Проще говоря, биология — это отрасль науки, которая занимается живыми существами и жизненно важными процессами, которые ими управляют. Современные подотрасли биологии формировались долгое время, и многие важные ученые и мыслители на протяжении всей истории вносили в них разными способами свой вклад.
И хотя мы не сможем здесь перечислить их все, но мы можем отметить наиболее заметные факты, которые привели к нашему современному, продвинутому пониманию древа жизни на Земле, – от спорной плодотворной работы Дарвина по теории эволюции и естественного отбора до картирования генома в рамках проекта «Геном человека».
Анатомические иллюстрации Леонардо да Винчи

Леонардо да Винчи известен своими художественными шедеврами, такими как «Мона Лиза» и «Тайная вечеря». Однако немногие знают о его новаторском вкладе в анатомические исследования, поскольку да Винчи был одним из первых академических художников в истории, создавших точные и подробные рисунки анатомии человека.
Увлечение анатомией человека началось во время его ученичества, вероятно, под влиянием работ его учителя Верроккьо и соседа Поллайуоло. К 1490-м годам анатомический интерес да Винчи перерос в независимые исследования, в результате которых за всю его жизнь было проведено практическое вскрытие около 30 трупов.
Ранние исследования Леонардо были сосредоточены на скелете и мышцах, а позже стали включать мозг, сердце и легкие. Его анатомические рисунки были, по меньшей мере, революционными, поскольку он использовал прозрачные слои, перспективные сечения и тщательную детализацию, чтобы упростить сложные визуальные детали различных частей тела. Эти рисунки легли в основу всех современных биологических иллюстраций.
Сложный микроскоп

Первая рабочая модель сложного микроскопа была разработана голландским дуэтом отца и сына Гансом и Захариасом Янссенами в конце 16 века. Их инновация заключалась в размещении линз на обоих концах трубки, создавая эффект увеличения при взгляде через нее. Хотя их ранняя конструкция заложила основу для будущих достижений, она предлагала скромный диапазон увеличения от 3-x до 9-ти раз и давала изображения посредственного качества.
К концу 1600-х годов усовершенствования в технологии линз улучшили как увеличение, так и качество изображения, что привело к некоторым прорывным открытиям в области биологии. Например, открытие немецкого ученого Вальтера Флемминга деления клеток в конце 1800-х годов оказалось решающим для понимания биологических процессов, таких как рост рака.
Эти первые микроскопы, хотя и были ограничены в своих возможностях, проложили путь современным методам микроскопии, включая флуоресцентную микроскопию сверхвысокого разрешения, которая имела долгосрочные последствия для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.
Открытие микроорганизмов

Открытие микроорганизмов в 17 веке можно приписать Роберту Гуку и Антони ван Левенгуку. Оба они внесли долгосрочный вклад в наше понимание микробного мира между 1665 и 1678 годами, что зафиксировано в публикациях Лондонского королевского общества.
В своей публикации «Микрография» 1665 года Роберт Гук сделал первое опубликованное описание микроорганизма, в частности микрогриба, который он получил из красной овчинной обложки книги, покрытой плесенью. Он также внес свой вклад в развитие методов микроскопии, описанных в его предисловии к «Микрографии».
Вдохновленный работой Гука, Левенгук почти десять лет спустя начал свои собственные наблюдения с помощью однолинзового микроскопа. В своем знаменитом «письме о простейших» Левенгук дал подробные описания простейших и бактерий из различных сред.
Таксономия

Таксономия – это наука о классификации и названии живых организмов. Она была разработана в 18 веке Карлом Линнеем, которого часто называют отцом таксономии. Его трактат 1735 года «Система природы» стал первой работой, подробно описывающей систему классификации, в которой перечислены и систематизированы все известные на тот момент виды растений и животных.
Этот систематический подход ввёл биномиальную номенклатуру древа жизни с методом присвоения латинских названий родам и видам каждого организма, который мы используем до сих пор. Система таксономии Линнея произвела революцию в биологии, предоставив структурированную основу для организации и обозначения множества форм жизни на Земле.
Это также позволило обеспечить четкое общение между учеными во всем мире, устранив путаницу, вызванную использованием длинных и противоречивых названий видов, характерных для отдельных областей и регионов научных исследований. Линней также известен как один из основоположников современной экологии, поскольку его работы доказали взаимосвязь, казалось бы, разных организмов в их естественной среде обитания.
Клеточная теория

Даже после изобретения сложного микроскопа потребовалось еще два столетия, чтобы разработать правильную теорию живых клеток из-за многих факторов. Примерно в 1830-х годах наше понимание клеток и того, как они функционируют, изменилось в результате некоторых важных открытий.
Первым шагом было наблюдение Робертом Брауном клеточного ядра в 1833 году. Затем было открытие клеточного ядра в клетках животных, за которым последовало открытие присутствия живого материала, называемого протоплазмой, во всех клетках, особенно в растениях.
Решающий прорыв в клеточной теории произошел в 1838 году, когда над этой концепцией совместно работали ботаник Матиас Якоб Шлейден и физиолог Теодор Шванн. Шванн расширил теорию, включив в нее животных, преодолев разрыв между ботаникой и зоологией. Их новаторская работа доказала, что клетки являются фундаментальными строительными блоками всех организмов, растений и животных и что некоторые организмы одноклеточные, а другие — многоклеточные. Они также были первыми учеными, определившими общие компоненты клеток: клеточную мембрану, ядро и тело клетки.
Теория эволюции Дарвина

В своей книге 1859 года «Происхождение видов» Чарльз Дарвин впервые описал свою теорию эволюции путем естественного отбора – революционную концепцию, которая навсегда изменила научную область биологии и многие другие научные сферы. Эта теория предполагала, что виды эволюционируют с течением времени посредством наследования физических или поведенческих черт, что обусловлено концепцией естественного отбора.
Идея Дарвина основывалась на том, что в разных живых популяциях существуют различия в характеристиках, например форма клюва у галапагосских вьюрков. Естественный отбор, как он утверждал, — это процесс, посредством которого особи с благоприятными характеристиками для выживания и размножения с большей вероятностью передают их следующему поколению, что в конечном итоге приводит к эволюции всех видов, которые мы видим вокруг нас сегодня.
Однако теория Дарвина была неполной без понимания механизма наследования признаков. Ему не хватало знаний о генетике, роли генов в кодировании признаков и концепции генетической мутации как источника вариаций. Пройдет еще много лет, прежде чем эта загадка будет решена последующими поколениями биологов-эволюционистов.
Генетика

Область генетики ведет свою историю от новаторской работы Грегора Менделя в середине 19 века. До его экспериментов генетика была в основном теоретической. Его эксперименты с горохом не только расширили сферу генетики, включив в нее экспериментальные аспекты, но и заложили основу для многих последующих разработок в этой области.
В некотором смысле, его работа непосредственно привела к полному картированию человеческого генома в рамках проекта «Геном человека» в конце 20 века. Путем экспериментов Мендель сформулировал три фундаментальных принципа наследования, подробно описав, как признаки передаются от одного поколения к другому.
Его открытия сыграли важную роль в объяснении закономерностей генетической наследственности, и их влияние на биологию было глубоким. Генетические исследования раскрыли молекулярную основу наследственности, что позволило нам расшифровать генетический код и понять, как гены кодируют признаки во всех живых организмах.
Эксперимент Миллера-Юри

В 1953 году эксперимент Миллера-Юри, проведенный в Чикагском университете, ознаменовал поворотный момент в изучении абиогенеза, или происхождения жизни из неживой материи. Эксперимент был направлен на воспроизведение условий ранней атмосферы и океанов Земли, чтобы выяснить, могут ли органические молекулы, строительные блоки жизни, возникнуть в результате чисто неорганических химических реакций.
Стэнли Миллер под руководством Гарольда Юри смоделировал примитивную среду Земли, атмосфера которой, как тогда считалось, была лишена кислорода. В результате эксперимента были успешно получены аминокислоты и различные органические молекулы, необходимые для жизни. Хотя исследование имело ограничения и позже было уточнено другими исследователями с более точной информацией о ранней атмосфере Земли, оно положило начало этапу обширных исследований в области пребиотической химии и изучению возникновения жизни из неживого, которое продолжается до сих пор.
Хотя мы пока не знаем точного происхождения жизни на Земле, эксперимент Миллера-Юри доказал, что это могло произойти благодаря внешним источникам энергии, таким как молния или УФ-излучение, взаимодействующим с основными неживыми компонентами.
Стволовые клетки

Концепция стволовых клеток была впервые предложена в 19 веке, первоначально в контексте основ эмбрионального развития. Однако только в 1960-х годах исследователи идентифицировали и охарактеризовали стволовые клетки в костном мозге, особенно те, которые отвечают за производство различных типов клеток крови. Это открытие заложило основу для трансплантации костного мозга, первоначально использовавшейся для лечения рака и генетических заболеваний крови.
Сегодня стволовые клетки являются неотъемлемой частью около 60 000 процедур трансплантации костного мозга во всем мире каждый год. Дальнейшие достижения в исследованиях стволовых клеток привели к идентификации стволовых клеток в пуповинной крови человека в 1978 году, а несколько лет спустя — к культивированию эмбриональных стволовых клеток мышей.
За прошедшие годы стволовые клетки превратились из исследовательских инструментов для изучения механизмов клеточной дифференцировки в мощный ресурс для тестирования новых лекарств, что уменьшило потребность в испытаниях на животных. С тех пор раковые стволовые клетки регулярно используются для скрининга противоопухолевых препаратов, а терапия стволовыми клетками в настоящее время изучается в более чем 1100 клинических исследованиях.
Проект генома человека

Проект «Геном человека» начался в 1990 году как международное сотрудничество, направленное на расшифровку генетической модели человеческого организма. Завершившаяся в 2003 году глобальная работа успешно определила, задокументировала и публично обнародовала последовательности почти всего генетического содержимого генома человека, который, как мы теперь знаем, состоит из почти трех миллиардов пар химических оснований.
Хотя до этого проекта отдельные исследователи расшифровывали части человеческих генов, большая часть генома по большей части оставалась неисследованной. Черновой вариант проекта был объявлен командой в 2000 году, а затем в апреле 2003 года, к 50-летию открытия структуры двойной спирали ДНК, была составлена компиляция проекта.
Проект «Геном человека» положил начало новому этапу биологических исследований, позволив ученым изучать генетическую основу заболеваний, разрабатывать таргетные методы лечения и продолжать продвигать область персонализированной медицины.