علم الأحياء هوالعلم الطبيعي الذي يركز على دراسة الحياة و الكائنات الحية ، بما في ذلك بنيتها ، وظيفتها ، نموها ، تفاعلاتها ، تطورها ، توزيعها ، و تصنيفها. يتسع نطاق المجال و ينقسم إلى العديد من المجالات المتخصصة ، مثل علم التشريح و علم وظائف الأعضاء و علم السلوك و علم الوراثة ، و غيرها الكثير.
جميع الكائنات الحية تشترك في قليل من السمات الرئيسية: تنظيم الخلايا ، و توريث المواد الجينية و القدرة على التكيف/التطور ، و التمثيل الغذائي لتنظيم احتياجات الطاقة ، و القدرة على التفاعل مع البيئة ، و الحفاظ على التوازن ، و التكاثر ، و القدرة على النمو و التغيير.
وعلى الرغم من تعقيدها ، فإن الحياة منظمة و مركبة. تشير نظرية الخلية في علم الأحياء إلى أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلية أو أكثر. الخلية هي الوحدة الأساسية للحياة ، و جميع الخلايا تنشأ من خلايا موجودة سابقا. حتى الكائنات وحيدة الخلية ، مثل البكتيريا ، لديها بنية تسمح لها بالقيام بالوظائف الأساسية ، مثل التفاعل مع البيئة و القيام بتفاعلات كيميائية تحافظ على الحياة ، أو التمثيل الغذائي. أما في الكائنات متعددة الخلايا ، تعمل الخلايا معا لتشكيل الأنسجة و الأعضاء ، و نظم الأجهزة ، و أخيرا ، الكائنات الحية بأكملها. و يمكن أن يمتد هذا التنظيم الهرمي أكثر إلى السكان ، المجتمعات ، النظم البيئية و المحيط الحيوي.
المادة الجينية للكائن الحي ، و هي ”المخططات“ البيولوجية المشفرة في الحمض النووي الخاص به ، يتم تمريرها إلى ذريته. على مدى عدة أجيال ، يتم تشكيل المواد الجينية من قبل البيئة الحيوية (الحية) و اللاحيوية (غير الحية). و تسمى هذه العملية التكيف. فيكون لدى نسل الآباء المتكيفين بشكل جيد ، احتمال كبير للبقاء على قيد الحياة في ظروف مماثلة لتلك التي عاش فيها آباؤهم.
وتسمى العملية ، التي تزيد فيها الصفات الموروثة من البقاء و التكاثر ، الانتقاء الطبيعي. الانتقاء الطبيعي هو الآلية المركزية للتطور. على سبيل المثال ، تعيش بعض فئران الكنغر في مناطق حارة و جافة مع هطول أمطار قليلة. لتجنب الحرارة الحادة و الحفاظ على الماء ، فإنها تحفر في التربة حيث تكون أكثر برودة ، و تخفض معدل الأيض لإبطاء التبخر. و بهذه الطريقة ، فإن جينات فئران الكنغر _ تمرر ترميز هذا السلوك بالوراثة عبر الأجيال _ مما يمكّن الحيوان من البقاء على قيد الحياة في مثل هذه الظروف البيئية القاسية.
يجب أن تكون الكائنات الحية قادرة أيضا على التفاعل بنجاح مع بيئتها. و هذا يشمل ، ليس فقط القدرة على التنقل في العالم من حولهم بحثا عن الموارد أو الازواج المحتملين ، و لكن يشمل أيضا تنظيم بيئاتهم الداخلية. التوازن هو قدرة الكائن الحي على الحفاظ على ظروف داخلية ثابتة. على سبيل المثال ، يحافظ البشر على درجة حرارة أجسامهم ثابتة. إذا أحسوا بالبرودة ، يرتجفون ؛ و إذا أحسوا بالحرارة الشديدة ، فإن أجسامهم تبدأ في التعرق. كما تحافظ الكائنات الحية على الأيض _ العمليات الكيميائية التي تنظم احتياجات الطاقة. على سبيل المثال ، النباتات تقوم بتحويل أشعة الشمس إلى السكر و تخزن الطاقة الكيميائية في الأدينوسين ثلاثي الفوسفات.
في حين أن ”ما هو علم الأحياء؟“ و ”ما هي الحياة؟“ قد تبدو و كأنها أسئلة أساسية ، فهي مهمة للفهم و هي شروط مسبقة لطرح أسئلة أكثر تعقيداً. على سبيل المثال ، بدون فهم المبادئ الأساسية للحياة _ مثل كيفية انقسام الخلايا و تناسخها _ سيكون من الصعب التحقق من أسباب السرطان. و تتيح هذه المعرفة أيضاً للعلماء تطوير الأدوات و الأساليب اللازمة لدراسة العمليات البيولوجية.
