ما هو علم الأحياء وفروعه المختلفة؟
ببساطة علم الأحياء هو دراسة الحياة بكل عظمتها؛ إذ يتعلق الأمر بجميع أشكال الحياة، من الطحالب أُحادية الخلية إلى أكبر الأفيال الإفريقية، وقد صاغه عالم الأحياء الفرنسي "جان بابتيست بيير أنطوان دي مونيه دي لامارك" في عام 1802، وتأتي كلمة علم الأحياء (Biology) من الكلمات اليونانية (Bios) التي تعني الحياة، و(Logos) التي تعني الدراسة، وفي مقالنا الآتي سنتعرف إلى فروعه المختلفة؛ لذا تابعوا معنا.
فروع علم الأحياء المختلفة:
علم الأحياء هو علم شامل بداخله فروع عدة - نقية (علم النبات وعلم الحيوان) وتطبيقية (التكنولوجيا الحيوية والهندسة الطبية الحيوية) - لكل منها تركيزها الفريد، فدعنا نلقي نظرةً على بعض الفروع الهامة لعلم الأحياء.
فروع علم الأحياء بناءً على نهج الدراسة:
يتضمن ذلك الفروع التي تركز على عمليات بيولوجية محددة، مثل التفاعل العضوي إما بين الكائنات الحية المختلفة أو داخل نفس الكائن الحي.
1. علم التشريح:
أبو علم التشريح "أندرياس فيزاليوس"، ويركز علم التشريح على دراسة الهياكل المادية وأعضاء الكائنات الحية، وفيه العديد من التخصصات الفرعية، وأهمها التشريح الإجمالي أو العياني والتشريح المجهري؛ إذ يتعامل التشريح العياني مع الهياكل التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة، بينما يتضمن التشريح المجهري دراسة المستوى الخلوي للأعضاء والهياكل الداخلية.
2. علم وظائف الأعضاء:
أبو علم وظائف الأعضاء التجريبي الحديث "كلود برنارد"، فعلم وظائف الأعضاء هو دراسة كيفية عمل جسم الإنسان؛ إذ يصف الكيمياء والفيزياء وراء وظائف الجسم من نقل الإشارات في الخلايا إلى كيفية عمل أنظمة الأعضاء معاً.
يشكل علم وظائف الأعضاء الجسر بين جميع العلوم الطبية الحيوية الأخرى، وهو يتيح وصف المعلومات المكتسبة من البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة والصيدلة والفيزياء الحيوية والكيمياء الحيوية بطريقة متكاملة يمكن تطبيقها بعد ذلك لتحسين نوعية الحياة.
3. علم التصنيف:
أبو علم التصنيف "كارولوس لينيوس"، فالتصنيف هو علم تسمية وتصنيف الكائنات الحية بناءً على خصائصها المورفولوجية والجينية والكيميائية الحيوية، كما يركز على تحديد أوجه التشابه والاختلاف بين الأنواع.
4. علم الأمراض:
أبو علم الأمراض المجهري "رودولف فيرشو"؛ إذ يركز علم الأمراض على سبب الأمراض وأصلها وطبيعتها، وإنَّه يدعم كل شيء من الوقاية إلى العلاج ورعاية المرضى.
5. علم الحفريات:
أبو علم الحفريات "جورج كوفييه"، فعلم الحفريات هو دراسة الحياة القديمة على الأرض بناءً على الأحافير؛ والأحافير هي بقايا النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا والكائنات وحيدة الخلية الأخرى التي تم استبدالها بصخور رسوبية أو انطباعات لكائنات محفوظة في الصخور، وإنَّه علم متعدد التخصصات يشمل الجيولوجيا وعلم الآثار والكيمياء والبيولوجيا والأنثروبولوجيا.
6. علم المناعة:
أبو علم المناعة "لويس باستور"، وعلم المناعة هو فرع جديد نسبياً من علم الأحياء يغطي كيفية عمل الجهاز المناعي للكائن الحي ضد الأجسام الغريبة بما في ذلك مسببات الأمراض وكذلك التجارب المتعلقة بكيفية بناء المناعة.
7. علم الوراثة:
أبو علم الوراثة "جريجور مندل"، وعلم الوراثة هو فرع من فروع علم الأحياء يدرس كيف تنتقل الصفات المختلفة التي تسمى السمات من الآباء إلى الأبناء، وعلم الوراثة هو أساس كل شيء عن الجينات والحمض النووي والحمض النووي الريبي، كما أنَّه يعطي نظرةً ثاقبةً لما يجعل الكائن الحي فريداً، ولماذا تنتشر أمراض معينة في العائلات وأكثر من ذلك.
8. علم تحسين النسل (اليوجينا):
أبو علم تحسين النسل "فرانسيس جالتون"، وقد نشأ فرع آخر جديد نسبياً من علم الأحياء في أوائل القرن العشرين؛ إذ يدعو علم تحسين النسل إلى تحسين حياة الإنسان من خلال الانتقاء الجيني، ولقد قطع علم تحسين النسل الحديث - المعروف أيضاً باسم الهندسة الوراثية البشرية - شوطاً طويلاً ويوفر الأمل في علاج العديد من الاضطرابات الوراثية، ومع ذلك ما يزال موضوع نقاش ساخناً.
9. علم البيئة:
أبو الإيكولوجيا الحديثة "يوجين أودوم"، فعلم البيئة هو مجال متعدد التخصصات يشمل علم الأحياء وعلوم الأرض، ويدرس التفاعلات بين الكائنات الحية وبيئتها؛ إذ إنَّه يعطي نظرةً ثاقبةً لفوائد النظام البيئي وتأثير تدمير النظام البيئي والاستدامة وما إلى ذلك، كما توفر الدراسات البيئية أيضاً معلوماتٍ عن كيفية استخدام الموارد الطبيعية بطرائق تجعل الأرض صحيةً للأجيال القادمة.
10. علم الأجنة:
أبو علم الأجنة المقارن الحديث "كارل إرنست فون باير"، فعلم الأجنة هو فرع من فروع علم الأحياء يهتم بتكوين الجنين؛ أي تطوُّر الجنين من خلية بويضة مخصبة، وبمعناه الواسع، علم الأجنة ينطوي على جانبين:
- تطور الجنين الذي يتعامل مع تطور الكائن الحي.
- علم الوراثة الذي يهتم بالكائنات الحية ونشوئها التطوري، وتساعد الدراسات الجنينية أيضاً على فهم الاضطرابات الخلقية بشكل أفضل وتطوير علاجات فعالة.
11. علم الأحياء الاجتماعي:
أبو علم الأحياء الاجتماعي "إدوارد أوسبورن ويلسون"، وهو مفهوم مثير للاهتمام نسبياً تم تقديمه في السبعينيات؛ إذ يتعامل علم الأحياء الاجتماعي مع كيفية قيادة الانتقاء الطبيعي الأنماط السلوكية في جميع الكائنات الحية، بما في ذلك البشر، ويسمى أيضاً علم البيئة السلوكي.
فروع علم الأحياء بناءً على الكائنات الحية تركز هذه الفئة على دراسة الفروع الفردية للحياة.
12. علم النبات:
أبو علم النبات "ثيوفراستوس"، فعلم النبات هو دراسة الحياة النباتية، وبمعنى أوسع يتعامل مع الأسماء والبنية والبيئة والموائل وأهمية المملكة النباتية، وبعض فروع علم النبات هي:
- العلوم الزراعية - دراسة النباتات الهامة اقتصادياً وإنتاجها.
- الهندسة الزراعية - إنتاج المحاصيل وإصلاح التربة.
- تربية النبات - يتعامل مع تطوير أنواع محسنة من النباتات.
- علم الطحالب - دراسة أنواع الطحالب.
- علم الأعشاب - يدرس الأعشاب بأنواعها.
- علم الأشجار - دراسة النباتات الخشبية مثل الشجيرات والأشجار.
- علم النبات العرقي - دراسة النباتات وعلاقتها بالبشر.
- البستنة - دراسة زراعة النباتات.
- علم الطلع - دراسة حبوب اللقاح والجراثيم.
- علم دراسة الأحداث البيولوجية - دراسة توقيت إزهار وتكاثر وإنبات الجذور والبراعم.
13. علم الحيوان:
أبو علم الحيوان "أرسطو"، وعلم الحيوان هو فرع من فروع علم الأحياء الذي يتعامل مع دراسة المملكة الحيوانية؛ إذ يركز على كل شيء بدءاً من تطور الحيوانات وسلوكها وعلم وظائفها، وبعض أقسامه الفرعية هي:
- علم الحشرات - دراسة الحشرات.
- علم الزواحف - دراسة البرمائيات والزواحف.
- علم الأسماك - دراسة الأسماك.
- علم الثدييات - دراسة الثدييات.
- علم الطيور - دراسة الطيور.
- علم التهجين - دراسة التهجين الحيواني والنباتي.
- علم الرئيسيات - دراسة الرئيسيات.
14. علم الأحياء الدقيقة:
أبو علم الأحياء الدقيقة "أنتوني فان ليفينهوك"، فعلم الأحياء الدقيقة هو دراسة الكائنات الحية الدقيقة الصغيرة جداً التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، وإنَّه مجال واسع من العلوم يشمل:
- علم الجراثيم (دراسة البكتيريا).
- علم الفيروسات (دراسة الفيروسات).
- علم الفطريات (دراسة الأبواغ الفطرية).
- علم الطحالب (دراسة الأشنيات).
- علم الطفيليات (دراسة الطفيليات)، وفروع أخرى من علم الأحياء .
- علوم الأحياء بناءً على وجهة نظر تطورية.
15. علم الأحياء التطوري:
إنَّه الفرع الأوسع لعلم الأحياء المعني بأصل وتنويع وتكييف أشكال الحياة على الأرض، كما يشمل أيضاً تخصصات أخرى في علم الأحياء مثل علم النظاميات الحيوية وعلم الوراثة والبيئة وعلم الحفريات، وبعض الموضوعات الساخنة التي تجري دراستها حالياً هي تطور الأنواع والانحراف الجيني والتطور الجزيئي.
16. علم الأحياء النمائي:
علم الأحياء النمائي هو مجال فرعي من علم الأحياء التطوري يدرس العمليات الأساسية التي تبدأ من إخصاب البويضة إلى تحولها إلى كائن حي كامل؛ إذ يركز علم الأحياء النمائي الحديث أيضاً على نمو وتطور الكائنات الحية على المستويات الخلوية والجينية والتطورية.
17. علم الأثر الأحفوري:
إنَّه فرع رائع من علم الأحياء يحل ألغاز الحفريات؛ إذ يتابع علماء الأحياء آثار أقدام النباتات والحيوانات في محاولة منهم لإعادة بناء سلسلة من الأحداث لتحديد الكائنات الحية الميتة منذ فترة طويلة، وإنَّه علم متعدد التخصصات يشمل علم الحفريات وعلم الأحياء وعلم الرواسب والطبقات وعلم التربة وعلم مورفولوجيا الأرض، وفي الآونة الأخيرة يمر علم (Neoichnology) - دراسة الآثار الحديثة والمنتجة تجريبياً - بثورة تقدُّم قوية جداً.
18. علم التخلق:
إنَّه مجال ناشئ في علم الأحياء؛ إذ يصف علم الجينات التقليدي الطريقة التي ينتقل بها الحمض النووي في جيناتنا من الآباء إلى الأبناء، في حين أنَّ علم التخلق يصف كيف يؤدي تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها إلى تكوين أنواع مختلفة من الخلايا في الجسم، كما يدرس تأثير العوامل البيئية وأسلوب الحياة في الجينات، والمعنى الحرفي لمصطلح علم التخلق هو "فوق الجينات".
فروع متعددة التخصصات في علم الأحياء:
علم الأحياء معقد، كما أنَّه يرتبط مع التخصصات العلمية الأخرى، ومن ثمَّ تشكيل العديد من الفروع الجديدة، وهذا يمكِّننا من فهم الموضوع بطريقة أفضل في ضوء مبادئ العلوم الأخرى، وفيما يأتي بعض الفروع متعددة التخصصات الهامة في علم الأحياء:
1. الفيزياء الحيوية:
تُعرف الفيزياء الحيوية أيضاً باسم الفيزياء البيولوجية، وهي تستخدم مبادئ الفيزياء والتحليل الرياضي ونمذجة الكمبيوتر لدراسة الظواهر البيولوجية، ومثال عن تلك المبادئ الفيزيائية الأساسية للرافعة هي التي تسمح بحركة أطرافنا.
2. الكيمياء الحيوية:
تتعامل مع تطبيق الكيمياء لدراسة العمليات البيولوجية على المستوى الخلوي والجزيئي، وهي مثال عن التنظيم الكيميائي لعملية التمثيل الغذائي البشري.
3. الرياضيات الحيوية:
تعرف أيضاً باسم علم الأحياء الرياضي، وهو يدمج الرياضيات وعلم الأحياء وعلوم الحاسوب لدراسة العمليات البيولوجية وتحليلها، ومثال عن ذلك التحليل السكاني للأنواع المهددة بالانقراض.
4. الجغرافيا الحيوية:
يدرس توزيع الأنواع فيما يتعلق بالزمان والمكان الجيولوجيين، وقد يختلف توزيع الأنواع جغرافياً ويعتمد على الفصل بين خطوط العرض والموائل، فالتخصصات الفرعية للجغرافيا الحيوية هي الجغرافيا الحيوانية (تتضمن توزيع الحيوانات) والجغرافيا النباتية (توزيع النباتات).
5. علم الاقتصاد الحيوي:
إنَّه فرع جديد ومتقدم من علم الأحياء يتضمن دراسة الكائنات الحية باستخدام النماذج الاقتصادية، على سبيل المثال، قيمة التكلفة أو الربح لعائد المحصول.
في الختام:
كنا معكم في هذا المقال وتعرفنا معاً إلى علم الأحياء وفروعه المختلفة الموزعة بناءً على نهج الدراسة والكائنات الحية ووجهة النظر التطورية، إضافة إلى بعض التخصصات المتعددة الأخرى، على أمل تحقيقه للفائدة المرجوة منه.