什么是生物學(xué)？

【專家解說】：  生物學(xué)是自然科學(xué)的一個(gè)門類。研究生物的結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律。以及生物與周圍環(huán)境的關(guān)系等的科學(xué)。生物學(xué)源自博物學(xué)，經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)生物學(xué)、分子生物學(xué)而進(jìn)入了系統(tǒng)生物學(xué) 生物學(xué)英文：biology 生物學(xué)：是研究生物體的生命現(xiàn)象及其生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，屬于自然科學(xué)。生物學(xué)家從很多面向研究生物，因此產(chǎn)生很多研究領(lǐng)域。例如：原子和分子面向，分子生物學(xué)、生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)。細(xì)胞面向：細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、病毒學(xué)。多細(xì)胞面向：生理學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、組織學(xué)。宏觀面向：生態(tài)學(xué)、演化生物學(xué)。生物學(xué)本身不斷的快速發(fā)展，與其他學(xué)科的關(guān)聯(lián)整合也越來越多。一大原因是分子生物學(xué)在近代突飛猛進(jìn)，終于導(dǎo)致人類基因序列定序完成。由此，為了解讀大量的基因資訊，促成了基因組學(xué)。為了探究基因和蛋白質(zhì)的交互作用，開創(chuàng)出蛋白質(zhì)組學(xué)。這些新的研究領(lǐng)域幫助解決疾病、糧食、環(huán)境生態(tài)等問題。其眾多的資訊則需要新的電腦算法來處理。  定義生物學(xué)是研究生命系統(tǒng)各個(gè)層次的種類、結(jié)構(gòu)、功能、行為、發(fā)育和起源進(jìn)化以及生物與周圍環(huán)境的關(guān)系等的科學(xué)。研究對象動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)、古生物學(xué)等；依研究內(nèi)容，分為分類學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物進(jìn)化、學(xué)等；從方法論分為實(shí)驗(yàn)生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)等體系。生物專業(yè)大學(xué)生物科學(xué)的研究，包括一個(gè)基礎(chǔ)廣泛的的課程和廣泛的科學(xué)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備以及全面的健康護(hù)理專業(yè)人員的培訓(xùn)。培養(yǎng)學(xué)生的書面和口頭的溝通技巧，批判性思維和分析能力，并理解和尊重倫理和道德問題 。發(fā)展歷史在自然科學(xué)還沒有發(fā)展的古代，人們對生物的五光十色、絢麗多彩迷惑不解，他們往往把生命和無生命看成是截然不同、沒有聯(lián)系的兩個(gè)領(lǐng)域，認(rèn)為生命不服從于無生命物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。不少人還將各種生命現(xiàn)象歸結(jié)為一種非物質(zhì)的力，即“活力”的作用。這些無根據(jù)的臆測，隨著生物學(xué)的發(fā)展而逐漸被拋棄，在現(xiàn)代生物學(xué)中已經(jīng)沒有立足之地了。    20世紀(jì)特別是40年代以來，生物學(xué)吸收了數(shù)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等的成就，逐漸發(fā)展成一門精確的、定量的、深入到分子層次的科學(xué)，人們已經(jīng)認(rèn)識到生命是物質(zhì)的一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)。生命的基本單位是細(xì)胞，它是由蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)等生物大分子組成的物質(zhì)系統(tǒng)，生命現(xiàn)象就是這一復(fù)雜系統(tǒng)中物質(zhì)、能和信息三個(gè)量綜合運(yùn)動(dòng)與傳遞的表現(xiàn)。生命有許多為無生命物質(zhì)所不具備的特性。例如，生命能夠在常溫、常壓下合成多種有機(jī)化合物，包括復(fù)雜的生物大分子；能夠以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出機(jī)器的生產(chǎn)效率來利用環(huán)境中的物質(zhì)和能制造體內(nèi)的各種物質(zhì)，而不排放污染環(huán)境的有害物質(zhì)；能以極高的效率儲(chǔ)存信息和傳遞信息；具有自我調(diào)節(jié)功能和自我復(fù)制能力；以不可逆的方式進(jìn)行著個(gè)體發(fā)育和物種的演化等等，揭露生命過程中的機(jī)制具有巨大的理論和實(shí)踐意義。現(xiàn)代生物學(xué)是一個(gè)有眾多分支的龐大的知識體系，本文著重說明生物學(xué)研究的對象、分科、方法和意義。關(guān)于生命的本質(zhì)和生物學(xué)發(fā)展的歷史，將分別在“生命”、“生物學(xué)史”等條目中闡述。分類生物分類學(xué)是研究生物分類的方法和原理的生物學(xué)分支。分類就是遵循分類學(xué)原理和方法，對生物的各種類群進(jìn)行命名和等級劃分。瑞典生物學(xué)家林奈將生物命名后，而后的生物學(xué)家才用域、界 ( Kingdom）、門( Phylum)、綱 (Class)、目 (Order)、科( Family)、屬( Genus)、種 (Species)加以分類。最上層的界，由懷塔克所提出的五界，比較多人接受；分別為原核生物界、原生生物界、菌物界、植物界以及動(dòng)物界。 從最上層的“界”開始到“種”，愈往下層則被歸屬的生物之間特征愈相近。共有七大類，分別是：界門綱目科屬種。科學(xué)年表公元前30000年-----前1001年 約公元前15000年在隨后的5000年中，法國人在拉斯考克斯（Lascaux）制作了山洞畫，這些畫表明我 們的祖先已在觀察生物世界。這些畫上有野牛、鹿和其他動(dòng)物。 約公元前2650年人們確認(rèn)，埃及醫(yī)生伊姆荷太普（Imhotep）從自然現(xiàn)象中尋找疾病的原因。[1] 約公元前2000年在尼羅河流域發(fā)現(xiàn)的紙草文獻(xiàn)中，已記錄了治療創(chuàng)傷和疾病的信息。 約公元前1750年巴比倫國王漢莫拉比（Hammurabi）制定了與行醫(yī)相關(guān)的法律，并雕刻在石柱上。這些法律詳述了有關(guān)費(fèi)用的規(guī)定和對于治療失誤的嚴(yán)厲懲罰，如因治療事故使1位患者死亡而被切掉雙手。 約公元前1500年中國人為生產(chǎn)精美的衣服而養(yǎng)蠶。農(nóng)民將裝有螞蟻的包放在柑橘樹上，以保護(hù)果實(shí)不被昆蟲侵害-----這是有關(guān)使用生物防治的最早記錄。公元前800年------前401年 約公元前802年歐洲首次從亞洲引入和種植玫瑰樹。 公元前570年古希臘哲學(xué)家阿納克西曼德（Anaximander）提出，動(dòng)物最早生產(chǎn)于水中，然后變成陸地動(dòng)物。 公元前500年愛菲斯（Ephesos，在今土耳其）的赫拉克利特（Heraclitus）提出：對于生命來說，相反力之間的張力是必不可少的。而且，他相信火是基本的元素。 約公元前460年此后的90多年，希臘醫(yī)生希波克拉底（Hippocrates）在希臘的柯斯（Cos）島 上生活和教學(xué)。研究對象地球上現(xiàn)存的生物估計(jì)有200萬～450萬種；已經(jīng)滅絕的種類更多，估計(jì)至少也有1500萬種。從北極到南極，從高山到深海，從冰雪覆蓋的凍原到高溫的礦泉，都有生物存在。它們具有多種多樣的形態(tài)結(jié)構(gòu)，它們的生活方式也變化多端。從生物的基本結(jié)構(gòu)單位──細(xì)胞的水平來考察，有的生物尚不具備細(xì)胞形態(tài)，在已具有細(xì)胞形態(tài)的生物中，有的由原核細(xì)胞構(gòu)成，有的由真核細(xì)胞構(gòu)成。從組織結(jié)構(gòu)水平來看，有的是單生的或群體的單細(xì)胞生物，有的是多細(xì)胞生物，而多細(xì)胞生物又可根據(jù)組織器官的分化和發(fā)展而分為多種類型。從營養(yǎng)方式來看，有的是光合自養(yǎng)，有的是吸收異養(yǎng)或腐食性異養(yǎng)，有的是吞食異養(yǎng)。從生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用來看，有的是有機(jī)食物的生產(chǎn)者，有的是消費(fèi)者，有的是分解者，等等。生物學(xué)家根據(jù)生物的發(fā)展歷史、形態(tài)結(jié)構(gòu)特征、營養(yǎng)方式以及它們在生態(tài)系統(tǒng)中的作用等，將生物分為若干界。當(dāng)前比較通行的是美國R.H.惠特克于1969年提出的 5界系統(tǒng)。他將細(xì)菌、藍(lán)菌等原核生物劃為原核生物界，將單細(xì)胞的真核生物劃為原生生物界，將多細(xì)胞的真核生物按營養(yǎng)方式劃分為營光合自養(yǎng)的植物界、營吸收異養(yǎng)的真菌界和營吞食異養(yǎng)的動(dòng)物界。中國生物學(xué)家陳世驤于1979年提出 6界系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)由非細(xì)胞總界、原核總界和真核總界3個(gè)總界組成，代表生物進(jìn)化的3個(gè)階段。非細(xì)胞總界中只有1界，即病毒界。原核總界分為細(xì)菌界和藍(lán)菌界。真核總界包括植物界、真菌界和動(dòng)物界，它們代表真核生物進(jìn)化的3條主要路線。生物分類非細(xì)胞生命形態(tài)病毒不具備細(xì)胞形態(tài)，一般由一個(gè)核酸長鏈和蛋白質(zhì)外殼構(gòu)成（核酸長鏈包括RNA與DNA,病毒復(fù)制時(shí)有DNA的直接進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,而含有RNA的病毒需要進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄成DNA后再進(jìn)行復(fù)制）。根據(jù)組成核酸的核苷酸數(shù)目計(jì)算，每一病毒顆粒的基因最多不過 300個(gè)。寄生于細(xì)菌的病毒稱為噬菌體。病毒沒有自己的代謝機(jī)構(gòu)，沒有酶系統(tǒng)，也不能產(chǎn)生三磷酸腺苷（ATP）。因此病毒離開了寄主細(xì)胞，就成了沒有任何生命活動(dòng)，也不能獨(dú)立地自我繁殖的化學(xué)物質(zhì)。只有在進(jìn)入寄主細(xì)胞之后，它才可以利用活細(xì)胞中的物質(zhì)和能量，以及復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯的全套裝備，按照它自己的核酸所包含的遺傳信息產(chǎn)生和它一樣的新一代病毒。病毒基因同其他生物的基因一樣，也可以發(fā)生突變和重組，因而也是能夠演化的。    由于病毒沒有獨(dú)立的代謝機(jī)構(gòu)，也不能獨(dú)立地繁殖，因而被認(rèn)為是一種不完整的生命形態(tài)。關(guān)于病毒的起源，有人認(rèn)為病毒是由于寄生生活而高度退化的生物；有人認(rèn)為病毒是從真核細(xì)胞脫離下來的一部分核酸和蛋白質(zhì)顆粒；更多的人認(rèn)為病毒是細(xì)胞形態(tài)發(fā)生以前的更低級的生命形態(tài)。近年發(fā)現(xiàn)了比病毒還要簡單的類病毒，它是小的RNA 分子，沒有蛋白質(zhì)外殼。另外還發(fā)現(xiàn)一類只有蛋白質(zhì)卻沒有核酸的朊粒，它可以在哺乳動(dòng)物身上造成慢性疾病。這些不完整的生命形態(tài)的存在縮小了無生命與生命之間的距離，說明無生命與生命之間沒有不可逾越的鴻溝。因此，在原核生物之下，另辟一界，即病毒界是比較合理的。 2：原核生物原核細(xì)胞和真核細(xì)胞是細(xì)胞的兩大基本類型，它們反映細(xì)胞進(jìn)化的兩個(gè)階段。把具有細(xì)胞形態(tài)的生物劃分為原核生物和真核生物，是現(xiàn)代生物學(xué)的一大進(jìn)展。原核細(xì)胞的主要特征是沒有線粒體、質(zhì)體等膜細(xì)胞器，染色體只是一個(gè)環(huán)狀的DNA分子，不含組蛋白及其他蛋白質(zhì)，沒有核膜。原核生物包括細(xì)菌和藍(lán)菌，它們都是單生的或群體的單細(xì)胞生物。細(xì)菌是只有通過顯微鏡才能看到的原核生物。大多數(shù)細(xì)菌都有細(xì)胞壁，其主要成分是肽聚糖而不是纖維素。細(xì)菌的主要營養(yǎng)方式是吸收異養(yǎng)，它分泌水解酶到體外，將大分子的有機(jī)物分解為小分子，然后將小分子營養(yǎng)物吸收到體內(nèi)。細(xì)菌在地球上幾乎無處不在，它們繁殖得很快，數(shù)量極大，在生態(tài)系統(tǒng)中是重要的分解者，在自然界的氮素循環(huán)和其他元素循環(huán)中起著重要作用（見土壤礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化）。有些細(xì)菌能使無機(jī)物氧化，從中取得能來制造食物；有些細(xì)菌含有細(xì)菌葉綠素，能進(jìn)行光合作用。但是細(xì)菌光合作用的電子供體不是水而是其他化合物如硫化氫等。所以細(xì)菌的光合作用是不產(chǎn)氧的光合作用。細(xì)菌的繁殖為無性繁殖，在某些種類中存在兩個(gè)細(xì)胞間交換遺傳物質(zhì)的一種原始的有性過程──細(xì)菌接合。    有些細(xì)菌在生長發(fā)育后期，個(gè)體縮小、細(xì)胞壁增厚，形成芽孢。芽孢是細(xì)菌的休眠體，對不良環(huán)境有較強(qiáng)的抵抗能力。小而輕的芽孢還可以隨風(fēng)飄散各處，落在適當(dāng)環(huán)境中，又能萌發(fā)成細(xì)菌。[3]支原體、立克次氏體和衣原體均屬細(xì)菌。支原體無細(xì)胞壁，細(xì)胞非常微小，甚至比某些大的病毒粒還小，能通過細(xì)菌濾器，是能夠獨(dú)立地進(jìn)行生長和代謝活動(dòng)的最小的生命形態(tài)。立克次氏體的酶系統(tǒng)不完全，它只能氧化谷氨酸，而不能氧化葡萄糖或有機(jī)酸以產(chǎn)生ATP。衣原體沒有能量代謝系統(tǒng)，不能制造ATP。大多數(shù)立克次氏體和衣原體不能獨(dú)立地進(jìn)行代謝活動(dòng)，被認(rèn)為是介于細(xì)菌和病毒之間的生物。藍(lán)藻（也稱藍(lán)細(xì)菌）是能光合自養(yǎng)的原核生物，是單生的，或群體的，也有多細(xì)胞的。和細(xì)菌一樣，藍(lán)藻細(xì)胞壁的主要成分也是肽聚糖，細(xì)胞也沒有核膜和細(xì)胞器，如線粒體、高爾基器、葉綠體等。但藍(lán)藻細(xì)胞有由膜組成的光合片層，這是細(xì)菌所沒有的。藍(lán)藻含有葉綠素a，這是高等植物也含有的而為細(xì)菌所沒有的一種葉綠素。藍(lán)藻還含有類胡蘿卜素和藍(lán)色色素──藻藍(lán)蛋白（或稱之為藻藍(lán)素），某些種類還有紅色色素──藻紅蛋白，這些光合色素分布于質(zhì)膜和光合片層上。藍(lán)藻的光合作用和綠色植物的光合作用一樣，用于還原CO2產(chǎn)生的H+，因而伴隨著有機(jī)物的合成還產(chǎn)生分子氧，這和光合細(xì)菌的光合作用截然不同。最早的生命是在無游離氧的還原性大氣環(huán)境中發(fā)生的（見生命起源），所以它們應(yīng)該是厭氧的，又是異養(yǎng)的。從厭氧到好氧，從異養(yǎng)到自養(yǎng)，是進(jìn)化史上的兩個(gè)重大突破。藍(lán)菌光合作用使地球大氣從缺氧變?yōu)橛醒?，這樣就改變了整個(gè)生態(tài)環(huán)境，為好氧生物的發(fā)生創(chuàng)造了條件，為生物進(jìn)化展開了新的前景。在現(xiàn)代地球生態(tài)系統(tǒng)中，藍(lán)菌仍然是生產(chǎn)者之一。近年發(fā)現(xiàn)的原綠藻，含葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素。從它們的光合色素的組成以及它們的細(xì)胞結(jié)構(gòu)來看，很像綠藻和高等植物的葉綠體，因此受到生物學(xué)家的重視。 3：真核生物和原核細(xì)胞相比，真核細(xì)胞是結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的細(xì)胞。它有線粒體等各種膜細(xì)胞器，有圍以雙層膜的細(xì)胞核，把位于核內(nèi)的遺傳物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開。DNA為長鏈分子，與組蛋白以及其他蛋白結(jié)合而成染色體。真核細(xì)胞的分裂為有絲分裂和減數(shù)分裂，分裂的結(jié)果使復(fù)制的染色體均等地分配到子細(xì)胞中去。原生生物是最原始的真核生物。原生生物的原始性不但表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)水平上，即停留在單細(xì)胞或其群體的水平，不分化成組織；也表現(xiàn)在營養(yǎng)方式的多樣性上。原生生物有自養(yǎng)的、異養(yǎng)的和混合營養(yǎng)的。例如，眼蟲能進(jìn)行光合作用，也能吸收溶解于水中的有機(jī)物。金黃滴蟲除自養(yǎng)和腐食性營養(yǎng)外，還能和動(dòng)物一樣吞食有機(jī)食物顆粒。所以這些生物還沒有明確地分化為動(dòng)物、植物或真菌。根據(jù)這些特性，R.H.惠特克吸收上世紀(jì)E.?？藸柕囊庖?，將原生生物列為他的5界系統(tǒng)中的1界，即原生生物界。但是有些科學(xué)家主張撤銷這 1界，他們的理由是原生生物界所包含的生物種類過于龐雜，大部分原生生物顯然可以歸入動(dòng)物、植物或者真菌，那些處于中間狀態(tài)的原生生物也不難使用分類學(xué)的分析方法適當(dāng)?shù)卮_定歸屬。    植物是以光合自養(yǎng)為主要營養(yǎng)方式的真核生物。典型的植物細(xì)胞都含有液泡和以纖維素為主要成分的細(xì)胞壁。細(xì)胞質(zhì)中有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器即含有光合色素的質(zhì)體──葉綠體。綠藻和高等植物的葉綠體中除葉綠素a外，還有葉綠素b。多種水生藻類，因輔助光合色素的組成不同，而呈現(xiàn)出不同的顏色。植物的光合作用都是以水為電子供體的，因而都是放氧的。光合自養(yǎng)是植物界的主要營養(yǎng)方式，只有某些低等的單細(xì)胞藻類，進(jìn)行混合營養(yǎng)。少數(shù)高等植物是寄生的，行次生的吸收異養(yǎng)，還有很少數(shù)高等植物能夠捕捉小昆蟲，進(jìn)行吸收異養(yǎng)。植物界從單細(xì)胞綠藻到被子植物是沿著適應(yīng)光合作用的方向發(fā)展的。在高等植物中植物體發(fā)生了光合器官(葉)、支持器官(莖)以及用于固定和吸收的器官（根）的分化。葉柄和眾多分枝的莖支持片狀的葉向四面展開，以獲得最大的光照和吸收 CO2的面積。細(xì)胞也逐步分化形成專門用于光合作用、輸導(dǎo)和覆蓋等各種組織。大多數(shù)植物的生殖是有性生殖，形成配子體和孢子體世代交替的生活史。在高等植物中，孢子體不斷發(fā)展分化，而配子體則趨于簡化。植物是生態(tài)系統(tǒng)中最主要的生產(chǎn)者，也是地球上氧氣的主要來源。真菌是以吸收為主要營養(yǎng)方式的真核生物。真菌的細(xì)胞有細(xì)胞壁，至少在生活史的某一階段是如此。細(xì)胞壁多含幾丁質(zhì)，也有含纖維素的。幾丁質(zhì)是一種含氨基葡萄糖的多糖，是昆蟲等動(dòng)物骨骼的主要成分，植物細(xì)胞壁從無幾丁質(zhì)。真菌細(xì)胞沒有質(zhì)體和光合色素。少數(shù)真菌是單細(xì)胞的，如酵母菌。多細(xì)胞真菌的基本構(gòu)造是分枝或不分枝的菌絲。一整團(tuán)菌絲叫菌絲體。有的菌絲以橫隔分成多個(gè)細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞有一個(gè)或多個(gè)核，有的菌絲無橫隔而成為多核體。菌絲有吸收水分和養(yǎng)料的機(jī)能。菌絲體常疏松如蛛網(wǎng)，以擴(kuò)大吸收面積。真菌的繁殖能力很強(qiáng)，繁殖方式多樣，主要是以無性或有性生殖產(chǎn)生的各種孢子作為繁殖單位。真菌分布非常廣泛。在生態(tài)系統(tǒng)中，真菌是重要的分解者，分解作用的范圍也許比細(xì)菌還要大一些。粘菌是一種特殊的真菌。它的生活史中有一段是真菌性的，而另一段則是動(dòng)物性的，其結(jié)構(gòu)、行為和取食方法與變形蟲相似。粘菌被認(rèn)為是介于真菌和動(dòng)物之間的生物。動(dòng)物是以吞食為營養(yǎng)方式的真核生物。吞食異養(yǎng)包括捕獲、吞食、消化和吸收等一系列復(fù)雜的過程。動(dòng)物體的結(jié)構(gòu)是沿著適應(yīng)吞食異養(yǎng)的方向發(fā)展的。單細(xì)胞動(dòng)物吞入食物后形成食物泡。食物在食物泡中被消化，然后透過膜而進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，細(xì)胞質(zhì)中溶酶體與之融合，是為細(xì)胞內(nèi)消化。多細(xì)胞動(dòng)物在進(jìn)化過程中，細(xì)胞內(nèi)消化逐漸為細(xì)胞外消化所取代，食物被捕獲后在消化道內(nèi)由消化腺分泌酶而被消化，消化后的小分子營養(yǎng)物經(jīng)消化道吸收，并通過循環(huán)系統(tǒng)而被輸送給身體各部的細(xì)胞。與此相適應(yīng)，多細(xì)胞動(dòng)物逐步形成了復(fù)雜的排泄系統(tǒng)、進(jìn)行氣體交換的外呼吸系統(tǒng)以及復(fù)雜的感覺器官、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等。神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)等組成了復(fù)雜的自我調(diào)節(jié)和自我控制的機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)和控制著全部生理過程。在全部生物中，只有動(dòng)物的身體構(gòu)造發(fā)展到如此復(fù)雜的高級水平。在生態(tài)系統(tǒng)中，動(dòng)物是有機(jī)食物的消費(fèi)者。在生命發(fā)展的早期，即在地球上只有藍(lán)菌和細(xì)菌時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)是由生產(chǎn)者和分解者組成的兩環(huán)系統(tǒng)。隨著真核生物特別是動(dòng)物的產(chǎn)生和發(fā)展，兩環(huán)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展成由生產(chǎn)者、分解者和消費(fèi)者所組成的三環(huán)系統(tǒng)。出現(xiàn)了今日豐富多彩的生物世界。從類病毒、病毒到植物、動(dòng)物，生物擁有眾多特征鮮明的類型。各種類型之間又有一系列中間環(huán)節(jié)，形成連續(xù)的譜系。同時(shí)由營養(yǎng)方式?jīng)Q定的三大進(jìn)化方向，在生態(tài)系統(tǒng)中呈現(xiàn)出相互作用的空間關(guān)系。因而，進(jìn)化既是時(shí)間過程，又是空間發(fā)展過程。生物從時(shí)間的歷史淵源和空間的生活關(guān)系來講，都是一個(gè)整體。編輯本段期刊 [4]生物學(xué)期刊 Hans Journal of Computational Biology 是漢斯出版社發(fā)行的一本關(guān)注計(jì)算生物學(xué)領(lǐng)域最新進(jìn)展的國際中文期刊，主要刊登運(yùn)用應(yīng)用數(shù)據(jù)分析、理論方法、數(shù)學(xué)建模、計(jì)算機(jī)仿真等技術(shù)來對生物數(shù)據(jù)進(jìn)行提取的相關(guān)領(lǐng)域?qū)W術(shù)論文。本刊支持思想創(chuàng)新、學(xué)術(shù)創(chuàng)新，倡導(dǎo)科學(xué)，繁榮學(xué)術(shù)，集學(xué)術(shù)性、思想性為一體，旨在為了給世界范圍內(nèi)的科學(xué)家、學(xué)者、科研人員提供一個(gè)傳播、分享和討論計(jì)算生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)不同方向問題與發(fā)展的交流平臺(tái)。生物特征生物不僅具有多樣性，而且具有一些共同的特征和屬性。人們對這些共同的特征、屬性和規(guī)律的認(rèn)識，使內(nèi)容十分豐富的生物學(xué)成為統(tǒng)一的知識體系。生物化學(xué)統(tǒng)一性大量實(shí)驗(yàn)研究表明，組成生物體生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，在原則上是相同的。例如各種生物的蛋白質(zhì)的單體都是氨基酸，種類不過20種左右，各種生物的核酸的單體都是核苷酸，種類不過8種，這些單體都以相同的方式組成蛋白質(zhì)或者核酸的長鏈，它們的功能對于所有生物都是一樣的。在不同的生物體內(nèi)基本代謝途徑也是相同的，甚至在代謝途徑中各個(gè)不同步驟所需要的酶也是基本相同的。不同生物體在代謝過程中都以 ATP的形式傳遞能量。生物化學(xué)的同一性深刻地揭示了生物的統(tǒng)一性。多層次結(jié)構(gòu)模式 19世紀(jì)德國科學(xué)家M.J.施萊登和T.A.H.施旺提出細(xì)胞學(xué)說，認(rèn)為動(dòng)、植物都是由相同的基本單位──細(xì)胞所組成。這對于病毒以外的一切生物，從細(xì)菌到人都是適用的。細(xì)胞是由大量原子和分子所組成的非均質(zhì)的系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)上，細(xì)胞是由蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、多糖等組成的多分子動(dòng)態(tài)體系；從信息論觀點(diǎn)看，細(xì)胞是遺傳信息和代謝信息的傳遞系統(tǒng)；從化學(xué)觀點(diǎn)看，細(xì)胞是由小分子合成的復(fù)雜大分子，特別是核酸和蛋白質(zhì)的系統(tǒng)；從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，細(xì)胞又是遠(yuǎn)離平衡的開放系統(tǒng)。所有這些，對于原核細(xì)胞和真核細(xì)胞都是一樣的。除細(xì)胞外，生物還有其他結(jié)構(gòu)單位。在細(xì)胞之下有細(xì)胞器、分子和原子，在細(xì)胞之上有組織、器官、器官系統(tǒng)、個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、生物圈等單位。生物的各種結(jié)構(gòu)單位，按照復(fù)雜程度和逐級結(jié)合的關(guān)系而排列成一系列的等級，稱為結(jié)構(gòu)層次。在每一個(gè)層次上表現(xiàn)出的生命活動(dòng)不僅取決于它的組成成分的相互作用，而且取決于特定的有序結(jié)構(gòu)，因此在較高層次上可能出現(xiàn)較低的層次所不曾出現(xiàn)的性質(zhì)和規(guī)律。有序性耗散結(jié)構(gòu)生物是由大量分子和原子組成的宏觀系統(tǒng)（相對于研究亞原子事件的微觀系統(tǒng)而言），它的代謝歷程和空間結(jié)構(gòu)都是有序的。熱力學(xué)第二定律指出，物理的化學(xué)的變化導(dǎo)致系統(tǒng)的無序性或隨機(jī)性(即熵) 的增加。生物無休止的新陳代謝，不可避免地使系統(tǒng)內(nèi)部的熵增漲，從而干擾和破壞系統(tǒng)的有序性。現(xiàn)代生物學(xué)證明，在生物體中同時(shí)還存在一種使熵減少的機(jī)制。20世紀(jì)60年代，I.普里戈任提出耗散結(jié)構(gòu)理論。按此理論，生物體是遠(yuǎn)離平衡的開放系統(tǒng)，它從環(huán)境中吸取以食物形式存在的低熵狀態(tài)的物質(zhì)和能，把它們轉(zhuǎn)化為高熵狀態(tài)后排出體外。這種不對稱的交換使生物體和外界熵的交流出現(xiàn)負(fù)值，這樣就可能抵消系統(tǒng)內(nèi)熵的增漲。生物有序正是依賴新陳代謝這種能量耗散過程得以產(chǎn)生和維持的。（見耗散結(jié)構(gòu)和生物有序）穩(wěn)態(tài)生物對體內(nèi)的各種生命過程有良好的調(diào)節(jié)能力。生物所處的環(huán)境是多變的，但生物能夠?qū)Νh(huán)境的刺激作出反應(yīng)，通過自我調(diào)節(jié)保持自身的穩(wěn)定。例如，人的體溫保持在37℃上下，血液的酸度保持在 pH7.4左右等。這一概念先是由法國生物學(xué)家C.貝爾納提出的。他指出身體內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定是自由和獨(dú)立生活的條件。后來，美國生理學(xué)家W.B.坎農(nóng)揭示內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定是通過一系列調(diào)節(jié)機(jī)制來保證的，并提出“穩(wěn)態(tài)”一詞。穩(wěn)態(tài)概念的應(yīng)用現(xiàn)在已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出個(gè)體內(nèi)環(huán)境的范圍。生物體的生物化學(xué)成分、代謝速率等都趨向穩(wěn)態(tài)水平，甚至一個(gè)生物群落、生態(tài)系統(tǒng)在沒有激烈外界因素的影響下，也都處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。生命的連續(xù)性 1855年R.C.菲爾肖提出，所有的細(xì)胞都來自原已存在的細(xì)胞。這個(gè)概念對于現(xiàn)存的所有生物來說是正確的。除了最早的生命是從無生命物質(zhì)在當(dāng)時(shí)的地球環(huán)境條件下發(fā)生的以外，生物只能來自已經(jīng)存在的生物。只能通過繁殖來實(shí)現(xiàn)從親代到子代的延續(xù)。因此，遺傳是生命的基本屬性。 1866年G.J.孟德爾通過豌豆雜交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了遺傳因子的分離規(guī)律和自由組合規(guī)律。20世紀(jì)20年代，以T.H.摩爾根為代表的一批科學(xué)家提出基因論，證明孟德爾假設(shè)的因子就是在染色體上線性排列的基因，補(bǔ)充了一個(gè)新的規(guī)律，