Những nền văn minh đầu tiên

Những người cổ xưa chắc hẳn đã truyền đạt lại kiến thức về thực vật và động vật để có thể tăng cơ hội sống sót trong tự nhiên. Các kiến thức này có thể là những hiểu biết về giải phẫu người và động vật, một số khía cạnh của tập tính động vật (chẳng hạn như di cư). Tuy nhiên, bước ngoặt lớn đầu tiên về kiến thức sinh học xuất phát từ cuộc Cách mạng nông nghiệp đầu tiên cách đây khoảng 10.000 năm. Con người lúc này bắt đầu thuần hóa thực vật để canh tác, sau đó chăn nuôi gia súc để hỗ trợ cho xã hội định cư.[6] Các nền văn hóa cổ đại ở Lưỡng Hà, Ai Cập, tiểu lục địa Ấn Độ, Trung Quốc và ở những khu vực khác, đã sản sinh ra các bác sĩ phẫu thuật và các học giả khoa học tự nhiên nổi tiếng như Susruta và Trương Trọng Cảnh, phản ánh các hệ thống triết học tự nhiên độc lập với nhau. Tuy nhiên, gốc rễ của sinh học hiện đại thường bắt nguồn từ truyền thống thế tục của triết học Hy Lạp cổ đại.[7]

Hình gan động vật làm bằng đất sét, có niên đại gần 4000 năm, được tìm thấy ở cung điện hoàng gia tại Mari

Lưỡng Hà cổ đại

Người Lưỡng Hà dường như ít quan tâm đến thế giới tự nhiên theo góc nhìn khoa học, họ chú ý đến cách các vị thần đã sắp xếp vũ trụ hơn. Bộ môn sinh lý học động vật được nghiên cứu thực ra là để hỗ trợ bói toán, đặc biệt là giải phẫu gan, một cơ quan quan trọng trong thuật bói haruspicy. Tập tính động vật cũng được nghiên cứu cho mục đích bói toán. Hầu hết thông tin về việc huấn luyện và thuần hóa động vật được phổ biến ở dạng truyền miệng, nhưng cũng tồn tại một văn bản liên quan đến việc huấn luyện ngựa.[8]

Người Lưỡng Hà cổ đại cũng không có sự phân biệt giữa "khoa học" (theo nghĩa hiện đại) và ma thuật.[9][10][11] Khi một người bị bệnh, các bác sĩ sẽ vừa đọc những thần chú và vừa chữa trị bằng thuốc.[9][10][11] Các đơn thuốc y tế sớm nhất xuất hiện ở Sumer trong Triều đại thứ ba của Ur (khoảng năm 2112 - khoảng năm 2004 trước Công nguyên).[12] Tuy nhiên, văn bản y học Babylon sâu rộng nhất là cuốn Diagnostic Handbook (Cẩm nang Chẩn đoán) được viết bởi ummânū, hay trưởng học giả, Esagil-kin-apli xứ Borsippa,[13] dưới triều vua Babylon là Adad-apla-iddina (1069 - 1046 TCN).[14] Trong các nền văn hóa Đông Semitic, quyền chữa bệnh nằm trong tay các thầy thuốc kiêm trừ tà gọi là āšipu.[9][10][11] Nghề này được truyền từ cha sang con và rất được trọng vọng.[9] Hiếm gặp hơn là asu, tức những người chữa lành các triệu chứng thể chất bằng cách kết hợp các loại thảo mộc, sản phẩm động vật và khoáng vật, cũng như các loại thuốc uống, thuốc mỡ hoặc thuốc đắp. Những thầy thuốc này, có thể là nam hoặc nữ, cũng có thể băng bó vết thương, nắn chân tay và thực hiện các ca phẫu thuật đơn giản. Người Lưỡng Hà cổ đại cũng thực hành các phép phòng bệnh và các biện pháp để ngăn chặn sự lây lan của bệnh.[8]

Truyền thống Trung Quốc cổ đại

Ở Trung Quốc cổ đại, các chủ đề liên quan đến sinh học có thể được tìm thấy rải rác trên một số lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như các bài thuốc của những thầy thuốc Bắc, bác sĩ, nhà giả kim và cả những nhà triết học. Chẳng hạn, tư tưởng Đạo giáo truyền thống trong giả kim thuật Trung Quốc có thể được coi là một phần của khoa học đời sống do nhấn mạnh vào sức khỏe (với mục tiêu cuối cùng là bào chế ra thuốc trường sinh bất lão). Hệ thống y học cổ điển Trung Quốc thường xoay quanh các học thuyết về âm dương ngũ hành.[15] Các nhà tư tưởng Đạo giáo, như Trang Tử ở thế kỷ thứ 4 trước Công nguyên, cũng bày tỏ những ý tưởng liên quan đến tiến hóa, như phủ nhận sự bất biến của các loài sinh học và suy đoán rằng các loài đã phát triển các đặc tính khác nhau để đáp ứng với các môi trường khác nhau.[16]

Truyền thống Ấn Độ cổ đại

Một trong những hệ thống y học có tổ chức lâu đời nhất mà chúng ta biết có nguồn gốc từ tiểu lục địa Ấn Độ là tác phẩm Ayurveda ("tri thức cuộc sống") có vào khoảng 1500 năm trước Công nguyên, một phần của Atharvaveda (một trong bốn cuốn sách cổ nhất về kiến thức, trí tuệ và văn hóa Ấn Độ).

Ayurveda của người Ấn Độ cổ đại đã phát triển độc lập khái niệm ba thể dịch ("dịch của cơ thể"), giống như thuyết bốn thể dịch của y học Hy Lạp cổ đại, mặc dù hệ thống Ayurveda còn có các thông tin bổ trợ khác, chẳng hạn như cơ thể bao gồm năm yếu tố và bảy loại mô cơ bản. Các tác giả Ayurveda cũng phân loại các sinh vật sống thành bốn loại dựa trên phương pháp sinh nở (sinh ra từ tử cung, từ trứng, từ nhiệt & độ ẩm và từ hạt) và cũng giải thích chi tiết những ý niệm về thai nhi. Người Ấn Độ cổ đại cũng đã có những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực phẫu thuật; nhưng kiến thức này thường không đến từ giải phẫu người hoặc giải phẫu sinh thể động vật.[17] Một trong những chuyên luận Ayurveda sớm nhất là Sushruta Samhita, được cho là do Sushruta viết vào thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên. Đây cũng là một trong những sách dược liệu (materia medica) đầu tiên, mô tả 700 cây thuốc, 64 chế phẩm từ khoáng vật và 57 chế phẩm từ nguồn động vật.[18]

Văn bản giấy cói Ebers, chứa khoảng 700 câu thần chú và các liệu pháp chữa trị đương thời.

Truyền thống Ai Cập cổ đại

Hơn một chục cuộn giấy cói về y thuật đã được bảo tồn đến tận ngày nay, đáng chú ý nhất là văn bản giấy cói Edwin Smith (cẩm nang phẫu thuật lâu đời nhất còn được giữ lại) và văn bản giấy cói Ebers (một cuốn sổ tay chuẩn bị và sử dụng dược liệu để trị các bệnh khác nhau), cả hai đều có từ thế kỷ 16 trước Công nguyên.

Ai Cập cổ đại cũng được được biết với việc phát triển kỹ thuật bảo quản thi thể, nổi tiếng nhất là ướp xác, nhằm giữ lại hài cốt của con người và ngăn chặn việc phân hủy.[19]

Truyền thống Hy Lạp và La Mã cổ đại

Các nhà triết học tiền Socrates đã đặt ra các câu hỏi về sự sống nhưng không có nhiều kiến thức có hệ thống chuyên về sinh học. Chẳng hạn, những nhà triết học theo phái nguyên tử luận muốn giải thích sự sống bằng thuần túy vật lý, quan niệm này cũng sẽ còn lặp lại nhiều lần trong lịch sử sinh học. Tuy nhiên, các lý thuyết y học của Hippocrates và những môn đệ của ông, đặc biệt là thuyết thể dịch, để lại những ảnh hưởng lâu dài.[20]

Trang bìa cho phiên bản mở rộng và có minh họa của cuốn Lịch sử thực vật, năm 1644. Tác phẩm này được viết bởi Theophrastus khoảng năm 300 TCN.

Nhà triết học Aristotle là học giả có ảnh hưởng nhất trong lĩnh vực thế giới sống vào thời cổ đại. Dù những tác phẩm đầu tiên của ông trong triết học tự nhiên chỉ là suy đoán, các tác phẩm sinh học sau này của Aristotle đã mang tính kinh nghiệm hơn, tập trung vào nguyên nhân sinh học và sự đa dạng của sinh giới. Ông đã thực hiện vô số quan sát về thiên nhiên, đặc biệt là những nét chính và những thuộc tính của thực vật và động vật ở thế giới xung quanh. Ông cũng dành thời gian và công sức đáng kể để phân loại những đối tượng này. Tổng cộng, Aristotle đã phân loại 540 loài động vật và giải phẫu ít nhất 50 loài trong số đó. Ông tin rằng mục đích trí tuệ, nguyên nhân cấu trúc (một trong bốn nguyên nhân trong góc nhìn triết luận của Aristole), đã chỉ dẫn tất cả các quá trình tự nhiên.[21][22]

Aristotle và gần như tất cả các học giả phương Tây sau ông cho đến thế kỷ 18, tin rằng các sinh vật được sắp xếp theo một mức độ hoàn thiện tăng dần từ thực vật lên đến con người, đây gọi là thang sinh vật hay scala naturae.[23] Người kế tục của Aristotle tại Lyceum, Theophrastus, đã viết một loạt sách về thực vật học-cuốn History of Plants (Lịch sử thực vật). Cuốn sách này đã được giữ lại và được coi là đóng góp quan trọng nhất của thời cổ đại cho thực vật học, ngay cả vào thời Trung cổ. Nhiều tên do Theophrastus đặt vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, chẳng hạn như carpo để chỉ trái cây và pericarpion để chỉ vỏ của hạt giống. Tiên phong trong lĩnh vực của mình, Pedanius Dioscorides đã viết một cuốn bách khoa dược liệu, De Materia Medica, kết hợp các mô tả của khoảng 600 loại cây và công dụng của chúng trong y học. Pliny cha, trong cuốn Natural History (Lịch sử tự nhiên) của mình, cũng đã lập nên một cuốn bách khoa toàn thư tương tự từ những sự vật trong tự nhiên, trong đó có cả nhiều loài thực vật và động vật.[24][25]

Một vài học giả trong thời kỳ Hy Lạp hóa dưới triều vua Ptolemy, đặc biệt là Herophilus vùng Chalcedon và Erasistratus vùng Chios, đã chỉnh sửa các tác phẩm về sinh lý của Aristotle, thậm chí còn thực hiện mổ xẻ và giải phẫu sinh thể.[26] Các tác phẩm của thầy thuốc Claudius Galen thì trở thành chuẩn mực quan trọng nhất về y học và giải phẫu. Mặc dù một số nhà triết học của phái nguyên tử luận cổ đại như Lucretius đã thách thức quan điểm mục đích luận của Aristote (là cho rằng tất cả các khía cạnh của cuộc sống là kết quả của thiết kế có mục đích), mục đích luận (và sau sự trỗi dậy của Kitô giáo, thần học tự nhiên) sẽ vẫn là trung tâm của những tư tưởng sinh học cho đến tận thế kỷ 18 và 19. Ernst W. Mayr lập luận rằng "Không có bất kỳ tiến bộ thực sự nào trong lĩnh vực sinh học từ sau Lucretius và Galen cho đến thời Phục hưng".[27] Những ý tưởng truyền thống về lịch sử tự nhiên và y học Hy Lạp vẫn tồn tại, nhưng chúng thường không được nghi ngờ ở châu Âu vào thời trung cổ.[28]

Một công trình nghiên cứu y sinh của Ibn al-Nafis, một trong những người tiên phong trong giải phẫu thực nghiệm, người đã phát hiện ra tuần hoàn phổi và hệ mạch vành.

Hiểu biết vào thời Trung cổ và ở thế giới đạo Hồi

Sự suy tàn của Đế chế La Mã khiến nhiều kiến thức bị tiêu hủy hoặc bị thất truyền, dù các bác sĩ vẫn kết hợp nhiều khía cạnh của truyền thống Hy Lạp vào giảng dạy và thực hành. Ở Byzantium và thế giới Hồi giáo, nhiều tác phẩm của Hy Lạp đã được dịch sang tiếng Ả Rập và nhiều tác phẩm của Aristotle đã được bảo tồn.[29]

Trong thời Trung kỳ Trung cổ, một vài học giả châu Âu như Hildegard von Bingen, Albertus Magnus và Frederick II đã viết về lịch sử tự nhiên. Sự vươn lên của các trường đại học châu Âu, mặc dù rất quan trọng đối với sự phát triển của vật lý và triết học, lại không có nhiều tác động đến lĩnh vực sinh học.[29]