Od améb po paviány má vše živé několik společných věcí. Pět ústředních biologických témat odlišuje život od neživých. Vezměte viry: Zdá se, že jsou naživu, ale mnoho biologů je nepovažuje, protože jim chybí jedna nebo více těchto sjednocujících charakteristik. Zde jsou faktory, které pomáhají odlišit živé od méně živých.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Pět ústředních témat biologie je struktura a funkce buněk, interakce mezi organismy, homeostáza, reprodukce a genetika, a vývoj.
Struktura a funkce buněk
Všechny formy života se skládají z alespoň jedné buňky. V 17. století vědci Robert Hooke a Anton von Leeuwenhoek pozorovali buňky a zaznamenávali jejich vlastnosti pod mikroskopy. Tato a následná pozorování vedla k vytvoření buněčné teorie s tím, že buňky tvoří celý život, provádějí všechny biologické procesy a mohou pocházet pouze z jiných buněk. Všechny buňky obsahují genetický materiál a další struktury plovoucí v rosolovité matrici, získávají energii ze svého okolí a jsou obklopeny ochranou před vnějším prostředím.
Interakce mezi organismy
Organismy ve vakuách neexistují. Každý živý tvor se jedinečně přizpůsobil určitému stanovišti a vyvinul specifické vztahy s jinými organismy ve stejné oblasti.
V ekosystémech využívají rostliny světelnou energii ze slunce k výrobě vlastní potravy, která se stává zdrojem energie pro další organismy, které rostliny konzumují. Ostatní tvorové jedí tyto rostlinožravé organismy a přijímají energii. Když rostliny a zvířata uhynou, jejich tok energie se nezastaví; místo toho se energie přenáší do půdy a zpět do životního prostředí díky zachycovačům a rozkladačům, které rozkládají mrtvé organismy.
Mezi formami života existují různé souvislosti. Predátoři jedí kořist, paraziti nalézají živiny a úkryt na úkor ostatních a některé organismy vytvářejí vzájemně výhodné vztahy. Výsledkem je, že změny ovlivňující jeden druh ovlivňují přežití ostatních v ekosystému.
Homeostáza udržuje živé věci naživu
U mnohobuněčných tvorů všechny orgánové systémy spolupracují na vyvážení látek, jako jsou:
- tekutiny
- ionty
- kyselost
- plyny
- odpady
Každý druh může tolerovat pouze specifické podmínky prostředí v rámci rozsahu tolerance. Mimo tento rozsah leží zóna nesnášenlivosti, kde umírají všichni členové druhu. Když se vnější prostředí mění, musí si jednotlivci udržovat stálé vnitřní prostředí neustálým přizpůsobováním. Jinak zahynou.
Reprodukce a genetika
Všechny organismy se množí a předávají vlastnosti svým potomkům. V nepohlavním rozmnožování jsou potomci přesnou replikou svých rodičů. Složitější formy života se opírají o sexuální reprodukci, která zahrnuje dva jednotlivce, kteří společně produkují potomky. V tomto případě potomci vykazují vlastnosti každého rodiče.
V polovině 19. století provedl rakouský mnich Gregor Mendel sérii slavných experimentů zkoumajících vztah mezi sexuální reprodukcí a dědičností. Mendel si uvědomil, že jednotky zvané geny určují dědičnost a lze je předávat z rodiče na potomka.
Evoluce a přirozený výběr
Na počátku 19. století francouzský biolog Jean Baptiste de Lamarck vyslovil hypotézu, že použití určitých funkcí by posílilo jejich existenci a nepoužívání by způsobilo, že nakonec zmizí generace. To by vysvětlovalo, jak se hadi vyvinuli z ještěrek, když jejich nohy nebyly používány, a jak se podle Lamarcka prodloužily krky žirafy s protahováním.
Charles Darwin zkonstruoval svou vlastní evoluční teorii zvanou přirozený výběr. Po svém působení jako přírodovědec na lodi HMS Beagle formuloval Darwin teorii, která tvrdila, že všichni jednotlivci mají rozdíly, které jim umožňují přežít v konkrétním prostředí, rozmnožovat se a předávat své geny svým potomkům. Jednotlivci, kteří se špatně přizpůsobují svému prostředí, by měli méně příležitostí k páření a předávání svých genů. Geny silnějších jedinců by se nakonec staly prominentnějšími v následujících populacích. Darwinova teorie se stala nejuznávanější teorií evoluce.