1. Mitä biologia on?

Linkkejä

2020-02-04T15:12:51+02:00

Biologian historiaa:
Kuka oli Charles Darwin ja miten hänestä tuli evoluution keksijä? BBC:n sivusto englanniksi.
Solubiologian historiaa
Akateemikko Sirpa Jalkasen haastattelu

Biologia tieteenä:
Khan Academy: Biology overview
Koon vertailua

Kuuluisia suomalaisia biologeja: Pietari Kalm ja Ilkka Hanski

2021-12-03T04:33:19+02:00

LISÄTIETOA:

Pehr (Pietari) Kalm (1716-1779) oli Carl von Linnen oppilaita ja yksi kaikkien aikojen tunnetuimpia suomalaisia tiedemiehiä maailmalla. Kalmia on kutsuttu Linnen lempioppilaaksi hänen opiskellessaan Uppsalan yliopistossa. Linne itse vieraili Turussa useamman kerran. Maailmanmaineensa Kalm hankki Linnen oppilaana. Linne lähetti Kalmin tutkimusmatkoille ensin Suomeen, Ruotsiin, Venäjälle ja Ukrainaan ja sitten useaksi vuodeksi Pohjois-Amerikkaan nykyisten Yhdysvaltojen ja Kanadan alueille (1747-1751). Tähän vaaralliseenkin matkaan perustuu hänen maailmanmaineensa. Kalm keräsi matkoillaan valtavan määrän kasvinäytteitä Linnen tutkittavaksi. Kalm itse kokeili Turussa monien tuomiensa kasvien viljelyä. Huonolla menestyksellä, suurin osa kasveista ei menestynyt Suomen oloissa.

Kalm kirjoitti laajan luonnontieteellisesti ja kansatieteellisesti arvokkaan kuvauksen Pohjois-Amerikan kahdesta tutkimusmatkasta. Kalm oli esimerkiksi ensimmäinen tieteellisen koulutuksen saanut luonnontietelijä, joka näki Niagaran vesiputoukset, ja hän tekikin niistä tarkat mittaukset kenttämuistiinpanoihinsa. Matkan jälkeen lehdissä ilmestyneet kirjoitukset saivat paljon huomiota, sillä Amerikan siirtolaisuus ja kiinnostus Amerikkaa kohtaan oli nousussa.

Matkalta palattuaan Kalm vietti suuren osan elämästään Turussa Turun akatemian taloustieteen professorina ja rehtorina mutta myös pappina ja kirkkoherrana. Hän perusti akatemialle tutkimuspuutarhoja ja opasti suomalaisia puutarhaviljelyn saloihin kehittämällä maan pappiloiden puutarhaviljelykulttuuria. Pappiloista puutarhaviljelyosaaminen levisi tavallisiin kotipuutarhoihin. Pehr Kalmin elämäntyön jälkiä on havaittavissa näillä seuduilla vieläkin ja pohjoisamerikkalaista alkuperää olevat villiviini, aitaorapihlaja ja tuoksuvatukka kasvavat edelleen pihoillamme muistoina Kalmin tutkimusmatkoista.

Toinen suuri suomalainen biologi oli akateemikko Ilkka Hanski (1953-2016). Hanski oli ekologi ja evoluutiobiologi. Hän oli alallaan maailman johtavia tutkijoita ja moninkertaisesti palkittu työstään arvokkaimmilla kansainvälisillä tiedepalkinnoilla. Hanski tunnetaan metapopulaatioteorian kehittäjänä. Hän työskenteli Helsingin yliopistossa. Vakavaan sairauteen toukokuussa 2016 menehtyneen Ilkka Hanskin muistokirjoituksen löydät Helsingin Sanomista. Täältä voit katsoa hänen biodiversiteettiaiheisen jäähyväisluentonsa. Luento on englanninkielinen ja videoitu pari kuukautta ennen Hanskin kuolemaa.

Luvun sisältö

2020-08-23T06:43:41+03:00

1. Johdanto

Tiivistelmä

1. Johdanto

2020-07-28T12:42:00+03:00

Ympäristön havainnointi on ollut ihmisen menestymiselle aina tärkeää. Metsästäjä-keräilijöiden oli tunnettava ravinnoksi kelpaavat ja myrkylliset kasvit ja ymmärrettävä eläinten käyttäytymistä metsästämisen onnistumiseksi. Kun siirryttiin keräily- ja pyyntikulttuurista maatalouteen, tarvittiin tietoa kasveista ja eläimistä, jotta viljely ja kotieläinten pitäminen onnistui. Biologista tietoa on siis aina tarvittu selviytymiseen.

Biologia kuuluu luonnontieteisiin. Sana biologia tulee kreikan sanoista bios (elämä) ja logia (oppi). Biologia on siis oppi elämästä.

Biologista tietoa tarvitaan elämässä päivittäin niin arkipäivän ratkaisujen tueksi kuin ratkaistaessa globaaleja ympäristökysymyksiä:

Mitä kannattaa syödä?
Miten voidaan hoitaa terveyttä?
Miksi kannattaa kierrättää jätteitä?
Miksi monimuotoisuutta pitää suojella?
Miten voidaan hillitä ilmastonmuutosta?

1.1 Antiikin luonnontieteilijät

2020-06-24T14:03:21+03:00

Biologian juuret kaikissa kulttuureissa liittyvät maanviljelykseen ja ihmisten lääkitsemiseen.

Jo antiikin kreikkalaiset harrastivat tiedettä ja tutkimusta, joka muistutti biologiaa. Tunnetuin antiikin luonnontutkija oli erityisesti filosofina tunnettu Aristoteles.

Filosofian lisäksi Aristoteles tutki myös luontoa: hän edisti erityisesti eläinoppia ja kasvitiedettä. Hän muun muassa nimesi eläinlajeja ja kehitti niille luokittelujärjestelmän, joka vastaa nykyistä jakoa selkärankaisiin ja selkärangattomiin.

Aristoteles oli antiikin filosofi ja luonnontieteilijä.

1.2 Biologinen tutkimus kehittyy

2020-09-30T08:18:39+03:00

Biologisen tutkimuksen vaiheita.

Uuden ajan alussa Euroopassa tieteellinen maailmankuva mullistui, kun huomattiin ettei Maa olekaan maailmankaikkeuden keskus. Myös biologiassa tehtiin paljon uusia havaintoja ja löytöjä. Luonnonilmiöitä alettiin havainnoida systemaattisesti ja tutkia kokeellisesti. Vanhoja, antiikin ajalta periytyneitä uskomuksia alettiin kyseenalaistaa.

Francesco Redi vaikutti 1600-luvulla kokeellisen luonnontieteen syntyyn. Rediä pidetään yhtenä kokeellisen biologian perustajana, sillä hän osoitti monia aikakautensa uskomuksia ja huhuja vääriksi kumoamalla ne havaintojen ja tieteellisten kokeiden avulla.

Redin aikakaudella 1600-luvulla uskottiin spontaaniin alkusyntyyn eli siihen, että elottomasta aineksesta syntyy eliöitä. Esimerkiksi hiirien arveltiin syntyvän rievuista ja jyvistä, kun taas kärpästen uskottiin saavan alkunsa lannasta ja kuolleiden eliöiden raadoista.

Francesco Redin kuuluisimmat kokeet osoittivat, että eliöt eivät synny itsestään, vaan toisista kaltaisistaan. Francesco Redi osoitti kokeellisesti, että kärpäsen toukat eivät ilmaannu itsestään mädäntyneeseen lihaan. Hän laittoi pulloihin lihaa ja sulki osan pulloista korkilla kiinni. Suljetuista pulloista ei löytynyt kärpäsiä, vaikka niiden liha oli pilaantunutta. Sen sijaan avonaisten pullojen sisältämään lihaan ilmestyi kärpäsen toukkia. Myöhemmin myös ranskalainen Louis Pasteur osoitti, että alkusynty ei ole mahdollista edes mikrobien osalta.

Maria Sibylla Merian oli ensimmäisiä hyönteisiä kokeellisesti tutkineita biologeja. Hän lähti Amsterdamin kaupungin rahoittamana tutkimaan Etelä-Amerikan eläimiä ja kasveja. Hän oli yksi ensimmäisistä tutkimusmatkailijoista. Hän osoitti, että osa perhosista talvehtii kotelona, mutta ne voivat talvehtia myös munana, toukkana tai aikuisena.

Ensimmäiset mikroskoopit kehitettiin 1600-luvulla. Tämä oli erityisen merkittävä läpimurto biologisen tiedon kertymiselle, sillä mikroskooppien avulla voitiin havaita ja ymmärtää hyvin pieniä kohteita, muun muassa soluja. Näin löydettiin uusi, paljaalle silmälle näkymätön maailma. Kuuluisin varhaisten mikroskooppien valmistaja oli hollantilainen kangaskauppias Antonie van Leeuwenhoek, joka oli kiinnostunut kankaan laadusta ja siksi sen yksityiskohtaisesta rakenteesta.

Leeuwenhoek käytti kankaiden tutkimisessa apuna ensin suurennuslasia ja myöhemmin itse valmistamaansa mikroskooppia. Hänen kerrotaan tutkineen myös hampaiden plakkia mikroskoopillaan ja kuvailleen näkemiään eliöitä “pieniksi nopeasti liikkuviksi eläimiksi”.

Ruotsalainen Carl von Linné kehitti 1700-luvulla eliöiden tieteellisen luokittelujärjestelmän ja nimesi tieteellisesti useita kasveja ja eläimiä. Ajan tapojen vastaisesti Linné myös luokitteli ihmisen muiden eläinten joukkoon. Linné antoi lajeille kaksiosaisen tieteellisen nimen, joka perustui yleensä latinankielisiin sanoihin. Linnén aikana ei kuitenkaan tunnettu evoluutioteorioita ja eliöiden keskinäisiä sukulaisuussuhteita. Linnén luokittelujärjestelmä on vanhentunut, mutta Linnén tapa nimetä lajeja jäi pysyväksi käytännöksi.

1700-luvulla ajateltiin, että kaikki eliölajit ovat aina pysyneet muuttumattomina. Erilaiset fossiililöydöt kuitenkin haastoivat nämä näkemykset. Esimerkiksi Mary Anning ja Georges Cuvier olivat kuuluisia fossiilien löytäjiä ja tutkijoita.

Mary Anning oli kuuluisa fossiilien kerääjä. Valokuva on Lontoon luonnonhistoriallisesta museosta, jossa tehdään Anningin teemalla kiertokävelyjä.

1.3 1800-luvun edistysaskelia biologiassa

2020-09-30T08:19:38+03:00

Jean-Baptiste Lamarck oli ensimmäisiä luonnontieteilijöitä, jotka esittivät, että nykyisin elävät eliöt ovat syntyneet aikaisemmin eläneistä eliöistä. Lamarck tosin esitti virheellisesti, että eliöiden hankitut ominaisuudet periytyvät jälkeläisille.

Hieman myöhemmin 1800-luvulla Charles Darwin kehitti oman evoluutioteoriansa. Darwinin evoluutioteoria pohjautuu käsitykselle luonnonvalinnasta ja perinnöllisten ominaisuuksien siirtymisestä jälkeläisille. Nämä evoluution perusperiaatteet hyväksytään myös nykyään evoluutiobiologiassa.

Charles Darwin kehitti 1800-luvulla luonnonvalintaan perustuvan evoluutioteorian.

Darwinin evoluutioteorian lisäksi biologiassa tehtiin 1800-luvulla myös monia muita tärkeitä biologisia tutkimustuloksia. Soluteorian mukaan kaikki elämä koostuu jakautuvista soluista. Soluteorian ajatus esitettiin ensimmäistä kertaa vuosisadan alkupuolella, ja vuosisadan loppuun mennessä se oli jo yleisesti hyväksytty. Lisäksi 1800-luvulla havaittiin, että tautien aiheuttajia olivat pienet mikrobit, kuten bakteerit ja virukset.

1800-luvulla ranskalainen Louis Pasteur todisti mikrobeilla, että alkusyntyä ei tapahdu maapallon nykyoloissa. Pasteur osoitti asian kehittämällä uudenlaisen koejärjestelyn. Hänellä oli kahdenlaisia keittoastioita: toisten kaulaosa oli kaareva (joutsenkaulainen, A) ja toisten avoin (B). Molempiin astioihin laitettiin kuumennettua lihalientä, jota bakteerit voivat käyttää ravintonaan.

Joutsenkaulaisissa astioissa (A) ei esiintynyt mikrobikasvustoa, koska bakteerit eivät päässeet ilmasta astiaan. Avonaisissa astioissa (B) mikrobit pääsivät laskeutumaan lihaliemeen ja niihin syntyi mikrobikasvustoa, joka pilasi lihaliemen. Näin Pasteur kumosi ajatuksen alkusynnystä ja todisti, että edes bakteereja ei synny elottomasta aineesta itsestään. Lisäksi hän osoitti, että mikrobeja on kaikkialla, myös ilmassa.

1800-luvulla myös perinnöllisyystiede kehittyi osaksi biologiaa. Itävaltalainen Gregor Mendel aloitti perinnöllisyystieteellisen tutkimuksen tekemällä hernekasveilla risteytyskokeita, joiden perusteella hän päätteli, että monet herneiden ominaisuuksista periytyvät. Hän pystyi myös päättelemään ominaisuuksien periytymismekanismit. Mendel oli kuitenkin aikaansa edellä, ja hänen havaintonsa merkitys ymmärrettiin vasta 1900-luvun alussa.

1.4 1900-luvulla biologia kehittyi nopeasti

2020-09-30T08:12:23+03:00

Biologia edistyi tieteenä huimaa vauhtia 1900-luvulla. Esimerkiksi tietämys proteiinien ja entsyymien toiminnasta sekä ihmiselimistön fysiologiasta lisääntyi. Merkittävä edistysaskel modernille biologialle tapahtui 1950-luvulla, kun James Watson ja Francis Crick selvittivät DNA:n rakenteen ja sen merkityksen Rosalind Franklinin tutkimusten avulla.

Francis Crick (keskellä) ja James Watson (oikealla) saivat Nobelin lääketieteen palkinnon 1962 DNA-molekyylin rakenteen ja sen merkityksen selvittämisestä.

Ekologia tieteenä syntyi vasta 1900-luvun alussa, kun väestötieteen ajatuksia alettiin soveltaa luontoon. Ensin tutkijat kehittivät populaatioiden kasvun ja lajien välisten vuorovaikutusten matemaattisia malleja. Vuosisadan puolivälistä lähtien kehitettiin ekosysteemin käsitettä, kun populaatioista ja aineiden kierrosta saatiin lisää tietoa. Ekologian pohjalta 1900-luvun loppupuolella kehittyi ympäristötiede.

Evoluutioteoria kehittyi moderniksi synteesiksi 1900-luvun puolivälissä, kun Darwinin evoluutioteoriaan yhdistettiin genetiikkaa sekä monia muita biologian aloja, kuten systematiikkaa ja ekologiaa. 1900-luvun puolivälin jälkeen evoluutiobiologia ja ekologia erkaantuivat molekyyli- ja solubiologiasta, mutta 1900-luvun lopulla kehittyneet molekyylibiologian tutkimusmenetelmät ovat tuoneet näitä aloja lähemmäksi toisiaan.

2000-luvulla biologinen tutkimus on ottanut suuria edistysaskelia, kun erilaiset laskennalliset menetelmät ovat helpottuneet tietotekniikan kehittymisen myötä. Esimerkiksi genetiikassa on mahdollisuus käsitellä valtavan suuria DNA-aineistoja ja kokonaisten eliöiden toimintaa voidaan mallintaa systeemibiologian avulla. Systeemibiologia hyödyntää tietotekniikkaa ja matemaattista mallintamista biologiseen tiedon käsittelyssä, jolloin voidaan nähdä ja tarkastella biologisia kokonaisuuksia. Systeemibiologiassa pyritään esimerkiksi ymmärtämään geenien ja niiden tuottamien proteiinien toiminta- ja vaikutusmalleja. Systeemibiologian avulla voidaan esimerkiksi selvittää sairauksien syntymekanismeja esimerkiksi leukemian eri muodoissa. Lisäksi erilaiset simulaatiot ja tietokonemallit ovat kehittäneet ymmärrystä esimerkiksi ekosysteemin toiminnasta. Myös bioteknologia on kasvava tieteenala, jossa hyödynnetään biologisia eliöitä ja niiden osia teollisuudessa ja lääketieteessä.

2000-luvulla puhutaan monesti biologian lisäksi myös biotieteistä. Biotiede on biologiaa laajempi tieteenala, johon kuuluvat biologian lisäksi sen lähitieteet, esimerkiksi biokemia ja biofysiikka. Biotiede on kehittynyt 2000-luvulla erittäin nopeasti uusien menetelmien ansiosta synnyttäen uusia tutkimusaloja ja kaupallista toimintaa. Erityisesti synteettinen biologia on vaikuttanut teolliseen biotekniikkaan muun muassa uudenlaisten tuotantoprosessien kautta. Synteettinen biologia on monitieteinen tieteenala, jossa suunnitellaan sellaisia soluja, solun osia tai eliötä, joita ei löydy luonnosta. Sen avulla voidaan valmistaa esimerkiksi biopolttoaineita ja lääkekemikaaleja. Synteettinen biologia yhdistää biologisen tiedon tietotekniikan ja insinööritieteiden osaamiseen.

Koronaviruksen (SARS-CoV-2) aiheuttaman pandemian tukahduttaminen vaatii muun muassa biotieteiden tutkijoiden laaja-alaista yhteistyötä.

1.5 Biologian organisaatiotasot

2020-06-24T14:09:39+03:00

Biologiassa tutkitaan elämää ja eläviä eliöitä hyvin monella eri tasolla. Tasot voidaan luokitella pienimmästä suurimpaan alkaen molekyylistä ja päätyen koko elokehään (biosfääriin). Esimerkiksi biokemiassa tutkimuskohteena ovat elävissä eliöissä olevat molekyylit ja ekologiassa tutkitaan jopa koko biosfääriä.

Biologiassa on tärkeää muistaa, että suuremmat kokonaisuudet koostuvat pienemmistä alayksiköistä. Esimerkiksi kudos koostuu monista soluista. Suuria biologisia kokonaisuuksia ei voida ymmärtää tarkastelemalla vain sen alayksikköjä, sillä monet biologiset ilmiöt ovat luonteeltaan hyvin monimutkaisia. Esimerkiksi populaation toimintaa ei voida ymmärtää tarkastelemalla pelkästään yksittäisiä yksilöitä ja niiden toimintaan, vaan tutkimuksessa on myös huomioitava yksilöiden väliset vuorovaikutukset.

Biologian organisaatiotasot
Organisaatiotaso	Esimerkki	Esimerkkejä biologian aloista, jotka tutkivat organisaatiotasoa
Molekyylit	Proteiinit	Molekyylibiologia ja genetiikka
Soluelimet	Mitokondrio	Solubiologia ja mikrobiologia
Solut	Hermosolu	Solubiologia ja mikrobiologia
Kudokset / solukot	Hermokudos	Fysiologia
Elimet	Aivot	Fysiologia ja anatomia
Elimistöt	Hermosto	Fysiologia ja anatomia
Yksilöt / eliöt	Metsämyyrä	Fysiologia ja ekologia
Populaatiot	Myyräpopulaatio	Ekologia ja evoluutiobiologia
Eliöyhteisöt	Tuoreen kangasmetsän kaikki eliöt	Ekologia ja evoluutiobiologia
Ekosysteemit	Tuore kangasmetsä (eliöt ja eloton luonto)	Ekologia / ympäristötiede
Biomit	Havumetsävyöhyke	Ekologia / ympäristötiede
Biosfääri	Maapallon kaikki elämää sisältävät alueet	Ekologia / ympäristötiede

1.6 Biologian aloja

2021-12-05T11:50:42+02:00

Biologinen tieto lisääntyy koko ajan ja biologia onkin yksi nopeimmin kasvavista ja kehittyvistä tieteenaloista. Biologia on perinteisesti jaettu kasvi- ja eläintieteeseen. Tutkimusvälineiden kehittyessä ja biologisen tiedon lisääntyessä on kuitenkin ollut tarvetta jakaa biologia yhä useammiksi osa-alueiksi. Jotkin biologian alat ovat myös lähellä kemiaa ja fysiikkaa, esimerkiksi biokemia ja biofysiikka.

Biologia voidaan jakaa erilaisiin osa-alueisiin joko eliöryhmien luokittelun tai organisaatiotason perusteella. Eliöryhmien luokitteluun perustuvia biologian osa-alueita ovat esimerkiksi kasvi-, eläin- ja sienitiede. Mikroskoopin keksiminen mahdollisti mikroskooppisten, yksisoluisten eliöiden tutkimisen, mikä antoi lähtölaukauksen mikrobiologialle. Mikrobiologia voidaan puolestaan jakaa edelleen virologiaan ja bakteriologiaan sen mukaan, tutkitaanko viruksia vai bakteereita.

Biologia voidaan jakaa osa-alueisiin myös tutkimuskohteen perusteella. Esimerkiksi ekologiassa tutkitaan yksilöä suurempia elämän tasoja ja evoluutiobiologiassa evoluutiota ja sen mekanismeja.

Tutkimusaloja.

Ekologia

Yksilöä suurempia elämän tasoja ovat populaatio, eliöyhteisö, ekosysteemi ja biosfääri. Näitä tasoja tutkitaan ekologiassa. Ekologiassa tutkitaan eliöiden ja niiden ympäristön välisiä vuorovaikutuksia. Suojelubiologit selvittävät, millaisilla toimilla luonnon monimuotoisuutta voidaan suojella parhaiten. Eliömaantieteessä tutkitaan eliöiden levittäytymistä maapallolla.

Genetiikka eli perinnöllisyystiede

Genetiikassa eli perinnöllisyystieteessä tutkitaan geenejä ja perinnöllisyyden lainalaisuuksia. DNA:n rakenteen selvittäminen 1950-luvulla nosti genetiikan merkittävään asemaan. Perinnöllisyystieteellistä tutkimusta hyödynnetään muun muassa bioteknologiassa ja lääketieteessä.

Perinnöllisyystieteen merkitys on kasvanut.

Evoluutiobiologia

Darwinin havaintojen ja päätelmien avulla ymmärrettiin, että lajit eivät ole muuttumattomia. Lajien kehittymistä eli evoluutiota tutkivat evoluutiobiologit. Paleontologia on tieteenala, joka selvittelee muinaista eliömaailmaa fossiilien avulla. Systematiikka tutkii eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita ja taksonomia luokittelee eliöitä niiden sukulaisuuden perusteella erilaisiin ryhmiin eli taksoneihin.

Evoluutiobiologia tutkii lajien muutosta evoluutiossa. Piirroksessa on taiteilijan näkemys ihmisen evoluutiosta.

Solubiologia ja molekyylibiologia

Solut jakautuvat, kasvavat ja vuorovaikuttavat keskenään ja lopulta myös kuolevat. Solubiologiassa tutkitaan kaikkia solun elinkaaren tapahtumia. Lisäksi solubiologian avulla saadaan tietoa solun eri elinten toiminnasta sekä solujen välisestä viestinnästä.

Molekyylibiologiassa tutkitaan biomolekyylien toimintaa elävissä soluissa. Biomolekyylit ovat erilaisia eliöissä toimivia yhdisteitä, kuten proteiineja, lipidejä ja hiilihydraatteja. Käytännössä molekyylibiologia ja solubiologia liittyvät hyvin läheisesti perinnöllisyystieteeseen. Molekyylibiologiaan kuuluvia tieteenaloja ovat esimerkiksi mikrobiologia, genetiikka, biokemia ja biotekniikka.

Solu- ja molekyylibiologian ja mikrobiologian tutkimuksia tehdään laboratorioissa.

Fysiologia ja anatomia

Fysiologiassa tutkitaan eliöiden toimintamekanismeja. Fysiologiaa lähellä olevia aloja ovat kehitysbiologia (eliöiden kehityksen tutkiminen) ja histologia (kudosten rakenteen tutkiminen).

Morfologiassa ja anatomiassa tutkitaan eliöiden rakenteita. Neurobiologiassa tutkitaan taas hermoston rakennetta ja toimintaa.

Kalan kiduksen rakenteen tutkimista.

Esimerkkejä biologian aloista
Biologian ala	Tutkimuskohde
Molekyylibiologia	Biomolekyylit ja niiden toiminta. Sisältää esimerkiksi biokemian, biofysiikan, genetiikan ja biotekniikan
Biokemia	Biomolekyylien rakenne ja toiminta
Biofysiikka	Molekyylitason fysikaaliset ilmiöt ja molekyylien rakenteen tutkiminen
Biotekniikka	Biomolekyylien ja solujen osien hyödyntäminen teollisuudessa ja lääketieteessä
Genetiikka	Geenit ja perimä sekä niiden vaikutukset solujen ja yksilöiden toimintaan
Mikrobiologia	Tutkii mikrobeja, kuten bakteereja (bakteriologia), arkeoneja, alkueliöitä ja viruksia (virologia).
Solubiologia	Soluelinten ja solujen rakenne ja toiminta
Fysiologia	Kudosten, elinten ja elimistöjen toiminta
Kehitysbiologia	Eliöiden kehityksen tutkiminen
Histologia	Kudosten rakenteen tutkiminen.
Anatomia	Elinten ja elimistöjen rakenteen kuvaaminen
Ekologia	Populaatiot, lajien väliset vuorovaikutukset ja ekosysteemit
Ympäristötiede	Ympäristön tila, ympäristöongelmat ja siihen vaikuttavia tekijät
Evoluutiobiologia	Lajien kehittyminen ja muuttuminen
Systematiikka	Lajien monimuotoisuuden ja sukulaisuussuhteiden selvittäminen
Taksonomia	Lajien kuvailu ja luokittelu

1.7 Biologisen tiedon soveltaminen

2020-06-24T14:10:26+03:00

Biologisen tutkimuksen kautta saadulla tiedolla voi olla yllättäviä sovelluksia. Esimerkiksi raatokärpästen yksilönkehityksen vaiheita tutkimalla on saatu tietoa, jota voidaan soveltaa rikostutkinnassa. Ruumiista löytyneen hyönteislajiston ja niiden yksilönkehityksen vaiheiden avulla voidaan selvittää luonnosta löydetyn kuolleen henkilön kuolinhetki.

Raatokärpäsiä. Raatokärpäset saapuvat munimaan ruumiiseen jo muutaman tunnin kuluttua kuolemasta. Kun tiedetään, kuinka nopeasti munat kehittyvät toukiksi, koteloituvat ja kuoriutuvat eri lämpötiloissa, voidaan arvioida löydetyn ruumiin kuolinaika. Näin on saanut alkunsa uusi biologian ala, rikoshyönteistiede. Olisiko raatokärpäsiä tutkiva tutkija uskonut aikanaan, kuinka mielenkiintoiseen ja tärkeään sovellukseen hänen tekemänsä perustutkimus johtaa?

Biomimetiikka on biologiaa soveltava tieteenala, jossa tutkitaan eliöiden ominaisuuksia ja rakenteita sekä kehitetään niistä ihmisiä hyödyttäviä kaupallisia ja teknisiä sovellutuksia. Biomimetiikassa on otettu mallia esimerkiksi lootuskasvin lehtien vedenhylkivyydestä, sillä niiden pintarakenne ja -koostumus on poikkeuksellinen.

Vettä ja likaa hylkiville tuotteille on runsaasti käyttökohteita likaa ja vettä hylkiviä pintoja kehitettäessä. Lootuskasvin lehden pintarakenteesta voidaan ottaa mallia myös materiaalille, jota voidaan hyödyntää pilvenpiirtäjien ikkunoiden puhtaana pitämisessä. Satava vesi pisaroituu pinnoille ja vierii pois kuljettaen lian mukanaan.

Lootuskasvin lehden pintarakenteesta voidaan ottaa mallia myös materiaalille, jota voidaan hyödyntää pilvenpiirtäjien ikkunoiden puhtaana pitämisessä. Satava vesi pisaroituu pinnoille ja vierii pois kuljettaen lian mukanaan.

Biologia tarvitsee myös muiden tieteiden tuottamaa tietoa, joten tutkimustyö on usein monitieteellistä. Esimerkiksi molekyyli- ja solubiologiassa tarvitaan kemiaa, maantieteeseen liittyy biologista tietoa (eliömaantiede) ja aivojen rakenteen tunteminen on välttämätöntä psykologiassa.

Toisaalta myös biologisessa tutkimuksessa tarvitaan tietoa muista luonnontieteistä: Esimerkiksi molekyylibiologiassa, perinnöllisyystieteessä ja solubiologiassa tarvitaan runsaasti kemiaa ja fysiikkaa. Lisäksi biologian eri alat tarvitsevat avukseen ja kehittyäkseen myös matemaattisia ja tilastollisia menetelmiä. Usein puhutaankin biotieteistä tai bio- ja ympäristötieteistä, sillä monet biologian alat ja biologian lähitieteet ovat osin päällekkäisiä ja vuorovaikutteisia.

Biologit työskentelevät erilaisissa asiantuntijatehtävissä muun muassa tutkimustyössä, ympäristönsuunnittelun ja -valvonnan tehtävissä, hallinnollisissa töissä, järjestöissä sekä opetustyössä. Monet ammatit liittyvät biologiaan. Biologiaa tarvitsevat esimerkiksi maanviljelijät, karjanhoitajat, eläinlääkärit, eläintenhoitajat, eräoppaat sekä terveydenhoitoalan asiantuntijat. Biologista tutkimustulosta hyödynnetään myös lääketeollisuudessa, terveysalalla ja elintarviketuotannossa.

Biologinen tutkimus on edennyt nopeasti 2000-luvulla ja on arvioitu, että erityisesti bioteknologian merkitys kasvaa erityisen paljon tulevien vuosikymmenten aikana. Esimerkiksi karjanhoidossa ja -jalostuksessa tarvitaan tietoa biologiasta.

Myös ympäristöasioiden merkitys on lisääntynyt yhteiskunnassa 2000-luvulla. Biologisen tiedon avulla voidaan ratkaista tulevaisuudessa ympäristöongelmia ja keksiä keinoja kestävän kehityksen saavuttamiseksi. Bioteknologia mahdollistaa ympäristöystävällisemmät teollisuuden prosessit ja vähemmän ympäristöä rasittavat tuotteet. Lisäksi pilaantuneiden alueiden puhdistamisessa on perinteisten menetelmien rinnalle tullut uusia ympäristöystävällisiä keinoja, sillä saastuneen maaperän, veden tai pohjaveden puhdistamiseen voidaan käyttää apuna mikrobeja ja kasveja.

Koirarotujen jalostuksessa tarvitaan biologista perustietoa ja soveltavaa tutkimusta.

Biologista tietoa tarvitaan

2023-11-29T08:09:18+02:00

: Hirvikannan säätely vaatii tietoa muun muassa hirvien lisääntymisestä, elossasäilyvyydestä ja vaelluksista.
: Jätteiden kierrätys vähentää raaka-aineiden ja energian kulutusta ja säästää siten ympäristöä.
: Susilauman reviirin koko määräytyy mm. ravintotilanteen mukaan. Petohavaintoverkoston tuottamien tietojen perusteella laaditaan lajikohtaisia esiintymiskarttoja ja arvioita susien määristä.
: Virusepidemioiden leviämisen ehkäisemisessä tarvitaan virustyyppikohtaista tietoa itämisajasta, leviämistavasta ja -tehokkuudesta sekä tartuttavuusajasta.

Tiivistelmä

2020-05-16T10:00:28+03:00

Biologiassa tutkitaan elollista luontoa ja siinä esiintyviä ilmiöitä.
Biologinen maailmankuva kehittyi voimakkaasti uudelta ajalta alkaen.
- 1700-luvulla Carl von Linné kehitti eliöiden luokittelujärjestelmän.
- 1800-luvulla Charles Darwin esitti evoluutioteoriansa. Ymmärrys fysiologiasta ja perinnöllisyydestä lisääntyi.
- 1900-luvulla otettiin suuria edistysaskelia erityisesti molekyylibiologian ja ekologian alalla.
Biologia voidaan jakaa osa-alueisiin tutkittavien ilmiöiden tai eliöryhmien avulla
- Eliöryhmien avulla biologia voidaan jakaa esimerkiksi kasvi- ja eläintieteeseen sekä mikrobiologiaan.
- Tutkittavien ilmiöiden avulla biologia voidaan jakaa esimerkiksi ekologiaan, genetiikkaan, evoluutiobiologiaan, solu- ja molekyylibiologiaan sekä fysiologiaan.
Biologiassa tutkitaan elämää molekyylitasolta biosfääriin saakka.
Biologista perustutkimusta tehdään tiedon halusta.
Perustutkimusta hyödynnetään soveltavassa tutkimuksessa, jossa pyritään ratkaisemaan rajattuja ongelmia.
Biologiassa tarvitaan myös muiden tieteiden tuottamaa tietoa.