जीवविज्ञान (Biology)

सजीवांची संरचना, कार्य, वाढ, उत्पत्ती, उत्क्रांती आणि अधिवास याचा अभ्यास करणारी विज्ञानाची शाखा. विज्ञानाचे नैसर्गिक विज्ञान आणि सामाजिक विज्ञान असे दोन प्रकार करतात.

नैसर्गिक विज्ञानात निसर्गात घडणाऱ्या आविष्कारांचे निरीक्षण आणि अभ्यास होतो. नैसर्गिक विज्ञानाच्या भौतिकी (भौतिकविज्ञान) आणि जीवविज्ञान या दोन प्रमुख शाखा आहेत. भौतिकविज्ञानात निर्जीव वस्तू आणि त्यांच्या गुणधर्मांचा अभ्यास केला जातो, तर जीवविज्ञानात सजीवांचा अभ्यास केला जातो. आधुनिक जीवविज्ञानाची पुढील पाच प्रमाणभूत तत्त्वे आहेत : (१) सर्व सजीव पेशींचे बनलेले आहेत. (२) जनुके ही आनुवंशिकतेची मूलभूत एकके आहेत. (३) नवीन जाती आणि आनुवंशिक लक्षणे ही उत्क्रांतीची उत्पादिते आहेत. (४) कोणताही सजीव स्थिर आणि अविरत राहण्यासाठी आपल्या पर्यावरणाचे नियमन करतो. (५) सजीव ऊर्जा वापरतात आणि ऊर्जेचे रूपांतर करतात.

आधुनिक जीवविज्ञान मागील काही दशकांत विकसित झालेले असले तरी जीवविज्ञान आणि त्यात अंतर्भूत होणाऱ्या विज्ञानाचा अभ्यास प्राचीन काळापासून होत आला आहे. आधुनिक जीवविज्ञान आणि निसर्गाचा अभ्यास कसा करावा, हा दृष्टिकोन पहिल्यांदा प्राचीन ग्रीकांनी मांडला. वैदयकशास्त्राच्या रीतसर अभ्यासाचे श्रेय हिपॉक्राटीझ (इ.स.पू. ४६० – ३७०) यांना दिले जाते. मात्र जीवविज्ञानाच्या अभ्यासाच्या विकासाचे श्रेय ॲरिस्टॉटल (इ.स.पू. ३८४ – ३२२) यांना दिले जाते. त्यांनी प्राण्यांचा अभ्यास केला आणि नंतर सजीवांच्या जैविक प्रक्रियांचा कार्यकारणभाव शोधण्याचा प्रयत्न केला. ॲरिस्टॉटलनंतर थीओफ्रॅस्टस (इ.स.पू. ३७१-२८७) यांनी वनस्पतींचे जनन, त्यांचे ठिकाण, आकार, व्यावहारिक उपयोग (उदा., अन्न, रस) इत्यादीसंबंधी विपुल लेखन केले. म्हणून त्यांना वनस्पतिशास्त्राचे जनक मानले जाते.

मानवाला प्राचीन काळापासून निसर्गाची आवड आणि उत्सुकता होती. त्याने झाडे लावून ती वाढविली आणि प्राणी पाळायला सुरुवात केली तेव्हाच जीवविज्ञानाच्या अभ्यासाला सुरुवात झाली. सतराव्या शतकापासून निरीक्षण करणे, प्रयोग करणे आणि निष्कर्ष काढणे यांतून जीवविज्ञानाची खऱ्या अर्थाने सुरुवात झाली. रॉबर्ट हूक (१६३५ – १७०३) यांनी बुचाच्या झाडाच्या कापातील कप्पे सूक्ष्मदर्शीखाली पाहून त्यांना सेल (पेशी) असे नाव दिले. आंतॉन लेव्हेन हूक (१६३२ – १७२३) यांनी सूक्ष्मदर्शीखाली जिवंत जीवाणू, शुक्रपेशी व आदिजीवांचे प्रथम निरीक्षण केले. त्यांनी सूक्ष्मदर्शीत अनेक सुधारणा केल्या आणि त्यानंतर जीवविज्ञान वेगाने विकसित झाले. सूक्ष्मदर्शीच्या प्रगतीमुळे जीवविज्ञानाच्या अभ्यासावर प्रभाव पडला. एकोणिसाव्या शतकाच्या सुरुवातीला अनेक जीववैज्ञानिकांनी पेशींचे महत्त्व विशद केले. रॉबर्ट ब्राउन (१७७३ – १८५८) यांनी पेशीकेंद्रकाचे अस्तित्व दाखविले तर योहान्नेस एव्हांगेलिस्टा पुर्किन्ये (१७८७ – १८६९) यांनी पेशीद्रव्याचा अभ्यास केला. मातीआस याकोप श्लायडेन आणि टेओडोर श्वान (१८३८ – १८३९) यांनी पेशी सिद्धांत प्रथम सुचविला. त्यांच्या मते, सर्व सजीव पेशींचे बनलेले असतात, प्रत्येक पेशीत सजीवांची सर्व लक्षणे आढळतात आणि सर्व पेशी या पेशी विभाजनातून निर्माण होतात हे त्यांनी मांडले. १८६४ सालाच्या सुमारास रेडी व लुई पाश्चर यांनी जीवजनन (बायोजेनेसिस) घडते, हे सिद्ध केले. दरम्यानच्या काळात कार्ल लीनिअस (१७०७ – १७७८ ) यांनी वनस्पती आणि प्राणी वर्गीकरणास सुरुवात करून त्यांना दुहेरी नाव देण्याची पद्धत मांडली. जॉर्ज बेथम आणि जोसेफ डाल्टन हूकर (१८६२ – १८८३) यांनी सपुष्प वनस्पतींचे वर्गीकरण केले.

झां बातीस्त लामार्क (१७४४ – १८२९) यांनी जेव्हा त्याच्या कामातून उत्क्रांतीचा सुसंगत सिद्धांत मांडला तेव्हा उत्क्रांतीसंबंधी गंभीर विचारमंथन घडून आले. लामार्क यांच्या मते, पर्यावरणामुळे सजीवांच्या ज्या इंद्रियांचा व अवयवांचा सतत वापर होतो ते वाढतात व मजबूत होतात आणि ज्यांचा वापर कमी होतो त्यांचा ऱ्हास होतो. त्यांच्या मते, हा आनुवंशिक गुणधर्म असून तो पुढच्या पिढीत उतरतो. सुरुवातीच्या काळात लोकांना लामार्क यांचे म्हणणे पटले. मात्र, त्यानंतर आनुवंशिकीमध्ये झालेल्या संशोधनामुळे ही कल्पना मागे पडली. उत्क्रांतीचा आधुनिक सिद्धांत मांडण्याचे श्रेय चाल्र्स डार्विन (१८०९ – १८८२) व ॲल्फ्रेड वॉलिस (१८२३ – १९१३) यांना जाते. डार्विन यांनी चाल्स लायेल यांचा भूशास्त्रीय सिद्धांत, टॉमस रॉबर्ट मॅल्थस यांनी मांडलेला लोकसंख्यावाढीचा सिद्धांत आणि स्वतःची निरीक्षणे यांवर आधारित उत्क्रांती सिद्धांत मांडला. हा सिद्धांत असा आहे की, सजीवांची उत्पत्ती एका सामाईक पूर्वज जातीपासून होते. सजीवांच्या जातींचा असा होणारा जाती विस्तार नैसर्गिक निवडीच्या तत्त्वानुसार होतो. सजीवांच्या एका जातीच्या समूहात (आनुवंशिकी दृष्ट्या) विभिन्नता असते. यातील एखादी विभिन्नता दिलेल्या पर्यावरणात टिकून राहण्यासाठी सक्षम असते. अशा विभिन्नतेचे सजीव टिकून राहतात, प्रजनन करीत राहतात आणि संख्येने वाढतात. ज्या विभिन्नता अशा तऱ्हेने सक्षम नसतात त्या टिकून राहत नाहीत. आनुवंशिकतेमुळे टिकुन राहिलेल्या सजीवांची वैशिष्ट्ये पुढच्या पिढीत उतरत राहतात आणि अनेक पिढयांनंतर मूळ जातीपेक्षा, नवीन, वेगळी जाती निर्माण होते. (पहा : उत्क्रांती)

एकोणिसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धात ग्रेगोर योहान मेंडेल (१८२२ – १८८४) यांनी वाटाण्याच्या वेलीवर संशोधन करून आनुवंशिकतेच्या अभ्यासाची सुरुवात केली. त्यांना असे आढळले की, वेलीच्या एका पिढीत असणारे प्रभावी आणि अप्रभावी गुण पुढच्या पिढीत संक्रमित होतात. १९०१ मध्ये ह्यूगो द व्हरिस, एरिख केरमाख व कार्ल कॉरेन्स यांनी मेंडेल यांच्या नियमांना पुष्टी दिली. विसाव्या शतकाच्या पूर्वार्धात झालेल्या संशोधनातून डीएनए हे गुणसूत्रातील घटक असतात आणि त्यांच्यामार्फत आनुवंशिक लक्षणे एका पिढीतून पुढच्या पिढीत उतरतात, हे माहीत झाले. (पहा : आनुवंशिकताविज्ञान)

इ.स. १९५० पासून आतापर्यंत जीवविज्ञानाचा विस्तार होऊन तो रेणवीय पातळीपर्यंत पोहोचला आहे. १९५३ मध्ये वॉटसन-क्रिक यांनी डीएनएची त्रिमितीय रचना दाखविली. हरगोविंद खोराना व त्यांच्या सहका-यांनी प्रयोगशाळेत डीएनएचे संश्लेषण करून जनुकाच्या सांकेतिक भाषेचे रहस्य उलगडले. त्यानंतर अनेक सजीवांचे संपूर्ण जनुकीय आराखडे शोधून काढण्यात आले. १९९० – २००३ या काळात जगातील जनुक वैज्ञानिकांनी एकत्र येऊन एक मानवी जनुक प्रकल्प हाती घेतला आणि मानवाचा संपूर्ण जनुकीय आराखडा शोधून काढण्यात आला. यादवारे मानवी जनुकांची संख्या सु.२०,००० ते ३०,००० असते, हे निश्चित करण्यात आले. (पहा : आनुवंशिकता)

आधुनिक सूक्ष्मदर्शकाच्या वापरामुळे गुणसूत्रे आणि पेशीअंगकांचा आधुनिक तंत्राने अभ्यास करणे शक्य झाले. पेशीअंगके, पेशीतील निरनिराळे घटक वेगळे करून पेशींचा रासायनिक अभ्यास सुरू झाला. क्ष-किरण विवर्तन पद्धत वापरून न्यूक्लिइक आम्लांवरील संशोधनाला गती मिळाली. वनस्पती तसेच प्राणी यांच्या पेशींची शरीराबाहेर वाढ करून जैवतंत्रज्ञानात संशोधन सुरू झाले. सद्यस्थितीत, जीवविज्ञान ही जीवसृष्टीचा सखोल व सर्वव्यापी अभ्यास करणारी विज्ञानशाखा बनली आहे.

महाराष्ट्रात जीवविज्ञानाचा अभ्यास विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विषयांतर्गत शालान्त परीक्षेपर्यंत करण्यात येतो. उच्च माध्यमिक वर्गांच्या पातळीवर जीवविज्ञान हा विज्ञानशाखेत एक विषय म्हणून समाविष्ट आहे. पदवी आणि पदव्युत्तर अभ्यासक्रमांत जीवविज्ञानाशी संबंधित वनस्पतिविज्ञान, प्राणिविज्ञान, सूक्ष्मजीवविज्ञान, जैवतंत्रज्ञान अशा विविध शाखा आहेत. आधुनिक जीवविज्ञानाच्या शाखा पुढीलप्रमाणे आहेत : (१) वनस्पतिविज्ञान : यात वनस्पतिजीवनाचा अभ्यास केला जातो. (२) प्राणिविज्ञान : यात प्राणिजीवनाचा अभ्यास केला जातो. (३) सूक्ष्मजीवविज्ञान : यात सूक्ष्मजीवांचा अभ्यास केला जातो. (४) कृषिविज्ञान : यात वनस्पती आणि पिकांचा अभ्यास केला जातो. (५) जीवरसायनविज्ञान : यात सजीवांमध्ये पेशीपातळीवर घडणाऱ्या रासायनिक प्रक्रियांचा अभ्यास केला जातो. (६) पेशी जीवविज्ञान : यात पेशीचा स्वतंत्रपणे आणि तीत घडणाऱ्या रासायनिक प्रक्रियांचा अभ्यास केला जातो. (७) गर्भविज्ञान : यात भ्रूणाच्या विकासाचा अभ्यास केला जातो. (८) वर्गीकरण : यात सजीवांच्या वर्गीकरणाचा अभ्यास केला जातो. (९) पुराजीवविज्ञान : यात सजीवांच्या जीवाश्मांचा अभ्यास केला जातो. (१०) पर्यावरणविज्ञान : यात मानवी कृतींमुळे एखाद्या ठिकाणच्या किंवा संपूर्ण पर्यावरणावर घडणाऱ्या परिणामांचा अभ्यास केला जातो. (११) आनुवंशिकताविज्ञान : यात जनुके आणि आनुवंशिकतेचा अभ्यास केला जातो. (१२) जैवतंत्रज्ञान : यात जैविक प्रक्रियांचा उपयोग औद्योगिक आणि इतर कारणांसाठी कसा करावा याचा अभ्यास करतात. (१३) जीवमिती : यात जैविक माहितीचे विश्लेषण करण्यासाठी संख्याशास्त्राचा वापर करतात. याखेरीज जीवविज्ञानाच्या शरीरक्रियाविज्ञान, बाह्यशरीररचनाविज्ञान, अंत:शरीररचनाविज्ञान, इंद्रियविज्ञान, उत्क्रांतिविज्ञान इ. उपशाखा आहेत. जीवविज्ञानाचा अभ्यास पदवी किंवा पदव्युत्तर करण्यासाठी देशात विविध संस्था कार्यरत आहेत. तसेच भारतात आणि जगभर जीवविज्ञानात संशोधन करणाऱ्या अग्रेसर संस्था आहेत.