Что такое гибрид в биологии


ГИБРИД — Большой энциклопедический словарь

ГИБРИД (от лат. hibrida — помесь) — организм, полученный в результате скрещивания генетически различающихся родительских форм (видов, пород, линий и др.).

Источник: Большой энциклопедический словарь на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. гибрид — Гибрида, м. [латин. hibrida – помесь]. Животное или растение, происходящее от скрещения разных пород (биол.). || Язык, происходящий от скрещения языков разных типов (лингв.). Абхазский язык и с ним сванский представляют скрещенные языки, или гибриды. Н. Марр. Большой словарь иностранных слов
  2. гибрид — ГИБР’ИД, гибрида, ·муж. (·лат. hibrida — помесь). Животное или растение, происходящее от скрещения разных пород (биол.). | язык, происходящий от скрещения языков разных типов (линг.). «Абхазский язык и с ним сванский представляют скрещенные языки или гибриды.» Н.Марр. Толковый словарь Ушакова
  3. гибрид — ГИБРИД, а, м. Животное или растение, полученное в результате скрещивания генетически (по видам, линиям, породам, сортам) различающихся особей. | прил. гибридный, ая, ое. Гибридные сорта. Толковый словарь Ожегова
  4. гибрид — -а, м. Организм, возникающий в результате гибридизации растений или животных различных пород, сортов, видов. Гибрид вишни и черешни. Пшенично-пырейные гибриды. [От лат. hibrida — помесь] Малый академический словарь
  5. Гибрид — (лат. hibrida помесь, ребенок, родившийся от римлянина и неримлянки; от греч. hybris невоздержанность) особь, появившаяся в результате скрещивания генотипически различных (хотя бы по одному локусу) родительских форм. Медицинская энциклопедия
  6. гибрид — Организм, полученный от скрещивания двух различающихся генотипами особей, т.е. путёмгибридизации. В генетическом материале гибрида перемешаны наследственные задатки родителей (лат. «гибрида» означает помесь). Биология. Современная энциклопедия
  7. Гибрид — Сорт, созданный от родительских лоз, принадлежащих к разным видам. Так, например, был получен Бако Нуар, от скрещивания Фолль Бланш (вида Vitis vinifera) с аборигенным американским сортом вида Vitis riparia. В странах ЕС качественное вино разрешается производить только из винограда Vitis vinifera. Вино. Энциклопедический словарь
  8. Гибрид — (от лат. hibrida, hybrida — помесь) половое потомство от скрещивания двух генотипически различающихся организмов. Скрещиваемые организмы называют родительскими формами и обозначают буквой Р латинского алфавита... Большая советская энциклопедия

гибрид — Малый академический словарь

гибри́д

, м.

Организм, возникающий в результате гибридизации растений или животных различных пород, сортов, видов.

Гибрид вишни и черешни. Пшенично-пырейные гибриды.

[От лат. hibrida — помесь]

Источник: Малый академический словарь на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. гибрид — Гибрида, м. [латин. hibrida – помесь]. Животное или растение, происходящее от скрещения разных пород (биол.). || Язык, происходящий от скрещения языков разных типов (лингв.). Абхазский язык и с ним сванский представляют скрещенные языки, или гибриды. Н. Марр. Большой словарь иностранных слов
  2. гибрид — ГИБР’ИД, гибрида, ·муж. (·лат. hibrida — помесь). Животное или растение, происходящее от скрещения разных пород (биол.). | язык, происходящий от скрещения языков разных типов (линг.). «Абхазский язык и с ним сванский представляют скрещенные языки или гибриды.» Н.Марр. Толковый словарь Ушакова
  3. гибрид — ГИБРИД, а, м. Животное или растение, полученное в результате скрещивания генетически (по видам, линиям, породам, сортам) различающихся особей. | прил. гибридный, ая, ое. Гибридные сорта. Толковый словарь Ожегова
  4. ГИБРИД — ГИБРИД (от лат. hibrida — помесь) — организм, полученный в результате скрещивания генетически различающихся родительских форм (видов, пород, линий и др.). Большой энциклопедический словарь
  5. Гибрид — (лат. hibrida помесь, ребенок, родившийся от римлянина и неримлянки; от греч. hybris невоздержанность) особь, появившаяся в результате скрещивания генотипически различных (хотя бы по одному локусу) родительских форм. Медицинская энциклопедия
  6. гибрид — Организм, полученный от скрещивания двух различающихся генотипами особей, т.е. путёмгибридизации. В генетическом материале гибрида перемешаны наследственные задатки родителей (лат. «гибрида» означает помесь). Биология. Современная энциклопедия
  7. Гибрид — Сорт, созданный от родительских лоз, принадлежащих к разным видам. Так, например, был получен Бако Нуар, от скрещивания Фолль Бланш (вида Vitis vinifera) с аборигенным американским сортом вида Vitis riparia. В странах ЕС качественное вино разрешается производить только из винограда Vitis vinifera. Вино. Энциклопедический словарь
  8. Гибрид — (от лат. hibrida, hybrida — помесь) половое потомство от скрещивания двух генотипически различающихся организмов. Скрещиваемые организмы называют родительскими формами и обозначают буквой Р латинского алфавита... Большая советская энциклопедия

2. Селекция растений и животных

Селекция растений

В селекции растений наиболее широко используются такие методы, как мутагенез, массовый отбор, внутривидовая гибридизация (инбридинг и аутбридинг), отдалённая гибридизация, полиплоидия.

  

Для увеличения разнообразия исходного материала применяется искусственный мутагенез, при котором частота мутаций возрастает в десятки и сотни раз.  

Пример:

с помощью рентгеновского излучения выведены ценные сорта злаков, отличающиеся повышенной урожайностью, укороченным стеблем, отсутствием остей. С помощью химических мутагенов созданы многие сорта картофеля, табака, томатов, перца, декоративных растений.

Мутантные формы после отбора обычно вовлекаются в скрещивание для получения ценных комбинаций признаков. 

 

В селекции растений используются разные типы скрещиваний.

 

Инбридинг (близкородственное скрещивание) у растений основан на принудительном самоопылении перекрёстноопыляющихся форм и используется для перевода генов в гомозиготное состояние и получения чистых линий.

 

При скрещивании чистых линий образуются гибриды, обладающие ярко выраженным гетерозисом.

Пример:

таким способом получают гибридные семена кукурузы, которыми засевают большую часть мировых площадей, отведённых под эту культуру.

Початки исходных чистых линий и их гибрида

 

Используется в селекции растений и отдалённая гибридизация. Полученные гибриды, как правило, бесплодны, что обусловлено в основном нарушениями мейоза при образовании половых клеток. Для преодоления нескрещиваемости видов разработаны специальные методы, одним из которых является полиплоидия.

 

Впервые преодолеть бесплодие межвидового гибрида удалось в \(1924\) г. Г. Д. Карпеченко. Учёный получил бесплодный капустно-редечный гибрид с диплоидным набором \(18\) хромосом, из которых \(9\) «редечных» и \(9\) «капустных». Конъюгация этих хромосом не происходила. Карпеченко удвоил хромосомный набор. У полиплоидного гибрида оказалось \(36\) хромосом (по \(18\) «редечных» и «капустных). Появилась возможность конъюгации, и гибрид стал плодовитым.

  

В \(20\)-х г. \(ХХ\) в. были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале).  В \(30\) г. Н. В. Цицин осуществил скрещивание пшеницы с пыреем, а И. В. Мичурин получил межвидовые гибриды плодово-ягодных культур.

 

Гибрид смородины и крыжовника

 

Многие сельскохозяйственные растения являются полиплоидными. Полиплоидию у растений вызывают обработкой семян колхицином. С его помощью получены триплоидные, тетраплоидные и даже октоплоидные формы более чем у \(500\) видов растений.

 

Полиплоидная земляника

Селекция животных

Селекция животных имеет ряд особенностей:

  • животные размножаются только половым путём;
  • число особей в потомстве небольшое;
  • половозрелость наступает через несколько лет после рождения;
  • затруднено выведение чистых линий, так как невозможно самооплодотворение;
  • некоторые признаки (молочность, яйценоскость) проявляются только у самок.

Основные методы (отбор и гибридизация) используются и в селекции животных. Отбор применяется только индивидуальный.

 

Близкородственное скрещивание (инбридинг) применяется для закрепления в породе хозяйственно ценных качеств. 

 

Межпородное скрещивание (аутбридинг) проводится для закрепления необходимых человеку качеств, имеющихся у обеих пород. У гибридов наблюдается увеличение жизнеспособности, продуктивности, устойчивости к болезням, т. е. проявляется гетерозис.

Пример:

при скрещивании двух мясных пород кур получают гетерозисных бройлерных кур, которые отличаются быстрым ростом и большой массой. 

Отдалённая гибридизация подразумевает скрещивание животных, которые относятся к разным видам. 

Пример:

при скрещивании лошади с другими непарнокопытными (ослом, зеброй и т. д.) получают жизнеспособное потомство, совмещающее признаки обоих видов.

 

Гибрид зебры и лошади

Отбор особей у животных бывает затруднён, потому что некоторые важные качества проявляются только у самок (плодовитость, яйценоскость у кур, молочность и жирность молока у крупного рогатого скота и т. д.).

 

Для определения этих признаков у самцов используется метод определения качества производителей по потомству. Сначала от производителей получают небольшое потомство и сравнивают его продуктивность с матерями и со средней продуктивностью породы. Если продуктивность дочерей оказывается повышенной, то это указывает на большую ценность производителя, которого следует широко использовать для дальнейшего улучшения породы. 

 

В селекции животных находит широкое применение искусственное осеменение. С его помощью можно получить больше потомства от конкретного производителя.

 

Для увеличения численности потомства ценной самки используют трансплантацию эмбрионов. У самки с помощью гормонов увеличивают количество яйцеклеток. Затем яйцеклетки оплодотворяют, извлекают эмбрионы и подсаживают их другим самкам.

Селекция, подготовка к ЕГЭ по биологии

Селекция (лат. selectio - выбирать) - наука и отрасль практической деятельности, направленная на создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающих полезными для человека свойствами.

Этими полезными свойствами могут быть размер и форма плодов, урожайность, удойность у коров, устойчивость к факторам внешней среды (к засушливому климату, к морозу).

Основы селекции

В основе селекции лежит способность генотипа живых организмов к изменениям, что происходит главным образом за счет комбинативной и мутационной изменчивости. В процессе селекции происходит искусственный отбор организмов с полезными для человека свойствами и их размножение.

В результате множества последовательных скрещиваний, в конце концов, селекционерам удается достичь желаемой цели: вывести гибридов с нужными признаками.

Мутационная изменчивость существует благодаря мутациям - случайным ненаправленным изменениям генотипа. Благодаря мутациям, к примеру, возник безалкалоидный сорт люпина. И.В. Мичуриным на яблоне сорта Антоновка Могилевская были обнаружены необычайно крупные плоды, ветвь с которым послужила для появления нового сорта - Антоновки шестистограммовой. Эти плоды - результат произошедшей в естественных условиях мутации соматических клеток.

"Сколько ждать этой естественной мутации?" - спросите вы. Может один день, а может и 100, и 10000 лет - всем властвует случайность. На наш век может не выпасть удача, а мы такого допустить не можем! :)

Именно по этой причине в селекции растений часто используются искусственно вызванные мутации - авто- и аллополиплоидию.

Автополиплоидия

Автополиплоидия - кратное (4n,6n,8n) увеличение исходного набора хромосом, который характерен для особей вида.

Автополиплоидия возникает в результате обработки почек колхицином, который нарушает образование нитей веретена деления, и, соответственно, нарушает расхождение хромосом при митозе, в результате чего набор хромосом в клетке оказывается удвоенным. Таким способом получают полиплоиды - сорта растений, обладающие повышенной урожайностью.

Существуют различные тетраплоидные сорта свеклы, мака, кукурузы и других сельскохозяйственных культур, которые отличаются большими размерами плодов.

Аллополиплоидия

Аллополиплоидия (греч. állos — другой и polýploos — многократный) - соединение в клетках организма хромосомного набора от разных видов или родов, в результате которого образуется гибридная зигота.

Благодаря аллополиплоидии получают новые сорта растений. Наиболее известным примером является гибрид ржи и пшеницы - тритикале. Некоторые межвидовые гибриды табака обладают повышенной устойчивостью к возбудителям заболеваний мучнистой росы, табачной мозаики.

В рамках биотехнологии разработаны методы, с помощью которых стало возможным создание бактерий, синтезирующих полезные для человека белки, многие из которых используются как лекарства: аминокислоты, антибиотики, инсулин.

Скрещивание особей в селекции

Каждое скрещивание как сдача новых карт: может повезет, а может и нет. Вполне возможно, что особь унаследует полезные признаки от родителей и сможет передать их своим потомкам, всегда есть и шанс того, что появятся новые полезные для человека признаки, равно как и шанс, что ничего полезного из проводимого скрещивания не выйдет.

Возможны несколько вариантов скрещивания:

  • Близкородственное скрещивание (инбридинг - от англ. in — внутри + breeding — разведение)
  • Близкородственное скрещивание в течение нескольких поколений приводит к переходу генов в гомозиготное состояние, вследствие чего потомство ослабевает и становится более подвержено наследственным заболеваниям.

    Замечу, что под инбридингом подразумевают близкородственное скрещивание животных. Для самоопыления у растений существует иной термин - инцухт.

    В селекции инбридинг применяют для выведения чистых линий (гомозиготных особей - aa, AA, bb, BB), которые используются, например, для анализирующего скрещивания. Инбридинг использовался при выведении абсолютно всех пород животных, и в настоящее время активно используется в питомниках для выведения нужных пород животных (кошек, собак и т.д.)

  • Неродственное скрещивание (аутбридинг - от англ. out — вне + breeding — разведение)
  • Аутбридинг заключается в скрещивании неродственных особей, которые могут принадлежать к одному сорту, породе, виду или роду. Аутбридинг ведет к явлению гетерозиса - получения гетерозисных форм, которые превосходят родительских особей по ряду признаков.

    Гетерозис - явление увеличения жизнеспособности особей у гибридов, которые получены при скрещивании двух чистых линий. Такой эффект связан с переходом генов в гетерозиготное состояние, что повышает выживаемость организмов, плодовитость, и множество других полезных свойств.

  • Отдаленная гибридизация
  • Применение отдаленной гибридизации заключается в скрещивании особей, принадлежащих к разным родам и видам. Такие особи обладают крайне полезными для человека свойствами, но часто бесплодны (стерильны).

    Известным примером отдаленной гибридизации является мул - гибрид осла (самца) и лошади (самки). Отличаются большой выносливостью и работоспособностью, живут до 40 лет, обладают хорошим иммунитетом к заболеваниям, не требовательны в корме и уходе.

    Обратный пример: гибрид ослицы (самки) и жеребца (самца) - лошак. Встречаются гораздо реже по сравнению с мулом, так как обладают меньшей выносливостью и работоспособностью. В большинстве случаев бесплодны.

Отбор в селекции

Отбор в селекции осуществляет человек с единственной целью: размножить особей с нужными и полезными признаками, свойствами. Очевидно, что такой отбор называется искусственным, в противовес естественному отбору, главный критерий которого - приспособленность.

Отбор может осуществляться двумя способами:

  • Массовый отбор
  • Отбор организмов исключительно на основе внешних данных (фенотипа). Основным критерием для человека служит проявление признака: размер плодов, цвет лепестков, цвет листьев и т.д. Этот вид отбора характеризуется массовостью и быстротой.

    В результате массового отбора формируется группа особей, которые обладают нужными и полезными для человека признаками. В дальнейшем они подвергаются размножению.

  • Индивидуальный отбор
  • Выборочный отбор и сохранение особей с ценными для человека признаками. В ходе индивидуального отбора оценивается не только фенотип, но и генотип, вследствие чего данный вид отбора занимает большее время, но оказывается более эффективен.

    Индивидуальный отбор требует оценки потомства от выбранной особи в ряду поколений. Иногда подобный отбор применяют у самоопыляемых растений: пшеницы, ячменя - с целью получения чистых линий. Как было сказано ранее, чистые линии характеризуются гомозиготностью и являются исходным материалом для селекции.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Что такое гибрид?

 Современные, идущие в ногу со временем огородники, уже давно получают обильные урожаи со своего огорода, используя семена гибридов.

 Остальных же садоводов, не доверяющих достижениям селекции и семеноводства, страшат неизвестные свойства, которые таит в себе упаковка семян с маркировкой «F1».

 Давайте разбираться, что такое гибрид и в чем заключается его преимущество перед сортом?

 Впервые, гибрид вывел британский садовод Томас Фэйрчайлд в 18 веке. Он длительное время экспериментировал с опылением растений, в результате скрещивания разных видов гвоздик (турецкой и садовой) Фейрчайлд получил промежуточное растение, обладающее признаками обоих сортов.

 В настоящее время в ГРСД (Государственном Реестре Селекционных Достижений) допущено к выращиванию огромное множество гибридов различных сельскохозяйственных культур и овощей, таких как перцы, томаты, морковь, белокочанная капуста и др. Таким образом, районированные гибридные культуры приобретают все большую популярность, как в сельском хозяйстве, так и у обычных огородников.

 Из курса биологии можно вспомнить, что при скрещивании растений различных видов, у их потомства в 1 поколении наблюдается повышенный рост, обильное плодоношение, устойчивость к переменчивым погодным условиям и болезням. Это явление называется гетерозис.

 Гетерозис взяли на вооружение для решения мировой продовольственной потребности и совершенствования уже существующих культур.

 В последнее столетие, использование гибридов в сельском хозяйстве привело к «Зеленой Революции» - повышение продуктивности с/х в ряде стран. Например, в период с 30-е по 80-е годы 20 века урожайность кукурузы в Америке повысилась в 7-8 раз!

 Однако, все положительные признаки, которыми отличается гибрид, сохраняются лишь в 1 поколении. Получать семена с гибридов для последующего выращивания не рекомендуется. Это связано с тем, что второе и последующие поколения растений будут неоднородными как по внешнему виду, так и по своим особенностям (растения могут быть без плодов или иметь разную урожайность, иметь разные размеры листьев и т.д.).

 Основная задача при выведении новых гибридов – это не только повысить урожайность, но и изменить содержание нутриентов, например, в сторону увеличения содержания белка или получить растение с необычными качествами (например: арбуз с желтой мякотью, фиолетовый картофель, арбузный редис, плуот, иошта и прочее).

 Селекционную работу по получению гибридов ведут, скрещивая несколько (2 или более) родительских линий растений.

 Самостоятельно вывести гибрид весьма сложно, тут потребуются особые знания и умения в ботанике и морфологии растений. Интересно, но факт: большинство производителей гибридов держат в секрете родительские линии растений, из которых был получен гибрид.

 Размножают гибриды только вегетативно, получая женские растения с исходными признаками.

 Как вы можете отметить, применение гибридов в подсобном хозяйстве весьма перспективно. Благодаря им вы можете получить урожай значительно больше, чем обычно.

Гибридное определение и примеры - Биологический онлайн-словарь

Определение
существительное, множественное число: гибриды
( репродуктивная биология ) Потомство, полученное в результате скрещивания родителей разных видов или подвидов
( молекулярная биология ) Комплекс, образованный соединением двух комплементарных цепей нуклеиновых кислот
Дополнение
Гибрид, как правило, относится к любому смешанному происхождению или составу, или к комбинации двух или более разных вещей.В молекулярной биологии гибрид - это комплекс, образующийся при соединении двух комплементарных цепей нуклеиновых кислот.
В репродуктивной биологии гибрид - это потомство, полученное в результате скрещивания разных видов или подвидов. Примером гибрида животных является мул. Животное получено от помеси лошади и осла. Лигр, потомок тигра и льва, - еще один гибрид животных. У растений гибридизация является относительно обычным явлением, и несколько гибридов растений получают естественным путем или путем вспомогательной селекции.В сельском хозяйстве гибридизация является одним из способов получения сортов сельскохозяйственных культур с предпочтительными признаками (например, повышенной устойчивостью к определенным заболеваниям).
Различные типы гибридов:

  • Одинарный кросс-гибрид - первое поколение потомков, полученных от скрещивания между чистопородными родителями
  • Двойной гибридный гибрид - потомство, полученное в результате скрещивания двух гибридов одинарного скрещивания
  • Трехкомпонентный гибридный гибрид - потомство от скрещивания одинарного гибрида и инбредной линии
  • Тройной гибридный гибрид - потомство, полученное от скрещивания двух разных гибридов трехкомпонентного скрещивания
  • Популяционный гибрид - потомство, полученное от скрещивания растений или животных в популяции с другое население.Например, помесь разностных рас

Происхождение слова: Latin hybrida , hibrida («гибридное животное»)
Синоним (ы):

См. Также:

  • crossbred
  • гибридизация
  • Связанные термины:

    .

    Гибрид

    В биологии гибрид имеет два значения.

    Первое значение - результат скрещивания двух животных или растений разных таксонов.

    Гибриды между разными видами одного и того же рода иногда называют межвидовыми гибридами или скрещиваниями.

    Гибриды между разными подвидами внутри одного вида известны как внутривидовые гибриды.

    Гибриды разных родов иногда называют межродовыми гибридами.

    Известно, что встречаются чрезвычайно редкие межсемейные гибриды (например, гибриды цесарок).

    Второе значение слова «гибрид» - это скрещивание популяций, пород или сортов одного вида.

    Это второе значение часто используется в селекции растений и животных.

    Примером внутривидового гибрида является гибрид бенгальского тигра и амурского (сибирского) тигра.

    Межвидовые гибриды выводятся путем скрещивания двух видов, обычно из одного и того же рода.

    Потомство демонстрирует черты и характеристики обоих родителей.

    Потомки межвидового скрещивания очень часто бесплодны, такая стерильность гибридов предотвращает перемещение генов от одного вида к другому, сохраняя различия между двумя видами.

    Бесплодие часто объясняется разным числом хромосом у двух видов, например, у ослов 62 хромосомы, у лошадей 64 хромосомы, а у мулов и лошаков 63 хромосомы.

    Мулы, лоши и другие обычно бесплодные межвидовые гибриды не могут производить жизнеспособные гаметы, потому что дополнительная хромосома не может образовать гомологичную пару при мейозе, мейоз нарушен, а жизнеспособные сперматозоиды и яйца не образуются.

    Однако сообщалось о плодовитости самок мулов, отцом которых был осел.

    Чаще всего растения и животные используют другие механизмы для сохранения гаметической изоляции и различий между видами.

    Виды часто имеют разные модели спаривания или ухаживания или поведение, сезоны размножения могут быть разными, и даже если спаривание действительно происходит, антигенные реакции на сперматозоиды других видов препятствуют оплодотворению или развитию эмбриона.

    Муха Lonicera - первый известный вид животных, возникший в результате естественной гибридизации.

    До открытия мухи Lonicera было известно, что этот процесс в природе происходит только среди растений.

    .Гибрид

    (биология) - wikiwand

    Для более быстрой навигации этот iframe предварительно загружает страницу Wikiwand для Hybrid (биология) .

    Подключено к:
    {{:: readMoreArticle.title}}

    Из Википедии, свободной энциклопедии

    {{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}} Эта страница основана на статье в Википедии, написанной участники (читать / редактировать).
    Текст доступен под Лицензия CC BY-SA 4.0; могут применяться дополнительные условия.
    Изображения, видео и аудио доступны по соответствующим лицензиям.
    {{current.index + 1}} из {{items.length}}

    Спасибо за жалобу на это видео!

    Пожалуйста, помогите нам решить эту ошибку, написав нам по адресу support @ wikiwand.com
    Сообщите нам, что вы сделали, что вызвало эту ошибку, какой браузер вы используете и установлены ли у вас какие-либо специальные расширения / надстройки.
    Спасибо! .

    биология | Определение, история, концепции, отрасли и факты

    Биология , изучение живых существ и их жизненных процессов. Эта область занимается всеми физико-химическими аспектами жизни. Современная тенденция к междисциплинарным исследованиям и объединению научных знаний и исследований из разных областей привела к значительному совпадению области биологии с другими научными дисциплинами. Современные принципы других областей - например, химии, медицины и физики - интегрированы с принципами биологии в таких областях, как биохимия, биомедицина и биофизика.

    биология; микроскоп

    Исследователь с помощью микроскопа исследует образец в лаборатории.

    © Раду Разван / Fotolia

    Популярные вопросы

    Что такое биология?

    Биология - это отрасль науки, изучающая живые организмы и их жизненные процессы. Биология охватывает различные области, включая ботанику, охрану, экологию, эволюцию, генетику, морскую биологию, медицину, микробиологию, молекулярную биологию, физиологию и зоологию.

    Почему важна биология?

    Где работают выпускники биологических специальностей?

    Выпускники биологических специальностей могут работать на самых разных должностях, для некоторых из них может потребоваться дополнительное образование. Человек со степенью в области биологии может работать в сельском хозяйстве, здравоохранении, биотехнологии, образовании, охране окружающей среды, исследованиях, судебной медицине, политике, научном общении и во многих других областях.

    Биология разделена на отдельные разделы для удобства изучения, хотя все подразделения взаимосвязаны по основным принципам.Таким образом, хотя существует обычай отделять изучение растений (ботаника) от исследования животных (зоология) и изучение структуры организмов (морфология) от функции (физиология), все живые существа имеют общие определенные биологические явления - например, различные способы размножения, деления клеток и передачи генетического материала.

    Биология часто рассматривается на основе уровней, которые имеют дело с фундаментальными единицами жизни. На уровне молекулярной биологии, например, жизнь рассматривается как проявление химических и энергетических преобразований, которые происходят между многими химическими составляющими, составляющими организм.В результате развития все более мощных и точных лабораторных инструментов и методов стало возможным понять и определить с высокой точностью не только конечную физико-химическую организацию (ультраструктуру) молекул в живом веществе, но и способ воспроизводства живого вещества. на молекулярном уровне. Особенно важным для этих достижений стал рост геномики в конце 20-го и начале 21-го веков.

    Клеточная биология - это изучение клеток - фундаментальных единиц структуры и функций живых организмов.Впервые клетки были обнаружены в 17 веке, когда был изобретен составной микроскоп. До этого отдельные организмы изучались как единое целое в области, известной как биология организма; эта область исследований остается важной составляющей биологических наук. Популяционная биология имеет дело с группами или популяциями организмов, которые населяют данную территорию или регион. На этот уровень включены исследования ролей, которые определенные виды растений и животных играют в сложных и самовоспроизводящихся взаимосвязях, существующих между живым и неживым миром, а также исследования встроенных средств управления, которые естественным образом поддерживают эти отношения. .Эти общие уровни - молекулы, клетки, целые организмы и популяции - могут быть далее подразделены для изучения, что дает начало таким специализациям, как морфология, таксономия, биофизика, биохимия, генетика, эпигенетика и экология. Область биологии может быть особенно связана с исследованием одного вида живых существ - например, изучение птиц в орнитологии, изучение рыб в ихтиологии или изучение микроорганизмов в микробиологии.

    Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской.Подпишитесь сегодня

    Основные понятия биологии

    Биологические принципы

    Концепция гомеостаза - что живые существа поддерживают постоянную внутреннюю среду - была впервые предложена в 19 веке французским физиологом Клодом Бернаром, который заявил, что «все жизненные механизмы, как бы они ни были разнообразны, имеют только одну цель: сохранение постоянные условия жизни ».

    Как первоначально задумал Бернар, гомеостаз применялся к борьбе отдельного организма за выживание.Позднее эта концепция была расширена, чтобы включить любую биологическую систему от клетки до всей биосферы, все области Земли, населенные живыми существами.

    Единство

    Все живые организмы, независимо от их уникальности, имеют определенные общие биологические, химические и физические характеристики. Все, например, состоят из основных единиц, известных как клетки, и одних и тех же химических веществ, которые при анализе обнаруживают заметное сходство даже в таких разрозненных организмах, как бактерии и люди.Более того, поскольку действие любого организма определяется тем, как взаимодействуют его клетки, и поскольку все клетки взаимодействуют практически одинаково, основное функционирование всех организмов также схоже.

    клеток

    Клетки животных и растений содержат мембраносвязанные органеллы, включая отдельное ядро. Напротив, бактериальные клетки не содержат органелл.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Существует не только единство основной живой субстанции и функционирования, но и единство происхождения всего живого.Согласно теории, предложенной в 1855 году немецким патологом Рудольфом Вирховым, «все живые клетки возникают из уже существующих живых клеток». Эта теория кажется верной для всех живых существ в настоящее время при существующих условиях окружающей среды. Если, однако, жизнь зарождалась на Земле более одного раза в прошлом, тот факт, что все организмы имеют одинаковую базовую структуру, состав и функции, может показывать, что только один первоначальный тип преуспел.

    Общее происхождение жизни могло бы объяснить, почему у людей или бактерий - и во всех промежуточных формах жизни - одно и то же химическое вещество, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), в форме генов определяет способность всего живого вещества воспроизводить себя. именно так и для передачи генетической информации от родителей к потомкам.Более того, механизмы этой передачи следуют шаблону, одинаковому для всех организмов.

    Всякий раз, когда происходит изменение гена (мутация), происходит какое-то изменение в организме, который содержит этот ген. Именно это универсальное явление порождает различия (вариации) в популяциях организмов, из которых природа отбирает для выживания тех, которые лучше всего способны справляться с изменяющимися условиями окружающей среды.

    .

    Что такое биология? | Живая наука

    Биология - это наука о жизни. Слово «биология» происходит от греческих слов «биос» (означает жизнь) и «логос» (означает «учиться»). В целом биологи изучают структуру, функции, рост, происхождение, эволюцию и распространение живых организмов.

    Биология важна, потому что она помогает нам понять, как работают живые существа, как они функционируют и взаимодействуют на нескольких уровнях, согласно Британской энциклопедии. Достижения в области биологии помогли ученым в таких вещах, как разработка более эффективных лекарств и методов лечения болезней, понимание того, как изменяющаяся среда может повлиять на растения и животных, производство достаточного количества пищи для растущего населения и прогнозирование того, как употребление новой пищи или соблюдение режима упражнений может влияют на наши тела.

    Основные принципы современной биологии

    Четыре принципа объединяют современную биологию, согласно книге «Управление наукой» (Springer New York, 2010):

    1. Теория клеток - это принцип, согласно которому все живые существа состоят из фундаментальных единиц, называемых ячейки, и все ячейки происходят из уже существующих ячеек.
    2. Генная теория - это принцип, согласно которому все живые существа имеют ДНК, молекулы, которые кодируют структуры и функции клеток и передаются потомству.
    3. Гомеостаз - это принцип, согласно которому все живые существа поддерживают состояние равновесия, которое позволяет организмам выживать в окружающей их среде.
    4. Эволюция - это принцип, который описывает, как все живые существа могут измениться, чтобы иметь черты, позволяющие им лучше выживать в окружающей среде. Эти черты являются результатом случайных мутаций в генах организма, которые «отбираются» посредством процесса, называемого естественным отбором. Во время естественного отбора организмы, у которых есть признаки, лучше подходящие для окружающей среды, имеют более высокие показатели выживаемости, а затем передают эти признаки своему потомству.

    Множество разделов биологии

    Хотя существует только четыре объединяющих принципа, биология охватывает широкий круг тем, которые разбиты на множество дисциплин и субдисциплин.

    На высоком уровне, согласно «Биологическому словарю Блэки» (S Chand, 2014), каждая из различных областей биологии может рассматриваться как изучение одного типа организмов. Например, зоология - это изучение животных, ботаника - это изучение растений, а микробиология - это изучение микроорганизмов.

    По теме: Фотографии растений: Удивительные ботанические снимки Карла Блоссфельдта

    В этих более широких областях многие биологи специализируются на исследовании конкретной темы или проблемы.Например, ученый может изучать поведение определенных видов рыб, а другой ученый может исследовать неврологические и химические механизмы, лежащие в основе поведения.

    Существует множество разделов и дисциплин биологии, но вот краткий список некоторых из более широких областей, которые подпадают под сферу биологии:

    • Биохимия: изучение химических процессов, которые происходят в или связаны между собой. к живым существам, по данным Биохимического общества.Например, фармакология - это вид биохимических исследований, которые фокусируются на изучении того, как лекарства взаимодействуют с химическими веществами в организме, как описано в обзоре 2010 года в журнале Biochemistry.
    • Экология: изучение того, как организмы взаимодействуют с окружающей средой. Например, эколог может изучить, как на поведение пчел влияют люди, живущие поблизости.
    • Генетика: Изучение наследственности. Генетики изучают, как гены передаются от родителей к потомству и как они меняются от человека к человеку.Например, ученые определили несколько генов и генетических мутаций, которые влияют на продолжительность жизни человека, как сообщается в обзоре 2019 года, опубликованном в журнале Nature Reviews Genetics.
    • Физиология: Изучение того, как работают живые существа. Физиология, которая применима к любому живому организму, «занимается жизнеобеспечивающими функциями и процессами живых организмов или их частей», согласно Природе. Физиологи стремятся понять биологические процессы, например, как работает конкретный орган, какова его функция и как на него влияют внешние раздражители.Например, физиологи изучили, как прослушивание музыки может вызывать физические изменения в организме человека, такие как более медленное или учащенное сердцебиение.

    Ботаник - биолог, изучающий растения. (Изображение предоставлено Shutterstock)

    Междисциплинарный характер биологии

    Биология часто изучается вместе с другими областями обучения, включая математику, инженерию и социальные науки. Вот несколько примеров:

    • По данным НАСА, астробиология - это исследование эволюции жизни во Вселенной, включая поиск внеземной жизни.Эта область объединяет принципы биологии с астрономией.
    • По данным Университета Джорджа Мейсона, биоархеологи - это биологи, которые применяют археологические методы для изучения останков скелетов и делают выводы о том, как люди жили в прошлом.
    • Биоинженерия - это применение инженерных принципов в биологии и наоборот, согласно данным Калифорнийского университета в Беркли. Например, биоинженер может разработать новую медицинскую технологию, которая позволяет лучше отображать внутреннюю часть тела, например усовершенствованную МРТ, которая сканирует человеческое тело с большей скоростью и более высоким разрешением, или применить биологические знания для создания искусственных органов.
    • Биотехнология предполагает использование биологических систем для разработки продуктов, согласно Норвежскому университету науки и технологий. Например, биотехнологи в России с помощью генной инженерии создали клубнику с лучшим вкусом и более устойчивой к болезням, которую исследователи описали в своем исследовании 2007 года, опубликованном в журнале «Биотехнология и устойчивое сельское хозяйство за 2006 год».
    • По данным Биофизического общества, биофизика использует принципы физики для понимания того, как работают биологические системы.Например, биофизики могут изучать, как генетические мутации, приводящие к изменениям в структуре белка, влияют на эволюцию белка.

    Чем занимаются биологи?

    По данным Американского института биологических наук, биологи могут работать в самых разных областях, включая исследования, здравоохранение, охрану окружающей среды и искусство. Вот несколько примеров:

    • Исследования: Биологи могут проводить исследования в самых разных условиях. Микробиологи, например, могут изучать бактериальные культуры в лабораторных условиях.Другие биологи могут проводить полевые исследования, наблюдая за животными или растениями в их естественной среде обитания. Многие биологи могут работать как в лаборатории, так и в полевых условиях - например, ученые могут собирать пробы почвы или воды в полевых условиях и анализировать их далее в лаборатории, как в Лаборатории почвы и воды Университета Северной Каролины.
    • Здравоохранение: Люди, изучающие биологию, могут продолжить работу в сфере здравоохранения, работают ли они врачами или медсестрами, присоединиться к фармацевтической компании для разработки новых лекарств и вакцин, исследовать эффективность лечения или стать ветеринарами, чтобы помочь лечить больных животных, по данным Американского института биологических наук.
    • Сохранение: Биологи могут помочь в усилиях по охране окружающей среды, изучая и определяя, как защитить и сохранить мир природы в будущем. Например, биологи могут помочь информировать общественность о важности сохранения естественной среды обитания животных и участвовать в программах восстановления исчезающих видов, чтобы остановить сокращение численности исчезающих видов, согласно Службе рыбной ловли и дикой природы США.
    • Искусство: Биологи, которые также имеют опыт работы в искусстве, обладают как техническими знаниями, так и художественными навыками, чтобы создавать визуальные эффекты, которые будут передавать сложную биологическую информацию широкому кругу аудиторий.Одним из примеров этого является медицинская иллюстрация, в которой иллюстратор может проводить предварительные исследования, сотрудничать с экспертами и наблюдать медицинскую процедуру для создания точного изображения части тела, согласно Ассоциации медицинских иллюстраторов.

    Дополнительные ресурсы:

    .

    Биология растений и сельское хозяйство - Возможности в биологии

    Растения представляют собой единственный возобновляемый источник энергии

    Огромное количество солнечной энергии, которая ежедневно улавливается землей, становится доступной для жизненных процессов только благодаря фотосинтетической деятельности растений. водоросли и несколько видов бактерий. Эти действия привели к появлению характеристик атмосферы, которой мы дышим, и изменили химический состав нашей атмосферы, сделав ее более благоприятной для жизни животных; В течение сотен миллионов лет эта деятельность привела к появлению ископаемого топлива, которое питает нашу цивилизацию.В то же время фотосинтез представляет собой единственный возобновляемый источник энергии, доступный нам в будущем: источник энергии, который является чистым и потенциально неисчерпаемым. Поскольку растения прямо или косвенно обеспечивают наши потребности в топливе и волокне, помимо того, что являются нашим основным источником пищи, они чрезвычайно важны для нас со всех точек зрения. Понимание их характеристик имеет жизненно важное значение для развития биологических знаний, а также для процветания человека.

    Растительность играет важную роль в поддержании системы Земля-атмосфера в пригодном для жизни состоянии. За исключением полярных ледников, заснеженных и покрытых льдом гор и некоторых земных пустынь, все участки суши покрыты растительностью. Эта растительность вносит вклад в глобальные энергетические и водные бюджеты за счет изменения обмена солнечной энергии, воды, углекислого газа и азота на поверхности земли. Короче говоря, ни атмосфера, ни почва, ни какие-либо другие заметные особенности земной поверхности не существовали бы в их нынешнем состоянии, если бы не существование фотосинтеза, процесса, который, как мы теперь считаем, развился среди цианобактерий. (сине-зеленые водоросли) не менее 3.5 миллиардов лет назад - по крайней мере, за 2 миллиарда лет до возникновения фотосинтезирующих эукариот и более чем на 3 миллиарда лет до возникновения растений.

    Солнечная энергия, метаболически фиксируемая посредством фотосинтеза, составляет около 0,3 процента от общей солнечной радиации, которая достигает поверхности Земли. Кроме того, значительная часть солнечной радиации, которая достигает Земли, преобразуется в скрытое тепло, которое покидает поверхность Земли в результате испарения растений. Около 75 триллионов тонн воды ежегодно испаряются из растений в атмосферу.Сельскохозяйственная растительность отвечает за примерно одну треть этого потока воды, а также, из-за взаимодействия этих двух процессов, за одну треть общей фиксации фотосинтетической энергии. Экосистемы естественных деревьев в тропических и субтропических зонах представляют собой основную растительность, обеспечивающую глобальный обмен воды и углекислого газа.

    Большая часть наших продуктов питания производится несколькими видами однолетних сельскохозяйственных культур, в основном в умеренных и полувлажных и полузасушливых средних широтах.При производстве пищевых продуктов наибольшее значение имеет накопление сухого вещества. Большая часть веса сухого вещества приходится на 175 миллиардов тонн углекислого газа, которые сельскохозяйственные растения ежегодно фиксируют посредством фотосинтеза.

    В дополнение к более очевидным действиям растений, которые происходят над землей, в экстенсивной деятельности по изменению характеристик почвы играет роль корни. Количество воды, проходящей через растение в его транспирационном потоке, во много раз превышает количество, необходимое для удовлетворения его внутренних потребностей.Вся эта вода вместе с неорганическими питательными веществами, которые необходимы растениям для роста, поступает в растения через их корни. Растения достигают этого с помощью физических сил и весьма специфических транспортных систем. Взаимодействие между растениями и почвенными микроорганизмами имеет решающее значение для определенных процессов ассимиляции: например, Rhizobium, Frankia и некоторые свободноживущие бактерии для получения азота, а также микоризные грибы, регулярно связанные с корнями примерно 80 процентов всех растений. виды, для поглощения фосфора.Кроме того, корни производят гормоны, которые важны для определения характеристик роста побегов.

    Растения и их окружающая среда

    В процессе эволюции растения развили характеристики, позволяющие справляться с окружающей средой

    Одна группа одноклеточных эукариот, зеленые водоросли (Chlorophyta), состоит из организмов, которые разделяют ряд биохимических и структурных характеристик с растениями. Сходство настолько велико, что принято считать, что растения произошли от зеленых водорослей и, в частности, от организмов, которые имели многие черты многоклеточной пресноводной водоросли Coleochaete .Стенки целлюлозных клеток, которые являются такой важной особенностью адаптации растений на суше, возникли среди зеленых водорослей, так же как и способность образовывать гранулы крахмала в хлоропластах, а не в цитоплазме, а также некоторые уникальные особенности деления клеток. общие для всех растений. Предки растений вторглись на эту землю, по крайней мере, 430 миллионов лет назад, они уже были многоклеточными и, таким образом, были защищены от крайностей окружающей среды, с которыми они должны были там столкнуться. Самые ранние растения, очевидно, были микоризными, адаптивные особенности их симбиоза с грибами помогали им расти и в конечном итоге формировать черты сырых почв тех древних времен.

    С их жесткими клеточными стенками из целлюлозы, тела растений собраны вместе, как если бы они были сложены из ряда кирпичей. Типы клеточных движений, характерные для эмбриологии животных, среди таких организмов невозможны, равно как и способность перемещаться с места на место в поисках более подходящей среды обитания или партнеров. Следовательно, растения развили особенности, которые позволяют им вести сидячий образ жизни. Их жизненные процессы омываются непрерывным потоком воды, которая неуклонно движется от корневых волосков к корням, вверх через специализированные проводящие клетки, называемые ксилемой, через стебли и в их листья, а затем в основном рассеивается через листья через специальные отверстия, называемые устьицами. которые также принимают углекислый газ, необходимый растениям для фотосинтеза.Восковая кутикула, похожая на внешний покров многих членистоногих, появилась у самых ранних растений и помогает защитить их от высыхания.

    Укоренившись в одном месте, многие виды растений должны выдерживать самые разные экстремальные условия окружающей среды. Последующее давление отбора привело к эволюции видов растений, которые могут выдерживать температуры в диапазоне от температуры жидкого азота (-195,8 ° C) до 90 ° C и могут расти между температурами ниже 0 ° C и выше 60 ° C. Некоторые растения могут расти в растворах с такой концентрацией, как насыщенная соль, и выдерживать высыхание до воздушно-сухого состояния.

    Дополнительной характеристикой растений, не обнаруживаемой у животных, является способность бесконечно расти из участков деления клеток или меристем, находящихся на кончиках корней и побегов. Новые растения можно размножать из таких меристем, и, в зависимости от формы их роста, они могут прорастать через почву в области с благоприятным питательным статусом. Каждое растение может быть как эмбриональным, так и стареющим одновременно, и всю историю развития растения часто можно проследить в одном органе.

    Понимание характеристик растений важно для развития сельского хозяйства

    В природе способность растений к воспроизводству имеет фундаментальное значение. Когда растения выращивают как сельскохозяйственные культуры, это часто их семена, плоды или вегетативный репр

    .

    Смотрите также