropě měla největší vliv církev –  prosazovaly poznání prostřednictvím Bible (Jestliže závěry pozorování nejsou s Biblí v doslovném souladu, nejsou pravdivé. Tento přístup vyústil v otevřený konflikt oficiálního náboženství s přírodními vědami)
• na výsluní Arabové – převzali některé antické filozofické moudrosti, přinesli originální myšlenky o matematice a astronomii, věnovali se především medicíně, budovali síť nemocnic, při nichž zakládali lékařské školy a knihovny.
• V Evropě se budovali univerzity, jejichž součástí byly i lékařské fakulty, ale praktická anatomie nebo chirurgie se neprováděla (nebylo to možné, jelikož pitvy lidských těl byly zakázány ve 12. století církví. Ovšem pravidla jsou od toho, aby se porušovala, a tak i pitvy byly prováděn tajně)

 

NOVOVĚK (14 – 17. stol.)

• Od této doby se biologie bere jako věda
• Díky velkému rozvoji zámořských svět byli Evropané zahlceni velkému množství neznámých rostlin a zvířat
• V 16. – 17. století se také osamostatnila zoologie.
• V 17. – 18. století došlo k tzv. „vědecké revoluci“. V důsledku manufakturního vlivu, vývoje techniky a především rozvoje matematiky, fyziky a mechaniky, došlo k objevům mnohých fyzikálních přístrojů jako dalekohled nebo mikroskop.
• začaly se formovat novodobé základy biologických oborů jako samostatných disciplín. Pro šíření nových zjištění měl obrovský význam objev knihtisku v 15.století.
• William Harvey (1578 – 1657) – Anglický lékař, objevil krevní oběh člověka
• Robert Hooke (1635 – 1723) – anglický přírodovědec, pomocí jednoduchého světelného mikroskopu poprvé pozoroval buněčnou stavbu rostlin, objevil rostlinnou buňku – pojmenoval ji cellula – komůrka (pozoroval ale jen buněčné stěny, mrtvé buňky)
• Anton van Leeuwenhoek (1632 – 1723) – zdokonalil mikroskop, první pozoroval živé buňky (nálevníky, bakterie), objevil krevní kapiláry, prvoky a bakterie
• Leonadro da Vinci (1452 – 1519) – vynálezce, anatom, pitvy
• Andreas Vesalius (1514 – 1564) – profesor anatomie a chirurgie, učebnice anatomie na základě praktických studií lidského těla
• Ján Jesenský – Jessenius (1566 – 1621) – lékař, 1.veřejná pitva v Praze

 

18. století

• Vitalismus = existence životní síly odlišuje živé organismy od neživé přírody
• Carl von Linné (23.5 1707 – 10.1.1778)
  • Švédský přírodovědec, zavedl dvouslovná jména pro druhy rostlin a živočichů – tzv. binomická nomenklatura (každý biologický druh má jméno rodové – psané velkým písmenem) a druhové (malým písmenem), zavedl také vyšší systematické jednotky (taxony) – čeleď a třída (organismy řadil podle podobnosti – ne dle příbuznosti)
• Jean – Baptiste Lamarck (1744 – 1829)
  • Autor první evoluční (vývojové) teorie, podle které se organismy přizpůsobují podmínkám prostředí v průběhu života a tato přizpůsobení se dědičně přenášejí na potomky, lamarkismus (= organismus se během života střetává s prostředím, adaptuje se na něj a vylepšení, která si tak za svého života vytvořil, předává svým potomkům, teorie potlačena teorií Darwina, avšak tyto principy mohou fungovat, ale pouze u jednobuněčných organismů a jen v některých případech, ale i tento názor má řadu odpůrců)
  • Poprvé použil termíny bezobratlí a biologie

 

19. století

• Charles Robert Darwin (12.2.1809 – 19.4.1882)
  • anglický přírodovědec a zakladatel evoluční biologie.
  • Evoluční teorii opíral o přírodní výběr a pohlavní výběr. („Pohlavní výběr závisí na převaze určitých jedinců nad druhými stejného pohlaví, což se týká propagace druhů; zatímco přírodní výběr závisí na vítězství obou pohlaví, v každém věku, za normálních podmínek života.“)
  • Hlavní zásady teorie – organismy plodí více potomstva, než může přežít / potomci jednoho rodičovského páru nejsou zcela totožní, existují mezi nimi odchylky, z nichž některé mohou čistě náhodně zvyšovat v daných podmínkách naději na přežití / ti, kteří přežijí, mají větší naději zplodit potomstvo a předat mu své vlastnosti, které se ukázaly tak výhodné – tím přibývá těch, kteří jsou nositeli výhodnějších vlastností / postupným hromaděním výhodných odchylek se může vyvinout nový druh.
  • Jeho teorie evoluce organismu přírodním výběrem se stala mezníkem ve vývoji biologie
  • Významným podnětem pro jeho pojetí evoluce byla pozorování z cesty kolem světa v letech 1831 – 36 na lodi Beagle. Svou cestu kolem světa popsal v podrobném cestopisu
  • Jeho ostatky jsou uloženy ve Westminsterském opatství, v blízkosti hrobů Williama Herschela a Isaaca Newtona.
  • Některé z jejich dětí trpěly nemocemi nebo slabostmi a Charles Darwin se obával, že toto může být způsobeno blízkým příbuzenským vztahem jeho rodokmenu a rodokmenu jeho ženy. Vyjádřil to ve svých spisech v pojednáních o škodlivých následcích příbuzenského rozmnožování a výhodách křížení.

 

Buněčná teorie

• Jan Evangelista Purkyně (17.12.1787 – 28.7.1896)
  • Český lékař, básník, přírodovědec a filozof, národní buditel.
  • Věnoval se fyziologii a v roce 1825 objevil buněčné jádro v ptačím vejci a objasnil význam buňky, jako základní strukturní a funkční jednotky rostlinných a živočišných organismů.
  • na sjezdu německých přírodovědců a lékařů v pražském Karolinu roku 1837, mezi prvními na světě přisoudil buňkám jejich stěžejní význam pro život.
  • Spoluzakladatel spolku českých lékařů a časopisu lékařů českých. Od roku 1853 vydával český přírodovědecký časopis Živa
  • Jako jeden z mála českých vědců přijal ve své době Darwinovu evoluční teorii, což svědčí o jeho otevřenosti.
  • Stal se členem londýnské Královské společnosti, vídeňské a pařížské akademie věd, poslancem zemského sněmu a nositelem Leopoldova rytířského řádu. Jen několik dní před smrtí byl rakouským císařem povýšen do rytířského stavu.
• Theodor Schwann (7.12.1810 – 14.1.1882)
  • Anatom a fyziolog, spolu s Schleidenem zakladatel buněčné teorie, studoval procesy trávení a objevil trávicí enzym pepsin, popsal nervová vlákna, jejich obaly (pochva Schwannová), studoval živočišnou buňku
• Matthias Jacob Schleiden (5.4.1804 – 23.6.1881)
  • Německý botanik, spoluzakladatelem buněčné teorie (spolu s T. Schwannem)

 

Mikrobiologie a imunologie

• Robert Koch (1843 – 1910) – zakladatel bakteriologie, objevitel původce tuberkulózy, cholery
• Louis Pasteur (1822 – 1895) – bakteriolog, objevil příčiny podstaty kvašení, hniloby, použití živných tekutých půd, sterilizace teplem, očkování proti vzteklině

 

Genetika

• Gregor Johann Mendel (22.7.1822 – 6.1.1884)
• Objevil základy dědičnosti
• Pří křížení rostlin (různých forem hrachu) dospěl k objevům, z nichž vyvodil základní zákonitosti dědičnosti. Tj. přenos znaků z rodičů na potomky. Formuloval 3 genetické zákony, později nazvané jeho jménem o uniformitě míšenců, o štěpení znaku o volné kombinovatelnosti vloh, které se staly základem moderní genetiky a uplatnily se nejen při šlechtění rostlin a živočichů ale i v řadě dalších vědních oborů, zejména v medicíně

 

20. století

• Ve 20. století – dochází k rozvoji genetiky a molekulární biologie. V tomto století probíhá vývoj také dalších oborů jako etologie, evoluční biologie a ekologie.
• James Dewey Watson (6.4.1928)
  • autorem díla The Double Helix (dvojitá dvoušroubovice)
  • nobelova cena za medicínu v roce 1963 (spolu s Francis Crick, a Maurice Wilkins – objasnili molekulární struktury deoxyribonukleové kyseliny a jejího významu pro přenos genetické informace)
• Alexandr Fleming (1881 – 1955) – objevil penicilin

 

Metody práce v biologii

• Vždy je nutné sledovat (pozorování i pokus) více objektů, zaměřit sledování tak, aby mohly vést k určitým závěrům o příčinách a souvislostech pozorovaných jevů, provádět víc sérií sledování.
• pozorování – původnější, sledování přirozeného průběhu biologických dějů tak, aby byly co nejméně narušeny pozorovatelem, dnes i s využitím přístrojů – mikroskop, dalekohled, fotoaparát, kamera, vysílačky…
• pokus – záměrně zde měníme jednu z podmínek, při kterých studovaný jev probíhá, abychom zjistili její význam pro jeho průběh, používá se kontrolní a pokusný objekt, hojně se využívají fyzikální a chemické metody a přístroje

 

MODERNÍ BIOLOGIE

• Významné události – zavedení elektronového mikroskopu, rozvoj molekulární biologie
• Význam biologie pro lidskou společnosti – výživa lidstva, lidské zdraví (objev bakterií jako původců chorob, antibiotika, znalost anatomie), životní prostředí (ekologie – upozorňuje na změny prostředí)

 

VÝVOJ BIOLOGICKÝCH POZNATKŮ

• Kreační teorie – život vznikl náhle, zásahem nadpřirozené síly (Boha), patřili k nim Carl Linné, Hooke, Lamarck
• Teorie samozplození – vznik organismů přímo, z neživé hmoty, Luis Pasteur tuto teorii vyvrátil
• Panspermická teorie – život je po vesmíru rozšířen pomocí zárodků, při dopadu na vesmírné těleso, kde jsou vhodné podmínky pro život, se rozvynou do složitějších forem H. C. Crick
• Teorie evoluční abiogeneze – vznik života postupným vývojem z neživé hmoty na Zemi, skládá se ze dvou částí – chemické evoluce a biologické evoluce
• • Chemická evoluce – vznik jednoduchých organických sloučenin abiogenetickou cestou (koacerváty a metabolony)
  • Biologická evoluce – vznik života souvisí se vznikem nukleové kyseliny a její replikace (prabuňky eobionty, postupně se vyvinuli probionty)