உயிரியல் (Biology) என்பது உயிரினங்களைப் பற்றி ஆராயும் அறிவியல் — கிரேக்க மொழியில் Bios (உயிர்) + logos (ஆய்வு) என்பவற்றிலிருந்து இப்பெயர் பிறந்தது. சுவாரசியமாக, "உயிர்" என்பதற்கு அறிவியல் ரீதியில் அனைவரும் ஏற்கும் ஒரு முழுமையான வரையறை இதுவரை இல்லை — வேதியியல், இயற்பியல் விதிகளால் மட்டும் உயிரை முழுமையாக விளக்க முடியாது என்பதே இதற்குக் காரணம். இதனாலேயே உயிரியல் மற்ற அறிவியல் துறைகளுடன் நெருங்கிப் பிணைந்திருக்கிறது (இதைப் பற்றி பிரிவு 5 இல் விரிவாகக் காண்போம்).
உயிரியல் மிகவும் விரிவானதும் சிக்கலானதுமான ஒரு துறை என்பதால், கற்றலின் இலகுவுக்காக அது பல கிளைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது (பிரிவு 2 இல் காண்க).
பூமியில் உயிர் தோன்றி ஏறத்தாழ 350 கோடி (3.5 பில்லியன்) ஆண்டுகள் ஆகின்றன என நம்பப்படுகிறது; முதன்முதலில் தோன்றிய உயிரினங்கள் ஊட்டச்சத்தை வெளியிலிருந்து பெறும், ஒட்சிசன் இல்லாத சூழலில் வாழ்ந்த பரவளர்வூட்ட, காற்றில்லா முன்கருவிகள் (heterotrophic, anaerobic prokaryotes) என மதிப்பிடப்படுகின்றன. இன்று பூமியில் 10 மில்லியனிலிருந்து 100 மில்லியனுக்கும் மேற்பட்ட உயிரினங்கள் இருக்கலாம் என மதிப்பிடப்பட்டாலும், அவற்றுள் சுமார் 2 மில்லியன் உயிரினங்கள் மட்டுமே இதுவரை இனங்காணப்பட்டு பெயரிடப்பட்டுள்ளன — மதிப்பிடப்பட்ட எண்ணிக்கைக்கும் உறுதிசெய்யப்பட்ட எண்ணிக்கைக்கும் இடையேயான இந்த வேறுபாட்டைக் குழப்பிக்கொள்ளக்கூடாது.
இந்த உயிர்ப் பல்வகைமை (biodiversity) மூன்று மட்டங்களில் காணப்படுகிறது: இனப் பல்வகைமை (species diversity), மரபணுப் பல்வகைமை (genetic diversity), சூழல்தொகுதிப் பல்வகைமை (ecosystem diversity — பாலைவனங்கள், மழைக்காடுகள், பவளப்பாறைகள் போன்றவை உதாரணங்கள்). மேலும், உயிரினங்கள் தமது அளவு, வடிவம், வடிவமைப்பு, வாழிடம் ஆகியவற்றிலும் பெரிதும் மாறுபடுகின்றன:
| அளவுகோல் | எடுத்துக்காட்டு |
|---|---|
| அளவு (Size) | பக்டீரியா (1–5 µm) முதல் ஜயன்ட் செக்கொயா / செம்மரம் (~100 m) வரை |
| வடிவம் (Shape) | உருளை வடிவம் (மண்புழு); நீரோட்ட வடிவம் (பறவைகள், மீன்கள்) |
| வடிவமைப்பு (Form) | ஒற்றைக் கலம் (அமீபா); பல கலங்கள் (எந்தத் தாவரமும்/விலங்கும்) |
| வாழிடம் (Habitat) | தரை (எலி); நீர் (மீன்); மரவாழ் (Loris); வான் (பறவைகள்) |
உயிரியல் மூன்று முதன்மைக் கிளைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது: விலங்கியல் (Zoology — விலங்குகளைப் பற்றிய ஆய்வு), தாவரவியல் (Botany — தாவரங்களைப் பற்றிய ஆய்வு), நுண்ணுயிரியல் (Microbiology — பக்டீரியா, வைரஸ் போன்ற நுண்ணுயிரிகளைப் பற்றிய ஆய்வு).
இம்மூன்று முதன்மைக் கிளைகளுக்குள்ளும் பல துணைக் கிளைகள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் உயிரினத்தின் ஒரு குறிப்பிட்ட பரிமாணத்தை ஆராய்கிறது:
ஓர் அமைப்பு "உயிருள்ளது" என அழைக்கப்பட வேண்டுமானால், அது கீழ்க்காணும் ஏழு பண்புகளையும் — ஒரே நேரத்தில் இல்லாவிட்டாலும் — தனது வாழ்க்கைச் சுழற்சியில் ஏதோ ஒரு கட்டத்திலாவது காட்ட வேண்டும். உயிரற்ற பொருட்களும் இவற்றுள் ஒன்று அல்லது சிலவற்றைக் காட்டலாம் ("படிகங்கள் வளரும், அலைகள் நகரும்" என்பது இதற்கு ஓர் அறிவுறுத்தும் ஒப்பீடு) — ஆனால் ஏழையும் சேர்த்துக் காட்டுவது உயிருள்ளவற்றுக்கே உரியது. இது அமீபா போன்ற ஒற்றைக் கல உயிரியிலிருந்து மனிதன், மலர் தாவரங்கள் (Anthophytes) வரை அனைத்திற்கும் பொருந்தும்.
மூலக்கூறு மட்டத்திலிருந்து உயிர்க்கோளம் வரை ஒழுங்கமைவு காணப்படுகிறது — கீழ்மட்டத்து அங்கங்கள் மேல்மட்டத்தில் ஒழுங்குமுறையாக அமைக்கப்படுவதால் செயல்திறன் அதிகரிக்கிறது. (உதாரணம்: தாவர இலை, மனிதக் கண் — இவற்றின் அமைப்பே அவற்றின் செயல்பாட்டுத் திறனுக்குக் காரணம்.) இப்பண்பே பிரிவு 4 இல் காணும் 11-மட்டப் படிநிலை அமைப்பின் அடிப்படை.
ஓர் உயிரினத்தினுள் நிகழும் அனைத்து வேதியியல் நடவடிக்கைகளின் கூட்டுத்தொகையே வளர்சிதை மாற்றம். இது இரு வகைப்படும்: சிதைவூட்ட வினைகள் (catabolic reactions — சிக்கலான மூலக்கூறுகள் உடைக்கப்பட்டு ஆற்றல் வெளியிடப்படுதல்), தொகுப்பாக்க வினைகள் (anabolic reactions — எளிய மூலக்கூறுகளிலிருந்து சிக்கலான மூலக்கூறுகள் தொகுக்கப்படுதல்).
அனைத்து உயிரினங்களும் ஒரு தனிக் கலமாகவே வாழ்க்கையைத் தொடங்குகின்றன. வளர்ச்சி (growth) என்பது உலர் திணிவில் ஏற்படும் மீளமுடியாத அதிகரிப்பு — உயிருள்ளவற்றுக்கே உரியது. வளர்ச்சியடைதல் (development) என்பது வாழ்நாள் முழுவதும் நிகழும் மீளமுடியாத மாற்றங்கள்.
உள் அல்லது வெளிச் சூழலிலிருந்து வரும் தூண்டல்களுக்குப் பதிலளிக்கும் திறன். விலங்குகளில் இது நரம்புத் தொகுதி, சுரப்பித் (ஹார்மோன்) தொகுதி, தசைத் தொகுதி, எலும்புத் தொகுதி ஆகியவை ஒருங்கிணைந்து செயல்படுவதன் மூலம் அடையப்படுகிறது.
ஒரு குறிப்பிட்ட சூழலில் உயிர்வாழவும் இனப்பெருக்கம் செய்யவும் உதவும் அமைப்பு ரீதியான, செயலியல் ரீதியான அல்லது நடத்தை ரீதியான ஒரு தனிச்சிறப்பே தகவமைப்பு. எடுத்துக்காட்டுகள்: வறண்ட நில (xerophyte) தாவரங்களில் புதைந்த வாய்த்துளைகள் (sunken stomata — நீர் இழப்பைக் குறைக்க), சில சதுப்புநிலத் (mangrove) தாவரங்களில் உயிர்ப்பிரசவம் (viviparity), ஒட்டகத்தின் விரிந்த பரப்புள்ள பாதம் (splayed-out foot — மணலில் அமிழாமல் நடக்க).
இனத்தின் தொடர்ச்சியான இருப்புக்காக சந்ததியை உருவாக்கும் திறன்.
மரபணுக்கள் ஒரு தலைமுறையிலிருந்து அடுத்த தலைமுறைக்குக் கடத்தப்பட்டு, உடலியல், உருவவியல், நடத்தை பண்புகளைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. பரிணாமம் என்பது காலப்போக்கில் மரபணு மாற்றங்கள் மூலம் ஒரு தொகுதி மாறும் திறன்.
அணுக்கள் இணைந்து மூலக்கூறுகளை உருவாக்குவதே உயிரியல் ஒழுங்கமைப்பின் உண்மையான தொடக்கப் புள்ளி. NIE வளநூலின்படி, மூலக்கூறு முதல் உயிர்க்கோளம் வரை மொத்தம் 11 மட்டங்கள் உள்ளன — ஒவ்வொரு மட்டமும் அதற்குக் கீழுள்ள மட்டத்தால் கட்டமைக்கப்படுகிறது; கீழ்மட்ட அங்கங்கள் மேல்மட்டத்தில் ஒழுங்குமுறையாக அமைவதால் செயல்திறன் படிப்படியாக அதிகரிக்கிறது (இது பிரிவு 3 இல் கண்ட "ஒழுங்கமைப்பு" எனும் முதல் பண்பின் நேரடி விளக்கமே).
கலமே உயிரின் அடிப்படைக் கட்டமைப்பு மற்றும் தொழிற்பாட்டு அலகு என்பது இப்படிநிலையில் மீண்டும் மீண்டும் வலியுறுத்தப்படும் ஒரு முக்கிய கருத்து.
பிரிவு 1 இல் கண்டபடி, உயிரை வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் விதிகளால் மட்டும் முழுமையாக விளக்க முடியாது — இதுவே உயிரியல் ஏன் பிற அறிவியல் துறைகளுடன் நெருங்கிப் பிணைந்துள்ளது என்பதற்கான காரணம். உயிர்வேதியியல் எனும் கிளையின் இருப்பே உயிரியல்–வேதியியல் தொடர்புக்கு மிகவும் நேரடியான எடுத்துக்காட்டு.
| துறை | உயிரியலுடன் தொடர்பு |
|---|---|
| வேதியியல் | உயிர் வேதியியல் (Biochemistry) — புரதம், கார்போஹைட்ரேட், லிப்பிட், நியூக்கிளிக் அமிலம் போன்ற உயிரியல் மூலக்கூறுகளை ஆராய்கிறது |
| இயற்பியல் | உயிர் இயற்பியல் (Biophysics) — உயிரிகளில் இயக்கம், மின்னழுத்தம், ஒலி போன்ற இயற்பியல் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்துகிறது |
| கணிதம் | மக்கள்தொகை மாதிரியாக்கம், மரபணுவியல் கணக்கீடுகள், புள்ளியியல் பகுப்பாய்வு — இக்கலவைத் துறை பொதுவாக உயிர்ப் புள்ளியியல் (Biostatistics) எனப்படும் |
| கணினியியல் | உயிரியல் தரவை (எ.கா. DNA வரிசைகள்) கணினி மூலம் ஆராயும் உயிர்த் தகவலியல் (Bioinformatics) |
| தொழில்நுட்பம் | உயிரித் தொழில்நுட்பம் (Biotechnology) — மரபணு மாற்றப் பயிர்கள் (GMO), தடுப்பூசி உற்பத்தி |
இந்த இடைநிலைத் தொடர்புகள் நிலையான உணவு உற்பத்தி, நோய்கள் பற்றிய புரிதல், DNA கைரேகை மூலம் சட்ட/நெறிமுறைச் சிக்கல்களைத் தீர்த்தல், இயற்கை வள முகாமை போன்ற பல சவால்களைத் தீர்ப்பதில் நேரடியாகப் பயன்படுகின்றன — இவை பிரிவு 6 இல் விரிவாகக் காணப்படுகின்றன.
பிரிவு 1 இல் கண்ட புள்ளிவிவரங்கள் (350 கோடி ஆண்டு பழமை, 10–100+ மில்லியன் இனங்கள், மூன்று மட்ட பல்வகைமை) இத்துறையின் அளவையும் முக்கியத்துவத்தையும் காட்டுகின்றன.
இழையம்வியல் மற்றும் உடற்கூறியல் மூலம் அங்கங்களின் அமைப்பு பற்றியும், செயலியல் மூலம் அவற்றின் செயற்பாடு பற்றியும், அமைப்பு–செயற்பாடு உறவு பற்றியும் அறியப்படுகிறது.
அன்றாட வாழ்க்கைக்கும் பொருளாதார வளர்ச்சிக்கும் பயன்படும் பொருட்களும் ஆற்றல் மூலங்களும் வரையறுக்கப்பட்டவை (limited). மக்கள்தொகை வளர்ச்சியால் இவற்றின் மிதமிஞ்சிய பயன்பாடு ஏற்படும்போது சுற்றுச்சூழல் மாசு, உயிர்ப் பல்வகைமை இழப்பு, பாலைவனமாதல் (desertification) போன்ற பிரச்சினைகள் தோன்றுகின்றன.
தற்போதைய உலக மக்கள்தொகை சுமார் 700 கோடி (7 பில்லியன்) — இது அடுத்த 40 ஆண்டுகளுக்குள் இரட்டிப்பாகும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. தாவரங்களே உணவுச் சங்கிலியின் அடித்தளமான முதன்மை உற்பத்தியாளர்கள் (primary producers) என்பதால், தாவர உயிரியல் பற்றிய அறிவே நிலையான உணவு உற்பத்திக்கு அடிப்படை. இதை அடைய மூன்று உயிரியல் அடிப்படையிலான வழிமுறைகள் பயன்படுகின்றன: அதிக விளைச்சல் தரும் வகைகள், நோய் எதிர்ப்புத் தன்மையுள்ள வகைகள், மேம்படுத்தப்பட்ட அறுவடைக்குப் பிந்திய தொழில்நுட்பங்கள்.
நோய்கள் இரு பிரிவுகளாகப் பார்க்கப்படுகின்றன. தொற்றா நோய்கள் (non-communicable): புற்றுநோய் (காரணம் இன்னும் முழுமையாகப் புரிந்துகொள்ளப்படவில்லை; இறப்புக்கு முக்கியக் காரணி), இதய நோய், நீரிழிவு, நாள்பட்ட சிறுநீரக நோய். தொற்று நோய்கள் (communicable): டெங்கு, எயிட்ஸ் (AIDS — ஒரு வைரஸ் நோய், உலகளவில் வளர்ந்துவரும் தீவிர பிரச்சினை).
DNA கைரேகை (DNA fingerprinting) தந்தை/தாய் உறுதிப்படுத்தல் (parentage testing), குற்றவியல் புலனாய்வு, குடிபெயர்வு தகராறுகள் (immigration disputes) ஆகியவற்றைத் தீர்க்கப் பயன்படுகிறது.