发展历史

　　在自然科学还没有发展的古代,人们对生物的五光十色、绚丽多彩迷惑不解,他们往往把生命和无生命看成是截然不同、没有联系的两个领域,认为生命不服从于无生命物质的运动规律.不少人还将各种生命现象归结为一种非物质的力,即“活力”的作用.这些无根据的臆测,随着生物学的发展而逐渐被抛弃,在现代生物学中已经没有立足之地了.

　　20世纪特别是40年代以来,生物学吸收了数学、物理学和化学等的成就,逐渐发展成一门精确的、定量的、深入到分子层次的科学.人们已经认识到生命是物质的一种运动形态.生命的基本单位是细胞,它是由蛋白质、核酸、脂质等生物大分子组成的物质系统.生命现象就是这一复杂系统中物质、能和信息三个量综合运动与传递的表现.生命有许多为无生命物质所不具备的特性.例如,生命能够在常温、常压下合成多种有机化合物,包括复杂的生物大分子；能够以远远超出机器的生产效率来利用环境中的物质和能制造体内的各种物质,而不排放污染环境的有害物质；能以极高的效率储存信息和传递信息；具有自我调节功能和自我复制能力；以不可逆的方式进行着个体发育和物种的演化等等.揭露生命过程中的机制具有巨大的理论和实践意义.现代生物学是一个有众多分支的庞大的知识体系,本文着重说明生物学研究的对象、分科、方法和意义.关于生命的本质和生物学发展的历史,将分别在“生命”、“生物学史”等条目中阐述.

　　生物学的分支学科各有一定的研究内容而又相互依赖、互相交叉.此外,生命作为一种物质运动形态,有它自己的生物学规律,同时又包含并遵循物理和化学的规律.因此,生物学同物理学、化学有着密切的关系.生物分布于地球表面,是构成地球景观的重要因素.因此,生物学和地学也是互相渗透、互相交叉的.

　　早期的生物学

　　主要是对自然的观察和描述,是关于博物学和形态分类的研究.所以生物学最早是按类群划分学科的,如植物学、动物学、微生物学等.由于生物种类的多样性,也由于人们对生物学的了解越来越多,学科的划分也就越来越细,一门学科往往要再划分为若干学科,例如植物学可划分为藻类学、苔藓植物学、蕨类植物学等；动物学划分为原生动物学、昆虫学、鱼类学、鸟类学等；微生物不是一个自然的生物类群,只是一个人为的划分,一切微小的生物如细菌以及单细胞真菌、藻类、原生动物都可称为微生物,不具细胞形态的病毒也可列入微生物之中.因而微生物学进一步分为细菌学、真菌学、病毒学等.按生物类群划分学科,有利于从各个侧面认识某一个自然类群的生物特点和规律性.但无论具体对象是什么,研究课题都不外分类、形态、生理、生化、生态、遗传、进化等方面.为了强调按类型划分的学科已经不仅包括形态、分类等比较经典的内容,而且包括其他各个过程和各种层次的内容,人们倾向于把植物学称为植物生物学,把动物学称为动物生物学.生物在地球历史中有着40亿年左右的发展进化历程.大约有1500万种生物已经绝灭,它们的一些遗骸保存在地层中形成化石.古生物学专门通过化石研究地质历史中的生物,早期古生物学多偏重于对化石的分类和描述,近年来生物学领域的各个分支学科被引入古生物学,相继产生古生态学、古生物地理学等分支学科.现在有人建议,以广义的古生物生物学代替原来限于对化石进行分类描述的古生物学.生物的类群是如此的繁多,需要一个专门的学科来研究类群的划分,这个学科就是分类学.林奈时期的分类以物种不变论为指导思想,只是根据某几个鉴别特征来划分门类,习称人为分类.现代的分类是以进化论为指导思想,根据物种在进化上的亲疏远近进行分类,通称自然分类.现代分类学不仅进行形态结构的比较,而且吸收生物化学及分子生物学的成就,进行分子层次的比较,从而更深刻揭示生物在进化中的相互关系.现代分类学可定义为研究生物的系统分类和生物在进化上相互关系的科学.生物学中有很多分支学科是按照生命运动所具有的属性、特征或者生命过程来划分的.形态学是生物学中研究动、植物形态结构的学科.在显微镜发明之前,形态学只限于对动、植物的宏观的观察,如大体解剖学、脊椎动物比较解剖学等.比较解剖学是用比较的和历史的方法研究脊椎动物各门类在结构上的相似与差异,从而找出这些门类的亲缘关系和历史发展.显微镜发明之后,组织学和细胞学也就相应地建立起来,电子显微镜的使用,使形态学又深入到超微结构的领域.但是形态结构的研究不能完全脱离机能的研究,现在的形态学早已跳出单纯描述的圈子,而使用各种先进的实验手段了.生理学是研究生物机能的学科,生理学的研究方法是以实验为主.按研究对象又分为植物生理学、动物生理学和细菌生理学.植物生理学是在农业生产发展过程中建立起来的.生理学也可按生物的结构层次分为细胞生理学、器官生理学、个体生理学等.在早期,植物生理学多以种子植物为研究对象；动物生理学也大多联系医学而以人、狗、兔、蛙等为研究对象；以后才逐渐扩展到低等生物的生理学研究,这样就发展了比较生理学.

　　遗传学

　　是研究生物性状的遗传和变异,阐明其规律的学科.遗传学是在育种实践的推动下发展起来的.1900年孟德尔的遗传定律被重新发现,遗传学开始建立起来.以后,由于T.H.摩尔根等人的工作,建成了完整的细胞遗传学体系.1953年,遗传物质DNA分子的结构被揭示,遗传学深入到分子水平.基因组计划的进展,从基因组、蛋白质组到代谢组的遗传信息传递,以及细胞信号传导、基因表达调控网络的研究,1994年系统遗传学的概念、词汇与原理于中科院提出与发表.现在,遗传信息的传递、基因的调控机制已逐渐被了解,遗传学理论和技术在农业、工业和临床医学实践中都在发挥作用,同时在生物学的各分支学科中占有重要的位置.生物学的许多问题,如生物的个体发育和生物进化的机制,物种的形成以及种群概念等都必须应用遗传学的成就来求得更深入的理解.

　　胚胎学

　　是研究生物个体发育的学科,原属形态学范围.1859年达尔文进化论的发表大大推动了胚胎学的研究.19世纪下半叶,胚胎发育以及受精过程的形态学都有了详细精确的描述.此后,动物胚胎学从观察描述发展到用实验方法研究发育的机制,从而建立了实验胚胎学.现在,个体发育的研究采用生物化学方法,吸收分子生物学成就,进一步从分子水平分析发育和性状分化的机制,并把关于发育的研究从胚胎扩展到生物的整个生活史,形成发育生物学.

　　生态学

　　是研究生物与生物之间以及生物与环境之间的关系的学科.研究范围包括个体、种群、群落、生态系统以及生物圈等层次.揭示生态系统中食物链、生产力、能量流动和物质循环的有关规律,不但具有重要的理论意义,而且同人类生活密切相关.生物圈是人类的家园.人类的生产活动不断地消耗天然资源,破坏自然环境.特别是进入20世纪以后,由于人口急剧增长,工业飞速发展,自然环境遭到空前未有的破坏性冲击.保护资源、保持生态平衡是人类当前刻不容缓的任务.生态学是环境科学的一个重要组成成分,所以也可称环境生物学.人类生态学涉及人类社会,它已超越了生物学范围,而同社会科学相关联.生命活动不外物质转化和传递、能的转化和传递以及信息的传递三个方面.因此,用物理的、化学的以及数