ما الذي يجب معرفته قبل دراسة علم الأحياء
إذا كنت مهتمًا بعلم الأحياء أو تُخطط لدراسته في المستقبل فربما تتساءل عن متطلبات دراسته، أو المعرفة التي عليك تمكينها لتأسيس نفسك لدراسة علم الأحياء.
في الحقيقة، أهم ما يجب أن تتمتع به لدراسة علم الأحياء هو الفضول، العقل المنفتح والاستعداد للتفكير النقدي في كل ما يخص العالم الطبيعي.
إذا كانت لديك هذه الصفات، فأنت قادر على تعلم علم الأحياء مع القليل من الملاحظات من علم الكيمياء، الفيزياء، الاحصاء والرياضيات.
إذا كان لديك بعض الإلمام بهذه التخصصات، فهذا سيسمح لك بتعلم علم الأحياء بسلاسة أكثر، وخصوصًا تخصص الكيمياء.
فيما يلي بعض التخصصات والموضوعات التي ستساعدك في عملية تأسيس نفسك لعلم الأحياء، كما ستدعمك هذه التخصصات والموضوعات لتحقيق أقصى استفادة ممكنة من علم الأحياء.
مهارة الطريقة العلمية
ويُقصد بها معرفة معنى الفرضية، وكيفية اختبارها، بالإضافة لمعرفة كيفية إجراء التجارب، وهذه المفاهيم أساسية في تعلم جميع العلوم بما فيها الأحياء والعلوم الأخرى.
علم الكيمياء
حيث تُساعدك الكيمياء العامة على التعرف على معنى الذرات والجزيئات، بالإضافة إلى كيفية تفاعلها معًا، وبالتالي معرفة كيف تتكون الحياة.
كما تُساعدك معرفة طبيعة المواد الكيميائية الحمضية والقاعدية على فهم العديد من التفاعلات في جسمك.
ويُطلق على فرع الكيمياء الذي يدرس الأحماض، القواعد والمواد الكيميائية في جسمك اسم الكيمياء العضوية.
علم الفيزياء
ما يُهمنا من الفيزياء هو قوانين الديناميكا الحرارية، والتي تتعرف بها على ماهية الطاقة، بالإضافة إلى قواعد نقلها.
حيث تتدفق الطاقة باستمرار في النظم البيئية المختلفة، الكائنات الحية والخلايا، وهي ضرورية للحفاظ على استمرارية هذه الأنظمة البيئية.
علم الاحصاء
ويُهمنا في علم الاحصاء أساسيات الاحتمالات، والاحتمال هو مفهوم رئيسي في علم الأحياء، ولكنك لن تحتاج إلى الكثير من التفاصيل المتعلقة به.
فمجرد معرفة المفاهيم الأساسية للاحتمالات سيُساعدك كثيرًا في فهم علم الوراثة والوراثة السكانية.
كما تحتاج إلى تذكير نفسك الطرق الأساسية التي تُستخدم لوصف مجموعة البيانات، مثل المتوسط والوسيط، وقد تحتاج إلى المزيد من التعمق لفهم طريقة اختبار الفرضيات، وهكذا ستكون في الصدارة.
الرياضيات
لدراسة علم الأحياء لن تحتاج لفهم مكثف للرياضيات، ولكنك ستحتاج لمعرفة أساسيات الجبر والرسوم البيانية، وهذا لأن فهم الأرقام، البيانات والمنحنيات سيُساعدك في علم الأحياء.
هل هذه المجالات أساسية لفهم علم الأحياء؟
بالطبع، هذا ليس ضروريًا، كما أنك ستفهم هذه المفاهيم تلقائيًا مع تقدمك في دراسة تخصص علم الأحياء.
لكن عليك أن تكون مستعدًا لفهم البيانات المتعلقة بهذه العلوم عندما تمر عليك خلال دراساتك، ولكن هذه المجالات لا تعتبر سببًا لتجنبك لعلم الأحياء إذا كنت شغوفًا به.
ماذا لو كنت أكره هذه المجالات؟
لا تتراجع عن دراسة الأحياء إذا كانت هذه المجالات حتى الآن غير محببة بالنسبة إليك، وهذا لأن علم الأحياء مجال ضخم ومتنوع.
يحتاج علماء الأحياء إلى القليل من الفهم الأساسي في الكيمياء، الفيزياء، الرياضيات والاحصاء، ولكن ليس عليهم أن يُصبحوا متخصصين في هذه المجالات.
ما هو علم الأحياء؟
علم الأحياء (بالإنجليزية: Biology) ببساطة هو علم دراسة الحياة، وعندما نقول الحياة فحن لا نقصد فقط البشر.
بل يتضمن علم الأحياء دراسة جميع الحيوانات، النباتات، وحتى البكتيريا، وكيف يعود أصل الحياة إلى مجرد جزيئات وذرات اتحدت معًا؟
كما يتضمن علم الأحياء دراسة الطاقة، كيف تحصل المخلوقات الحية على الطاقة، وكيف تستخدمها للنمو، للتطور والتكاثر؟
كما يدرس علم الأحياء الحياة من حولنا، كيف نأكل الأطعمة اللذيذة، وكيف نشعر بطعمها، كيف نُفكر وكيف نمشي وننتقل من مكان لآخر.
ليس هذا فحسب، يدرس علم الأحياء أيضًا مدى التشابه بين البشر والحشرات، أو حتى النباتات وحتى البكتيريا التي لا يُمكننا رؤيتها بالعين المجردة.
يبحث علم الأحياء أيضًا في حقيقة المادة الوراثية DNA، كيف تتكون، وكيف تحتوي جميع المعلومات التي تحتاجها أجسادنا وأجساد بقية المخلوقات الحية للاستمرار.
يدرس علم الأحياء أيضًا الوحدة الأساسية للمخلوقات الحية وهي الخلية (بالإنجليزية: Cell)، وعلى الرغم من أنها أكبر من الذرات، ولكنها لا تزال صغيرة للغاية ولا يُمكن رؤيتها بالعين المجردة.
حتى أن دراسة الخلية تُعد علمًا منفصلًا بذاته، وهذا لأن الخلية شديدة الصِغر وشديدة التعقيد كذلك!
لا ينسى علم الأحياء أيضًا الفيروسات التي تُعد أصغر من البكتيريا بكثير، ومن الجدير بالذكر أن الفيروسات تُعد مخلوقات غير حية وحية في الوقت ذاته!
كما يُجيب الأحياء على سؤال:” ما هو التطور، وما هو الانتخاب الطبيعي، وما هي حقيقتهم العلمية البعيدة عن العديد من الخرافات؟”.
ما هي الحياة؟
أنت على قيد الحياة، فأنت تتنفس، تأكل، تنام وتتكاثر، كذلك الكلب الذي ينبح خارج المنزل، والشجرة الموجودة في الحديقة، جميعنا من الأحياء!
لكن الثلج الذي يتساقط من السماء لا يُعد حيًا، والحاسوب الذي تقرأ منه هذا المقال ليس حيًا كذلك، ولا حتى الكرسي أو الطاولة، مع أن بعض الكراسي مصنوعة من أخشاب كانت جزءًا من مخلوق حي في السابق.
لذلك ما هي الحياة؟ وكيف يُمكننا تحديد ما هي المخلوقات الحية وما هي الأشياء الغير حية؟
في الحقيقة يمتلك معظم الأشخاص فهمًا بديهيًا لمعنى الحياة، ولكن يصعب تحديد التعريف الدقيق للحياة، ومع ذلك حاول العلماء جمع بعض المعلومات التي تُجيب على سؤال ما هي الحياة؟
خصائص الحياة
حدد علماء الأحياء صفات مشتركة بين جميع المخلوقات الحية التي نعرفها، على الرغم من أن الأشياء الغير حية تمتلك بعض هذه الصفات، ولكن المخلوقات الحية تمتلك هذه الصفات جميعها.
التنظيم
المخلوقات الحية منظمة للغاية، وتتكون من العديد من الأجزاء التي تعمل معًا بتناسق، وسواءً كانت هذه المخلوقات الحية وحيدة الخلية أو متعددة الخلايا، فهي جميعها تعمل معًا بتناسق.
بالطبع نقصد هنا الكائنات وحيدة الخلية أيضًا، على الرغم من أنها تتكون من خلية واحدة، ولكنها تحتوي على عضيات وأجزاء تعمل معًا باتساق.
أما في الكائنات متعددة الخلايا، تجتمع الخلايا معًا لتكون الأنسجة، وتلتحم الأنسجة معًا لتكوين الأعضاء، والتي تُشكل معًا أجهزة الجسم بأكمله.
التمثيل الغذائي
يجب أن تستخدم جميع المخلوقات الحية الطاقة باستهلاكها للعناصر الغذائية، ثم تقوم بالعديد من التفاعلات الكيميائية التي تُحافظ على الحياة، وهذه التفاعلات هي عملية التمثيل الغذائي.
تنقسم عمليات التمثيل الغذائي إلى قسمين، عمليات بناء تتضمن صنع جزيئات معقدة من جزيئات أبسط، وعمليات هدم تكسر جزيئات كبيرة للاستفادة من الجزيئات الأصغر.
الاتزان الداخلي
أو ما يُعرف باسم الاستتباب، وهو تنظيم الكائنات الحية لبيئتها الداخلية والمحافظة على استقراراها، وأبرز الأمثلة على ذلك تكمن في المحافظة على درجة حرارة الجسم حتى وإن اختلفت البيئة الخارجية.
النمو
جميع الكائنات الحية تنمو، حيث تُصبح وحيدة الخلايا أكبر حجمًا، وفي الكائنات متعددة الخلايا يزداد عدد الخلايا بعملية الانقسام الخلوي.
كما يبني جسم المخلوقات الحية المزيد من الجزيئات الكبيرة والمعقدة مثل البروتينات والمادة الوراثية.
التكاثر
يُمكن لجميع المخلوقات الحية التكاثر لتكوين مخلوقات جديدة، ويُمكن أن تتكاثر المخلوقات الحية لاجنسيًا أو جنسيًا بوجود كِلا الوالدين.
حتى البكتيريا تتكاثر، وهذا ببساطة بانقسام الخلية البكتيرية إلى قسمين.
الاستجابة للمنبهات
تستجيب جميع المخلوقات الحية للمنبهات أو التغييرات المحيطة بها، فالبشر يسحبون أيديهم بسرعة عن اللهب، والنباتات تنمو نحو الشمس، وحتى الكائنات وحيدة الخلية تتجه نحو مصدر غذائها.
التطور والانتخاب الطبيعي
حيث تتأثر جميع المخلوقات الحية ببيئتها، وهذا ما يُميز البشر الذين يعيشون في الغابات عن البشر الذين يعيشون في المناطق البحرية أو الصحراوية.
كما يُمكن أن يكتسب بعض البشر صفة موروثة مثل القدرة على تحمل درجات الحرارة العالية، وترث الأجيال المقبلة هذه الصفة مما يُساعدهم على التكيف ببيئتهم أكثر.
في النهاية، هذه الصفات هي التي تُميز المخلوقات الحية عن الغير حية، ولهذا السبب تُصنف الفيروسات على أنها مخلوقات غير حية، فهي مجموعة بروتينات تنقل مادتها الوراثية إلى داخل العائل.
لكن لا تستطيع الفيروسات الحفاظ على توازنها الداخلي، ولا يُمكنها التكاثر بدون وجود العائل، كما أنها لا تقوم بعملية التمثيل الغذائي.