Biologia

Johdanto

Biologia on luonnontiede, joka tutkii eläviä järjestelmiä. Biologinen tutkimustyö tuottaa uutta tietoa todellisuudesta, auttaa ratkaisemaan esimerkiksi ympäristöongelmia sekä helpottaa käytännön elämäämme erilaisten teknisten sovellusten kautta. Tutkimustyön lisäksi biologeja työskentelee mm. opetusalalla, ympäristövalvonnassa ja hallinnon tehtävissä.

Tuotteet ja palvelut

Biologia on luonnontiede, joka tutkii elollisen luonnon ilmiöitä ja lainalaisuuksia. Biologia tutkii eläviä järjestelmiä tutkimuskohteenaan eliöt, niiden osat ja eliöyhteisöt. Elävien olentojen eli eliöiden ominaisuuksien lisäksi tutkitaan myös niiden käyttäytymistä. Tutkimuskohteena voivat olla esimerkiksi kasvit, eläimet, solut tai eliöiden vuorovaikutus toistensa tai elottoman ympäristön kanssa.

Biologia on empiirinen tiede, eli sen parissa tehtävä tutkimus perustuu tutkimuskohteiden havainnointiin tai mittaamiseen. Biologiaan kuuluu muiden tieteiden tavoin myös teoreettinen tutkimus, joka on sidoksissa kokemusperäiseen aineistoon.

Biologian perustutkimus tuottaa uutta tietoa eliöistä ja ympäristöstä, soveltava tutkimus puolestaan hyödyntää tätä tietoa saadakseen itse tietoa jotakin käytännöllistä tavoitetta varten. Tutkimustuloksiin perustuvalla kehittämistyöllä pyritään puolestaan kehittämään uusia tai parempia välineitä, menetelmiä tai palveluja.

Biologian tutkimustuloksia hyödynnetään mm. lääketieteessä, lääketeollisuudessa ja terveydenhuollon teknisissä sovelluksissa, elintarviketuotannossa, luonnonvarojen kestävän kehityksen mukaisessa käytössä ja ympäristöongelmien ratkaisemisessa.

Modernin biologian perusta ja samalla viisi keskeistä käsitettä ovat soluteoria (solut elävien olentojen rakenteen perusyksikköinä), evoluutio, geenit, homeostaasi (organismin sisäistä tasapainoa ylläpitävät fysiologiset prosessit) ja energia (esimerkiksi aineenvaihdunnan tarpeisiin).

Biologia on lähestynyt muista luonnontieteistä kemiaa ja fysiikkaa sekä ottanut käyttöön matemaattisia ja tilastollisia menetelmiä. Näissä eksakteissa tieteissä tulosten tulee olla tarkasti mitattavia ja testattavia ollakseen luotettavia. Biologiassa tämä edellyttää huolellisesti järjestettyjä koeolosuhteita.

Nykyään puhutaan usein biotieteistä tai bio- ja ympäristötieteistä. Niihin lukeutuu biologian useita osa-alueita ja lähitieteitä. Biologiset tieteet ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja osittain päällekkäisiä, rajat lähitieteisiin ovat liukuvat.

Biologian osa-alueita

Biologista tutkimus- ja kehittämistyötä tehdään useilla osa-alueilla. Perinteisesti biologia on jaoteltu organismien tyypin mukaan kasvitieteeseen (botaniikka), eläintieteeseen (zoologia) ja mikrobiologiaan (mikro-organismit). Nämä tutkimusalueet on taas jaoteltu edelleen sen mukaan, missä mittakaavassa tutkimus tapahtuu ja mitä menetelmiä käytetään.

Seuraavassa esitellään joitakin biologian osa-alueita havainnollistamaan biologiatieteen monipuolista sisältöä sekä tutkimusalueen laajuutta. Nämä osa-alueet jakautuvat usein vielä eri haaroihin.

Eläintiede eli zoologia tutkii eläimiä ja eläimistöä. Eri eläinryhmiin kohdistuvan tutkimuksen mukaan siihen sisältyy alatieteitä kuten esimerkiksi lintuja tutkiva ornitologia ja kaloja tutkiva iktyologia.

Kasvitiede eli botaniikka keskittyy kasvien tutkimiseen. Tutkimusalueita ovat esimerkiksi kasvien kasvu, lisääntyminen, kehitys ja taudit.

Ekologia eli oppi luonnontaloudesta tutkii eliöiden ja eliölajien vuorovaikutusta toistensa sekä elottoman ympäristön kanssa.

Evoluutiobiologia eli eliöiden kehitysoppi tutkii eliölajien sopeutumista ympäristöönsä. Evoluution mekanismeja ovat mm. luonnonvalinta ja mutaatiot.

Hydrobiologian tutkimuskohteena ovat vesieliöt, vesien eliöyhteisöt ja niiden vuorovaikutus elinympäristönsä kanssa.

Mikrobiologia tutkii mikro-organismeja, joita ovat bakteerit, arkit, sienet, virukset, levät ja alkueläimet. Tutkimus kohdistuu niiden rakenteeseen, elintoimintoihin ja niiden hyödyntämiseen.

Anatomia on oppi eläinten rakenteesta. Anatomia voi ihmisen ja eläinten lisäksi tutkia myös kasveja. Makroanatomiassa tutkitaan esimerkiksi lihasten rakenteita, mikroanatomiassa taas kudosten.

Fysiologia tutkii biotieteiden ja lääketieteen osa-alueena elävien organismien toimintaa ja toiminnan mekanismeja. Tutkimuskohteisiin kuuluvat niin eläimet, kasvit, sienet kuin bakteeritkin.

Molekyylibiologia tarkastelee solujen toimintaa molekyylitasolla. Tutkimuskohteena ovat esimerkiksi geenien toiminta, DNA:n rakenne sekä proteiinit ja entsyymit.

Biokemia tutkii elämää molekyylitasolla. Se pyrkii ymmärtämään mm. eri biologisten prosessien ja sairauksien taustalla olevia kemiallisia mekanismeja. Biokemia sijoittuu kemian ja biologian välimaastoon.

Perinnöllisyystiede tutkii perintötekijöiden (geenien) rakennetta, toimintaa, muuntelua ja periytymistä.

Biotekniikka hyödyntää eliöitä, soluja tai niiden osia johonkin tarkoitukseen, esimerkiksi elintarviketeollisuuden tai lääketeollisuuden tuotantoon. Nykyään apuna käytetään geeniteknologiaa.

Ympäristöbiologiassa keskitytään ihmisen ja muun luonnon suhteeseen. Tutkimuskohteina ovat mm. ympäristöongelmat, ympäristönsuojelu ja kestävä kehitys.

Astrobiologia tutkii elämän syntyä, kehitystä ja mahdollisuuksia maailmankaikkeudessa. Elämän edellytyksiä tutkitaan myös Maan ulkopuolella.

Muita biologian osa-alueita ovat mm. aerobiologia, kasvipatologia, kehitysbiologia, kudosoppi, käyttäytymisekologia, meribiologia, morfologia, neurotiede, sienitiede, systematiikka ja taksonomia.

Biologien työtehtävät monipuolisia

Biologit ovat luonnontieteilijöitä, joiden työn kohteena on elävä luonto. Biologeja työskentelee hyvin monenlaisissa asiantuntijatehtävissä eri tehtäväalueilla, joita ovat esimerkiksi tutkimus, ympäristöalan suunnittelu ja -valvonta, opetus ja hallinnollinen työ.

Biologinen tutkimus on laaja-alaista. Biologit tutkivat mm. organismien fysiologiaa, perinnöllisyyttä, lääkkeiden ja muiden aineiden vaikutuksia organismeihin, vesistöjen saastumista jne. Tutkimuksen avulla saadaan uutta tietoa todellisuudesta, mitä myös hyödynnetään erilaisten sovellusten kehittämisessä esimerkiksi lääke- ja elintarviketeollisuudessa sekä biotekniikan yrityksissä.

Tutkimustyössä biologit työskentelevät sekä laboratoriossa, maastossa että alan kirjallisuuden parissa. Tutkimustulokset julkaistaan tutkimusraportteina sekä artikkeleina tieteellisissä julkaisuissa. Työhön kuuluu myös alan tutkimuksen jatkuva seuraaminen. Biologia on kansainvälinen ala, ja esimerkiksi konferensseja järjestetään eri puolilla maailmaa.

Tietotekniikka mahdollistaa esimerkiksi luontokartoitusten tulosten siirtämisen suoraan maastosta tutkijan koneelle, mikä nopeuttaa työprosessia. Tietotekniikan käyttö on lisäksi tehnyt laboratoriotyön entistä varmemmaksi, nopeammaksi ja helpommaksi, esimerkkinä DNA:n sekvensointilaite jota käytetään nukleiinihappojen emäsjärjestyksen määrittämiseen.

Tutkimustyötä tehdään pääasiassa yliopistoissa ja tutkimuslaitoksissa. Opetustehtävät työllistävät pedagogisen pätevyyden hankkineita biologeja yliopistoista toisen asteen oppilaitoksiin.

Hallinnollista työtä tehdään valtiolla esimerkiksi ympäristöhallinnossa sekä kunnilla mm. ympäristötoimissa tai vastaavissa yksiköissä. Järjestöissä biologeja työskentelee mm. luonnon- ja ympäristönsuojeluun liittyvissä asiantuntijatehtävissä, joissa työ on esimerkiksi vaikuttamista, tiedottamista ja kouluttamista.

Biologit työllistyvät koulutuksestaan riippuen myös muihin tehtäviin. Esimerkiksi ympäristölaboratoriot työllistävät näytteiden analysoinnissa. Biologit työllistyvät melko vähän teollisuuteen toisin kuin biokemistit, joille on enemmän tarjolla tutkimus-, kehitys- ja laadunvarmistustehtäviä esimerkiksi lääke- ja elintarviketeollisuudessa. Biotekniikka työllistää alan yrityksissä, joiden tutkimus ja kehitystyö liittyvät pääosin terveydenhuoltoon.

Biologeilta edellytetään oman erikoisalansa hyvää tuntemusta. Tutkimustyössä on hallittava laboratorio- ja kenttätyöskentelyn menetelmät sekä seurattava alan kehitystä. Ympäristönsuojelu- ja muissa viranomaistehtävissä on tunnettava myös lainsäädäntö. Opettajilta edellytetään pedagogista osaamista. Biologin työssä tarvitaan sekä itsenäistä työskentelyotetta että ryhmätyötaitoja. Hyvät viestintätaidot ja kielitaito ovat myös tarpeen.

Työpaikat

Valtionhallinto. Kunnat. Yliopistot. Tutkimuslaitokset. Oppilaitokset. Tutkimuslaboratoriot. Tutkimusyritykset. Konsulttiyritykset. Elintarviketeollisuus. Kemianteollisuus. Lääketeollisuus. Diagnostiikkateollisuus. Biotekniikan yritykset. Sairaalat. Järjestöt. Liitot.

Ammatit

Biologi. Kasvitieteilijä. Eläintieteilijä. Ekologi. Hydrologi. Limnologi. Hydrobiologi. Kalastusbiologi. Ympäristötieteilijä. Fysiologi. Mikrobiologi. Geneetikko. Biokemisti. Bioteknikko. Biologian ja maantiedon lehtori. Lehtori. Opettaja. Tuntiopettaja. Tutkimuspäällikkö. Tutkija. Tutkimusavustaja. Tutkimusassistentti. Assistentti. Suunnittelija. Tuotekehittelijä. Laboratoriopäällikkö. Konsultti. Ympäristöinsinööri. Terveystarkastaja. Ympäristönsuojelutarkastaja. Ympäristönsuojelusuunnittelija. Ympäristönsuojelusihteeri. Ympäristöpäällikkö. Ympäristöjohtaja.

Biologin koulutuksen hankkineet voivat työskennellä myös muilla ammatti- ja tehtävänimikkeillä.

Koulutus

Yliopistoissa voi opiskella bio- ja ympäristötieteitä luonnontieteissä. Oppiaineiden nimissä ja opintojen painotuksissa on eroja yliopistojen välillä.

Bio- ja ympäristötieteisiin kuuluvat ekologia, eläintiede, kasvitiede, hydrobiologia ja limnologia, kalabiologia ja kalatalous, yleinen mikrobiologia, perinnöllisyystiede, ympäristötieteet sekä biotekniikka ja bioteknologia.

Bio- ja ympäristötieteitä voi opiskella Helsingin yliopiston Biotieteiden laitoksella, Itä-Suomen yliopistossa Joensuussa, Jyväskylän yliopiston Bio- ja ympäristötieteiden laitoksella, Oulun yliopiston Biologian laitoksella, Tampereen yliopiston bioteknologian koulutusohjelmassa, Turun yliopiston Biologian laitoksella sekä Åbo Akademissa.

Alempi korkeakoulututkinto on luonnontieteiden kandidaatti. Ylempi korkeakoulututkinto on filosofian maisteri.

Opettajaksi haluavien on sisällytettävä tutkintoon myös opettajan pedagogiset opinnot tai suoritettava ne erikseen korkeakoulututkinnon suorittamisen jälkeen.

Työllisyys

Biologeja työskentelee kuntien palveluksessa biologian opettajina, yliopistoissa tutkijoina ja opettajina sekä valtiolla tutkimuslaitoksissa ja ympäristöhallinnossa. Yksityinen sektori työllistää esimerkiksi konsultti- ja tutkimusyrityksissä. Työpaikkoja on jonkin verran myös alan järjestöissä.

Biologian alalla esiintyy työttömyyttä, ja kilpailu työpaikoista on kovaa. Biologien työllisyys vaihtelee riippuen omasta erikoistumisalasta ja opintojen sivuaineista. Tutkimusvirkoja on suhteellisen vähän tarjolla, mutta opetusvirkoja enemmän. Alalla on paljon määräaikaisia työsuhteita, jotka ovat yleisimpiä yliopistoissa. Vastavalmistuneet tekevät usein pätkätöitä. Oppilaitoksista on valmistunut alalle enemmän tulijoita kuin työpaikkoja on tarjolla.

Opetusala työllistää biologian opettajan pätevyyden hankkineita, jotka työskentelevät yleensä biologian ja maantiedon opettajan virassa. Kilpailu työpaikoista on kuitenkin koventunut myös opetusalalla. Opetusalalla toimitaan virkojen lisäksi määräaikaisissa työsuhteissa sekä tehdään sijaisuuksia. Työpaikkoja tulee avoimiksi opetusalalla ja tutkimustehtävissä lähinnä eläkkeelle jäämisten yhteydessä.

Kehitysnäkymät

Luonnonilmiöiden ja elinympäristössä tapahtuvien muutosten tutkiminen ja ymmärtäminen edellyttää biologista asiantuntemusta. Kansainvälisesti korkeatasoinen ja monipuolinen tieteellinen tutkimus on riippuvainen julkisesta tai ulkopuolisesta rahoituksesta. 

Ympäristöasiat korostuvat tulevaisuudessa entisestään. Ihmiskunnan suurimpia haasteita ovat ympäristöongelmien ratkaiseminen ja pyrkimys kestävään kehitykseen. Globaaleja ympäristöongelmia ovat esimerkiksi ilmastonmuutos, merten saastuminen, kasvi- ja eläinlajiston vähentyminen, kasvavat jätemäärät ja ympäristömyrkkyjen lisääntyminen. 

Kestävän kehityksen päämääränä on turvata elämisen mahdollisuudet maapallolla myös tuleville sukupolville. Tämä edellyttää toimimista luonnon kestokyvyn rajoissa, mikä tarkoittaa uusiutumattomien luonnonvarojen säästämistä, vähempää kuluttamista ja ekologisempien tuotantotapojen hyödyntämistä, jotta ympäristö kuormittuisi vähemmän. 

Biopohjaisiin ratkaisuihin perustuvan talouden avulla voidaan hillitä ilmastonmuutosta ja luonnonvarojen ylikulutusta. Biotalouspohjaiseen yhteiskuntaan siirtyminen edellyttää vahvaa vuorovaikutusta yritysten, julkisen sektorin ja muiden toimijoiden välillä. 

Biologian tutkimusta tehdään useilla eri osa-alueilla soluista ekosysteemien tasolle. Tutkimus kohdistuu esimerkiksi elämän molekyyli- ja solutason perustaan, genetiikkaan, ekologiaan, ympäristönmuutokseen, ilmastonmuutokseen ja arktisiin alueisiin, Itämereen ja kaupunkiekosysteemeihin. Astrobiologia tutkii esimerkiksi elämän mahdollisuuksia muilla taivaankappaleilla. Tutkimus yhdistää usein eri biologian aloja ja tieteenaloja. 

Synteettinen biologia on voimakkaasti kehittyvä tutkimusala, jossa yhdistyvät biotieteet, fysiikka, kemia ja tekniset tieteet. Synteettisellä biologialla uskotaan olevan suuri vaikutus maailman tulevaisuuteen. Synteettisessä biologiassa voidaan suunnitella ja valmistaa uudenlaisia biologisia systeemejä, joita ei löydy luonnosta. Sen avulla voidaan kehittää esimerkiksi energiatehokkaita ja ympäristöystävällisempiä teollisia prosesseja ja tuotteita. 

Nanotiede puolestaan yhdistää fysiikan, kemian ja solu- ja molekyylibiologian. Kemistit valmistavat muutaman nanometrin kokoluokkaa olevia yhdisteitä, jotka fyysikot yhdistävät toiminnallisiksi laitteiksi tai materiaaleiksi ja biologit liittävät niihin esimerkiksi lääkeaineen tunnistus- ja kuljetuskyvyn. Sovellusmahdollisuudet nanotieteissä ovat lähes rajattomat. 

Biotekniikka on biologian osa-alue, jossa sovelletaan poikkitieteellisesti biologian, kemian, fysiikan, matematiikan, lääketieteen ja insinööritieteiden osaamista. Biotekniikan avulla voidaan esimerkiksi lisätä viljelykasvien satomääriä, kehittää lääkkeitä ja rokotteita, puhdistaa ympäristöä ja edistää energian riittävyyttä ja uusiutumista. 

Biologian alalla tarvitaan usein kemian, fysiikan, matematiikan tai tilastotieteen hallintaa sekä yhä enemmän juridiikkaan, talouteen ja hallintoon liittyvien asioiden tuntemusta. Tulevaisuudessa tarvitaan yhä enemmän monitieteellistä tutkimusta ja ympäristöasioiden liittämistä esimerkiksi yhteiskunnallisiin ja sosiaalisiin kysymyksiin. Ympäristöongelmien ehkäisemiseen ja korjaamiseen tarvitaan myös teknistä osaamista.

Lähialat

Biokemia. Kemia. Maantiede. Bioteknologia. Biotekniikka. Lääketiede. Lääketeollisuus. Maatalous- ja metsätieteet. Maatalousala. Metsätalous. Kalatalousala. Riistanhoito. Elintarvike- ja ravitsemustieteet. Elintarviketeollisuus. Fysiikka. Tekniikka. Insinööritieteet.

Biologia