Hoofdmenu openen

Biologie

leer van de levende wezens
(Doorverwezen vanaf Bioloog)
Zie artikel Zie Biologie (schoolvak) voor informatie over biologie als schoolvak in België en Nederland.

Biologie is de natuurwetenschap die zich richt op levende organismen, levensvormen en levensverschijnselen. De biologie omvat een breed scala aan vakgebieden waarin men onderzoek doet naar fysieke structuur, chemische processen, moleculaire interacties, fysiologische mechanismen, ecologische dynamiek, ontwikkeling en evolutie. Biologie erkent de cel als de fysieke basiseenheid van het leven, genen als de basiseenheid van erfelijke informatie en evolutie als de drijvende kracht achter het ontstaan en het uitsterven van soorten. Levende organismen zijn open systemen die in staat zijn te overleven door bruikbare omzettingen van energie en door handhaving van hun vitale toestand.

Biologie
Diaprepes abbreviatus, een snuitkever, is een voorbeeld van een insect.
Biologie is een natuurwetenschap met veel onderwerpen, onderverdelingen en disciplines. Hieronder staat een selectie van verwante artikelen.
Biochemie & fysiologie

Biochemie · Biofysica · Fysiologie · Immunologie · Moleculaire biologie · Neurobiologie · Ontwikkelingsfysiologie · Stofwisseling · Toxicologie


Genetica

Genetica · DNA · Epigenetica · Gen · Populatiegenetica · RNA · Mutatie


Morfologie & anatomie

Anatomie · Celbiologie · Embryologie · Histologie · Microbiologie · Morfologie · Ontwikkelingsbiologie · Plantenanatomie


Ecologie & gedrag

Aerobiologie · Ecologie · Ethologie · Hydrobiologie · Mariene biologie · Montane ecologie · Populatiebiologie · Vegetatiekunde


Biogeografie

Biogeografie · Biogeologie · Eilandbiogeografie · Floristiek · Plantengeografie · Zoögeografie


Systematiek & evolutie

Abiogenese · Bio-informatica · Cladistiek · Evolutiebiologie · Paleontologie · Soortvorming · Systeembiologie · Taxonomie


Bijzondere biologie

Algologie · Botanie · Bryologie · Entomologie · Fycologie · Herpetologie · Lichenologie · Malacologie · Microbiologie · Mycologie · Ornithologie · Pteridologie · Virologie · Zoölogie


Mens & milieu

Bioantropologie · Biologische psychologie · Biomedische wetenschappen · Biotechnologie · Epidemiologie · Milieubiologie · Natuurbescherming · Psychobiologie · Visserijbiologie


Portaal Portaalicoon Biologie

Animalia - Oeros (Bos primigenius taurus)
Plantae - Tarwe (Triticum)
Fungi - Gewone morielje (Morchella esculenta)
Bacteria - Gemmatimonas aurantiaca (< 1 µm)
Virus - Gammafaag

Omdat moderne biologie overwegend een exacte natuurwetenschap is, domineren experimentele, kwantitatieve benaderingen en causale verklaringen. Per vakgebied worden echter verschillende onderzoeksmethoden gehanteerd: theoretische biologie omvat de filosofie van de biologie en gebruikt wiskundige methoden om kwantitatieve modellen te formuleren. Empirische richtingen omvatten beschrijvend onderzoek en experimentele biologie, waarin de geldigheid van voorgestelde theorieën wordt getest om de mechanismen achter het leven te begrijpen. Veel principes uit de biologie zijn gebaseerd op de toepassing van scheikundige en natuurkundige wetten op levende systemen.

Inhoud

NaamgevingBewerken

De term biologie is afgeleid van de twee Oudgriekse woorden βίος (bíos) en λόγος (lógos). Bíos betekent "het leven" of "de bewoonde wereld". Lógos is de "rede", de "ratio" of "wetenschap". Het woord "biologie" zou voor het eerst gebruikt zijn door de Duitser Karl Friedrich Burdach, fysioloog en anatoom[1] in 1800, de Duitser Gottfried Treviranus, arts en wetenschapper in 1802 en, eveneens in 1802, de Fransman Jean-Baptiste de Lamarck in zijn werk Hydrogéologie. Lamarck is van de drie het bekendst gebleven, aangezien hij beschouwd wordt als de eerste evolutiebioloog en naar hem het lamarckisme is genoemd.[2]

Omgrenzing biologieBewerken

Biologie is een natuurwetenschap die zich bezighoudt met de studie van het leven en levende organismen, met inbegrip van hun (moleculaire) structuur, mechanisme, functie, groei, oorsprong, evolutie, ecologie, verspreiding en biosystematiek (inclusief taxonomie).

Biologie omvat veel onderverdelingen, onderwerpen en disciplines. Er zijn vijf fundamentele axioma's in de moderne biologie, die de basale kenmerken van levende systemen behelzen:[3]

  1. Cellen zijn de fysieke, zelfstandig levende bouwstenen van organismen.
    Volgens de celtheorie bestaan alle levende systemen uit een of meer cellen, en alle cellen komen voort uit reeds bestaande cellen door celdeling. Meercellige organismen zijn opgebouwd uit cellen die uiteindelijk afkomstig van een bevruchte eicel. Een cel is middels een membraan van de buitenwereld afgesloten en is zelfstandig of als onderdeel van een meercellig systeem metabool actief.
  2. Genen zijn de fundamentele eenheid van erfelijkheid.
    Een gen correspondeert met een stukje DNA dat de vorm of functie van een organisme beïnvloedt. Alle organismen, van bacteriën tot dieren, delen hetzelfde basismechanisme waarin een code in het DNA wordt vertaald naar eiwitten. Voortplanting is het proces waarbij een organisme voor nakomelingen met geheel of gedeeltelijk overeenkomstige eigenschappen en voor het voortbestaan van de soort zorgt. Voor geslachtelijke voortplanting zijn vaak twee individuen nodig. De nakomeling hebben kenmerken van beide ouders in nieuwe combinaties.
  3. Soorten en erfelijke eigenschappen zijn het product van de evolutie.
    De evolutietheorie, een centrale theorie in de biologie, stelt dat het leven verandert en zich ontwikkelt door evolutie. Aanpassingen in structuren of gedrag stellen organismen in staat beter te overleven en voor nageslacht te zorgen. Dit principe van aanpassing aan het milieu is fundamenteel voor de evolutie van populaties. Volgens de evolutietheorie stammen alle organismen op aarde, zowel levend als uitgestorven, af van een gemeenschappelijke voorouder of een voorouderlijke genenpool. Deze universele gemeenschappelijke voorouder van alle organismen wordt verondersteld ongeveer 3,5 miljard jaar geleden te zijn verschenen.[4]
  4. Een organisme heeft het vermogen om zijn inwendig milieu constant te houden.
    Homeostase is het vermogen van een open systeem het interne milieu te reguleren om stabiliteit te handhaven door middel van dynamische evenwichtsaanpassingen. Homeostase vindt plaats door onderling samenhangende regelkringen. Het zorgt voor fysiochemische omstandigheden waarin stofwisselingsprocessen goed kunnen verlopen. Alle levende organismen, zowel eencelligen als meercelligen, vertonen homeostatisch evenwicht.
  5. Organismen transformeren energie en dragen energie over.
    Het overleven van een organisme hangt af van de voortdurende uitwisseling van energie. Stofwisseling is het geheel van biochemische processen die plaatsvinden in cellen ten behoeve van de activiteit, groei, voortplanting en instandhouding. Energie wordt daarbij van de ene vorm in de andere vorm getransformeerd. Energierijke biomoleculen uit voedsel kunnen worden omgezet in chemische energie (katabolisme) en kunnen worden omgezet in nieuwe moleculaire structuren die het organisme nodig heeft (anabolisme).

Verdere belangrijke eigenschappen van het leven zijn:

Hoewel volgens deze omschrijvingen de virussen niet tot het leven gerekend worden, wordt de virologie toch als onderdeel van de biologie beschouwd.

Geschiedenis van de biologieBewerken

  Zie Geschiedenis van de biologie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

De wetenschap van de biologie heeft zijn wortels in de geneeskunde en de natuurlijke historie zoals deze is ontwikkeld in het oude Griekenland door onder meer Aristoteles) en het oude Rome, bijvoorbeeld door de arts Claudius Galenus.

De biologie werd verder ontwikkeld in de middeleeuwen door moslimgeneeskundigen en geleerden zoals al-Jahiz, Avicenna, Avenzoar en Ibn al-Nafis.

In de periode van de Europese Renaissance tot Vroegmoderne Tijd raakte men beïnvloed door het empirisme, waarin gesteld wordt dat kennis uit de ervaring voortkomt. Natuuronderzoekers gingen zich toeleggen op waarnemingen in het veld, experimenteren op en ontleding van organismen met geleerden en geneeskundigen als Andreas Vesalius, William Harvey, Carl Linnaeus en Georges-Louis Leclerc de Buffon waardoor de biologische kennis snel toenam.

In de vroege 17e eeuw begonnen de resultaten van de technische ontwikkelingen in de microscopie zichtbaar te worden met onderzoekers als Robert Hooke, Antoni van Leeuwenhoek en Jan Swammerdam.

In de 18e en 19e eeuw specialiseerden de onderzoekers zich meer, zoals in de botanie en de zoölogie. Bekende wetenschappers uit deze periode zijn onder andere Antoine Lavoisier, Alexander von Humboldt, Charles Darwin, Gregor Mendel, die mede de basis legden voor biogeografie, evolutiebiologie, ecologie, genetica, celbiologie, bacteriologie, morfologie, embryologie en ethologie.

GrondslagenBewerken

In de 19e eeuw zijn de grondslagen van de biologie geformuleerd:

  • De celtheorie volgens welke alle levende wezens gemeenschappelijk hebben dat ze uit één of meer cellen bestaan en dat nieuw leven uitsluitend kan ontstaan uit bestaand leven: omnis cellula ex cellula. In die tijd waren virussen nog niet bekend. Virussen worden in het algemeen niet beschouwd als levend, maar de studie van virussen valt wel onder biologie.
  • De evolutietheorie – volgens welke alle (op aarde) levende organismen ontstaan zijn uit dezelfde oorsprong. De erfelijkheidsleer voegde een mechanisme toe waarmee erfelijke eigenschappen van generatie tot generatie kunnen worden overgedragen.
  • De materialistische verklaring van leven. Voor die tijd werd leven als iets gezien dat niet materialistisch verklaard kon worden (vitalisme). Door ontwikkelingen in de biochemie en microbiologie werd een aannemelijke verklaring van leven mogelijk zonder de veronderstelling van een geheimzinnige levenskracht, de vis vitalis.

Tot ver in de 19e eeuw was biologie voornamelijk bekend als natuurlijke historie, botanie en zoölogie, alle overwegend beschrijvende wetenschappen, die zich vooral bezighielden met de vorm (anatomie) en de classificatie van soorten (taxonomie). Daarna kwam er steeds meer aandacht voor het functioneren van organismen, de fysiologie, en voor experimentele methoden.

In de vroege 20e eeuw is de herontdekking van het werk van Gregor Mendel, later volgt het baanbrekende werk aan de structuur van het DNA door Francis Crick en James Watson. Het werd duidelijk dat DNA de belangrijkste chemische drager van erfelijke informatie is in alle bekende organismen en dat de genetische code voor alle organismen vrijwel identiek is.

Biologie is in de afgelopen eeuw een zelfstandige wetenschap geworden, met eigen instituten en opleidingen. De grenzen met aanpalende vakgebieden vervagen echter op dit moment. Veel onderzoeks- en onderwijsprogramma's omvatten medische vraagstukken, biochemie, biofysica, biomathematica, bio-informatica en milieuwetenschappen. Er zijn dus grensgebieden met andere vakken zoals scheikunde, fysica, geologie, geografie, medicijnen, wiskunde, informatica en psychologie.

DeelgebiedenBewerken

De biologie kan op verschillende manieren in deelgebieden worden onderverdeeld.

Indeling naar organisatieniveauBewerken

Een veelgebruikte onderverdeling is op organisatieniveau, waarbij sommige specialisaties zich op meerdere niveaus kunnen richten:

Bijzondere biologieBewerken

Bijzondere biologie is een wat oudere term voor de biologische vakgebieden die betrekking hebben op de systematiek van de soorten van bepaalde taxonomische groepen.

Bouw en ontwikkelingBewerken

Een indeling naar de studie van bouw en ontwikkeling:

Indeling naar processenBewerken

Een indeling op natuurlijke processen:

Indeling naar ecologieBewerken

Een ecologische indeling:

Indeling naar benadering en methodiekBewerken

Een indeling naar wetenschappelijke methode:

Indeling naar toepassingsgebiedBewerken

Een indeling naar toepassingsgebied:

IntegratieBewerken

Integratie van grote deelgebieden

OmstredenBewerken

  • astrobiologie, de studie van (hypothetisch) buitenaards leven.
  • cryptozoölogie, de studie van nog niet beschreven diersoorten waarvan het bestaan niet is aangetoond.
  • Intelligent design, een vorm van creationisme die het werk van een 'intelligente schepper' veronderstelt, omdat er op cel- en moleculair niveau zoveel ingewikkelde en perfect op elkaar afgestemde mechanismen zijn, dat die niet door evolutie ontstaan zouden kunnen zijn. Aangezien onderzoek naar deze intelligente schepper onmogelijk is, wordt Intelligent Design niet gezien als wetenschappelijke theorie. Daarnaast wordt het ontbreken van detailkennis over het mechanisme verward met die over het feitelijk bestaan van het verschijnsel evolutie.