دنیای زنده
زیستشناسی چیست؟
زیستشناسی شاخهای از علوم تجربی است و به بررسی علمی جانداران و فرایندهای زیستی میپردازد؛ پایهاش مشاهده و جستوجوی علت پدیدههاست. علوم تجربی فقط به پدیدههای قابل مشاهده و آزمایش میپردازند؛ زیبایی، هنر و ارزشهای اخلاقی در حوزۀ آن نیستند. جانداران سامانهاند: اجزایشان با هم در ارتباطاند و کل از مجموع اجزا بیشتر است، پس شناخت آنها نیازمند بررسی هم اجزا و هم ارتباط بین اجزاست. زیستشناسان امروزی از آمار، شیمی، مهندسی و هوش مصنوعی هم بهره میگیرند.
فناوریهای نوین مثل فناوری اطلاعات، مهندسی ژنتیک (انتقال ژن برای ایجاد صفات خاص) و زیستشناسی مصنوعی، مسائل اخلاقی تازهای مثل محرمانگی اطلاعات ژنتیکی و حقوق جانوران را پیش کشیدهاند. زیستشناسی در خدمت انسان است: در تأمین غذای سالم، حفاظت از بومسازگانها (مثال کنکوری: خشک شدن دریاچۀ ارومیه بر اثر خشکسالی و کشاورزی بیرویه)، تأمین انرژیهای تجدیدپذیر (سوخت زیستی از جانداران امروزی، برخلاف سوخت فسیلی) و سلامت و درمان (پزشکی شخصی، شبکیۀ مصنوعی).
دانشمند مسلمان ابنهیثم (قرن چهارم هجری) بر تجربه، آزمایش، مشاهده، استدلال عقلی و پرهیز از داوری شتابزده تأکید داشت — همان اصولی که امروز پایۀ روش علمیاند.
گسترۀ حیات
جانداران هفت ویژگی مشترک دارند: نظم و ترتیب، همایستایی (هومئوستازی، یعنی حفظ محیط درونی در محدودۀ ثابت)، رشد و نمو، جذب و مصرف انرژی، پاسخ به محیط، تولیدمثل و سازش با محیط. رشد افزایش کمّی اندازه یا تعداد یاخته است و نمو گذر کیفی از مرحلهای به مرحلۀ دیگر — این دو مفهوم با هم فرق دارند.
حیات ده سطح سازمانیابی دارد: یاخته ← بافت ← اندام ← دستگاه ← فرد ← جمعیت ← اجتماع ← بومسازگان ← زیستبوم ← کرهزیست. گونه گروهی از جانداران مشابه است که میتوانند با هم تولیدمثل کنند و نتاج بارور بدهند؛ جمعیت افراد یک گونه در زمان و مکان خاص است؛ بومسازگان از عوامل زنده و غیرزنده و تأثیر متقابلشان تشکیل میشود.
یاخته و بافت در بدن انسان
مولکولهای زیستی چهار دستهاند: کربوهیدراتها (C، H، O) که از مونوساکارید (گلوکز) تا پلیساکارید (نشاسته در گیاهان، گلیکوژن در جانوران و قارچها، سلولز در گیاهان) متغیرند؛ لیپیدها (C، H، O با نسبت متفاوت) شامل تریگلیسرید برای ذخیرۀ انرژی (هر گرمش دو برابر کربوهیدرات انرژی دارد) و فسفولیپید که سازندۀ اصلی غشای یاخته است؛ پروتئینها (دارای نیتروژن) از اسیدهای آمینه ساخته میشوند و در انقباض ماهیچه، انتقال مواد و کار آنزیمی نقش دارند؛ و اسیدهای نوکلئیک (دارای نیتروژن و فسفر) که DNA اطلاعات وراثتی را در آنها نگه میدارد.
یاختۀ جانوری از هسته (حاوی DNA، کنترل فعالیتها)، سیتوپلاسم با اندامکهایی مثل ریبوزوم، شبکههای آندوپلاسمی، دستگاه گلژی، میتوکندری و لیزوزوم، و غشای نیمهتراوا تشکیل شده است. مواد از چهار راه بدون انرژی (انتشار ساده، انتشار تسهیلشده، اسمز) یا با مصرف ATP (انتقال فعال، آندوسیتوز، اگزوسیتوز) وارد و خارج یاخته میشوند؛ در اسمز، آب از فشار اسمزی کمتر به بیشتر حرکت میکند.
بدن انسان چهار نوع بافت دارد: پوششی (پوشش سطوح و مجاری، با یاختههای فرشیسنگی، مکعبی، استوانهای یا چندلایه بسته به محل)، پیوندی (یاخته و مادۀ زمینهای و رشتههای کلاژن، مثل بافت سست، متراکم و چربی)، ماهیچهای (مخطط ارادی، صاف و قلبی غیرارادی) و عصبی (نورونها با جسم یاختهای، دندریت و آکسون که یاختههای ماهیچه را برای انقباض تحریک میکنند).