Biologíja (: bíos - življenje + : logos - beseda, nauka) ali življenjeslovje je naravoslovna veda, ki preučuje razvoj, zgradbo in delovanje živih sistemov in njihovo medsebojno povezanost ter procese v živi naravi od molekularne ravni pa do biosfere. Preučuje fizične značilnosti in obnašanje organizmov, tako tistih, ki živijo danes, kot tistih, ki so živeli v davnini, in njihov medsebojni vpliv ter vpliv okolja. Združuje širok spekter znanstvenih disciplin, ki jih dandanes pogosto obravnavamo kot samostojne discipline. Termin »biologija« v sodobnem smislu je prvi uporabil francoski znanstvenik Jean-Baptiste de Lamarck konec 18. stoletja.
Znanstvenik, oziroma znanstvenica, ki deluje na področju biologije, je biolog, oziroma biologinja.
Zgodovina thumb|left|Ernst Haeckel: genealoško drevo z vsemi do takrat znanimi oblikami življenja (1879) Glavni članek: Zgodovina biologije
Izraz biologija je izpeljan iz starogrške besede , bios, »življenje« in pripone , -logia, »veda«. Latinska oblika izraza se je prvič pojavila leta 1736, ko je Linnaeus (Carl von Linné) uporabil biologi v svojem delu Bibliotheca botanica. Izraz je ponovno uporabil l. 1766 Michael Christoph Hanov v delu z naslovom Philosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generalis. Prva uporaba v nemščini, Biologie, so uporabili leta 1771 pri prevodu Linnaeusovega dela. Theodor Georg August Roose je leta 1797 uporabil izraz v predgovoru knjige Grundzüge der Lehre van der Lebenskraft. Karl Friedrich Burdach je leta 1800 uporabil izraz v strožjem pomenu - za vedo o človeku z morfološkega in psihološkega vidika (Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst). V sodobnem, današnjem pomenu je izraz prišel v uporabo v razpravi Biologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802–22) avtorja Gottfried Reinhold Treviranusa, kjer je objavil:
Objekti naše raziskave bodo različne oblike in pojave življenja, pogoji in zakoni pod katerimi se ta fenomen pojavlja, in vzroki, ki vplivajo nanje. Znanost, ki se ukvarja s temi objekti, bomo imenovali biologija [Biologie] ali doktrina življenja [Lebenslehre].
Čeprav se je moderna biologija razvila šele relativno nedavno, so že v davni preteklosti proučevali vede povezane z njo ali vključene vanjo. Naravoslovje so proučevali že stare civilizacije Mezopotamije, Egipta, Indijske podceline in Kitajske. Kakorkoli, za izvor moderne biologije in njen pristop do proučevanja narave se najpogosteje navaja Antična Grčija. Medtem ko začetki formalnega študija medicine segajo v čas Hipokrata (ca. 460 - 370 pr. n. št.), je bil Aristotel (384 – 322 pr. n. št.) tisti, ki je največ prispeval k razvoju biologije. Pomembnejše delo je njegova Zgodovina Živali, ki temelji na splošnih filozofskih predpostavkah in kasnejša bolj empirična dela, ki se osredotočajo na raznovrstnost življenja. Aristotlov naslednik na liceju, Theophrastus, je napisal serije knjig o botaniki, ki so se ohranile kot napomembnejši prispevek antike k vedam o rastlinah do srednjega veka.
Učenjaki srednjeveškega islamskega sveta, ki so pisali o biologiji so bili al-Jahiz (781–869), Al-Dinawari (828–896), ki je pisal o botaniki, in Rhazes (865–925), ki je pisal o anatomiji in fiziologiji. thumb|left|Van Leeuwenhoekovi mikroskopi so konec 17. stoletja razkrili prej neznan svet mikroorganizmov in drugih mikroskopskih struktur
Biologija se je začela hitro razvijati in rasti, ko je Antonie van Leeuwenhoek izboljšal mikroskop. Takrat so učenjaki odkrili semenčice, bakterije, infuzorije in raznovrstnost mikroskopskega življenja. Raziskave Jana Swammerdama so vodile k novim spoznanjem v entomologiji in pomagale pri razvoju osnovnih tehnik mikroskopskega seciranja in obarvanja.
Napredek v mikroskopiji je imel velik vpliv na razvoj biologije. V zgodnjem 19. stoletju je večje število biologov pokazalo na osrednji pomen celice. Kasneje, v letu 1838, sta se Schleiden in Schwann začela zavzemati za danes splošni ideji, da (1) je osnovna enota organizma celica in (2) da imajo posamezne celice vse značilnosti življenja, čeprav sta nasprotovala ideji, da (3) vse celice nastanejo z delitvijo drugih celic. Zahvaljujoč delu Roberta Remaka in Rudolfa Virchowa je večina biologov do leta 1860 sprejela vse tri principe, kar je postalo poznano kot celična teorija.Sapp, Jan (2003) Genesis: The Evolution of Biology, Ch. 7. Oxford University Press: New York. ISBN 0-19-515618-8Coleman, William (1977) Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function, and Transformation, Ch. 2. Cambridge University Press: New York. ISBN 0-521-29293-X
Medtem sta taksonomija in klasifikacija postali središče zanimanja naravoslovcev. Carl Linnaeus je leta 1735 v Systema Naturae objavil taksonomijo naravnega sveta, v 1750-ih pa je vsem svojim vrstam določil znanstvena imena.Mayr, The Growth of Biological Thought, chapter 4 Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon je obravnaval vrste kot umetne kategorije — in celo izrazil zamisel o skupnem izvoru vseh živih bitij. Buffonova dela so imela vpliv na evolucijske teorije Lamarcka in Darwina.Mayr, The Growth of Biological Thought, chapter 7
Jean-Baptiste Lamarck je bil prvi, ki je predstavil medsebojno povezano teorijo evolucije.Gould, Stephen Jay. The Structure of Evolutionary Theory. The Belknap Press of Harvard University Press: Cambridge, 2002. ISBN 0-674-00613-5. p. 187. Predpostavil je, da je evolucija rezultat okoljskega stresa na značilnosti živali, kar pomeni, da večkrat ko je bil nek organ uporabljen, bolj kompleksen in učinkovit je postal; tako se je žival lahko prilagodila na svoje okolje. Lamarck je verjel, da se te pridobljene značilnosti lahko dedujejo na potomce, ki jih bodo še naprej razvijali in izpopolnjevali.Lamarck (1914) Kakorkoli, prirodoslovec Charles Darwin je bil tisti, ki je s kombinacijo Humboldtovega biogeografskega pristopa, Lyellove uniformitarianizirane geologije, Malthusovega prispevka o rasti populacij, lastnega strokovnega znanja o morfologiji in obširnega opazovanja narave, razvil uspešnejšo evolucijsko teorijo, ki je temeljila na naravni selekciji; podobno sklepanje in dokazi so neodvisno pripeljali Alfreda Russel Wallacea do enakih zaključkov.Mayr, The Growth of Biological Thought, chapter 10: "Darwin's evidence for evolution and common descent"; and chapter 11: "The causation of evolution: natural selection" Čeprav je bila Darwinova teorija kontraverzna (kar se nadaljuje še danes), se je v znanstveni skupnosti hitro razširila in kmalu postala temeljno načelo hitro razvijajoče se znanosti biologije.
Odkritje dednosti se je pridružilo evolucijskim principom in populacijski genetiki. V 1940-ih in zgodnjih 1950-ih so poskusi kazali na DNK kot komponento kromosomov, ki vsebujejo enote dedovanja imenovane geni. Fokus na nove vrste modelnih organizmov kot so virusi in bakterije so skupaj z odkritjem dvojne vijačnice DNK leta 1953 označili prehod na obdobje molekularne genetike. Od 1950-ih pa do danes, se je biologija izredno razširila v molekularno področje. Genetski kod so razvozlali Har Gobind Khorana, Robert W. Holley in Marshall Warren Nirenberg. Leta 1990 se je pričel projekt Človeški genom z namenom določiti celotno zaporedje baznih parov človeškega genoma. Ta projekt je bil pravzaprav zaključen leta 2003, vendar analize še niso v celoti objavljene.
Pregled biologije
Biologi preučujejo življenje na široki ravni velikostnih razredov: na ravni atomov in molekul delujejo molekularna biologija, biokemija in genetika (preučevanje organskih molekul, njihovih struktur, lastnosti in medsebojnega vpliva) na ravni celice preučuje celična biologija na ravni večceličnih organizmov preučujejo fiziologija, anatomija in histologija na ravni razvoja ali ontogeneze organizma deluje razvojna biologija na ravni populacije organizmov deluje populacijska genetika, medsebojne interakcije organizmov, njihovo obnašanje in prilagajanje pa preučuje etologija na ravni, višji od posamične vrste organizmov, deluje sistematika, ki se ukvarja s primerjanjem in razvrstitvijo organizmov na najvišji ravni sta ekologija, ki preučuje ekosisteme, združbe organizmov in njihovega okolja, ter evolucijska biologija ksenobiologija ali eksobiologija je večinoma špekulativno področje, ki se ukvarja z možnostmi za nastanek in morebitno naravo zunajzemeljskega življenja varstvena biologija je znanost o biodiverziteti in o njeni trajnostni rabi za potrebe človeštva
Temelji moderne biologije
Celična teorija
Celična teorija trdi, da je celica temeljna enota življenja in da so vsa živa bitja sestavljena iz ene ali več celic ali iz produktov teh celic (npr.. polžja hišica). Vse celice nastanejo z delitvijo stare celice. V mnogoceličnih organizmih vsaka celica v telesu organizma na koncu nastane iz ene same celice v oplojenem jajčecu. Za celico velja tudi, da je osnovna enota v več patoloških procesih. Poleg tega v procesih celic prihaja do fenomena prenosa energije, ki so del funkcije poznane kot metabolizem. Celice vsebujejo tudi informacije o dedovanju (DNK), ki se med delitvijo prenašajo iz ene celice v drugo.
Evolucija
thumb|left|300px|Naravni izbor v populaciji za temno obarvanost Osrednji koncept v biologiji je, da se življenje spreminja in razvija preko evolucije, in da imajo vsa živa bitja skupni izvor. Teorija evolucije predpostavlja, da vsi organizmi na Zemlji, živeči in izumrli, izvirajo iz skupnega prednika ali genskega sklada prednikov. Zadnji skupni prednik vseh organizmov naj bi se pojavil pred okoli 3,5 milijardami let. Biologi imajo univerzalnost in vseprisotnost genetske kode za jasen dokaz v prid teoriji skupnega prednika za vse bakterije, arheje in evkarionte (glej: izvor življenja).
Leta 1809 je Jean-Baptiste de Lamarck evolucijo predstavil v znanstvenem leksikonu, petdeset let kasneje pa jo je Charles Darwin postavil kot možen znanstveni model, ko je ubesedil njeno gonilno silo: naravni izbor.The Complete Works of Darwin Online – Biography. darwin-online.org.uk. Retrieved on 2006-12-15 (Alfred Russel Wallace je prepoznan kot soodkritelj tega koncepta, ker je pomagal pri raziskavah in poizkusih koncepta evolucije.)Shermer p. 149. Evolucija se danes uporablja kot razlaga velikega števila variacij življenja na Zemlji.
Darwin je postavil teorijo, da so se vrste in pasme razvile v procesu naravnega in umetnega izbora oz. selektivne vzreje.Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species, John Murray. V moderni sintezi teorije je bil genetski zdrs sprejet kot dodatni mehanizem evolucijskega razvoja.
Evolucijska zgodovina vrst skupaj s sorodstvenimi odnosi med vrstami je poznana kot filogenija. Biologi zaradi pomanjkanja zgodovinskih dokazov v filogeniji uporabljajo različne pristope. Ti vključujejo primerjave DNK zaporedij, ki jih proučujejo znotraj molekularne biologije ali genomike, in primerjave fosilov in drugih zapisov o zgodovinskih organizmih znotraj paleontologije. Biologi urejajo in analizirajo evolucijske odnose z različnimi metodami, ki vključujejo filogenetiko, fenetiko in kladistiko.
Genetika
left|thumb|Punnettov kvadrat upodablja križanje med dvema vrstama graha. To je grafični prikaz, s katerim lahko napovemo, katere genotipe in fenotipe pričakujemo v generaciji potomcev ter v kakšnem deležu bodo le-ti zastopani. Geni so osnovne enote dedovanja v vseh organizmih. Gen je enota dedne zasnove in ustreza regiji DNK-ja, ki na specifičen način vpliva na obliko ali funkcijo organizma. Vsi organizmi, od bakterij do živali, imajo enak osnovni mehanizem, ki kopira in prevaja DNK v proteine. Celice prepišejo DNK gen v RNK verzijo gena, in ribosom potem prevede RNK v protein, zaporedje aminokislin. Prevajalni kod iz RNK kodona v aminokislino je enak za večino organizmov, za nekatere pa se rahlo razlikuje. Na primer, zaporedje DNK, ki kodira insulin za človeka, prav tako kodira inzulin, če ga vstavimo v druge organizme, kot so to rastline.Marcial, Gene G. (August 13, 2007) From SemBiosys, A New Kind Of Insulin. businessweek.com