Was ist Biologie?

Überblick

Biologie ist der Teil der Naturwissenschaft, der sich auf die Erforschung des Lebens und der lebenden Organismen bezieht. Dies umfasst ihre Strukturen, Funktionen, Entwicklungen, Wechselwirkungen, Evolution, Verbreitungen und Klassifizierungen. Das Fachgebiet ist also sehr breitgefächert und gliedert sich in mehrere Fachdisziplinen, zu denen die Anatomie, Physiologie, Verhaltensforschung (Ethologie), Genetik und weitere gehören.

Grundlegend teilen sich alle Lebewesen einige bestimmte Merkmale. Zu diesen Merkmalen gehören unter anderem die zelluläre Organisation, das vererbbare genetische Material, die Fähigkeit zur Anpassung/Evolution und ein Stoffwechsel zur Regulierung des Energiebedarfs. Außerdem besitzen alle Lebewesen die Fähigkeit mit ihrer Umwelt zu interagieren, ein Gleichgewicht zu erhalten, sich fortzupflanzen, zu wachsen und sich zu verändern.

Die Komplexität des Lebens

Trotz seiner Komplexität, weist das Leben gewisse Strukturen auf und ist organisiert. Die Zelltheorie besagt demnach, dass alle lebenden Organismen aus einer oder mehreren Zellen zusammengesetzt sind. Die Zelle stellt somit die Grundeinheit des Lebens dar und Zellen entstehen aus bereits existierenden Zellen. Selbst Einzeller wie Bakterien weisen Strukturen auf, die es ihnen ermöglichen, essentielle Funktionen des Lebens auszuführen. Sie können mit ihrer Umwelt interagieren und chemische Reaktionen zur Aufrechterhaltung des Lebens bzw. des Stoffwechsels auslösen. Bei mehrzelligen Organismen arbeiten Zellen zusammen, um Gewebe, Organe, Organsysteme und schließlich ganze Organismen zu bilden. Diese hierarchische Organisation dehnt sich weitergehend in ganze Populationen, Gemeinschaften, Ökosysteme und letztendlich zur Biosphäre aus.

Genetik und Anpassung

Das in der DNA eines Organismus kodierte genetische Material kann man als “Blaupause” bezeichnen, was an die Nachkommen weitergegeben wird. Im Laufe mehrerer Generationen wird das genetische Material durch biotische (lebende) und abiotische (nicht lebende) Umwelteinflüsse beeinflusst und geprägt. Dieser Prozess wird als Anpassung bezeichnet. Nachkommen von gut angepassten Vorfahren überleben in der Regel mit einer höheren Wahrscheinlichkeit in Umgebungen, denen schon ihre Vorfahren ausgesetzt waren.

Der Prozess, bei dem die vererbten Merkmale die Überlebenschancen und die Reproduktion eines Organismus beeinflussen, wird als natürliche Selektion bezeichnet. Die natürliche Selektion ist der zentrale Mechanismus der Evolution. Beispielsweise leben Kängururatten in heißen und trockenen Gebieten, in denen es kaum Niederschlag gibt. Um die brütende Hitze zu überstehen und Wasser zu sparen, graben sie sich in den Boden ein, wo es deutlich kühler ist. Gleichzeitig senken die Kängururatten ihre Stoffwechselrate. Dadurch geben sie auch weniger Wasser an ihre Umwelt ab. Dieses Verhalten, dass in dem genetischen Erbmaterial der Kängururatte kodiert ist, wird über Generationen weitergegeben und ermöglicht diesem Tier, auch in diesen extremen Umweltbedingungen zu überleben.

Interaktionen mit der Umwelt

Organismen müssen auch dazu in der Lage sein, erfolgreich mit ihrer Umwelt interagieren zu können. Dazu gehört beispielsweise die Fähigkeit, sich auf die Suche nach Ressourcen oder potenziellen Partnern zu begeben aber gleichzeitig muss der Organismus auch sein Inneres regulieren können. Die Homöostase ist die Fähigkeit eines Organismus, stabile innere Bedingungen aufrechtzuerhalten. So versucht der menschliche Körper beispielsweise, seine Temperatur stets konstant zu halten. Wenn ihm kalt wird, fängt er an zu zittern. Wenn ihm zu heiß wird, fängt er an zu schwitzen. Lebewesen müssen außerdem ihren Stoffwechsel aufrechterhalten. Es handelt sich dabei um die chemischen Prozesse, die den Energiebedarf regulieren. Pflanzen wandeln beispielsweise Sonnenlicht in Zucker um und speichern diese chemische Energie in Form von Adenosintriphosphat.

Aufbau von Grund auf

Während Fragen danach, was die Biologie und das Leben sind, als grundlegend erscheinen mögen, sind sie wichtig zu beantworten, da sie die Grundlage für die Beantwortung von komplexeren Fragen bilden. Würde man die Grundprinzipien des Lebens nicht verstehen—z.B. wie sich Zellen teilen und vermehren—wäre es schwierig zu untersuchen, was beispielsweise eine Krankheit wie Krebs verursacht. Dieses Wissen ermöglicht es Wissenschaftlern auch, die notwendigen Werkzeuge und Methoden zu entwickeln, um biologische Prozesse genauer untersuchen zu können.