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达尔文建立自然选择的生物进化论，孟德尔创立经典遗传学，奠定了实验生物学。奥地利生物学家贝塔郎菲1950年发表《物理学与生物学中的开放系统理论》，则开创了系统生物学。
一般系统论、控制论、信息论的发展，建立了动物与通讯行为、神经系统反馈调控的系统理论。布里渊的热力学负熵概念、普利高津的耗散结构理论，架构了生物进化论与统计热物理学理论之间的桥梁，信息概念成为组织化、有序化的度量。
从爱恩斯坦的统一场论、盖摩夫的宇宙大爆炸理论到拉兹洛的广义进化论，从协同论、突变论、全息论到系统动力学、分维几何学，开启了科学理论的统一化运动。
系统生态学、系统心理学（行为学，50年代）、系统生理学、系统生物学等概念与学科先后建立，而且，艾根的超循环理论建立了细胞起源的生物化学、分子层次的系统理论。
遗传学发展到分子生物学，操作子模型、基因调控的发现，基因组计划与生物信息学的发展，从基因组、蛋白质组到代谢组，从细胞信号传导到细胞分裂、分化到细胞发生演变的自组织化研究，开始进入系统遗传学的发展时期。