生物學

基本哲學

生物學哲學（philosophy of biology）係科學哲學嘅一門，指哲學家同生物學家對於「生物學應該點搞」嘅睇法。喺呢方面，生物學同其他科學領域一樣，會跟足科學方法嚟去研究生命。生物學界會：

1. 根據手上已知係真嘅事實，諗一啲理論出嚟（「基於我哋經已觀察到嘅呢啲現象，我推測啲現象背後嘅法則係噉噉噉，令生物有呢啲行為」），呢啲理論好多時係用數學模型嘅方式嚟表達嘅；
2. 跟手就靠邏輯性嘅思考，去諗吓呢柞理論會做點樣嘅預測（「如果我提倡嘅呢個理論係真確嘅，理應會...」）；
3. 然後就做實驗同觀察嚟攞數據，驗證吓個理論嘅預測係咪真確（「如果我呢個理論係真確，呢個實驗理應會得出某個某個結果，而個實際嘅實驗結果係...」）；
4. 如果數據顯示，個理論係做唔到準確嘅預測嘅話，就要一係根據攞到嘅數據睇吓個理論要點改先可以令佢做到準確啲嘅預測，一係就要諗新理論取代舊理論^[11]。

上述嘅過程會係噉不斷重複，直至手上嘅理論做得到完全準確嘅預測為止－於是乎生物學就有持續嘅發展，做到愈嚟愈準確嘅預測。到咗現代，生物學經已有完整嘅理論體系，有多個理論解釋生命嘅本質，而呢啲理論每個都閒閒地俾生物學家驗證過上百次－好經得起考驗，所以學界一般認為，呢啲理論係有返咁上下正確嘅模型（approximately accurate models）－能夠充分噉描述現實。而且生物學仲會不斷噉去搵新嘅現象研究，睇吓呢啲理論能唔能夠解釋新現象，又或者使唔使諗新嘅理論^[12][13]。

定義生命

生命（拉丁文：vita）係一種特性，而生物（organism）就係有生命嘅嘢。生物學做嘅係用科學方法研究生命同生物，所以要搞生物學，第一樣要做嘅就係答以下嘅問題^[14]：

喺廿一世紀生物學界入面，仲未有定義能夠完美冇灰色地帶噉將生物同非生物區分開^[14][15]。不過一般嚟講，傳統生物學都認為生命係一種特質，會令到有生命嘅嘢喺特定嘅環境之下曉嘗試維持自己嘅存在，甚至乎自我複製，並且嘗試將自己身上嘅基因散播開去，包含咗以下七種特徵^[16][17]：

• 組織（organization）：身體由至少一個細胞組成－細胞係生命嘅基本單位（睇埋下面細胞學說）^[18]。
• 穩態（homeostasis）：一隻生物曉調制佢內部嘅環境，令自身內部維持一個穩定嘅狀態；生物實會有某啲方法感知自己周圍同內部嘅環境，而當隻生物探測到佢內部嘅環境有所改變，佢內部嘅系統會用負回輸嘅方法嚟抗衡嗰種改變。舉個例子說明，當一個人覺得熱（探測到佢內部溫度有所改變）嗰陣，佢身體會流汗，而汗喺由皮膚表面蒸發走嗰時會帶走熱（抗衡熱嘅負回輸），令到個人身體涼返（回歸平衡）^[19]，而除咗呢個散熱系統之外，人體仲有多個系統維持自身內部嘅水份同血糖等變數嘅穩定^[20]。
• 反應（response）：一隻正常健康嘅生物曉對外界嘅刺激俾反應（刺激可以係任何物理變數起變化），而呢啲反應通常牽涉到某啲嘅郁動，例如係就連（就噉睇好似唔識郁嘅）植物都會擰轉自己啲葉嚟對準太陽，等自己可以吸收到最多嘅太陽光；而動物對外界嘅反應就更加快同明顯，就算用肉眼都觀察得到。
• 新陳代謝（metabolism）：有生命嘅嘢都實要用某啲方式吸收能量，並且用呢啲能量嚟做維持穩態同俾反應等各種嘅生命活動。佢哋曉將化學物質同能量轉化做自己啲細胞嘅部份，並且將（通常係唔要嘅）細胞分解，好似係大部份植物都會做光合作用，利用太陽光嘅能量合成一啲養分；而人類同各種動物食咗嘢之後個身體會將啲嘢食消化，並且用由嘢食嗰度攞到嘅養份嚟整新細胞，幫助做生長等嘅工作^[21]。
• 生長（growth）：生物喺新陳代謝入面嘅合成率會大過分解率，所以整體嚟講，一個生物個體會隨住時間而變得愈嚟愈大隻。生長嘅過程會令到隻生物各個部份都變大，而唔淨止係物質嘅累積。
• 繁殖（reproduction）：一個生物物種嘅正常健康個體會用穩態、對外界嘅反應同新陳代謝維生，做生長嚟提升自己生存同繁殖嘅能力，最後用某啲方法製造新嘅個體，將自己身上嘅基因傳俾下一代。繁殖可以係通過無性或者有性嘅過程嚟進行嘅；人類等嘅哺乳類動物行有性繁殖，靠公同乸嘅交配產生下一代^[22]。
• 適應（adaptation）：喺繁衍後代嘅過程當中，一個生物物種嘅基因庫（因為物競天擇同基因突變等嘅機制）會一代一代噉慢慢變化，令個物種變到更加擅長喺自己住嘅環境當中生存繁衍。呢種能力係進化過程不可或缺嘅一個部份，並且係由嗰個生物物種嘅遺傳特徵同埋環境外界因素話事嘅^[18]。

事物	組織	穩態	反應	新陳代謝	生長	繁殖	適應	係咪生物
人類	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔
灰狼	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔
烏鴉	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔
蝴蝶	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔
海星	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔
木棉樹	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔
各種細菌	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔	✔
石頭	✘	✘	✘	✘	✘	✘	✘	✘

細胞學說

細胞學說（cell theory）係現代生物學基礎之一。呢個理論宣稱^[23][24]：

1. 細胞係生命嘅基本單位；細胞具有細胞核（nucleus）同細胞質（cytoplasm）等結構並且由細胞膜（cell membrane）保護住。
2. 生物冚唪唥都由一粒或者多粒細胞組成嘅。以及
3. 所有現存嘅細胞都係由之前存在嘅細胞做細胞分裂（cell division）所產生出嚟嘅（而廿一世紀初生物學其中一個最大嘅問題係「宇宙嘅第一粒細胞點嚟」）^[25]。

一粒細胞本身具有生命應有嘅特徵，同時又有好多生物係由大量細胞組成：細胞曉做新陳代謝，由嘢食嗰度產生自己生存落去所需嘅能量同對外界刺激作出適當嘅反應，維持自身存在；而且細胞內部帶有遺傳資訊（DNA；可以話係隻生物嘅設計藍圖）；喺細胞分裂發生嗰陣，粒細胞自我複製，同時將佢啲遺傳資訊傳達去下一代嘅細胞嗰度，所以啲下一代會似生佢哋出嚟嘅細胞。喺一隻多細胞生物－例如係人同貓噉－裏面，隻生物身體嘅每一粒細胞最終都係由一粒受精卵嘅細胞嗰度嚟嘅，令到成隻多細胞生物全身上下嘅細胞喺遺傳上都一致^[23][26]。

因為細胞對生命過程嘅重要性，細胞係好多病變過程嘅基本單位，例如係癌病噉，癌病嘅主要一個問題在於啲癌細胞唔受控係噉自我複製，搞到身體好多器官唔能夠正常噉運作，而呢啲器官好多時做嘅係一啲維持生命必需嘅功能（心臟確保全身各部份都有血用、胃負責消化嘢食... 等等），所以呢啲器官失去功能可以引致死亡^[27][28]。

能量

一隻生物要生存落去，就實要係噉由外界嗰度攞能量：熱力學第二定律（second law of thermodynamics）指出熵（entropy；${\displaystyle S}$ ）嘅數值喺一個封閉系統當中只能夠升或者維持不變（${\displaystyle {\text{for}}}$ 任何封閉系統，${\displaystyle \Delta S\geq 0}$ ），呢條定律表示，當一個系統－無論個系統有冇生命都好－身處於一個環境入面，佢嘅溫度傾向會慢慢變成同周圍環境一樣；一隻生物隨住時間過去，佢內部嘅能量會流失，所以一隻生物要用某啲方法由周圍環境攞能量；現時已知嘅生命體全部都會以某啲方法搵嘢食，並且喺體內用呢啲嘢食做化學反應提取能量，途中會將呢啲嘢食變做第啲物質（排泄物），而組成啲嘢食嘅份子會提供可以轉化嘅能量之餘，又有可能經啲化學反應轉化做一啲隻生物需要嘅物質^[29][30]。

植物靠葉綠素做光合作用，用由土壤等來源所吸收嘅物料嗰度生產嘢食。  食草動物靠食同消化植物嚟維生。  食肉動物以其他動物嘅肉做嘢食。  一條腐爛嘅兔仔屍體；一隻動物死咗之後，佢條屍會俾細菌分解，令養份返去土壤當中。

生態系統（ecosystem）查實就係能量嘅循環：一個生態系統入面通常都會有一啲自營生物（autotrophs）負責由外界嗰度引入能量，而隨住個生態系統演進，能量會有流失，但一個能夠維持自身存在嘅生態系統嘅自營生物會有能力由外界補充能量；以地球上大多數嘅生態系統為例，地球生態系統嘅能源多數都係太陽^[31]，好似係植物同埋其他光養生物（phototrophs）曉吸收太陽光，做光合作用將物料變成有機份子，呢啲有機份子可以用嚟做化學反應，產生一隻生物所需嘅能量^[32]，而一隻動物就一係食植物（牛同羊等嘅食草動物），一係食第啲動物（狼同蜻蜓等嘅食肉動物）；喺成個過程當中，有好多能量都會喺啲生物做新陳代謝同呼吸作用嗰陣以廢料同散熱等嘅方式流失去太空^[33][34]，但呢啲流失可以由太陽光嗰度補充返－形成一個由太陽攞能量、維持自身存在嘅系統^[35]。

繁殖同遺傳

生物曉繁殖，而基因（gene）係所有已知生物將自己嘅特徵傳俾下一代嘅基本媒介：每隻生物嘅細胞裏面都有一啲 DNA 份子喺度，呢啲 DNA 份子成雙螺旋（double helix）噉嘅結構，一條 DNA 裏面有能力決定隻生物嘅特徵嘅某個特定區域就為止一個基因，例如想像人嘅 DNA，如果 DNA 當中嘅某一段決定人嘅頭髮顏色－嗰段有 ${\displaystyle A}$ 同 ${\displaystyle B}$ 兩個唔同嘅可能款；身上有 ${\displaystyle A}$ 嘅人會係金頭髮，而身上有 ${\displaystyle B}$ 嘅人會係黑頭髮－噉呢段 DNA 就算係決定頭髮顏色嘅基因^[36][37]。

基因決定咗一隻生物嘅遺傳資訊：一隻生物內部會靠 DNA 嘅基因產生相應嘅 RNA 基因，而由呢啲 RNA 基因嗰度就會產生出蛋白質（protein），跟手呢啲蛋白質就會俾隻生物攞嚟組成身體嘅各種構造，例如動物嘅肌肉以至神經細胞都係要有蛋白質先組成得到；所以一隻生物身上嘅 DNA 會影響佢嘅各種特徵，由肌肉嘅大細（影響佢大唔大力）以至個腦嘅神經細胞嘅數量（影響佢嘅智能同各種認知特性^[38]）等。好多時，就算係極之唔同嘅生物物種身上都會有相同嘅基因，顯示咗唔同嘅生物好多時都需要相同嘅身體功能，舉個例子說明，如果將喺人類當中負責產生胰島素（insulin）嘅基因植入去第啲生物嗰度嗰時，個基因都仲係會扮演生產胰島素嘅功能^[36]。

基因組

無論一隻生物有細胞核定冇細胞核，佢嘅 DNA 都會聚埋一齊形成染色體（chromosomes）嘅結構，一隻生物體內所有細胞嘅染色體嘅總和就係佢個基因組（genome）：

• 喺真核生物（eukaryotes；指啲細胞有細胞核，人類係真核生物）當中，基因組嘅 DNA 主要係位於啲細胞嘅細胞核裏面嘅，又有少部份會喺粒線體入面；
• 喺原核生物（prokaryote；細胞冇細胞核）裏面，DNA 會位於形狀岩岩巉巉嘅擬核（nucleoid）內部^[39]。

舉個例子說明，人類嘅基因組有 23 對染色體，而人類身體差唔多每粒細胞嘅細胞核都有呢 23 對（46 條）染色體喺度。每條染色體都係一條雙螺旋噉形嘅 DNA 份子，而啲 DNA 份子上面有乜嘢基因就因人而異，令到人類個體彼此之間喺身體製造某啲蛋白質嘅能力上有差異，造成身體同心理上嘅個體差異^[40][41]。

性

稍為複雜少少嘅生物，包括所有已知嘅脊椎動物，絕大多數行有性繁殖（sexual reproduction），即係用公同乸兩個性別做繁殖：喺呢啲生物當中，公嘅會提供精子，而乸嘅就會提供卵子，精子有阿爸嘅部份 DNA，而卵子有阿媽嘅部份 DNA；喺受精（fertilization）嘅過程入面，精子同卵子會結合，於是就產生出一個喺遺傳上有少少似阿爸、又有少少似阿媽嘅新個體^[42]。

對於有性繁殖嘅起源，廿一世紀初嘅生物學界仲有唔少爭議^[43]。其中一個見解係，有性繁殖會賦予物種比較大嘅遺傳多樣性－研究表示，靠無性繁殖（asexual reproduction）所生嘅後代同母體係一個板嘅（想像一粒靠自己分裂嚟繁殖嘅細胞，後代淨係有得由母體嗰度攞遺傳物料），所以如果一個物種係靠無性繁殖嚟生新個體嘅話，個物種嘅遺傳多樣性就會低得好交關，令佢哋好多時一旦有一兩種遺傳病，就搞到成個物種受毀滅性嘅打擊；因為噉，有性繁殖喺進化（睇下面）上對一個物種有利^[44][45]。

一個男人（男人係公嘅成年人類）  一個餵緊奶嘅女人（女人係乸嘅成年人類）  顯微鏡下睇到嘅人類精子  一粒人類卵子

進化論

現代生物學其中一個基礎係進化（evolution）嘅概念^[46]：想像一個生物物種族群，個族群嘅基因庫（gene pool；指個族群身上嘅基因嘅總和）係 ${\displaystyle x_{0}}$ 噉嘅樣，家吓佢哋做繁殖生下一代，而下一代嘅基因庫係 ${\displaystyle x_{1}}$ 噉嘅樣，因為物競天擇（睇下面）同基因突變（genetic mutation）等嘅原因，${\displaystyle x_{1}}$ 同 ${\displaystyle x_{0}}$ 會有少少差異，而過咗 ${\displaystyle i}$ 代後嘅基因庫 ${\displaystyle x_{i}}$ 可以同 ${\displaystyle x_{0}}$ 有巨大差異，令第 ${\displaystyle i}$ 嘅個體同初代個體唔再算係同一物種－進化就係指一個族群嘅基因庫隨時間嘅變化，以及呢啲變化產生新物種嘅過程^[47][48]。

進化涉及物競天擇（natural selection）嘅過程：喺 1809 年，法國生物學家拉馬卡（Jean-Baptiste Lamarck）提出咗進化嘅諗法，但佢並冇做得到詳細解釋進化嘅機制（即係「點解一個族群嘅基因庫會隨時間變化」）^[49]；喺佢 50 年後嘅查理斯·達爾文（Charles Darwin）提出咗革命性嘅物競天擇概念，達爾文指出，基因會影響一隻動物生存同繁殖嘅能力，例如跑得快啲嘅馬喺野外冇咁容易俾獵食者殺死，身體生產精子能力弱嘅公冇咁大機會會成功生到仔... 等等，因為噉，喺是但一個時間點，是但搵個基因 ${\displaystyle g_{0}}$ ，${\displaystyle g_{0}}$ 嘅第 ${\displaystyle i}$ 個複製品叫 ${\displaystyle g_{0i}}$ ，${\displaystyle g_{0i}}$ 傳到去下一代基因庫 ${\displaystyle x_{1}}$ 嗰度嘅機會率會唔等同於另一個基因嘅一個複製品（${\displaystyle g_{1i}}$ ），即係

${\displaystyle \Pr(g_{0i}\subset x_{1})\neq \Pr(g_{1i}\subset x_{1})}$ ^{[註 1]}

於是下一代嘅基因庫會或多或少噉同上一代嘅唔同，而且長遠嚟講，地球嘅環境會係噉變化（例子可以睇氣候變化），令到「乜嘢基因對生存有利」呢點會係噉變化，例如如果一個地區因為氣候變化而搞到旱災多咗，對於住呢個地區嘅生物嚟講，「令身體保水能力強嘅基因」所賦予嘅優勢就會大咗。如是者，地球上嘅生物物種嘅基因庫就會隨地球環境變化而不斷變（進化）^[50][51]。而基於呢啲概念嘅進化論預測，隨住一個生物族群散佈並且分做唔同嘅次族群，佢哋會慢慢噉適應各自嘅環境，變到彼此之間愈嚟愈唔同－實驗同觀察嘅數據都撐呢個理論^[52][53]。

現代嘅進化論仲進一步宣稱，地球上現存嘅生物全部都係由某一個共同祖先物種，即係所謂嘅最終共同祖先（LUCA），嗰度進化出嚟嘅－當生命啱啱喺地球上開始嗰陣（現時估計係喺 35 億年前左右），得最終共同祖先呢個物種，然後最終共同祖先作出一定程度嘅散播，變成多個唔同嘅子族群，然後呢啲子族群獨立各自噉進化，最後變到基因庫好唔同樣，隨住幾億年嘅時間過去（基因決定特徵），最後變成好唔一樣嘅生物^[47]。事實係，證據顯示有某啲基因係現存生物物種冚唪唥都有嘅，而呢啲基因估計就係嚟自最終共同祖先嘅基因^[54]。

進化模型

進化同物競天擇可以大致上噉用以下嘅 JavaScript 碼嚟模擬^[55]：

var p; // 基因 P 喺個族群當中嘅出現率var N = 2000;var generations = 200;var data = [];var simulations = 10;// 定義咗柞子程序先。function next_generation(simulation_data) { // 呢個子程序負責由一代嘅數據計下一代嘅樣    var draws = 2 * N;    var A1 = 0;    var A2 = 0;    for (var i = 0; i < draws; i = i + 1) {        // p 乘嘅數值代表基因 P 有幾有利生存繁殖，嗰個數值愈高愈表示基因 P 有利生存繁殖。        if (Math.random() <= p * 1.01) { // 喺呢個個案入面，0.5 * 1.01 大過 0.5，所以 A1 嘅數值比較有可能上升。            A1 = A1 + 1;        }        else {            A2 = A2 + 1;        }    }    p = A1/draws; // 將 p 設做一代後，基因 P 喺個族群當中嘅出現頻率。如果 p 上面乘嗰個數大過 1，噉 p 嘅數值傾向會升。    simulation_data.push(p);}function simulation(simulation_counter) { // 呢個子程序負責做模擬。    p = 0.5; // 設 p 做 0.5，即係個族群入面一半個體有基因 P。     for (var i = 0; i < generations; i = i + 1) { // 行 200 代（設咗 generations = 200）。        next_generation(data[simulation_counter]); // 行 next_generation 呢個子程序，行 200 次。    }}// 個主程序喺呢度。for (var i = 0; i < simulations; i = i + 1) { // 做 10 次模擬（設咗 simulations = 10），    data.push([]); // 每次都將計出嘅數據放入 data[] 呢個 array 嗰度。    simulation(i); // 行 simulation 呢個子程序。}draw_line_chart(data,"Generation","p",["Population Size:",N,"Generations:",generations]);// 最後畫條線，以 X 軸表示代，Y 軸表示 p；如果「p * 1.01」當中 p 乘嗰個數大過 1，通常條線會係一條有好多起起跌跌、但總體偏升嘅線。

生物 Life 域 Domain 界 Kingdom 門 Phylum 綱 Class 目 Order 科 Family 屬 Genus 種 Species

概論

生物分類學（biological taxonomy）係指研究點樣將生物分類嘅一個領域。想像有一個同種嘅生物族群，佢哋因為地質活動或者遷徙等原因，分開做兩個互相唔多點接觸嘅族群，兩個族群會各自噉喺自己嘅新環境當中進化，而進化到咁上下，兩個族群嘅差異可能會變到好大，大到冇能力互相配種－原本同屬同一個物種嘅族群變咗做兩個唔同嘅物種。呢個過程喺進化論上就係所謂嘅物種形成（speciation）^[56]。

地球史上係噉有物種形成發生，令地球有豐富嘅生物多樣性（biodiversity），亦都令到物種之間喺遺傳上有好似樹狀圖噉嘅關係：舉個例說明，同一個蝴蝶品種內部有個體差異，但同一個蝴蝶品種嘅個體彼此之間喺遺傳上有足夠嘅相似度，所以同一個品種嘅蝴蝶公同蝴蝶乸交配能夠生產有生殖能力嘅下一代；相比之下，是但搵一隻蝴蝶同是但搵一隻飛蛾，佢哋之間嘅遺傳差異實會大過同一個蝴蝶品種嘅個體之間嘅差異，大到一隻蝴蝶一隻飛蛾（就算佢哋係一公一乸）交配都唔會生到乜嘢下一代；同時，蝴蝶同飛蛾之間嘅差異細過蝴蝶同人類之間嘅，噉表示喺進化史上，人類同蝴蝶嘅共同祖先久遠過蝴蝶同飛蛾嘅共同祖先^[57]。

數學化啲噉睇嘅話，每個物種係一個聚類（cluster；可以睇埋聚類分析）。是但搵兩隻生物，佢哋嘅遺傳組成分別係 ${\displaystyle p_{1}}$ 同 ${\displaystyle p_{2}}$ （可以用兩個向量表示），再想像以下情況：

• 如果 ${\displaystyle |p_{1}-p_{2}|<b}$ ，當中 ${\displaystyle b}$ 係某啲特定數值（即係兩隻之間嘅遺傳差異有返咁上下細），兩者就會有能力配種（假設兩者係一公一乸，或者呢種生物係公乸同體）生出有生殖能力嘅後代；
• 如果 ${\displaystyle |p_{1}-p_{2}|}$ 嘅值有返咁上下大，兩者可能會生得到後代，但生到嘅後代會缺乏生殖能力，例子可以睇獅虎（Liger；獅子同老虎嘅混種，獅虎好多時冇生殖能力^[58]）；
• 而如果 ${\displaystyle |p_{1}-p_{2}|}$ 數值好大，兩隻生物配種唔會生到任何後代^[59]。

一個物種就係一個聚群－同一個物種嘅個體彼此之間差異細到能夠配種，但是但搵其中一隻，嗰隻同聚群外嘅個體之間嘅差異大到唔能夠配種。靠住呢個基本諗法，再加埋物種之間嘅遺傳差異同化石等嘅資訊，生物分類學家能夠將生物分類^[57]。

舉個例說明，鯨目（Cetacea）有以下呢啲科同屬：

目：鯨目

亞目：齒鯨亞目

超科：海豚超科

科：海洋海豚科

屬：駝背海豚屬

種：中華白海豚

種：印度駝背豚

種：大西洋印度駝背豚

屬：樽鼻海豚屬

種：樽鼻海豚

種：太平洋樽鼻海豚

屬：殺人鯨屬

種：殺人鯨

呢個分類源自對各種鯨目動物嘅遺傳因子嘅分析以及化石證據。個分類表示，樽鼻海豚同太平洋樽鼻海豚有個共同祖先（一個好耐之前存在過嘅原始樽鼻海豚屬物種），樽鼻海豚亦都同殺人鯨有一個共同祖先（海洋海豚科原始物種），而後者久遠過前者^[57]。

而人類按照生物分類喺生命之樹（tree of life）嘅位置如下^[60][61]：

域：古菌（Archaea）

域：細菌（Bacteria）

包括大腸桿菌（E. coli）等嘅多種細菌

域：真核生物（Eukaryote）

...

界：真菌（Fungi）

界：植物（Plantae）

界：動物（Animalia）

...

門：軟體動物（Mollusca）

門：節肢動物（Arthropoda）

...

綱：昆蟲綱（Insecta）

門：脊索動物（Chordate）

...

綱：哺乳綱（Mammalia）

...

目：食肉目（Carnivora）

...

科：犬科（Canidae）

...

屬：犬屬（Canis）

...

種：狼（Canis lupus）

目：靈長目（Primate）

科：人科（Hominidae）

...

屬：人屬（Homo）

...

種：人類（Homo Sapien）

一樣嘢要有齊生命定義嗰幾種要素，先會俾人用生物分類法分類。即係話好似病毒（virus）同朊毒體（prion）呢啲嘢唔會俾學界包含喺呢個分類系統之下^[62][63]。例如係病毒噉，佢哋喺生勾勾嘅細胞體內嗰陣曉好似有生命嘅嘢噉郁同繁殖，但如果一粒病毒唔喺生勾勾嘅生物體內，佢就會變到唔識做呢啲嘢，好似死物噉，所以一般都唔會俾科學家當做生物^[64][65]。

學名

為咗方便世界各地講唔同語言嘅生物學家溝通，生物學界有咗所謂嘅學名（scientific names）：每一個生物物種都會有一個學名，一個學名通常會由兩個用羅馬字母寫嘅字組成，例如係人類噉，人類嘅學名係 Homo sapien；通常一個學名嘅第一個字會反映咗嗰種物種所屬嘅屬，而第二個字指個種。呢兩個字未必一定係源自拉丁文，例如係喺四川嗰頭發現嘅恐龍屬華陽龍噉，佢個學名係 Huayangosaurus－當中 Huayang 係「華陽」－四川嘅別名－呢兩個漢字喺普通話入面嘅讀音。學名全球共通，唔會因地區而異^[66][67]。

有一啲物種因為地區唔同或者突變而有亞種（subspecies），為咗分得清楚啲，廿一世紀嘅科學界又多咗一套叫三名法（trinomial nomenclature）嘅學名^[68][69]：呢啲學名只係得有亞種嘅生物先至有，顧名思義有三個字，例如有啲人會叫喺香港嘅中華白海豚做 Sousa chinensis chinensis，印尼嘅中華白海豚做 Sousa chinensis plumbea。不過呢套做法到咗廿一世紀初都仲未受全世界認可^[70][71]。

同生命相關嘅現象有得分做好多個層次，而每一層都有一啲生物學子領域研究：例如有生物學家會集中研究 DNA 同 RNA 嘅組成份子呢啲生命最基本組成部份以及呢啲嘢嘅化學性質；有唔少生物學家會研究基因層面嘅現象；有生物學家會研究細胞嘅行為；又有生物學家－好似係動物學以及植物學等領域噉－會攞成隻多細胞生物個體研究；再宏觀層次啲嘅生物學家會研究動物嘅群體行為以及生態系統等等^[4][5]，包括咗^[72][73]：

• 分子生物學（molecular biology）做分子層面嘅生物學研究，會研究一粒細胞內部唔同嘅系統之間會點樣互動，包括咗 DNA、RNA 同蛋白質呢啲分子嘅合成以及呢啲互動點樣調制，好多時會用到化學上嘅知識^[74]。
• 遺傳學（genetics）係研究基因同遺傳物料嘅一個生物學子領域，基因決定一隻生物嘅種種特徵，而對佢哋嘅研究令到科學家了解到特定基因嘅功能同埋能夠分析基因之間嘅互動；呢方面嘅研究仲引致咗遺傳工程（genetic engineering）呢家嘢嘅誕生^[75][76]。
• 細胞生物學（cell biology）研究細胞嘅結構同生理特質，包括佢哋嘅內部行為、彼此之間嘅互動同佢哋同周圍環境嘅互動。呢種研究可以做喺好似細菌噉嘅單細胞生物身上，又可以做喺好似人類噉嘅多細胞生物身上。了解細胞嘅結構同功能對於研究生命嘅科學嚟講係一種基礎嘅研究，生物學家要知道細胞點運作同彼此之間點互動先至可以模擬多細胞生物嘅組織同器官嘅運作原理^[77]。
• 生理學（physiology）專門研究一隻生物嘅正常整體運作當中嘅物理同生化過程。生命定義上有能力維持自身存在，而要維持自身存在，一隻生物實要確保自己身體嘅某啲變數（溫度同各種化合物嘅濃度等等）維持喺某啲水平（穩態）；生理學會睇一隻正常噉運作緊嘅生物，研究隻生物內部嘅各部份點互動以及呢啲互動點樣令到隻生物維持自己嗰個正常狀態。一般嚟講，植物同動物之間或者唔同動物物種之間喺好多生理特性上都有差異，但有唔少生理學上嘅原則係無論植物定動物都適用嘅^[78]。
• 動物行為學（ethology）研究動物嘅行為，尤其係好似靈長目同犬屬等嘅社會性動物。動物行為學家好關注行為嘅進化以及理解一個行為喺物競天擇嗰度扮演嘅角色。舉個例子說明，動物冚唪唥都會喺生命受到威脅嗰陣出現俾人稱之為恐懼嘅行為模式，呢種行為模式包括咗心跳加速、逃走、以及出手攻擊威脅等等；喺進化論上嚟講一般都認為，呢類行為係對隻動物嘅生存有利－心跳加速會幫到手令隻動物嘅肌肉得到更多血液供應，逃走令到隻動物遠離危險，而出手攻擊喺某啲情況下可以幫到手擊退攻擊者^[79]。動物行為學方面嘅分析仲幫到心理學手了解人類嘅行為^[79][80]。
• 進化生物學（evolutionary biology）主要研究物種嘅起源同埋點樣隨住時間進化。呢個領域涉及好多個界別嘅生物學家，好多時做進化研究嗰陣會有研究唔同生物物種嘅專家合作一齊解答（例如）有關佢哋研究嗰啲物種點樣共同進化出嚟嘅問題。進化生物學局部建基於古生物學（paleontology）。古生物學家會用化石研究生物物種嘅進化史^[81]；進化生物學又會運用群體遺傳學（population genetics）嚟研究一個生物族群嘅基因庫會點樣隨住時間改變^[82]。
• 生態學（ecology）研究生物嘅分佈同埋佢哋點樣同環境互動。搵是但一個生物物種，佢都會同第啲物種共用佢哋嘅環境，無論同種嘅生物之間定係物種同物種之間都可以出現合作性、競爭性、寄生性、或者共生性等多種嘅關係，而且非生物嘅因素（例如係氣候噉）都會同生物嘅活動互相影響。因為咁多因素要考慮，生態學係一門研究複雜系統（complex system）嘅學問：一個生態系統會有好多個組成部份，而每一個組成部份都會同其他嘅相互動，令到研究嗰陣好難（例如）獨立噉分析某一個組成部份^[83]。

第啲子領域

生物學仲有以下嘅子領域^[72][73]：

• 生物化學（biochemistry）：研究生命存在所需嘅化學反應，尤其係喺細胞層面發生嗰啲。
• 生物物理學（biophysics）：用物理學嘅原理同理論研究生物過程。
• 解剖學（anatomy）：研究生物嘅結構。
• 神經科學（neuroscience）：研究神經系統。
• 發育生物學（developmental biology）：研究生物點樣發育。
• 海洋生物學（marine biology）：研究海入面嘅生態系同生物。
• 微生物學（microbiology）：研究微生物同埋佢哋同第啲生物之間嘅互動。
• 古生物學（paleontology）：研究化石同埋遠古（多數經已絕種）嘅生物。
• 植物學（botany）：研究植物。
• 動物學（zoology）：研究動物，包括動物嘅分類、生理、同行為。
• 生物工程（biological engineering）：用生物學知識製做一啲有經濟價值嘅產品。
• 生物科技（biotechnology）：研究點樣操控有生命嘅組織，同埋佢哋喺科技上嘅應用。

... 等等。

古希臘

早喺古希臘嗰陣時，經已有哲學家喺度研究傳統定義上嘅生命，不過佢哋嘅諗法多數都唔受現代科學接納。最早期有關生命嘅理論係由唯物論（materialism）嗰度走出嚟嘅，呢種思想認為宇宙入面淨係得物質，冇靈魂呢啲非物質嘅嘢，而對於唯物論者嚟講，生命只不過係一種複雜嘅物質，而唔係乜嘢靈魂；另一方面，又有思想家唔認同呢種諗法－主流古希臘學者會喺古希臘文入面區分兩個字：一個係「ζωή」（zoe），解做「（有靈魂嘅）生命、動物」，派生英文字「zoology」（動物學）；另一個係「βίος」（bios），解做「生活、生計」，派生英文「biology」（生物學）。呢個區別好影響後世西方哲學、尤其是基督教倫理對「生命」嘅睇法，將「生命」呢樣嘢分成「超越肉體嘅生命」（zoe）同埋「肉體嘅生命」（bio）兩個層次^[84]。

古希臘思想家又有喺度諗生命嘅組成：公元前 430 年嘅哲學家恩培多卡勒（Empedocles；希臘文：Ἐμπεδοκλῆς）提出咗個諗法，認為宇宙入面所有嘢－包括生物－都係由四種元素組成嘅：地、水、火、同埋風。佢相信世上所有嘅變化都係由呢四種元素嘅排列嚟解釋得到，而各種嘅生物就係呢四種元素以啱嘅方法溝埋一齊得出嘅結果^[85]；另一方面，公元前 460 年出世嘅哲學家德謨克利特（Democritus；希臘文：Δημόκριτος）就啱啱相反，認為生命嘅本質係有靈魂，主張火係同生命最有啦掕嘅元素（因為生命都係會產生熱力嘅），並且認為熱嘅原子會產生靈魂，令到啲嘢有生命^[86]。

公元前 322 年出世嘅希臘哲學家阿里士多德好睇重生命研究，亦都寫咗佢對生命呢個概念嘅睇法。佢提出物形論（hylomorphism），話宇宙入面所有嘢都有物質同形態（form），而一件有生命嘅嘢嘅形態就係佢嘅靈魂（希臘文：ψυχή，讀做「psyche」；拉丁文：anima）。佢認為靈魂有分三種：植物嘅靈魂係最簡單嘅，呢種靈魂淨係識得做生長同埋繁殖呢啲基礎功能；而動物嘅靈魂既有呢啲功能，又曉郁同埋感受；人類獨有嘅理性靈魂（rational soul）就更上一層樓，仲有思考嘅能力同埋意識^[87]。阿里士多德仲提出話物質係形態嘅必要條件：一定要有物質先至可以有形態，所以冇身體嘅嘢係唔會有靈魂嘅（但有身體唔等如會有靈魂）^[88]。佢將靈魂分三種嘅做法，雖然話啱唔嗮（例如係植物其實識郁，只係郁得好慢），但係智能呢家嘢似乎真係依「植物－動物－人類」嘅次序上升。植物冇乜嘢智能可言，動物幾乎係全部都或多或少噉有啲智能，而人類就出咗名係動物之中最聰明嘅。物形論雖然喺現代學角度上啱唔晒，但仍然對後世嘅生命研究產生影響^[89]。

中世紀

羅拔虎克用嘅顯微鏡嘅設計圖

達爾文嘅相，19 世紀中影嘅；佢嘅物競天擇理論改革咗成個生物學界。

喺中世紀（5 至 15 世紀），生物學都仲未有大嘅進展。喺羅馬帝國冧咗之後，佢哋啲知識好多都喺歐洲失傳咗，搞到歐洲進入咗一段黑暗時代。古羅馬同古希臘嘅知識有喺近東同中東嗰度留存咗落嚟－拜占庭帝國嘅人同阿拉伯人將古希臘人嗰啲醫學同生命研究著作譯做佢哋啲話，但佢哋唔多做生物方面嘅研究，只不過係後尾做到將古希臘嘅知識傳返過去歐洲。中世紀啲歐洲人將古希臘發展出嚟嘅嗰套醫術攞咗嚟用，但係好少可會質問嗰套知識或者嘗試將佢發展上去^[90]。中世紀歐洲嘅大學喺哲學同物理學等領域嘅研究有啲睇頭，但係生物學依然未有進展，事實上喺嗰時生物學連獨立嘅學科都唔係。總體嚟講，中世紀嘅人類喺生命研究方面冇乜特別嘅作為^[91]。

科學革命

生物學真正嘅開端要數 17 至 18 世紀嘅科學革命（The Scientific Revolution）時期。喺打前少少嘅文藝復興時代，歐洲人對古希臘古羅馬嘅文明同思想興趣大增，令到科學嘅火花開始喺歐洲重燃，好似係達文西噉，就成日都幫手研究人類同埋動物嘅身體，仲對解剖學做咗些少貢獻^[92]。而喺 17 至 18 世紀嗰陣，歐洲仲掀起咗科學革命嘅熱潮：喺嗰個時代，有好多歐洲學者都開始嘗試用科學方法嚟研究各種大自然嘅嘢，包括咗生物。呢樣嘢令到生物學－研究生命嘅科學領域－開始萌芽。另一方面，顯微鏡嘅發明亦都令到對生命嘅理解有咗飛躍性嘅進步：英國科學家羅拔虎克（Robert Hooke）喺 1665 年出版咗《Micrographia》（粵文：微物圖誌）呢本著作，詳細噉記錄咗佢自己用顯微鏡睇到嘅各種微生物。打後少少喺 17 世紀尾，有埋荷蘭科學家列文虎克（Antoni van Leeuwenhoek）等人對顯微鏡做各種改良，歐洲人成功噉發現咗細菌同好多其他微生物。顯微鏡嘅發展，開拓咗以細胞為生物單位嘅科學認識，為現代生物學對生命嘅定義（細胞學說）奠基^[93]。

喺科學革命時期，學者亦都致力將已知嘅生物分類同埋改名。瑞典生物學家林奈（Carl Linnaeus）喺 1735 年提出咗佢嗰套生物分類法，跟手喺 1750 年代幫佢所知嘅生物改好嗮啲學名，呢兩樣嘢對於現代生物學嚟講都仲係好緊要，而且林奈－同好多佢同期嘅歐洲學者－發表咗好多對生物嘅諗法，當中法國數學家布豐伯爵（Comte de Buffon）甚至仲有諗過進化呢條橋。雖然林奈同布豐伯爵等學者嘅嗰柞諗法有好多都畀及後嘅科學家證實咗係錯嘅，但係佢哋啲研究依然係為現代生物奠定咗個基礎^[94][95]。

物種起源

現代生物學嘅開端喺 19 世紀。嗰個時期最出名嘅要數英格蘭自然學家查理斯·達爾文（Charles Darwin），佢對進化同物種形成等現象作出咗深思，並且喺 1859 年發表咗佢嗰本好出名嘅名著《物種起源》（On the Origin of Species），提出咗物競天擇嘅諗法解釋進化嘅現象，認為無論同種定異種嘅生物都會喺個環境嗰度爭生存所需嘅資源（例如係嘢食同水），爭嬴嘅就有得生存落去，跟手就繁殖以及將自己身上嘅基因傳畀下一代，所以一個物種嘅基因庫會一代一代噉變，經過幾百萬年就會變到完全唔同咗樣^[96]。

達爾文個理論喺啱啱提出嚟嗰陣喺學界有唔細嘅爭詏，但最後各種嘅證據－由化石以至實驗觀察等－都係撐達爾文個諗法嘅^[97]。而到咗廿一世紀，達爾文個理論已經俾科學家廣泛噉應用喺醫學同埋人工智能等嘅好多個領域嗰度（例子可以睇遺傳演算法^[98]），而且喺理論上仲有新嘅發展，例如係用物競天擇嘅理論嚟解釋利他嘅行為呀噉^[99]。

維基同享有多媒體嘅嘢：
Biology

生物學網站

• OSU's Phylocode.
• Biology Online – Wiki Dictionary.
• MIT video lecture series on biology.
• The Tree of Life.

生物學期刊

• PLos Biology.
• Current Biology.
• Biology Letters.
• Science.
• International Journal of Biological Sciences.
• Perspectives in Biology and Medicine.