Какви са основните функционални характеристики на всички организми?

Какво означава да си жив? Освен ежедневните философски наблюдения като „възможност за принос към обществото“, повечето отговори могат да бъдат под формата на следното:

• „Вдишване и издишване на въздух.“
• „Сърцебиене“.
• "Ядене на храна и питейна вода."
• „Реагиране на промени в околната среда, като обличане за студено време.“
• „Създаване на семейство“.

Въпреки че в най-добрия случай изглеждат неясно научни отговори, те всъщност отразяват научната дефиниция на живота на клетъчно ниво. В един свят, изобилстващ от машини, които понякога могат да имитират действията на хората и друга флора значително надвишава човешката продукция, важно е да се разгледа въпросът: "Какви са свойствата на живот? "

Различните учебници и онлайн ресурси предоставят малко по-различни критерии за това какви свойства представляват функционалните характеристики на живите същества. За настоящите цели разгледайте следния списък с атрибути като напълно представителен за a жив организъм:

• Организация.
• Чувствителност или отговор на стимули.
• Размножаване.
• Адаптация.
• Растеж и развитие.
• Регламент.
• Хомеостаза.
• Метаболизъм.

Те ще бъдат изследвани поотделно след кратък трактат за това как животът, какъвто и да е той, вероятно е започнал на Земята и ключовите химически съставки на живите същества.

Всички живи същества се състоят поне от едно клетка. Докато прокариотичен организмите, които включват тези в домейните за класификация на бактерии и археи, са почти всички едноклетъчни, тези в Еукариота домейн, който включва растения, животни и гъби, обикновено има трилиони отделни клетки.

Въпреки че самите клетки са микроскопични, дори и най-основната клетка се състои от много молекули, които са далеч по-малки. Над три четвърти от масата на живите същества се състои от вода, йони и различни малки органични (т.е. съдържащи въглерод) молекули като захари, витамини и мастни киселини. Йоните са атоми, носещи електрически заряд, като хлор (Cl^-) или калций (Ca²⁺).

Останалата една четвърт от живата маса или биомасата се състои от макромолекулиили големи молекули, направени от малки повтарящи се единици. Сред тях са протеините, които съставляват по-голямата част от вашите вътрешни органи и се състоят от полимери или вериги от аминокиселини; полизахариди, като гликоген (полимер на обикновената захарна глюкоза); и нуклеинова киселина дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК).

По-малките молекули обикновено се преместват в клетката според нуждите на тази клетка. Клетката обаче трябва да произвежда макромолекули.

Как животът стартира е увлекателен въпрос за учените, а не само за целите на разгадаването на прекрасна космическа мистерия. Ако учените могат със сигурност да определят как животът на Земята първоначално е стартирал, те биха могли да предскажат по-лесно какви чужди светове, ако има такива, също могат да приемат някаква форма на живот.

Учените знаят, че преди около 3,5 милиарда години, само милиард или повече години след като Земята се е сляла за първи път планета, съществували прокариотни организми и че, подобно на днешните организми, те вероятно са използвали ДНК като техен генетичен материал.

Също така е известно, че РНК, друга нуклеинова киселина, може да има предварително датирана ДНК под някаква форма. Това е така, защото РНК, освен че съхранява информация, кодирана от ДНК, може също да катализира или ускорява някои биохимични реакции. Освен това е едноверижна и малко по-проста от ДНК.

Учените са в състояние да определят много от тези неща, като разглеждат сходствата на молекулярно ниво между организмите, които привидно имат много малко общо. Напредъкът в технологиите, започнал през втората половина на 20-ти век, значително се разшири набор от инструменти на науката и дават надежда, че тази несъмнено трудна мистерия един ден може да бъде окончателно решен.

Всичко живо показва организация, или поръчка. Това по същество означава, че когато погледнете отблизо всичко, което е живо, то е организирано по начин, за който е малко вероятно да се случи при неживеене неща, като внимателното разделяне на клетъчното съдържание, за да се предотврати "самонараняване" и да се даде възможност за ефективно движение на критични молекули.

Дори най-простите едноклетъчни организми съдържат ДНК, а клетъчната мембрана и рибозоми, всички от които са изящно организирани и проектирани да изпълняват конкретни жизненоважни задачи. Тук атомите изграждат молекули, а молекулите изграждат структури, които стоят отделно от заобикалящата ги среда както по физически, така и по функционален начин.

Отделни клетки реагират на промени в техните вътрешен околната среда по предвидими начини. Например, когато макромолекула като гликоген е в недостиг във вашата система, благодарение на току-що завършеното дълго пътуване с велосипед, вашите клетки ще направят повече от него чрез агрегиране на молекули (глюкоза и ензими), необходими за синтеза на гликоген.

На макро ниво някои отговори на стимули в външен околната среда са очевидни. Растението расте по посока на постоянен източник на светлина; премествате се на една страна, за да избегнете стъпването в локва, когато мозъкът ви ви каже, че е там.

Способността да възпроизвеждат е една от най-очевидно очевидните черти на живите същества. Бактериалните колонии, растящи върху развалената храна в хладилник, представляват размножаването на микроорганизми.

Всички организми възпроизвеждат идентични (прокариоти) или много подобни (еукариоти) копия на себе си благодарение на тяхната ДНК. Бактериите могат да се размножават само безполово, което означава, че те просто се разделят на две, за да дадат еднакви дъщерни клетки. Хората, животните и дори растенията се размножават по полов път, което гарантира генетично разнообразие на вида и оттам по-голям шанс за оцеляване на видовете.

Без способността да адаптиране спрямо променящите се условия на околната среда, като температурни промени, организмите не биха могли да поддържат необходимата форма за оцеляване. Колкото повече организмът може да се адаптира, толкова по-голям е шансът да оцелее достатъчно дълго, за да се размножи.

Важно е да се отбележи, че „фитнес“ е специфичен за видовете. Някои архебактерии, например, живеят в горещо-горещи термоотвори, които бързо биха убили повечето други живи същества.

Растеж, начина, по който организмите стават по-големи и по-различни на външен вид, когато узреят и участват в метаболитни дейности, се определя в огромна степен от информацията, кодирана в тях ДНК.

Тази информация обаче може да осигури различни резултати в различни среди и клетъчната техника на организма "решава" какви протеинови продукти да произвежда в по-големи или по-ниски количества.

Регламент може да се разглежда като координация на други процеси, показателни за живота, като метаболизъм и хомеостаза.

Например, можете да регулирате количеството въздух, постъпващо в дробовете ви, като дишате по-бързо, когато тренирате, и когато сте необичайно гладни, можете да ядете повече, за да компенсирате разходите на необичайно големи количества енергия.

Хомеостаза може да се разглежда като по-твърда форма на регулиране, като приемливите граници на „висока“ и „ниска“ за дадено химично състояние са по-близо една до друга.

Примерите включват рН (нивото на киселинност в клетката), температурата и съотношението на ключовите молекули една към друга, като кислород и въглероден диоксид.

Това поддържане на „стабилно състояние“ или много близко до такова е необходимо за живите същества.

Метаболизъм е може би най-поразителното свойство от всеки момент на живота, което вероятно ще наблюдавате всеки ден. Всички клетки имат способността да синтезират молекула, наречена ATPили аденозин трифосфат, който се използва за задвижване на процеси в клетката като възпроизвеждане на ДНК и синтез на протеини.

Това е възможно, тъй като живите същества могат да използват енергията в връзките на съдържащите въглерод молекули, по-специално глюкозата и мастните киселини, за събиране на АТФ, обикновено чрез добавяне на фосфатна група към аденозин дифосфат (ADP).

Разграждане на молекули (катаболизъм) за енергия обаче е само един аспект на метаболизма. Изграждането на по-големи молекули от по-малки, което отразява растежа, е анаболен страна на метаболизма.