Биолог

Scientist studying living organisms

Франческо Реди , основатель биологии

Биолог — это ученый , который проводит исследования в области биологии . ^{[1] [2]} Биологи интересуются изучением жизни на Земле, будь то отдельная клетка , многоклеточный организм или сообщество взаимодействующих популяций . ^[1] Обычно они специализируются на определенной отрасли биологии (например, молекулярной биологии , зоологии и эволюционной биологии ) ^{[3] и имеют определенную исследовательскую направленность (} например , изучение малярии или рака). ^[4]

Биологи, занимающиеся фундаментальными исследованиями, ставят своей целью расширение знаний о мире природы. ^[1] Они проводят свои исследования, используя научный метод , который является эмпирическим методом проверки гипотез . ^{[1] [5]} Их открытия могут иметь применение для какой-то конкретной цели, например, в биотехнологии , целью которой является разработка медицинских продуктов для людей. ^{[1] [6]}

В наше время большинство биологов имеют одну или несколько ученых степеней , таких как степень бакалавра , а также ученую степень, такую ​​как степень магистра или доктора . ^{[3] [7] [8]} Как и другие ученые, биологи могут работать в различных секторах экономики, таких как академическая сфера , некоммерческие организации , частная промышленность или правительство . ^[9]

История

Лауреат Нобелевской премии по биологии Барбара МакКлинток

Франческо Реди , основатель биологии , признан одним из величайших биологов всех времен. ^[10] Роберт Гук, английский натурфилософ , ввел термин « клетка », предполагая сходство структуры растений с ячейками пчелиных сот . ^[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» , опубликованной в 1859 году. В ней Дарвин предположил, что черты всех живых существ, включая людей, были сформированы естественными процессами происхождения с накопленными модификациями, ведущими к дивергенции в течение длительных периодов времени. Теория эволюции в ее нынешнем виде затрагивает почти все области биологии. ^[12] Отдельно Грегор Мендель сформулировал принципы наследования в 1866 году, 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] опираясь на работу Мориса Уилкинса и Розалинды Франклин , предположили, что структура ДНК представляет собой двойную спираль.

Ян Вилмут возглавил исследовательскую группу, которая в 1996 году впервые клонировала млекопитающее из взрослой соматической клетки — финскую овечку породы Дорсет по имени Долли. ^{[14] [15] [16] [17]}

Образование

Степень бакалавра по биологии обычно требует курсовых работ 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 ), исчисление и статистику .

Студенты, стремящиеся к карьере, ориентированной на исследования, обычно получают ученую степень, такую ​​как степень магистра или доктора наук (например, PhD), в рамках которой они будут проходить обучение у руководителя исследования на основе модели ученичества, которая существует с 1800-х годов. ^[7] Студенты в этих программах аспирантуры часто получают специализированную подготовку в определенной поддисциплине биологии. ^[3]

Исследовать

Мартинус Виллем Бейеринк , ботаник и микробиолог.

Биологи, работающие в области фундаментальных исследований, формулируют теории и разрабатывают эксперименты для расширения человеческих знаний о жизни, включая такие темы, как эволюция , биохимия , молекулярная биология , нейронаука и клеточная биология .

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

Биологи, работающие в прикладных исследованиях, вместо этого используют достижения, полученные в ходе фундаментальных исследований, для дальнейшего углубления знаний в определенных областях или приложениях. Например, эти прикладные исследования могут использоваться для разработки новых фармацевтических препаратов , методов лечения и медицинских диагностических тестов . Ученые-биологи, проводящие прикладные исследования и разработку продуктов в частной промышленности, могут быть обязаны описывать свои исследовательские планы или результаты неученым, которые имеют право наложить вето или одобрить их идеи. Эти ученые должны учитывать бизнес-эффекты своей работы.

Стремительный прогресс в знаниях о генетике и органических молекулах стимулировал рост в области биотехнологии, преобразуя отрасли, в которых работают ученые-биологи. Ученые-биологи теперь могут манипулировать генетическим материалом животных и растений, пытаясь сделать организмы (включая людей) 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 недоступные в больших количествах, теперь производятся биотехнологическими способами. Некоторые из этих веществ полезны при лечении болезней.

Те, кто работает над различными проектами генома (хромосомы с их связанными генами), изолируют гены и определяют их функцию. Эта работа продолжает приводить к открытию генов, связанных с определенными заболеваниями и наследственными рисками для здоровья, такими как серповидноклеточная 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 определенной деятельности, хотя недавние достижения размыли некоторые традиционные классификации. ^{[ почему? ]}

• Генетики изучают генетику — науку о генах , наследственности и изменчивости организмов .
• Нейробиологи изучают нервную систему .
• Биологи развития изучают процесс развития и роста организмов.
• Биохимики изучают химический состав живых существ. Они анализируют сложные химические соединения и реакции, участвующие в метаболизме , воспроизводстве и росте.
• Молекулярные биологи изучают биологическую активность между биомолекулами .
• Микробиологи изучают рост и характеристики микроскопических организмов, таких как бактерии , водоросли или грибы .
• Физиологи изучают жизненные функции растений и животных, в целом организме и на клеточном или молекулярном уровне, в нормальных и ненормальных 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 применяемые в физике, для ответа на биологические вопросы.
• Вычислительные биологи применяют методы компьютерной науки , прикладной математики и статистики для решения биологических проблем. Основное внимание уделяется разработке методов математического моделирования и вычислительного моделирования. Таким образом, они решают научные исследовательские темы с их теоретическими и экспериментальными вопросами без лаборатории.
• Зоологи и биологи, изучающие дикую природу, 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, изучающие дикую природу, также могут собирать и анализировать биологические данные, чтобы определить экологические последствия текущего и потенциального использования земельных и водных территорий. Зоологов обычно идентифицируют 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 их среду обитания. Некоторые изучают все аспекты жизни растений, включая водоросли , лишайники , мхи , папоротники , хвойные и цветковые растения ; другие специализируются в таких областях, как идентификация и классификация растений, структура и функции частей растений, биохимия процессов растений, причины и методы лечения болезней растений, взаимодействие растений с другими организмами и окружающей средой, геологическая летопись растений и их эволюция. Микологи изучают грибы , такие как дрожжи , плесень и грибы , которые являются отдельным царством от растений.
• Водные биологи изучают микроорганизмы, растения и животных, живущих в воде. Морские биологи изучают организмы соленой воды, а лимнологи изучают пресноводные организмы . Большая часть работы морской биологии сосредоточена на молекулярной биологии , изучении биохимических процессов, происходящих внутри живых клеток. Морская биология является разделом океанографии , которая изучает биологические, химические, геологические и физические характеристики океанов и океанического дна. (См. положения Справочника об экологах и гидрологах и о геологах.)
• Экологи исследуют взаимоотношения между организмами и между организмами и 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, пищи, почвы и воды.
• Биологи-эволюционисты исследуют эволюционные процессы , которые привели к разнообразию жизни на Земле , начиная с одного общего предка . Эти процессы включают естественный отбор , общее происхождение и видообразование .

Работа

Биологи обычно работают по обычному графику, но не редкость и более продолжительный рабочий день. Исследователям может потребоваться работать нерегулярно в лабораториях или других местах (особенно в полевых условиях) в зависимости от характера их исследований.

Многие биологи зависят от грантовых денег для финансирования своих исследований. Они могут быть под давлением необходимости соблюдать сроки и соответствовать жестким требованиям к написанию грантов при подготовке предложений для поиска нового или продленного финансирования.

Морские биологи сталкиваются с различными условиями работы. Некоторые работают в лабораториях, другие — на исследовательских судах, а те, кто работает под водой, должны практиковать безопасное погружение, работая с острыми коралловыми рифами и опасными морскими обитателями. Хотя некоторые морские биологи получают свои образцы из моря, многие по-прежнему проводят большую часть своего времени в лабораториях и офисах, проводя испытания, проводя эксперименты, записывая результаты и собирая данные.

Биологи обычно не подвергаются воздействию небезопасных или нездоровых условий. Те, кто работает с опасными организмами или токсичными веществами в лаборатории, должны соблюдать строгие процедуры безопасности , чтобы избежать заражения . Многие ученые-биологи, такие как ботаники, экологи и зоологи, проводят полевые исследования, которые включают в себя напряженную физическую активность и примитивные условия жизни. Ученые-биологи в полевых условиях могут работать в теплом или холодном климате, в любую погоду .

Почести и награды

Высшей наградой биологам является Нобелевская премия по физиологии и медицине , присуждаемая с 1901 года Королевской шведской академией наук. Другая значимая награда — Премия Крафорда по биологическим наукам, учрежденная в 1980 году. ^[19]

Смотрите также

• Биология
• Биологический глоссарий
• Список биологов
• Списки биологов по сокращенным именам авторов

• Биологический портал
• Научный портал

Ссылки

1. Урри, Лиза; Кейн, Майкл; Вассерман, Стивен; Минорски, Питер; Рис, Джейн (2017). «Эволюция, темы биологии и научные исследования». Campbell Biology (11-е изд.). Нью-Йорк: Pearson. С. 2–26. ISBN 978-0134093413.
2. Янови, Джон-младший (2004). «Натуралисты». Как стать биологом (2-е изд.). Издательство Университета Небраски. С. 1–33. ISBN 9780803276208.
3. Nurse, Paul (2015). «STEM-образование: как воспитать ученого». Nature . 523 (7560): 371–373. doi : 10.1038/nj7560-371a .
4. Тачибана, Крис (5 октября 2017 г.). «Научный поворот: изменение фокуса исследований». Наука . Архивировано из оригинала 5 июля 2022 г. Получено 22 июня 2021 г.
5. Хофманн, Бьорн; Холм, Сёрен Брайен (2015). «Философия науки». В Laake, Petter; Бенестад, Хаакон Брайен; Олсен, Бьорн Р. (ред.). Методология исследований 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, Дэвид; Хилл, Ричард У.; Прайс, Мэри В. (2014). «Биотехнология». Принципы жизни (2-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. стр. 253–272. ISBN 978-1464175121.
7. Gould, Julie (2015). «Как построить лучшую докторскую степень». Nature . 528 (7580): 22–25. Bibcode :2015Natur.528...22G. doi : 10.1038/528022a . PMID  26632571. S2CID  4464045.
8. Хеппнер, Фрэнк; Хаммен, Карл; Касс-Саймон, Г.; Крюгер, Уильям (1990). «Фактически стандартизированная учебная программа по биологии и зоологии в колледжах США». BioScience . 40 (2): 130–134. doi :10.2307/1311346. JSTOR  1311346. Архивировано из оригинала 25.06.2021 . Получено 20.06.2021 .
9. Вулстон, Крис (2018). «Удовлетворение в науке». Nature . 562 (7728): 611–614. Bibcode : 2018Natur.562..611W. doi : 10.1038/d41586-018-07111-8 . PMID  30356203.
10. Мехмет и Тургут (2014). Эхинококкоз центральной нервной системы: диагностика и лечение . Springer-Verlag Berlin Heidelberg. стр. 334. ISBN 978-3-642-54359-3.
11. Гук, Роберт (1665). Микрография: или некоторые физиологические описания мельчайших тел, сделанные с помощью увеличительных стекол, с наблюдениями и исследованиями по ним. Courier Dover Publications. стр. 113. ISBN 978-0486495644. Архивировано из оригинала 2 февраля 2024 . Получено 22 июля 2014 .
12. Dobzhansky, Theodosius (1964). "Biology, Molecular and Organismic" (PDF) . American Zoologist . 4 (4): 443–452. doi : 10.1093/icb/4.4.443 . PMID  14223586. Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 года . Получено 5 февраля 2016 года .
13. Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Х. Крик. «Письма в Nature : Молекулярная структура нуклеиновой кислоты». Nature 171 , 737–738 (1953).
14. Кэмпбелл, KHS ; МакВир, Дж.; Ричи, WA; Вилмут, И. (1996). «Овца, клонированная путем переноса ядра из культивируемой клеточной линии». Nature . 380 (6569): 64–66. Bibcode : 1996Natur.380...64C. doi : 10.1038/380064a0. PMID  8598906. S2CID  3529638.
15. Schnieke, AE; Kind, AJ; Ritchie, WA; Mycock, K.; Scott, AR; Ritchie, M.; Wilmut, I .; Colman, A.; Campbell, KH (1997). "Трансгенная овца с человеческим фактором IX, полученная путем переноса ядер из трансфицированных фетальных фибробластов". Science . 278 (5346): 2130–2133. Bibcode :1997Sci...278.2130S. doi :10.1126/science.278.5346.2130. PMID  9405350. S2CID  36257561.
16. "Третья культура: Ян Вилмут". Edge.org . Архивировано из оригинала 13 января 2009 года . Получено 16 апреля 2009 года .
17. Джайлз, Дж.; Найт, Дж. (2003). «Смерть Долли оставляет исследователей в недоумении по вопросу старения клонов». Nature . 421 (6925): 776. Bibcode :2003Natur.421..776G. doi : 10.1038/421776a . PMID  12594470.
18. Чизман, Керри; Френч, Дональд; Чизман, Ян; Суэйлс, Нэнси; Томас, Джерри (2007). «Существует ли общая учебная программа для студентов бакалавриата по биологии в 21 веке?». BioScience . 57 (6): 516–522. doi : 10.1641/B570609 .
19. "О премии Крафорда - Королевская шведская академия наук". www.kva.se . Архивировано из оригинала 18 января 2018 года . Получено 4 июля 2017 года .

• Министерство труда США, Справочник по профессиональным перспективам