動物学

動物学における科学的分類とは、動物学者が属や種などの生物学的タイプによって生物をグループ分けし分類する方法である。生物分類は科学的分類学の一形態である。現代の生物分類は、共通の身体的特徴に基づいて種をグループ分けしたカール・リンネの研究に端を発している。これらのグループ分けはその後、共通祖先説との整合性を高めるために改訂されてきた。核酸配列をデータとして使用する分子系統学は、近年の多くの改訂を推進しており、今後もそうあり続けるだろう。生物分類は動物系統学の科学に属する。^{[ 26 ]}

現在、多くの科学者は五界分類体系を時代遅れだと考えている。現代の代替分類体系は一般的に、古細菌（元々はアーキア）、細菌（元々は真正細菌）、真核生物（原生生物、菌類、植物、動物を含む）の三ドメインシステムから始まる^{[ 27 ]。}これらのドメインは、細胞に核があるかどうか、および細胞外の化学組成の違いを反映している^{[ 27 ] 。}

さらに、各界は、各種が個別に分類されるまで再帰的に細分化されます。順序は、 ドメイン、界、門、綱、目、科、属、種です。生物の学名は、その属と種から生成されます。たとえば、ヒトは Homo sapiens と表記されます。Homoは属名、sapiens は種小名で、この2つを組み合わせると種名になります。生物の学名を書くときは、属名の最初の文字を大文字にし、種小名全体を小文字にするのが適切です。さらに、用語全体をイタリック体または下線で囲むことができます。^{[ 28 ]}

主流の分類体系はリンネ式分類法と呼ばれています。これには階級と二名法が含まれます。動物の分類、分類体系、命名法は国際動物命名規約によって管理されています。統合草案であるBioCodeは命名法の標準化を試みるために1997年に発表されましたが、まだ正式には採用されていません。^{[ 29 ]}

脊椎動物学は、魚類、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類など、背骨を持つ動物である脊椎動物の研究からなる生物学分野です。哺乳類学、生物人類学、爬虫両棲類学、鳥類学、魚類学など、さまざまな分類学指向の分野 は、種の特定と分類、およびそれらのグループに特有の構造とメカニズムの研究を目指しています。動物界の残りの部分は無脊椎動物学によって扱われます。無脊椎動物学は、海綿動物、棘皮動物、被嚢動物、蠕虫、軟体動物、節足動物、その他多くの門を含む広大で非常に多様な動物のグループですが、単細胞生物や原生生物は通常含まれません。^{[ 23 ]}

細胞生物学は、細胞の構造的および生理学的特性、すなわち細胞の挙動、相互作用、および環境を研究する学問です。これは、細菌などの単細胞生物だけでなく、ヒトなどの多細胞生物の特殊な細胞についても、顕微鏡レベルと分子レベルの両方で行われます。細胞の構造と機能を理解することは、すべての生物科学の基礎となります。細胞の種類間の類似点と相違点は、特に分子生物学において重要です。

解剖学は、臓器や器官系などの巨視的な構造の形態を研究します。^{[ 30 ]}解剖学は、臓器や器官系が独立して機能するだけでなく、人間や他の動物の体内でどのように連携して機能するかに焦点を当てています。解剖学と細胞生物学は密接に関連した2つの研究であり、「構造」研究に分類できます。比較解剖学は、異なるグループの解剖学的類似点と相違点を研究する学問です。これは、進化生物学や系統発生（種の進化）と密接に関連しています。 ^{[ 31 ]}

生理学は、生物の機械的、物理的、生化学的プロセスを研究し、すべての構造が全体としてどのように機能するかを理解しようとします。「構造から機能へ」というテーマは生物学の中心です。生理学の研究は伝統的に植物生理学と動物生理学に分けられてきましたが、研究対象の生物に関係なく、生理学のいくつかの原理は普遍的です。たとえば、酵母細胞の生理学について学んだことは、ヒトの細胞にも適用できます。動物生理学の分野は、ヒト生理学のツールと方法をヒト以外の種に拡張します。生理学は、たとえば、神経系、免疫系、内分泌系、呼吸器系、循環器系がどのように機能し、相互作用するかを研究します。^{[ 32 ]}

発生生物学は、動物や植物が繁殖し成長する過程を研究する学問です。この分野には、胚発生、細胞分化、再生、無性生殖と有性生殖、変態、成体における幹細胞の成長と分化の研究が含まれます。 ^{[ 33 ]}動物と植物の両方の発生については、進化、集団遺伝学、遺伝、遺伝的変異、メンデル遺伝、生殖に関する記事でさらに詳しく考察されています。

進化生物学は、地球上の生命の多様性を生み出した進化過程（自然選択、共通祖先、種分化）を研究する生物学の分野です。進化研究は、種の起源と系統、および時間の経過に伴う変化に関心があり、分類学を中心とする多くの分野の科学者が関わっています。例えば、哺乳類学、鳥類学、爬虫両棲類学、昆虫学などの特定の生物に関する特別な訓練を受けた科学者が、それらの生物をシステムとして使用して、進化に関する一般的な疑問に答えます。^{[ 34 ]}

進化生物学は、化石記録を用いて進化の様式や速度に関する疑問に答える古生物学^{[ 35 ]}と、集団遺伝学^{[ 36 ]}や進化論などの分野の発展に一部基づいている。20世紀後半にDNAフィンガープリンティング技術が開発されて以来、動物学におけるこれらの技術の応用により、動物集団の理解が深まった^{[ 37 ]} 。 1980年代には、発生生物学は、進化発生生物学の研究を通じて、当初は現代の総合説から除外されていたが、再び進化生物学に取り込まれた。進化生物学の一部とみなされる関連分野には、系統学、分類学、分類学などがある^{[ 38 ]}。

動物行動学は、実験室環境での行動反応の研究に焦点を当てる行動主義とは対照的に、自然条件下での動物の行動を科学的かつ客観的に研究する学問である。[39] 動物行動学者は、行動^の進化と自然選択説の観点からの行動の理解に特に関心を寄せてきた。ある意味では、最初の近代動物行動学者はチャールズ・ダーウィンであり、彼の著書『人間と動物の情動の表現』は、後の多くの動物行動学者に影響を与えた。^{[ 40 ]}

動物行動学のサブ分野の一つに、行動生態学があります。これは、ニコラース・ティンバーゲンが動物の行動に関して提起した4つの問い、すなわち、行動の直接的な原因、生物の発達史、生存価値、および系統発生について答えようとするものです。[ ^{41 ]また}、動物の認知という別の研究分野もあり、これは実験室での実験や綿密に管理された野外調査を用いて、動物の知能と学習を調査します。^{[ 42 ]}

生物地理学は地球上の生物の空間分布を研究する学問であり、^{[ 43 ]}分散と移動、プレートテクトニクス、気候変動、系統分類学などのトピックに焦点を当てています。これは、進化生物学、分類学、生態学、自然地理学、地質学、古生物学、気候学の概念と情報を統合する統合的な研究分野です。^{[ 44 ]}この研究分野の起源は、チャールズ・ダーウィンと共同で研究を発表したイギリスの生物学者アルフレッド・ラッセル・ウォレスに広く帰せられています。^{[ 45 ]}

分子生物学は、動物や植物の共通の遺伝的および発生的メカニズムを研究し、遺伝的継承のメカニズムと遺伝子の構造に関する疑問に答えようと試みています。1953年、ジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックはDNAの構造と分子内の相互作用について記述し、この論文は分子生物学の研究を本格的に開始させ、この分野への関心を高めました。^{[ 46 ]}研究者は分子生物学特有の技術を実践していますが、これらを遺伝学や生化学の方法と組み合わせることは一般的です。分子生物学の多くは定量的であり、近年ではバイオインフォマティクスや計算生物学などのコンピュータサイエンスの技術を用いた研究が数多く行われています。

分子遺伝学、すなわち遺伝子の構造と機能の研究は、2000年代初頭から分子生物学の最も著名な下位分野の一つとなっています。生物学の他の分野も分子生物学の影響を受けており、細胞生物学や発生生物学のように分子の相互作用を直接研究する場合もあれば、集団遺伝学や系統発生学などの進化生物学の分野のように、分子技術を用いて集団や種の歴史的特性を推測する間接的な場合もあります。また、生物物理学では、生体分子を「基礎から」、つまり分子レベルで研究するという長い伝統があります。^{[ 47 ]}

動物は一般的に有性生殖によって繁殖します。有性生殖とは、雄と雌の半数体配偶子が結合する過程であり、それぞれの配偶子は減数分裂によって形成されます。通常、別々の個体によって生成された配偶子は受精の過程を経て結合し、二倍体の接合子を形成します。この接合子はその後、遺伝的に固有の個体の子孫へと発達します。しかし、一部の動物は、代替的な生殖過程として、単為生殖を行うこともできます。単為生殖は、ヘビやトカゲ（ウィキペディアの「有鱗類の単為生殖」を参照）、両生類（ウィキペディアの「両生類の単為生殖」を参照）、その他多くの種（ウィキペディアの「単為生殖」を参照）で報告されています。一般的に、単為生殖を行う動物の減数分裂は、有性生殖を行う動物の減数分裂と同様の過程を経て起こりますが、二倍体の接合子核は、異なる個体からではなく、同じ個体からの2つの半数体ゲノムの結合によって生成されます。

動物の認知とは、知覚、学習、記憶、意思決定、問題解決など、人間以外の動物の精神過程と能力を包含する概念である。この分野の研究により、類人猿やゾウに見られる道具の使用や自己認識^{[ 48 ]}から、イルカの複雑なコミュニケーションシステム^{[ 49 ]}、そしてクラークズナッツクラッカーのような食料貯蔵鳥の空間記憶能力に至るまで、多様な種にわたる驚くべき認知能力が明らかになってきた。多くの動物が意識の形態を持ち、因果関係を理解し​​、行動の文化的伝達を示し、メタ認知（思考について考える能力）の証拠を示すことが研究によって実証されている。動物の意識の範囲と性質が人間の認知と比較してどの程度であるかについての議論は続いているが、認知能力は人間と他の種との間に明確な境界線があるのではなく、連続体上に存在することを示唆する証拠が増えつつある。神経画像解析や綿密に管理された行動実験といった現代の研究手法は、様々な種がどのように情報を処理し、環境を適応していくかについての理解を深め続けており、知能や意識に関する従来の人間中心的な見方に疑問を投げかけている。