जीव विज्ञान का इतिहास

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जीव विज्ञान का इतिहास प्राचीन से आधुनिक समय तक जीवित दुनिया के अध्ययन को ट्रैक करता है। हालांकि एक एकल सुसंगत क्षेत्र के रूप में जीव विज्ञान की अवधारणा 19वीं शताब्दी में उभरी, जैविक विज्ञान चिकित्सा की परंपराओं और प्राकृतिक इतिहास से उभरा जो आयुर्वेद, प्राचीन मिस्र की चिकित्सा और प्राचीन ग्रीको-रोमन दुनिया में अरस्तू, थियोफ्रेस्टस और गेलेन के कार्यों तक पीछे जाते हैं। इस प्राचीन कार्य को मध्य युग में मुस्लिम चिकित्सकों और इब्नसीना (अविवेन्ना) जैसे विद्वानों द्वारा और विकसित किया गया था। यूरोपीय पुनर्जागरण (रेनेसां) और प्रारंभिक आधुनिक काल के दौरान, यूरोप में अनुभववाद (एम्पिरिसिज्म) में नए सिरे से रुचि और कई नए जीवों की खोज से जैविक विचार में क्रांति आ गई थी। इस आंदोलन में प्रमुख थे वेसेलियस और हार्वे, जिन्होंने शरीरक्रिया विज्ञान (फिजियोलॉजी) में प्रयोग और सावधानीपूर्वक अवलोकन का उपयोग किया, और लीनियस तथा बफन जैसे प्राकृतिक इतिहासकार जिन्होंने जीवन की विविधता और जीवाश्म रिकॉर्ड, साथ ही जीवों के विकास और व्यवहार को वर्गीकृत करना शुरू किया। एंटोनी वैन ल्यूवेनहॉक ने सूक्ष्मदर्शी (माइक्रोस्कोपी) के माध्यम से सूक्ष्मजीवों की पहले से अज्ञात दुनिया का खुलासा किया, जिससे कोशिका सिद्धांत की नींव पड़ी। प्राकृतिक धर्मशास्त्र के बढ़ते महत्व, जो आंशिक रूप से यांत्रिक दर्शन के उदय की प्रतिक्रिया थी, ने प्राकृतिक इतिहास के विकास को प्रोत्साहित किया (हालांकि इसने डिज़ाइन के तर्क को मजबूत किया)।

18वीं और 19वीं शताब्दी के दौरान, वनस्पति विज्ञान और प्राणी विज्ञान जैसे जैविक विज्ञान तेजी से पेशेवर वैज्ञानिक अनुशासन बन गए। लव्हाजियर और अन्य भौतिक वैज्ञानिकों ने भौतिकी और रसायन विज्ञान के माध्यम से सजीव और निर्जीव दुनिया को जोड़ना शुरू किया। खोजकर्ता-प्राकृतिक इतिहासकार जैसे अलेक्जेंडर वॉन हंबोल्ट ने जीवों और उनके पर्यावरण के बीच की बातचीत की जांच की, और उन तरीकों की जांच की जिनसे यह संबंध भूगोल पर निर्भर करता है - जैव भूगोल, पारिस्थितिकी (इकोलॉजी) और प्राणी आचार विज्ञान (इथोलॉजी) की नींव रखी। प्राकृतिक इतिहासकारों ने सार्वतवाद (एसेंशियलिज्म) को खारिज करना शुरू कर दिया और विलुप्ति तथा प्रजातियों की परिवर्तनशीलता के महत्व पर विचार किया। कोशिका सिद्धांत ने जीवन के मौलिक आधार पर एक नया दृष्टिकोण प्रदान किया। इन विकासों, साथ ही भ्रूणविज्ञान और जीवाश्म विज्ञान के परिणामों को चार्ल्स डार्विन के प्राकृतिक चयन द्वारा इवोल्यूशन के सिद्धांत में संश्लेषित किया गया था। 19वीं शताब्दी के अंत में स्वतःस्फूर्त उत्पत्ति का पतन हुआ और रोग का कीटाणु सिद्धांत का उदय हुआ, हालांकि आनुवंशिकता (हेरिटेज) का तंत्र एक रहस्य बना रहा।

20वीं शताब्दी के शुरुआती दौर में, वनस्पति विज्ञान में मेंडेल के कार्यों की कार्ल कॉरेन्स द्वारा पुनर्खोज के कारण थॉमस हंट मॉर्गन और उनके शिष्यों द्वारा फ्रूट फ्लाई (ड्रोसोफिला) पर आनुवंशिकी के अनुप्रयोग का तेजी से विकास हुआ, और 1930 के दशक तक समष्टि आनुवंशिकी (पॉपुलेशन जेनेटिक्स) और प्राकृतिक चयन का संयोजन "नव-डार्विनवादी संश्लेषण" के रूप में सामने आया। नए विषयों का तेजी से विकास हुआ, विशेषकर वॉटसन और क्रिक द्वारा DNA की संरचना का प्रस्ताव रखे जाने के बाद। केंद्रीय डोग्मा की स्थापना और आनुवंशिक कूट (जेनेटिक कोड) को डिकोड करने के बाद, जीवविज्ञान मोटे तौर पर 'जीव जीवविज्ञान' (ऑर्गेनिज्मल बायोलॉजी)—यानी संपूर्ण जीवों और जीवों के समूहों से संबंधित क्षेत्रों—और 'कोशिका तथा आणविक जीवविज्ञान' से संबंधित क्षेत्रों के बीच विभाजित हो गया था। 20वीं शताब्दी के उत्तरार्ध तक, जीनोमिक्स और प्रोटिओमिक्स जैसे नए क्षेत्रों ने इस प्रवृत्ति को उलट दिया, जिसमें जीव जीवविज्ञानी आणविक तकनीकों का उपयोग कर रहे थे, और आणविक तथा कोशिका जीवविज्ञानी जीन और पर्यावरण के बीच परस्पर क्रिया के साथ-साथ जीवों की प्राकृतिक समष्टियों की आनुवंशिकी की जांच कर रहे थे।

प्रागैतिहासिक काल

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शुरुआती मनुष्यों के पास जीवित रहने की अपनी संभावनाओं को बढ़ाने के लिए पौधों और जानवरों के बारे में ज्ञान होना चाहिए और उन्होंने इसे आगे भी बढ़ाया होगा। इसमें मानव और पशु शरीर रचना विज्ञान (एनाटॉमी) तथा पशु व्यवहार के पहलुओं (जैसे प्रवासन पैटर्न) का ज्ञान शामिल हो सकता है। हालांकि, जैविक ज्ञान में पहला बड़ा मोड़ लगभग 10,000 वर्ष पहले नवपाषाण क्रांति के साथ आया। मनुष्यों ने पहले खेती के लिए पौधों को पातू बनाया, और फिर परिणामस्वरूप बनी स्थाई बस्तियों वाले समाजों के साथ रहने के लिए पशुओं को पालतू बनाया।[1]

आरंभिक जड़ें

लगभग 3000 और 1200 ईसा पूर्व के बीच, प्राचीन मिस्रियों और मेसोपोटामियावासियों ने खगोल विज्ञान, गणित और चिकित्सा में योगदान दिया,[2][3] जो बाद में शास्त्रीय पुरातनता के ग्रीक प्राकृतिक दर्शन में प्रवेश कर गए और इसे आकार दिया, यह एक ऐसा काल था जिसने जीव विज्ञान के रूप में जानी जाने वाली शाखा के विकास को गहराई से प्रभावित किया।[1]

प्राचीन मिस्र

एक दर्जन से अधिक चिकित्सकीय पपाइरी (ताड़पत्र/पांडुलिपि) संरक्षित हैं, जिनमें से सबसे उल्लेखनीय एडविन स्मिथ पपाइरस (सबसे पुरानी मौजूदा शल्य चिकित्सा पुस्तिका) और एबर्स पपाइरस (विभिन्न रोगों के लिए औषधीय सामग्री तैयार करने और उपयोग करने की पुस्तिका) हैं, ये दोनों लगभग 1600 ईसा पूर्व की हैं।[2]

प्राचीन मिस्र शव-संरक्षण विकसित करने के लिए भी जाना जाता है, जिसका उपयोग मानव अवशेषों को संरक्षित करने और अपघटन को रोकने के लिए ममीकरण में किया जाता था।[1]

मेसोपोटामिया

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मेसोपोटामियावासियों की प्राकृतिक दुनिया में खुद कोई खास दिलचस्पी नहीं दिखती है, वे इसके बजाय यह अध्ययन करना पसंद करते थे कि देवताओं ने ब्रह्मांड को कैसे व्यवस्थित किया है। पशु शरीर क्रिया विज्ञान का अध्ययन भविष्यकथन के लिए किया जाता था, जिसमें विशेष रूप से यकृत (जिगर) की शारीरिक रचना शामिल थी, जिसे यकृत-लक्षण-विद्या (हारूस्पिसी) में एक महत्वपूर्ण अंग माना जाता था। भविष्यकथन के उद्देश्यों के लिए पशु व्यवहार का भी अध्ययन किया गया था। जानवरों के प्रशिक्षण और उन्हें पालतू बनाने के बारे में अधिकांश जानकारी शायद मौखिक रूप से प्रसारित की गई थी, लेकिन घोड़ों के प्रशिक्षण से संबंधित एक पाठ अभी भी मौजूद है।[4]

प्राचीन मेसोपोटामियाई लोगों के बीच "तर्कसंगत विज्ञान" और जादू के बीच कोई भेद नहीं था।[5][6][7] जब कोई व्यक्ति बीमार पड़ता था, तो डॉक्टर उच्चारण किए जाने वाले जादुई मंत्रों और औषधीय उपचारों—दोनों को लिखते थे।[5][6][7] सबसे शुरुआती चिकित्सा नुस्खे उर के तीसरे राजवंश (2004 ईसा पूर्व) के दौरान सुमेरी भाषा में दिखाई देते हैं।[8] हालाँकि, सबसे व्यापक बेबीलोनियाई चिकित्सा ग्रंथ डायग्नोस्टिक हैंडबुक (Diagnostic Handbook) है, जिसे बेबीलोनियाई राजा अदाद-अपला-इद्दिना (1069 – 1046 ईसा पूर्व) के शासनकाल के दौरान बोरसिप्पा के उम्मानू (ummânū), या मुख्य विद्वान, एसागिल-किन-आपली द्वारा लिखा गया था।[9][10] पूर्वी सामी भाषाओं की संस्कृतियों में, मुख्य चिकित्सा प्राधिकारी एक भूत-भगाने वाला-चिकित्सक था जिसे आशितु (āšipu) के रूप में जाना जाता था।[5][6][7] यह पेशा पिता से पुत्र को हस्तांतरित होता था और इसे बहुत उच्च सम्मान की दृष्टि से देखा जाता था।[5] कम बार उपयोग किया जाने वाला चिकित्सक 'आसु' (asu) था, जो जड़ी-बूटियों, पशु उत्पादों और खनिजों से बने उपचारों के साथ-साथ पेय, एनीमा (enemas) और मलहम या पुलटिस (poultices) का उपयोग करके शारीरिक लक्षणों का इलाज करता था। ये चिकित्सक, जो पुरुष या महिला दोनों में से कोई भी हो सकते थे, घावों पर पट्टी भी बांधते थे, अंगों को जोड़ते थे और साधारण शल्य चिकित्सा (सर्जरी) करते थे। प्राचीन मेसोपोटामियाई लोग रोगनिरोधक उपाय (प्रोफिलेक्सिस) का भी अभ्यास करते थे और बीमारी के प्रसार को रोकने के लिए कदम उठाते थे।

चीन और भारत में अलग विकास

पश्चिमी परंपराओं से अलग, प्रकृति और मानव स्वास्थ्य के संबंध में अवलोकन और सिद्धांत, चीन (चीन का इतिहास) और भारतीय उपमहाद्वीप जैसी अन्य सभ्यताओं में स्वतंत्र रूप से उभरे थे।[1] प्राचीन चीन में, पूर्ववर्ती अवधारणाएँ कई अलग-अलग विषयों में फैली हुई मिल सकती हैं, जिनमें वनस्पति-चिकित्सकों (herbologists), चिकित्सकों, alchemists (अलकेमिस्टों), और चीनी दार्शनिकों का कार्य शामिल है। उदाहरण के लिए, चीनी कीमिया की ताओवादी परंपरा ने स्वास्थ्य पर जोर दिया (जिसका अंतिम लक्ष्य अमृत था)। पारंपरिक चीनी चिकित्सा की प्रणाली आमतौर पर यिन और यांग और पाँच चरणों (five phases) के सिद्धांत के इर्द-गिर्द घूमती थी।[1] 4थी शताब्दी ईसा पूर्व में झुआंग्ज़ी जैसे ताओवादी दार्शनिकों ने विकास (evolution) से संबंधित विचारों को भी व्यक्त किया, जैसे जैविक प्रजातियों की स्थिरता से इनकार करना और यह अनुमान लगाना कि विभिन्न वातावरणों के जवाब में प्रजातियों ने अलग-अलग विशेषताएँ विकसित की हैं।[11]

चिकित्सा की सबसे पुरानी संगठित प्रणालियों में से एक प्राचीन भारत से आयुर्वेद के रूप में जानी जाती है, जिसकी उत्पत्ति लगभग 1500 ईसा पूर्व अथर्ववेद (भारतीय ज्ञान, बुद्धि और संस्कृति की चार सबसे प्राचीन पुस्तकों में से एक) से हुई थी।

प्राचीन भारतीय आयुर्वेद परंपरा ने स्वतंत्र रूप से तीन दोषों (humours) की अवधारणा विकसित की, जो प्राचीन यूनानी चिकित्सा के चार दोषों (four humours) से मिलती-जुलती थी, हालांकि आयुर्वेदिक प्रणाली में और अधिक जटिलताएँ शामिल थीं, जैसे शरीर का पाँच तत्वों और सात बुनियादी ऊतकों से बना होना। आयुर्वेदिक लेखकों ने जन्म की विधि (गर्भ, अंडे, गर्मी और नमी, और बीजों से) के आधार पर जीवित चीजों को चार श्रेणियों में वर्गीकृत किया और भ्रूण की गर्भाधान प्रक्रिया को विस्तार से समझाया। उन्होंने सर्जरी (surgery) के क्षेत्र में भी उल्लेखनीय प्रगति की, जो अक्सर मानव विच्छेदन या पशु जीवविच्छेदन (vivisection) के उपयोग के बिना की जाती थी।[1] सबसे शुरुआती आयुर्वेदिक ग्रंथों में से एक सुश्रुत संहिता था, जो 6ठी शताब्दी ईसा पूर्व में सुश्रुत को जिम्मेदार ठहराया गया है। यह एक शुरुआती मटेरिया मेडिका भी था, जिसमें 700 औषधीय पौधों, खनिज स्रोतों से 64 तैयारियों और पशु स्रोतों पर आधारित 57 तैयारियों का वर्णन किया गया था।[12]

शास्त्रीय पुराकाल

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पूर्व-सुकराती दार्शनिकों ने जीवन के बारे में कई प्रश्न पूछे लेकिन विशेष रूप से जैविक रुचि का बहुत कम व्यवस्थित ज्ञान उत्पन्न किया—हालांकि जीवन को विशुद्ध रूप से भौतिक शब्दों में समझाने के परमाणुवादियों के प्रयास जीवविज्ञान के इतिहास में समय-समय पर दोहराए जाते रहेंगे। हालाँकि, हिप्पोक्रेट्स और उनके अनुयायियों के चिकित्सा सिद्धांतों, विशेष रूप से रसमीमांसा का एक स्थायी प्रभाव पड़ा।[1]

दार्शनिक अरस्तू शास्त्रीय पुराकाल से जीवित जगत के सबसे प्रभावशाली विद्वान थे।[13] हालाँकि प्राकृतिक दर्शन में उनका शुरुआती काम अनुमानित था, अरस्तू के बाद के जैविक लेखन अधिक अनुभवजन्य थे, जो जैविक कारण और जीवन की विविधता पर केंद्रित थे। उन्होंने प्रकृति के अनगिनत अवलोकन किए, विशेष रूप से अपने आस-पास की दुनिया में पौधों और जानवरों की आदतों और विशेषताओं के, जिन पर उन्होंने वर्गीकरण करने के लिए काफी ध्यान दिया। कुल मिलाकर, अरस्तू ने 540 पशु प्रजातियों को वर्गीकृत किया, और कम से कम 50 का विच्छेदन किया। उनका मानना था कि बौद्धिक उद्देश्य, औपचारिक कारण, सभी प्राकृतिक प्रक्रियाओं का मार्गदर्शन करते हैं।[14]

लाइसीयम में अरस्तू के उत्तराधिकारी, थियोफ्रेस्टस ने वनस्पति विज्ञान पर पुस्तकों की एक श्रृंखला लिखी, जिसका नाम हिस्ट्री ऑफ़ प्लांट्स है, जो मध्य युग तक वनस्पति विज्ञान में पुरातनता के सबसे महत्वपूर्ण योगदान के रूप में बची रही। थियोफ्रेस्टस के कई नाम आधुनिक समय तक जीवित हैं, जैसे फल के लिए कार्पोस (karpós), और बीज वाहक के लिए पेरिकारपियन (perikárpion)। डायोस्कोरिडिस ने एक अग्रणी और विश्वकोशीय फार्माकोपोइया, डी मटेरिया मेडिका, लिखा, जिसमें लगभग 600 पौधों और चिकित्सा में उनके उपयोग का विवरण शामिल था। प्लिनी द एल्डर ने अपने नेचुरल हिस्ट्री में, प्रकृति की चीजों का एक समान रूप से विश्वकोशीय विवरण संकलित किया, जिसमें कई पौधों और जानवरों के विवरण शामिल हैं।[15] अरस्तू, और 18वीं शताब्दी तक उनके बाद के लगभग सभी पश्चिमी विद्वानों का मानना था कि जीव पौधों से लेकर मनुष्यों तक पूर्णता के क्रमिक पैमाने पर व्यवस्थित थे: स्काला नेचुराए (scala naturae) या अस्तित्व की महान शृंखला।[16]

टोलमियों के अधीन हेलेनिस्टात्मक काल (Hellenistic period) के कुछ विद्वानों—विशेषकर हेरोफिलास् और एरासिस्ट्रटस—ने अरस्तू के शरीरक्रिया संबंधी कार्य में संशोधन किया, यहाँ तक कि उन्होंने विच्छेदन (dissections) और जीव-विच्छेदन (vivisections) भी किए।[17] क्लाडियस गेलन चिकित्सा और शरीर रचना विज्ञान (anatomy) के सबसे महत्वपूर्ण प्रणेता बने। हालाँकि कुछ प्राचीन परमाणुवादियों (atomists) जैसे कि लूक्रीटियस ने अरस्तू के इस प्रयोजनमूलक (teleological) दृष्टिकोण को चुनौती दी कि जीवन के सभी पहलू अभिकल्प (design) या उद्देश्य का परिणाम हैं, फिर भी टेलियोलॉजी (और ईसाई धर्म के उदय के बाद, प्राकृतिक धर्मशास्त्र) अनिवार्य रूप से 18वीं और 19वीं शताब्दी तक जैविक विचारों के केंद्र में बनी रही। अर्नस्ट डब्ल्यू. मायर ने तर्क दिया कि "पुनर्जागरण (Renaissance) तक लूक्रीटियस और गेलन के बाद जीव विज्ञान में वास्तव में कोई भी महत्वपूर्ण घटना नहीं घटी।"[18] प्राकृतिक इतिहास और चिकित्सा की यूनानी परंपराओं के विचार जीवित रहे, लेकिन मध्यकालीन यूरोप में आमतौर पर उन्हें बिना किसी प्रश्न के स्वीकार कर लिया गया।[19]

मध्य युग

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रोमन साम्राज्य के पतन के कारण अधिकांश ज्ञान का पतन या विनाश हो गया, हालांकि चिकित्सकों ने अभी भी यूनानी परंपरा के कई पहलुओं को अपने प्रशिक्षण और अभ्यास में शामिल रखा। बाइज़नटियम और इस्लामी दुनिया में, कई यूनानी ग्रंथों का अरबी में अनुवाद किया गया और अरस्तू के कई ग्रंथों को संरक्षित किया गया।[20]

उच्च मध्यकाल के दौरान, कुछ यूरोपीय विद्वानों जैसे कि बिंगेन की हिल्डेगार्ड, अल्बर्टस मैग्नस और पवित्र रोमन सम्राट फ्रेडरिक द्वितीय ने प्राकृतिक इतिहास पर लिखा। यूरोपीय विश्वविद्यालयों के उदय का, हालांकि भौतिकी और दर्शनशास्त्र के विकास के लिए महत्वपूर्ण होने के बावजूद, जैविक छात्रवृत्ति पर बहुत कम प्रभाव पड़ा।[21]

पुनर्जागरण (Renaissance)

আরও দেখুন: History of anatomy, Scientific Revolution यूरोपीय पुनर्जागरण (European Renaissance) ने आनुभविक प्राकृतिक इतिहास और शरीर रचना विज्ञान (physiology) दोनों में रुचि को बढ़ाया। 1543 में, एंड्रिआस वेसेलियस (Andreas Vesalius) ने अपने प्रभावशाली मानव शरीर रचना ग्रंथ De humani corporis fabrica के साथ पश्चिमी चिकित्सा के आधुनिक युग की शुरुआत की, जो शवों के विच्छेदन पर आधारित था। वेसेलियस ऐसे anatomists (शरीर रचना वैज्ञानिकों) की श्रृंखला में पहले व्यक्ति थे जिन्होंने क्रमिक रूप से शरीर रचना विज्ञान और चिकित्सा में स्कोलैस्टिसिज़्म (scholasticism) की जगह अनुभववाद (empiricism) को अपनाया, और अधिकार तथा अमूर्त तर्क के बजाय प्रत्यक्ष अनुभव पर भरोसा किया। पादप-औषधि विज्ञान (Herbalism) के माध्यम से, चिकित्सा अप्रत्यक्ष रूप से पौधों के अध्ययन में नए सिरे से अनुभववाद का स्रोत भी बनी। ऑट्टो ब्रुन्फेल्स (Otto Brunfels), हिरोनिमूज़ बॉक (Hieronymus Bock) और लियोनहार्ट फुच्स (Leonhart Fuchs) ने जंगली पौधों पर व्यापक रूप से लिखा, जो पौधों के जीवन की पूरी श्रृंखला के लिए प्रकृति-आधारित दृष्टिकोण की शुरुआत थी।[22] बिएस्टियरी (Bestiaries)—एक ऐसी विधा जो जानवरों के प्राकृतिक और आलंकारिक दोनों प्रकार के ज्ञान को जोड़ती है—भी अधिक परिष्कृत हो गई, विशेष रूप से विलियम टर्नर, पिएरे बेलोन, गुइलौम रोंडाले (Guillaume Rondelet), कॉनराड गेस्नर (Conrad Gessner), और उलिस्से आल्ड्रोवांडी (Ulisse Aldrovandi) के काम के साथ।[23]

आल्ब्रेख्त ड्यूरर (Albrecht Dürer) और लियोनार्डो दा विंची जैसे कलाकार, जो अक्सर प्रकृतिविदों के साथ काम करते थे, जानवरों और मनुष्यों के शरीर में भी रुचि रखते थे, विस्तार से शरीर रचना विज्ञान (physiology) का अध्ययन करते थे और शारीरिक ज्ञान के विकास में योगदान देते थे।[24] कीमिया (alchemy) और प्राकृतिक जादू (natural magic) की परंपराओं ने भी, विशेष रूप से पैरासेल्सस (Paracelsus) के काम में, जीवित दुनिया के ज्ञान का दावा किया। कीमियागरों (alchemists) ने कार्बनिक पदार्थों को रासायनिक विश्लेषण के अधीन किया और जैविक तथा खनिज दोनों औषधि विज्ञान (pharmacology) के साथ खुलकर प्रयोग किए।[25] यह विश्व दृष्टिकोणों में एक बड़े परिवर्तन (यांत्रिकी दर्शन mechanical philosophy के उदय) का हिस्सा था जो 17वीं शताब्दी तक जारी रहा, क्योंकि प्रकृति एक जीव के रूप में के पारंपरिक महानगर को प्रकृति एक मशीन के रूप में महानगर द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया था।[26]

प्रबोधन युग (Age of Enlightenment)

আরও দেখুন: History of plant systematics 17वीं और 18वीं शताब्दी के अधिकांश समय में प्राकृतिक इतिहास पर व्यवस्थितीकरण (Systematizing), नामकरण और वर्गीकरण का वर्चस्व रहा। कार्ल लिनियस (Carl Linnaeus) ने 1735 में प्राकृतिक दुनिया के लिए एक बुनियादी वर्गीकरण (taxonomy) प्रकाशित किया (जिसके विभिन्न रूप तब से उपयोग में हैं), और 1750 के दशक में अपनी सभी जातियों (species) के लिए वैज्ञानिक नाम पेश किए।[27] जबकि लिनियस जातियों को एक डिज़ाइन किए गए पदानुक्रम के अपरिवर्तनीय भागों के रूप मेंकल्पित करते थे, 18वीं शताब्दी के अन्य महान प्रकृतिविद्, जॉर्ज-लुई लेक्लर्क, कॉम्टे डी बफन (Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon), ने जातियों को कृत्रिम श्रेणियों और जीवित रूपों को परिवर्तनशील के रूप में माना—यहाँ तक कि समान पूर्वजता (common descent) की संभावना का भी सुझाव दिया। हालांकि वह विकासवाद के विरोधी थे, फिर भी बफन विकासवादी विचार के इतिहास (history of evolutionary thought) में एक प्रमुख व्यक्ति हैं; उनका काम लैमार्क और डार्विन दोनों के विकासवादी सिद्धांतों को प्रभावित करेगा।[28]

नई प्रजातियों की खोज और उनका वर्णन तथा नमूनों का संग्रह करना शोधकर्ताओं और खोजकर्ताओं के लिए एक जुनून बन गया, इसके अलावा यह उद्यमियों के लिए एक लाभदायक व्यवसाय भी बन गया। वैज्ञानिक ज्ञान और रोमांच की तलाश में कई प्रकृतिवादियों ने पूरी दुनिया की यात्रा की।[29]

वेसैलियस के काम को अभी भी जीवित शरीरों (मनुष्यों और जानवरों दोनों के) पर प्रयोगों तक बढ़ाते हुए, विलियम हार्वे और अन्य प्राकृतिक दार्शनिकों ने रक्त, शिराओं और धमनियों की भूमिकाओं की जांच की। 1628 में हार्वे की डी मोटू कॉर्डिस गैलेन के सिद्धांत के अंत की शुरुआत थी, और सैंटोरियो सैंटोरियो के चयापचय (मेटाबोलिज्म) के अध्ययनों के साथ-साथ, इसने शरीर विज्ञान के लिए मात्रात्मक दृष्टिकोण के एक प्रभावशाली मॉडल के रूप में कार्य किया।[30]

17वीं शताब्दी की शुरुआत में, जीव विज्ञान की सूक्ष्म-दुनिया (माइक्रो-वर्ल्ड) अभी खुलनी शुरू ही हुई थी। कुछ लेंस निर्माताओं और प्राकृतिक दार्शनिकों ने 16वीं शताब्दी के उत्तरार्ध से कच्चे सूक्ष्मदर्शी (माइक्रोस्कोप) बनाना शुरू कर दिया था, और रॉबर्ट हुक ने 1665 में अपने स्वयं के संयुक्त सूक्ष्मदर्शी के साथ किए गए अवलोकनों के आधार पर प्रभावशाली पुस्तक माइक्रोग्राफ़िया प्रकाशित की। लेकिन 1670 के दशक में लेंस बनाने की कला में एंटनी वैन लीउवेनहोक के नाटकीय सुधारों के बाद ही—जिन्होंने अंततः एक ही लेंस से 200 गुना तक आवर्धन (मैग्निफिकेशन) उत्पन्न किया—विद्वानों ने शुक्राणु (स्पर्मेटोजोआ), बैक्टीरिया, इन्फ्यूसोरीया और सूक्ष्म जीवन की पूर्ण विचित्रता और विविधता की खोज की। डैन स्वैमरडैम द्वारा किए गए इसी तरह के अनुसंधानों ने कीटविज्ञान में एक नई रुचि पैदा की और सूक्ष्मदर्शीय विच्छेदन (डिसेक्शन) तथा अभिरंजन (स्टेनिंग) की बुनियादी तकनीकों का निर्माण किया।[31]

जैसे-जैसे सूक्ष्म दुनिया का विस्तार हो रहा था, स्थूल दुनिया (मैक्रोस्कोपिक वर्ल्ड) सिकुड़ रही थी। जॉन रे जैसे वनस्पतिविदों ने दुनिया भर से भेजे गए नवनिर्मित जीवों की बाढ़ को एक सुसंगत वर्गीकरण (टैक्सोनॉमी) और एक सुसंगत धर्मशास्त्र (प्राकृतिक धर्मशास्त्र) में शामिल करने के लिए काम किया।[32] एक अन्य बाढ़, यानी नूह की बाढ़ (नोशियन फ्लड) पर बहस ने जीवाश्म विज्ञान (पेलियोन्टोलॉजी) के विकास को उत्प्रेरित किया; 1669 में निकोलस स्टेनो ने एक निबंध प्रकाशित किया कि कैसे जीवित जीवों के अवशेष तलछट की परतों में फंस सकते हैं और जीवाश्म (फ़ॉसिल्स) उत्पन्न करने के लिए खनिजीकृत हो सकते हैं। हालांकि जीवाश्मीकरण के बारे में स्टेनो के विचार प्राकृतिक दार्शनिकों के बीच अच्छी तरह से जाने जाते थे और उन पर काफी बहस होती थी, लेकिन पृथ्वी की आयु और विलुप्ति जैसे मुद्दों के दार्शनिक और धार्मिक बहसों के कारण 18वीं शताब्दी के अंत तक सभी प्रकृतिवादियों द्वारा सभी जीवाश्मों की एक जैविक उत्पत्ति को स्वीकार नहीं किया गया था।[33]

19वीं शताब्दी: जैविक विषयों का उद्भव

19वीं शताब्दी तक, जीव विज्ञान का दायरा मुख्य रूप से चिकित्सा (जो रूप और कार्य यानी शरीर विज्ञान के प्रश्नों की जांच करती थी) और प्राकृतिक इतिहास (जो जीवन की विविधता और जीवन के विभिन्न रूपों के बीच तथा जीवन और निर्जीव के बीच की अंतःक्रियाओं से संबंधित था) के बीच विभाजित था। 1900 तक, इन क्षेत्रों का एक बड़ा हिस्सा ओवरलैप हो गया, जबकि प्राकृतिक इतिहास (और इसके समकक्ष प्राकृतिक दर्शन) ने बड़े पैमाने पर अधिक विशिष्ट वैज्ञानिक विषयों—कोशिका विज्ञान (साइटोलॉजी), जीवाणु विज्ञान (बैक्टीरियोलॉजी), आकारिकी (मॉर्फोलॉजी), भ्रूण विज्ञान, भूगोल, और भूविज्ञान—के लिए रास्ता छोड़ दिया था।

बायोलॉजी (जीव विज्ञान) शब्द का प्रयोग

ग्रीक βίος (bíos) 'जीवन', (आदि-भारत-यू यूरोपीय भाषा मूल *gwei-, जीने से) और λογία (logia) 'अध्ययन' से। यह यौगिक शब्द 1766 में प्रकाशित माइकल क्रिस्टॉप हानोव के Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologia, biologia, phytologia generalis et dendrologia के वॉल्यूम 3 के शीर्षक में प्रकट होता है। आधुनिक अर्थ में 'बायोलॉजी' शब्द सबसे पहले स्वतंत्र रूप से थॉमस बेडोएज़ (1799 में),[34] कार्ल फ्रेडरिक बर्डाच (1800 में), गॉटफ्रेड रेनहोल्ड ट्रेविरानास (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802) और जीन-बैप्टिस्ट लैमार्क (Hydrogéologie, 1802) द्वारा पेश किया गया प्रतीत होता है।[35][36][37]

"बायोलॉजी" (biology) शब्द के प्रचलन में आने से पहले, जीवों और पौधों के अध्ययन के लिए कई अन्य शब्दों का उपयोग किया जाता था। प्राकृतिक इतिहास (Natural history) का संबंध जीवविज्ञान के वर्णनात्मक पहलुओं से था, हालांकि इसमें खनिज विज्ञान (mineralogy) और अन्य गैर-जैविक क्षेत्र भी शामिल थे; मध्यकाल से लेकर पुनर्जागरण काल ​​तक, प्राकृतिक इतिहास का एकीकृत ढांचा स्काला नातुराए (scala naturae) या महान श्रृंखला (Great Chain of Being) था। प्राकृतिक दर्शन (Natural philosophy) और प्राकृतिक धर्मशास्त्र (natural theology) के अंतर्गत पौधों और जंतुओं के जीवन का वैचारिक और आध्यात्मिक आधार आता था, जिसके तहत इस समस्या का अध्ययन किया जाता था कि जीव क्यों अस्तित्व में हैं और वे वैसा व्यवहार क्यों करते जैसा वे करते हैं, हालांकि इन विषयों में वह सब भी शामिल था जिसे अब भूविज्ञान (geology), भौतिकी (physics), रसायन विज्ञान (chemistry), और खगोल विज्ञान (astronomy) कहा जाता है। शरीर क्रिया विज्ञान (physiology) और (वानस्पतिक) औषध विज्ञान (pharmacology) चिकित्सा विज्ञान के क्षेत्र थे। 18वीं और 19वीं शताब्दी में बायोलॉजी को व्यापक रूप से अपनाए जाने से पहले वनस्पति विज्ञान (Botany), जंतु विज्ञान (Zoology), और (जीवाश्मों के मामले में) भूविज्ञान (Geology) ने प्राकृतिक इतिहास और प्राकृतिक दर्शन का स्थान ले लिया।[38][39] आज के समय में भी, "बॉटनी" और "जूलॉजी" का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, हालांकि जीवविज्ञान की अन्य उप-शाखाएं भी इनके साथ जुड़ चुकी हैं।

प्राकृतिक इतिहास और प्राकृतिक दर्शन

আরও দেখুন: Humboldtian science 19वीं शताब्दी के शुरुआती से मध्य दौर में प्रकृतिविदों द्वारा की गई व्यापक यात्राओं के परिणामस्वरूप जीवों की विविधता और उनके वितरण के बारे में प्रचुर मात्रा में नई जानकारी प्राप्त हुई। अलेक्जेंडर वॉन हंबोल्ट (Alexander von Humboldt) का कार्य विशेष रूप से महत्वपूर्ण था, जिन्होंने प्राकृतिक दर्शन (अर्थात भौतिकी और रसायन विज्ञान) के मात्रात्मक दृष्टिकोणों का उपयोग करके जीवों और उनके पर्यावरण के बीच के संबंधों (यानी, प्राकृतिक इतिहास के क्षेत्र) का विश्लेषण किया। हंबोल्ट के काम ने जैव भूगोल (biogeography) की नींव रखी और वैज्ञानिकों की कई पीढ़ियों को प्रेरित किया।[40]

भूविज्ञान और पुराजीवविज्ञान

আরও দেখুন: History of geology, History of paleontology भूविज्ञान के उभरते हुए अनुशासन ने प्राकृतिक इतिहास और प्राकृतिक दर्शन को भी एक-दूसरे के करीब ला दिया; स्तरीकीय कॉलम (stratigraphic column) की स्थापना ने जीवों के स्थानिक वितरण को उनके कालिक वितरण से जोड़ा, जो विकास के सिद्धांतों का एक प्रमुख अग्रदूत था। जॉर्ज कुविये (Georges Cuvier) और अन्य लोगों ने 1790 के दशक के उत्तरार्ध और 19वीं शताब्दी की शुरुआत में तुलनात्मक शरीर रचना विज्ञान (comparative anatomy) और पुराजीवविज्ञान (paleontology) में भारी प्रगति की। व्याख्यानों और शोध-पत्रों की एक श्रृंखला में, जिसमें जीवित स्तनधारियों और जीवाश्म अवशेषों के बीच विस्तृत तुलना की गई थी, कुविये यह स्थापित करने में सक्षम हुए कि जीवाश्म उन प्रजातियों के अवशेष थे जो विलुप्त हो चुकी थीं—न कि दुनिया में कहीं और अभी भी जीवित रहने वाली प्रजातियों के अवशेष, जैसा कि व्यापक रूप से माना जाता था।[41] गिड़ियन मेंटेल (Gideon Mantell), विलियम बकलैंड (William Buckland), मैरी एनिंग (Mary Anning) और रिचर्ड ओवेन (Richard Owen) आदि द्वारा खोजे और वर्णित किए गए जीवाश्मों ने यह स्थापित करने में मदद की कि वहाँ 'सरीसृपों का युग' था जो प्रागैतिहासिक स्तनधारियों से भी पहले आया था। इन खोजों ने जनता की कल्पना को आकर्षित किया और पृथ्वी पर जीवन के इतिहास पर ध्यान केंद्रित किया।[42] इनमें से अधिकांश भूवैज्ञानिक विनाशवाद (catastrophism) के समर्थक थे, लेकिन चार्ल्स लायल की प्रभावशाली पुस्तक प्रिंसिपल्स ऑफ़ जियोलॉजी (1830) ने हटन के एकरूपतावाद (uniformitarianism) को लोकप्रिय बनाया, जो एक ऐसा सिद्धांत था जिसने भूवैज्ञानिक अतीत और वर्तमान को समान शर्तों पर समझाया।[43]

विकास और जीव-भूगोल

আরও দেখুন: History of evolutionary thought, History of speciation

डार्विन से पहले का सबसे महत्वपूर्ण विकासवादी सिद्धांत जीन-बातिस्त लैमार्क (Jean-Baptiste Lamarck) का था; अर्जित लक्षणों की वंशागति (वंशागति का एक ऐसा तंत्र जो 20वीं सदी तक व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता था) पर आधारित, इसने सबसे निचले सूक्ष्मजीव से लेकर मनुष्यों तक फैले विकास की एक श्रृंखला का वर्णन किया।[44] ब्रिटिश प्रकृतिवादी चार्ल्स डार्विन ने हम्बोल्ट के जीव-भूगोल दृष्टिकोण, लायल के एकरूपतावादी भूविज्ञान, जनसंख्या वृद्धि पर थॉमस माल्थस के लेखन, और अपनी स्वयं की आकारिकी (morphological) विशेषज्ञता को मिलाकर, प्राकृतिक चयन (natural selection) पर आधारित एक अधिक सफल विकासवादी सिद्धांत बनाया; इसी तरह के साक्ष्यों ने अल्फ्रेड रसेल वैलस (Alfred Russel Wallace) को स्वतंत्र रूप से उन्हीं निष्कर्षों पर पहुँचने के लिए प्रेरित किया।[45]

1859 में डार्विन के सिद्धांत का प्रकाशन On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life में होना, आधुनिक जीवविज्ञान के इतिहास में अक्सर केंद्रीय घटना माना जाता है। एक प्रकृतिवादी (naturalist) के रूप में डार्विन की स्थापित विश्वसनीयता, इस कृति का संयत स्वर, और सबसे बढ़कर प्रस्तुत साक्ष्यों की भारी शक्ति और मात्रा ने, Origin को वहाँ सफल बना दिया जहाँ पिछले विकासवादी ग्रंथ, जैसे कि अज्ञात लेखक वाला Vestiges of Creation, असफल हो गए थे। 19वीं शताब्दी के अंत तक अधिकांश वैज्ञानिक विकास (evolution) और सामान्य वंश (कॉमन डिसेंट) से आश्वस्त हो चुके थे। हालाँकि, प्राकृतिक चयन (natural selection) को 20वीं शताब्दी के अच्छी खासी अवधि तक विकास के प्राथमिक तंत्र के रूप में स्वीकार नहीं किया गया था, क्योंकि आनुवंशिकता के अधिकांश समकालीन सिद्धांत यादृच्छिक भिन्नता (random variation) की वंशागति के साथ असंगत प्रतीत होते थे।[46]

वैलेस ने, डी कैंडोल, हंबोल्ट और डार्विन के पिछले कार्यों को आगे बढ़ाते हुए, प्राणी-भूगोल (जूजोग्राफी) में महत्वपूर्ण योगदान दिए। रूपांतरण परिकल्पना में अपनी रुचि के कारण, उन्होंने पहले दक्षिण अमेरिका और फिर मलय द्वीपसमूह में अपने क्षेत्र-कार्य (फील्ड वर्क) के दौरान निकट से संबंधित जातियों के भौगोलिक वितरण पर विशेष ध्यान दिया। द्वीपसमूह में रहते हुए उन्होंने वैलेस रेखा की पहचान की, जो स्पाइस आइलैंड्स (मसाला द्वीप समूह) से गुजरती हुई द्वीपसमूह के जीवजात (fauna) को एक एशियाई क्षेत्र और एक न्यू गिनी/ऑस्ट्रेलियाई क्षेत्र में विभाजित करती है। उनका मुख्य प्रश्न यह था कि इतने समान जलवायु वाले द्वीपों का जीवजात इतना भिन्न क्यों होना चाहिए, जिसका उत्तर केवल उनकी उत्पत्ति पर विचार करके ही दिया जा सकता था। 1876 में उन्होंने द जियोग्राफिकल डिस्ट्रीब्यूशन ऑफ एनिमल्स लिखा, जो आधी शताब्दी से अधिक समय तक मानक संदर्भ ग्रंथ रहा, और 1880 में इसका एक क्रम, आइलैंड लाइफ, लिखा जो द्वीप जैव-भूगोल (island biogeography) पर केंद्रित था। उन्होंने पक्षियों के भौगोलिक वितरण का वर्णन करने के लिए फिलिप स्केल्टर द्वारा विकसित छह-क्षेत्रीय प्रणाली को सभी प्रकार के जानवरों तक विस्तारित किया। भौगोलिक क्षेत्रों में जानवरों के समूहों पर डेटा सारणीबद्ध करने की उनकी पद्धति ने विच्छिन्नताओं (discontinuities) को उजागर किया; और विकास के प्रति उनकी समझ ने उन्हें तार्किक स्पष्टीकरण प्रस्तावित करने की अनुमति दी, जो पहले नहीं किया गया था।[47][48]

[49] डार्विन की 'ऑरिजिन ऑफ स्पीशीज़' के बाद, फ्रांसिस गाल्टन और बायोमेट्रिशियन (बायोमीट्रिशियंस) के काम के साथ वंशागति (हेरेडिटी) का वैज्ञानिक अध्ययन तेज़ी से बढ़ा। अनुवंशिकी (जेनेटिक्स) की उत्पत्ति आमतौर पर 1866 में भिक्षु (मोंक) ग्रेगर मेंडेल के काम से जोड़ी जाती है, जिन्हें बाद में वंशागति के नियमों का श्रेय दिया गया। हालांकि, उनके काम को 35 साल बाद तक महत्वपूर्ण के रूप में मान्यता नहीं मिली थी। इस बीच, वंशागति के विभिन्न सिद्धांतों (पैंगेनेसिस, ऑर्थोजेनेसिस, या अन्य तंत्रों पर आधारित) पर गरमागरम बहस हुई और जाँच की गई।[50] भ्रूणविज्ञान (एम्ब्रियोलॉजी) और पारिस्थितिकी (इकोलॉजी) भी केंद्रीय जैविक क्षेत्र बन गए, खासकर जब वे विकास से जुड़े थे और एर्न्स्ट हेकेल के काम में लोकप्रिय हुए थे। हालाँकि, 19वीं सदी का अधिकांश वंशागति का काम प्राकृतिक इतिहास के दायरे में नहीं, बल्कि प्रायोगिक शरीर क्रिया विज्ञान (एक्सपेरिमेंटल फिजियोलॉजी) के दायरे में था।

शरीर क्रिया विज्ञान (फिजियोलॉजी)

19वीं सदी के दौरान, शरीर क्रिया विज्ञान का दायरा काफी बढ़ गया, जो मुख्य रूप से एक चिकित्सकीय रूप से उन्मुख क्षेत्र से जीवन की भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं की व्यापक जाँच बन गया—जिसमें मनुष्य के अलावा पौधे, जानवर और यहाँ तक कि सूक्ष्मजीव भी शामिल थे। जीवित चीजें मशीनों की तरह हैं जैविक (और सामाजिक) सोच में एक प्रमुख रूपक बन गया।[51]

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कोशिका सिद्धांत, भ्रूणविज्ञान और रोगाणु सिद्धांत

सूक्ष्मदर्शिकी (microscopy) में हुई प्रगति का भी जैविक चिंतन पर गहरा प्रभाव पड़ा। 19वीं शताब्दी के शुरुआती दौर में कई जीववैज्ञानिकों ने कोशिका के केंद्रीय महत्व को रेखांकित किया। 1838 और 1839 में, श्लाइडेन और श्वान ने इन विचारों का प्रचार करना शुरू किया कि (1) जीवों की मूल इकाई कोशिका है और (2) व्यक्तिगत कोशिकाओं में जीवन की सभी विशेषताएँ होती हैं, हालांकि वे इस विचार के खिलाफ थे कि (3) सभी कोशिकाएँ अन्य कोशिकाओं के विभाजन से उत्पन्न होती हैं। फिर भी, रॉबर्ट रेमाक और रुडोल्फ विर्चो के काम की बदौलत 1860 के दशक तक अधिकांश जीववैज्ञानिकों ने उस सिद्धांत के तीनों मुख्य बिंदुओं को स्वीकार कर लिया जिसे कोशिका सिद्धांत (cell theory) के रूप में जाना जाने लगा।[56]

कोशिका सिद्धांत ने जीववैज्ञानिकों को व्यक्तिगत जीवों को अलग-अलग कोशिकाओं के परस्पर निर्भर समुच्चय के रूप में नए सिरे से देखने के लिए प्रेरित किया। साइटोलॉजी (cytology) के उभरते क्षेत्र के वैज्ञानिकों ने, जो अधिकाधिक शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शियों और नई रंजन (स्टेनिंग) विधियों से लैस थे, जल्द ही पाया कि शुरुआती सूक्ष्मदर्शिविदों द्वारा वर्णित समरूप तरल पदार्थ से भरे कक्षों की तुलना में एकल कोशिकाएँ भी कहीं अधिक जटिल थीं। रॉबर्ट ब्राउन ने 1831 में केंद्रक (nucleus) का वर्णन किया था, और 19वीं शताब्दी के अंत तक कोशिका वैज्ञानिकों ने कई प्रमुख कोशिका घटकों की पहचान कर ली थी: गुणसूत्र (chromosomes), तारककाय (centrosomes), माइटोकॉन्ड्रिया, क्लोरोप्लास्ट, और रंजन द्वारा दृश्यमान बनाई गई अन्य संरचनाएं। 1874 और 1884 के बीच वाल्थर फ्लेमिंग ने समसूत्री विभाजन (mitosis) के अलग-अलग चरणों का वर्णन किया, यह दर्शाते हुए कि वे रंजन के आर्टिफैक्ट (artifacts) नहीं थे बल्कि जीवित कोशिकाओं में होते थे, और इसके अलावा, कोशिका के विभाजित होने और पुत्री कोशिका के उत्पन्न होने से ठीक पहले गुणसूत्रों की संख्या दोगुनी हो जाती है। कोशिका प्रजनन पर अधिकांश शोध अगस्त वीज़मैन के आनुवंशिकता के सिद्धांत में एकजुट हुए: उन्होंने केंद्रक (विशेष रूप से गुणसूत्रों) को आनुवंशिक सामग्री के रूप में पहचाना, कायिक कोशिकाओं (somatic cell) और जनन कोशिकाओं (germ cell) के बीच के अंतर का प्रस्ताव रखा (यह तर्क देते हुए कि जनन कोशिकाओं के लिए गुणसूत्र की संख्या आधी होनी चाहिए, जो मीयोसिस की अवधारणा का अग्रदूत है), और ह्यूगो डी व्रीस के पैंजेनेसिस (Pangenesis) के सिद्धांत को अपनाया। वीज़मैनवाद का अत्यधिक प्रभाव था, विशेष रूप से प्रायोगिक भ्रूणविज्ञान के नए क्षेत्र में।[57]

1850 के दशक के मध्य तक रोग के मियाज़्मा सिद्धांत (miasma theory) की जगह काफी हद तक रोग के रोगाणु सिद्धांत (germ theory) ने ले ली, जिससे सूक्ष्मजीवों और जीवन के अन्य रूपों के साथ उनकी अंतःक्रियाओं में व्यापक रुचि पैदा हुई। 1880 के दशक तक, बैक्टीरियोविज्ञान एक सुसंगत अनुशासन बनता जा रहा था, विशेष रूप से रॉबर्ट कॉख के काम के माध्यम से, जिन्होंने पेट्री डिश में विशिष्ट पोषक तत्वों वाले अगर जैल पर शुद्ध संवर्धन (pure cultures) उगाने की विधियाँ पेश कीं। यह लंबे समय से चले आ रहे विचार कि जीवित जीव आसानी से निर्जीव पदार्थों से उत्पन्न हो सकते हैं (स्पॉन्टेनियस जनरेशन), लुई पाश्चर द्वारा किए गए प्रयोगों की एक श्रृंखला में खंडन किया गया, जबकि जीववाद बनाम यांत्रिकता (अरुस्त और यूनानी परमाणुवादियों के समय से एक चिरस्थायी मुद्दा) पर बहसें तेजी से जारी रहीं।[58]

कार्बनिक रसायन विज्ञान और प्रायोगिक शरीर विज्ञान का उदय

रसायन विज्ञान में, एक केंद्रीय मुद्दा कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों के बीच का अंतर था, विशेष रूप से किण्वन (fermentation) और सड़न (putrefaction) जैसे कार्बनिक परिवर्तनों के संदर्भ में। अरस्तू के समय से इन्हें अनिवार्य रूप से जैविक (जैविक शक्तिवादी) प्रक्रियाएँ माना जाता था। हालाँकि, फ्रेडरिक वोहलर, जस्टस लीबिघ और उभरते हुए कार्बनिक रसायन विज्ञान क्षेत्र के अन्य अग्रणियों—लावोइज़िए के काम को आगे बढ़ाते हुए—यह दिखाया कि कार्बनिक दुनिया का विश्लेषण अक्सर भौतिक और रासायनिक तरीकों से किया जा सकता है। 1828 में वोहलर ने दिखाया कि कार्बनिक पदार्थ यूरिया (urea) को ऐसे रासायनिक साधनों द्वारा बनाया जा सकता है जिसमें जीवन शामिल नहीं है, जिससे जीव-शक्तिवाद को एक शक्तिशाली चुनौती मिली। रासायनिक परिवर्तनों को प्रभावित करने वाले कोशिका अर्क ("किण्वक") की खोज की गई थी, जिसकी शुरुआत 1833 में डायस्टेस (diastase) के साथ हुई थी। 19. शताब्दी के अंत तक एंजाइमों की अवधारणा अच्छी तरह से स्थापित हो चुकी थी, हालांकि रासायनिक गतिकी के समीकरणों को 20. शताब्दी की शुरुआत तक एंजाइमी प्रतिक्रियाओं पर लागू नहीं किया गया था।[59]

क्लाउड बर्नार्ड जैसे शरीर-क्रिया वैज्ञानिकों ने (विविसेक्शन और अन्य प्रायोगिक विधियों के माध्यम से) जीवित शरीरों के रासायनिक और भौतिक कार्यों का अभूतपूर्व स्तर पर पता लगाया, जिससे अंतःस्राव विज्ञान (एक ऐसा क्षेत्र जो 1902 में पहले हार्मोन, सिक्रेटिन की खोज के बाद तेजी से विकसित हुआ), बायोमैकेनिक्स, और पोषण एवं पाचन के अध्ययन की नींव रखी गई। 19. शताब्दी के उत्तरार्ध में चिकित्सा और जीव विज्ञान दोनों के भीतर प्रायोगिक शरीर-क्रिया विज्ञान के तरीकों का महत्व और विविधता नाटकीय रूप से बढ़ गई। जीवन प्रक्रियाओं का नियंत्रण और हेरफेर एक केंद्रीय चिंता बन गया, और प्रयोग को जैविक शिक्षा के केंद्र में रखा गया।[60]

बीसवीं सदी के जैविक विज्ञान

20. शताब्दी की शुरुआत में, जैविक अनुसंधान काफी हद तक एक व्यावसायिक प्रयास था। अधिकांश काम अभी भी प्राकृतिक इतिहास पद्धति में किया जाता था, जो प्रयोग-आधारित कारणात्मक स्पष्टीकरणों की तुलना में morphological (रूपात्मक) और phylogenetic (जातवृत्तीय) विश्लेषण पर जोर देता था। हालाँकि, एंटी-वाइटलिस्ट (जीव-शक्तिवाद विरोधी) प्रायोगिक शरीर-क्रिया वैज्ञानिक और भ्रूणविज्ञानी, विशेष रूप से यूरोप में, तेजी से प्रभावशाली हो रहे थे। 1900 और 1910 के दशक में विकास, आनुवंशिकता और चयापचय के लिए प्रायोगिक दृष्टिकोणों की जबरदस्त सफलता ने जीव विज्ञान में प्रयोग की शक्ति को प्रदर्शित किया। आने वाले दशकों में, प्रायोगिक कार्य ने अनुसंधान के प्रमुख तरीके के रूप में प्राकृतिक इतिहास का स्थान ले लिया।[61]

पारिस्थितिकी और पर्यावरण विज्ञान

আরও দেখুন: पारिस्थितिकी का इतिहास

20वीं शताब्दी की शुरुआत में, प्रकृतिवादियों के सामने अपनी पद्धतियों में कठोरता और अधिमानतः प्रयोग को शामिल करने का बढ़ता दबाव था, जैसा कि नए प्रमुख प्रयोगशाला-आधारित जैविक विषयों ने किया था। पारिस्थितिकी रसायनविदों द्वारा अग्रणी जैव-भू-रासायनिक चक्र की अवधारणा के साथ जीव-भूगोल के संयोजन के रूप में उभरी थी; फील्ड जीवविज्ञानियों ने क्वाड्रेट जैसी मात्रात्मक (quantitative) पद्धतियां विकसित कीं और पारंपरिक प्राकृतिक इतिहास से अपने काम को और अलग दिखाने के लिए क्षेत्र (field) के वास्ते प्रयोगशाला उपकरणों और कैमरों को अनुकूलित किया। प्रकृतिवादियों ने जीवित दुनिया की अनिश्चितता को कम करने के लिए वह सब किया जो वे कर सकते थे, जैसे कि प्रयोगशाला प्रयोग करना और बगीचों जैसे अर्ध-नियंत्रित प्राकृतिक वातावरणों का अध्ययन करना; कार्नेगी स्टेशन फॉर एक्सपेरिमेंटल इवोल्यूशन और मरीन बायोलॉजिकल लेबोरेटरी जैसे नए संस्थानों ने जीवों के संपूर्ण जीवन चक्र के माध्यम से उनका अध्ययन करने के लिए अधिक नियंत्रित वातावरण प्रदान किया।[62]

1900 और 1910 के दशक में हेनरी चांडलर कॉवेल्स और फ्रेडरिक क्लेमेंट्स द्वारा अग्रणी पारिस्थितिक अनुक्रमण (ecological succession) की अवधारणा, शुरुआती वनस्पति पारिस्थितिकी में महत्वपूर्ण थी।[63] अल्फ्रेड लोटका के शिकारी-शिकार समीकरण, झीलों और नदियों के जीव-भूगोल और जैव-भू-रासायनिक संरचना पर जी. एवलिन हचिंसन के अध्ययन (सरोविज्ञान) तथा पशु खाद्य श्रृंखलाओं पर चार्ल्स एल्टन के अध्ययन उन मात्रात्मक पद्धतियों के क्रम में अग्रणी थे जिन्होंने विकसित हो रही पारिस्थितिक विशेषताओं पर अधिकार जमाया। पारिस्थितिकी 1940 और 1950 के दशक में एक स्वतंत्र अनुशासन बन गई, जब यूजीन पी. ओडुम ने पारिस्थितिकी तंत्र पारिस्थितिकी की कई अवधारणाओं का संश्लेषण किया, जिससे जीवों के समूहों के बीच के संबंधों (विशेष रूप से सामग्री और ऊर्जा संबंधों) को इस क्षेत्र के केंद्र में रखा गया।[64]

1960 के दशक में, जैसे-जैसे विकासवादी सिद्धांतकारों ने चयन की कई इकाइयों (चयन की इकाई) की संभावना का पता लगाया, पारिस्थितिकीविद् विकासवादी दृष्टिकोणों की ओर मुड़े। जनसंख्या पारिस्थितिकी (population ecology) में, समूह चयन (group selection) पर बहस संक्षिप्त लेकिन जोरदार थी; 1970 तक, अधिकांश जीवविज्ञانی इस बात से सहमत थे कि प्राकृतिक चयन व्यक्तिगत जीवों के स्तर से ऊपर शायद ही कभी प्रभावी होता था। हालाँकि, पारिस्थितिक तंत्र का विकास, एक स्थायी शोध केंद्र बन गया। पर्यावरण आंदोलन के उदय के साथ पारिस्थितिकी तेजी से फैली; अंतर्राष्ट्रीय जैविक कार्यक्रम ने पारिस्थितिकी तंत्र पारिस्थितिकी और दबाव वाली पर्यावरणीय समस्याओं पर बिग साइंस की पद्धतियों (जो भौतिक विज्ञान में बहुत सफल रही थीं) को लागू करने का प्रयास किया, जबकि छोटे पैमाने के स्वतंत्र प्रयासों जैसे द्विपीय जैव भूगोल और हबर्ड ब्रुक एक्सपेरिमेंटल फॉरेस्ट ने तेजी से विविध होते अनुशासन के दायरे को फिर से परिभाषित करने में मदद की।[65]

शास्त्रीय आनुवंशिकी, आधुनिक संश्लेषण, और विकासवादी सिद्धांत

আরও দেখুন: आनुवंशिकी का इतिहास, मॉडल जीवों का इतिहास, आधुनिक संश्लेषण (20वीं शताब्दी)

1900 का वर्ष कार्ल कॉरेन्स द्वारा मेंडेल के काम की तथाकथित पुनः खोज (rediscovery of Mendel) का प्रतीक था, जो मेंडेल के नियमों (जो वास्तव में मेंडेल के कार्य में मौजूद नहीं थे) पर पहुँचे।[66] इसके तुरंत बाद, कोशिका वैज्ञानिकों (सेल बायोलॉजिस्ट) ने प्रस्ताव रखा कि गुणसूत्र आनुवंशिक पदार्थ थे। इसे 1910 और 1915 के बीच कार्ल कॉरेन्स और अन्य लोगों द्वारा आनुवंशिकता के "मेंडेलियन-गुणसूत्र सिद्धांत" (Mendelian-chromosome theory) के रूप में अपनाया गया। थॉमस हंट मॉर्गन और उनकी मक्खी प्रयोगशाला के "ड्रोसोफिलाविदों" ने इसे एक नए मॉडल जीव पर लागू किया।[67] उन्होंने सहलग्नता (linkage) को समझाने के लिए क्रॉसिंग ओवर (जीन विनिमय) की परिकल्पना की और फल मक्खी ड्रोसोफिला मेलैनोगास्टर के आनुवंशिक मानचित्र (जेनेटिक मैप) तैयार किए, जो एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला मॉडल जीव बन गया।[68]

ह्यूगो डी व्रीस ने नई आनुवंशिकी को विकास (evolution) से जोड़ने की कोशिश की; आनुवंशिकता और संकरण (हाइब्रिडाइजेशन) के साथ अपने काम के आधार पर, उन्होंने उत्परिवर्तनवाद (म्यूटेनिज्म) के सिद्धांत का प्रस्ताव रखा, जिसे 20वीं शताब्दी की शुरुआत में व्यापक रूप से स्वीकार किया गया था। लामार्कवाद, या उपार्जित लक्षणों की वंशागति के सिद्धांत के भी कई अनुयायी थे। डार्विनवाद को बायोमेट्रिशियनों (जैव सांख्यिकीविदों) द्वारा अध्ययन किए गए निरंतर परिवर्तनशील लक्षणों के साथ असंगत माना गया, जो केवल आंशिक रूप से आनुवंशिक प्रतीत होते थे। 1920 और 1930 के दशक में—मेंडेलियन-गुणसूत्र सिद्धांत की स्वीकृति के बाद—आर.ए. फिशर, जे.बी.एस. हॉलैंडे और स्यूवेल राइट के कार्य के साथ समष्टि आनुवंशिकी (पॉपुलेशन जेनेटिक्स) अनुशासन के उद्भव ने, प्राकृतिक चयन द्वारा विकास के विचार को मेंडेलियन आनुवंशिकी के साथ एकजुट किया, जिससे आधुनिक संश्लेषण (मॉडर्न सिंथेसिस) का निर्माण हुआ। उपार्जित लक्षणों की वंशागति को खारिज कर दिया गया, जबकि आनुवंशिक सिद्धांतों के परिपक्व होने के साथ उत्परिवर्तनवाद पीछे छूट गया।[69]

इस शताब्दी के उत्तरार्ध में, समष्टि आनुवंशिकी (population genetics) के विचारों को व्यवहार की आनुवंशिकी (genetics of behavior), सामाजिक जीवविज्ञान (sociobiology), और विशेष रूप से मनुष्यों में, विकासवादी मनोविज्ञान (evolutionary psychology) के नए अनुशासन में लागू किया जाने लगा। 1960 के दशक में डब्ल्यू. डी. हैमिलटन (W.D. Hamilton) और अन्य ने समीपस्थ चयन (kin selection) के माध्यम से विकासवादी दृष्टिकोण से परपोषी प्रेम या परमार्थवाद (altruism) को समझाने के लिए खेल सिद्धांत (game theory) के दृष्टिकोण विकसित किए। अंतःसहजीविता (endosymbiosis) के माध्यम से उच्च जीवों की संभावित उत्पत्ति, और विकास के जीन-केंद्रित दृष्टिकोण (जो चयन को विकास का प्रमुख कारण मानता था) तथा तटस्थ सिद्धांत (जो आनुवंशिक बहाव (genetic drift) को एक प्रमुख कारक बनाता था) में आणविक विकास के लिए विपरीत दृष्टिकोणों ने विकासवादी सिद्धांत में अनुकूलनवाद (adaptationism) और आकस्मिकता (contingency) के उचित संतुलन पर लगातार चलने वाली बहसों को जन्म दिया।[70]

1970 के दशक में स्टीफन जे गूड (Stephen Jay Gould) और नाइल्स एल्ड्रिज (Niles Eldredge) ने बिंदुकृत संतुलन (punctuated equilibrium) के सिद्धांत का प्रस्ताव रखा, जिसके अनुसार स्थिरता जीवाश्म रिकॉर्ड की सबसे प्रमुख विशेषता है, और अधिकांश विकासवादी परिवर्तन अपेक्षाकृत कम समय अवधि में तेजी से होते हैं।[71] 1980 में लुई वाल्टर अल्वारेज़ (Luis Walter Alvarez) और वाल्टर अल्वारेज़ (Walter Alvarez) ने उस परिकल्पना को प्रस्तावित किया जिसमें एक टक्कर की घटना (impact event) को क्रिटेशियस-पेलियोजीन विलोपन घटना के लिए जिम्मेदार बताया गया था।[72] इसके अलावा 1980 के दशक की शुरुआत में, जैक सेपकोस्की (Jack Sepkoski) और डेविड एम. रौप (David M. Raup) द्वारा प्रकाशित समुद्री जीवों के जीवाश्म रिकॉर्ड के सांख्यिकीय विश्लेषण से पृथ्वी पर जीवन के इतिहास में सामूहिक विलोपन की घटनाओं (mass extinction events) के महत्व की बेहतर समझ पैदा हुई।[73]

जैविक रसायन विज्ञान, सूक्ष्म जीव विज्ञान, और आणविक जीव विज्ञान

আরও দেখুন: History of biochemistry, History of molecular biology

19वीं शताब्दी के अंत तक, ड्रग मेटाबॉलिज्म के सभी प्रमुख मार्गों के साथ-साथ प्रोटीन और फैटी एसिड चयापचय (मेटाबॉलिज्म) और यूरिया संश्लेषण की रूपरेखा की खोज कर ली गई थी।[74] 20वीं शताब्दी के शुरुआती दशकों में, मानव पोषण में भोजन के सूक्ष्म घटकों, यानी विटामिन को अलग करने और संश्लेषित करने का कार्य शुरू हुआ। क्रोमैटोग्राफी और इलेक्ट्रोफोरेसिस जैसी बेहतर प्रयोगशाला तकनीकों के कारण शारीरिक रसायन विज्ञान (physiological chemistry) में तेजी से प्रगति हुई, जिसने 'बायोकैमिस्ट्री' (जैव रसायन) के रूप में अपनी चिकित्सा-संबंधी मूल पृष्ठभूमि से स्वतंत्रता प्राप्त करना शुरू किया। 1920 और 1930 के दशक में, हैंस क्रब्स तथा कार्ल एवं गर्टी कोरी के नेतृत्व में जैव रसायनविदों ने जीवन के कई केंद्रीय मेटाबोलिक मार्गों को सुलझाना शुरू किया: साइट्रिक एसिड चक्र, ग्लायकोजेनेसिस और ग्लायकोलाइसिस, तथा स्टेरॉयड और पोरफाइरीन का संश्लेषण। 1930 और 1950 के दशक के बीच, फ्रिट्ज लिपमैन और अन्य वैज्ञानिकों ने कोशिका में ऊर्जा के सार्वभौमिक वाहक के रूप में ATP की भूमिका और कोशिका के पावरहाउस के रूप में माइटोकॉन्ड्रिया की भूमिका को स्थापित किया। इस प्रकार का पारंपरिक जैव रासायनिक कार्य 20वीं शताब्दी के दौरान और 21वीं शताब्दी में भी बहुत सक्रिय रूप से जारी रहा।[75]

आणविक जीव विज्ञान की उत्पत्ति

शास्त्रीय आनुवंशिकी (classical genetics) के उदय के बाद, कई जीव वैज्ञानिकों—जिਨ੍ਹਾਂ में जीव विज्ञान में भौतिक वैज्ञानिकों की एक नई पीढ़ी भी शामिल थी—ने जीन और उसकी भौतिक प्रकृति के प्रश्न पर शोध किया। रॉकफेलर फाउंडेशन के विज्ञान विभाग के प्रमुख—वॉरेन वीवर ने बुनियादी जैविक समस्याओं पर भौतिकी और रसायन विज्ञान के तरीकों को लागू करने वाले अनुसंधान को बढ़ावा देने के लिए अनुदान जारी किए, और 1938 में इस दृष्टिकोण के लिए आणविक जीव विज्ञान (मॉलिक्यूलर बायोलॉजी) शब्द गढ़ा; 1930 और 1940 के दशक की कई महत्वपूर्ण जैविक सफलताओं को रॉकफेलर फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित किया गया था।[76]

जैव रसायन की तरह, बैक्टीरियोलॉजी और वायरोलॉजी (जिसे बाद में 'माइक्रोबायोलॉजी' के रूप में मिला दिया गया) के परस्पर अतिव्याप्त (overlapping) अनुशासन, जो विज्ञान और चिकित्सा के बीच स्थित हैं, 20वीं शताब्दी की शुरुआत में तेजी से विकसित हुए। प्रथम विश्व युद्ध के दौरान फेलिक्स डी हेरेल द्वारा बैक्टीरियोफेज को अलग करने के कार्य ने फेज वायरस और उन जीवाणुओं, जिन्हें वे संक्रमित करते हैं, पर केंद्रित अनुसंधान की एक लंबी श्रृंखला की शुरुआत की।[77]

मानक, आनुवंशिक रूप से एकसमान जीवों का विकास जो दोहराए जा सकने वाले प्रायोगिक परिणाम दे सकें, आणविक आनुवंशिकी (molecular genetics) के विकास के लिए आवश्यक था। ड्रैसोफिला और मक्का पर शुरुआती काम के बाद, ब्रेड मोल्ड Neurospora crassa जैसे सरल मॉडल प्रणालियों को अपनाने से आनुवंशिकी को जैव रसायन से जोड़ना संभव हो गया, जो 1941 में बीडल और टैटूम की एक जीन-एक एंजाइम परिकल्पना (one gene–one enzyme hypothesis) के साथ सबसे महत्वपूर्ण रूप से सामने आया। तंबाकू मोज़ेक वायरस और बैक्टीरियोफेज जैसी और भी सरल प्रणालियों पर आनुवंशिकी प्रयोगों ने, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन की नई तकनीकों की सहायता से, वैज्ञानिकों को 'जीवन' के शाब्दिक अर्थ का पुनर्मूल्यांकन करने के लिए मजबूर किया; वायरस की आनुवंशिकता और केंद्रक के बाहर प्रजनन करने वाली न्यूक्लियोप्रोटीन कोशिका संरचनाओं ("प्लाज्माजीन") ने स्वीकृत मेंडेलियन-क्रोमोसोम सिद्धांत को जटिल बना दिया।[78]

[79]

ऑ्सवाल्ड एवरी ने 1943 में यह दर्शाया कि DNA गुणसूत्र (chromosome) का आनुवंशिक पदार्थ होने की अधिक संभावना है, न कि इसके प्रोटीन की; इस मुद्दे का निर्णायक रूप से समाधान 1952 के हर्शे-चेस प्रयोग के साथ हुआ—जो भौतिकीविद् से जीवविज्ञानी बने मैक्स डेलब्रुक के इर्द-गिर्द केंद्रित तथाकथित फेज समूह के कई योगदानों में से एक था। 1953 में जेम्स वॉटसन और फ्रांसिस क्रिक ने, मॉरिस विल्किंस और रोसलिंड फ्रैंकलिन के काम को आगे बढ़ाते हुए, यह सुझाव दिया कि DNA की संरचना एक डबल हेलिक्स (द्वि-कुंडली) थी। अपने प्रसिद्ध शोध पत्र "नुकलिक एसिड की आणविक संरचना: डीऑक्सीराइबो न्यूक्लिक एसिड के लिए एक संरचना" में, वॉटसन और क्रिक ने संकोच से नोट किया, "यह हमारे ध्यान से नहीं बचा है कि हमने जिस विशिष्ट युग्मन (pairing) को प्रतिपादित किया है, वह तुरंत आनुवंशिक सामग्री के लिए एक संभावित प्रतिलिपि तंत्र (copying mechanism) का सुझाव देता है।"[80] 1958 के मेसेल्सन-स्टाहल प्रयोग द्वारा DNA के अर्ध-संरक्षी प्रतिकृति (semiconservative replication) की पुष्टि के बाद, अधिकांश जीवविज्ञानियों के लिए यह स्पष्ट हो गया था कि न्यूक्लिक एसिड अनुक्रम (sequence) को किसी तरह प्रोटीन में अमीनो एसिड अनुक्रम निर्धारित करना चाहिए; भौतिकीविद् जॉर्ज गामोव ने प्रस्ताव रखा कि एक निश्चित आनुवंशिक कोड प्रोटीन और DNA को जोड़ता है। 1953 और 1961 के बीच, बहुत कम ज्ञात जैविक अनुक्रम थे—चाहे DNA हो या प्रोटीन—लेकिन प्रस्तावित कोड प्रणालियों की भरमार थी, इस स्थिति को RNA की मध्यवर्ती भूमिका के बारे में बढ़ते ज्ञान ने और अधिक जटिल बना दिया था। 1961 में, यह प्रदर्शित किया गया कि जब कोई जीन किसी प्रोटीन को एनकोड (encode) करता है, तो जीन के DNA के तीन क्रमिक आधार (bases) प्रोटीन के प्रत्येक क्रमिक अमीनो एसिड को निर्दिष्ट करते हैं।[81] इस प्रकार आनुवंशिक कोड एक ट्रिपलेट कोड है, जहाँ प्रत्येक ट्रिपलेट (जिसे कोडन कहा जाता है) एक विशेष अमीनो एसिड को निर्दिष्ट करता है। इसके अलावा, यह दिखाया गया कि प्रोटीन को एनकोड करने वाले DNA अनुक्रम में कोडन एक-दूसरे के साथ ओवरलैप (व्यापि) नहीं करते हैं, और प्रत्येक अनुक्रम को एक निश्चित शुरुआती बिंदु से पढ़ा जाता है। कोड को वास्तव में डिकोड करने के लिए, 1961 और 1966 के बीच जैव रसायन (biochemistry) और जीवाणु आनुवंशिकी (bacterial genetics) में प्रयोगों की एक व्यापक श्रृंखला की आवश्यकता थी—सबसे महत्वपूर्ण रूप से निरेनबर्ग और खुराना का काम।[82] 1962–1964 के दौरान, एक जीवाणु वायरस के कई सशर्त घातक उत्परिवर्ती (conditional lethal mutants) पृथक्कृत किए गए थे।[83] इन उत्परिवर्तियों का उपयोग कई

डीएनए प्रतिकृति (DNA replication), डीएनए मरम्मत (DNA repair), आनुवंशिक पुनर्संयोजन (DNA recombination), और आणविक संरचनाओं के संयोजन की मशीनरी में प्रयुक्त प्रोटीनों के कार्यों और अंतःक्रियाओं की मौलिक समझ को आगे बढ़ाने के लिए कई अलग-अलग प्रयोगशालाओं में।

मॉलिक्यूलर बायोलॉजी (अणुक जीवविज्ञान) का विस्तार

कैलटेक के बायोलॉजी डिवीजन, कैम्ब्रिज स्थित लेबोरेटरी ऑफ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी (और इसके पूर्ववर्ती संस्थानों), तथा कुछ अन्य संस्थानों के अलावा, 1950 के दशक के उत्तरार्ध में पाश्चर इंस्टीट्यूट मॉलिक्यूलर बायोलॉजी अनुसंधान का एक प्रमुख केंद्र बन गया।[84] मैक्स पेरुत्ज़ (Max Perutz) और जॉन केंड्रू (John Kendrew) के नेतृत्व में कैम्ब्रिज के वैज्ञानिकों ने स्ट्रक्चरल बायोलॉजी के तेजी से विकसित हो रहे क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित किया, जिसमें एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी (X-ray crystallography) को मॉलिक्यूलर मॉडलिंग (Molecular modelling) और डिजिटल कंप्यूटिंग की नई कम्प्यूटेशनल संभावनाओं (जो प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष रूप से विज्ञान के लिए सैन्य वित्तपोषण से लाभान्वित हुईं) के साथ जोड़ा गया। फ्रेडरिक सेंगर (Frederick Sanger) के नेतृत्व में कई जैव रसायनज्ञ बाद में कैम्ब्रिज लैब में शामिल हो गए, जिन्होंने मैक्रोमोलेक्यूलर (बृहदणुक) संरचना और कार्य के अध्ययन को एक साथ जोड़ा।[85] पाश्चर इंस्टीट्यूट में, फ्रांस्वा जैकोब (François Jacob) और जैक्स मोनोड (Jacques Monod) ने 1959 के पाजामो प्रयोग (PaJaMo experiment) के बाद lac ऑपेरॉन के संबंध में प्रकाशनों की एक श्रृंखला प्रस्तुत की, जिसने [[जीन विनियमन|जीन विनियमन (gene regulation)] की अवधारणा को स्थापित किया और उस चीज़ की पहचान की जिसे मैसेंजर आरएनए (messenger RNA) के रूप में जाना जाने लगा।[86] 1960 के दशक के मध्य तक, मॉलिक्यूलर बायोलॉजी का बौद्धिक केंद्र—चयापचय (metabolism) और प्रजनन के आणविक आधार के लिए एक मॉडल—काफी हद तक पूरा हो चुका था।[87]

1950 के दशक के उत्तरार्ध से 1970 के दशक की शुरुआत तक का समय मॉलिक्यूलर बायोलॉजी के लिए तीव्र अनुसंधान और संस्थागत विस्तार का दौर था, जो हाल ही में एक सुसंगत अनुशासन (discipline) बना था। जीव विज्ञानी ई. ओ. विल्सन (E. O. Wilson) द्वारा जिसे "द मॉलिक्यूलर वॉर्स" (आणविक युद्ध) कहा गया, उसमें मॉलिक्यूलर बायोलॉजी की पद्धतियाँ और इसके practitioner (व्यवसायी) तेजी से फैल गए, और अक्सर विभागों तथा यहाँ तक कि पूरे विषयों पर हावी होने लगे।[88] मॉलिक्यूराइज़ेशन (आणविकरण) विशेष रूप से जेनेटिक्स, इम्यूनोलॉजी, एम्ब्रियोलॉजी और न्यूरोबायोलॉजी में महत्वपूर्ण था, जबकि यह विचार कि जीवन एक "जेनेटिक प्रोग्राम" द्वारा नियंत्रित होता है—एक ऐसा रूपक (metaphor) जिसे जैकोब और मोनोड ने साइबरनेटिक्स (cybernetics) और कंप्यूटर विज्ञान के उभरते क्षेत्रों से पेश किया था—संपूर्ण जीव विज्ञान में एक प्रभावशाली दृष्टिकोण बन गया।[89] विशेष रूप से इम्यूनोलॉजी (प्रतिरक्षा विज्ञान) मॉलिक्यूलर बायोलॉजी से जुड़ गई, जिसमें दोनों तरफ से नवाचार (innovation) का प्रवाह हुआ: 1950 के दशक के मध्य में नील्स जेर्ने (Niels Jerne) और फ्रैंक मैकफarlane बर्नेट (Frank Macfarlane Burnet) द्वारा विकसित [[क्लोनल चयन सिद्धांत|क्लोनल चयन सिद्धांत (clonal selection theory)] ने प्रोटीन संश्लेषण (protein synthesis) के सामान्य तंत्रों पर प्रकाश डालने में मदद की।[90]

आणविक जीवविज्ञान (molecular biology) के बढ़ते प्रभाव के प्रति प्रतिरोध विशेष रूप से विकासवादी जीवविज्ञान में स्पष्ट था। प्रोटीन अनुक्रमण में विकास के मात्रात्मक अध्ययन के लिए (आणविक घड़ी परिकल्पना के माध्यम से) बहुत अधिक क्षमता थी, लेकिन अग्रणी विकासवादी जीववैज्ञानिकों ने विकासवादी कारण के बड़े सवालों के जवाब देने के लिए आणविक जीवविज्ञान की प्रासंगिकता पर सवाल उठाया। जब जीव-आधारित जीववैज्ञानिकों (organismic biologists) ने अपने महत्व और स्वतंत्रता पर जोर दिया, तो विभाग और विषय विभाजित हो गए: आणविक चुनौती के जवाब में थियोडोसियस डोबझांस्की ने प्रसिद्ध बयान दिया कि "विकास के प्रकाश के बिना जीवविज्ञान में कुछ भी समझ में नहीं आता"। 1968 के बाद यह मुद्दा और भी अधिक महत्वपूर्ण हो गया; मोटोओ किमुरा के आणविक विकास के तटस्थ सिद्धांत ने सुझाव दिया कि प्राकृतिक चयन विकास का सर्वव्यापी कारण नहीं था, कम से कम आणविक स्तर पर तो बिल्कुल नहीं, और यह कि आणविक विकास, आकारिकी (मॉर्फोलॉजी) विकास से एक मौलिक रूप से भिन्न प्रक्रिया हो सकती है। (इस "आणविक/आकारिकीय विरोधाभास" को हल करना 1960 के दशक से आणविक विकास अनुसंधान का एक केंद्रीय केंद्र बिंदु रहा है।)[91]

जैव प्रौद्योगिकी, आनुवंशिक इंजीनियरिंग और जीनोमिक्स

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सामान्य अर्थों में जैव प्रौद्योगिकी 19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध से जीवविज्ञान का एक महत्वपूर्ण हिस्सा रही है। शराब बनाने की कला (ब्रूइंग) और कृषि के औद्योगिकीकरण के साथ, रसायनज्ञ और जीववैज्ञानिक मानव-नियंत्रित जैविक प्रक्रियाओं की अपार संभावनाओं से अवगत हो गए। विशेष रूप से, औद्योगिक किण्वन (फर्मेंटेशन) ने रासायनिक उद्योगों को बहुत लाभ पहुँचाया। 1970 के दशक की शुरुआत तक, पेनिसिलिन और स्टेरॉयड जैसी दवाओं से लेकर क्लोरेला और एकल-कोशिका प्रोटीन जैसे खाद्य पदार्थों से लेकर गैसोहॉल तक, साथ ही साथ संकर उच्च-उपज वाली फसलों और कृषि तकनीकों की एक विस्तृत श्रृंखला - जो हरित क्रांति का आधार थीं - जैव प्रौद्योगिकी का विकास किया जा रहा था।[92]

जीवाणु एस्चेरिचिया कोलाई के सावधानीपूर्वक इंजीनियर किए गए स्ट्रेन (प्रभेद) जैव प्रौद्योगिकी के साथ-साथ कई अन्य जैविक क्षेत्रों में महत्वपूर्ण उपकरण हैं।

पुनर्संयोजक डीएनए (रेकॉम्बिनेंट डीएनए)

आनुवंशिक इंजीनियरिंग के आधुनिक अर्थों में जैव प्रौद्योगिकी की शुरुआत 1970 के दशक में पुनर्संयोजक डीएनए तकनीकों के आविष्कार के साथ हुई थी।[93] वायरल जीनों के अलगाव, फिर द्विगुणीकरण (डुप्लिकेशन), और फिर संश्लेषण के बाद 1960 के दशक के उत्तरार्ध में प्रतिबंध एंजाइमों (रिस्ट्रिक्शन एंजाइम) की खोज की गई और उनका लक्षण वर्णन किया गया। 1972 में पॉल बर्ग की प्रयोगशाला से शुरू करके (हर्बर्ट बॉयर की प्रयोगशाला से प्राप्त EcoRI की सहायता से, और आर्थर कोर्नबर्ग की प्रयोगशाला के लाइगेस के साथ कार्य को आगे बढ़ाते हुए), आणविक जीववैज्ञानिकों ने पहले पारिस्थितिक/संक्रांत जीवों (ट्रांसजेनिक ऑर्गेनिज्म) का उत्पादन करने के लिए इन टुकड़ों को एक साथ जोड़ा। इसके तुरंत बाद, अन्य लोगों ने प्लास्मिड वाहकों (वेक्टर्स) का उपयोग करना शुरू कर दिया और एंटीमाइक्रोबियल प्रतिरोध के लिए जीन जोड़े, जिससे पुनर्संयोजक तकनीकों की पहुँच में काफी वृद्धि हुई।[94]

संभावित खतरों (विशेषकर वायरल कैंसर पैदा करने वाले जीन वाले किसी प्रचुर बैक्टीरिया की संभावना) से आशंकित, वैज्ञानिक समुदाय के साथ-साथ वैज्ञानिकों के एक बड़े बाहरी वर्ग ने भी इन विकासों पर उत्साह और भयभीत संयम दोनों के साथ प्रतिक्रिया व्यक्त की। बर्ग (Berg) के नेतृत्व में प्रमुख आणविक जीवविज्ञानियों ने जब तक खतरों का आकलन नहीं किया जाता और नीतियां नहीं बनाई जातीं, तब तक पुनः संयोजक डीएनए (recombinant DNA) अनुसंधान पर अस्थायी रोक लगाने का सुझाव दिया। इस रोक का काफी हद तक सम्मान किया गया, यहाँ तक कि 1975 के पुनः संयोजक डीएनए परएसीलोमार सम्मेलन (Asilomar Conference on Recombinant DNA) के प्रतिभागियों ने नीतिगत सिफारिशें तैयार कीं और यह निष्कर्ष निकाला कि इस तकनीक का उपयोग सुरक्षित रूप से किया जा सकता है।[95]

एसीलोमार के बाद, नई आनुवंशिक इंजीनियरिंग तकनीकों और अनुप्रयोगों का तेजी से विकास हुआ। डीएनए अनुक्रमण (DNA sequencing) विधियों में काफी सुधार हुआ (फ्रेडरिक सेंगर और वाल्टर गिल्बर्ट द्वारा अग्रणी कार्य), जैसा कि ओलिगोस्यूक्लियोटाइड (oligonucleotide) संश्लेषण और ट्रांसफेक्शन (transfection) तकनीकों में हुआ था।[96] शोधकर्ताओं ने ट्रांसजीन (transgene) की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करना सीखा, और वे मानव हार्मोनों के उत्पादन के लिए मानव जीनों को व्यक्त करने में सक्षम जीवों को बनाने के लिए—शैक्षणिक और औद्योगिक दोनों संदर्भों में—जल्द ही होड़ में लग गए। हालाँकि, यह आणविक जीवविज्ञानियों की अपेक्षा से कहीं अधिक कठिन कार्य था; 1977 और 1980 के बीच के विकास से यह पता चला कि, खंडित जीनों (split genes) और स्प्लिसिंग की घटनाओं के कारण, उच्च जीवों में पहले के अध्ययनों के बैक्टीरिया मॉडलों की तुलना में जीन अभिव्यक्ति (gene expression) की एक बहुत अधिक जटिल प्रणाली थी।[97] मानव इंसुलिन के संश्लेषण के लिए इस तरह की पहली दौड़, जेनेटेक (Genentech) ने जीती थी। इसने बायोटेक के बूम (और इसके साथ, जीन पेटेंट के युग) की शुरुआत को चिह्नित किया, जिसमें जीव विज्ञान, उद्योग और कानून के बीच अभूतपूर्व स्तर पर ओवरलैप (व्याप्ति) था।[98]

आणविक वर्गीकरण और जीनोमिक्स

আরও দেখুন: History of molecular evolution

एक 48-वेल थर्मल साइक्लर के अंदर का हिस्सा, एक ऐसा उपकरण जिसका उपयोग एक साथ कई नमूनों पर पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन करने के लिए किया जाता है

1980 के दशक तक, प्रोटीन अनुक्रमण (सीक्वेंसिंग) ने जीवों के वैज्ञानिक वर्गीकरण (विशेष रूप से क्लाडिस्टिक्स) की पद्धतियों को पहले ही बदल दिया था, लेकिन जीवविज्ञानियों ने जल्द ही RNA और DNA अनुक्रमों को लक्षणों (कैरेक्टर) के रूप में उपयोग करना शुरू कर दिया; इससे विकासात्मक जीवविज्ञान के भीतर आणविक विकास का महत्व बढ़ गया, क्योंकि आणविक व्यवस्थितीकी (मॉलिक्यूलर सिस्टेमैटिक्स) के परिणामों की तुलना आकारिकी (मॉर्फोलॉजी) पर आधारित पारंपरिक विकासवादी वृक्षों से की जा सकती थी। एंडोसैम्बायोटिक सिद्धांत पर लिन मार्गुलिस के अग्रणी विचारों के बाद, जिसके अनुसार यूकेरियोटिक कोशिकाओं के कुछ अंगक (ऑर्गनेल) स्वतंत्र रूप से जीवित प्रोकैरियोटिक जीवों से सहजीवी (साइम्बायोटिक) संबंधों के माध्यम से उत्पन्न हुए हैं, जीवन के वृक्ष के समग्र विभाजन को भी संशोधित किया गया था। कार्ल वूज़ के 16S rRNA अनुक्रमण के साथ किए गए अग्रणी आणविक व्यवस्थितीकी कार्य के आधार पर, 1990 के दशक तक पाँच जगत (पादप, जंतु, कवक, प्रोटिस्ट और मोनेरा) बदलकर तीन डोमेन (आर्किया, बैक्टीरिया और यूकेरिया) बन गए।[99]

1980 के दशक के मध्य में पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (PCR) के विकास और लोकप्रियता (कैस कॉर्पोरेशन में कैरी मुलिस और अन्य द्वारा) ने आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी के इतिहास में एक और महत्वपूर्ण मोड़ को चिह्नांकित किया, जिससे आनुवंशिक विश्लेषण की सुगमता और गति में भारी वृद्धि हुई।[100] एक्सप्रेस्ड सीक्वेंस टैग के उपयोग के साथ, PCR ने पारंपरिक जैव रासायनिक या आनुवंशिक तरीकों से पाए जाने वाले जीनों की तुलना में कई अधिक जीनों की खोज का मार्ग प्रशस्त किया और संपूर्ण जीनोम के अनुक्रमण की संभावना को खोल दिया।[101]

निषेचित अंडे से लेकर वयस्क तक जीवों के अधिकांश मॉर्फोजेनेसिस (आकारजनन) की एकरूपता को होमियोबॉक्स जीनों की खोज के बाद सुलझाया जाने लगा, जो पहले फल मक्खियों में, और फिर अन्य कीटों तथा मनुष्यों सहित जंतुओं में खोजे गए थे। इन विकासों ने यह समझने की दिशा में विकासवादी विकासात्मक जीवविज्ञान के क्षेत्र में प्रगति को बढ़ावा दिया कि जंतु संघ (फाइला) की विभिन्न शारीरिक रूपरेखाएँ (बॉडी प्लान्स) कैसे विकसित हुई हैं और वे एक-दूसरे से किस प्रकार संबंधित हैं।[102]

मानव जीनोम परियोजना—जो अब तक का सबसे बड़ा और सबसे महंगा एकल जैविक अध्ययन था—जेम्स डी. वॉटसन के नेतृत्व में 1988 में शुरू हुआ, जो ई. कोलाई, एस. सेरेविसी और सी. एलिगंस जैसे आनुवंशिक रूप से सरल मॉडल जीवों के साथ प्रारंभिक कार्य के बाद शुरू हुआ था। क्रेग वेंटर द्वारा अग्रणी शॉटगन अनुक्रमण और जीन खोज विधियों—तथा सेलेरा जीनोमिक्स के साथ जीन पेटेंट के वित्तीय वादे से प्रेरित—ने एक सार्वजनिक-निजी अनुक्रमण प्रतियोगिता को जन्म दिया जो 2000 में घोषित मानव DNA अनुक्रम के पहले मसौदे के साथ एक समझौते पर समाप्त हुई।[103]

इक्कीसवीं सदी के जैविक विज्ञान

इक्कीसवीं सदी की शुरुआत में, जैविक विज्ञान का विलय भौतिकी जैसे पहले से भिन्न नई और क्लासिक शाखाओं के साथ बायोफिज़िक्स (बायोफिज़िक्स) जैसे अनुसंधान क्षेत्रों में हुआ। डेटा संग्रहण, भंडारण, विश्लेषण, मॉडलिंग, विज़ुअलाइज़ेशन और सिमुलेशन के लिए बेहतर सेंसर, ऑप्टिक्स, ट्रेसर, इंस्ट्रुमेंटेशन, सिग्नल प्रोसेसिंग, नेटवर्क, रोबोट, उपग्रह और कंप्यूटिंग पावर सहित विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान और भौतिकी उपकरणों में प्रगति की गई। इन तकनीकी प्रगति ने आणविक बायोकैमिस्ट्री, जैविक प्रणालियों और पारिस्थितिकी तंत्र विज्ञान के इंटरनेट प्रकाशन सहित सैद्धांतिक और प्रायोगिक अनुसंधान की अनुमति दी। इसने बेहतर माप, सैद्धांतिक मॉडल, जटिल सिमुलेशन, सिद्धांत भविष्य कहनेवाला मॉडल प्रयोग, विश्लेषण, दुनिया भर में इंटरनेट अवलोकन डेटा रिपोर्टिंग, खुली सहकर्मी-समीक्षा (पीयर-रिव्यू), सहयोग और इंटरनेट प्रकाशन तक दुनिया भर में पहुंच सक्षम की। जैविक विज्ञान अनुसंधान के नए क्षेत्रों का उदय हुआ जिनमें बायोइनफॉरमैटिक्स, न्यूरोसाइंस, सैद्धांतिक जीव विज्ञान, कंप्यूटेशनल जीनोमिक्स, एस्ट्रोबायोलॉजी और सिंथेटिक बायोलॉजी शामिल हैं।

इन्हें भी देखें

संदर्भ

उद्धरण

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बाहरी कड़ियाँ

yes

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “History of biology” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_biology यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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