حقل الدراسة
يدور علم الأحياء في مجمله حول دراسة الكائنات الحية وكيفية نموها، تكاثرها والتفاعلات فيما بينها أو مع البيئة المحيطة بها, ويعد التخصص في جانب أو فرع واحد من الأحياء من الأمور الشائعة, فعلى سبيل المثال يتخصص البعض بعلم الأعصاب الذي يتضمن دراسة الدماغ والإدراك الحسي وإشارات الخلايا العصبية. وبغض النظر عن مجال التخصص, يتطلب الفهم الشامل للعمليات في علم الأحياء العصري دراسات متكاملة على كل الأصعدة التنظيمية (المجموعات-الكائنات المنفردة-الأنظمة العضوية-الخلايا-الجزيئات), ويحمل عالم الأحياء على عاتقه مهمة القيام بالأبحاث لصالح الجامعات والمختبرات الحكومية والمؤسسات الصناعية, ويحصل أن تكون الأبحاث "أساسية" وتسبر أغوار التساؤلات المعتادة في محاولة للإجابة عنها لزيادة اكتساب المعرفة بالأنظمة الحياتية, وقد يكون البحث رهن جدران المختبرات أو قابلاً للتطبيق على أرض الواقع, ولا يتوقف العلماء عن سعيهم لابتكار عقاقير جديدة أو محسنة أو مبيدات حشرية أو لقاحات جديدة أو لإيجاد سبيل للمحافظة على الأنواع المهددة بالإنقراض. ولا ينحصر عمل عالم الأحياء بالبحوث والتطوير بل يتعداه إلى المحاضرة في الجامعات, ويتطلع عالم الأحياء دائماً إلى دعم جهوده وأبحاثه من الحكومات والمنظمات على حد سواء.
مجالات التخصص
يميل معظم علماء الأحياء إلى التركيز على نطاق أو مجال واحد والتخصص فيه, وتحتوي القائمة التالية على سرد للتخصصات الرئيسية ضمن علوم الأحياء:
- الكيمياء الحيوية.
- علم البيانات الحيوية والإحصاءات الإحيائية.
- الفيزياء الحيوية.
- أحياء الخلايا والجزيئات.
- علم البيئة.
- علم الوراثة والجينات.
- علم المناعة.
- الأحياء المائية والبحرية.
- علم الأحياء الدقيقة.
- علم الأعصاب.
- التغذية وعلم الغذاء.
- الصيدلة.
- علم وظائف الأعضاء.
الكيمياء الحيوية
يُعرف هذا العلم على أنه ببساطة: "كيمياء الحياة" أو علم دراسة التركيب الكيميائي للخلايا الحية والعضويات والأنسجة والكائنات الحية, وهو يسعى إلى استيعاب جميع جوانب البنيوية والوظيفية لكل شئ حي ضمن المستوى الجزيئي بما في ذلك وظائف الأنزيمات والهرمونات والجينات وكيفية اكتساب الكائنات الحية للطاقة. يتعاطى علماء الكيمياء الحيوية مع جميع أصناف الكائنات الحية كالحيوان والنبات والكائنات المجهرية, إلى جانب أن الكيمياء الحيوية ذات صلة وثيقة مع أشكال متعددة من العلوم الحياتية كعلم الخلايا والجينات وعلم الأحياء الدقيقة والجزيئات الحيوية وعلم وظائف الأعضاء والصيدلة وعلم السموم. أصبحت الفوارق بين هذه الأفرع جميعها في الواقع غامضة وغير واضحة بشكل متزايد, كما اكتشف علماء الكيمياء الحيوية المختصين بفروع أخرى طريقة لاستخلاص بروتينات هامة على نحو علاجي باستعمال تقنيات الإستنساخ, ومنها الأنسولين المخصص للإستهلاك الآدمي وأدوية تمييع الدم المستخدمة في علاج الجلطات, كما قاموا بتطوير الصبغة الوراثية (DNA) والتي يلجأ إليها اختصاصيو الطب العدلي إضافة لتشخيص أعراض الأمراض الوراثية.
علم البيانات الحيوية والإحصاءات الإحيائية
يعتمد علم البيانات الحيوية -والذي يُسمى أحياناً بالأحياء الحسابية- على تقنيات مستمدة من الرياضيات التطبيقية والمعلوماتية والإحصاءات وعلم الحاسوب لمعالجة الصعوبات في علم الأحياء.
كان التوصل إلى تسلسل المورث البشري أحد أعظم إنجازات علماء الجينات, ولكن استيعاب تسلسل ملايين الأنماط من الصيغ البنائية الوراثية يتطلب طرقاً ووسائل جديدة تؤدي لتطور مجال البيانات الحيوية, ويطور العلماء أدوات جديدة للمساعدة على البحث في قواعد البيانات الضخمة وتحليلها كالمورث البشري أو بنية البروتينات, وهم يعملون على ابتكار نماذج واستخلاص التوقعات للتمكن من فهم الميكانيكيات المعقدة لدورة الحياة ضمن أي تنوع في الكائنات الحية. تستخدم علوم البيانات الحيوية والإحصاءات الإحيائية الأساليب الإحصائية والرياضية لفهم أفضل للأحياء, ويبتكر العلماء نماذج لوصف (أو لشرح) الميكانيكيات الأساسية اللازمة لدورة الحياة سواء لعموم الناس أو للجزيئات. يقوم العلماء بتفسير المعطيات بواسطة تشكيلة واسعة من الفروع العلمية كالزراعة والأحياء والطب, ويبدي خبراء الإحصاءات الإحيائية (في الفرع الطبي) اهتماماً بتصميم وتفسير البحوث الطبية, -بما في ذلك التجارب- لضمان نتائج ممتازة, وهم معنيون بتلقي أي إشارات أولية تدل على الكفاءة أو على نتائج غير متوقعة بالمرة.
الفيزياء الحيوية
فرع من الفروع العلمية التي تُعنى بتطبيق مبادئ الفيزياء والكيمياء وأساليب التحليل الرياضي والحاسب لتوصيل الفكرة عن كيفية عمل الأنظمة الحيوية, فهو علم يختص بالجزيئات ويهدف لتوضيح الوظائف الحيوية من ناحية خواص جزئ معين والبنيات الأكبر وصولاً إلى توضيح طرق تجميع هذه الجزيئات مثل الكروموسومات والأغشية, وهذا يستدعي في بعض الأحيان تصميم وإنشاء مختبرات جديدة مجهزة.
تحاول الأبحاث المختلفة في مجال الفيزياء الحيوية الإجابة على أسئلة ضرورية مثل طريقة نقل خلايا الأغشية للجزيئات القابلة للذوبان في الماء عبر بنية شحمية بشكل انتقائي, أو كيفية تحويل الخلايا العضلية الطاقة الكيميائية إلى قوة وحركة ميكانيكية, أو كيف تلتقط الأذن الأمواج الصوتية وتحولها إلى إشارات ونبضات كهربائية تزود الدماغ بمعلومات حول العالم الخارجي. وتطرح بعض الأبحاث تساؤلات قريبة من المجال الطبي مثل الميكانيكيات الوظيفية لأدوية علاج مرض السرطان أو أساليب قياس تركيز الجلوكوز في دم المصاب بمرض السكر.
أحياء الخلايا والجزيئات
أحياء الخلايا هي دراسة بنية ووظائف الخلايا وكيفية نموها وانشطارها ومن ثم موتها, وكيف تتطور لتصبح عناقيد كبيرة الحجم ذات خصائص فريدة من نوعها وكيف ترسل الإشارات فيما بينها, وكيف تخفق كل تلك العمليات مسببة الأمراض كالسرطان. يمكن اعتبار أحياء الجزيئات وثيق الصلة بأحياء الخلايا, ولكن الأول يركز على الأسئلة والتقنيات التي تخرج بها الأبحاث العلمية على المستوى الخلوي البديل, وأصبحت أحياء الجزيئات رديفاً لمجموعة من التقنيات في دراسة الجزيئات الحيوية مثل ال DNA وال RNA والبروتينات, والطريقة التي تنتظم وتُنسق بها وظائف الجزيئات, بتعبير آخر يمكن تعريفها على أساس أنها علم دراسة كيفية تشغيل وتعطيل الجينات عند الحاجة, وعلاقة التغيرات الكيميائية وأي تغيرات أخرى في الجزيئات بالتبدلات غير الملحوظة في البنية والوظائف كونها عضويات ناشئة أو تصادف بيئة جديدة أو تصاب بالمرض.
علم البيئة
يختص هذا العلم بدراسة مواطن وأساليب حياة النباتات والحيوانات والكائنات الحية المجهرية وتفاعلها على اليابسة وفي الماء والجو, ويُعنى هذا النظام بالعلاقات فيما بين الكائنات العضوية وبيئتها الماضية والحاضرة والمستقبلية. وتحتوي العلاقات من بين ما تحتوي على الإستجابة الفسيولوجية للأفراد وبنية وديناميكية المجتمعات والتفاعلات بين الأنواع والأجناس, وتنظيم التجمعات الحيوية ومعالجة الطاقة والمواد ضمن الأنظمة البيئية, وكان العديد من العلماء الذين انخرطوا في السابق بأنشطة حماية المصادر الطبيعية والمحافظة على الأنواع المهددة بالفناء اختصاصيو بيئة تحت التمرين. تندرج دراسة كل شكل من أشكال البيئة تحت مسمى مختلف مثل علم الكائنات البحرية وهو علم دراسة العضويات التي تعيش في البحار والمحيطات, ولدى بعض علماء البيئة اهتمام خاص بنشوء وتطور بعض أنواع النباتات والحيوانات وطرق تكيفها مع التغيرات في بيئتها (وتكون على الأغلب بعد فترات طويلة من الزمن), ويبدي البعض الآخر اهتماماً بالتأثيرات المباشرة للتغيرات كنشوء أنواع أو مواد كيميائية ليست جزءاً من الطبيعة المحلية أو غير منسجمة معها.
أما علم الحشرات فهو دراسة الحشرات وعلاقتها بالبيئة وبني البشر والكائنات الحية الأخرى, وتم تحديد أكثر من مليون نوع منها في كل أرجاء العالم, ويفضل البعض من علماء الحشرات العمل خارج جدران المعامل في الحقول والغابات وعند البحيرات إلخ...بينما يفضل البعض الآخر العمل داخل المختبرات أو قاعات المحاضرات وآخرون في العمل المكتبي (تولي مسؤوليات إدارية أو تنظيمية). يسهم علماء الحشرات بدراساتهم في كثير من المجالات كالزراعة والصحة والطب الشرعي, فعلى سبيل المثال فإن بعض الحشرات مؤذية للنباتات بينما تعد أخرى ذات فائدة حقيقية للمحاصيل, كما جعلت برامج التلفزيون العديد من الناس يتنبهون لدراسة الحشرات في مسارح الجرائم, وغني عن القول أن بعض الحشرات ناقلة للأمراض, وتركز الدراسات على دورة حياتها وتطور معايير السيطرة وكيف تكتسب الحشرات مناعة ضد المبيدات.
علم الوراثة والجينات
يعمل كل كائن عضوي على صنع نسخ من الجينات التي يرثها ممن سبقوه ثم ينقل هذه النسخ إلى الأجيال التي تخلفه, لذا فإن علم الوراثة والجينات هو دراسة كيفية تواصل المعلومات الوراثية (ماهية الجينات-طرق نسخها ونقلها-كيفية تغيرها في الأفراد والجماعات بالإختيار خلال نشؤئها-كيفية انتاج الخلايا والكائنات العضوية-كيفية التلاعب بها لتحسين الزراعة وعلاج الأمراض الوراثية). أضحت الإجابة على التساؤلات المتعلقة بالمواضيع الوراثية من الأمور البالغة الأهمية ومن مكونات جميع مجالات الأحياء فعلياً, وهذا مكّن العلماء من القيام بالإختبارات التي ساعدت على إدراك دورة الحياة الطبيعية وما يحدث عندما تتعطل هذه الدورة بسبب داء ما.
يزداد تأثير المعلومات الوراثية على العقاقير بصورة متسارعة إلى جانب دور مستشاري علم الوراثة, وكل ذلك يساعد المريض على فهم مدى خطورة حالته و/أو خطورة انتقال مرض ما وراثياً إلى أطفاله, وهنا يحين دور الهندسة الوراثية التي تعمل باتجاه علاج أو الوقاية من الأمراض التي تصيب الإنسان بسبب استبدال جينات معيبة.
علم المناعة
يتناول هذا العلم بالدراسة جميع جوانب أنظمة المناعة وهي الأنظمة المسؤولة عن حماية الكائنات الحية من الأجسام الدخيلة والغريبة, ولأنظمة المناعة البشرية وظيفة محورها جعل الإستجابات الحساسة في مستوى معتدل ومحاربة الأمراض المعدية واستبعاد الأعضاء والأنسجة المنقولة والإضطرابات ذات المناعة الذاتية كتصلب الأنسجة المتعدد حيث يشرع الجسم في مهاجمة نفسه. يهتم أخصائيو المناعة بالخلايا التي يتألف منها نظام المناعة في الإضطرابات التي تصيب هذا النظام كالأمراض ذاتية المناعة والحساسية المفرطة ونقص المناعة ورفض الأعضاء المزروعة, بجانب الخصائص الفيزيولوجية والفيزيائية والكيميائية لمحتويات نظام المناعة, وتُستغل هذه المعرفة في تطوير أدوية ولقاحات جديدة. يعد علم المناعة ذي أهمية في مواجهة تحديات الصحة العامة كظهور أنواع من البكتيريا والفيروسات المقاومة للأدوية أو إدراك التحولات التي تتيح انتقال الميكروبات المعدية من الحيوان إلى الإنسان.
الأحياء المائية والبحرية
موضوع علم الأحياء البحرية هو دراسة الحيوانات والنباتات والكائنات العضوية الدقيقة التي تعيش في أو قرب المياه المالحة, أما علم الأحياء المائية فهو تعبير مطاط يضم في ثناياه ليس فقط دراسة الكائنات البحرية وإنما أيضاً الكائنات التي تعيش في البحيرات والكائنات العضوية التي تعيش في المياه العذبة. يدرس المختصون بهذين العلمين نمو العضويات المائية (في الماء المالح والعذب) وتطورها وسلوكها وتواصلها فيما بينها وتفاعلاتها مع بيئتها, ويدرس بعض من هؤلاء العلماء نوعاً معيناً من العضويات في حين يهتم البعض الآخر بدراسة العديد من العضويات في منطقة محددة أو مناخ معين أو موقع بيئي ما, وتتداخل مواضيع الدراسة مع كل ما له علاقة بالأحياء كعلم البيئة وعلم الوراثة وعلم الأعصاب وعلم وظائف الأعضاء, وهذا غيض من فيض ما يمكن أن يشمله علم الكائنات البحرية. ينصب بعض الإهتمام في اتجاه البحوث الأساسية وإدراك بيئة الأحياء المائية, بينما تذهب اهتمامات أخرى في اتجاه أكثر عملانية مثل كيفية التعامل مع العضويات التي تملأ أنابيب محطات توليد الطاقة أو أسطح السفن أو تحسين محاصيل الزراعات المائية وجودتها من أجل تسويقها تجارياً, أو تأثير أجهزة السونار التي تحملها السفن على أنماط الإتصال بين الثدييات البحرية.
علم الأحياء الدقيقة
يتلخص في دراسة العضويات البالغة الصغر التي لا تستطيع العين المجردة رؤيتها كالميكروبات والبكتيريا والفيروسات والحيوانات أحادية الخلية وكائنات صغيرة أخرى, وتسبب الميكروبات الأمراض وتعمل على تخمير المشروبات الكحولية وتقوض جودة ونكهة الطعام الذي نتناوله, كما أنها مسؤولة عن كل أشكال التحلل في الطبيعة, ويبحث علماء الأحياء الدقيقة في هذه العضويات وكيف تنمو وتعيد تكوين نفسها وتتكيف مع البيئة المحيطة بها.
يتخصص بعض العلماء في دراسة نمو الكائنات المجهرية في محيط سام كالينابيع الساخنة والشقوق في قيعان المحيطات أو في الجليد, ويجد علماء آخرون أنفسهم يبحثون عن كثب في عوامل تسبب البكتيريا في الأمراض وكيف تكتسب مقاومة تجاه المضادات الحيوية. تعد علوم الوراثة والكيمياء الحيوية ذات قدر بالغ من الأهمية بالنسبة لعلم الأحياء الدقيقة والعكس صحيح, وأتاح الوصف الشامل والنمو السريع للميكروبات استغلالها كأدوات اختبارية في فروع أخرى من الأحياء, فتعتمد الدراسات الحديثة لعمل الجينات –على سبيل المثال- على توجيه دراسات وظائف الجينات نحو الفيروسات والبكتيريا.
علم الأعصاب
ينحصر موضوعها في دراسة تطور ووظائف خلايا الدماغ والأنظمة العصبية على المستوى الفردي ومستوى الشبكات العصبية المتكاملة على وجه الخصوص, ويغطي هذا العلم كل شئ يتعلق بالجزيئات والجينات والبروتينات, ويمتد ليتضمن دراسة تطور الدماغ والإحساس والإدراك والتعلم والذاكرة والحركة والنوم والضغط وتقدم العمر والإضطرابات النفسية والعصبية. يقبل بعض علماء الأعصاب على دراسة جميع جوانب سلوك الكائنات العضوية, فيما يدرس آخرون أنواعاً معينة من خلايا الدماغ, ويستخدم آخرون الحاسوب ك"نظام نموذجي", ويدرس البعض الأنظمة "البسيطة" كذبابة الفاكهة والديدان الصغيرة لأن بالإمكان معرفة الكثير عن الجينات التي تنظم أنماط سلوكها, ويذهب علماء آخرون إلى الخوض عميقاً داخل جسم الإنسان. يهتم بعض العلماء بإدراك عمل الأنظمة بصورة أولية كباقي أنظمة علم الأحياء, بينما يهتم البعض الآخر بطرق الوقاية أو العلاج من الإضطرابات التي تصيب الجهاز العصبي.
التغذية وعلم الغذاء
التغذية عبارة عن دراسة جميع جوانب علاقة الحميات بالصحة والأمراض وبالأخص بالنسبة للإنسان والحيوان لأهميتها من الناحية الزراعية والحيوانية, وتتضمن مثل هكذا دراسة تحديد متطلبات التغذية وكيفية تبدلها عبر دورة الحياة أو خلال فترة الإصابة بمرض ما وعوامل التغذية التي تؤدي للإصابة بالأمراض (كزيادة أو نقص التغذية) والإضطرابات والتحكم بالوزن وإضافات التغذية والإعتبارات الخاصة بالرياضة. أما علم الغذاء فهو يتعلق بجميع جوانب المواد الغذائية والأطعمة: (المحتوى الغذائي-الإضافات والملوثات-التغليف حسب الأصول لضمان الأمن الغذائي), ويدرس اختصاصيو التغذية المكونات الفيزيائية والكيميائية والحيوية الدقيقة للمواد الغذائية وتفاعلات هذه المكونات مع بعضها البعض ومع الهواء ومواد التعبئة والتغليف والمحافظة على مستوى الجودة خلال المعالجة والنقل والتخزين. ويرتبط كلا العلمين بدرجة وثيقة بعلوم الكيمياء الحيوية والصيدلة وعلم وظائف الأعضاء.
علم الصيدلة
ويختص بدراسة المواد الكيميائية التي تدخل في تركيب العقاقير الطبية والتي لها تأثير على وظائف الخلايا العضوية الحية سواء كانت المادة الكيميائية ذات استعمال علاجي أو من المواد التي يمكن إساءة استخدامها, ويدرس الصيادلة المواد الكيميائية ذات الغايات الطبية (طرق استخلاصها ونقلها وتأيضها في الجسم ووظائفها من الناحية العلاجية وطرق تغيير بنيتها الكيميائية لتقليص الآثار الجانبية غير المرغوب فيها), ويصفي بعض الصيادلة المكونات المستخرجة من الطبيعة كالعناصر المشتقة من النبات للتوصل إلى أدوية جديدة, في حين يلجأ آخرون لمعرفتهم بميكانيكيات الجزيئات لمرض ما لابتكار أدوية مصنعة داخل المختبرات.
يمكن أن يضم علم الصيدلة أيضاً دراسة الكيمياء الداخلية للجسم البشري كالعناصر الكيميائية مثل الهرمونات والمرسلات ووسائل تكونها وتجميعها ونقلها في منظومة الجسم الطبيعي, كما أن علم الصيدلة أصبح مؤخراً ذا صلة قوية بالتقنية الحيوية.
علم وظائف الأعضاء
يتحدث هذا العلم عن أنماط عمل جسم الإنسان ويركز على وظائف الخلايا والأنسجة في الأنظمة العضوية ومدى تناسقها في الجسم بأكمله وتحت الظروف العادية أو الضغط الشديد, كما يتمحور حول دراسة العمليات الحياتية من الجزيئات الصغيرة إلى العضويات.
تحتوي الأنظمة المدروسة فيما يتعلق بالحيوانات على وظائف القلب والجهاز الهضمي وجهازي الإخراج والمناعة والجهاز العضلي-الحركي والعصبي والتناسلي, وكيف تتناسق هذه الوظائف فيما بينها, ويطرح العلماء أسئلة حول طرق عمل هذه الأنظمة في الظروف العادية أو الأمراض أو تحت الضغط: كيف تبقى دافئة في الطقس البارد وباردة في بيئة حارة؟ كيف تتكيف مع انخفاض الأكسجين في الإرتفاعات الشاهقة؟ كيف تعمل قلوبنا ورئاتنا خلال التمارين الشاقة؟ ما الذي يحل برواد الفضاء عندما يكونون في حالة انعدام الوزن لفترات طويلة؟ يحاول العلماء الإجابة عليها وعن أسئلة مشابهة, ويركزون على مواضيع التركيب الضوئي وإيصال الماء والغذاء على سبيل المثال.
.:: اعلانات::. 
10-17-2008, 02:54 PM
نبذة عن علم الأحياء
العرض العادي
