علم الأعصاب

علم الأعصاب… المدخل للذكاء الاصطناعي

علم مزيج بين علم الأعصاب وعلوم الحاسب

المتأمل في التقدم الحاصل في أبحاث علم الأعصاب المحوسب يجد أن هذا العلم يتمحور حول فهم التركيبة العصبية لعقل الإنسان للتوصل لأول خيط يساعد في بناء عقل إلكتروني يعمل باستقلالية ويتمتع بنفحات الذكاء البشري.

---

إن أكبر معضلة يواجهها علماء الحاسب في وقتنا الحالي، هو فهم بواطن عقل الإنسان ومن ثم محاكاة عمله، فحلم بناء رجل آلي يتصرف مثل وحش العالم فرنكشيستاين (من أفلام الخيال العلمي) الذي يتعلم ويتعايش مع الإنسان باستقلالية تامة، قد يبدو بعيد المنال على المدى الطويل، فأبحاث الذكاء الاصطناعي المقنن لمحاكاة ذكاء الإنسان في تزايد مستمر، وعند البحث في الإنترنت عن كلمات مفتاحية مثل “الحوسبة العصبية”، “محاكاة عقل الإنسان” و”العقل الافتراضي” أو علم الأعصاب (neuroscience)” والذي يعتبر المظلة المضمنة لمثل هذه الأبحاث، ستخرج لك آلاف النتائج لتقارير ومقالات تتناول هذا الجزء المهم من علم الذكاء الاصطناعي.

ولكن معظم هذه النتائج لا توحي بوصول نتائج الأبحاث للمستوى المؤمل به، فغياب وجود نظرية موحدة لعلم الأعصاب حدت من تقدم الأبحاث المهتمة ببناء ومحاكاة عقل الإنسان، ويرجع السبب في ذلك لكون العلماء لا يعرفون ماذا يمكن محاكاته من عقل الإنسان إلى جانب عدم فهمهم الصحيح لكيفية عمل العقل.

كما يعتبر عقل الإنسان أعقد جزء في جسمه، فقبل ثلاثين عاما مضت، قدر العلماء عدد الخلايا العصبية في المخ بحوالي عشرة بلايين خلية، أما الآن فقد توصل العلماء لعدد أكثر دقة وهو 100بليون خلية عصبية.

إن الإنسان الآلي المفكر هو الحلم الذي طال انتظاره وسيطول أيضاً لعقود أخرى قادمة، هذا الحلم المعتمد على علم الذكاء الاصطناعي لا يمكن التوصل إليه إلا بفهم صحيح لتركيبة العقل البشري.

موضوعنا هذا سيسلط الضوء على التطور التاريخي في تخصص الذكاء الاصطناعي مع بيان فروعه الحيوية وتطبيقاته في وقتنا الحالي ودور علم الأعصاب فيه.

نظرة تاريخية على الذكاء الاصطناعي

تعتبر مشكلة تقليد مستوى ذكاء الإنسان مشكلة قديمة ظهرت منذ ظهور الحواسيب الرقمية، ففي القرن التاسع عشر اعتبر الناس جهاز تشارلز باباقي الحسابي هو بداية لعمل أجهزة توازي قدرة العقل البشري في المنطق والحساب.

أما في منتصف القرن العشرين فقد برز علماء عباقرة في الرياضيات مثل كلود شانون، ونوربيرت وينير، وجون فون نيومن، وألن تيورنج وغيرهم ممن شيدوا القواعد الأساسية لنظريات الحوسبة الرقمية وطوروا الأدوات اللازمة لتطبيقها، ففي عام 1955تحديدا طرح مجموعة من الباحثين مقترحاً لأول مشروع بحثي على مستوى العالم في الذكاء الاصطناعي. ذكر فيها، أنه إذا تم تسخير جهود عشرة من العلماء سنوياً فإنه يمكن إحداث تقدم في مجال الذكاء الاصطناعي في شهرين، وإلى يومنا الحالي لازال هذا المشروع البحثي قائماً بكامل طاقته.

فروع الذكاء الاصطناعي

مع تطور علم الذكاء الاصطناعي كان لزاماً أن يتفرع هذا العلم ليشمل ثلاثة تفرعات مستقلة، لكل منها تفرعاتها الخاصة الدقيقة وتناقضاتها، فيما يلي ذكر لهذه الفروع مع شرح لها:

أولاً: الاتصال (connectionism) وارتباطه بعلمِ النفس وعلم الإدراك،

وفي هذا الفرع من الذكاء الاصطناعي، يتم محاكاة عمل عقل الإنسان عن طريق بناء الشبكات العصبية وتمثيل عملها، وكبداية لمحاكاة عمل ولو جزء بسيط من عقل البشر قام العلماء بتمثيل الخلايا العصبية في دماغ أبسط كائن حي موجود على الأرض وهي دودة “سي” والتي يحتوي دماغها على ثلاثمائة خلية عصبية وقاموا بدراستها بشكل مكثف، ولكن تمثيل الخلايا العصبية لا يعتبر الطريق لمحاكاة كيفية عمل الدماغ، والذي عن طريقه يمكن فهم آلية عمل الخلايا العصبية والإدراكية. ففي المقابل، يحتوي لحاء دماغ الإنسان على مائة مليون ضعف الخلايا العصبية في دماغ دودة سي بالإضافة إلى أن الوصلات العصبية في دماغ الدودة تقارب السبعة آلاف رابط مما يعني أن ما يقابلها في دماغ الإنسان هو مائة بليون ضعف.

إن مشكلة التمثيل الصحيح للخلية العصبية والروابط العصبية والتفاعل فيما بينها يجعل عملية محاكاة عمل الدماغ أمر شبه مستحيل في الوقت الحالي، والدليل على ذلك هو أن أكبر تمثيل لشبكة عصبية اصطناعية معروفة حتى الآن تحتوي على 64مدخلا وحوالي 256مخرجا وخلايا عصبية في الوسط، حتى ولو قام العلماء بتطوير شبكة عصبية اصطناعية مكونة من ثلاث طبقات من الخلايا العصبية وكل طبقة تحتوي على 64خلية عصبية اصطناعية متصلة بكل خلية من الطبقة المقابلة، يعني ما مجموعه 17مليون وصلة عصبية وهذا العدد لا يشكل إلا نسبة هامشية من تعقيد وصلات العقل البشري والبالغ قرابة  600 بليون ضعف.

صورة توضح اتصال الاعصاب في الدماغ البشري

أي أنه لو حاول العلماء كتابة برنامج يحاكي تمثيل الخلايا العصبية في عقل الإنسان بحيث يمثل كل سطر برمجي خلية عصبية، فسينتج لدينا برنامج يحتوي على عدد أسطر برمجية أكبر ب 25مليون ضعف من حجم برنامج نظام التشغيل ويندوز والذي ذكر أنه يحتوي على 40مليون سطر برمجي.

ثانياً: الحوسبة (computationalism) وتعرف أيضا بالنظرية الحسابية للعقل، وفي هذا الفرع يتم النظر للخلايا العصبية في عقل الإنسان على أنها رموز لا تحتوي على أي دلالة معنوية، أي أن عملها يقوم على تمثيل وظيفة محددة فقط، ويتم الاستفادة من هذا التمثيل في القيام بعمليات منطقية وحسابية لكمية بيانات كبيرة وبسرعة هائلة في وقت قصير.

فعلى سبيل المثال، عند معالجة نص مكتوب لمعرفة محتوى مقالة ما يتم تجريد كلمات النص من قيمتها المعنوية بقيم رمزية في إطار محتوى معين لاستنتاج الفحوى، وهذه الطريقة الحسابية في تمثيل فهم عمل عقل الإنسان ساهمت في بناء أكبر قاعدة معرفية موجودة على شبكة الإنترنت تدعى Cyc، وهي اختصار لكلمة موسوعة (enCYClopedia)، والتي قام بتأسيسها دوقلاس لانيت خبير الذكاء الاصطناعي، ويزعم دوقلاس أن نظام Cyc يحتوي ما بين 30و 50بالمائة من المعرفة البشرية على وجه الأرض.

وقد تطور نظام Cyc منذ نشأته عام 1990م ليشمل أنظمة مساندة تساعده في اكتساب المعلومات وتغذيتها داخل النظام آلياً من دون تدخل البشر.

يذكر أن نظام قاعدة المعلومات Cyc تستخدمه وزارة الدفاع الأمريكية ومؤسسات مدنية أخرى لاستنباط المعلومات من الإنترنت وللتنبؤ بالعلاقات المختلفة بينها وللإجابة على الاستفسارات.

ثالثاً: الروبوتية (robotics): ويتناول هذا الفرع بناء رجل آلي يعمل باستقلالية تامة ويمكنه من التعلم عن طريق التفاعل مع البيئة من حوله والتصرف بذكاء البشر، ويضم هذا الفرع أيضا تفرعين هما فرع سايبرناتك (cybernetics) وفرع الحوسبة الروبوتية (computerized robotics)، فجهاز تورنق (Turing) للحوار والذي صنع في السبعينات يعتبر أول نموذج روبوتي لمحاكاة تمييز البشر، فقد استخدم الجهاز للتحاور الطبيعي بين الإنسان والآلة. وفي مطلع القرن الواحد والعشرين نجح علماء كوريون في تطوير روبوت يدعى أزيمو يتصرف كالبشر ويستطيع تمييز الوجوه وصعود الدرج وتخطي العقبات، كما أن لمحاولات علماء معهد ماسيتوشتس (MIT) لعمل روبوت بعقلية الطفل ذي السنتين يدعى كوق (Cog) ومن ثم تعليمه مثل ما يتم تعليم الطفل بطريقة بنائية، هي إحدى المحاولات للوصول لحلم الإنسان الآلي (الروبوت) المستقل في تصرفاته وتفكيره.

اقرء المزيد

معلوماتية حيوية

معلوماتية حيوية

المعلوماتية الحيوية (بالإنجليزية: Bioinformatics) أو علم الأحياء الحاسوبي ( البيولوجيا الحاسوبية ) computational biology هو استخدام أحدث تقنيات الرياضيات التطبيقية ، المعلوماتية informatics ، الإحصاء ، و علوم الحاسب لحل مشكلات بيولوجية حيوية . جهود الأبحاث الرئيسية في هذا الحقل تتضمن التراصف التسلسلي Sequence alignment ، إيجاد المورثات ، مشروع الجينوم البشري ، تراصف البنية البروتينية protein structural alignment ، تنبؤ البنية البروتينية protein structure prediction ، التنبؤ بالتعبير الجيني gene expression ، و تآثرات بروتين-بروتين ، اضافة لنمذجة التطور

حمض نووي ريبي منقوص الأكسجين

مقدمة

المعلوماتية الحيوية (البيوإنفورماتيك) من أحدث علوم الحاسب ،ومن المتوقع في المستقبل القريب أن يشتد الطلب على الخبراء في هذا المجال.ووفقاً للمحللين الاقتصاديين فإنّ حجم الاستثمارات في هذا القطّاع ستقارب الستين مليار دولار خلال هذه السنة.

تعريف المعلوماتية الحيوية

المعلوماتية الحيوية هو تحليل المعلومات البيولوجية باستخدام الكمبيوتر و التقنيّات الإحصائيّة. هو العلم الذي يسعى لاستخدام وتطوير قواعد البيانات و الخوارزميّات الحاسوبيّة لتسيع وتعزيز الأبحاث البيولوجيّة.

تعريف المركز العالمي لمعلومات البيوتكنولوجي [NCBI] :
عرف المعلوماتية الحيوية كما يلي: المعلوماتية الحيوية (البيوإنفورماتيك) هو حقلٌ من العلم حيث علم الأحياء (Biology) و علوم الحاسب (Computer Science) و تكنولوجيا المعلومات (Information techonlogy ) دُمجت سويّةً في مجال علميّ واحد.

تنضوي المعلوماتية الحيوية على ثلاثة فروع رئيسيّة هي:

تطوير خوارزميات جديدة و تقنيات إحصائيّة تساعد في تحصيل المعلومات من مجموعات ضخمة من البيانات.
تحليل و تفسير الأنماط المختلفة من البيانات التي تتضمن سلاسل الحموض الأمينية
و الأنوية و القطع و البنى البروتينيّة.

تطوير و تنفيذ أدوات تساعد على إدارة فعالة للأنماط المختلفة من المعلومات.
أمّا ويبوبيديا (***opedia) فتعرّف المعلوماتية الحيوية كما يلي:

هي تطبيق التكنولوجيا الحاسوبيّة و المعلوماتيّة في إدارة المعلومات البيولوجيّة,

وبشكل محدّد هي علم تطوير قواعد بيانات و خوارزميّات حاسوبيّة لتسهيل و تسريع الأبحاث البيولوجيّة.

استُخدمت المعلوماتية الحيوية على نطاق واسع في أبحاث الجينوم البشري ضمن مشروع الجينوم البشري الذي حدّد السلسلة الجينيّة الكاملة للإنسان والتي تتكوّن من حوالي ثلاثة بلايّين (مليارات) زوج أساسي وبشكل أساسي ساعت في استخدام المعلومات الجينيّة لفهم الأمراض و كان لها دور في اكتشاف عقاقير جديدة فعّالة.

إن المصطلحات الثلاثة المعلوماتية الحيوية و البيولوجيا الحوسبيّة و البنية التحتيّة للمعلومات البيولوجيّة تشير إل نفس المضمون تقريبا.

ماالمقصود بالمعلوماتية الحيوية

المعلوماتية الحيوية هي استخدام تكنولوجيا المعلومات ضمن علم الأحياء (البيولوجيا) للاستفادة من ذلك في عمليات تخزين البيانات (data storage and warehousing),و تحليل سلاسل الحمض النووي (DNA).

للعمل ضمن مجال البيوإنفورماتيك عليك الإلمام بعدد من العلوم تشمل علم الأحياء(Biology) والرياضيات وعلوم الحاسب إضافةً لقوانين الفيزياء والكيمياء والأهم طبعاً هو إلمامك بتكنولوجيا المعلومات (IT)وذلك من أجل تحليل البيانات البيولوجيّة ودراستها. لا ينحصر استخدام البيوإنفرماتيك في حوسبة البيانات البيولوجية و إنّما يتعدّى ذلك إلى حلّ العديد من المشاكل البيولوجيّة واكتشاف الأنماط الإحيائيّة المتعدّدة.

المهارات المطلوبة لتصبح خبيراً ناجحاً في مجال المعلوماتية الحيوية

كبداية عليك الإلمام بما يلي:

بيولوجيا الجزيئات.
خبرة في العمل على واحد أو أكثر من حزم البرمجيات المخصصة للتعامل مع بيولوجيا الجزيئات.تعلّم كيفيّة تحليل المعطيات البيولوجيّة باستخدام هذه البرمجيّات والتي أذكر منها: (GCG,BLAST,FASTA) وغيرها.
تعلّم عن نظم التشغيل مفتوحة المصدر (LINUX,UNIX) لأنّ الشائع في هذه الأيّام هو استخدام البرمجيّات الحرة في البيوإنفورماتيك وذلك نظراً لقوّتها وتوفّر الأدوات البرمجيّة والبرمجيّات المخصّصة لهذه المنصّات.
معرفة جيّدة بلغات البرمجة مثل : Java,C++,Python,Perl كما يجب عليك الإلمام بلغة HTML.
الإلمام بنظم إدارة قواعد البيانات وأفضلها : Oracle و MySQL (مفتوحة المصدر والمجانيّة) و الأكثر استخداماً لتخزين كميات ضخمة gigabytes من المعطيات البيولوجية لتحليلها واستخلاص المعلومات منها.

علم الأحياء الجزيئي

يقوم علم الأحياء الجزيئي أو البيولوجيا الجزيئية (بالإنجليزية: Molecular biology) بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي ، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء و الكيمياء في عدة فروع و يتقاطع مع الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق و تخصصات . تهتم البيولوجيا الجزيئية بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية و بخاصة العلاقات بين الدنا و الرنا و عملية الاصطناع البروتيني إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية و كافة العمليات الحيوية .


يصف وليم أستبوري علم الاحياء الجزيئي في مقالة له في مجلة نيتشر :

" ... بأنه ليس تقنية بل هو مقاربة، مقاربة من وجهة نظر ما يدعى بالعلوم الأساسية مع فكرة موجهة للبحث ضمن الحقائق و الخطوط العريضة لعلم الأحياء عن خطة جزيئية موافقة . إنه علم يهتم أساسا بأشكال الجزيئات الحيوية و ... بشكل أكثر تحديدا على البنى الثلاثية الأبعاد و التشكيلات البنيوية بحيث لا تقتصر فقط على الدراسة الشكلية morphology بل تتعداها لتدرس التشكل genesis و الوظيفة . "

العلاقة بعلوم الأحياء الأخرى على المستوى الجزيئي



رسم توضيحي للعلاقة لبن الكيمياء الحيوية، وعلم الوراثة، وعلم الأحياء الجزيئي.

الباحثون في الأحياء الجزيئية استخدموا تقنيات محددة منشؤها علم الأحياء الجزيئي, ولكن مع تزايد الجمع بين هذه الأفكار من تقنيات و علم الوراثه وعلم الكيمياء الحيويه و الفيزياء الحيويه مع انه ليس هناك ترابط بين هذه المجالات كما كان من قبل. الشكل التالي يمثل مخطط علاقه بين بعض تلك المجالات




الكيمياء الحيوية: هي دراسة المواد الكيميائية والعمليات الحيوية اللذان يحدثان في الكائنات الحيَّة.
علم الوراثة: هو دراسة تأثيرِ الإختلافات الوراثيةِ على الكائنات الحية.
كثيرا ما يمكننا هذا من الاستدلال علي غيابِ مكوّن طبيعي (ومثال على ذلك: - جين واحد).

دراسه "المسوخ" الكائنات التي تفتقر الي واحد او أكثر من العناصر الفنية فيما يتعلق بما يسمي " بالنوعِ البرّيِ " أَو نمط ظاهري طبيعي. التفاعلات الوراثية مثل epistasis يمكن أَن تفند تفسيرات بسيطة في أغلب الأحيان مثل هذه الدراسات "القاضية".

علم الأحياء الجزيئي : دراسه الاسس الجزيئيه من عمليه النسخ والاستنساخ والترجمه الجينيه. العقيدة المركزية لعِلْمِ الأحياء الجزيئيِ حيث أنَّ مادّة وراثية نُسِختْ إلى آر إن أي وبعد ذلك ترجمتْ إلى البروتينِ، على الرغم مِنْ أنْ هناكَ صورةَ مُبَالَغة في تبسيط علم الأحياء الجزيئي ، ولا يزال يوفر نقطه انطلاق جيده لفهم الميدان. بيد ان هذه الصوره يجري تنقيحها في ضوء الادوار الجديده الناشئه للرنا .

مُعظم العملِ في علم الأحياء الجزيئي كمي ، تم انجاز الكثير من العمل المشترك في البيولوجيا الجزيئيه وعلوم الحاسوب والمعلوماتية الحيوية وعلم الأحياء الحسابي . اعتبارا من مطلع العشرين ، ودراسه بنية الجينات وعلم الوراثه الجزيئية كان الحقلِ الثانويِ الأبرزِ لعلم الأحياء الجزيئي.

تركز على نحو متزايد العديد من الحقلِ الأخرى لعلمِ الأحياء على الجزيئات ، إما دراسة مباشرة لتفاعلاتهم في أماكن تواجدهم مثل في علم الأحياء الخلوي وعلمِ الأحياء التطوريِ ، أَو بشكل غير مباشر ، حيث تقنيات علمِ الأحياء الجزيئيِ تستعمل لإستنتاج الخواص التأريخية من السكان أَو النوع، كما في مجالات علم الأحياء المتطورة مثل علمِ وراثة السكان و علم الوراثة العرقي phylogenetics . وهناك ايضا تقاليد عريقه دراسه الجزيئات البيولوجية "من الصفر" في الفيزياء الحيوية .

تقنيات الأحياء الجزئية


منذ أواخر خمسينات وأوائل الستّينات ، تعلم علماء الاحياء الجزيئي كيفية تمييز وعزل ومعالجة المكونات الجزيئية للخلايا والكائنات الحية. تتضمّن هذه المكوّنات الدنا (DNA) مستودع المعلومات الوراثية ؛ الرنا (RNA) الشبيه بالدي إن أي (DNA) . الذي تَتراوحُ وظائفَها مِنْ العَمَل كالنسخة العاملة المؤقتة ل (DNA) دنا إلى هيكلية فعلية ومهام انزيمية كذلك الوظيفيه والهيكليه من أجهزة النقل. والبروتين هو الهيكل الرئيسي والنوع الانزيمي للجزيئات في الخليه.

علم الأحياء الخلوي

علم الأحياء الخلوي أو البيولوجيا الخلوية (Cell biology أو cellular biology أحيانا cytology ) علم يقوم بدراسة الخلايا الحية : خواصها و بنيتها و مكوناتها ، و العضيات الموجودة فيها و تفاعلاتها مع البيئة المحيطة . إضافة لذلك دورة حياتها cell cycle ، انقسامها ، و اخيرا موتها. تتم هذه الدراسة على نطاق مجهري أو جزيئي . البيولوجيا الخلوية تبحث في مجالات تمتد من تنوعات الأحياء وحيدة الخلية إلى الحياء متعددة الخلايا بخلاياها المتمايزة جدا مثل الإنسان.

معرفة تركيب الخلايا و كيفية عملها أساسي لجميع العلوم الحيوية . فتقدير مدى التشابه و اللاختلاف بين النماط الخلوية يعتبر أمرا مهما و أساسيا لجميع العلوم الحيوية الجزيئية و الخلوية . لأن هذه التشابهات تشكل إطارا عاما موحدا يسمح بتعميم المباديء و نتائج الأبحاث في علوم مترابطة مثل علم الوراثة ، الكيمياء الحيوية ، علم الأحياء الجزيئي و أخيرا علم الأحياء التنموي .

الخلايا من حيث مكوناتها الجزئية

عمليات خلوية

انقسام خلوي Cell division - كيفية تولد الخلايا الجديدة

هناك نوعين من الانقسام الخلوي وهما الانقسام غير المباشر (الذي يحدث في الخلايا الجسدية في الكائنات الحية) و الانقسام الاختزالي (و الذي يحدث في الخلايا التناسلية للكائنات الحية).


شكل يوضح المراحل المختلفه لأنواع الانقسام

الانقسام غير المباشر:

وتكمن أهمية الانقسام غير المباشر في إنه يساهم في نمو الكائنات الحية وتعويض أنسجتها التالفة، كما يساهم في نقل الجينات الموجودة على الكروموسومات من الخلية الأصلية إلى الخليتين الجديدتين.

وبالطبع فإن الانقسام الغير المباشر يختلف في الخلية النباتية عنه في الخلية الحيوانية، فالخلية النباتية لا تحتوي على جسم مركزي (حيث يلعب الجسم المركزي دوراً في انقسام الخلية الحيوانية،حيث ينقسم إلى قسمين، و يهاجر كل قسم إلى أحد قطبي الخلية. و يبدأ في هذا الدور تكثف خيوط سيتوبلازمية بين الجسمين المركزين و تبدو هذه الخيوط بالمغزل)، كما أنه لا يحدث اختناق في الخلية النباتية إنما تشكل انتفاخات غشائية من جهاز جولجي على الخط الاستوائي للخلية و تمتد هذه الانتفاخات حتى تشكل حاجزاً يسمى بالصفيحة الوسطى والتي تقسم الخلية إلى خليتين.


أدوار الانقسام غير المباشر:
الدور التمهيدي: تتميز الكروموسومات في هذا الدور ، و تكون على شكل خيوط طويلة و رفيعة، و يظهر كل كروموسوم مكونا من جزءين، و يدعى كل جزء كروماتيدة و يرتبط الكروماتيدان مع بعضهما في نقطة تسمى بالسنترومير، و يلتفان حول بعضهما البعض.

الدور الاستوائي: يكتمل في هذا الدور تشكل المغزل. و تتميز الكروموسومات في هذا الدور و يصبح من السهل عدها و تحديدها.

الدور الانفصالي: ينقسم السنترومير في هذا الدور، و يبتعد الكروماتيدان في كل كروموسوم عن بعضهما، ويتجه كل كروماتيد نحو القطبين. و بذلك يصبح عند كل قطب من قطبي الخلية مجموعتان متشابهتان من الكروموتيدات، والتي يمكن تسميتها الآن بالكروموسومات.

الدور النهائي: تبدو مجموعة الكروموسومات في كل قطب طويلة و رفيعة، و تظهر النوية و الغشاء لنووي

الانقسام الاختزالي:

يحدث الانقسام الاختزالي في الخلايا التناسلية الحية و التي تعرف أيضاً بالجاميتات (gamets)و يختلف هذه النوع من الانقسام بأنه خلاله يختزل عدد الكرموسومات إلى النصف. و تكمن أهمية الانقسام الاختزالي بأنه ضرورياً للحفاظ على الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً، كما انه بواسطة الاختزال يحافظ على ثبات عدد الكروموسومات ، و يساعد في تنوع صفات الكائنات الحية لنفس السلالة.

في الحيوان يحدث الانقسام الاختزالي في الخصية للذكر لتكوين الحيوانات منوية، و في الاناث في المبيض لتكوين البويضات . أما في النبات فيحدث في المتك لتكوين حبوب اللقاح، و المبيض لتكوين البويضات.


تأشير الخلايا - تنظيم سلوك الخلية عن طريق إشارات خارجية.

نقل فعال Active transport و نقل منفعل Passive transport - انتقالات الجزيئات من الخلايا و إلى الخلايا.

التصاق الخلايا Cell adhesion - جمع الخلايا مع بعضها البعض.

نسخ وراثي و mRNA splicing - التعبير الجيني.
حركة الخلية : كيموتاكسيس Chemotaxis ، التقلص Muscle contraction ، هدب (خلية) و سوط الخية
إصلاح الدنا و موت الخلية
استقلاب: تحلل غليكوزي Glycolysis ، تنفس خلوي, تركيب ضوئي : اصطناع ضوئي أو تمثيل ضوئي

تقنيات

Microscopy and Immunostaining
Gene knockdown and Transfection
مستعمرة خلوية Cell culture و متعقب مشع Radioactive tracers
بي سي آر and تهجين في الموقع In situ hybridization
DNA microarray مرشحات للتعبير الجيني

تنقية الخلايا و أجزائها
يتم التوصل إلى تنقية الخلايا و أجزائها باستخدام الطرق التالية :

Flow cytometry
تجزئة الخلية Cell fractionation
تحرير العضيات الخلوية بوساطة disruption of cells.
فصل العضيات المختلفة ضمن الخليفة بوساطة تثفيل centrifugation.
استخلاص البروتينات من الأغشية الخلوية عن طريق المنظفات detergents و املاح او غيرها من الكيماويات.
Immunoprecipitation

علم الأحياء التنموي





Views of a Foetus in the Womb", Leonardo da Vinci, ca. 1510-1512. Fetal development is a major subject of developmental biology


علم الأحياء التنموي Developmental biology هي دراسة العملية التي ينمو و يتشكل و يتطور بها العضويات في مراحل نموها . علم الحياء التنموي الحديث يدرس التحكم الجيني بنمو الخلايا ، التمايز الخلوي ، و "التخلق" morphogenesis ، و هو العملية التي تنشأ عنها النسج و الأعضاء و كامل بنية جسم العضوية (تشريح) . علم الجنين Embryology يشكل أحد فروع هذا العلم حيث يدرس العضويات بين مرحلة الخلية الوحيدة (زيغوت) و نهاية المرحلة الجنينية ، و هي لست بالضرورة بداية الحياة الطبيعية الحرة . علم الجنين كان بداية علما وصفيا حتى القرن العشرين . يرتبط بهذا العلم تخصص آخر يدعى علم الأحياء التنموي التطوري evolutionary developmental biology تشكل في التسعينات من القرن العشرين و هو تركيب من الحقائق التي تنتج عن علم الأحياء التنموي الجزيئي و علم الأحياء التطوري الذي يدرس تنوع و اختلاف الأشكال الحيوية للكائنات من وجهة نظر تطورية.

النتائج التي يجدها علم الأحياء التنموي يمكن أن تساعد في فهم الاختلالات التنموية developmental malfunctions مثل chromosomal aberration ، مثلا متلازمة داون . كما ان فهم تخصصات الخلايا خلال مرحلة التطور الجنيني يمكن أن تؤمن معلوماتا حول كيفية تخصص الخلايا الجذعية لتشكيل نسج نوعية و اعضاء ، يمكن ان تقود لاستنساخ نوعي للأعضاء لأغراض طبية .العملية الخرى المهمة التي تحدث أثناء النمو هي الاستموات apoptosis - انتحار الخلية - لأجل هذا يحاو هذا العلم بناء نماذج للنمو تستخدم لفهم فيزيولوجيا و الأساس الجزيئي للعمليات الخلوية .

مصطلحات في علم الأحياء التنموي


سقاء allantois ، سلى amnion ، كيسة أريمية blastocyst ، قسيم أرومي blastomere ، أريمة blastula ، تشكل الأريمة blastulation ، مشيماء chorion ، خادرة chrysalis ، انشطار cleavage ، جنين embryo ، تخلق جنيني embryogenesis ، تخلق المضغة embryogeny ، علم الجنين embryology ، extra-غشاء جنيني, معيدة gastrula ، gastrulation, germ layer, بلاسما إنتاشية germ plasm ، إنتاش germination ، تحريض, مراهقة, يرقة larva ، تأثير أمومي maternal effect ، استحالة metamorphosis ، جينوم genome ، تخلق morphogenesis ، تويتة morula ، استدامة المرحلة اليرقية neoteny, نمو عصبي neural development ، حوراء nymph ، تنشؤ الفرد ontogeny ، بيضة ملقحة oosperm ، ovism, تخلق القدم paedogenesis ، شمولية التخلقpangenesis ، علم تطور السلالات phylogeny ، منشم primordium ، خادرة pupa ، رديم rudiment ، بذرة seed ، تنظيم ذاتي self-organization ، مسخيات teratology ، لاقحة zygote

عضويات نموجية في دراسة النمو و التطور الجنيني


متعضيات نموذجية :

حبليات
Lancelet Branchiostoma lanceolatum
Zebrafish Danio rerio
Medakafish Oryzias latipes
Fugu Takifugu rubripes
Frogs Xenopus laevis
Chicken Gallus gallus
Mouse Mus musculus (Mammalian embryogenesis)
لافقاريات
Sea urchin
Round worm Caenorhabditis elegans
Fruit fly Drosophila melanogaster (Drosophila embryogenesis)
نباتات (تخلق جنيني نباتي)
Arabidopsis thaliana
Maize
Snapdragon
علم الوراثة

علم الوراثة Genetics هو علم دراسة المورثات (الجينات ) gene ، و الصفات الوراثية التي تنتقل من الآباء للأبناء عن طريق المورثات ، كما يدرس تباين الأنواع و اختلاف صفاتهم نتيجة اختلاف المادة الوراثية (الصبغيات Chromosomes )

بدأ علم الوراثة على يد العالم المشهور مندل بدراسة انتقال الصفات الوراثية من الآباء للأبناء و نسب توزعها بين افراد الجيال المختلفة . يعرف هذه الدراسات الان بعلم الوراثة الكلاسيكي . لكن التقنيات الحديثة سمحت لعلماء الوراثة حاليا باستقصاء آلية عمل الجينات و معرفة التسلسل الدقيق للحموض الأمينية ضمن دنا (DNA) و رنا (RNA) المادة الوراثية ليقوموا بعد ذلك بربط هذا التسلسل بالمورثات ، و قد سمح هذا بإتمام واحد من أضخم مشاريع القرن العشرين : و هو مشروع الجينوم البشري .

المعلومات الوراثية بشكل عام تكون محمولة ضمن الصبغيات chromosome الموجودة في نواة الخلايا و تحوي ضمنها الدنا الحامل الأساسي للمورثات genes .

تقوم الجينات بتشفير encode المعلومات الضرورية لاصطناع سلاسل الأحماض الأمينية amino-acid sequences التي ستدخل في تركيب البروتينات المختلفة ، هذه البروتينات ستلعب بدورها دورا كبيرا في تحديد النمط الظاهري phenotype النهائي للمتعضية organism . عادة في الأحياء ثنائية الصيغة Diploid أحد النسخ الجينية (اليل) Allele المسيطرة سوف تطغى بصفاتها على صفات الجينة المتقهقرة (الضعيفة) recessive .

انتشر في الوراثيات الكلاسيكية مبدأ يقول ( لكل مورثة واحدة ، بروتين واحد ) بمعنى ان كل مورثة تحمل معلومات لبناء بروتين و أحد فقط ، لكن هذه العبارة يشكك بها كثيرا هذه الأيام و تعتبر احدى الاخطاء التبسيطية التي وقع بهاعلم الوراثة الكلاسيكي .

من المؤكد الان أنه يمكن لنفس المورثة أن تنتج عدة بروتينات و يتحكم بهذا الأمر طريقة ترجمة (تحويل) tran******ion الشفرة الوراثية و تنظيم هذه العملية المعقدة .

تقوم المورثات بتحديد مظهر الكاثنات الحية الخارجي إلى حد كبير ، و هناك احتمال يطرحه البعض فكلتحكمها بالسلوك البشري لكن هذه القضية ما زالت قيد نقاش عميق و تختلف وجهة النظر حسب التوجهات العلمية للباحثين

حقول علم الوراثة
علم الوراثة الكلاسيكي

: علم الوراثة الكلاسيكي, وراثة مندلية
يتألف علم الوراثة الكلاسيكي من نقتيات و مناهج لدراسة المورثات مقتبسة من علم الاحياء الجزيئي ، لكن بعد اكتشاف الشفرة الجينية و أدوات الاستنساخ مثل أنزيمات الحصر restriction enzyme ، فتحت مجالات واسعة امام علماء الأحياء و أصبح الكثير من أفكار الوراثة الكلاسيكية قديمة و غير دقيقة ، لكن بعض الأفكار و التقنيات مثل قوانين مندل و انماط الوراثة تبقى ادوات مفيدة لطرح مباديء علم الوراثة و لدراسة انتشار الأمراض الوراثية .



علم الوراثة السلوكي

علم الوراثة السريري

علم الوراثة الجزيئي

تم تأسيس علم الوراثة الجزيئي بناء على علم الوراثة الكلاسيكي لكنه يركز أكثر على بنية و و وظيفة المورثات على المستوى الجزيئي .

يضم علم الأحياء الخلوي و الجزيئي العديد من فروع علم الأحياء التي ترتبط بدراسة العمليات الحيوية على مستوى الخلية و على المستوى الجزيئي ضمن الخلية و خارجها . يضم التقانة الحيوية Biotechnology ، علم الوراثة ، علم الأحياء التنموي Developmental Biology و أخيرا علم الأحياء الدقيقة Microbiology . علم الأحياء الخلوي يدرس الخلايا الحية من حيث فيزيولوجيتها و بنيتها و بنية عضياتها إضافة لدورة حياتها ، الانقسام الخلوي و أيضا موت الخلية . أما علم الأحياء الجزيئي فيدرس العمليات الحيوية على المستوى الجزيئي مما يجعله متداخلا مع الكيمياء الحيوية و علم الوراثة .


علم الوراثة الجمعي ، الكمي و البيئي 

علم الأحياء الدقيقة



صحن آغار مليء بمستعمرات جرثومية


علم الأحياء الدقيقة أو الميكروبيولوجيا هو العلم الذى يختص بدراسة الأحياء الدقيقة بما فيها بعض حقيقيات النوى مثل الفطريات و الأوليات إضافة إلى بدائيات النوى مثل البكتيريا و بعض الطحالب . أما الفيروسات فيتم دراستها في علم مستقل ، حيث لا تصنف ضمن الكائنات الحية بشكل صريح [1]. رغم التطورات في هذا العلم فإن التقديرات تقول انه لم يتم دراسة إلا 0.03% من الميكروبات الموجودة في البيئة الأرضية فالبرغم من ان الميكروبات اكتشفت منذ 300 عام إلا ان علم الأحياء الدقيقة ما زال يعتبر في بداياته مقارنة بعلم الحيوان و علم النبات و علم الحشرات

أصل الحياة

البحث في أصل الحياة origin of life أحد فروع علم الأحياء لكنه يندرج أيضا ضمن اهتمامات العديد من البشر لعلاقته بموضوع شائك هو الحياة بكل ارتباطات مفهومها مع الدين و مع الفلسفة و كافة المعتقدات . و هذا ما يجعل البحث في هذه المنطقة شائكا و عرضة دوما للتشكيك بأنه موجه بعقائد الباحث و إيديولوجيته . ناهيك عن التصادم الذي يحدث أحيانا مع مفاهيم أخلاقية و قيمية عامة في المجتمع .

يهتم هذا العلم فعليا بدراسة الشروط الضرورية لنشأة الحياة ، و الآليات التي يمكن بها تحول ما ليس بحي إلى حي لكن هذه الاليات ما زالت مبهمة و غير واضحة .

تاريخ الأفكار حول أصل الحياة



منذ أيام أرسطو في القرن الرابع قبل الميلاد ، كان الاعتقاد السائد و الشائع في أوروبا أن الحياة تنشأ فجأة و تلقائيا من ضمن مادة غير حية بألية دعوها : التخلق اللاحيوي abiogenesis . إلا أن تجارب لويس باستور في القرن الثامن عشر وضعت شكوكا قوية حول هذه النظرة فقد أثبت باستور ان الوسط العقيم لا يمكن إلا أن يبقى عقيما أي أنه لن تظهر به أي شكل من أشكال الحياة ما لم تدخله إحدى المكونات الحية . كانت نظريته تقول أيضا أن الكائنات الحية المعقدة لا تأتي إلا من أشكال معقدة للحياة و بالتالي كانت أفكاره أساسا للتخلق الحيوي Biogenesis الذي يشكل أساس مقولة "كل الحياة تأتي من البيضة" omne vivum ex ovo .

لاحقا سيضع داروين نظريته في التطور و التي ستحدد آليات يمكن بها نشوء حياة معقدة بدءا من كائنات حية أبسط ، لكن داروين يسكت تماما عن الشرارة الأولى للحياة على الأرض

نظريات علمية اهتمت بأصل الحياة

كان التصور الأول لأصل الحياة يتخذ شكل الخرافة أو الأسطورة أو النظريات التى لا دليل عليها. بمرور الوقت ـ وخاصة بعد تجربة القارورة لباستيور ـ إستطاع الإنسان أن يفكر تفكيرا علميا حرا في المسألة. يتلخص بحث الإنسان لأصل الحياة في نظريتين:

أ ـ نظرية الأصل الكونى للحياة: وتفترض النظرية أنه عندما تحسنت الظروف على الأرض بعد انفصالها من الشمس جاءت الحياة إلى الأرض في صورة جراثيم أو بذور انتقلت إليها من جسم سماوى بعيد أو كوكب آخر. ولا يعتبر هذا التفسير حلا للمشكلة؛ إذ أنه ينقل المشكلة إلى مكان آخر مجهول (لأن نفس المشكلة ستقابلنا لتفسير نشأة الحياة على هذا الجرم السماوى البعيد)..

ب ـ نظرية الأصل الأرضى للحياة: تفترض هذه النظرية أن منشأ المادة الحية لأول مرة كان نتيجة لتفاعل بين بعض الموادالأرضية، وفي مياه البحار، وتحت ظروف خاصة جدا،.. أدى ذلك إلى تكوين البروتين (المكون الأساسى للمادة الحية البروتوبلازم protoplasm . نشأت الحياة في الماء أولا، ثم انتقلت إلى اليابسة

تجربة يورى وميلر





يورى و ميلر عالمان أمكنهما إجراء تجرية عام 1953 لتحضير أحماض أمينية بسيطة باستخدام المكونات التى يعتقد أنها كانت تكون القشرة الأرضية قديماوهى: (الماء، الميثان، الأمونيا، الهيدروجين).. الأحماض الأمينية المتكونة كانت تشبه تلك الأحماض التى تكون سلاسل بروتين البروتوبلازم إلا أنها كانت أبسط كثيرا. الشيء الأهم أنه طبعا كانت خالية من الحياة أو النشاط البيولوجى، ولم يعط العالمان أو غيرهما تفسيرا مقنعا لأحداث النشاط البيولوجى لأول مرة..! تعد التجربة دليلا على النشأة الأرضية للحياة.. ولكنها ـ كباقى التجارب ـ لا تشرح آلية ذلك

الدين وأصل الحياة

يعتقد كل مسلم أن الإنسان خلق من تراب.. وأن الماء هو أصل كل شيء حى، لقول الله تعالى: "وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ أَفَلَا يُؤْمِنُونَ" (إبراهيم: 30) ولذلك فإن للأحياءأصلا أرضيا (يوافق ذلك نظرية الأصل الأرضى ).

غير أن الاختلاف يكون في أصل الروح التى تعطى البروتوبلازم حيويته وقدرته على القيام بسائر الأنشطة البيولوجية إذ هى في عقيدة المسلمين من أسرار الله، فالخلق من صفات الله. قال تعالى "يَا أَيُّهَا النَّاسُ ضُرِبَ مَثَلٌ فَاسْتَمِعُوا لَهُ إِنَّ الَّذِينَ تَدْعُونَ مِنْ دُونِ اللَّهِ لَنْ يَخْلُقُوا ذُبَابًا وَلَوِ اجْتَمَعُوا لَهُ وَإِنْ يَسْلُبْهُمُ الذُّبَابُ شَيْئًا لَا يَسْتَنْقِذُوهُ مِنْهُ ضَعُفَ الطَّالِبُ وَالْمَطْلُوبُ" (الحج: 73)

وتتفق الشرائع السماوية الثلاثة: في ذات المعنى.. لذا فقد اعتًبر التفسير المادى المجرد في أصل الخلق داعيا إلى الإلحاد


فيزيولوجيا


الفيزيولوجيا (أو علم الوظائف، أو منافع الأعضاء على اصطلاح القدماء) هو دراسة الوظائف الحيوية للكائنات الحية سواء كانت طبيعتها كيميائية حيوية أو فيزيائية أو ميكانيكية .

تقسم الفيزيولوجيا إلى فيزيولوجيا النبات و فيزيولوجيا الحيوان لكن مبادىء الفيزيولوجيا واحدة في القسمين بغض النظر عن العضوية التي تدرس فيها. فما يمكن تعلمه من دراسة خلايا خميرة yeast يمكن تطبيقه تقريبا بشكل كامل على خلايا الإنسان الحيوية.


من الفروع العلمية في علم الأحياء التي طوّرت عن الفيزيولوجيا: الكيمياء الحيوية، الفيزياء الحيوية، الميكانيك الحيوية، و علم الأدوية.

مجالات الفيزيولوجيا
الحيوان و الإنسان
فيزيولوجيا عضلية Myophysiology
فيزيولوجيا عصبية Neurophysiology
فيزيولوجيا خلوية Cell physiology
فيزيولوجيا غشائية Membrane physiology
فيزيزلوجيا التنفس
فيزيولوجيا الدوران
فيزيولوجيا الكلية Renal physiology
فيزيولوجيا الغدد الصم Endocrinology
فيزيولوجيا الغدد الصم العصبية Neuroendocrinology
فيزيولوجيا التكاثر

فيزيولوجيا النبات



فيزيولوجيا النقل
اصطناع ضوئي



علم أحياء الأنظمة

علم أحياء الأنظمة أو بيولوجيا الأنظمة Systems biology مصطلحيستعمل بشكل واسع في العلوم الحيوية biosciences ، بشكل خاص بدءا من عام 2000 ضمن سياقات مختلفة.



علم التصنيف


علم التصنيف Taxonomy كلمة يونانية من شقين : tassein تعني تصنيف ، nomos قانون ، علم مثل اشتقاق كلمة economy ) ، ويهتم العلم بتصنيف الكائنات الحية في تصنيفات أخرى متعددة بشكل مترابط. يرتبط بشكل وثيق بما يسمى التصنيف العلمي للأحياء .

غالبا ما تكون التصنيفات الحيوية متسلسلة هرميا ترسم بشكل أشجار ، أو تمثل أحيانا بشكل مخططات علاقاتية بدلا من مخططات هرمية ، قتمثل ببنى شبكية. بعض التصنيفات قد تحوي طفل وحيد لعدة أسلاف فمثلا السيارة في مخطط علاقاتي قد تظهر تحت مركبة و آليات فولاذية. كما يمكن ان يكون ذو تنظيم بسيط يرتب الأغراض في مجموعات بسيطة ، أو حتى حسب الترتيب الأبجدي

علم الحيوان


علم الحيوان Zoology (باليونانية zoo'n = حيوان و logos = كلمة أو دراسة) هو العلم الذي يتناول دراسة الحيوان من حيث كل من:التركيب، الوظيفة، طرق التعايش، وانتقال المادة الوراثية على مدى الأجيال. وهو أحد فرعى علم الأحياء Biology (الفرع الآخر هو علم النبات Botany

فروعه


يشتمل علم الحيوان على الفروع الآتية:

1 ـ علم البنيات Morphology : وهو "علم الشكل الظاهرى". يختص بدراسة شكل وتركيب الحيوان.

2 ـ علم الانسجة Histology : وهو "علم دراسة الأنسجة". يختص بدراسة التراكيب الميكروسكوبية للأنسجة الحيوانية.

3 ـ علم الخلية Cytology: وهو "علم الخلية" . يختص بدراسة التركيب والوظيفة للخلية (تأثر هذا العلم كثيرا باختراه الميكروسكوب الإليكترونى.

4 ـ علم الوظائف Physiology: وهو "علم الوظائف". كل دراساته تهدف إلى معرفة الكيفية والألية التى يقوم من خلالها الحيوان بوظائفه. هذه الوظائف إما خضرية (من أجل النمو أو استمرار الحياة) أو تكاثرية ( من أجل الإبقاء على النوع).

5 ـ علم الاجنة Embryology: وهو "علم الأجنة". يختص بدراسة تلك الكيفية التى يتم بها نمو الأجنة أو تطورها.

6 ـ علم البيئة Ecology: وهو "علم تفاعل الحياة مع البيئة" وبعبارة أخرى: يدرس العلاقة بين الكائنات الحية، وبين البيئة المحيطة بهم، كيف يوثر كل منهما في لآخر.

7 ـ علوم التصنيف Taxonomy: وهو الفرع المختص بترتيب الأنواع المختلفة من الحيوانات تحت نظام معين، ووفقا لقاعدة معينة. عادة يعتمد التصنيف على أساس: التطور والرقى.

8 ـ علم الحفريات Palaentology: وهو يدرس الكائنات المنقرضة من خلال حفرياتها الباقية حتى اليوم

اقرء المزيد

علم الأحياء

علم الأحياء

علم اﻷحياء أو البيولوجيا (بالإنجليزية: Biology) (من اليونانية، Bios تعني الحياة و Logos تعني المقالة أو الدراسة) هو علم دراسة الحياة و الكائنات الحية من حيث بنيتها، و طبيعتها، و صفاتها، و أنواعها، و القوانين التي تحكم طرق عيشها و تطورها و تفاعلها مع وسطها الطبيعي.

و علم اﻷحياء واسع جدا و ينقسم لعدة فروع من أهمها علم الكائنات المجهرية و علم الحيوان و علم النبات و كذلك علم وضائف اﻷعضاء و الكيمياء الحيوية و علم البيئة. و مع ترقي هذا العلم، منذ القرن التاسع عشر، صار ذات صلات وثيقة بالعلوم أخرى، النظرية منها و التطبيقية، مثل الطب و الصيدلة و مجالات تقنية أخرى تلبي إحتياجات الإنسان الضرورية والمستمرة. و هكذا صرنا اليوم لا نتحدث عن علم بل علوم الحياة (بالإنجليزية: Life Sciences).

يتعاملعلم الأحياء مع دراسة كافة أشكال الحياة . حيث يهتم بخصائص المتعضيات الحية و تصنيفها و سلوكها ، كما يدرس كيفية ظهور هذه الأنواع إلى الوجود و العلاقات المتبادلة بين بعضها البعض و بينها و بين بيئتها . لذلك فإنعلم الأحياء يحتضن داخله العديد من التخصصات و الفروع العلمية المستقلة . لكنها جميعا تجتمع في علاقتها بالكائنات الحية (ظاهرة الحياة) على مجال واسع من الأنواع و الحجام تبدا بدراسة الفيروسات و الجراثيم ثم النباتات و الحيوانات ، في حين تختص فروع اخرى بدراسة العمليات الحيوية ضمن الخلية مثل الكيمياء الحيوية إلى فروع دراسة العلاقات بين الحياء و البيئة في علم البيئة.

على مستوى العضوية ، تأخذ البيولوجيا على عاتقها دراسة ظواهر مثل الولادة ، النمو ، الشيخوخة aging ، الموت death و تفسخ الكائات الحية ، ناهيك عن التشابهات بين الأجيال offspring و آبائهم (وراثة heredity ) كما يدرس أيضا ازهرار النباتات و غيرها من الظواهر حيرت الإنسانية خلال التاريخ .

ظواره أخرى مثل إفراز الحليب lactation ، metamorphosis ، وضع البيض ، تشافي healing ، الانتحاء Tropism . ضمن مجال أوسع من الوقت و المكان ، يدرس علماء الأحياء تهجين الحيوانات و النباتات ، إضافة للتنوع الهائل في الحياة النباتية و الحيوانية (التنوع الحيوي biodiversity ), التغير في العضويات الحية عبر الزمن (التطور ), الانقراض ، ظهور الأنواع Speciation ، السلوك الاجتماعي بين الحيوانات ، الخ .. .

يبرز ضمن علم الأحياء علم النبات الذي يختص بدراسة النباتات في حين يختص علم الحيوان بدراسة الحيوانات أما الأنثروبولوجيا فيختص بدرساة الكائن البشري . أما على المستوى الجزيئي ، فتدرس الحياة ضمن علم الأحياء الجزيئي ، و الكيمياء الحيوية و علم الوراثة الجزيئي. أما على المستوى التالي و هو الخلية فهو يدرس في علم الأحياء الخلوي. عند الانتقال لمستوى عديدات الخلايا multicellular ، يظهر لدينا علوم مثل الفيزيولوجيا و التشريح و علم النسج . أما علم أحياء النمو Developmental biology فهو يدرس الحياة في مستوى تطور و نمو الكائنات الحية المفردة أو ما يدعى ontogeny. أما عندما نتقل إلى أكثر من عضوية واحدة ، يبرز علمالوراثة الذي يدرس كيق تعمل مباديء الوراثة heredity بين الآباءو الأنسال . يدرس علم الإيثولوجيا Ethology سلوك المجموعات الحيوانية . أما علم الوراثة المجموعي Population genetics فيأخذ بعين الاعتبار كامل و مجمل المجموعة السكانية population أما النظاميات فتدرس مجالا متعدد الأنواع من الذراري lineage (أنواع من أصل مشترك) . المجموعات الحيوية المترابطة بعلاقات و مواطنها تدرس في إطار علم البيئة و علمالأحياء التطوري evolutionary biology . أحد أحدث العلوم البيولوجية حاليا هو علم الأحياء الفلكي astrobiology (أو xenobiology ) الذي يدرس إمكانية وجود حياة خارج كوكب الأرض .

ما هى الحياة؟

كل التعريفات والتحديدات لكلمة الحياة حتى الآن غير مرضية أو غير مستوفية للغرض؛ وذلك لأن أصل الحياة مجهول تجريبيا. ولكن يمكن القول إن الحياة "ظاهرة تتميز بصفات معينة مثل: التغذية، التنفس، الحركة، التكائر، الإخراج.... الخ. وتنتهى حياة الفرد الحى بمجرد فقدانه صفة واحدة (أو أكثر) من تلك الصفات المميزة للحياة.

يمكن تلخيص مظاهر الحياة في الآتي:

أولا المادة الحية: وتسمى البروتوبلازم أو Protoplam. وهى أساس تكوين كل كائن معقدا كان أو بسيطا. إنها تصبغ كل الأنشطة الفيزيائية بالحياة مثل: الهضم، التنفس، الإخراج... الخ. باختصار: البروتوبلازم والحياة وجهان لعملة واحدة.

ثانيا الخلية وحدة بناء: هناك قاعدة بيولوجية تقول: الفرد الحي يتكون من مجموعة من الأجهزة، وكل جهاز يتكون من مجموعة من الأعضاء، وكل عضو يتكون من مجموعة من الأنسجة، وكل نسيج يتكون من مجموعة من الخلايا.. ومهما تعقد العضو أو كان بسيطا فإنه في النهاية يتكون من مجموعة خلايا.

ثالثا عمليةالأيض: مميز مهم جدا للأحياء. اللفظ (أيض/ Metabolism) يشمل كل الأنشظة الحيوية التى تتم في البروتوبلام، وهى إما (بناء) أو (هدم).. هناك تعريف لـ" الأيض " في اللغة العربية، وهو: " صيرورة الشيء شيئاً أخراً". وكما نلاحظ من ذلك،الأيض الخلوي: هو كل التبدلات التي تطرأ على المواد في الخلية من هدم أو بناء ويسمى أحياناً الاستقلاب.

رابعا النمو: وهو ناتج بديهى لأضافة مواد جديدة للجسم (بناء). وعلى هذا لو كانت نسبة البناء تساوى نسبة الهدم فلن يحدث النمو.ولكن هناك بعض صور للنمو في كوائن غير حية مثل: تكوين الكريستالات او الترسيبات الكلسية. فما الفارق إذن؟ أما ما يحدث في حالة الكريستال مثلا، فهو لا يعدو أن يكون ترسيبا لأن المواد المضافة تكون من الخارج فقط... والأمر يختلف تماما مع الكائنات الحية لأن الإضافة تكون بإدخال تركيبات جديدة فيما بين التركيبات القديمة التى تكون جسم الكائن من قبل. تلك التركيبات هى الخلايا الحية.

خامسا الإحساس: يمكننا أن نعرف الإحساس بالقدرة على التفاعل مع المتغيرات في الوسط المحيط.والإحساس صفة ظاهرة في الكائنات المعقدة أمثالنا (قدرتك على قراءة تلك الكلمات الآن هو مثال لقدرتك على الإحساس). أما في النبات فتتمثل في: (الانتحاء تجاه الضوء، الانتحاء تجاه الماء، الانتحاء ضد الجاذبية) بالإضافة إلى بعض الخصائص الحسية التى تتميز بها نباتات بعينها (إحساس نبات نبات المستحية بالحرارة أو باللمس، قبض النباتات المفترسة على فريستها). الكائنات الدقيقة قادرة على الإحساس كذلك (لوحظ أن الأميبا تغير من طرق نموها وتكاثرها عند تأزم الظروف البيئية أو عدم ملاءمتها لها). إذن تظهر كذلك القدرة على الإحساس عند كل الكائنات الحية ولكن بنسب متفاوتة.

سادسا: التكاثر:سر عدم الفناء هو قدرة الكائن الحى على إنتاج أفراد جديدة من نفس النوع. وتتنوع طرق التكاثر بين جنسي ولاجنسى. والتكاثر اللاجنسي يحتاج لفرد واحد فقط لديه القدرة عل إنتاج أفراد تشبهه تماما. وهذا يحدث في الحيوانات والنباتات الدنيا على صورة من ثلاثة: الإنقسام الثنائي، التبرعم، التجرثم. أما التكاثر الجنسي فهو مميز للكائنات الراقية، وهو يحتاج لفردين أحدهما ذكر ينتج مشيجا متحركا، والآخر أنثى وينتج مشيجا ساكنا.. وعندما يتحد المشيجان يكونان الزيجوت وهو البذرة الأساسية للفرد الجديد. ولأن التكاثر لا يحقق أى فائدة للأبوين، فقد جعل الله لها محفزات مثل: الحاجة الجنسية والغريزة.

تاريخ علم الأحياء

أصل المصطلح تشكل مصطلح الأحياء (Biology) من دمج اللفظة اليونانية (bios) وتعني الحياة مع اللفظة (logos) والتي تعني (دراسة ال..) لتكوّنا المصطلح بمفهومه الحديث, ويُعتقد أن كارل فريدريك بورداك قدمه بشكل مستقل عام 1800 وغوتفريد راينولد تريفيرانوس عام 1802 وجان بابتيست لامارك عام 1802, كما أن المصطلح في حد ذاته ظهر كعنوان للمجلد الثالث من كتاب كريستوف هانوف (طبيعة فلسفة المناذج الفيزيائية: علوم الأرض والعلوم الحياتية) الذي نُشر عام 1766. علم الأحياء في العصور القديمة اكتسب الإنسان الأول المعرفة بالنبات والحيوان التي جعلته قادراً على الصيد والزراعة, فعلى سبيل المثال عرفوا كيف يتجنبون النباتات السامة وطرق تربية الحيوانات, لذا سبق علم الأحياء تاريخ البشر المكتوب بأشواط. عرف سكان الشرق الأوائل منذ أمد بعيد كيف يلقحون النخل للحصول على التمر, ففي بلاد ما بين النهرين اكتشفوا أنه يمكن استخدام غبار الطلع في تخصيب المحاصيل, كما ذكرت أحد الأعمال من فترة حمورابي (1800 قبل الميلاد) زهرة شجرة النخيل كأحد المجالات التجارية. وصفت النصوص الهندية بعض جوانب حياة الطيور وتم وصف الحشرات والضفادع في مصر, وعرف المصريون والبابليون علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء في هيئات مختلفة, وكانت الحيوانات في بلاد ما بين النهرين تحفظ في ما يمكن أن نطلق عليه أول حدائق للحيوانات. ورغم ذلك امتزجت المعتقدات الخرافية بالمعرفة الحقيقية, فاستعملت أعضاء الحيوانات في آشور وبابل في الشعوذة, ففي بابل وآشور استُعملت أعضاء حيوانات في أعمال السحر والتنبؤ وفي الطب المصري والتصوف. اهتمت المدارس العلمية عند الرومان والإغريق بالمنهجيات العقلانية, وكان أرسطو أحد أكثر الفلاسفة غزارة في الإنتاج في العصور القديمة, وقام بمشاهدات عديدة للطبيعة وبخاصة سلوك وخواص النبات والحيوان, كما خصص اهتماماً بنواحي تصنيف الكائنات الحية. كان بلايني مشهوراً في روما القديمة لمعرفته الواسعة بالنبات والطبيعة, وأصبح كلاوديوس غالين فيما بعد رائد الطب وعلم التشريح. علم الأحياء في العصور الوسطى يُطلق على هذه الفترة في بعض الأحيان بالعصر المظلم لعلم الأحياء, ومع ذلك أظهر البعض ممن مارسوا الطب اهتماماً بالنباتات والحيوانات, وقام العرب بترجمة العديد من المؤلفات الإغريقية للإستفادة منها, ومن المؤلفين العرب البارزين الجاحظ (توفي عام 868) الذي ألف كتاب (الحيوان). ألف الألماني ألبرتوس ماغنوس (أحد أساتذة توماس أكويناس) نحو 35 كتاباً, وكان مهتماً بتكاثر النباتات بشكل خاص, وناقش بالتفصيل النشاط الجنسي للنبات والحيوان. عصر النهضة درس العديد من فناني المدرسة الإفتراضية علم وظائف الأعضاء بالتفصيل وبشكل مثير للإهتمام إلى جانب اهتمامهم بأجسام الحيوان والبشر, ألف كل من أوتو برونفيلز وهيرونيموس بوك وليونارد فوكس عدة كتب حول النباتات البرية, وكان يُشار إليهم على أنهم آباء علم النبات. وتم تأليف كتب أخرى حول الحيوانات ككتب كونراد غيزنر وألبرت دور. علم الأحياء الحديث تطور علم الحياء قدماً مع تطور العلم في مجمله, حيث تم اختراع المجاهر الأولى, وبواسطتها تمكن أنتوني فان ليفينهوك (1632-1723) من فحص مكونات الدم, وعرف الناس الخلايا المنوية في ذلك الوقت على الرغم من انتشار أفكار ومعتقدات غريبة حول وظائفها. هيمن التصنيف والتنظيم على الأحياء خلال القرنين السابع عشر والثامن عشر, وكان كارل فون لين (1707-1778) من أشهر شخصيات تلك الفترة, فقد قام بدراسة نظام علم تصنيف الأنواع بالأسماء العلمية اللاتينية. بدأت نظرية التوالد التلقائي بالتفتت والإنهيار, وكانت هذه النظرية تقول أن العضويات الحية التي تعيش فترات طويلة تنشأ من مواد غير حية, وتم تفنيدها أخيراً على يد لويس باستور. تطور علم الجينات الوراثية في القرن التاسع عشر عندما قام الراهب النمساوي غريغور مينديل بصياغة قوانين الوراثة عام 1866, ومع ذلك فإن أعماله لم تلقى الإهتمام الكافي لبضعة عقود. كان البريطاني تشارلز دارون العالم الذي أثر في علم الأحياء بنشره أفكاره في هذا المجال, وأشهر كتبه هو "حول أصل الأنواع" الذي نُشر عام 1859 الذي يصف الإنتقاء الطبيعي وهو آلية التطور الرئيسية. أدت نتائج تطور المجالات خارج نطاق العلوم الصرفة إلى معارضة ومساندة من أطياف مختلفة في المجتمع. بحلول العام 1953 وضع جيمس واتسون وفرانسيس كريك أساس بنية الحمض النووي الريبي (DNA) وهو المكون الجيني لتجسيد الحياة في كل صورها وأشكالها. بعد النجاح في اكشاف بنية ال DNA, تحول كريك إلى دراسة الإدراك, وفي نفس الوقت جاءت الدراسات المتعلقة بالأحياء التطويرية في مقدمة المسائل التي لم تحل بعد, وجرت محاولات لاستنساخ النباتات والحيوانات, وأصاب بعضها النجاح إلا أنها خلفت أسئلة تتعلق بالمبادئ الأخلاقية. وعُرفت الخلايا الجذعية القادرة على النمو والتمييز على أنها من العناصر الرئيسية في دراسة الأحياء التطويرية وللعلاجات الطبية.



التسلسل الزمني لعلم الأحياء

ما قبل عام 1600 - 520 قبل الميلاد: عرف ألكامون الشرايين والأوردة واكتشف الأعصاب البصرية. - 500 قبل الميلاد: وصف سوشروتا أكثر من 120 أداة جراحية و300 عملية جراحية وصنف الجراحة البشرية إلى 8 أنواع وعرف جراحة التجميل. - 500 قبل الميلاد: درس إكزانوفانيس المتحجرات ووضع تصوراً لتطور الحياة. - 350 قبل الميلاد: حاول أرسطو تصنيف الحيوانات تصنيفاً شاملاً, وألف كتاب "التاريخ الحيواني" الذي يعتبر الأحياء الحيوانية العامة, وكتباً أخرى تبين علم التشريح المقارن للحيوانات ووظائف أعضائها, إضافة لكتاب "أجيال الحيوانات" حول الأحياء التطويرية. - 320 قبل الميلاد: شرع تيوبراستوس في دراسة علم النبات بشكل منظم وممنهج. - 300 قبل الميلاد: قام هيروفيلوس بتشريح الجسم البشري. - 300 قبل الميلاد: ألف ديوكليس أول كتاب معروف عن علم التشريح وكان أول كتاب يستخدم مصطلح "علم التشريح". - 50-70 ميلادية: تم نشر كتاب "التاريخ الطبيعي" في 37 مجلداً. - 130-200: كتب كلاوديوس غالين عدة أطروحات حول التشريح البشري. - 1010: ألف أبو علي الحسن بن سينا كتاب "القانون في الطب".

1600-1800 - 1628: نشر ويليام هارفي كتاب "مثال تشريحي على حركة القلب والدم عند الحيوان". - 1658: لاحظ جان سوامردام خلايا الدم الحمراء من خلال المجهر. - 1663: استعمل روبرت هوك المجهر لرؤية الخلايا الفلينية. - 1668: فند فرانسيسكو ريدي نظرية نشوء الديدان التلقائي في المواد المتعفنة. - 1676: راقب أنتون فان ليفنهوك الحيوانات الأحادية الخلية وأطلق عليها اسم (روتيفيرا). - 1677: درس أنتون فان ليفنهوك السبيرماتوزوا. - 1683: درس أنتون فان ليفنهوك البكتيريا. - 1765: دحض لازارو سبالانزاني عدة نظريات حول النشوء التلقائي للخلايا الحية. - 1771: اكتشف جوزيف برايستلي تحول ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين في النبات. - 1798: ناقش توماس مالتوس النمو السكاني للبشر والإنتاج الغذائي في "مقال حول المبادئ السكانية".

1800-1899 - 1801: شرع جان-بابتيست لامارك في دراسة معمقة لتصنيفات أنواع اللافقاريات. - 1802: قُدم مصطلح "علم الأحياء" بشكل مستقل في صيغته الحديثة من قبل غودفري راينهولد ترفيرانوس ولامارك, وابتكر كارل فريدريتش بروداك هذه الكلمة عام 1800. - 1809: قدم لامارك ميراث المميزات المُكتسبة لنظرية التطور. - 1817: قام بيير-جوزيف بيلتيير وجوزيف-باينايم كافينتو بعزل الكلوروفيل. - 1820: وضع كريستيان فريدريك ناس القانون الذي حمل اسمه والذي يقول أن الهيموفيليا التي توجد عند الذكور فقط تنتقل بواسطة إناث غير مصابة بالمرض. - 1828: اكتشف كارل فون باير بيوضاً عند الثدييات. - 1828: قام فريدريك وولر بتركيب حمض اليوريا وهو أول مركب عضوي يتم تصنيعه من مواد أولية لاعضوية. - 1836: اكتشف ثيودور شوان إنزيم البيبسين من مستخلصات جدار المعدة, وهي أول محاولة لعزل الإنزيمات الحيوانية. - 1837: بين ثيودور شوان أن تسخين الهواء يحول دون تعفنه. - 1838: اكتشف ماتهياس شلايدن أن جميع الأنسجة النباتية الحية مؤلفة من خلايا. - 1856: وضع لويس باستور القاعدة التي تقول أن الكائنات الحية المجهرية تنتج الإختمار. - 1858: قدم كل من تشارلز داروين وألفريد والاس الإنتقاء الطبيعي بشكل مستقل, واستعمل داريم مصطلح "التطور" في طبعات لاحقة من كتبه الذي وضعه هيربرت سبنسر قبل عام 1852. - 1858: ذكر رودلف فيرشو أن الخلايا يمكن أن تنشأ من خلايا سابقة فقط. - 1862: دحض لويس باستور وعلى نحو مقنع النشوء التلقائي للخلايا الحية. - 1865: أدرك فريدريك أوغست سترادونتز أن البنزين مركب من ذرات الكربون والهيدروجين على هيئة حلقة سداسية. - 1869: اكتشف فريدريك مايتشر الأحماض النووية في نوى الخلية. - 1874: طور جاكوبس فانتهوف وجوزيف أكيلي لابيل عرضاً ثلاثي الأبعاد للجزيئات العضوية وقدما ذرات الكربون الرباعية السطوح. - 1876: بين أوسكار هيرتويغ وهيرمان فول أن البيض المخصب يسيطر على النوى الذكرية والأنثوية على حد سواء. - 1884: بدأ إميل فيشر بتحليله المفصل لمكونات ومركبات المواد السكرية. - 1898: استخدم مارتينوس بايجرنيك تجارب منقاة لبيان أن الأمراض المنقولة بالتبغ يسببه شئ أصغر من البكتيريا والتي أسماها (الفيروسات).

1900-1949 - 1906: اكتشف ميكاييل سفيت تقنية العزل والتنقية لفصل المركبات العضوية. - 1907: بين آيفان بافلوف ردات الفعل المكيفة للعاب الكلاب. - 1907: قام إميل فيشر بتصنيع سلاسل حمض البيبتايد الأميني, وأظهر بذلك أن الأحماض الأمينية في البروتينات مرتبطة بمجموعة روابط أحماض أمينية. - 1911: بين توماس مورغان أن عوامل مندل مرتبة في صف على الكروموسومات. - 1926: بين جيمس سومنر أن أنزيم اليوريز عبارة عن بروتين. - 1928: اكتشف كل من أوتو دايلز وكيرت ألدر تفاعل دايلز-ألدر لتشكيل حلقات الجزيئات. - 1928: اكتشف ألكسندر فلمنغ أول مضاد حيوي: "البنسلين". - 1929: اكتشف فوبيوس ليفين سكر الديوكسيريبوز في الأحماض النووية. - 1929: أفلح كل من إدوارد دويزي وأدولف بوتينانت الإستيرون بصورة منفصلة. - 1930: بين جون هوارد نورثروب أن إنزيم البيبسين عبارة عن بروتين. - 1931: اكتشف أدولف بوتينانت الأندروستيرون. - 1932: اكتشف هانز أدولف كيربز دورة حمض اليوريا. - 1933: نجح تاديوس رايخشتاين في تركيب الفيتامين سي صناعياً وهو أول فيتامين غير طبيعي. - 1935: تمكن فيندل ستانلي من بلورة فيروسات التبغ. - 1937: توصل هانز أدولف كيربز إلى اكتشاف دورة حمض الكربوكسيليك. - 1937: وجد ثيودوسيوس دوبهانسكي روابط بين التطور والتغير الجيني في كتاب "علم الوراثة وأصل الأنواع". - 1938: تم العثور على سمكة كولاكنت على مقربة من سواحل جنوب إفريقيا. - 1940: أعلن دونالد غريفين وروبرت غالامبوس عن اكتشافهما لتحديد مواقع الأشياء في حالة الرؤية الضعيفة بالأمواج فوق الصوتية عند الخفافيش. - 1942: عرض ماكس ديلبروك وسلفادور لوريا أن مقاومة البكتيريا لعدوى الفيروسات يسببها التغير العشوائي وليس التغير التكيفي. - 1944: بين أوزوالد آفري أن الحمض النووي الريبي يحمل معه رموزاً وراثية في بكتيريا نيوموكوتشي. - 1944: قام روبرت بيرنز وودوارد وويليام فون دورينغ بتصنيع الكوينين. - 1948: بين إروين شارغاف أن عدد وحدات الغوانين في الحمض النووي الريبي يساوي عدد وحدات حامض سايتوسين الأميني, وأن عدد وحدات الأدينين يساوي عدد وحدات الثايمين.

1950-1989 - 1951: تم تصنيع الكوليسترول والكورتيزون على يد روبرت وودوارد. - 1952: استخدم ألفرد هيرشي ومارثا تشايس أجهزة التتبع الإشعاعية لتبيان أن الحمض النووي الريبي هو المادة الوراثية في الفيروسات. - 1952: أتم فريد سانغر وهانز توبي وتيد ثومبسون تحليلهم الكروماتوغرافي حول تسلسل حمض الأنسولين الأميني. - 1952: استخدمت روزالين فرانكلين إنحراف أشعة إكس لدراسة بنية الحمض النووي الريبي, وذكرت أن العمود الفقري لفوسفات السكر موجود خارجه. - 1953: عرض جايمس واتسون وفرانسيس كريك بنية لولبية ثنائية للحمض النووي الريبي. - 1953: عرف ماكس بيروتز وجون كيندرو بينة الهيموغلوبين مستخدمين دراسات انحراف أشعة إكس. - 1953: بين ستانلي ميلر أن الأحماض الأمينية يمكن تكوينها عند مرور البرق المُحاكى عبر أوعية تحتوي على الماء والميثان والأمونيا والهيدروجين. - 1955: اكتشف سيفيرو أوكوا أنزيمات بوليمرات الRNA. - 1955: اكتشف آرثر كورنبرغ أنزيمات بوليمرات الحمض النووي الريبي. - 1960: وجد خوان أورو أن المحاليل المركزة لسيانيد الأمونويم في الماء يمكن أن تنتج مركب النيوكليوتيد العضوي استناداً إلى مادة الأدينين. - 1960: قام روبرت وودوارد بتصنيع الكلوروفيل. - 1967: استخدم جون غوردين الزرع النووي لاستنساخ ضفدع, وكانت تلك أول محاولة استنساخ كائنات فقارية. - 1968: استخدم فريد سانغر الفسفور المشع كوسيلة تعقب لحل شفرة مكونة من 120 تسلسلاً للRNA بطريقة كروموتوغرافية. - 1970: اكتشف هاملتون سميث ودانييل ناثانز أنزيمات تقييد الحمض النووي الريبي. - 1970: توصل كل من هوارد تيمين ودايفيد بالتيمور بشكل مستقل لاكتشاف أنزيمات ترانزكريبتيز المعكوسة. - 1972: نجح روبرت وودوارد في تركيب فيتامين B-12 صناعياً. - 1972: قدم ستيفن جاي غاولد ونيكلسون آثار الموازنة المرمزة في عملية التطور. - 1972: طور سينغر ونيكلسون نموذج الموائع الذي يدخل في تكوين أغشية جميع الخلايا. - 1974: بين مانفريد إيغين ومانفريد سامبر أن خليط النيوكليوتيد والRNA ترفع من جزيئات الحمض النووي الريبي والتي تقوم بدورها بالتضاعف والتغير والدوران. - 1974: أوضح ليزلي أورغل أن RNA بمقدوره التضاعف بدون مضاعفات ال RNA وأن الخارصين يساعد على هذا التضاعف. - 1977: اكتشف جون كورليس وجاك دايموند ولويس غوردون وجون إدموند وريتشارد فون هيرزين وروبرت بالارد وكينيث غرين ودايفيد ويليامز وأرنولد باينبريدج وكايثي كراين وتيرد فان أندل نوعاً جديداً من الحيوانات البرمائية في جزر غالاباغوس. - 1977: قدم والتر غيلبرت وآلان ماكسيم تقنية تسلسل جينية سريعة تعتمد على الإستنساخ والمواد الكيميائية المدمرة للقواعد والهلام المتنقل بالكهرباء. - 1977: أعلن فريدريك سانغر وآلان كولسون عن تقنية تسلسل جينية سريعة تستعمل الديديوكسينيوكليوتايدات والهلام المتنقل بالكهرباء. - 1978: قدم فريدريك سانغر التسلسل 5386 للفيروس PhiX174 وهو أول تسلسل مورث كامل. - 1982: تم تقديم مبادئ بروتين البريون من قبل ستانلي بروزنر. - 1983: ابتكر كاري موليس تفاعل البوليمرات التسلسلي. - 1984: استنبط أليك جيفريز منهج البصمة الوراثية. - 1985: اكتشف كل من هاري كروتو وجون هيث وأوبراين وكورل وريتشارد سمولي الثبات غير الطبيعي لجزيئات المركبات المتعددة الكربون وبنيتها. - 1986: قام ألكسندر كليبانوف بتوضيح أن الأنزيمات يمكن أن تؤدي وظائفها في بيئة لامائية.

1990-الوقت الحالي - 1990: اكتشف ولفغانغ كراتشمير ولويل لامب وكونستانتينوس فوستربولوس ودونالد هوفمان أنه يمكن فصل المركبات المتعددة الكربون عن السخام الحامض بسبب قابليته للذوبان في البنزين. - 1996: ظهرت "النعجة دوللي" على الملأ وهي أول كائن ثديي بالغ مُستنسخ. - 2001: تم نشر المسودات الأولية للموررث البشري المكتمل. - 2003: اكتشاف أول فيروس متأتي من "الخدوش".

التشريح 



التشريح هو أحد فروع علم الأحياء الذي يتناول دراسة بنية و تنظيم الكائنات الحية و تركيب أعضائها المتنوعة . يمكن تقسيمه إلى تشريح حيواني و تشريح نباتي . كما يتضمن عدة فروع تخصصية ضمنه أهمها : التشريح المقارن ، و علم النسج ، و التشريح البشري .

التشريح الحيواني



التشريح الحيواني يتضمن دراسة بنى الحيوانات المختلفة و عندئذ يعرف غالبا ب : تشريح مقارن أو مورفولوجيا حيوانية ، و يمكن أن يكون محصورا على دراسة حيوان وحيد عندئذ نكون نتحدث عن تشريح مختص .

التشريح الإنساني


يتضمن التشريح الإنساني دراسة تفصيلية لمختلف أعضاء الجسم و نسجه و طريقة تكوينه و يمكن مقاربة التشريح من عدة زوايا.

من وجهة نظر طبية يتكون التشريح من معرفة الشكل الدقيق ، الموضع ، و القياس و العلاقات بين البنى المختلفة للجسم البشري السليم و هنا تنطبق تسمية : علم التشريح الوصفي أو الطوبوغرافي

جسم الأنسان

مخطط تشريحي من Cyclopaedia, 1728

يقسم جسم الأنسان تشريحيا للأقسام الأتية و ذلك التقسيم التى تبنى عليها دراستة في كليات الطب :

الطرف علوي :و يتكون من ذراع و ساعد و يد و ما يحتوية من عضلات و أوردة و شرايين و أعصاب ( عظم عضد ، عظم الزند، الكعبرة ،
الطرف سفلي : و يتكون من الفخذ و الساق و القدم و ما يحتوية من عضلات و أوردة و شرايين و أعصاب (عظم فخذ، رضفة، عظم قصبة )
الرأس:
و تتكون من العظام : جمجمة و فك وأسنان و ما تحتويه من أعضاء ( أذن، عين، أنف، مخ ، لسان ) و ما تحتويه من أجزاء خارجية ( فم، فروة رأس، وجه، شعر، شفة ) و الغدد (غدة لعابية) .

العنق: و يتكون من الفقرات العنقية و تتكون من 7 فقرات و ما يحتوية من عضلات و أوردة و شرايين و أعصاب و يحتوى أيضا على المري و القصبة هوائية و الحنجرة و البلعوم .

الصدر : ويتكون من عظام : عظم الترقوة، الأضلاع، عظم قص و الأعضاء التالية (قلب، رئة و يفصله عن الجذع حجاب حاجز).

الجذع : و تتقسم منطقة البطن في علم التشريح إلى 9 أقسام و يحتوى على الأعضاء التالية (كبد، قولون أَو أمعاء غليظة، أمعاء دقيقة، طحال، معدة، زائدة دودية، بنكرياس ) .

حوض : و يحتوى على الأعضاء التالية شرج، كلية، مستقيم، و الأعضاء تناسلية (مبيض، قضيب، مشيمة،رحم.

العضلات الخلفية العضلة شبه المنحرفة musculus trapezius : هي عضلة كبيرة سطحية مثلثة الشكل، ذات قاعدة إنسية وقمّة وحشية أخرميّة (اسمها شبه المنحرفة متأصل من كون العضلتين من الجانبين تكونان شكل شبه منحرف) تغطي القفا (مؤخرة الرقبة) والكتف وأعلى الظهر. يقوم العصب القحفي الحادي عشر والفروع البطنية (الأمامية) للألياف الرقبية الثانية والثالثة والرابعة بتعصيب هذه العضلة. • المنشأ : تنشأ العضلة بألياف وتدية من : o النتوءات الشوكية للفقرات الظهرية الستة السفلى . o النتوءات الشوكية للفقرات القطنية والعجزية كلها بواسطة الصفاق القطني . o من النصف الخلفي للحرف الوحشي لعظم الحرقفة عن طريق الصفاق القطني . o من السطح الوحشي للأضلاع الثلاثة الأخيرة . • الاندغام : الكتفين، عند الثلث الوحشي للترقوة و الناتئ الأخرومي وشوكة الكتف ، وتندغم بوترها في عظم العضد في قاع الميزاب الرأسي لوتر العضلة العضدية ذات الرأسين. • الشريان المغذي : الشريان الرقبي المستعرض . • التعصيب : العصب العنقي السادس والسابع والثامن ،العصب القحفي الحادي عشر. • عمل العضلة : تعمل على ضم العضد للجذع ،وتساعد على شد الجذع إلى أعلى والأمام في حالة رفع الذراع أعلى الرأس وتثبيته كما في العقلة وحركات السباحة والتجديف. العضلة الظهرية العريضة musculus latissimus dorsi : هي عضلة كبيرة مسطحة ،وهي مثلثة الشكل القاعدة في الخط المتوسط للظهر ،ورأس المثلث عند الكتف ، تقع في الجزء الظهري الوحشي من الجذع إلى الخلف من الذراع .  المنشأ : o الثلث الإنسي للخط القفوي العلوي لعظم الجمجمة . o من النتوء المؤخري للجمجمة . o من الرباط القفوي . o من النتوءات الشوكية للفقرة العنقية الأخيرة ،والفقرات الصدرية كلها .  الاندغام : o الألياف العليا : تتجه من أعلى إلى أسفل والوحشية لتندغم في الجزء الخلفي للثلث الوحشي لعظم الترقوة . o الألياف الوسطى : تتجه أفقياً إلى الوحشية لتندغم في الحرف الإنسي للنتوء الأخرومي لعظم اللوح وكذلك في الحرف العلوي للشوكة . o الألياف السفلى : تتجه إلى أعلى الوحشية لتندغم في قاعدة النتوء الشوكي لعظم اللوح بواسطة ألياف وتدية .  الشريان المغذي : الشريان تحت الكتف، الفرع العميق للشريان المُسْتعْرِضِ الرَّقَبِي .  التعصيب : العصب المخي الحادي عشر ، والعنقي الثالث والرابع .  عمل العضلة : تقريب الذراع ،تثبيت عظم اللوح وحفظه في مكانه مع الكتف ،كما تعمل مع العضلة المسننة على رفع العضد فوق الرأس أي بزاوية أكثر من 90 درجة ،وذلك بتدوير عظم اللوح . العضلة المعينية الكبيرة musculus rhomboideus

major :

هي عضلة تصل عظم الكتف بالفقرات وتجاور المعينية الصغرى وحرفا العضلتين متجاورين ومتوازيين .  المنشأ : النتوء الشوكي للفقرات الصدرية من النتوء الثالث والرابع والخامس الصدري ، ومن الرباط الليفي الفوق نتوئي الذي يربط بين هذه النتوءات الشوكية .  الاندغام : الحرف الإنسي لعظم الكتف من الخلف أسفل مستوى الشوكة أي أسفل اندغام العضلة المعينية الصغيرة .  الشريان المغذي : الشريان الكتفي الظهراني .  التعصيب : العصب العنقي الخامس .  عمل العضلة : : شد اللوح وجذبه إلى أعلى وإلى العمود الفقري ، تثبيت عظم الكتف في مكانه ملاصقاً للقفص الصدري .  العضلة المضادة : العضلة المنشارية الأمامية . العضلة المعينية الصغيرة musculus

rhomboideus minor
:

هي عضلة طويلة تجاور العضلة الرافعة للوح في اندغامها وتجاور المعينية الكبرى في المنشأ والاندغام وتصل عظم الكتف بالفقرات .  المنشأ : ألياف عضلية من النتوء الشوكي للفقرة العنقية السابعة ، والصدرية الأولى ، ومن الجزء السفلي للرباط القفوي .  الاندغام : الحافة الخلفية للحرف الإنسي لعظم لوح الكتف في قمة الشوكة ، المغرز الأعلى للعضلة المعينية الكبيرة .  الشريان المغذي : الشريان الكتفي الظهراني .  التعصيب : العصب العنقي الخامس .  عمل العضلة : شد اللوح وجذبه إلى أعلى وإلى العمود الفقري ، تثبيت عظم الكتف في مكانه ملاصقاً للقفص الصدري .  العضلة المضادة : العضلة المنشارية الأمامية . العضلة الرافعة للوح الكتف musculus Levator

scapulae :

هي عضلة صغيرة مستطيلة الشكل تقع على الجهة الخلفية للعنق بين عظم اللوح والفقرات العنقية العليا .  المنشأ : تنشأ العضلة بواسطة ألياف عضلية من النتوءات المستعرضة للفقرات العنقية الأربعة العليا .  الاندغام : في الشفة الخلفية للحرف الإنسي لعظم اللوح بين زاويته العليا والشوكة .  عصب العضلة : من العصب العنقي الثالث والرابع .  عمل العضلة : رفع عظم اللوح إلى أعلى ولذلك سميت بالعضلة الرافعة للوح .
علم الأحياء الفلكي
علم الأحياء الفلكي Astrobiology هو دراسة الحياة في الفضاء ، فهو يحاول جمع علم الأحياء و علم الفلك و الجيولوجيا يركز علم الأحياء الفلكي مبدئيا على دراسة الأصل و التوزع و التطور للحياة. يعرف أيا بعلم الفلك الخارجي Exobiology أو Xenobiology. ] بعض مواضيع أبحاث علم الأحياء الفلكي الرئيسية تتضمن :

ما هي الحياة؟ 
كيف نشأت الحياة على الأرض]؟ 
أي نوع من البيئة يمكن لحياة احتمالها؟ 
كسف يمكن ان نحدد وجود حياة على كواكب أخرى ؟ ما مدى احتمالية إيجاد حياة معقدة ؟ 
كيف تتكون الحياة على كواكب أخرى? هل ستكون معتمدة على أساس دناوي/كربوني؟[1] 
كيف ستبدو هذه الأنماط الأخرى من الحياة الخارج-أرضية؟

اقرء المزيد