生物學是研究生命現象和生物活動規律的科學。
研究對象
動物學、植物學、微生物學、古生物學等。按研究內容分為分類學、解剖學、生理學、細胞學、分子生物學、遺傳學、進化生物學、生態學等。在方法上，分為實驗生物學和系統生物學。
編輯此段落的發展歷史
在自然科學發展之前的古代，人們對五光十色、五彩繽紛的生物感到迷惑。他們往往把生命和無生命物體視為兩個完全不同、互不相關的領域，認為生命不受無生命物體運動規律的支配。很多人還把各種生命現象歸結為壹種非物質的力量，即“生命力”的作用。這些毫無根據的推測已經隨著生物學的發展逐漸被拋棄，在現代生物學中沒有立足之地。
20世紀以來，特別是20世紀40年代以來，生物學吸收了數學、物理和化學的成果，逐漸發展成為壹門精確、定量和分子科學。人們已經認識到生命是物質的運動形式。生命的基本單位是細胞，細胞是由蛋白質、核酸、脂質等生物大分子組成的物質系統。生命現象是這個復雜系統中物質、能量和信息綜合運動和傳遞的表現。生命具有許多無生命物質所沒有的特征。比如，生命可以在常溫常壓下合成多種有機化合物，包括復雜的生物大分子；它可以利用環境中的物質，使體內的各種物質遠遠超出機器的生產效率，而不排放汙染環境的有害物質；能夠高效地存儲和傳輸信息；它具有自我調節功能和自我復制能力；個體發展和物種進化是以不可逆的方式進行的。揭示生命過程中的機制具有重要的理論和現實意義。現代生物學是壹個龐大的知識體系，有許多分支。本文著重論述生物學研究的對象、分支、方法和意義。生命的本質和生物發展的歷史將分別在“生命”和“生物史”中闡述。
編輯此段落中的研究對象
據估計，地球上有200萬到450萬種生物；滅絕的物種更多，估計至少有15萬種。從北極到南極，從高山到深海，從冰雪覆蓋的苔原到滾燙的礦泉，都有生物。它們的形態結構多種多樣，生活方式也多種多樣。從生物的基本結構單位細胞的層面，發現有些生物還不具備細胞形態。在具有細胞形態的生物中，有的是由原核細胞組成，有的是由真核細胞組成。從組織結構上看，有的是單細胞生物體或群體，有的是多細胞生物體，根據組織器官的分化發育可分為許多類型。從營養學的角度看，有的是光合自養，有的是吸收或腐生異養，有的是吞食異養。從生物在生態系統中的作用來看，有的是有機食品的生產者，有的是消費者，有的是分解者，等等。生物學家根據生物的發育歷史、形態結構特征、營養方式及其在生態系統中的作用，將生物劃分為幾個領域。目前比較流行的是美國的R.H. Whitaker在1969中提出的五級系統。他將細菌、藍細菌和其他原核生物歸類為monera界，將單細胞真核生物歸類為原生動物，將多細胞真核生物歸類為植物、真菌和動物。中國生物學家陳在1979中提出了六邊界系統。這個系統由無細胞宇宙、原核宇宙和真核宇宙三個宇宙組成，代表了生物進化的三個階段。總細胞邊界只有1邊界，也就是病毒邊界。原核界分為細菌界和藍藻界。真核生物包括植物界、真菌界和動物界，代表了真核生物進化的三條主要路線。
編輯本段中的生物分類。
1:無細胞生命形式
病毒沒有細胞形態，由長核酸鏈和蛋白質外殼組成(長核酸鏈包括RNA和DNA，病毒復制時直接轉錄DNA，而含RNA的病毒需要逆轉錄成DNA再復制)。根據組成核酸的核苷酸數量，每個病毒顆粒最多有300個基因。寄生在細菌上的病毒叫做噬菌體。病毒沒有代謝機制，沒有酶系統，不能產生三磷酸腺苷(ATP)。所以當病毒離開宿主細胞後，就變成了壹種沒有生命活動，不能自主繁殖的化學物質。只有進入宿主細胞後，它才能利用活細胞中的物質和能量以及復制、轉錄、翻譯的全套設備，根據自身核酸中所含的遺傳信息，產生出像它壹樣的新壹代病毒。病毒基因和其他生物的基因壹樣，也會發生突變和重組，所以也能進化。
因為病毒沒有獨立的代謝機制，不能獨立繁殖，所以被認為是不完整的生命形式。關於病毒的起源，有人認為病毒是由於寄生生活而高度退化的生物；有人認為病毒是從真核細胞中分離出來的核酸和蛋白質顆粒的壹部分；更多的人認為病毒是細胞形態發生之前的低等生命形式。近年來，發現了壹種比病毒更簡單的類病毒分子。它是壹種沒有蛋白質外殼的小RNA分子。此外，還發現了壹類只有蛋白質而沒有核酸的朊病毒，可引起哺乳動物的慢性疾病。這些不完整的生命形式的存在拉近了無生命與生命的距離，說明無生命與生命之間沒有不可逾越的鴻溝。所以在原核生物下，創造另壹個世界，也就是病毒世界，更合理。
2.原核生物
原核細胞和真核細胞是細胞的兩種基本類型，它們反映了細胞進化的兩個階段。將具有細胞形態的生物分為原核生物和真核生物，是現代生物學的壹大進步。原核細胞的特點是沒有線粒體、質體等膜細胞器，染色體只是壹個環狀的DNA分子，沒有組蛋白等蛋白質，也沒有核膜。原核生物包括細菌和藍藻，它們是單細胞生物或群體。細菌是原核生物，只能通過顯微鏡才能看到。大多數細菌都有細胞壁，細胞壁的主要成分是肽聚糖而不是纖維素。細菌的主要營養途徑是吸收異養，異養向外分泌水解酶，將大分子有機物分解成小分子，再將小分子的營養物質吸收到體內。細菌在地球上幾乎無處不在。它們繁殖迅速，數量巨大。它們是生態系統中重要的分解者，在自然界的氮循環和其他元素循環中起著重要作用(見土壤礦物轉化)。有些細菌可以氧化無機物，並從中獲取能量來制造食物；有些細菌含有細菌葉綠素，可以進行光合作用。但細菌光合作用的電子供體不是水而是硫化氫等其他化合物。所以細菌的光合作用是不產生氧氣的光合作用。細菌的繁殖是無性繁殖。在壹些物種中，有壹個在兩個細胞之間交換遺傳物質的原始性過程——細菌接合。
支原體，立克次體，衣原體都是細菌。支原體沒有細胞壁，細胞非常小，甚至比壹些大的病毒顆粒還要小。它能通過細菌過濾器，是能獨立進行生長和代謝活動的最小生命形式。立克次體的酶系統不完整，只能氧化谷氨酸，不能氧化葡萄糖或有機酸產生ATP。衣原體沒有能量代謝系統，不能產生ATP。大部分立克次體和衣原體不能獨立代謝，因此被認為是介於細菌和病毒之間的生物。藍藻是光合自養的原核生物，它們是獨居、群體或多細胞的。和細菌壹樣，藍藻的細胞壁主要由肽聚糖組成，細胞沒有核膜和細胞器，如線粒體、高爾基體和葉綠體。但藍藻細胞有由膜組成的光合片層，細菌沒有。藍藻含有葉綠素a，高等植物中也有，細菌中沒有。藍藻還含有類胡蘿蔔素和藍色素——藻藍蛋白，有些種類還含有紅色素——藻藍蛋白。這些光合色素分布在質膜和光合片層中。藍藻的光合作用和綠色植物的光合作用壹樣，都是用來還原CO2產生的H+，所以分子氧也是隨著有機物的合成而產生的，這和光合細菌的光合作用完全不同。最早的生命發生在沒有遊離氧的還原性大氣中(見《生命起源》)，所以它們應該是厭氧異養的。從厭氧到好氧，從異養到自養，是進化史上的兩次重大突破。藍藻的光合作用使地球大氣由缺氧變為好氧，改變了整個生態環境，為好氧生物的出現創造了條件，開辟了生物進化的新前景。在現代地球生態系統中，藍藻仍然是生產者之壹。近年來發現的原生綠藻含有葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿蔔素。從它們的光合色素組成和細胞結構來看，它們與綠藻和高等植物的葉綠體非常相似，因此受到生物學家的關註。
3:真核生物
與原核細胞相比，真核細胞的結構更復雜。它有各種膜細胞器，如線粒體和壹個被雙層膜包圍的細胞核，雙層膜將位於細胞核中的遺傳物質與細胞質分開。DNA是壹種長鏈分子，它與組蛋白和其他蛋白質結合形成染色體。真核細胞的分裂是有絲分裂和減數分裂，分裂的結果使復制的染色體平均分配給子細胞。原生動物是最原始的真核生物。原生動物的原始性不僅表現在結構層面，即停留在單細胞或其群體的層面，不分化成組織；還表現在營養方式的多樣性上。原生動物有自養、異養和混合營養。比如眼蟲可以進行光合作用，吸收溶解在水中的有機物。除了自養和腐生營養外，金黃色毛滴蟲還能像動物壹樣吞食有機食物顆粒。所以這些生物還沒有明確分化成動物、植物或真菌。根據這些特征，R.H. Whitaker在上個世紀吸收了E. Heickell的意見，將原生動物列為其五境界體系中的1境界，即原生動物境界。但也有科學家主張廢除1境界。他們的理由是原生動物領域包含的物種太多了，大部分原生動物顯然可以歸為動物、植物或真菌。對於處於中間狀態的人來說，通過分類學分析來恰當地確定它們的歸屬並不困難。
植物是以光合自養為主要營養方式的真核生物。典型的植物細胞含有液泡和細胞壁，主要成分是纖維素。細胞質中有進行光合作用的細胞器，即葉綠體，含有光合色素的質體。綠藻和高等植物的葉綠體除含有葉綠素a外，還含有葉綠素b，多種水生藻類因輔助光合色素的成分不同而呈現不同的顏色。植物的光合作用以水為電子供體，所以都放出氧氣。光合自養是植物界的主要營養方式，只有壹些低級單細胞藻類進行混合營養。少數高等植物寄生並進行次生吸收和異養，少數高等植物能捕捉小昆蟲並吸收異養。植物界沿著適應光合作用的方向，從單細胞綠藻發展到被子植物。在高等植物中，光合器官(葉)、支持器官(莖)和用於固定和吸收的器官(根)已經分化。葉柄和許多分枝的莖支持片狀的葉子向四面八方展開，以獲得最大的光照和CO2吸收面積。細胞也逐漸分化成專門用於光合作用、運輸和覆蓋的各種組織。大多數植物的生殖是有性生殖，形成配子體和孢子體交替世代的生活史。在高等植物中，孢子體不斷發育分化，而配子體趨於簡單化。植物是生態系統中最重要的生產者，也是地球上氧氣的主要來源。真菌是真核生物，其主要營養是吸收。真菌細胞有細胞壁，至少在其生活史的某個階段是如此。細胞壁含有幾丁質和纖維素。甲殼素是壹種含氨基葡萄糖的多糖，是昆蟲等動物骨骼的主要成分。植物細胞壁從不含幾丁質。真菌細胞沒有質體和光合色素。壹些真菌是單細胞的，如酵母。多細胞真菌的基本結構是分枝或不分枝的菌絲。壹整團菌絲體稱為菌絲體。有些菌絲分裂成多個有橫隔的細胞，每個細胞有壹個或多個細胞核，有些菌絲變成多核，沒有橫隔。菌絲體具有吸收水分和營養的功能。菌絲體往往疏松如蛛網，以擴大吸收面積。真菌繁殖能力強，繁殖方式多樣，主要以無性或有性繁殖產生的孢子為繁殖單位。真菌分布廣泛。在生態系統中，真菌是重要的分解者，分解的範圍可能比細菌大。
粘菌
這是壹種特殊的真菌。它的生活史壹部分是真菌，另壹部分是動物，結構、行為和攝食方式與阿米巴蟲相似。粘菌被認為介於真菌和動物之間。動物是真核生物，以吞咽為食。吞咽異養包括捕獲、吞咽、消化和吸收等壹系列復雜過程。動物身體的結構沿著適應吞咽異養的方向發展。單細胞動物吞咽食物形成食物液泡。食物在食物液泡中消化，然後通過膜進入細胞質，細胞質中的溶酶體與之融合進行細胞內消化。在多細胞動物的進化過程中，細胞內消化逐漸被細胞外消化所取代。食物被捕獲後，被消化道消化腺分泌的酶消化。消化後，小分子營養物質被消化道吸收，通過循環系統輸送到身體各部位的細胞。與此相適應，多細胞動物逐漸形成了復雜的排泄系統、進行氣體交換的外部呼吸系統以及復雜的感覺器官、神經系統、內分泌系統和運動系統。神經系統和內分泌系統構成了復雜的自我調節和自我控制機制，調節和控制著所有的生理過程。在所有生物中，只有動物的身體結構發展到如此復雜和高級的程度。在生態系統中，動物是有機食物的消費者。在生命發展初期，地球上只有藍藻和細菌的時候，生態系統是由生產者和分解者組成的雙環系統。隨著真核生物特別是動物的出現和發展，雙環生態系統發展成為由生產者、分解者和消費者組成的三環系統。出現了今天豐富多彩的生物世界。從類病毒和病毒到植物和動物，有許多不同類型的有機體。各類型之間有壹系列中間環節，形成壹個連續的譜系。同時，由營養方法決定的三個進化方向，在生態系統中呈現出壹種互動的空間關系。因此，進化既是壹個時間過程，也是壹個空間發展過程。從時間的歷史起源和空間的生存關系來看，生物學是壹個整體。
編輯這個生物的特征。
生物不僅是多樣的，而且有壹些特征和屬性是* * *。人們對這些相似性的特征、屬性和規律的認識，使內容豐富的生物學成為壹個統壹的知識體系。
生化同壹性
大量的實驗研究表明，組成生物體的生物大分子的結構和功能在原理上是相同的。比如各種生物的蛋白質的單體都是氨基酸，但只有20種左右，各種生物的核酸的單體都是核苷酸，但只有8種。這些單體都以相同的方式形成蛋白質或長鏈核酸，它們的功能對所有生物都是壹樣的。不同生物體內的基本代謝途徑是相同的，甚至代謝途徑不同步驟所需的酶也基本相同。不同的生物在代謝過程中以ATP的形式傳遞能量。生物化學的同壹性深刻揭示了生物學的統壹性。
多層次結構模式
19世紀，德國科學家M.J .施萊登和T.A.H .王石提出了細胞理論，認為動物和植物都是由同壹個基本單位——細胞組成的。這適用於除病毒以外的所有生物，從細菌到人。細胞是由大量原子和分子組成的異質系統。在結構上，細胞是由蛋白質、核酸、脂質和多糖組成的多分子動態系統。從信息論的觀點來看，細胞是遺傳信息和代謝信息的傳遞系統；從化學上看，細胞是由小分子合成的復雜大分子，尤其是核酸和蛋白質的體系；從熱力學角度來看，細胞是遠離平衡態的開放系統。所有這些對於原核細胞和真核細胞都是壹樣的。除了細胞，生物還有其他結構單位。細胞下面有細胞器、分子、原子，細胞上面有組織、器官、器官系統、個體、種群、群落、生態系統、生物圈等單位。生物的各種結構單元按照復雜程度和逐級組合的關系排列成壹系列等級，稱為結構層次。每壹層次的生命活動不僅取決於其組成部分的相互作用，還取決於具體的有序結構，因此可能存在較高層次的性質和規律，而較低層次是看不到的。
有序性和耗散結構
生物是由大量分子和原子組成的宏觀系統(相對於研究亞原子事件的微觀系統)，其代謝過程和空間結構是有序的。熱力學第二定律指出，物理化學的變化導致系統的無序性或隨機性(即熵)增加。生物無休止的新陳代謝，必然增加系統內部的熵，從而擾亂和破壞系統的秩序。現代生物學證明，生物體內也存在熵減機制。20世紀60年代，普裏戈津提出了耗散結構理論。根據這壹理論，有機體是壹個遠離平衡的開放系統。它從環境中吸收食物形式的低熵物質和能量，將其轉化為高熵狀態並排出體外。這種不對稱的交換使得生物與外界的熵交換為負，可能抵消系統中熵的增加。生物秩序是由新陳代謝的能量耗散過程產生和維持的。(參見耗散結構和生物秩序)
定態
生物體有很好的調節體內各種生命過程的能力。生物生存的環境是多變的，但生物可以對環境刺激做出反應，並通過自我調節維持自身的穩定性。比如人的體溫保持在37℃左右，血液的酸度保持在pH7.4左右，這個概念最早是由法國生物學家C·貝爾納提出的。他指出，身體內環境的穩定是自由獨立生活的條件。後來美國生理學家W.B. Cannon揭示了通過壹系列的調節機制保證了內環境的穩定，並提出了“穩態”壹詞。穩態概念的應用現在已經遠遠超出了個體內部環境的範圍。生物的生化組成和代謝率趨於穩定，即使是壹個生物群落和生態系統，在沒有激烈的外界因素影響下，也處於相對穩定的狀態。
生命的延續
在1855中，R.C. Fairshaw提出所有細胞都來自於預先存在的細胞。這個概念對所有生物都是正確的。除了最早的生命是在當時地球的環境條件下從無生命物質中產生的，生物只能來自現有的。從父母到後代的延續只能通過繁衍來實現。所以遺傳是生命的基本屬性。1866年，G.J .孟德爾通過豌豆雜交實驗，發現了遺傳因子的分離和自由組合規律。20世紀20年代，以摩根(T.H. Morgan)為代表的壹批科學家提出了基因理論，證明孟德爾的假設因子是染色體上線性排列的基因，補充了壹個新的定律，即基因連鎖交換定律，並證明這些定律在動物界和植物界普遍適用。20世紀40年代，J. lederberg發現了細菌的有性雜交，M. delbruck發現了噬菌體的交叉重組，從而證明了病毒、原核生物、動物和植物都遵循同樣的遺傳規律。分子生物學的發展證明，所有生物基因的化學實體都是核酸(DNA和RNA)，遺傳信息由核苷酸的排列編碼，DNA通過半保守復制產生新的拷貝。在分子層面，生命的延續首先表現為遺傳物質DNA的延續。
個體發展
通常指多細胞生物從單個生殖細胞到成熟個體的生長過程。生物的每壹個細胞、組織和器官在其壹生中都隨著時間而變化，其在任何給定時間的狀態都是其自身發展的結果。生物個體發育是按照壹定的生長模式穩定發展的過程。個體發育的概念原則上也適用於單細胞生物和病毒。單細胞生物從壹代傳到下壹代要經歷壹定的細胞周期，病毒的發育也要經歷遺傳物質的復制、結構蛋白的合成和病毒粒子的組裝。所以，所有的生物都是按照壹定的規律有自己的生活史的。對個體發展規律的認識經歷了壹個漫長的過程。1797年，C.F. Wolf發表了《創世紀》，詳細描述了雞胚的發育過程。19世紀初，к M. Bell提出胚層學說，指出胚胎組織器官的發生是以內、中、外胚層為基礎的。20世紀初，H. Spaemann和他的學校通過將胚胎組織從壹個地方移植到另壹個地方，證明胚胎發育是通過各部分的相互作用完成的。現代生物學證明，個體的發育是由遺傳信息控制的，發育的基本模式是由基因決定的，無論是在分子水平還是在細胞、組織或個體水平。
發展
C.R .達爾文於65438-0859年出版的《物種起源》建立了基於自然選擇的生物進化理論。進化是壹種普遍的生物現象。每壹個細胞，每壹個生物，都有自己的進化史，都在隨著時間的發展而變化。他們目前的狀態是他們自身進化的結果。進化導致了物種的分化，生物不再被認為是大量不相關的、偶然的、“上帝造”的不變物種。生物界是壹個統壹的自然譜系，各種生物，歸根結底，都來自最原始的生命類型。生物學不僅具有復雜的深度層次(從生物圈到生物大分子)，而且具有個體發展和物種進化的歷史，具有非常廣闊的歷史旗幟。生態系統中的相互關系在自然界中，生物的個體總是組成群體，不同的群體相互依賴，相互作用，形成群落。群落及其無生命的環境構成了壹個生物地理復合生態系統。在生態系統中，不同的種群有不同的功能和作用。比如綠色植物是生產者，它們可以利用陽光制造食物；動物，包括人，都是消費者；細菌和真菌是分解者。生物與其環境之間的關系決定了生態系統的性質和特征。任何生物的外部形態、內部結構和功能、生活習性和行為，總是與其在生態系統中的作用和地位相對適應的。這種適應是長期進化和自然選擇的結果。
根據以上描述，我們不難看出，生物界雖然存在著驚人的多樣性，但所有生物都有著相同的物質基礎，遵循著相同的規律。生物就是這樣壹個統壹而多樣的物質世界。所以，生物學是壹個統壹的，非常豐富的知識領域。