ชีวิตเป็นคุณลักษณะที่แยกแยะความแตกต่างระหว่างเอนทิตีทางกายภาพกับกระบวนการทางชีววิทยา เช่น กระบวนการส่งสัญญาณและการดำรงอยู่ในตัวเอง จากสิ่งที่ไม่มีชีวิต เนื่องจากหน้าที่ดังกล่าวได้หยุดลงแล้ว หรือเนื่องจากไม่เคยมีหน้าที่ดังกล่าวเลย และถูกจัดประเภทว่าไม่มีชีวิต
โดยแก่นแท้แล้ว ชีวิตถูกกำหนดโดยเกณฑ์ชุดหนึ่ง ซึ่งรวมถึงความสามารถในการเติบโต การสืบพันธุ์ รักษาสภาวะสมดุล ตอบสนองต่อสิ่งเร้า และปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมเมื่อเวลาผ่านไปผ่านการเปลี่ยนแปลงที่สืบทอดมาระหว่างการสืบพันธุ์ ชีววิทยา ซึ่ง เป็นการศึกษาเกี่ยวกับชีวิต ครอบคลุมสิ่งมีชีวิตหลากหลายประเภทตั้งแต่แบคทีเรียเซลล์เดียวธรรมดาไปจนถึงสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ซับซ้อนเช่นมนุษย์
สิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์ ทำให้พวกมันเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของชีวิต เซลล์สามารถทำงานได้อย่างอิสระหรือเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์ดำเนินกระบวนการทางเคมีที่จำเป็นต่อการอยู่รอด รวมถึงการเปลี่ยนอาหารให้เป็นพลังงานและการสร้างโปรตีน
เซลล์มีสองประเภท: โปรคาริโอต และ ยูคาริโอต เซลล์โปรคาริโอตนั้นง่ายกว่าและขาดนิวเคลียส เช่น แบคทีเรีย เซลล์ยูคาริโอตที่พบในพืชและสัตว์ มีนิวเคลียสและโครงสร้างพิเศษอื่นๆ ที่เรียกว่าออร์แกเนลล์
พันธุศาสตร์คือการศึกษาเกี่ยวกับพันธุกรรมและการแปรผันของสิ่งมีชีวิต สารพันธุกรรมที่เรียกว่า DNA ทำหน้าที่ให้คำแนะนำในการพัฒนา การทำงาน การเจริญเติบโต และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด โครงสร้างของดีเอ็นเอแบบเกลียวคู่ถูกค้นพบโดยเจมส์ วัตสันและฟรานซิส คริก ซึ่งเผยให้เห็นว่าข้อมูลทางพันธุกรรมถูกส่งผ่านจากพ่อแม่สู่ลูกหลานได้อย่างไร
DNA ทำซ้ำผ่านกระบวนการที่เรียกว่า ไมโทซิส เพื่อการเจริญเติบโตและซ่อมแซม และ ไมโอซิส เพื่อผลิตเซลล์สืบพันธุ์ในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ รหัสพันธุกรรมภายใน DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สี่ตัว (A, T, C, G) ซึ่งกำหนดลักษณะทางกายภาพและลักษณะของสิ่งมีชีวิต
วิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพหรือพฤติกรรมที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม Charles Darwin และ Alfred Russel Wallace เสนอว่าสิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมที่สุดกับสภาพแวดล้อมมีแนวโน้มที่จะอยู่รอดและแพร่พันธุ์ได้มากกว่า
ตัวอย่าง: จงอยปากนกฟินช์บนหมู่เกาะกาลาปากอสมีการพัฒนามาหลายชั่วอายุคนเพื่อให้เหมาะกับประเภทของอาหารที่พวกเขาหาได้
สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการพลังงานในการดำเนินกระบวนการชีวิต พลังงานในระบบชีวภาพส่วนใหญ่มาจากดวงอาทิตย์และถูกพืชจับไว้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การสังเคราะห์ด้วยแสง สมการการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถแสดงเป็น: \(6CO_2 + 6H_2O + light \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2\)
สัตว์ได้รับพลังงานจากการบริโภคพืชหรือสัตว์อื่นๆ โดยสลายอาหารในกระบวนการที่เรียกว่า การหายใจระดับเซลล์ ซึ่งสามารถสรุปได้ด้วยการกลับกันของสมการการสังเคราะห์ด้วยแสง
สภาวะสมดุลคือความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการรักษาสภาพภายในให้คงที่แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงจากภายนอก ซึ่งรวมถึงการควบคุมอุณหภูมิ ค่า pH ความชุ่มชื้น และอื่นๆ ตัวอย่างเช่น มนุษย์เหงื่อออกเพื่อให้ร่างกายเย็นลงในสภาวะที่ร้อน ซึ่งเป็นการตอบสนองโดยตรงเพื่อรักษาสภาวะสมดุล
ระบบนิเวศประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง พร้อมด้วยสภาพแวดล้อมทางกายภาพของพวกมัน ได้แก่พืช สัตว์ จุลินทรีย์ น้ำ หิน และดิน ระบบนิเวศมีลักษณะเฉพาะคือการไหลของพลังงานผ่านห่วงโซ่อาหารและใยอาหาร และการหมุนเวียนของสารอาหาร
สิ่งมีชีวิตมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันและสิ่งแวดล้อมด้วยวิธีที่ซับซ้อน ความสัมพันธ์ ระหว่างผู้ล่าและเหยื่อ การอยู่ร่วมกันร่วมกัน (การร่วมกัน การร่วมกัน การปรสิต) และการแข่งขัน เป็นตัวอย่างของปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ที่มีบทบาทสำคัญในความสมดุลของระบบนิเวศ
ความหลากหลายทางชีวภาพหมายถึงความหลากหลายและความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิตบนโลก ความหลากหลายนี้เกิดขึ้นในระดับที่แตกต่างกัน รวมถึงความหลากหลายชนิดพันธุ์ พันธุกรรม และระบบนิเวศ ความหลากหลายทางชีวภาพในระดับสูงเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากช่วยให้ระบบนิเวศยังคงมีความยืดหยุ่น โดยให้บริการที่จำเป็นแก่มนุษย์ เช่น น้ำสะอาด การผสมเกสร และการควบคุมโรค
ชีววิทยาการอนุรักษ์มุ่งเน้นไปที่การปกป้องและรักษาความหลากหลายทางชีวภาพผ่านการจัดการระบบนิเวศและสัตว์ป่า ยุทธศาสตร์ต่างๆ ได้แก่ การจัดตั้งพื้นที่คุ้มครอง การฟื้นฟูแหล่งที่อยู่อาศัย และความพยายามในการต่อสู้กับมลพิษและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
การศึกษาชีววิทยาของมนุษย์เกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจความซับซ้อนของร่างกายมนุษย์ ระบบต่างๆ ของมัน และวิธีที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์เพื่อให้เรามีชีวิตอยู่ ระบบที่สำคัญ ได้แก่ ระบบไหลเวียนโลหิตซึ่งลำเลียงเลือดไปทั่วร่างกาย ระบบทางเดินหายใจซึ่งรับออกซิเจนและขับคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา ระบบย่อยอาหารซึ่งย่อยอาหารให้เป็นสารอาหาร และระบบประสาทซึ่งประสานการกระทำและข้อมูลทางประสาทสัมผัส
สุขภาพและโรคของมนุษย์ยังเป็นส่วนสำคัญของการศึกษาทางชีววิทยา โดยสำรวจวิธีรักษาสุขภาพผ่านการรับประทานอาหาร การออกกำลังกาย และการป้องกันโรค การวิจัยด้านพันธุศาสตร์และอณูชีววิทยานำไปสู่ความก้าวหน้าทางการแพทย์ การปรับปรุงการวินิจฉัยโรค และการรักษาโรค
เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้า ความเข้าใจในชีวิตของเราก็เช่นกัน เทคโนโลยีชีวภาพ การใช้ระบบสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิตในการพัฒนาหรือสร้างผลิตภัณฑ์ กำลังปฏิวัติสาขาต่างๆ เช่น เกษตรกรรม การแพทย์ และการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม พันธุวิศวกรรม ซึ่งรวมถึงการแก้ไขยีน CRISPR-Cas9 นำเสนอความเป็นไปได้ในการรักษาโรคทางพันธุกรรมและปรับปรุงผลผลิตพืชผล
นอกจากนี้ ชีววิทยาสังเคราะห์ ซึ่งเป็นสาขาวิทยาศาสตร์แบบสหวิทยาการที่ผสมผสานระหว่างชีววิทยาและวิศวกรรมศาสตร์ กำลังสร้างรูปแบบชีวิตใหม่โดยการออกแบบและสร้างชิ้นส่วนและระบบทางชีวภาพใหม่ หรือการออกแบบสิ่งที่มีอยู่เดิมใหม่เพื่อวัตถุประสงค์ที่เป็นประโยชน์ สิ่งนี้อาจนำไปสู่ความก้าวหน้าในการผลิตพลังงานหมุนเวียน พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และแม้กระทั่งการปรับสภาพดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ เพื่อให้พวกมันอยู่อาศัยได้สำหรับมนุษย์
โดยสรุป การสำรวจสิ่งมีชีวิตตั้งแต่ระดับจุลภาคของเซลล์และยีนไปจนถึงปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนภายในระบบนิเวศเผยให้เห็นความงามและความซับซ้อนของโลกทางชีววิทยา จากการศึกษาทางชีววิทยา เราได้รับข้อมูลเชิงลึกไม่เพียงแต่เกี่ยวกับธรรมชาติของการดำรงอยู่ของเราเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกลไกที่ค้ำจุนชีวิตบนโลกด้วย ในขณะที่เราคลี่คลายความลึกลับของชีวิตต่อไป เรากำลังเผชิญกับการพิจารณาด้านจริยธรรมและความรับผิดชอบในการใช้ความรู้ของเราเพื่อประโยชน์ของสิ่งมีชีวิตทั้งปวงและการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม
