Die Geschichte der Biologie verfolgt die Studie der lebenden Welt vom alten bis moderne Zeiten. Obwohl das Konzept der Biologie als ein einzelnes zusammenhängendes Feld im 19. Jahrhundert entstanden ist, sind die biologischen Wissenschaften aus Traditionen der Medizin und des naturgeschichtlichen Erreichens zurück zu ayurveda, alter ägyptischer Medizin und den Arbeiten von Aristoteles und Galen in der alten Greco-römischen Welt erschienen. Diese alte Arbeit wurde weiter im Mittleren Alter von Ärzten Moslem und Gelehrten wie Avicenna entwickelt. Während der europäischen Renaissance und früh modernen Periode wurde biologischer Gedanke in Europa durch ein erneuertes Interesse am Empirismus und der Entdeckung von vielen neuartigen Organismen revolutioniert. Prominent in dieser Bewegung waren Vesalius und Harvey, der Experimentieren und sorgfältige Beobachtung in der Physiologie und Naturforscher wie Linnaeus und Buffon verwendet hat, der begonnen hat, die Ungleichheit des Lebens und der Fossil-Aufzeichnung, sowie der Entwicklung und des Verhaltens von Organismen zu klassifizieren. Mikroskopie hat die vorher unbekannte Welt von Kleinstlebewesen offenbart, den Grundstein für die Zelltheorie legend. Die wachsende Wichtigkeit von der natürlichen Theologie, teilweise eine Antwort auf den Anstieg der mechanischen Philosophie, hat das Wachstum der Naturgeschichte gefördert (obwohl es das Argument vom Design verschanzt hat).

Im Laufe der 18. und 19. Jahrhunderte sind biologische Wissenschaften wie Botanik und Zoologie immer mehr berufliche wissenschaftliche Disziplinen geworden. Lavoisier und andere physische Wissenschaftler haben begonnen, die belebten und leblosen Welten durch die Physik und Chemie zu verbinden. Forscher-Naturforscher wie Alexander von Humboldt haben die Wechselwirkung zwischen Organismen und ihrer Umgebung und den Weisen untersucht, wie diese Beziehung von Erdkunde — das Legen der Fundamente für biogeography, Ökologie und Ethologie abhängt. Naturforscher haben begonnen, essentialism zurückzuweisen und die Wichtigkeit vom Erlöschen und die Veränderlichkeit der Arten zu denken. Zelltheorie hat eine neue Perspektive auf der grundsätzlichen Basis des Lebens zur Verfügung gestellt. Diese Entwicklungen, sowie die Ergebnisse von Embryologie und Paläontologie, wurden in der Evolutionstheorie von Charles Darwin durch die Zuchtwahl synthetisiert. Das Ende des 19. Jahrhunderts hat den Fall der spontanen Generation und des Anstiegs der Keim-Theorie der Krankheit gesehen, obwohl der Mechanismus des Erbes ein Mysterium geblieben ist.

Am Anfang des 20. Jahrhunderts hat die Wiederentdeckung der Arbeit von Mendel zur schnellen Entwicklung der Genetik durch Thomas Hunt Morgan und seine Studenten, und vor den 1930er Jahren die Kombination der Bevölkerungsgenetik und Zuchtwahl in der "neo darwinistischen Synthese" geführt. Neue Disziplinen haben sich schnell besonders nach Watson entwickelt, und Muskelkrampf hat die Struktur der DNA vorgeschlagen. Im Anschluss an die Errichtung des Hauptlehrsatzes und das Knacken des genetischen Codes wurde Biologie zwischen der organismal Biologie — die Felder größtenteils gespalten, die sich mit ganzen Organismen und Gruppen von Organismen — und die mit der zellularen und molekularen Biologie verbundenen Felder befassen. Bis zum Ende des 20. Jahrhunderts kehrten neue Felder wie genomics und proteomics diese Tendenz mit organismal Biologen um, die molekulare Techniken, und molekular und Zellbiologen verwenden, die das Wechselspiel zwischen Genen und der Umgebung, sowie der Genetik von natürlichen Bevölkerungen von Organismen untersuchen.

Etymologie "der Biologie"

Die Wortbiologie wird durch das Kombinieren des Griechen (bios), die Bedeutung "des Lebens" und der Nachsilbe '-logy', die Bedeutung "der Wissenschaft" gebildet, "Kenntnisse", "Studie", haben auf dem griechischen Verb, 'legein' gestützt, "um", "auszuwählen, sich" (vgl das Substantiv, 'Firmenzeichen' "Wort") zu versammeln. Der Begriff Biologie in seinem modernen Sinn scheint, unabhängig von Thomas Beddoes (1799), Karl Friedrich Burdach (1800), Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802) und Jean-Baptiste Lamarck (Hydrogéologie, 1802) eingeführt worden zu sein. Das Wort selbst erscheint im Titel des Bands 3 von Philosophiae naturalis von Michael Christoph Hanow sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis und dendrologia, veröffentlicht 1766.

Vor der Biologie gab es mehrere Begriffe, die für die Studie von Tieren und Werken gebraucht sind. Naturgeschichte hat sich auf die beschreibenden Aspekte der Biologie bezogen, obwohl es auch Mineralogie und andere nichtbiologische Felder eingeschlossen hat; vom Mittleren Alter bis zur Renaissance war das Vereinheitlichen-Fachwerk der Naturgeschichte der scala naturae oder die Große Kette davon, Zu sein. Natürliche Philosophie und natürliche Theologie haben die begriffliche und metaphysische Basis des Werks und Tierlebens umfasst, sich mit Problemen dessen befassend, warum Organismen bestehen und sich die Weise benehmen, wie sie tun, obwohl diese Themen auch eingeschlossen haben, was jetzt Geologie, Physik, Chemie und Astronomie ist. Physiologie und (botanische) Arzneimittellehre waren die Provinz der Medizin. Botanik, Zoologie, und (im Fall von Fossilien) Geologie hat Naturgeschichte und natürliche Philosophie in den 18. und 19. Jahrhunderten ersetzt, bevor Biologie weit angenommen wurde. Bis jetzt werden "Botanik" und "Zoologie" weit verwendet, obwohl sie durch andere Subdisziplinen der Biologie, wie Pilzkunde und molekulare Biologie angeschlossen worden sind.

Alte und mittelalterliche Kenntnisse

Frühe Kulturen

Die frühsten Menschen müssen gehabt haben und auf Kenntnisse über Werke und Tiere verzichtet haben, um ihre Überlebenschancen zu vergrößern. Das kann Kenntnisse des Menschen und der Tieranatomie und der Aspekte des Tierverhaltens (wie Wanderungsmuster) eingeschlossen haben. Jedoch ist der erste Hauptwendepunkt in biologischen Kenntnissen mit der Neolithischen Revolution vor ungefähr 10,000 Jahren gekommen. Menschen haben zuerst Werke für die Landwirtschaft, dann Viehbestand-Tiere domestiziert, um die resultierenden sitzenden Gesellschaften zu begleiten.

Die alten Kulturen von Mesopotamia, Ägypten, dem Indianersubkontinent, und China, unter anderen, haben berühmte Chirurgen und Studenten der Naturwissenschaften wie Susruta und Zhang Zhongjing erzeugt, unabhängige hoch entwickelte Systeme der natürlichen Philosophie widerspiegelnd. Jedoch werden die Wurzeln der modernen Biologie gewöhnlich zurück zur weltlichen Tradition der alten griechischen Philosophie verfolgt.

Alter Indianerayurveda

Eines der ältesten organisierten Systeme der Medizin ist vom Indianersubkontinent in der Form von Ayurveda bekannt, der 1500 v. Chr. aus Atharvaveda (eines der vier ältesten Bücher von Indianerkenntnissen, Verstand und Kultur) entstanden ist. Andere alte medizinische Texte wurden durch die ägyptische Tradition wie der Papyrus von Edwin Smith erzeugt. Es ist auch bekannt, für den Prozess des Einbalsamierens zu entwickeln, das für die Einbalsamierung verwendet wurde, um Menschen zu bewahren, bleibt, und kommen Sie Zergliederung zuvor. In alten chinesischen, biologischen Themen kann verstreut über mehrere verschiedene Disziplinen, einschließlich der Arbeit von herbologists, Ärzten, Alchimisten und Philosophen gefunden werden. Die Taoist Tradition der chinesischen Alchimie kann zum Beispiel als ein Teil der Lebenswissenschaften wegen seiner Betonung auf der Gesundheit (mit der äußersten Absicht betrachtet werden, das Elixier des Lebens zu sein). Das System der klassischen chinesischen Medizin hat gewöhnlich um die Theorie des Yin und yang und der fünf Phasen gekreist. Philosophen von Taoist, wie Zhuangzi im 4. Jahrhundert v. Chr., haben auch Ideen ausgedrückt, die mit der Evolution, wie das Bestreiten der Festigkeit der biologischen Arten verbunden sind und nachsinnend, dass Arten sich unterscheidende Attribute als Antwort auf sich unterscheidende Umgebungen entwickelt hatten.

Die alte Ayurveda Indianertradition hat unabhängig das Konzept von drei Humor entwickelt, dass vom vier Humor der alten griechischen Medizin ähnelnd, obwohl das System von Ayurvedic weitere Komplikationen wie der Körper eingeschlossen hat, der aus fünf Elementen und sieben grundlegenden Geweben wird zusammensetzt. Schriftsteller von Ayurvedic haben auch Wesen in vier Kategorien eingeteilt, die auf der Methode der Geburt (von der Gebärmutter, den Eiern, der Hitze & der Feuchtigkeit und den Samen) gestützt sind, und haben die Vorstellung eines Fötus im Detail erklärt. Sie haben auch beträchtliche Fortschritte im Feld der Chirurgie, häufig ohne den Gebrauch des menschlichen Sezierens oder der Tiervivisektion gemacht. Eine der frühsten Abhandlungen von Ayurvedic war Sushruta Samhita, der Sushruta im 6. Jahrhundert v. Chr. zugeschrieben ist. Es war auch ein früher materia medica, 700 medizinische Werke, 64 Vorbereitungen von Mineralquellen und 57 auf Tierquellen gestützte Vorbereitungen beschreibend.

Alte griechische Traditionen

Die vorsokratischen Philosophen haben viele Fragen über das Leben gestellt, aber haben wenige systematische Kenntnisse vom spezifisch biologischen Interesse erzeugt — obwohl die Versuche des atomists, Leben in rein physischen Begriffen zu erklären, regelmäßig durch die Geschichte der Biologie wiederkehren würden. Jedoch hatten die medizinischen Theorien von Hippocrates und seinen Anhängern, besonders humorism, einen anhaltenden Einfluss.

Der Philosoph Aristoteles war der einflussreichste Gelehrte der lebenden Welt von der klassischen Altertümlichkeit. Obwohl seine frühe Arbeit in der natürlichen Philosophie spekulativ war, waren Aristoteles spätere biologische Schriften empirischer, sich auf biologische Verursachung und die Ungleichheit des Lebens konzentrierend. Er hat unzählige Beobachtungen der Natur, besonders die Gewohnheiten und Attribute von Werken und Tieren in der Welt um ihn gemacht, der er beträchtliche Aufmerksamkeit auf das Kategorisieren gewidmet hat. Insgesamt hat Aristoteles 540 Tierarten klassifiziert, und hat mindestens 50 analysiert. Er hat geglaubt, dass intellektuelle Zwecke, formelle Ursachen, alle natürlichen Prozesse geführt haben.

Aristoteles und fast alle Westgelehrten nach ihm bis zum 18. Jahrhundert, haben geglaubt, dass Wesen in einer abgestuften Skala der Vollkommenheit eingeordnet wurden, die sich von Werken auf bis zu Menschen erhebt: Der scala naturae oder die Große Kette davon, Zu sein. Aristoteles Nachfolger an Lyceum, Theophrastus, hat eine Reihe von Büchern auf der Botanik — der Geschichte von Werken geschrieben — der als der wichtigste Beitrag der Altertümlichkeit zur Botanik sogar ins Mittlere Alter überlebt hat. Viele Namen von Theophrastus überleben in moderne Zeiten, wie carpos für die Frucht und pericarpion für den Samen-Behälter. Pliny war der Ältere auch für seine Kenntnisse von Werken und Natur bekannt, und war der fruchtbarste Bearbeiter von zoologischen Beschreibungen.

Einige Gelehrte in der hellenistischen Periode unter Ptolemies — besonders Herophilus von Chalcedon und Erasistratus von Chios — haben Aristoteles physiologische Arbeit amendiert, sogar experimentelles Sezieren und Vivisektionen durchführend. Claudius Galen ist die wichtigste Autorität auf der Medizin und Anatomie geworden. Obwohl einige alte atomists wie Lucretius den teleologischen Aristotelischen Gesichtspunkt herausgefordert haben, dass alle Aspekte des Lebens das Ergebnis des Designs oder Zwecks sind, würde Teleologie (und nach dem Anstieg des Christentums, der natürlichen Theologie) zentral zum biologischen Gedanken im Wesentlichen bis zu den 18. und 19. Jahrhunderten bleiben. Ernst W. Mayr hat dass "Nichts jeder echten Folge behauptet, die in der Biologie nach Lucretius und Galen bis zur Renaissance zufällig ist." Die Ideen von den griechischen Traditionen der Naturgeschichte und Medizin haben überlebt, aber sie wurden allgemein bedingungslos im mittelalterlichen Europa genommen.

Mittelalterliche und islamische Kenntnisse

Der Niedergang des römischen Reiches hat zum Verschwinden oder der Zerstörung von viel Kenntnissen geführt, obwohl Ärzte noch viele Aspekte der griechischen Tradition in die Ausbildung und Praxis vereinigt haben. In Byzanz und die islamische Welt wurden viele der griechischen Arbeiten ins Arabisch übersetzt, und viele der Arbeiten von Aristoteles wurden bewahrt.

Mittelalterliche Ärzte Moslem, Wissenschaftler und Philosophen haben bedeutende Beiträge zu biologischen Kenntnissen zwischen den 8. und 13. Jahrhunderten während geleistet, was als das "islamische Goldene Zeitalter" oder "moslemische Landwirtschaftliche Revolution" bekannt ist. In der Zoologie, zum Beispiel, der afro-arabische Gelehrte al-Jahiz (781-869) beschriebene frühe Entwicklungsideen wie der Kampf um die Existenz. Er hat auch die Idee von einer Nahrungsmittelkette eingeführt, und war ein früher Anhänger des Umweltdeterminismus. Der persische Biologe Al-Dinawari (828-896) authored das Buch von Werken, in denen er mindestens 637 Arten beschrieben hat und Pflanzenentwicklung, Pflanzenwachstum und die Produktion von Blumen und Frucht besprochen hat. Persischer Abu Rayhan Polymathebiruni hat die Idee von der künstlichen Auswahl beschrieben und hat behauptet, dass Natur auf die ziemlich gleiche Weise, eine Idee arbeitet, die im Vergleich zur Zuchtwahl gewesen ist.

In der experimentellen Medizin, der persische Arzt Avicenna (980-1037) eingeführte klinische Proben und klinische Arzneimittellehre im Kanon der Medizin, die ein herrischer Text in der europäischen medizinischen Ausbildung herauf bis das 17. Jahrhundert geblieben ist. Der andalusisch-arabische Arzt Avenzoar (1091-1161) war ein früher Anhänger des experimentellen Sezierens und der Leichenöffnung, die er ausgeführt hat, um zu beweisen, dass die Hautkrankheitskrätze von einem Parasiten, eine Entdeckung verursacht wurde, die die Theorie von humorism umwerfen. Er hat auch experimentelle Chirurgie eingeführt, wo Tierprüfung verwendet wird, um mit chirurgischen Techniken vor dem Verwenden von ihnen auf Menschen zu experimentieren. Während einer Hungersnot in Ägypten 1200 Abd-el-latif beobachtet und untersucht eine Vielzahl von Skeletten, und hat er entdeckt, dass Galen bezüglich der Bildung der Knochen der Gamasche und sacrum falsch war.

Am Anfang des 13. Jahrhunderts hat der andalusisch-arabische Biologe Abu al-Abbas al-Nabati eine frühe wissenschaftliche Methode für die Botanik entwickelt, empirische und experimentelle Techniken in der Prüfung, der Beschreibung und der Identifizierung von zahlreichem materia medica und dem Trennen von unnachgeprüften Berichten von denjenigen einführend, die durch wirkliche Tests und Beobachtungen unterstützt sind. Sein Student Ibn al-Baitar (d. 1248) hat eine pharmazeutische Enzyklopädie geschrieben, die 1,400 Werke, Nahrungsmittel und Rauschgifte beschreibt, von denen 300 seine eigenen ursprünglichen Entdeckungen waren. Eine lateinische Übersetzung seiner Arbeit war für europäische Biologen und Apotheker in den 18. und 19. Jahrhunderten nützlich.

Der arabische Arzt Ibn al-Nafis (1213-1288) war ein anderer früher Anhänger des experimentellen Sezierens und der Leichenöffnung, wer 1242 Lungenumlauf und kranzartigen Umlauf entdeckt hat, die die Basis des Kreislaufsystems bilden. Er hat auch das Konzept des Metabolismus beschrieben, und hat die falschen Theorien von Galenic und Avicennian über den vier Humor, den Herzschlag, die Knochen, die Muskeln, die Eingeweide, die Sinnesorgane, die Gallenkanäle, die Speiseröhre und den Magen bezweifelt.

Während des Hohen Mittleren Alters haben einige europäische Gelehrte wie Hildegard von Bingen, Albertus Magnus und Frederick II den naturgeschichtlichen Kanon ausgebreitet. Der Anstieg von europäischen Universitäten, obwohl wichtig, für die Entwicklung der Physik und Philosophie, hatte wenig Einfluss auf biologische Gelehrsamkeit.

Renaissance und früh moderne Entwicklungen

Die europäische Renaissance hat ausgebreitetes Interesse sowohl an der empirischen Naturgeschichte als auch an Physiologie gebracht. 1543 hat Andreas Vesalius das moderne Zeitalter der Westmedizin mit seiner menschlichen Samenanatomie-Abhandlung De humani corporis fabrica eröffnet, der auf dem Sezieren von Leichnamen basiert hat. Vesalius war in einer Reihe von Anatomen erst, die allmählich Scholastik durch den Empirismus in der Physiologie und Medizin ersetzt haben, sich auf die Erfahrung aus erster Hand aber nicht die Autorität und das abstrakte Denken verlassend. Über herbalism war Medizin auch indirekt die Quelle des erneuerten Empirismus in der Studie von Werken. Otto Brunfels, Hieronymus Bock und Leonhart Fuchs haben umfassend über wilde Werke, der Anfang einer Natur-basierten Annäherung an die volle Reihe des Pflanzenlebens geschrieben. Mittelalterliche Tierbücher — ein Genre, das sowohl die natürlichen als auch bildlichen Kenntnisse von Tieren — auch verbindet, ist hoch entwickelter, besonders mit der Arbeit von William Turner, Pierre Belon, Guillaume Rondelet, Conrad Gessner und Ulisse Aldrovandi geworden.

Künstler wie Albrecht Dürer und Leonardo da Vinci, häufig mit Naturforschern arbeitend, haben sich auch für die Körper von Tieren und Menschen interessiert, Physiologie im Detail studierend und zum Wachstum von anatomischen Kenntnissen beitragend. Die Traditionen der Alchimie und natürlichen Magie, besonders in der Arbeit von Paracelsus, haben auch Anspruch auf Kenntnisse der lebenden Welt gelegt. Alchimisten haben organische Sache der chemischen Analyse unterworfen und haben liberal sowohl mit der biologischen als auch mit Mineralarzneimittellehre experimentiert. Das war ein Teil eines größeren Übergangs in Weltsichten (der Anstieg der mechanischen Philosophie) das hat ins 17. Jahrhundert als die traditionelle Metapher der Natur weitergegangen, weil Organismus durch die Natur als Maschinenmetapher ersetzt wurde.

Die siebzehnten und achtzehnten Jahrhunderte

Das Systematisieren, das Namengeben und das Klassifizieren der beherrschten Naturgeschichte im Laufe vieler der 17. und 18. Jahrhunderte. Carolus Linnaeus hat eine grundlegende Taxonomie für die natürliche Welt 1735 veröffentlicht (dessen Schwankungen im Gebrauch seitdem gewesen sind), und hat in den 1750er Jahren wissenschaftliche Namen für alle seine Arten eingeführt. Während Linnaeus, der Arten als unveränderliche Teile einer bestimmten Hierarchie, der andere große Naturforscher des 18. Jahrhunderts, Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon konzipiert ist, Arten als künstliche Kategorien und lebende Formen als verformbar — sogar das Vorschlagen der Möglichkeit des allgemeinen Abstiegs behandelt hat. Obwohl er der Evolution entgegengesetzt war, ist Buffon eine Schlüsselfigur in der Geschichte des Entwicklungsgedankens; seine Arbeit würde die Entwicklungstheorien sowohl von Lamarck als auch von Darwin beeinflussen.

Die Entdeckung und Beschreibung der neuen Arten und die Sammlung von Mustern sind eine Leidenschaft von wissenschaftlichen Herren und einem lukrativen Unternehmen für Unternehmer geworden; viele Naturforscher sind der Erdball auf der Suche nach wissenschaftlichen Kenntnissen und Abenteuer gereist.

die Arbeit von Vesalius in Experimente auf noch lebenden Körpern (sowohl Menschen als auch Tiere) erweitert haben, haben William Harvey und andere natürliche Philosophen die Rollen des Bluts, der Adern und der Arterien untersucht. De motu von Harvey cordis 1628 war der Anfang des Endes für die Theorie von Galenic, und neben den Studien von Santorio Santorio des Metabolismus, es hat als ein einflussreiches Modell von quantitativen Annäherungen an die Physiologie gedient.

Am Anfang des 17. Jahrhunderts begann die Mikrowelt der Biologie gerade zu öffnen. Einige lensmakers und natürliche Philosophen hatten grobe Mikroskope seit dem Ende des 16. Jahrhunderts geschaffen, und Robert Hooke hat zukunftsträchtigen Micrographia veröffentlicht, der auf Beobachtungen mit seinem eigenen zusammengesetzten Mikroskop 1665 gestützt ist. Aber erst als die dramatischen Verbesserungen von Antony van Leeuwenhoek in lensmaking, der in den 1670er Jahren — schließlich beginnt, bis zur 200-fachen Vergrößerung mit einer einzelnen Linse erzeugend —, dass Gelehrte Spermatozoiden, Bakterien, infusoria und die bloße Eigenartigkeit und Ungleichheit des mikroskopischen Lebens entdeckt haben. Ähnliche Untersuchungen durch Jan Swammerdam haben zu neuem Interesse an der Entomologie geführt und haben die grundlegenden Techniken des mikroskopischen Sezierens und der Färbung gebaut.

Als sich die mikroskopische Welt ausbreitete, wich die makroskopische Welt zurück. Botaniker wie John Ray haben gearbeitet, um die Überschwemmung kürzlich entdeckter Organismen zu vereinigen, die von jenseits des Erdballs in eine zusammenhängende Taxonomie und eine zusammenhängende Theologie (natürliche Theologie) verladen sind. Die Debatte über eine andere Überschwemmung, Noachian, hat die Entwicklung der Paläontologie katalysiert; 1669 hat Nicholas Steno einen Aufsatz darauf veröffentlicht, wie die Überreste von lebenden Organismen in Schichten von Bodensatz und mineralized gefangen werden konnten, um Fossilien zu erzeugen. Obwohl die Ideen von Steno über die Fossilisation weithin bekannt und viel unter natürlichen Philosophen diskutiert waren, würde ein organischer Ursprung für alle Fossilien von allen Naturforschern bis zum Ende des 18. Jahrhunderts wegen der philosophischen und theologischen Debatte über Probleme wie das Alter der Erde und des Erlöschens nicht akzeptiert.

Das 19. Jahrhundert: das Erscheinen von biologischen Disziplinen

Im Laufe des 19. Jahrhunderts wurde das Spielraum der Biologie zwischen der Medizin größtenteils geteilt, die Fragen der Form und Funktion (d. h., Physiologie), und Naturgeschichte untersucht hat, die mit der Ungleichheit des Lebens und der Wechselwirkungen unter verschiedenen Formen des Lebens und zwischen Leben und Nichtleben beschäftigt gewesen ist. Vor 1900 haben viele dieser Gebiete überlappt, während Naturgeschichte (und sein Kollege natürliche Philosophie) zu mehr spezialisierten wissenschaftlichen Disziplinen — Zytologie, Bakteriologie, Morphologie, Embryologie, Erdkunde und Geologie größtenteils nachgegeben hatte.

Naturgeschichte und natürliche Philosophie

Das weit verbreitete Reisen durch Naturforscher im frühen zur Mitte des 19. Jahrhunderts ist auf einen Reichtum der neuen Information über die Ungleichheit und den Vertrieb von lebenden Organismen hinausgelaufen. Der besonderen Wichtigkeit war die Arbeit von Alexander von Humboldt, der die Beziehung zwischen Organismen und ihrer Umgebung (d. h., das Gebiet der Naturgeschichte) das Verwenden der quantitativen Annäherungen der natürlichen Philosophie (d. h., Physik und Chemie) analysiert hat. Die Arbeit von Humboldt hat die Fundamente von biogeography gelegt und hat mehrere Generationen von Wissenschaftlern begeistert.

Geologie und Paläontologie

Die erscheinende Disziplin der Geologie hat auch Naturgeschichte und natürliche Philosophie näher zusammen gebracht; die Errichtung der stratigraphic Säule hat den spacial Vertrieb von Organismen zu ihrem zeitlichen Vertrieb, einem Schlüsselvorgänger zu Konzepten der Evolution verbunden. Georges Cuvier und andere haben große Schritte in der vergleichenden Anatomie und Paläontologie gegen Ende der 1790er Jahre und Anfang des 19. Jahrhunderts gemacht. In einer Reihe von Vorträgen und Papieren, die ausführliche Vergleiche zwischen lebenden Säugetieren und Fossil gemacht haben, bleibt Cuvier ist im Stande gewesen festzustellen, dass die Fossilien Überreste von Arten waren, die erloschen waren — anstatt Überreste von Arten noch lebendig anderswohin in der Welt zu sein, wie weit geglaubt worden war. Fossilien, die entdeckt und von Gideon Mantell, William Buckland, Mary Anning und Richard Owen unter anderen beschrieben sind, haben geholfen festzustellen, dass es ein 'Alter von Reptilien' gegeben hatte, die sogar den vorgeschichtlichen Säugetieren vorangegangen waren. Diese Entdeckungen haben die öffentliche Einbildungskraft gewonnen und haben Aufmerksamkeit auf die Geschichte des Lebens auf der Erde gerichtet. Die meisten dieser Geologen haben an catastrophism gehalten, aber die einflussreichen Grundsätze von Charles Lyell der Geologie (1830) der uniformitarianism von verbreitetem Hutton, eine Theorie, die die geologische Vergangenheit und Gegenwart unter gleichen Bedingungen erklärt hat.

Evolution und biogeography

Die bedeutendste Entwicklungstheorie vor Darwin war die von Jean-Baptiste Lamarck; gestützt auf dem Erbe von erworbenen Eigenschaften (ein Erbe-Mechanismus, der bis zum 20. Jahrhundert weit akzeptiert wurde) hat es eine Kette der Entwicklung beschrieben, die sich von der niedrigsten Mikrobe Menschen streckt. Der britische Naturforscher Charles Darwin, die biogeographical Annäherung von Humboldt, die uniformitarian Geologie von Lyell, den Schriften von Thomas Malthus auf dem Bevölkerungswachstum, und seinem eigenen morphologischen Gutachten verbindend, hat eine erfolgreichere auf der Zuchtwahl gestützte Entwicklungstheorie geschaffen; ähnliche Beweise haben Alfred Russel Wallace dazu gebracht, zu denselben Schlüssen unabhängig zu gelangen.

Die 1859-Veröffentlichung der Theorie von Darwin in Auf dem Ursprung der Arten mittels der Zuchtwahl oder der Bewahrung von Begünstigten Rassen im Kampf um das Leben wird häufig als das Hauptereignis in der Geschichte der modernen Biologie betrachtet. Die feststehende Vertrauenswürdigkeit von Darwin als ein Naturforscher, der nüchterne Ton der Arbeit, und am allermeisten die bloße Kraft und das Volumen von Beweisen präsentierter, erlaubter Ursprung, um erfolgreich zu sein, wo vorherige Entwicklungsarbeiten wie die anonymen Spuren der Entwicklung gescheitert hatten. Die meisten Wissenschaftler waren von der Evolution und dem allgemeinen Abstieg am Ende des 19. Jahrhunderts überzeugt. Jedoch würde Zuchtwahl als der primäre Mechanismus der Evolution bis gut ins 20. Jahrhundert nicht akzeptiert, weil die meisten zeitgenössischen Theorien der Vererbung unvereinbar mit dem Erbe der zufälligen Schwankung geschienen sind.

Wallace, gleich weitermachend arbeitet früher durch de Candolle, Humboldt und Darwin, hat Hauptbeiträge zu zoogeography geleistet. Wegen seines Interesses an der Umwandlungshypothese hat er besondere Aufmerksamkeit dem geografischen Vertrieb nah verbündeter Arten während seiner Feldarbeit zuerst in Südamerika und dann im malaiischen Archipel geschenkt. Während im Archipel er die Linie von Wallace identifiziert hat, die die Gewürz-Inseln durchbohrt, die die Fauna des Archipels zwischen einer asiatischen Zone und einer Neuen Zone von Guinea/Australier teilen. Auf seine Schlüsselfrage, betreffs, warum die Fauna von Inseln mit solchen ähnlichen Klimas so verschieden sein sollte, konnte nur durch das Betrachten ihres Ursprungs geantwortet werden. 1876 hat er Den Geografischen Vertrieb von Tieren geschrieben, der die Arbeit des normativen Verweises für im Laufe eines halben Jahrhunderts, und einer Fortsetzung, Insellebens war, 1880 hat sich das auf Insel biogeography konzentriert. Er hat das Sechs-Zonen-System erweitert, das von Philip Sclater entwickelt ist, für den geografischen Vertrieb von Vögeln zu Tieren aller Arten zu beschreiben. Seine Methode, Daten auf Tiergruppen in geografischen Zonen zu tabellarisieren, hat die Diskontinuitäten hervorgehoben; und seine Anerkennung der Evolution hat ihm erlaubt, vernünftige Erklärungen vorzuschlagen, die vorher nicht getan worden waren.

Die wissenschaftliche Studie der Vererbung ist schnell im Gefolge des Ursprungs von Darwin der Arten mit der Arbeit von Francis Galton und dem biometricians gewachsen. Der Ursprung der Genetik wird gewöhnlich zur 1866-Arbeit des Mönchs Gregor Mendel verfolgt, dem später die Gesetze des Erbes zugeschrieben würde. Jedoch wurde seine Arbeit als bedeutend bis zu den 35 Jahren später nicht anerkannt. Inzwischen wurde eine Vielfalt von Theorien des Erbes (gestützt auf pangenesis, orthogenesis, oder anderen Mechanismen) diskutiert und hat kräftig nachgeforscht. Embryologie und Ökologie sind auch biologische Hauptfelder geworden, besonders wenn verbunden mit der Evolution und in der Arbeit von Ernst Haeckel verbreitet hat. Der grösste Teil der Arbeit des 19. Jahrhunderts an der Vererbung war jedoch nicht im Bereich der Naturgeschichte, aber dieser der experimentellen Physiologie.

Physiologie

Über den Kurs des 19. Jahrhunderts hat sich das Spielraum der Physiologie außerordentlich, von einem in erster Linie medizinisch orientierten Feld bis eine weiträumige Untersuchung der physischen und chemischen Prozesse des Lebens — einschließlich Werke, Tiere und sogar Kleinstlebewesen zusätzlich zum Mann ausgebreitet. Wesen als Maschinen sind eine dominierende Metapher im biologischen (und sozial) das Denken geworden.

Zelltheorie, Embryologie und Keim-Theorie

Fortschritte in der Mikroskopie hatten auch einen tiefen Einfluss auf das biologische Denken. Am Anfang des 19. Jahrhunderts haben mehrere Biologen zur Hauptwichtigkeit von der Zelle hingewiesen. 1838 und haben 1839, Schleiden und Schwann begonnen, die Ideen zu fördern, dass (1) die grundlegende Einheit von Organismen die Zelle und (2) ist, dass individuelle Zellen alle Eigenschaften des Lebens haben, obwohl sie der Idee entgegengesetzt haben, dass (3) alle Zellen aus der Abteilung anderer Zellen kommen. Dank der Arbeit von Robert Remak und Rudolf Virchow, jedoch, vor den 1860er Jahren haben die meisten Biologen alle drei Doktrinen dessen akzeptiert, was gekommen ist, um als Zelltheorie bekannt zu sein.

Zelltheorie hat Biologen dazu gebracht, sich individuelle Organismen als voneinander abhängiger Zusammenbau von individuellen Zellen wiedervorzustellen. Wissenschaftler im steigenden Feld der Zytologie, die mit immer stärkeren Mikroskopen und neuen Färbemethoden bewaffnet ist, haben bald gefunden, dass sogar einzelne Zellen viel komplizierter waren als die homogenen geFlüssigkeitsfüllten Räume, die durch früher microscopists beschrieben sind. Robert Brown hatte den Kern 1831 beschrieben, und am Ende des 19. Jahrhunderts hat cytologists viele der Schlüsselzellbestandteile identifiziert: Chromosomen, centrosomes mitochondria, Chloroplasten und andere Strukturen haben sichtbar durch die Färbung gemacht. Zwischen 1874 und 1884 hat Walther Flemming die getrennten Stufen von mitosis beschrieben, zeigend, dass sie nicht Kunsterzeugnisse der Färbung waren, aber in lebenden Zellen, und außerdem vorgekommen sind, dass sich Chromosomen, die in der Zahl kurz vor der Zelle verdoppelt sind, geteilt haben und eine Tochter-Zelle erzeugt wurde. Viel von der Forschung über die Zellfortpflanzung ist zusammen im August die Theorie von Weismann der Vererbung gekommen: er hat den Kern (in besonderen Chromosomen) als das erbliche Material identifiziert, hat die Unterscheidung zwischen somatischen Zellen und Keimzellen vorgeschlagen (behauptend, dass Chromosom-Zahl für Keimzellen, einen Vorgänger zum Konzept von meiosis halbiert werden muss), und die Theorie von Hugo de Vries von pangenes angenommen hat. Weismannism war besonders im neuen Feld der experimentellen Embryologie äußerst einflussreich.

Durch die Mitte der 1850er Jahre wurde die Miasma-Theorie der Krankheit durch die Keim-Theorie der Krankheit größtenteils ersetzt, umfassendes Interesse an Kleinstlebewesen und ihren Wechselwirkungen mit anderen Formen des Lebens schaffend. Vor den 1880er Jahren wurde Bakteriologie eine zusammenhängende Disziplin besonders durch die Arbeit von Robert Koch, der Methoden eingeführt hat, um reine Kulturen auf Agar-Gelen anzubauen, die spezifische Nährstoffe in Tellern von Petri enthalten. Die lange gehaltene Idee, dass lebende Organismen aus der nichtlebenden Sache leicht entstehen konnten (spontane Generation) wurde in einer Reihe von von Louis Pasteur ausgeführten Experimenten angegriffen, während Debatten über vitalism gegen den Mechanismus (ein beständiges Problem seit der Zeit von Aristoteles und dem griechischen atomists) schnell weitergegangen haben.

Anstieg der organischen Chemie und experimentellen Physiologie

In der Chemie war ein Hauptproblem die Unterscheidung zwischen organischen und anorganischen Substanzen, besonders im Zusammenhang von organischen Transformationen wie Gärung und Verwesung. Seit Aristoteles waren diese als im Wesentlichen biologische (lebenswichtige) Prozesse betrachtet worden. Jedoch, Friedrich Wöhler, Justus Liebig und andere Pioniere des steigenden Feldes der organischen Chemie — hat Gebäude auf die Arbeit von Lavoisier — gezeigt, dass die organische Welt häufig durch physische und chemische Methoden analysiert werden konnte. 1828 hat Wöhler gezeigt, dass der organische Substanz-Harnstoff durch chemische Mittel geschaffen werden konnte, die Leben nicht einschließen, eine starke Herausforderung an vitalism zur Verfügung stellend. Zellextrakte ("Fermente"), die chemische Transformationen bewirken konnten, wurden entdeckt, mit diastase 1833 beginnend. Am Ende des 19. Jahrhunderts wurde das Konzept von Enzymen gut gegründet, obwohl Gleichungen der chemischen Kinetik auf enzymatische Reaktionen bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts nicht angewandt würden.

Physiologen wie Claude Bernard haben (durch die Vivisektion und anderen experimentellen Methoden) die chemischen und physischen Funktionen von lebenden Körpern zu einem beispiellosen Grad erforscht, den Grundstein für Endokrinologie legend (ein Feld, das sich schnell nach der Entdeckung des ersten Hormons, secretin, 1902 entwickelt hat), biomechanics, und die Studie der Nahrung und Verzehren. Die Wichtigkeit und Ungleichheit von experimentellen Physiologie-Methoden, sowohl innerhalb der Medizin als auch innerhalb Biologie, sind drastisch im Laufe der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts gewachsen. Die Kontrolle und Manipulation von Lebensprozessen sind eine Hauptsorge geworden, und Experiment wurde am Zentrum der biologischen Ausbildung gelegt.

Das zwanzigste Jahrhundert biologische Wissenschaften

Am Anfang des 20. Jahrhunderts war biologische Forschung größtenteils ein Berufsversuch. Der grösste Teil der Arbeit wurde noch in der naturgeschichtlichen Weise getan, die morphologische und phylogenetic Analyse über Experiment-basierte kausale Erklärungen betont hat. Jedoch waren anti-vitalist experimentelle Physiologen und embryologists, besonders in Europa, immer einflussreicher. Der enorme Erfolg von experimentellen Annäherungen an die Entwicklung, die Vererbung und den Metabolismus hat in den 1900er Jahren und 1910er Jahren die Macht des Experimentierens in der Biologie demonstriert. In den folgenden Jahrzehnten hat experimentelle Arbeit Naturgeschichte als die dominierende Weise der Forschung ersetzt.

Ökologie und Umweltwissenschaft

Am Anfang des 20. Jahrhunderts konfrontierten Naturforscher mit zunehmendem Druck, um Strenge und vorzugsweise Experimentieren zu ihren Methoden hinzuzufügen, weil die kürzlich prominenten laborbasierten biologischen Disziplinen getan hatten. Ökologie war als eine Kombination von biogeography mit dem biogeochemical von Chemikern den Weg gebahnten Zyklus-Konzept erschienen; Feldbiologen haben quantitative Methoden wie das Quadrat entwickelt und haben Laborinstrumente und Kameras für das Feld angepasst, um weiter ihre Arbeit abgesondert von der traditionellen Naturgeschichte zu setzen. Zoologen und Botaniker haben getan, was sie gekonnt haben, um die Unvorhersehbarkeit der lebenden Welt zu lindern, haben das Durchführen von Laborexperimenten und das Studieren natürliche Umgebungen wie Gärten halbkontrolliert; neue Einrichtungen wie die Station von Carnegie für die Experimentelle Evolution und das Biologische Seelaboratorium haben mehr kontrollierte Umgebungen zur Verfügung gestellt, um Organismen durch ihre kompletten Lebenszyklen zu studieren.

Das ökologische Folge-Konzept, den Weg gebahnt in den 1900er Jahren und 1910er Jahren von Henry Chandler Cowles und Frederic Clements, war in der frühen Pflanzenökologie wichtig. Die Gleichungen der Raubfisch-Beute von Alfred Lotka, die Studien von G. Evelyn Hutchinson des biogeography und biogeochemical Struktur von Seen und Flüssen (limnology) und die Studien von Charles Elton von Tiernahrungsmittelketten waren Pioniere unter der Folge von quantitativen Methoden, die die sich entwickelnden ökologischen Spezialisierungen kolonisiert haben. Ökologie ist eine unabhängige Disziplin in den 1940er Jahren und 1950er Jahren geworden, nachdem Eugene P. Odum viele der Konzepte der Ökosystem-Ökologie synthetisiert hat, Beziehungen zwischen Gruppen von Organismen (besonders materiell und Energiebeziehungen) am Zentrum des Feldes legend.

In den 1960er Jahren, als Entwicklungstheoretiker die Möglichkeit von vielfachen Einheiten der Auswahl erforscht haben, haben sich Ökologen Entwicklungsannäherungen zugewandt. In der Bevölkerungsökologie war die Debatte über die Gruppenauswahl kurz, aber kräftig; vor 1970 haben die meisten Biologen zugegeben, dass Zuchtwahl über dem Niveau von individuellen Organismen selten wirksam war. Die Evolution von Ökosystemen ist jedoch ein anhaltender Forschungsfokus geworden. Ökologie hat sich schnell mit dem Anstieg der Umweltbewegung ausgebreitet; das Internationale Biologische Programm hat versucht, die Methoden der großen Wissenschaft anzuwenden (der in den physischen Wissenschaften so erfolgreich gewesen war) zur Ökosystem-Ökologie und dem Drücken von Umweltproblemen, während kleinere Skala unabhängige Anstrengungen wie Insel biogeography und der Bach von Hubbard Experimenteller Wald geholfen hat, das Spielraum einer immer verschiedeneren Disziplin wiederzudefinieren.

Klassische Genetik, die moderne Synthese und Entwicklungstheorie

1900 hat die so genannte Wiederentdeckung von Mendel gekennzeichnet: Hugo de Vries, Carl Correns und Erich von Tschermak haben unabhängig die Gesetze von Mendel erreicht (die nicht wirklich in der Arbeit von Mendel da gewesen sind). Bald danach, cytologists (Zellbiologen) hat vorgeschlagen, dass Chromosomen das erbliche Material waren. Zwischen 1910 und 1915, Thomas Hunt Morgan und dem "Drosophilists" in seinem Fliege-Laboratorium hat diese zwei Ideen — beide umstritten — in die "Theorie des Mendelschen Chromosoms" der Vererbung geschmiedet. Sie haben das Phänomen der genetischen Verbindung gemessen und haben verlangt, dass Gene auf Chromosomen wie Perlen auf der Schnur wohnen; sie haben Hypothese aufgestellt hinübergehend, um Verbindung zu erklären, und haben genetische Karten der Taufliege-Taufliege melanogaster gebaut, der ein weit verwendeter Musterorganismus geworden ist.

Hugo de Vries hat versucht, die neue Genetik mit der Evolution zu verbinden; auf seine Arbeit mit der Vererbung und Kreuzung bauend, hat er eine Theorie von mutationism vorgeschlagen, der am Anfang des 20. Jahrhunderts weit akzeptiert wurde. Lamarckism hatte auch viele Anhänger. Darwinismus wurde als unvereinbar mit den unaufhörlich variablen Charakterzügen gesehen, die durch biometricians studiert sind, der nur teilweise erblich geschienen ist. In den 1920er Jahren und 1930er Jahren — im Anschluss an die Annahme der Theorie des Mendelschen Chromosoms — hat das Erscheinen der Disziplin der Bevölkerungsgenetik, mit der Arbeit von R.A. Fisher, J.B.S. Haldane und Sewall Wright, die Idee von der Evolution durch die Zuchtwahl mit der Mendelschen Genetik vereinigt, die moderne Synthese erzeugend. Das Erbe von erworbenen Charakteren wurde zurückgewiesen, während mutationism nachgegeben hat, weil genetische Theorien reif geworden sind.

In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts haben die Ideen von der Bevölkerungsgenetik begonnen, in der neuen Disziplin der Genetik des Verhaltens, sociobiology, und, besonders in Menschen, Entwicklungspsychologie angewandt zu werden. In den 1960er Jahren haben W.D. Hamilton und andere Spieltheorie-Annäherungen entwickelt, um Nächstenliebe von einer Entwicklungsperspektive bis Verwandtschaft-Auswahl zu erklären. Der mögliche Ursprung von höheren Organismen durch endosymbiosis und die sich abhebenden Annäherungen an die molekulare Evolution in der Gen - Ansicht (der Auswahl als die vorherrschende Ursache der Evolution gehalten hat) und die neutrale Theorie (der genetischen Antrieb einen Schlüsselfaktor gemacht hat) haben beständige Debatten über das richtige Gleichgewicht von adaptationism und Eventualität in der Entwicklungstheorie erzeugt.

In den 1970er Jahren haben Stephen Jay Gould und Niles Eldredge die Theorie des interpunktierten Gleichgewichts vorgeschlagen, das meint, dass Stase das hervorstechendste Merkmal der Fossil-Aufzeichnung ist, und dass die meisten Entwicklungsänderungen schnell im Laufe relativ kurzer Zeitspannen vorkommen. 1980 haben Luis Alvarez und Walter Alvarez die Hypothese vorgeschlagen, dass ein Einfluss-Ereignis für das Kreidepaläogen-Erlöschen-Ereignis verantwortlich war. Auch am Anfang der 1980er Jahre führt die statistische Analyse der Fossil-Aufzeichnung von Seeorganismen, die von Jack Sepkoski und David M. Raup veröffentlicht sind, zu einer besseren Anerkennung der Wichtigkeit von Massenerlöschen-Ereignissen zur Geschichte des Lebens auf der Erde.

Biochemie, Mikrobiologie und molekulare Biologie

Am Ende des 19. Jahrhunderts waren alle Hauptpfade des Rauschgift-Metabolismus, zusammen mit den Umrissen des Proteins und des sauren Fettmetabolismus und der Harnstoff-Synthese entdeckt worden. In den frühen Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts haben die geringen Bestandteile von Nahrungsmitteln in der menschlichen Nahrung, den Vitaminen, begonnen, isoliert und synthetisiert zu werden. Verbesserte Labortechniken wie Chromatographie und Elektrophorese haben zu schnellen Fortschritten in der physiologischen Chemie geführt, die — als Biochemie — begonnen hat, Unabhängigkeit von seinen medizinischen Ursprüngen zu erreichen. In den 1920er Jahren und 1930er Jahren haben Biochemiker — geführt von Hans Krebs und Carl und Gerty Cori — begonnen, viele der metabolischen Hauptpfade des Lebens auszuarbeiten: der saure Zitronenzyklus, glycogenesis und glycolysis und die Synthese von Steroiden und porphyrins. Zwischen 1930er Jahren und 1950er Jahren haben Fritz Lipmann und andere die Rolle von ATP als das universale Transportunternehmen der Energie in der Zelle und mitochondria als das Maschinenhaus der Zelle eingesetzt. Solche traditionell biochemische Arbeit hat fortgesetzt, im Laufe des 20. Jahrhunderts und in den 21. sehr aktiv verfolgt zu werden.

Ursprünge der molekularen Biologie

Im Anschluss an den Anstieg der klassischen Genetik haben viele Biologen — einschließlich einer neuen Welle von physischen Wissenschaftlern in der Biologie — die Frage des Gens und seiner physischen Natur verfolgt. Warren Weaver — der Leiter der Wissenschaftsabteilung des Fundaments von Rockefeller — hat Bewilligungen ausgegeben, um Forschung zu fördern, die die Methoden der Physik und Chemie zu grundlegenden biologischen Problemen angewandt hat, den Begriff molekulare Biologie für diese Annäherung 1938 ins Leben rufend; viele der bedeutenden biologischen Durchbrüche der 1930er Jahre und der 1940er Jahre wurden durch das Fundament von Rockefeller gefördert.

Wie Biochemie haben sich die überlappenden Disziplinen der Bakteriologie und Virologie (später verbunden als Mikrobiologie), gelegen zwischen Wissenschaft und Medizin, schnell am Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelt. Die Isolierung von Félix d'Herelle von bacteriophage während des Ersten Weltkriegs hat eine lange Linie der Forschung begonnen hat sich auf phage Viren und die Bakterien konzentriert, die sie anstecken.

Die Entwicklung des Standards, genetisch gleichförmige Organismen, die repeatable experimentelle Ergebnisse erzeugen konnten, war für die Entwicklung der molekularen Genetik notwendig. Nach der frühen Arbeit mit der Taufliege und dem Mais, der Adoption von einfacheren Mustersystemen wie die Brot-Form hat Neurospora crassa es möglich gemacht, Genetik mit der Biochemie, am wichtigsten mit dem Ordner und "einem Gen von Tatum, ein Enzym" Hypothese 1941 zu verbinden. Genetik-Experimente auf noch einfacheren Systemen wie Tabakmosaikvirus und bacteriophage, der durch die neuen Technologien der Elektronmikroskopie und ultracentrifugation geholfen ist, haben Wissenschaftler gezwungen, die wörtliche Bedeutung des Lebens wiederzubewerten; Virus-Vererbung und sich nucleoprotein Zellstrukturen außerhalb des Kerns ("plasmagenes") vermehrend, hat die akzeptierte Theorie des Mendelschen Chromosoms kompliziert.

Oswald Avery hat 1943 gezeigt, dass DNA das genetische Material des Chromosoms, nicht sein Protein wahrscheinlich war; das Problem wurde entscheidend mit dem 1952-Hershey-Verfolgungsexperiment gesetzt — einer von vielen Beiträgen von der so genannten phage Gruppe, die um Max "Physiker in den Mittelpunkt gestellt ist, hat Biologen" Delbrück gedreht. 1953 haben James D. Watson und Francis Crick, auf die Arbeit von Maurice Wilkins und Rosalind Franklin bauend, vorgeschlagen, dass die Struktur der DNA eine doppelte Spirale war. In ihrer berühmten Zeitung "Deutet die molekulare Struktur von Nukleinsäuren" haben Watson und Crick verschämt bemerkt, "Ist es unserer Benachrichtigung nicht entkommen, die die spezifische Paarung wir sofort verlangt haben, einen möglichen kopierenden Mechanismus für das genetische Material an." Nachdem das Meselson-Stahl 1958-Experiment die halbkonservative Erwiderung der DNA bestätigt hat, war es den meisten Biologen klar, dass Nukleinsäure-Folge irgendwie Aminosäure-Folge in Proteinen bestimmen muss; Physiker George Gamow hat vorgeschlagen, dass ein fester genetischer Code Proteine und DNA verbunden hat. Zwischen 1953 und 1961 gab es wenige bekannte biologische Folgen — entweder DNA oder Protein — aber ein Überfluss an vorgeschlagenen Codesystemen, eine Situation hat noch mehr kompliziert durch die Erweiterung von Kenntnissen der Zwischenrolle der RNS gemacht. Um wirklich den Code zu entziffern, hat es eine umfassende Reihe von Experimenten in der Biochemie und Bakteriengenetik, zwischen 1961 und 1966 — am wichtigsten die Arbeit von Nirenberg und Khorana genommen.

Vergrößerung der molekularen Biologie

Zusätzlich zur Abteilung der Biologie an Caltech, dem Laboratorium der Molekularen Biologie (und seine Vorgänger) an Cambridge und einer Hand voll andere Einrichtungen, ist das Institut von Pasteur ein Hauptzentrum für die molekulare Biologie-Forschung gegen Ende der 1950er Jahre geworden. Wissenschaftler an Cambridge, das von Max Perutz und John Kendrew geführt ist, haben sich auf das sich schnell entwickelnde Feld der Strukturbiologie konzentriert, Röntgenstrahl-Kristallographie mit dem Molekularen Modellieren und den neuen rechenbetonten Möglichkeiten der Digitalcomputerwissenschaft verbindend (sowohl direkt als auch indirekt von der militärischen Finanzierung der Wissenschaft Vorteil habend). Mehrere Biochemiker, die von Frederick Sanger später geführt sind, haben sich dem Laboratorium von Cambridge angeschlossen, die Studie der makromolekularen Struktur und Funktion zusammenbringend. Am Institut von Pasteur sind François Jacob und Jacques Monod dem 1959-Experiment von PaJaMo mit einer Reihe von Veröffentlichungen bezüglich des lac operon gefolgt, der das Konzept der Genregulierung gegründet hat und identifiziert hat, was gekommen ist, um als Bote-RNS bekannt zu sein. Durch die Mitte der 1960er Jahre war der intellektuelle Kern der molekularen Biologie — eines Modells für die molekulare Basis des Metabolismus und der Fortpflanzung — größtenteils abgeschlossen.

Das Ende der 1950er Jahre zum Anfang der 1970er Jahre war eine Periode der intensiven Forschung und Institutionsvergrößerung für die molekulare Biologie, die nur kürzlich eine etwas zusammenhängende Disziplin geworden war. Worin organismic Biologe E. O. Wilson "Die Molekularen Kriege", die Methoden und Praktiker der molekularen Biologie-Ausbreitung schnell genannt hat, häufig kommend, um Abteilungen und sogar komplette Disziplinen zu beherrschen. Molecularization war in Genetik, Immunitätsforschung, Embryologie und Neurobiologie besonders wichtig, während die Idee, dass Leben von einem "genetischen Programm" — einer Metapher Jacob und Monod kontrolliert wird, der von den erscheinenden Feldern der Kybernetik und Informatik vorgestellt ist —, eine einflussreiche Perspektive überall in der Biologie geworden ist. Immunitätsforschung ist insbesondere verbunden mit der molekularen Biologie mit der Neuerung geworden, die beide Wege überflutet: die clonal Auswahl-Theorie, die von Niels Jerne und Frank Macfarlane Burnet Mitte der 1950er Jahre entwickelt ist, hat geholfen, Licht auf die allgemeinen Mechanismen der Protein-Synthese zu werfen.

Der Widerstand gegen den wachsenden Einfluss der molekularen Biologie war in der Entwicklungsbiologie besonders offensichtlich. Protein sequencing hatte großes Potenzial für die quantitative Studie der Evolution (durch die molekulare Uhr-Hypothese), aber Führung von Entwicklungsbiologen hat die Relevanz der molekularen Biologie infrage gestellt, für auf die großen Fragen der Entwicklungsverursachung zu antworten. Abteilungen und Disziplinen haben zerbrochen, weil organismic Biologen ihre Wichtigkeit und Unabhängigkeit behauptet hat: Theodosius Dobzhansky hat die berühmte Erklärung abgegeben, außer der "nichts in der Biologie Sinn im Licht der Evolution" als eine Antwort auf die molekulare Herausforderung hat. Das Problem ist noch kritischer nach 1968 geworden; die neutrale Theorie von Motoo Kimura der molekularen Evolution hat darauf hingewiesen, dass Zuchtwahl nicht die allgegenwärtige Ursache der Evolution mindestens am molekularen Niveau war, und dass molekulare Evolution ein im Wesentlichen verschiedener Prozess von der morphologischen Evolution sein könnte. (Auflösung dieses "molekularen/morphologischen Paradoxes" ist ein Hauptfokus der molekularen Evolutionsforschung seit den 1960er Jahren gewesen.)

Biotechnologie, Gentechnologie und genomics

Die Biotechnologie im allgemeinen Sinn ist ein wichtiger Teil der Biologie seit dem Ende des 19. Jahrhunderts gewesen. Mit der Industrialisierung des Brauens und der Landwirtschaft sind sich Chemiker und Biologen des großen Potenzials von den Menschen kontrollierter biologischer Prozesse bewusst geworden. Insbesondere Gärung hat einen großen Segen zu chemischen Industrien bewiesen. Bis zum Anfang der 1970er Jahre wurde eine breite Reihe der Biotechnologie, von Rauschgiften wie Penicillin und Steroiden zu Nahrungsmitteln wie Chlorella und einzelliges Protein zu gasohol — sowie eine breite Reihe von hybriden ertragsreichen Getreide und landwirtschaftlichen Technologien, der Basis für die Agrarrevolution entwickelt.

Recombinant DNA

Die Biotechnologie im modernen Sinn der Gentechnologie hat in den 1970er Jahren mit der Erfindung von recombinant DNA-Techniken begonnen. Beschränkungsenzyme wurden entdeckt und gegen Ende der 1960er Jahre charakterisiert, die Fersen der Isolierung, dann Verdoppelung, dann Synthese von Virengenen gleich weitermachend. Wenn sie mit dem Laboratorium von Paul Berg 1972 (geholfen von EcoRI vom Laboratorium von Herbert Boyer beginnen, auf Arbeit mit ligase durch das Laboratorium von Arthur Kornberg bauend), stellen Molekularbiologen diese Stücke zusammen, um die ersten transgenic Organismen zu erzeugen. Bald danach haben andere begonnen, plasmid Vektoren zu verwenden und Gene für den antibiotischen Widerstand hinzuzufügen, außerordentlich die Reichweite der recombinant Techniken vergrößernd.

Vorsichtig der potenziellen Gefahren (besonders die Möglichkeit fruchtbare Bakterien mit einem Krebs verursachenden Virengen) hat die wissenschaftliche Gemeinschaft sowie eine breite Reihe von wissenschaftlichen Außenseitern auf diese Entwicklungen sowohl mit der Begeisterung als auch mit ängstlichen Selbstbeherrschung reagiert. Prominente durch den Eisberg geführte Molekularbiologen haben eine vorläufige Stundung auf der recombinant DNA-Forschung vorgeschlagen, bis die Gefahren bewertet werden konnten und Policen geschaffen werden konnten. Diese Stundung wurde größtenteils respektiert, bis die Teilnehmer in der Asilomar 1975-Konferenz für die Recombinant DNA Politikempfehlungen geschaffen haben und beschlossen haben, dass die Technologie sicher verwendet werden konnte.

Im Anschluss an Asilomar haben sich neue Gentechnologie-Techniken und Anwendungen schnell entwickelt. DNA sequencing Methoden hat sich außerordentlich verbessert (den Weg gebahnt von Frederick Sanger und Walter Gilbert), wie oligonucleotide Synthese und transfection Techniken getan hat. Forscher haben gelernt, den Ausdruck von transgenes zu kontrollieren, und liefen bald — sowohl in akademischen als auch in industriellen Zusammenhängen — um Organismen zu schaffen, die dazu fähig sind, menschliche Gene für die Produktion von menschlichen Hormonen auszudrücken. Jedoch war das mehr Einschüchtern-Aufgabe, als Molekularbiologen erwartet hatten; Entwicklungen zwischen 1977 und 1980 haben gezeigt, dass, wegen der Phänomene von Spalt-Genen und dem Verstärken, höhere Organismen ein viel komplizierteres System des Genausdrucks hatten als die Bakterienmodelle von früheren Studien. Die erste derartige Rasse, um menschliches Insulin zu synthetisieren, wurde von Genentech gewonnen. Das hat den Anfang des Biotech-Booms (und damit, des Zeitalters von Genpatenten), mit einem beispiellosen Niveau des Übergreifens zwischen der Biologie, der Industrie und dem Gesetz gekennzeichnet.

Molekulare Systematik und genomics

Vor den 1980er Jahren hatte Protein sequencing bereits Methoden der wissenschaftlichen Klassifikation von Organismen umgestaltet (besonders cladistics), aber Biologen haben bald begonnen, RNS und DNA-Folgen als Charaktere zu verwenden; das hat die Bedeutung der molekularen Evolution innerhalb der Entwicklungsbiologie ausgebreitet, wie die Ergebnisse der molekularen Systematik im Vergleich zu traditionellen auf der Morphologie gestützten Entwicklungsbäumen sein konnten. Im Anschluss an die Pionierideen von Lynn Margulis auf der endosymbiotic Theorie, die meint, dass einige der organelles von eukaryotic Zellen, die vom freien Leben prokaryotic Organismen durch symbiotische Beziehungen, sogar die gesamte Abteilung des Baums des Lebens hervorgebracht sind, revidiert wurden. In die 1990er Jahre sind die fünf Gebiete (Werke, Tiere, Fungi, Protists und Monerans) drei (Archaea, die Bakterien und Eukarya) gestützt auf dem Wegbahnen von Carl Woese molekulare Systematik-Arbeit mit 16 rRNA sequencing geworden.

Die Entwicklung und Popularisierung der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) Mitte der 1980er Jahre (durch Kary Mullis und andere an Cetus Corp.) haben eine andere Wasserscheide in der Geschichte der modernen Biotechnologie gekennzeichnet, außerordentlich die Bequemlichkeit und Geschwindigkeit der genetischen Analyse vergrößernd. Verbunden mit dem Gebrauch von ausgedrückten Folge-Anhängseln hat PCR zur Entdeckung noch vieler Gene geführt, als durch traditionelle biochemische oder genetische Methoden gefunden werden konnte und die Möglichkeit von sequencing kompletten Genomen geöffnet hat.

Die Einheit von vielen der morphogenesis von Organismen vom fruchtbar gemachten Ei bis Erwachsenen hat begonnen, nach der Entdeckung der homeobox Gene, zuerst in Taufliegen, dann in anderen Kerbtieren und Tieren einschließlich Menschen ausgefasert zu werden. Diese Entwicklungen haben zu Fortschritten im Feld der Entwicklungsentwicklungsbiologie zum Verstehen geführt, wie sich die verschiedenen Körperpläne der Tierunterabteilungen entwickelt haben, und wie sie mit einander verbunden sind.

Das Humangenomprojekt — die größte, kostspieligste einzelne biologische Studie jemals übernommen — hat 1988 Unter Führung James D. Watsons, nach der einleitenden Arbeit mit genetisch einfacheren Musterorganismen wie E. coli, S. cerevisiae und C. elegans begonnen. Schrotflinte sequencing und Genentdeckungsmethoden, die von Craig Venter den Weg gebahnt sind — und durch die Finanzversprechung von Genpatenten mit Celera Genomics angetrieben sind — haben zu einer öffentlich-privaten sequencing Konkurrenz geführt, die im Kompromiss mit dem ersten Entwurf der Folge der menschlichen DNA geendet hat, hat 2000 bekannt gegeben.

Das einundzwanzigste Jahrhundert biologische Wissenschaften

Am Anfang des 21. Jahrhunderts sind biologische Wissenschaften mit vorher unterschiedenen neuen und klassischen Disziplinen wie Physik in Forschungsfelder wie Biophysik zusammengelaufen. Fortschritte wurden in der analytischen Chemie und Physik-Instrumentierung einschließlich verbesserter Sensoren, Optik, Leuchtspurgeschosse, Instrumentierung, Signalverarbeitung, Netze, Roboter, Satelliten gemacht, und schätzen Macht für Datenerfassung, Lagerung, Analyse, das Modellieren, die Vergegenwärtigung und die Simulationen. Diese Technologiefortschritte haben theoretische und experimentelle Forschung einschließlich der Internetveröffentlichung der molekularen Biochemie, biologischen Systeme und Ökosystem-Wissenschaft erlaubt. Dieser ermöglichte Weltzugang zu besseren Maßen, theoretischen Modellen, komplizierten Simulationen, Theorie prophetisches Musterexperimentieren, Analyse, Weltinternet Beobachtungsdatenbericht, öffnet gleichrangige Rezension, Kollaboration und Internetveröffentlichung. Neue Felder der biologischen Wissenschaftsforschung sind einschließlich Bioinformatics, Theoretischer Biologie, Rechenbetonten genomics, Astrobiology und Synthetic Biology erschienen.

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