Биолог

Франческо Реди , основатель биологии

Ученый, изучающий живые организмы

Биолог – это учёный , который проводит исследования в области биологии . ^{[1] [} 2 ^] Биологи заинтересованы в изучении жизни на Земле, будь то отдельная клетка , многоклеточный организм или сообщество взаимодействующих популяций . ^[1] Они обычно специализируются в определенной отрасли биологии (например, молекулярной биологии , зоологии и эволюционной биологии ) ^[3] и имеют конкретную исследовательскую направленность (например, изучение малярии или рака). ^[4]

Биологи, занимающиеся фундаментальными исследованиями , стремятся расширить знания о мире природы. ^[1] Они проводят свои исследования, используя научный метод , который представляет собой эмпирический метод проверки гипотез . ^{[1] [5]} Их открытия могут найти применение в некоторых конкретных целях, например, в биотехнологии , целью которой является разработка полезных с медицинской точки зрения продуктов для людей. ^{[1] [6]}

В наше время большинство биологов имеют одну или несколько академических степеней , таких как степень бакалавра, а также ученую степень, например, степень магистра или доктора . ^{[3] [7] [8]} Как и другие ученые, биологов можно найти работающими в различных секторах экономики, например, в научных кругах , некоммерческих организациях , частной промышленности или правительстве . ^[9]

История

Биолог, лауреат Нобелевской премии Барбара МакКлинток

Франческо Реди , основатель биологии , признан одним из величайших биологов всех времен. ^[10] Роберт Гук, английский натурфилософ , ввёл термин « клетка» , предполагая сходство структуры растений с сотовыми ячейками. ^[11]

Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес независимо друг от друга сформулировали теорию эволюции путем естественного отбора , которая была подробно описана в книге Дарвина « Происхождение видов» , вышедшей в 1859 году. В ней Дарвин предположил, что особенности всех живых существ, включая человека, , были сформированы естественными процессами происхождения с накопленными модификациями, ведущими к расхождению в течение длительных периодов времени. Теория эволюции в ее современном виде затрагивает практически все области биологии. ^[12] Отдельно Грегор Мендель сформулировал в 1866 году принципы наследственности, которые стали основой современной генетики .

В 1953 году Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик описали базовую структуру ДНК, генетического материала для выражения жизни во всех ее формах, ^[13] основываясь на работах Мориса Уилкинса и Розалинды Франклин , предположили, что структура ДНК представляет собой двойная спираль.

Ян Уилмут возглавил исследовательскую группу, которая в 1996 году впервые клонировала млекопитающее из взрослой соматической клетки — финскую ягненка Дорсета по кличке Долли. ^{[14] [15] [16] [17]}

Образование

Степень бакалавра в области биологии обычно требует курсовой работы по молекулярной и клеточной биологии , развитию , экологии , генетике , микробиологии , анатомии , физиологии , ботанике и зоологии . ^{[8] [18]} Дополнительные требования могут включать физику , химию ( общую , органическую и биохимию ), математический анализ и статистику .

Студенты, которые стремятся к карьере, ориентированной на исследования, обычно получают степень магистра или доктора (например, доктора философии), в результате чего они будут проходить обучение у научного руководителя на основе модели ученичества, существующей с 1800-х годов. ^[7] Студенты этих программ магистратуры часто получают специализированную подготовку по определенному разделу биологии. ^[3]

Исследовать

Мартинус Виллем Бейеринк , ботаник и микробиолог.

Биологи, занимающиеся фундаментальными исследованиями, формулируют теории и проводят эксперименты для расширения человеческих знаний о жизни, включая такие темы, как эволюция , биохимия , молекулярная биология , нейробиология и клеточная биология .

Биологи обычно проводят лабораторные эксперименты с участием животных , растений , микроорганизмов или биомолекул . Однако небольшая часть биологических исследований проводится и за пределами лаборатории и может включать естественное наблюдение, а не экспериментирование. Например, ботаник может исследовать виды растений, присутствующие в определенной среде, а эколог может изучить, как восстанавливается лесной массив после пожара.

Биологи, занимающиеся прикладными исследованиями, вместо этого используют достижения, полученные в результате фундаментальных исследований, для расширения знаний в определенных областях или приложениях. Например, эти прикладные исследования могут быть использованы для разработки новых фармацевтических препаратов , методов лечения и медицинских диагностических тестов . Учёные-биологи, проводящие прикладные исследования и разработку продуктов в частном секторе, могут быть обязаны описывать свои планы или результаты исследований не-ученым, которые имеют право наложить вето или одобрить их идеи. Эти ученые должны учитывать влияние своей работы на бизнес.

Стремительный прогресс в знаниях в области генетики и органических молекул стимулировал рост в области биотехнологий, трансформируя отрасли, в которых работают ученые-биологи. Ученые-биологи теперь могут манипулировать генетическим материалом животных и растений, пытаясь сделать организмы (включая человека) более продуктивными или устойчивыми к болезням. Фундаментальные и прикладные исследования биотехнологических процессов, таких как рекомбинация ДНК, привели к производству важных веществ, включая человеческий инсулин и гормон роста. Многие другие вещества, ранее не доступные в больших количествах, теперь производятся биотехнологическими методами. Некоторые из этих веществ полезны при лечении заболеваний.

Те, кто работает над различными геномными проектами (хромосомами и связанными с ними генами), изолируют гены и определяют их функции. Эта работа продолжает вести к открытию генов, связанных с конкретными заболеваниями и наследственными рисками для здоровья, такими как серповидно-клеточная анемия. Достижения в области биотехнологии создали возможности для исследований практически во всех областях биологии с коммерческим применением в таких областях, как медицина, сельское хозяйство и восстановление окружающей среды .

Специализации

Большинство ученых-биологов специализируются на изучении определенного типа организмов или конкретной деятельности, хотя последние достижения размыли некоторые традиционные классификации. ^{[ почему? ]}

• Генетики изучают генетику , науку о генах , наследственность и изменчивость организмов .
• Нейробиологи изучают нервную систему .
• Биологи развития изучают процесс развития и роста организмов.
• Биохимики изучают химический состав живых существ. Они анализируют сложные химические комбинации и реакции, участвующие в обмене веществ , размножении и росте.
• Молекулярные биологи изучают биологическую активность между биомолекулами .
• Микробиологи исследуют рост и характеристики микроскопических организмов, таких как бактерии , водоросли и грибы .
• Физиологи изучают жизненные функции растений и животных в целом, на клеточном или молекулярном уровне, в нормальных и аномальных условиях. Физиологи часто специализируются на таких функциях, как рост, размножение, фотосинтез , дыхание или движение, или на физиологии определенной области или системы организма.
• Биофизики используют экспериментальные методы, традиционно используемые в физике , для ответа на биологические вопросы.
• Вычислительные биологи применяют методы информатики , прикладной математики и статистики для решения биологических проблем. Основное внимание уделяется развитию методов математического моделирования и компьютерного моделирования. Таким образом, он обращается к темам научных исследований с их теоретическими и экспериментальными вопросами без лаборатории.
• Зоологи и биологи дикой природы изучают животных и дикую природу — их происхождение, поведение, болезни и жизненные процессы. Некоторые экспериментируют с живыми животными в контролируемых или естественных условиях, в то время как другие препарируют мертвых животных, чтобы изучить их структуру. Зоологи и биологи дикой природы также могут собирать и анализировать биологические данные для определения воздействия на окружающую среду текущего и потенциального использования земель и водных территорий. Зоологи обычно идентифицируются по группе животных, которую они изучают. Например, орнитологи изучают птиц , маммологи изучают млекопитающих , герпетологи изучают рептилий и амфибий , ихтиологи изучают рыб , книдариологи изучают медуз , а энтомологи изучают насекомых.
• Ботаники изучают растения и среду их обитания. Некоторые изучают все аспекты растительной жизни, включая водоросли , лишайники , мхи , папоротники , хвойные и цветковые растения ; другие специализируются в таких областях, как идентификация и классификация растений, строение и функции частей растений, биохимия процессов в растениях, причины и лечение болезней растений, взаимодействие растений с другими организмами и окружающей средой, геологическая летопись растений. и их эволюция. Микологи изучают грибы , такие как дрожжи , плесени и шампиньоны , которые представляют собой отдельное от растений царство.
• Водные биологи изучают микроорганизмы, растения и животных, живущих в воде. Морские биологи изучают организмы соленой воды, а лимнологи изучают организмы пресной воды . Большая часть работ морской биологии сосредоточена на молекулярной биологии — изучении биохимических процессов, происходящих внутри живых клеток. Морская биология — это раздел океанографии , который изучает биологические, химические, геологические и физические характеристики океанов и океанского дна. (См. положения Справочника об ученых-экологах, гидрологах и геологах.)
• Экологи исследуют взаимоотношения между организмами, а также между организмами и окружающей их средой, изучая влияние размера популяции, загрязняющих веществ, осадков, температуры и высоты. Используя знания различных научных дисциплин, экологи могут собирать, изучать и сообщать данные о качестве воздуха, продуктов питания, почвы и воды.
• Эволюционные биологи исследуют эволюционные процессы , которые создали разнообразие жизни на Земле , начиная с одного общего предка . Эти процессы включают естественный отбор , общее происхождение и видообразование .

Работа

Биологи обычно работают в обычном режиме, но и более продолжительный рабочий день не является редкостью. От исследователей могут потребовать работать неурочные часы в лабораториях или других местах (особенно в полевых условиях), в зависимости от характера их исследований.

Многие биологи зависят от грантов для финансирования своих исследований. Они могут быть вынуждены соблюдать сроки и соблюдать жесткие требования к написанию грантов при подготовке предложений по поиску нового или расширенного финансирования.

Морские биологи сталкиваются с различными условиями работы. Некоторые работают в лабораториях; другие работают на исследовательских судах, а те, кто работает под водой, должны практиковать безопасное дайвинг, работая вблизи острых коралловых рифов и опасных морских обитателей. Хотя некоторые морские биологи получают образцы из моря, многие по-прежнему проводят значительную часть своего времени в лабораториях и офисах, проводя тесты, эксперименты, записывая результаты и собирая данные.

Биологи обычно не подвергаются воздействию небезопасных или вредных для здоровья условий. Те, кто работает с опасными организмами или токсичными веществами в лаборатории, должны соблюдать строгие процедуры безопасности , чтобы избежать загрязнения . Многие ученые-биологи, такие как ботаники, экологи и зоологи, проводят полевые исследования, предполагающие напряженную физическую активность и примитивные условия жизни. Ученые-биологи в этой области могут работать в теплом или холодном климате, при любой погоде .

Почести и награды

Высшей наградой, присуждаемой биологам, является Нобелевская премия по физиологии и медицине , присуждаемая с 1901 года Шведской королевской академией наук. Еще одна значительная награда — премия Крафорда в области биологических наук; основана в 1980 году. ^[19]

Смотрите также

• Биология
• Глоссарий биологии
• Список биологов
• Списки биологов по сокращению авторов

• Биологический портал
• Научный портал

Рекомендации

1. Урри, Лиза; Каин, Майкл; Вассерман, Стивен; Минорский, Петр; Рис, Джейн (2017). «Эволюция, темы биологии и научные исследования». Кэмпбелл Биология (11-е изд.). Нью-Йорк: Пирсон. стр. 2–26. ISBN 978-0134093413.
2. Янови, Джон младший (2004). «Натуралисты». Став биологом (2-е изд.). Издательство Университета Небраски. стр. 1–33. ISBN 9780803276208.
3. Медсестра, Пол (2015). «STEM-образование: воспитать ученого». Природа . 523 (7560): 371–373. дои : 10.1038/nj7560-371a .
4. Тачибана, Крис (5 октября 2017 г.). «Научный поворот: изменение фокуса исследования». Наука . Архивировано из оригинала 5 июля 2022 года . Проверено 22 июня 2021 г.
5. Хофманн, Бьорн; Холм, Сорен Брайен (2015). «Философия науки». В Лааке, Петтер; Бенестад, Хокон Брейен; Олсен, Бьорн Р. (ред.). Методология исследования в медицинских и биологических науках: от планирования и подготовки до подачи заявки на грант и публикации . Нью-Йорк: Elsevier Science. стр. 1–42. ISBN 9780128001547.
6. Хиллис, Дэвид М.; Садава, Давид; Хилл, Ричард В.; Прайс, Мэри В. (2014). «Биотехнология». Принципы жизни (2-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. стр. 253–272. ISBN 978-1464175121.
7. Гулд, Джули (2015). «Как создать лучшую докторскую степень». Природа . 528 (7580): 22–25. Бибкод : 2015Natur.528...22G. дои : 10.1038/528022a . PMID  26632571. S2CID  4464045.
8. Хеппнер, Фрэнк; Хаммен, Карл; Касс-Саймон, Г.; Крюгер, Уильям (1990). «Фактическая» стандартизированная учебная программа для колледжей биологии и зоологии США». Бионаука . 40 (2): 130–134. дои : 10.2307/1311346. JSTOR  1311346. Архивировано из оригинала 25 июня 2021 г. Проверено 20 июня 2021 г.
9. Вулстон, Крис (2018). «Удовлетворение наукой». Природа . 562 (7728): 611–614. Бибкод : 2018Natur.562..611W. дои : 10.1038/d41586-018-07111-8 . ПМИД  30356203.
10. Мехмет и Тургут (2014). Гидатидоз центральной нервной системы: диагностика и лечение . Шпрингер-Верлаг Берлин Гейдельберг. п. 334. ИСБН 978-3-642-54359-3.
11. Гук, Роберт (1665). Микрография: или некоторые физиологические описания мельчайших тел, сделанные с помощью лупы, с последующими наблюдениями и исследованиями. Публикации Courier Dover. п. 113. ИСБН 978-0486495644. Архивировано из оригинала 2 февраля 2024 года . Проверено 22 июля 2014 г.
12. Добжанский, Феодосий (1964). «Биология, молекулярная и организменная» (PDF) . Американский зоолог . 4 (4): 443–452. дои : 10.1093/icb/4.4.443 . PMID  14223586. Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 года . Проверено 5 февраля 2016 г.
13. Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Х. Крик. «Письма к природе : Молекулярная структура нуклеиновой кислоты». Природа 171 , 737–738 (1953).
14. Кэмпбелл, KHS ; МакВир, Дж.; Ричи, Вашингтон; Уилмут, И. (1996). «Овцы, клонированные путем переноса ядра из культивируемой клеточной линии». Природа . 380 (6569): 64–66. Бибкод : 1996Natur.380...64C. дои : 10.1038/380064a0. PMID  8598906. S2CID  3529638.
15. Шниеке, А.Э.; Добрый, Эй Джей; Ричи, Вашингтон; Микок, К.; Скотт, Арканзас; Ричи, М.; Уилмут, И .; Колман, А.; Кэмпбелл, К.Х. (1997). «Трансгенная овца, человеческий фактор IX, полученная путем переноса ядер из трансфицированных фибробластов плода». Наука . 278 (5346): 2130–2133. Бибкод : 1997Sci...278.2130S. дои : 10.1126/science.278.5346.2130. PMID  9405350. S2CID  36257561.
16. «Третья культура: Ян Уилмут». Edge.org . Архивировано из оригинала 13 января 2009 года . Проверено 16 апреля 2009 г.
17. Джайлз, Дж.; Найт, Дж. (2003). «Смерть Долли оставляет исследователей в замешательстве по вопросу старения клонов». Природа . 421 (6925): 776. Бибкод : 2003Natur.421..776G. дои : 10.1038/421776a . ПМИД  12594470.
18. Чизмэн, Керри; Френч, Дональд; Чизмен, Ян; Суэйлс, Нэнси; Томас, Джерри (2007). «Существует ли какая-либо общая учебная программа для студентов-биологов в 21 веке?». Бионаука . 57 (6): 516–522. дои : 10.1641/B570609 .
19. «О премии Крафорда - Шведской королевской академии наук» . www.kva.se. _ Архивировано из оригинала 18 января 2018 года . Проверено 4 июля 2017 г.

• Министерство труда США, Справочник по профессиональным перспективам