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La biologie

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La biologie traite de l'étude de la vie et des organismes .

La biologie est la science naturelle qui étudie la vie et les organismes vivants , y compris leur structure physique , leurs processus chimiques , leurs interactions moléculaires , leurs mécanismes physiologiques , leur développement et leur évolution . [1] Malgré la complexité de la science, certains concepts fédérateurs la consolident en un champ unique et cohérent. La biologie reconnaît la cellule comme l'unité de base de la vie, les gènes comme l'unité de base de l' hérédité et l' évolution comme le moteur qui propulse lecréation et extinction d' espèces . Les organismes vivants sont des systèmes ouverts qui survivent en transformant l' énergie et en diminuant leur entropie locale [2] pour maintenir une condition stable et vitale définie comme l' homéostasie . [3]

Les sous-disciplines de la biologie sont définies par les méthodes de recherche employées et le type de système étudié: la biologie théorique utilise des méthodes mathématiques pour formuler des modèles quantitatifs tandis que la biologie expérimentale effectue des expériences empiriques pour tester la validité des théories proposées et comprendre les mécanismes sous-jacents à la vie et comment elle est apparue et a évolué à partir de la matière non vivante il y a environ 4 milliards d'années grâce à une augmentation progressive de la complexité du système. [4] [5] [6]

Étymologie

«Biologie» dérive des mots grecs anciens de βίος; bíos romanisé signifiant «vie» et -λογία; Romanized logía (-logy) signifiant "branche d'étude" ou "parler". [7] [8] Ceux combinés forment le mot grec βιολογία; biologie romanisée signifiant biologie. Malgré cela, le terme βιολογία dans son ensemble n'existait pas en grec ancien. Le premier à l'emprunter fut l'anglais et le français ( biologie ). Historiquement, il y avait un autre terme pour «biologie» en anglais, lifelore ; il est rarement utilisé aujourd'hui.

La forme en langue latine du terme est apparue pour la première fois en 1736 lorsque le scientifique suédois Carl Linnaeus (Carl von Linné) a utilisé biologi dans sa Bibliotheca Botanica . Il fut de nouveau utilisé en 1766 dans un ouvrage intitulé Philosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generalis , par Michael Christoph Hanov , disciple de Christian Wolff . La première utilisation allemande, Biologie , était dans une traduction de 1771 de l'œuvre de Linnaeus. En 1797, Theodor Georg August Roose a utilisé le terme dans la préface d'un livre, Grundzüge der Lehre van der Lebenskraft . Karl Friedrich Burdacha utilisé le terme en 1800 dans un sens plus restreint de l'étude des êtres humains d'un point de vue morphologique, physiologique et psychologique ( Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst ). Le terme est entré dans son usage moderne avec le traité en six volumes Biologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802–22) par Gottfried Reinhold Treviranus , qui a annoncé: [9]

Les objets de notre recherche seront les différentes formes et manifestations de la vie, les conditions et les lois dans lesquelles ces phénomènes se produisent et les causes par lesquelles ils ont été affectés. La science qui s'intéresse à ces objets, nous la désignerons par le nom de biologie [Biologie] ou de doctrine de la vie [Lebenslehre].

Histoire

Un diagramme d'une mouche de l' innovante Micrographia de Robert Hooke , 1665
L'arbre de vie d' Ernst Haeckel (1879)

Bien que la biologie moderne soit un développement relativement récent, les sciences qui y sont liées et qui y sont incluses ont été étudiées depuis l'Antiquité. La philosophie naturelle a été étudiée dès les anciennes civilisations de la Mésopotamie , de l' Égypte , du sous-continent indien et de la Chine . Cependant, les origines de la biologie moderne et son approche de l'étude de la nature remontent le plus souvent à la Grèce antique . [10] [11] Alors que l'étude formelle de la médecine remonte à l'Égypte pharaonique , c'était Aristote(384–322 avant JC) qui ont contribué le plus largement au développement de la biologie. Son Histoire des animaux et d'autres travaux où il a montré des tendances naturalistes, et plus tard des travaux plus empiriques axés sur la causalité biologique et la diversité de la vie, sont particulièrement importants. Le successeur d'Aristote au Lycée , Théophraste , a écrit une série de livres sur la botanique qui ont survécu comme la contribution la plus importante de l'Antiquité aux sciences végétales, même au Moyen Âge . [12]

Les érudits du monde islamique médiéval qui ont écrit sur la biologie ont inclus al-Jahiz (781–869), Al-Dīnawarī ( 828–896 ), qui a écrit sur la botanique, [13] et Rhazes (865–925) qui a écrit sur l' anatomie et la physiologie . La médecine a été particulièrement bien étudiée par les érudits islamiques travaillant dans les traditions philosophe grecques, tandis que l'histoire naturelle s'est fortement inspirée de la pensée aristotélicienne, en particulier pour maintenir une hiérarchie fixe de la vie.

La biologie a commencé à se développer et à se développer rapidement grâce à l'amélioration spectaculaire du microscope par Anton van Leeuwenhoek . C'est alors que les chercheurs ont découvert les spermatozoïdes , les bactéries , les infusoires et la diversité de la vie microscopique. Les recherches menées par Jan Swammerdam ont suscité un nouvel intérêt pour l' entomologie et ont aidé à développer les techniques de base de la dissection microscopique et de la coloration . [14]

Les progrès de la microscopie ont également eu un impact profond sur la pensée biologique. Au début du 19e siècle, un certain nombre de biologistes ont souligné l'importance centrale de la cellule . Puis, en 1838, Schleiden et Schwann ont commencé à promouvoir les idées désormais universelles que (1) l'unité de base des organismes est la cellule et (2) que les cellules individuelles ont toutes les caractéristiques de la vie , bien qu'ils se soient opposés à l'idée que (3) tous les cellules proviennent de la division d'autres cellules. Cependant, grâce aux travaux de Robert Remak et Rudolf Virchow , dans les années 1860, la plupart des biologistes ont accepté les trois principes de ce qui est devenu la théorie cellulaire . [15][16]

Pendant ce temps, la taxonomie et la classification sont devenues le centre d'intérêt des historiens de la nature. Carl Linnaeus a publié une taxonomie de base pour le monde naturel en 1735 (dont des variantes ont été utilisées depuis), et dans les années 1750 a introduit des noms scientifiques pour toutes ses espèces. [17] Georges-Louis Leclerc, comte de Buffon , a traité les espèces comme des catégories artificielles et les formes vivantes comme malléables — suggérant même la possibilité d' une descendance commune . Bien qu'il soit opposé à l'évolution, Buffon est une figure clé de l' histoire de la pensée évolutionniste ; son travail a influencé les théories évolutionnistes de Lamarck et de Darwin . [18]

La pensée évolutionniste sérieuse est née des travaux de Jean-Baptiste Lamarck , qui a été le premier à présenter une théorie cohérente de l'évolution. [19] Il a postulé que l'évolution était le résultat d'un stress environnemental sur les propriétés des animaux, ce qui signifie que plus un organe était utilisé fréquemment et rigoureusement, plus il deviendrait complexe et efficace, adaptant ainsi l'animal à son environnement. Lamarck croyait que ces traits acquis pourraient ensuite être transmis à la progéniture de l'animal, qui les développerait et les perfectionnerait davantage. [20] Cependant, c'était le naturaliste britannique Charles Darwin , combinant l'approche biogéographique de Humboldt , la géologie uniformitaire de Lyell ,Les écrits de Malthus sur la croissance de la population, et sa propre expertise morphologique et des observations naturelles étendues, qui ont forgé une théorie évolutionniste plus réussie basée sur la sélection naturelle ; un raisonnement et des preuves similaires ont conduit Alfred Russel Wallace à tirer indépendamment les mêmes conclusions. [21] [22] Bien qu'elle fût le sujet de controverse (qui continue à ce jour), la théorie de Darwin s'est rapidement répandue à travers la communauté scientifique et est rapidement devenue un axiome central de la science en développement rapide de la biologie.

La découverte de la représentation physique de l'hérédité s'est accompagnée de principes évolutionnaires et de génétique des populations . Dans les années 1940 et au début des années 1950, des expériences ont montré que l' ADN était le composant des chromosomes qui contenait les unités porteuses de traits qui étaient devenues des gènes . L'accent mis sur de nouveaux types d'organismes modèles tels que les virus et les bactéries , ainsi que la découverte de la structure en double hélice de l'ADN en 1953, ont marqué la transition vers l'ère de la génétique moléculaire . Des années 1950 à nos jours, la biologie s'est largement étendue dans le domaine moléculaire . Le code génétique a été déchiffré parHar Gobind Khorana , Robert W. Holley et Marshall Warren Nirenberg après que l'ADN ait été compris comme contenant des codons . Enfin, le projet du génome humain a été lancé en 1990 dans le but de cartographier le génome humain en général . Ce projet a été achevé pour l'essentiel en 2003 [23], une analyse plus approfondie étant toujours en cours de publication. Le projet sur le génome humain était la première étape d'un effort mondialisé visant à incorporer les connaissances accumulées en biologie dans une définition fonctionnelle et moléculaire du corps humain et des corps d'autres organismes.

Fondements de la biologie moderne

Théorie cellulaire

Cellules HeLa avec des noyaux (spécifiquement l'ADN) colorés en bleu. Les cellules centrales et les plus à droite sont en interphase , donc les noyaux entiers sont marqués. La cellule de gauche est en mitose et son ADN s'est condensé.

La théorie cellulaire affirme que la cellule est l'unité fondamentale de la vie , que tous les êtres vivants sont composés d'une ou plusieurs cellules et que toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes par division cellulaire . Dans les organismes multicellulaires , chaque cellule du corps de l'organisme dérive finalement d'une seule cellule dans un œuf fécondé . La cellule est également considérée comme l'unité de base dans de nombreux processus pathologiques. [24] De plus, le phénomène de flux d'énergie se produit dans les cellules dans des processus qui font partie de la fonction connue sous le nom de métabolisme . Enfin, les cellules contiennent des informations héréditaires ( ADN), qui est transmise de cellule en cellule lors de la division cellulaire. La recherche sur l'origine de la vie, l' abiogenèse , revient à tenter de découvrir l'origine des premières cellules.

Évolution

Sélection naturelle d'une population pour une coloration foncée.

Un concept organisateur central en biologie est que la vie change et se développe au cours de l'évolution, et que toutes les formes de vie connues ont une origine commune . La théorie de l'évolution postule que tous les organismes sur Terre , vivants ou éteints, sont issus d'un ancêtre commun ou d'un pool génétique ancestral . On pense que cet ancêtre commun universel de tous les organismes est apparu il y a environ 3,5 milliards d'années . [25] Les biologistes considèrent l'ubiquité du code génétique comme une preuve définitive en faveur de la théorie de la descendance commune universelle pour toutes les bactéries , archées eteucaryotes (voir: origine de la vie ). [26]

Le terme «évolution» a été introduit dans le lexique scientifique par Jean-Baptiste de Lamarck en 1809, [27] et cinquante ans plus tard, Charles Darwin a posé un modèle scientifique de sélection naturelle comme moteur de l'évolution. [28] [29] [30] ( Alfred Russel Wallace est reconnu comme le co-découvreur de ce concept car il a aidé à la recherche et à l'expérimentation du concept d'évolution.) [31] L' évolution est maintenant utilisée pour expliquer les grandes variations de la vie trouvé sur Terre.

Darwin a théorisé que les espèces prospèrent ou meurent lorsqu'elles sont soumises aux processus de sélection naturelle ou d'élevage sélectif . [32] La dérive génétique a été adoptée comme un mécanisme supplémentaire de développement évolutionnaire dans la synthèse moderne de la théorie. [33]

L'histoire évolutive de l' espèce - qui décrit les caractéristiques des diverses espèces dont elle est issue - ainsi que sa relation généalogique avec toutes les autres espèces est connue sous le nom de phylogénie . Des approches très variées de la biologie génèrent des informations sur la phylogénie. Il s'agit notamment des comparaisons de séquences d'ADN , un produit de la biologie moléculaire (plus particulièrement de la génomique ), et des comparaisons de fossiles ou d'autres enregistrements d'organismes anciens, un produit de la paléontologie . [34] Les biologistes organisent et analysent les relations évolutives par diverses méthodes, y compris la phylogénétique ,phénétique et cladistique . (Pour un résumé des événements majeurs de l'évolution de la vie tels qu'ils sont actuellement compris par les biologistes, voir la chronologie de l'évolution .)

L'évolution est pertinente pour la compréhension de l'histoire naturelle des formes de vie et pour la compréhension de l'organisation des formes de vie actuelles. Mais, ces organisations ne peuvent être comprises qu'à la lumière de la façon dont elles sont apparues grâce au processus d'évolution. Par conséquent, l'évolution est au cœur de tous les domaines de la biologie. [35]

La génétique

Un carré Punnett représentant un croisement entre deux plants de pois hétérozygotes pour les fleurs violettes (B) et blanches (b)

Les gènes sont les principales unités d'héritage de tous les organismes. Un gène est une unité d' hérédité et correspond à une région d' ADN qui influence la forme ou la fonction d'un organisme de manière spécifique. Tous les organismes, des bactéries aux animaux, partagent la même machinerie de base qui copie et traduit l'ADN en protéines . Les cellules transcrivent un gène d'ADN en une version ARN du gène, et un ribosome traduit ensuite l'ARN en une séquence d' acides aminés connue sous le nom de protéine. Le code de traduction du codon ARN en acide aminé est le même pour la plupart des organismes. Par exemple, une séquence d'ADN qui code pourL'insuline chez l'homme code également pour l'insuline lorsqu'elle est insérée dans d'autres organismes, tels que les plantes. [36]

L'ADN se trouve sous forme de chromosomes linéaires chez les eucaryotes et de chromosomes circulaires chez les procaryotes . Un chromosome est une structure organisée composée d' ADN et d' histones . L'ensemble des chromosomes d'une cellule et toute autre information héréditaire trouvée dans les mitochondries , les chloroplastes ou d'autres emplacements sont collectivement connus sous le nom de génome d' une cellule . Chez les eucaryotes, l'ADN génomique est localisé dans le noyau cellulaire ou en petites quantités dans les mitochondries et les chloroplastes . Chez les procaryotes, l'ADN est maintenu dans un corps de forme irrégulière dans le cytoplasme appelé lenucléoïde . [37] L'information génétique dans un génome est contenue dans les gènes, et l'assemblage complet de cette information dans un organisme est appelé son génotype . [38]

Homéostasie

L' hypothalamus sécrète la CRH , qui dirige la glande pituitaire pour sécréter de l' ACTH . À son tour, l'ACTH dirige le cortex surrénalien pour qu'il sécrète des glucocorticoïdes , comme le cortisol . Les GC réduisent alors le taux de sécrétion par l'hypothalamus et la glande pituitaire une fois qu'une quantité suffisante de GC a été libérée. [39]

L'homéostasie est la capacité d'un système ouvert à réguler son environnement interne pour maintenir des conditions stables au moyen de multiples ajustements d' équilibre dynamique qui sont contrôlés par des mécanismes de régulation interdépendants. Tous les organismes vivants , qu'ils soient unicellulaires ou multicellulaires , présentent une homéostasie. [40]

Pour maintenir l'équilibre dynamique et exécuter efficacement certaines fonctions, un système doit détecter et répondre aux perturbations. Après la détection d'une perturbation, un système biologique répond normalement par une rétroaction négative qui stabilise les conditions en réduisant ou en augmentant l'activité d'un organe ou d'un système. Un exemple est la libération de glucagon lorsque les niveaux de sucre sont trop bas.

Aperçu de base de l' énergie et de la vie humaine .

Énergie

La survie d'un organisme vivant dépend de l'apport continu d' énergie . Les réactions chimiques responsables de sa structure et de sa fonction sont réglées pour extraire l' énergie des substances qui agissent comme sa nourriture et les transformer pour aider à former de nouvelles cellules et à les maintenir. Dans ce processus, les molécules de substances chimiques qui constituent la nourriture jouent deux rôles; Premièrement, ils contiennent de l'énergie qui peut être transformée et réutilisée dans les réactions biologiques et chimiques de cet organisme ; deuxièmement, les aliments peuvent être transformés en de nouvelles structures moléculaires (biomolécules) utiles à cet organisme.

Les organismes responsables de l'introduction d'énergie dans un écosystème sont appelés producteurs ou autotrophes . Presque tous ces organismes tirent à l'origine leur énergie du soleil. [41] Les plantes et autres phototrophes utilisent l'énergie solaire via un processus connu sous le nom de photosynthèse pour convertir les matières premières en molécules organiques, telles que l' ATP , dont les liaisons peuvent être rompues pour libérer de l'énergie. [42] Quelques écosystèmes , cependant, dépendent entièrement de l'énergie extraite par les chimiotrophes du méthane , des sulfures ou d'autres sources d'énergie non luminales . [43]

Une partie de l'énergie ainsi capturée produit de la biomasse et de l'énergie qui sont disponibles pour la croissance et le développement d'autres formes de vie . La majorité du reste de cette biomasse et de cette énergie est perdue sous forme de déchets de molécules et de chaleur. Les processus les plus importants pour convertir l'énergie piégée dans les substances chimiques en énergie utile pour maintenir la vie sont le métabolisme [44] et la respiration cellulaire . [45]

Etude et recherche

De construction

Schéma d'une cellule animale typique représentant les divers organites et structures.

La biologie moléculaire est l'étude de la biologie au niveau moléculaire. [46] Ce domaine recoupe d'autres domaines de la biologie, en particulier ceux de la génétique et de la biochimie . La biologie moléculaire est une étude des interactions des différents systèmes au sein d'une cellule, y compris les interrelations de l'ADN, de l'ARN et de la synthèse des protéines et comment ces interactions sont régulées.

La deuxième plus grande échelle, la biologie cellulaire , étudie les propriétés structurelles et physiologiques des cellules , y compris leur comportement interne , leurs interactions avec d'autres cellules et avec leur environnement . Cela se fait à la fois au niveau microscopique et moléculaire , pour les organismes unicellulaires tels que les bactéries , ainsi que pour les cellules spécialisées d'organismes multicellulaires tels que les humains . La compréhension de la structure et de la fonction des cellules est fondamentale pour toutes les sciences biologiques. Les similitudes et les différences entre les types de cellules sont particulièrement pertinentes pour la biologie moléculaire.

L'anatomie est un traitement des formes macroscopiques de ces structures d' organes et de systèmes d'organes. [47]

La génétique est la science des gènes , de l' hérédité et de la variation des organismes . [48] [49] Les gènes codent les informations nécessaires aux cellules pour la synthèse des protéines, qui à leur tour jouent un rôle central en influençant le phénotype final de l'organisme. La génétique fournit des outils de recherche utilisés dans l'étude de la fonction d'un gène particulier ou l'analyse des interactions génétiques . Au sein des organismes, l'information génétique est physiquement représentée sous forme de chromosomes , au sein desquels elle est représentée par une séquence particulière d'acides aminés dans des molécules d' ADN particulières .

La biologie du développement étudie le processus par lequel les organismes se développent et se développent. La biologie du développement, issue de l' embryologie , étudie le contrôle génétique de la croissance cellulaire , la différenciation cellulaire et la « morphogenèse cellulaire », qui est le processus qui donne progressivement naissance aux tissus , aux organes et à l' anatomie . Les organismes modèles pour la biologie du développement comprennent le ver rond Caenorhabditis elegans , [50] la mouche des fruits Drosophila melanogaster , [51] le poisson zèbre Danio rerio , [52]la souris Mus musculus , [53] et la mauvaise herbe Arabidopsis thaliana . [54] [55] (Un organisme modèle est une espèce qui est largement étudiée pour comprendre des phénomènes biologiques particuliers , dans l'espoir que les découvertes faites dans cet organisme fournissent un aperçu du fonctionnement d'autres organismes.) [56]

Physiologique

La physiologie est l'étude des processus mécaniques, physiques et biochimiques du fonctionnement des organismes vivants dans leur ensemble. Le thème de la «structure au fonctionnement» est au cœur de la biologie. Les études physiologiques ont traditionnellement été divisées en physiologie végétale et physiologie animale , mais certains principes de physiologie sont universels, quel que soit l' organisme étudié. Par exemple, ce que l'on apprend sur la physiologie des cellules de levure peut également s'appliquer aux cellules humaines. Le domaine de la physiologie animale étend les outils et méthodes de la physiologie humaine aux espèces non humaines. La physiologie végétale emprunte des techniques aux deux domaines de recherche.

La physiologie est l'étude de l'interaction de la façon dont, par exemple, les systèmes nerveux , immunitaire , endocrinien , respiratoire et circulatoire , fonctionnent et interagissent. L'étude de ces systèmes est partagée avec des disciplines à orientation médicale telles que la neurologie et l' immunologie .

Évolutionniste

La recherche évolutive s'intéresse à l'origine et à la descendance des espèces et à leur évolution au fil du temps. Il emploie des scientifiques de nombreuses disciplines axées sur la taxonomie; par exemple, ceux qui ont une formation spéciale sur des organismes particuliers tels que la mammalogie , l' ornithologie , la botanique ou l' herpétologie , mais sont utiles pour répondre à des questions plus générales sur l'évolution.

La biologie évolutive est en partie basée sur la paléontologie , qui utilise les archives fossiles pour répondre aux questions sur le mode et le rythme de l'évolution, [57] et en partie sur les développements dans des domaines tels que la génétique des populations . [58] Dans les années 1980, la biologie développementale est revenue dans la biologie évolutionnaire après son exclusion initiale de la synthèse moderne par l'étude de la biologie développementale évolutionniste . [59] La phylogénétique , la systématique et la taxonomie sont des domaines connexes souvent considérés comme faisant partie de la biologie évolutive.

Systématique

BacteriaArchaeaEucaryotaAquifexThermotogaCytophagaBacteroidesBacteroides-CytophagaPlanctomycesCyanobacteriaProteobacteriaSpirochetesGram-positive bacteriaGreen filantous bacteriaPyrodicticumThermoproteusThermococcus celerMethanococcusMethanobacteriumMethanosarcinaHalophilesEntamoebaeSlime moldAnimalFungusPlantCiliateFlagellateTrichomonadMicrosporidiaDiplomonad
Un arbre phylogénétique de tous les êtres vivants, basé sur les données du gène ARNr , montrant la séparation des trois domaines bactéries , archées et eucaryotes comme décrit initialement par Carl Woese . Les arbres construits avec d'autres gènes sont généralement similaires, bien qu'ils puissent placer certains groupes à ramification précoce de manière très différente, probablement en raison de l'évolution rapide de l'ARNr. Les relations exactes entre les trois domaines font toujours l'objet de débats.
La hiérarchie des huit principaux rangs taxonomiques de la classification biologique . Les classements intermédiaires mineurs ne sont pas affichés. Ce diagramme utilise un format 3 domaines / 6 royaumes

De multiples événements de spéciation créent un système arborescent de relations entre les espèces. Le rôle de la systématique est d'étudier ces relations et donc les différences et similitudes entre espèces et groupes d'espèces. [60] Cependant, la systématique était un champ de recherche actif bien avant que la pensée évolutionniste ne soit courante. [61]

Traditionnellement, les êtres vivants ont été divisés en cinq royaumes: Monera ; Protista ; Champignons ; Plantae ; Animalia . [62] Cependant, de nombreux scientifiques considèrent maintenant ce système à cinq royaumes obsolète. Les systèmes de classification alternatifs modernes commencent généralement par le système à trois domaines : Archaea (à l'origine Archaebacteria); Bactéries (à l'origine Eubacteria) et Eukaryota (y compris les protistes , les champignons , les plantes et les animaux ). [63]Ces domaines reflètent si les cellules ont des noyaux ou non, ainsi que les différences dans la composition chimique des biomolécules clés telles que les ribosomes . [63]

De plus, chaque royaume est décomposé récursivement jusqu'à ce que chaque espèce soit classée séparément. L'ordre est: Domaine ; Royaume ; Phylum ; Classe ; Ordre ; Famille ; Genre ; Espèces .

En dehors de ces catégories, il existe des parasites intracellulaires obligatoires qui sont «au bord de la vie» [64] en termes d' activité métabolique , ce qui signifie que de nombreux scientifiques ne classent pas réellement ces structures comme vivantes, en raison de leur absence d'au moins une ou plus des fonctions ou caractéristiques fondamentales qui définissent la vie. Ils sont classés comme virus , viroïdes , prions ou satellites .

Le nom scientifique d'un organisme est généré à partir de son genre et de son espèce. Par exemple, les humains sont répertoriés comme Homo sapiens . Homo est le genre et sapiens l'espèce. Lors de l'écriture du nom scientifique d'un organisme, il convient de mettre en majuscule la première lettre du genre et de mettre toutes les espèces en minuscules. [65] De plus, le terme entier peut être mis en italique ou souligné. [66]

Le système de classification dominant est appelé la taxonomie linnéenne . Il comprend les rangs et la nomenclature binomiale . Le nom des organismes est régi par des accords internationaux tels que le Code international de nomenclature des algues, champignons et plantes (ICN), le Code international de nomenclature zoologique (ICZN) et le Code international de nomenclature des bactéries (ICNB). La classification des virus , des viroïdes , des prions et de tous les autres agents sous-viraux qui présentent des caractéristiques biologiques est menée par le Comité international de taxonomie des virus.(ICTV) et est connu sous le nom de Code international de classification et de nomenclature virales (ICVCN). [67] [68] [69] [70] Cependant, plusieurs autres systèmes de classification virale existent.

Un projet de fusion, BioCode, a été publié en 1997 dans le but de normaliser la nomenclature dans ces trois domaines, mais n'a pas encore été officiellement adopté. [71] Le projet de BioCode a reçu peu d'attention depuis 1997; sa date de mise en œuvre initialement prévue, le 1er janvier 2000, est passée inaperçue. Un BioCode révisé qui, au lieu de remplacer les codes existants, leur fournirait un contexte unifié, a été proposé en 2011. [72] [73] [74] Cependant, le Congrès botanique international de 2011 a refusé d'examiner la proposition de BioCode. L' ICVCN reste en dehors du BioCode, qui n'inclut pas la classification virale.

Royaumes

Écologique et environnemental

Symbiose mutuelle entre les poissons - clowns du genre Amphiprion qui vivent parmi les tentacules des anémones de mer tropicales . Le poisson territorial protège l'anémone des poissons mangeurs d'anémones et, à leur tour, les tentacules piquants de l'anémone protègent le poisson clown de ses prédateurs.

L'écologie est l'étude de la distribution et de l'abondance des organismes vivants , de l'interaction entre eux et leur environnement . [75] Un organisme partage un environnement qui comprend d'autres organismes et facteurs biotiques ainsi que des facteurs abiotiques locaux (non vivants) tels que le climat et l' écologie . [76] Une des raisons pour lesquelles les systèmes biologiques peuvent être difficiles à étudier est que tant d'interactions différentes avec d'autres organismes et l'environnement sont possibles, même à petite échelle. Une bactérie microscopiquerépondre à un gradient de sucre local répond à son environnement autant qu'un lion à la recherche de nourriture dans la savane africaine . Pour toutes les espèces, les comportements peuvent être coopératifs , compétitifs , parasitaires ou symbiotiques . Les choses deviennent plus complexes lorsque deux espèces ou plus interagissent dans un écosystème .

Les systèmes écologiques sont étudiés à plusieurs niveaux différents, de l'échelle de l'écologie des organismes individuels, à celle des populations , aux écosystèmes et enfin à la biosphère . Le terme biologie des populations est souvent utilisé de manière interchangeable avec l' écologie des populations , bien que la biologie des populations soit plus fréquemment utilisée dans le cas des maladies , des virus et des microbes , tandis que le terme écologie des populations est plus couramment appliqué à l'étude des plantes et des animaux. L'écologie s'appuie sur de nombreuses sous-disciplines.

L'éthologie est l'étude du comportement animal (en particulier celui des animaux sociaux tels que les primates et les canidés ), et est parfois considérée comme une branche de la zoologie. Les éthologues se sont particulièrement intéressés à l' évolution du comportement et à la compréhension du comportement en termes de théorie de la sélection naturelle . En un sens, le premier éthologue moderne fut Charles Darwin , dont le livre, L'expression des émotions chez l'homme et les animaux , a influencé de nombreux éthologues à venir. [77]

La biogéographie étudie la distribution spatiale des organismes sur Terre , en se concentrant sur des sujets tels que la tectonique des plaques , le changement climatique , la dispersion et la migration , et la cladistique .

Problèmes fondamentaux non résolus en biologie

Malgré les progrès profonds réalisés au cours des dernières décennies dans notre compréhension des processus fondamentaux de la vie, certains problèmes fondamentaux sont restés non résolus. Certains exemples sont

Origine de la vie . Bien qu'il existe de très bonnes preuves de l'origine abiotique de composés biologiques tels que les acides aminés , les nucléotides et les lipides , on ignore en grande partie comment ces molécules se sont réunies pour former les premières cellules . La question de la vie extraterrestre est liée. Si nous comprenons comment la vie est née sur terre, nous pouvons prédire de manière plus fiable quelles conditions sont nécessaires pour générer de la vie sur d'autres planètes.

Vieillissement . À l'heure actuelle, il n'y a pas de consensus sur la cause sous-jacente du vieillissement. Diverses théories concurrentes sont décrites dans les théories du vieillissement .

Formation de modèle . Nous avons une bonne compréhension de la formation de motifs dans certains systèmes, tels que les premiers embryons d' insectes , mais la génération de nombreux motifs dans la nature ne peut être expliquée facilement, par exemple les rayures dans les zèbres ou de nombreux serpents , tels que les serpents de corail . Bien que nous sachions que les modèles sont générés par l' activation ou la répression sélective de gènes , bon nombre de ces gènes et leurs mécanismes de régulation restent inconnus.

Succursales et options de carrière

La biologie est un domaine de la science avec de nombreuses sous-disciplines qui concernent tous les aspects de la vie, en fait tous les aspects de la vie humaine moderne. Cela dit, il existe d'innombrables options de carrière, allant de la science fondamentale aux applications industrielles ou agricoles. Voici les principales branches de la biologie: [78] [79] [a]

  • Aérobiologie - l'étude des particules organiques dans l'air
  • Anatomie - l'étude des structures des organismes
    • Anatomie comparée - l'étude de l'évolution des espèces à travers les similitudes et les différences dans leur anatomie
    • Histologie - l'étude des tissus, une branche microscopique de l'anatomie
  • Astrobiologie (également appelée exobiologie, exopaléontologie et bioastronomie) - l'étude de l'évolution, de la distribution et de l'avenir de la vie dans l'univers
  • Biochimie - l'étude des réactions chimiques nécessaires à l'existence et au fonctionnement de la vie, généralement axée sur le niveau cellulaire
  • Génie biologique - la tentative de créer des produits inspirés des systèmes biologiques ou de modifier et d'interagir avec les systèmes biologiques
  • Biogéographie - l'étude de la répartition spatiale et temporelle des espèces
  • Bioinformatique - l'utilisation des technologies de l'information pour l'étude, la collecte et le stockage de données génomiques et autres données biologiques
    • Biologie computationnelle - le développement et l'application de méthodes théoriques et analytiques de données, de techniques de modélisation mathématique et de simulation informatique à l'étude de la biologie
  • Biolinguistique - l'étude de la biologie et de l'évolution du langage
  • Biomécanique - l'étude de la mécanique des êtres vivants
  • Recherche biomédicale - l'étude de la santé et des maladies
  • Biophysique - l'étude des processus biologiques en appliquant les théories et méthodes traditionnellement employées dans les sciences physiques
  • Biotechnologie - l'étude de la manipulation de la matière vivante, y compris la modification génétique et la biologie synthétique
    • Biologie synthétique - recherche intégrant la biologie et l'ingénierie; construction de fonctions biologiques introuvables dans la nature
  • Botanique - l'étude des plantes
    • Palynologie - l'étude du pollen
    • Phycologie - l'étude scientifique des algues
    • Phytopathologie - l'étude des maladies des plantes (également appelée phytopathologie)
    • Physiologie végétale - concernée par le fonctionnement ou la physiologie des plantes
    • Astrobotanique - l'étude des plantes dans l'espace
  • Biologie cellulaire - étude de la cellule en tant qu'unité complète et des interactions moléculaires et chimiques qui se produisent dans une cellule vivante
  • Chronobiologie - l'étude des événements périodiques dans les systèmes vivants
  • Biologie cognitive - l'étude de la cognition
  • Biologie de la conservation - l'étude de la préservation, de la protection ou de la restauration de l'environnement naturel, des écosystèmes naturels, de la végétation et de la faune
  • Cryobiologie - l'étude des effets de températures inférieures à la normale sur les êtres vivants
  • Biologie du développement - étude des processus par lesquels un organisme se forme, du zygote à la structure complète
    • Embryologie - l'étude du développement de l'embryon (de la fécondation à la naissance)
    • Biologie évolutive du développement - étude des relations ancestrales entre les processus de développement et leur évolution
    • Gérontologie - l'étude des processus de vieillissement
    • Tératologie - l'étude des anomalies du développement physiologique.
  • Écologie - l'étude des interactions des organismes vivants entre eux et avec les éléments non vivants de leur environnement
  • Biologie évolutive - l'étude de l'origine et de la descendance des espèces au fil du temps
  • Génétique - l'étude des gènes et de l'hérédité
    • Génomique - l'étude des génomes
    • Épigénétique - étude des changements héréditaires de l'expression génique ou du phénotype cellulaire causés par des mécanismes autres que des changements dans la séquence d'ADN sous-jacente
    • Génétique moléculaire - étude de la façon dont les différences dans les structures ou l'expression de l'ADN se manifestent sous forme de variations entre les organismes
  • Immunologie - l'étude du système immunitaire
  • Biologie marine (ou océanographie biologique) - l'étude des écosystèmes océaniques, des plantes, des animaux et d'autres êtres vivants
  • Microbiologie - l'étude des organismes microscopiques (micro-organismes) et de leurs interactions avec d'autres êtres vivants
    • Bactériologie - l'étude des bactéries
    • Parasitologie - l'étude des parasites et du parasitisme
    • Virologie - l'étude des virus et de certains autres agents ressemblant à des virus
  • Biologie moléculaire - l'étude de la biologie et des fonctions biologiques au niveau moléculaire, certaines se croisent avec la biochimie
  • Mycologie - l'étude des champignons
  • Nanobiologie - l'application de la nanotechnologie à la recherche biologique et l'étude des organismes vivants et des pièces à l' échelle nanométrique de l'organisation
  • Neuroscience - l'étude du système nerveux
  • Paléontologie - l'étude des fossiles et parfois des preuves géographiques de la vie préhistorique
  • Pathobiologie ou pathologie - étude des maladies et des causes, processus, nature et développement de la maladie
  • Pharmacologie - l'étude des interactions entre médicaments et organismes
  • Phycologie - l'étude des algues et autres algues
  • Physiologie - l'étude des fonctions et mécanismes se produisant dans les organismes vivants
  • Psychobiologie - l'application de méthodes traditionnellement utilisées en biologie pour étudier le comportement des animaux humains et non humains
  • Biologie quantique - l'étude du rôle des phénomènes quantiques dans les processus biologiques
  • Sociobiologie - l'étude du comportement social en termes d'évolution
  • Biologie des systèmes - l'étude des interactions complexes au sein des systèmes biologiques à travers une approche holistique
  • Biologie structurale - une branche de la biologie moléculaire , de la biochimie et de la biophysique concernée par la structure moléculaire des macromolécules biologiques
  • Biologie théorique - la branche de la biologie qui utilise des abstractions et des modèles mathématiques pour expliquer les phénomènes biologiques
  • Zoologie - l'étude des animaux, y compris la classification, la physiologie, le développement, l'évolution et le comportement, y compris:
    • Carcinologie - l'étude des crustacés
    • Ethologie - l'étude du comportement animal
    • Entomologie - l'étude des insectes et autres arthropodes
    • Herpétologie - l'étude des reptiles et des amphibiens
    • Ichtyologie - l'étude des poissons
    • Malacologie - l'étude des mollusques
    • Mammalogie - l'étude des mammifères
    • Ornithologie - l'étude des oiseaux

Voir également

  • Biologie dans la fiction
  • Glossaire de biologie
  • Liste des sites Web biologiques
  • Liste des biologistes
  • Liste des revues de biologie
  • Liste des sujets de biologie
  • Liste des sciences de la vie
  • Liste des sujets omiques en biologie
  • Association nationale des professeurs de biologie
  • Aperçu de la biologie
  • Tableau périodique des sciences de la vie dans les quatre questions de Tinbergen
  • la reproduction
  • Tourisme scientifique
  • Terminologie de la biologie

Remarques

  1. ^ Pour une liste plus détaillée, voir Aperçu de la biologie .

Les références

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  • Johnson, George B. (2005). Biologie, visualisation de la vie . Holt, Rinehart et Winston. ISBN 978-0-03-016723-2. OCLC  36306648 .
  • Tobin, Allan; Dusheck, Jennie (2005). Asking About Life (3e éd.). Belmont, Californie: Wadsworth. ISBN 978-0-534-40653-0.

Liens externes

  • Biologie à Curlie
  • Phylocode de l'OSU
  • Biologie en ligne - Dictionnaire Wiki
  • Série de conférences vidéo du MIT sur la biologie
  • The Tree of Life : Un projet Internet distribué à plusieurs auteurs contenant des informations sur la phylogénie et la biodiversité.

Liens de revues

  • PLos Biology Une revue à comité de lecture et en libre accès publiée par la Public Library of Science
  • Current Biology : Revue générale publiant des recherches originales dans tous les domaines de la biologie
  • Biology Letters : Unerevue à fort impact de la Royal Society publiant des articles de biologie évalués par des pairs d'intérêt général
  • Science :Revue scientifique AAAS de renommée internationale- voir les sections des sciences de la vie
  • International Journal of Biological Sciences : Une revue biologique publiant d'importants articles scientifiques évalués par des pairs
  • Perspectives in Biology and Medicine : Unerevue scientifique interdisciplinaire publiant des essais de grande pertinence