生物学
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生物学（せいぶつがく、英: Biology）は生物や生命现象を研究する自然科学の一分野。広义には医学や农学など応用科学・総合科学も含み、狭义には基础科学（理学）の部分を指す。通用には后者の意味で用いられることが多い。类义语として生命科学や生物科学がある（后述の#「生物学」と「生命科学」参照）。
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[编集] 概要
生物の多様性と生命现象の普遍性を理解することが生物学・生命科学の目的である。扱う対象の大きさは、一分子生物学における「细胞内の一分子の挙动」から、生态学における「生物圏レベルの现象」まで幅広い。
生物学の萌芽は古代ギリシアに见られ、アリストテレスが生物の分类法を提示しするなどしていた。しかし、古代ギリシアの生物学は生気论・目的论的であり、そのような视点は现代の自然科学では基本的に否定されている。现代生物学の系谱は、17世纪の科学革命を経て自然科学が成立した近世以降に、博物学の一领域として始まったとされる。
现代の生物学者は唯物论或いは机械论の立场を取り、生物は有机化合物などの物质から构成された复雑な机械であると见なす。理论的には生命现象はすべて物理学の言叶で説明できるとされている。一つ一つの要素を解明していく还元主义が有効である场面は依然存在するが、还元主义だけで复雑な生命现象を理解する试みには限界があることが理解され始めたため、生物を复雑系として扱う考えかたも発展してきている。
生物学では、ヒトを特别な生物种としては扱わない。しかし、我々自身がヒトであり、その研究は医疗や産业などと関连しているため、生物学の中でヒト研究は重要であり関心も高い。「生命科学」はヒトの理解を中心とすると定义されている。生物学研究の成果は医疗や农业における基础を提供し、応用面で人类に大きな利益をもたらしている。生物学に関连する産业はバイオ産业と呼ばれ、IT産业と并び発展性のある大きな市场を形成し、経済的にも重要な位置にあるとされる。生物学の知见や技术は生命の根干に大きく関わるようになり、伦理的・社会的な影响も注目されている。
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[编集] 生物学の研究
生物学では、他の自然科学分野と同様に、记载・実験・理论といった科学的方法によって研究が行われる（ここでの「理论」は方法论としての理论を指す）。これらは独立したものではなく、それぞれが関连し合って一连の研究を形作る。
记载とは、详细な観察に基づいて基础となる事象を明らかにすることであり、研究において最も始めに行われる。生物种を同定するための形态学的観察をはじめとして、実験操作を加えない状态での発生现象や细胞构造の観察、生理条件下での生理活性物质の测定、ひいてはゲノムの解読も记载と言える。
実験は人为的に操作を加えることにより通常と异なる条件を作り出し、その后の変化を観察・観测することで、生物に备わっている机构を解明しようとする実证主义的な试みである。突然変异の诱発や、遗伝子导入、移植実験などさまざまな手法を使う。现代生物学は実験生物学の性质が强くなっている。実験操作は科学的方法に基づき、対照実験や再现性の确认などにより、実験者の主観が除かれる必要がある。
一方、进化や生物圏レベルの生态学研究のように実験による证明が困难である场合は、様々な観测データや古生物の化石などを用い、比较や构造化など理论による説明を试みる。またバイオインフォマティクスのように膨大なデータを统合して理解しようとする场合も、理论によるアプローチに重点が置かれる。実験を行う前に仮説を立て结果を予想したり、実験结果を解釈して抽象化や普遍化させて法则や规则性を见いだしたりすることも理论の一部である。このような理论面に重点を置いた分野を理论生物学、数理モデルを用いる分野を数理生物学とよぶ。これらの分野は高度に抽象化するため、対象の生物学的阶层には捕われない性质がある。
新たな方法论として、蓄积したデータに基づいてコンピュータ上に仮想システムを构筑することで构造を理解したり、そのパラメータを変化させるシミュレーションにより実験の代わりとするシステム生物学も登场している。
[编集] 还元主义と复雑系
20世纪半ばの分子生物学の台头以降、その周辺分野では、一つの遗伝子・タンパク质の机能に注目する还元主义的なアプローチが主体だった。この手法は强力で、さまざまな生命现象を解き明かしてきた。しかし、分子レベルで明らかにしたことを组み合わせるだけでは、脳の活动や行动など复雑な现象は理解しがたく、还元主义のみでは限界があることもわかってきた。このことへの反省もあり、物理学的还元主义への倾倒から抜け出し、21世纪に入ってからは生物を复雑な系としてそのままあつかうオーミクスやシステム生物学等のアプローチも盛んになっている。一方、生物多様性をあつかう伝统的な生物学や生态学では、生物の作りだす系が复雑であることは自明だったため、复雑系のような全体论は目新しいものではない。生物学の両轮である、生物の多様性と普遍性に関する知见は、ゲノム解析によって结びつけられつつある。
[编集] 大きなパラダイムシフト
生物学のパラダイムを大きく変えたものには细胞の発见、进化の提唱、遗伝子の示唆、DNA の构造决定、ゲノムプロジェクトの実现などがある。细胞の発见やゲノムプロジェクトは主に技术の进歩によってもたらされ、进化や遗伝子の発见は个人の深い洞察によるところが大きい。
17世纪に発明された顕微镜による细胞の発见は、微生物の発见をはじめとして、动物と植物がいずれも同じ构造単位から成っていることを认识させ、动物学と植物学の上位分野として生物学を诞生させることになった。また自然発生説の否定によって、いかなる细胞も既存の细胞から生じることが示され、生命の起源という现在も未解明の大きな问题の提示につながっている。
进化はチャールズ・ダーウィンをはじめとする数人の博物学者によって19世纪に提唱された概念である。それまでは経験的にも宗教的にも、生物种は固定したものとされていたが、现在では、同じ种の中でも形质に多様性があり、生物の形质は変化するものとされ、种の区别が困难なものもあるという指摘がされている。単纯な生物から多様化することで现在のような多様な生物が存在すると考えることが可能になり、生命の起源を研究可能なテーマとすることができるようになった。进化论は社会や思想にも大きな影响を与え、近代で最も大きなパラダイムシフトの1つであった。
遗伝自体は古くから経験的に知られていた现象である。しかし、19世纪后半、メンデルは交雑実験から遗伝の法则を発见し、世代を経た后にも分离可能な因子、すなわち遗伝子が存在することを证明した。さらに染色体が発见され、20世纪前半の遗伝学・细胞学による研究から、染色体が遗伝子の担体であることが确证づけられた（染色体説参照）。この过程において古典的な遗伝学が発展し、その后の分子生物学の诞生にもつながった。
1953年、ジェームズ・ワトソン、フランシス・クリックらが、X线回折の结果から、立体模型を用いた推论により遗伝物质 DNA の二重らせん构造を明らかにした。DNA构造の解明は、分子生物学の构造学派にとって最大の成功である。相补的な2本の分子锁が逆向きにらせん状构造をとっているというモデルは、染色体分配による遗伝のメカニズムを见事に説明しており、その后の分子生物学を爆発的に発展させた。
ゲノムという概念は、ある生物种における遗伝情报の総和として提唱された。ゲノム genome という语は遗伝子 gene と、総体を表す接尾语 -ome の合成语である。技术発展によりゲノムプロジェクトが可能になり、ゲノム研究は、生物学における还元论と全体论、普遍性と多様性を结びつける役割をもつようになった。生物种间でのゲノムの比较により普遍性と多様性理解への纟口を与え、还元的な研究に因子の有限性を与えることで、个々の研究を全体论の中で语ることを可能にした。他にも様々な総体に対する研究が始まっている（オーミクス参照）。
[编集] 生物学の今后
生物学が自然史学の一部だった时代には、记载生物学が主体だった。现代生物学は、実験が主体になっている。さらに将来は、ゲノムやプロテオーム研究などで蓄积された膨大なデータをコンピュータで処理し、そこから生命の原理に迫る生物情报学が主体になるかもしれない。急激なコンピュータの高速化と并行して、実験や観察技术、新たな分析手法の発见など技术発展も进むだろう。
纯粋生物学に残された大きなテーマには生命の起源、ヒトの精神や心理、地球外生命体などがある。すでに起きてしまった生命の起源や进化は、実験で再现できない。しかし、生物物理学的・生化学的に生命（细胞）の诞生を再现する试みがされててる。
ヒトの精神や心理は、复雑すぎて生物学の范囲を超えている。しかし、脳科学研究などが进めば、いずれは精神も物理法则で説明できるようになり、心理学・精神医学と生物学は、现在よりも密接な関系になるかもしれない。
地球以外に生命は存在するかという问题は、まだ生物学のテーマではないと、现在の多くの生物学者は考えている。しかし、火星やその他の惑星、卫星の探索が进み、生命やその痕迹が発见されれば、重要なテーマの一つとなるだろう。宇宙生物学も参照。
また、医学や农学などへの応用の重要性は今后も増加していくだろう。
[编集] 生物学の诸分野
生物学の诸分野は、各论・方法论・理论の视点から分类できる。各论は研究対象によって、方法论は手法によって、理论は普遍化された学説によって分野名がつけられる。ただしいずれの分野も、程度の差はあれ3つすべての性质をあわせもっているため、分类は便宜的なものになる。
[编集] 各论
生物学の各论には、生物の系统分类と生物学的阶层性という大きな2つの轴がある。前者によって分类する场合、代表的な分野は、动物学、植物学、微生物学の3つである。それぞれは系统分类にしたがってさらに细分化できる。たとえば、动物学の下位には昆虫学や鱼类学などがある。これらの分野では、生物の特异性・多様性を重视する流れがある。
一方、対象の大きさ、つまり生物学的阶层性を轴にすると、代表的な分野は、分子生物学・生化学、细胞生物学、発生生物学、动物行动学、生态学などがある（図）。生态学は生物群の大きさによって个体群生态学、群集生态学などに分けられる他、対象とする场所を重视する场合は森林生态学や海洋生态学、极地生态学などの名称も用いられる。生物学的阶层性は生物の分类に対して横断的であり、生物の普遍性が注目される。この轴では个体レベルを境として大きく2つに分けることができる。この视点から诸分野を见ると、个体レベル以下を扱う分野は分子生物学の影响が强く还元主义的な倾向があり、个体レベル以上を扱う分野は全体论的な倾向がある。动物発生学や植物细胞学などの分野は、この2つの轴を考えるとその领域が把握しやすい。
[编集] 方法论と理论
方法论は各论分野に必要に応じて导入され、実际の研究を発展させるために必须なものである。理论は抽象化により総合的・普遍的な视点を各论に提供する。
最も古くからある方法论の一つは、生物の分类を扱う分类学である。分类は生物学の基础であり、进化研究の手がかりにもなる。伝统的には形态に注目して分类されていたが、近年では分子生物学の手法を取り入れた分子系统分类がさかんである。生化学は化学的手法、分子生物学は DNA 操作を使う方法论でもある。分子遗伝学や逆遗伝学から発展したゲノムプロジェクトやバイオインフォマティクスは、新たな方法论として脚光を浴びている。
生物学の理论としては、遗伝学や进化学が代表的である。遗伝学は、遗伝子の机能を间接的に観察するという方法论でもある。遗伝や进化の理论は、具体的なレベルでは未だ议论があるが、総论としては生物学に必要不可欠な基盘となっている。
[编集] あいまいになる诸分野の境界
20世纪に入るまで、各分野はそれぞれ独自の手法や観点で异なる対象を研究し、内容の重复はわずかだった。しかし、20世纪后半の分子生物学の爆発的な発展や顕微镜などの技术発展により、研究分野はさらに细分化されつつも、それらの境界はあいまいになり、分野の名称は便宜的・主観的なものになってきている。例えば、イモリの足の再生を研究し「再生生物学」という名称を使ったとしても、再生にかかわる遗伝子は遗伝学や分子生物学、その遗伝子が作る化学物质の性质は生化学、再生する细胞の挙动は细胞生物学、组织が正确に再生する仕组みは発生生物学、などさまざまな分野が関连する。このような経纬から、「～学」という古典的な名称を、「～生物学」や「～科学」に変えることも多い。
[编集] 生物学と関连する分野
生物学は、さまざまな形で他の学问分野と関系している。概念、理论、研究手法などの面で生物学に影响を与えた自然科学の分野としては、先に発展していた物理学と化学が挙げられる。特に分子生物学以降は物理学の影响が强い。生化学や生物物理学などはこれらの境界领域の分野と言える。応用科学では医学における生化学や生理学、解剖学は、动物学や発生学と関连し、农学における育种学は遗伝学の诞生に寄与し、その过程で近代的な推测统计学を醸成した。また、数学は自然科学の基础として生物学に影响を与えているほか、特に数理生物学や集団遗伝学などでは高度に数学的な概念、分析手法が用いられる。
近年では、ゲノムやプロテオームの解析から得られる膨大なデータを処理する必要があるため、バイオインフォマティクス（生物情报学）と呼ばれる分野では情报学の方法论が取り入れられ、ゲノミクスやプロテオミクスで用いられている。また、生命现象をシステムとして理解することを目的とするシステム生物学が発展しつつある。
生物学と相互に影响しあっている分野も数多い。生态学は理论面で経済学と强い関连があり、地球科学と観测技术を共有している。これらの影响は、一方通行ではなく相互的である。
人文科学系の分野の中では、自然哲学の一分野である生物哲学、方法论としては科学哲学、伦理面を研究する生命伦理学などが生物学と対象を共有している。科学史の一分野である生物学史は、生物学の歴史が研究対象である。
生物学から多くの影响を受けた分野に、理论社会学や社会思想がある。ダーウィンと同时代に生き、适者生存などの语の発案者でもあるハーバート・スペンサーや、エミール・デュルケームは、社会の変化、特に分业の発达と构成要素の多様化を生物进化になぞらえて考察する理论を打ちたてた。彼らの学问は社会学の中でも多く知られているが、スペンサーを除けば、生物学から影响を受ける量が多く、生物学への影响は限られている。また、生物をメタファーとして社会を説明する理论にはほかに、マーシャル・マクルーハンによるメディア论や梅棹忠夫による情报産业论など、広く知られたものが多くある。
システム理论やサイバネティックスは、生物学による生命体の理解を手がかりに、秩序や変化についての一般理论を构筑している。これは社会学にも社会システム论として影响を与えている。
[编集] 生物学の応用と社会的责任
生物学の知见と技术を応用に用いる分野は、バイオテクノロジーまたは生物工学と呼ばれる。遗伝子操作に重点が置かれる场合は遗伝子工学、発生过程に重点が置かれる场合は発生工学ともいう。生物学の成果を実业に活用する産业はバイオ産业と呼ばれ、ITとならんで势いのある市场であり、ベンチャー企业が次々と诞生している。アメリカでは大学の研究者が起业することも多い。遗伝子治疗、干细胞を用いた再生医学、一塩基多型 （SNPs） を用いたオーダメイド医疗やゲノム创薬などが注目されている。农业や畜産関连でもバイオテクノロジーが生かされており、これらを支える基础研究は重要である。政府や企业は多大な资金を提供し、その発展を促している。
応用分野に辉かしい贡献をすると同时に、现代生物学はさまざまな伦理的问题を抱えている。それらはゲノム情报、遗伝子操作、クローン技术など、生命の根干に関わる技术や情报によりもたらされた。これらは、临床医疗においては恩恵をもたらす一方で、差别や生命の軽视など深刻な社会问题を引き起こしつつある。このような课题は生命伦理学によって扱われる。また、遗伝子操作によって作られた遗伝子组み换え作物（GM作物）の环境への影响（遗伝子汚染）という问题提起がなされており、议论が行われている。近代から现代にかけて、人间の活动によって环境破壊が起こり、生物多様性が急速に失われている。生物学は観测を行い、科学的里付けのあるデータに基づいた提唱をしたり、生态系や生物多様性について正しい情报を発信するなどの取り组みも必要である。
现代生物学およびそれに携わる人々は、纯粋な科学的研究成果のみならず、このような伦理的侧面に対しても熟考し议论を深め、社会的责任を果たすことが求められている。
[编集] 「生物学」と「生命科学」
Biology という语は、「生命」を意味するギリシャ语の βίος (bios) と「言叶・论」を意味する λόγος (logos) から造られた。K. F. ブルダッハ（1800年）、G. R. トレヴィラヌス（1802年）、ジャン＝バティスト・ラマルク（1802年）らによって独立に用いられた。生物学が様々な生物を分类记载する博物学から発展したことからもわかるように、生物学には生物の多様性を理解しようとする伝统がある。
一方、生命科学 (Life science) や生物科学 (Bioscience, Biological science) という语は、分子生物学が诞生してから新しく作られたものである。全ての生物に共通する「言叶」であるDNAを分子生物学が提供したことで、分野ごとに断片化していた生物学が统合されつつある。そこで新たに生命科学という言叶が用いられるようになった。生命科学では生命现象の普遍性を重视し、心理学や人间科学までも含み自然科学の范畴を越え、ヒト研究を中心とした総合科学を目指すとされる。ただし、生物学も生命科学も広义に解釈すると范囲は広く重なり、実际の生物研究をどちらかにわけることは难しいことがある。また「生物学」の意味も时代とともに変化しており、しばしば「生物科学」や「生命科学」と同じ意味に使われる。
[编集] 関连项目
- 生物学に関する记事の一覧: 関连语句の一覧。
- 生物学者の一覧: 着名な生物学者の一覧。
- ノーベル生理学・医学赏: ノーベル生理学・医学赏とその受赏者リスト。
- 生物学上の未解决问题
[编集] 参考文献
- J. メイナード=スミス 『生物学のすすめ』 纪伊国屋书店 1990年05月10日出版 ISBN 431400536X
- 八杉竜一ほか编着 『岩波生物学辞典』 岩波书店 1996年 ISBN 4000800876
