Uhai ni sifa inayotofautisha vyombo vya kimwili na michakato ya kibayolojia, kama vile mchakato wa kuashiria na kujitegemea, kutoka kwa wale ambao hawana, ama kwa sababu kazi hizo zimekoma, au kwa sababu hazijawahi kuwa na kazi kama hizo na zimeainishwa kama zisizo hai.
Katika msingi wake, maisha hufafanuliwa na seti ya vigezo, ikiwa ni pamoja na uwezo wa kukua, kuzaliana, kudumisha homeostasis, kukabiliana na uchochezi, na kukabiliana na mazingira kwa muda kupitia mabadiliko yaliyopitishwa wakati wa uzazi. Biolojia , utafiti wa maisha, unashughulikia wigo mkubwa wa viumbe kutoka kwa bakteria sahili yenye seli moja hadi viumbe changamano cha chembe chembe nyingi kama binadamu.
Viumbe vyote vilivyo hai vinaundwa na seli, na kuzifanya kuwa msingi wa ujenzi wa maisha. Seli inaweza kufanya kazi kwa kujitegemea au kama sehemu ya kiumbe cha seli nyingi. Seli hutekeleza michakato ya kemikali muhimu kwa ajili ya kuishi, ikiwa ni pamoja na kubadilisha chakula kuwa nishati na kutengeneza protini.
Kuna aina mbili za seli: Prokaryotic na Eukaryotic . Seli za prokaryotic ni rahisi na hazina kiini, kama vile bakteria. Seli za yukariyoti, zinazopatikana katika mimea na wanyama, zina kiini na miundo mingine maalumu inayoitwa organelles.
Jenetiki ni utafiti wa urithi na tofauti katika viumbe. Chembe za urithi, DNA, hubeba maagizo ya ukuzi, utendaji kazi, ukuzi, na uzazi wa viumbe vyote vilivyo hai. Muundo wa DNA, unaoitwa double helix, uligunduliwa na James Watson na Francis Crick, ukifichua jinsi taarifa za kijeni hupitishwa kutoka kwa wazazi hadi kwa watoto.
DNA hujirudia kupitia mchakato unaoitwa mitosis kwa ukuaji na ukarabati, na meiosis kwa ajili ya kuzalisha gametes katika uzazi wa ngono. Nambari ya urithi ndani ya DNA inaundwa na nyukleotidi nne (A, T, C, G), ambazo huamua sifa za kimwili na sifa za kiumbe.
Mageuzi kwa uteuzi wa asili ni mchakato ambao viumbe hubadilika kwa wakati kama matokeo ya mabadiliko ya sifa za kimwili au kitabia zinazoweza kurithiwa. Charles Darwin na Alfred Russel Wallace walipendekeza kwamba viumbe hao wanaofaa zaidi kwa mazingira yao wana uwezekano mkubwa wa kuishi na kuzaliana.
Mfano: Midomo ya swala kwenye Visiwa vya Galápagos imebadilika kwa vizazi ili kuendana vyema na aina ya chakula kinachopatikana kwao.
Viumbe vyote vilivyo hai vinahitaji nishati kutekeleza michakato ya maisha. Nishati katika mifumo ya kibiolojia hutoka kwa Jua na inachukuliwa na mimea kupitia mchakato unaoitwa photosynthesis . Mlinganyo wa usanisinuru unaweza kuwakilishwa kama: \(6CO_2 + 6H_2O + light \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2\)
Wanyama hupata nishati kwa kuteketeza mimea au wanyama wengine, wakivunja chakula katika mchakato unaoitwa cellular respiration , ambao unaweza kufupishwa na kinyume cha mlinganyo wa usanisinuru.
Homeostasis ni uwezo wa kiumbe kudumisha hali ya ndani ya kila wakati licha ya mabadiliko ya nje. Hii ni pamoja na kudhibiti halijoto, pH, uwekaji maji, na zaidi. Kwa mfano, binadamu jasho kwa baridi chini katika hali ya joto, majibu ya moja kwa moja kudumisha homeostasis.
Mfumo wa ikolojia unajumuisha viumbe vyote vilivyo hai katika eneo fulani, pamoja na mazingira yao ya kimwili. Inajumuisha mimea, wanyama, microorganisms, maji, mawe, na udongo. Mifumo ya ikolojia ina sifa ya mtiririko wa nishati kupitia minyororo ya chakula na mtandao, na mzunguko wa virutubisho.
Viumbe hai huingiliana na kila mmoja na mazingira yao kwa njia ngumu. Mahusiano ya wawindaji waharibifu , ulinganifu (kuheshimiana, commensalism, parasitism), na ushindani ni mifano ya mwingiliano huu ambao una jukumu muhimu katika usawa wa ikolojia.
Bioanuwai inarejelea aina na tofauti za maisha duniani. Anuwai hii hutokea katika viwango tofauti, ikiwa ni pamoja na spishi, maumbile, na anuwai ya mfumo ikolojia. Bioanuwai ya juu ni muhimu kwa sababu inasaidia mifumo ya ikolojia kubaki na ustahimilivu, kutoa huduma muhimu kwa wanadamu kama vile maji safi, uchavushaji, na udhibiti wa magonjwa.
Biolojia ya uhifadhi inalenga katika kulinda na kuhifadhi bayoanuwai kupitia usimamizi wa mifumo ikolojia na wanyamapori. Mikakati ni pamoja na uanzishaji wa maeneo yaliyohifadhiwa, urejeshaji wa makazi, na juhudi za kupambana na uchafuzi wa mazingira na mabadiliko ya hali ya hewa.
Kusoma biolojia ya binadamu kunahusisha kuelewa ugumu wa mwili wa binadamu, mifumo yake, na jinsi inavyoingiliana ili kutuweka hai. Mifumo muhimu ni pamoja na mfumo wa mzunguko wa damu, ambao husafirisha damu katika mwili wote; mfumo wa kupumua, ambayo inachukua oksijeni na kufukuza dioksidi kaboni; mfumo wa utumbo, ambayo huvunja chakula ndani ya virutubisho; na mfumo wa neva, ambao huratibu vitendo na habari za hisia.
Afya ya binadamu na magonjwa pia ni sehemu muhimu ya masomo ya kibiolojia, kuchunguza jinsi ya kudumisha afya kupitia chakula, mazoezi, na kuzuia magonjwa. Utafiti wa chembe za urithi na baiolojia ya molekuli unaongoza kwa maendeleo katika dawa, kuboresha utambuzi wa magonjwa, na matibabu.
Kadiri teknolojia inavyoendelea, ndivyo uelewa wetu wa maisha unavyoongezeka. Bayoteknolojia, matumizi ya mifumo hai na viumbe ili kukuza au kutengeneza bidhaa, inaleta mapinduzi katika nyanja kama vile kilimo, dawa na uhifadhi wa mazingira. Uhandisi wa maumbile, ikiwa ni pamoja na uhariri wa jeni wa CRISPR-Cas9, hutoa uwezekano wa kuponya magonjwa ya kijeni na kuboresha mavuno ya mazao.
Zaidi ya hayo, biolojia ya sintetiki, tawi la sayansi linalojumuisha taaluma mbalimbali linalochanganya biolojia na uhandisi, inaunda aina mpya za maisha kwa kubuni na kuunda sehemu na mifumo mipya ya kibiolojia au kubuni upya iliyopo kwa madhumuni muhimu. Hii inaweza kusababisha mafanikio katika kuzalisha nishati mbadala, plastiki inayoweza kuoza, na hata kutengeneza sayari nyingine zenye miinuko ili kuzifanya ziweze kuishi kwa binadamu.
Kwa kumalizia, uchunguzi wa maisha kutoka kwa kiwango cha hadubini cha seli na jeni hadi mwingiliano changamano ndani ya mifumo ikolojia unaonyesha uzuri na utata wa ulimwengu wa kibiolojia. Kupitia utafiti wa biolojia, tunapata maarifa si tu kuhusu asili ya kuwepo kwetu bali pia katika taratibu zinazodumisha maisha duniani. Tunapoendelea kufumbua mafumbo ya maisha, tunakabiliwa na mazingatio ya kimaadili na wajibu wa kutumia ujuzi wetu kwa manufaa ya viumbe vyote vilivyo hai na uhifadhi wa mazingira.
