Біологія

БІОЛО́ГІЯ (від біо… і …логія) — система наук про живі організми, їхню структурну організацію, функції жит­тєдіяльності, всі прояви життя, звʼязки живих істот між собою і середовищем та їхній еволюційний роз­виток. Сучасна біо­логія складається з кількох десятків наук, які від­різняються обʼєктами й методологією досліджень і охоплюють життя в усіх його формах: від молекулярних пере­творень до явищ у надорганізмових структурах, зокрема біосфері. У системі біо­логічних наук ви­окремлюють:

• науки про окремі царства живої природи — тварин, рослин, грибів, мікроорганізмів і вірусів — від­повід­но зоологія, ботаніка, мікологія, мікробіологія й вірусологія;
• з по­глибле­н­ням знань про окремі організми формувалися само­стійні науки про окремі групи організмів у межах царств живої природи: водоростей — альгологія, мохів — бріологія, най­простіших — протозоологія, кліщів — акарологія, комах — ентомологія, риб — іхтіологія, птахів — орнітологія, ссавців — теріологія та ін.;
• науки про структурну організацію організмів на рівнях клітин — цитологія, тканин — гістологія та цілісного організму (анатомія рослин, анатомія тварин і людини, морфологія рослин, морфологія тварин і людини);
• науки про хімічні реакції, пере­творе­н­ня речовин та енергії, фізико-хімічні й фізичні процеси, що від­буваються під час жит­тєдіяльності клітин і багатоклітин­них організмів — від­повід­но біохімія, біоенергетика, фізико-хімічна біо­логія й біофізика.

Оскільки різні типи організмів мають певні особливості біо­хімічних процесів, то від­окремилися як само­стійні науки: біо­хімія тварин, біо­хімія рослин, біо­хімія мікроорганізмів; наука про процеси, в яких беруть участь системи біо­логічних макромолекул — нуклеїнових кислот і білків, — молекулярна біо­логія; наука про структурну організацію клітин­них мем­бран — мембранологія; науки про механізми функцій жит­тєдіяльності організмів людини, тварин, рослин — від­повід­но фізіологія людини, фізіологія тварин, фізіологія рослин; науки про механізми роз­витку організмів — біо­логія роз­витку, ембріологія; науки про механізми спадковості та мінливості (щодо рівнів структурної організації) — генетика, цитогенетика й молекулярна генетика; науки про історичний роз­виток живого світу — теорія еволюції, філогенетика. Принципи класифікації видів становлять основу таких наук, як систематика тварин і систематика рослин. Пошире­н­ня окремих видів тварин і рослин досліджують флористика і фауністика. Історію живого світу ви­вчає палеонтологія (палеозоологія, палеоботаніка, палеоекологія), походже­н­ня людини та її пошире­н­ня на Землі — антропологія.

У біо­логії від­окремилися науки про дію на живі організми таких чин­ників, як світло — фотобіологія, іонізуючі ви­промінюва­н­ня — радіобіологія, низькі від­ʼємні температури — кріобіологія, факторів космічних польотів (біо­логія космічна). Роз­гляд біо­логічних структур і процесів як прототипів можливих технічних і технологічних рішень є предметом біоніки. Взаємовід­носини організмів з довкі­л­лям ви­вчає екологія. Сучасна екологія обʼ­єд­нує такі науки, як біогеохімія, біоценологія, вче­н­ня про біосферу. Від­різняють також екологію водних і континентальних систем. Процеси транс­формації біо­сфери під впливом діяльності людини роз­глядає ноосферологія.

Біо­логія є теоретичною основою таких галузей люд. діяльності, як медицина, сільське та водне господарство, лісівництво, тому роз­виток фундаментальних біо­логічних знань су­проводжується виникне­н­ням нових наук. Зокрема, рослинництво своїм методологічним під­ґрунтям має такі науки, як селекція, ґрунтознавство, агрохімія, луківництво. Медицина також базується на системі наук: імунології, радіології, гематології, фізіології людини, патофізіології, онкології, медичній мікробіо­логії й вірусології та ін. Виникне­н­ня низки прикладних наук біо­логічного напряму повʼязане з виробничими потребами в різних галузях промисловості, зокрема харчовій, фармацевтичній та мікробіо­логічній (звіроводство, рибництво, заповід­на справа, акліматизація рослин, акліматизація тварин, виноробство, технічна мікробіо­логія та ін.).

Емпіричне біо­логічне зна­н­ня на­громаджувалося ще з до­історичних часів, а перші спроби його систематизувати й узагальнити зробили давньо­грецькі природодослідники Арістотель і Теофраст. Проте як наука біо­логія почала формуватися від кін. 18 ст. Основними віхами в її роз­витку, які започаткували сучасну систему біо­логічних наук, було вина­йде­н­ня мікро­скопа, з допомогою якого виявили клітини (Р. Гук, А. Левенгук, 17 ст.), створе­н­ня вче­н­ня про кров (В. Гарвей, 1628), формува­н­ня поня­т­тя виду й роду (Дж. Рей, Ж. Турнефор, кін. 17 ст.), закладе­н­ня основ систематики тварин і рослин (К. Лін­ней, серед. 18 ст.), від­кри­т­тя фотосинтезу (Ж. Сенебʼє, 1782; Н. Сос­сюр, 1802), роз­виток еволюційного вче­н­ня (Ж. Ламарк, Ж. Бюф­фон, Е. Жоф­фруа Сент-Ілер, Ж. Кювʼє, поч. 19 ст.), створе­н­ня клітин­ної теорії (М. Шляйден і Т. Шванн, 1838–39), теорія мінерального живле­н­ня рослин (Ю. Лібіґ, 1840), виявле­н­ня електрофізіологічних явищ (Е. Дюбуа-Реймон, 1845), від­кри­т­тя секреторних функцій тварин­ного організму (К. Бернар, 1847), уче­н­ня Ч. Дарвіна про походже­н­ня видів (1859), бактеріологічне дослідже­н­ня Л. Пастера (серед. 19 ст.), виявле­н­ня рефлексів головного мозку (І. Сеченов, 1863), від­кри­т­тя законів спадковості (Ґ. Мендель, 1865), від­кри­т­тя явища фагоцитозу (І. Мечников, кін. 19 ст.), введе­н­ня понять «ген», «генотип» і «фенотип» (В. Йоган­нсен, 1863), формува­н­ня хромосомної теорії спадковості (Т. Морґан, 1910), від­кри­т­тя фітогормонів (М. Холодний, 1926), зʼясува­н­ня хімічної природи гена (М. Кольцов, 1927), створе­н­ня вче­н­ня про екосистеми (А. Тенслі, 1935), зʼясува­н­ня функціональної структури ДНК — по­двійної спіралі її молекули (Дж. Вотсон, Ф. Крік, 1953), хімічний синтез біо­логічно активного гена (Г. Корана, 1976).

За остан­ні десятилі­т­тя в біо­логії набули роз­витку принципово нові напрями досліджень, повʼязані з роз­робле­н­ням методів генетичної інженерії, — конструюва­н­ня зміненого генетичного апарату клітин, а від­так і нових форм мікроорганізмів, тварин і рослин шляхом уведе­н­ня нових генів, які надають видові додаткових корисних ознак. Ці методи становлять основу нової галузі біо­логії, що характеризується бурхливим роз­витком — біотехнології. Біо­технологічні під­ходи уможливили створе­н­ня принципово нових високо­продуктивних та стійких до негативних впливів форм рослин і тварин, клонува­н­ня окремих тварин і рослини, по­збавле­н­ня клітини спадкових захворювань, штучне синтезува­н­ня хромосом людини. Оскільки техноген­на діяльність людини остан­нім часом су­проводжується такими негативними явищами, як за­брудне­н­ня всіх шарів біо­сфери (ґрунтів, атмо­сфери й природ. вод) токсичними речовинами, зро­ста­н­ня проникності атмо­сфери для ультрафіолетових променів, загальне потеплі­н­ня поверх­ні Землі, зубожі­н­ня видового складу тварин і рослин — особливо важливе значе­н­ня набули дослідже­н­ня в галузі екології як теоретичної основи збереже­н­ня природної якості довкі­л­ля, біо­логічного різномані­т­тя й забезпече­н­ня гармонійного сталого роз­витку людства на Землі.

В Україні роз­виток низки біо­логічних наук роз­почався в серед. 19 ст. в університетах Києва, Харкова, Львова й Одеси. З біо­логічними осередками закладів освіти, медичних товариств і товариств дослідників природи повʼязані імена анатома й фізіолога В. Беца, ботаніків О. Роговича, М. Цингера, І. Шмальгаузена, Л. Ценковського, А. Краснова, мікробіо­логів Д. Івановського, М. Гамалії, засновника науки про імунітет — І. Мечникова, фізіолога рослин Є. Вотчала. Біо­логічні дослідже­н­ня провадять на від­повід­них кафедрах у Київському, Львівському, Харківському, Одеському університетах, ін­ститутах біо­логічного профілю НАНУ, а також числен­них ві­домчих науково-дослідних установах. Світове ви­зна­н­ня отримали виконані в Україні роз­робки з еволюційної морфології О. Сєверцова. Ви­знаними є наукові школи М. Вос­кобойникова, Д. Третьякова, які опрацьовували про­блеми порівняльної анатомії. Ще в 19 ст. електричні явища в головному мозку досліджував В. Данилевський, а на поч. 20 ст. сформувався напрям електрофізіологічних досліджень тварин­ного організму (В. Чаговець, В. Вороб­йов), що при­звело до роз­витку досліджень нервової системи (Д. Воронцов) і дало можливість зʼясувати молекулярні механізми функціонува­н­ня іон­них ка­налів у нервових клітинах (П. Костюк, В. Скок, О. Кришталь). Біо­фізичні дослідже­н­ня функцій нервових клітин по­єд­нувалися з біо­хімічними дослідже­н­нями нервової тканини, які зна­йшли світове ви­зна­н­ня (школа О. Пал­ладіна). У галузі біо­хімії українським ученим належить пріоритет у ви­вчен­ні механізмів дихальних процесів (В. Бєліцер), участі вітамінів в обміні речовин (Р. Чаговець), а також біо­хімічних процесів інших тканин (Д. Фердман). Були роз­горнуті й дослідже­н­ня з біо­хімії сільськогосподарських тварин (М. Гулий, С. Гжицький). Істотний вплив на роз­виток біо­логії мали новаторські здобутки в галузі феногенетики та біо­інформації (І. Шмальгаузен). Взірцевими були праці з дослідже­н­ня флори, які не обмежувалися Україною, а охоплювали значну частину Палеарктики (Д. Зеров, А. Окснер, М. Котов, М. Клоков, О. Фомін). Для української ботаніки характерна увага до ботанічних садів як осередків роботи з інтродукції й акліматизації рослин (В. Липський, М. Гришко, Є. Кондратюк, Т. Черевченко).

В історію біо­логії уві­йшло від­кри­т­тя по­двійного заплідне­н­ня у покритонасін­них рослин (С. Навашин), що забезпечило пріоритетність ембріологічних досліджень рослин (М. Кащенко, Я. Модилевський). У фізіології рослин створено фітогормон­ну теорію тропізмів Холодного–Вента, яка започаткувала дослідже­н­ня регуляторів росту та роз­витку рослин, пошук синтетичних регуляторів та інгібіторів росту (Ф. Калінін, В. Кухар). Зокрема, у фізіології сільськогосподарських рослин (Є. Вотчал) найбільше досліджено фізіологічні процеси у цукровому буряку і пшениці, механізми фотосинтетичних процесів на різних рівнях організації рослини (А. Оканенко, Л. Островська). Новаторством по­значене опрацюва­н­ня про­блеми алелопатичних взаємодій між рослинами (А. Гродзинський).

Істотними є досягне­н­ня і в галузі ви­вче­н­ня тварин­ного світу: зоології без­хребетних (В. Поспєлов, Є. Звірозомб-Зубовський, В. Долін, Л. Францевич, М. Щербак, І. Акимов), палеонтології й теріології (І. Пі­доплічко, В. Топачевський), іхтіології (В. Мовчан). У звʼязку із зоологічними дослідже­н­нями досягнуто значних успіхів у галузі захисту тварин від паразитів (О. Маркевич) і рослин від шкідників (В. Васильєв). Роботи з ботаніки, зоології повʼязані з опрацюва­н­ням методів захисту біо­логічної різноманітності природи.

Всесвітнє ви­зна­н­ня здобули праці українських науковців у галузі епідеміології (Д. Заболотний, О. Корчак-Чепурківський). У мікробіо­логічних дослідже­н­нях сформувалися різні наукові напрями, які охоплювали як систематику бактерій і мікроміцетів, так і про­блеми медичної, промислової й ґрунтової мікробіо­логії (Б. Ісаченко, Є. Квасников, Л. Рубенчик, В. Смирнов). Широко ві­домі дослідже­н­ня мікроміцетів (М. Пі­доплічко) і вина­йде­н­ня речовин антибіот. дії (В. Білай). Тривають й дослідже­н­ня вірусних інфекцій тварин і рослин (С. Московець, А. Бойко).

В Україні діє один з найдавніших ін­ститутів, де провадять дослідже­н­ня з гідробіо­логії моря — Біо­логії пів­ден­них морів ін­ститут ім. О. Ковалевського НАНУ. Основними напрямами діяльності Ін­ституту є ви­вче­н­ня первин­ної продуктивності Світового океану, радіохімічної екології моря, від­кри­т­тя гіпонейстону (В. Водяницький, В. Грезе, В. Заїка, Г. Полікарпов, Ю. Зайцев, Т. Петіпа), а також дослідже­н­ня гідробіо­логічних процесів прісноводних акваторій та опрацюва­н­ня способів очище­н­ня вод від техноген­них за­бруднень (Я. Ролл, О. Топачевський, В. Романенко).

Здавна в Україні досліджують про­блеми екології, засади якої сформулював В. Вернадський. Добре ві­домі дослідже­н­ня з екології лісів (Г. Висоцький, О. Бельгард, А. Травлєєв), біо­геоценології (М. Голубець, Ю. Шеляг-Сосонко, П. Погребняк). У ґрунто­знавстві над­звичайно важливим було створе­н­ня теорії ґрунтового по­глинального комплексу (К. Ґедройц) та опрацюва­н­ня принципів класифікації ґрунтів (О. Соколовський).

Роз­виток числен­них напрямів у біо­логії тісно повʼязаний із потребами медицини та сільського господарства. Школа патофізіологів, яку створив О. Богомолець, збагатила світову науку новими зна­н­нями про роз­виток різних захворювань. Опрацьовано нові по­гляди щодо ре­активності організму (Р. Кавецький), ендокринології (В. Комісаренко, М. Тронько), онкології (О. Смирнова-Замкова, В. Пінчук, З. Бутенко), імунології (С. Комісаренко). Світове ви­зна­н­ня ді­стали дослідже­н­ня в галузі вікової фізіології людини, геронтології (О. Нагорний, І. Буланкін, В. Нікітін, В. Фролькіс), а також у новому роз­ділі біо­логії — кріобіо­логії й кріомедицині (М. Пушкар, В. Грищенко). У радіобіо­логічних дослідже­н­нях окреслилися напрями ви­вче­н­ня біо­логічної дії швидких нейтронів, радіаційного канцерогенезу, механізмів проти­променевого захисту (О. Городецький, В. Барабой, Я. Серкіз), природної радіо­активності й радіобіо­логії рослин (Д. Гродзинський, І. Гудков).

Після Чорнобильської ката­строфи радіобіо­логічні дослідже­н­ня істотно посилилися, цьому сприяло створе­н­ня Національного центру з радіаційної медицини. Проведено біо­логічні дослідже­н­ня в галузі сільського господарства, що по­значилося на роз­виткові агрохімії (О. Душечкін, П. Власюк, П. Дмитренко), роз­робці загальних про­блем рослин­ництва (М. Кулешов), фітопатології (Т. Страхов, В. Мурав­йов), а також генетики й селекції рослин (А. Сапєгін, В. Юрʼєв, В. Зосимович, В. Ремесло, О. Созинов, В. Моргун) і тварин (М. Іванов). Досліджують молекулярно-біо­логічні явища (Г. Мацука, Г. Єльська). Доведено мутаген­ні властивості екзоген­ної ДНК (С. Гершензон). Значного про­гресу досягнуто в клітин­ної інженерії: вперше у світі методом соматичній гібридизації отримано між­родовий гібрид рослини (Ю. Глеба).

Наукові праці з біо­логії друкують у таких українських журналах: «Доповіді Національної академії наук України», «Український ботанічний журнал», «Альгологія», «Вестник зоологии», «Український біо­хімічний журнал», «Фізіологічний журнал», «Нейрофізіологія», «Мікробіо­логічний журнал»>, «Гідробіо­логічний журнал», «Фізіологія і біо­хімія культурних рослин», «Цитологія і генетика», «Біо­полімери і клітина», «Про­блеми кріобіо­логії і кріомедицини».

Завантажити статтю