حیات مشخصه‌ای است که موجودات فیزیکی را با فرآیندهای بیولوژیکی، مانند فرآیندهای سیگنال دهی و خودپایدار، از موجوداتی که این کارکردها متوقف شده‌اند، یا به این دلیل که هرگز چنین عملکردی نداشته‌اند و به عنوان بی‌جان طبقه‌بندی می‌شوند، متمایز می‌کند.
در هسته خود، زندگی با مجموعه‌ای از معیارها، از جمله توانایی رشد، تولید مثل، حفظ هموستاز، پاسخ به محرک‌ها و سازگاری با محیط در طول زمان از طریق تغییراتی که در طول تولیدمثل منتقل می‌شود، تعریف می‌شود. زیست شناسی ، مطالعه حیات، طیف وسیعی از موجودات را از باکتری های تک سلولی ساده تا موجودات چند سلولی پیچیده مانند انسان را پوشش می دهد.
همه موجودات زنده از سلول‌ها تشکیل شده‌اند که آنها را به بلوک‌های اصلی زندگی تبدیل می‌کند. یک سلول می تواند به طور مستقل یا به عنوان بخشی از یک ارگانیسم چند سلولی عمل کند. سلول ها فرآیندهای شیمیایی لازم برای بقا از جمله تبدیل غذا به انرژی و ساخت پروتئین را انجام می دهند.
دو نوع سلول وجود دارد: پروکاریوتی و یوکاریوتی . سلول های پروکاریوتی ساده تر هستند و فاقد هسته هستند، مانند باکتری. سلول های یوکاریوتی که در گیاهان و جانوران یافت می شوند دارای هسته و سایر ساختارهای تخصصی به نام اندامک هستند.
ژنتیک مطالعه وراثت و تنوع موجودات است. ماده ژنتیکی، DNA، حاوی دستورالعمل هایی برای رشد، عملکرد، رشد و تولید مثل همه موجودات زنده است. ساختار DNA، یک مارپیچ دوگانه، توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک کشف شد که نشان می‌دهد چگونه اطلاعات ژنتیکی از والدین به فرزندان منتقل می‌شود.
DNA از طریق فرآیندی به نام میتوز برای رشد و ترمیم و میوز برای تولید گامت در تولید مثل جنسی تکثیر می شود. کد ژنتیکی درون DNA از چهار نوکلئوتید (A، T، C، G) تشکیل شده است که ویژگی‌های فیزیکی و ویژگی‌های یک موجود زنده را تعیین می‌کنند.
تکامل توسط انتخاب طبیعی فرآیندی است که در آن موجودات زنده در طول زمان در نتیجه تغییرات در صفات فیزیکی یا رفتاری قابل ارث تغییر می کنند. چارلز داروین و آلفرد راسل والاس پیشنهاد کردند که ارگانیسم هایی که به بهترین وجه برای محیطشان مناسب هستند، احتمال بیشتری برای زنده ماندن و تولید مثل دارند.
مثال: منقار فنچ ها در جزایر گالاپاگوس در طول نسل ها تکامل یافته اند تا با نوع غذای موجود برای آنها سازگاری بیشتری داشته باشند.
همه موجودات زنده برای انجام فرآیندهای زندگی به انرژی نیاز دارند. انرژی در سیستم‌های بیولوژیکی عمدتاً از خورشید می‌آید و از طریق فرآیندی به نام فتوسنتز توسط گیاهان گرفته می‌شود. معادله فتوسنتز را می توان به صورت زیر نشان داد: \(6CO_2 + 6H_2O + light \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2\)
حیوانات با مصرف گیاهان یا جانوران دیگر انرژی به دست می‌آورند و غذا را طی فرآیندی به نام تنفس سلولی تجزیه می‌کنند که می‌توان آن را برعکس معادله فتوسنتز خلاصه کرد.
هموستاز توانایی ارگانیسم برای حفظ شرایط داخلی ثابت علیرغم تغییرات خارجی است. این شامل تنظیم دما، pH، هیدراتاسیون و غیره است. به عنوان مثال، انسان ها برای خنک شدن در شرایط گرم عرق می کنند، که پاسخی مستقیم برای حفظ هموستاز است.
یک اکوسیستم از تمام موجودات زنده در یک منطقه خاص به همراه محیط فیزیکی آنها تشکیل شده است. این شامل گیاهان، حیوانات، میکروارگانیسم ها، آب، سنگ ها و خاک است. اکوسیستم ها با جریان انرژی از طریق زنجیره های غذایی و شبکه ها و چرخه ای از مواد مغذی مشخص می شوند.
موجودات زنده به روش های پیچیده ای با یکدیگر و محیط خود تعامل دارند. روابط شکارچی و طعمه ، همزیستی (متقابل گرایی، همسوگرایی، انگلی) و رقابت نمونه هایی از این تعاملات هستند که نقش مهمی در تعادل اکولوژیکی دارند.
تنوع زیستی به تنوع و تنوع حیات روی زمین اشاره دارد. این تنوع در سطوح مختلفی از جمله تنوع گونه ای، ژنتیکی و اکوسیستمی رخ می دهد. تنوع زیستی بالا بسیار مهم است زیرا به اکوسیستم ها کمک می کند تا انعطاف پذیر باقی بمانند و خدمات ضروری مانند آب پاک، گرده افشانی و کنترل بیماری ها را به انسان ارائه دهند.
زیست شناسی حفاظتی بر حفاظت و حفظ تنوع زیستی از طریق مدیریت اکوسیستم ها و حیات وحش تمرکز دارد. راهبردها شامل ایجاد مناطق حفاظت شده، احیای زیستگاه ها و تلاش برای مبارزه با آلودگی و تغییرات آب و هوایی است.
مطالعه زیست شناسی انسان شامل درک پیچیدگی های بدن انسان، سیستم های آن و نحوه تعامل آنها برای زنده نگه داشتن ما است. سیستم های مهم شامل سیستم گردش خون است که خون را در سراسر بدن حمل می کند. سیستم تنفسی که اکسیژن را می گیرد و دی اکسید کربن را دفع می کند. سیستم گوارشی که غذا را به مواد مغذی تجزیه می کند. و سیستم عصبی که اعمال و اطلاعات حسی را هماهنگ می کند.
سلامت انسان و بیماری نیز بخش مهمی از مطالعات بیولوژیکی را تشکیل می‌دهند که چگونگی حفظ سلامت از طریق رژیم غذایی، ورزش و پیشگیری از بیماری‌ها را بررسی می‌کنند. تحقیقات در زمینه ژنتیک و زیست شناسی مولکولی منجر به پیشرفت در پزشکی، بهبود تشخیص بیماری و درمان می شود.
با پیشرفت تکنولوژی، درک ما از زندگی نیز افزایش می یابد. بیوتکنولوژی، استفاده از سیستم‌های زنده و موجودات زنده برای توسعه یا تولید محصولات، زمینه‌هایی مانند کشاورزی، پزشکی و حفاظت از محیط زیست را متحول می‌کند. مهندسی ژنتیک، از جمله ویرایش ژن CRISPR-Cas9، امکاناتی را برای درمان بیماری های ژنتیکی و بهبود عملکرد محصول ارائه می دهد.
علاوه بر این، زیست شناسی مصنوعی، شاخه ای بین رشته ای از علم که زیست شناسی و مهندسی را ترکیب می کند، با طراحی و ساخت قطعات و سیستم های بیولوژیکی جدید یا طراحی مجدد قطعات موجود برای اهداف مفید، اشکال جدیدی از زندگی را ایجاد می کند. این امر می تواند منجر به پیشرفت هایی در تولید انرژی های تجدیدپذیر، پلاستیک های زیست تخریب پذیر و حتی شکل دهی زمین های دیگر به منظور قابل سکونت کردن آنها برای انسان شود.
در نتیجه، اکتشاف حیات از مقیاس میکروسکوپی سلول‌ها و ژن‌ها تا فعل و انفعالات پیچیده درون اکوسیستم‌ها زیبایی و پیچیدگی جهان بیولوژیکی را آشکار می‌کند. از طریق مطالعه زیست شناسی، ما نه تنها در مورد ماهیت وجود خود، بلکه در مورد مکانیسم هایی که زندگی را بر روی زمین حفظ می کند، بینشی به دست می آوریم. همانطور که ما به کشف رازهای زندگی ادامه می دهیم، با ملاحظات اخلاقی و مسئولیت استفاده از دانش خود به نفع همه موجودات زنده و حفظ محیط زیست روبرو هستیم.
