Jaké jsou hlavní funkční charakteristiky všech organismů?

Co to znamená být naživu? Kromě každodenních filozofických pozorování, jako je „příležitost přispět do společnosti“, může mít většina odpovědí podobu následujících:

• „Dýchat vzduch dovnitř a ven.“
• „Tlukot srdce.“
• „Jíst jídlo a pitnou vodu.“
• „Reaguji na změny v prostředí, jako je oblékání do chladného počasí.“
• „Založení rodiny.“

I když se to v nejlepším případě jeví jako neurčitě vědecké reakce, ve skutečnosti odrážejí vědeckou definici života na buněčné úrovni. Ve světě nyní plném strojů, které někdy mohou napodobovat jednání lidí a jiné flóry výrazně převyšuje lidský výkon, je důležité zkoumat otázku: „Jaké jsou vlastnosti život?"

Různé učebnice a online zdroje poskytují mírně odlišná kritéria pro to, jaké vlastnosti tvoří funkční vlastnosti živých věcí. Pro současné účely považujte následující seznam atributů za plně reprezentativní pro a živý organismus:

• Organizace.
• Citlivost nebo reakce na podněty.
• Reprodukce.
• Přizpůsobování.
• Růst a vývoj.
• Nařízení.
• Homeostáza.
• Metabolismus.

Každá z nich bude jednotlivě prozkoumána po krátkém pojednání o tom, jak život, ať už je jakýkoli, pravděpodobně začal na Zemi a klíčových chemických složkách živých věcí.

Všechno živé se skládá z alespoň jednoho buňka. Zatímco prokaryotický organismy, které zahrnují ty v klasifikačních doménách Bakterie a Archaea, jsou téměř všechny jednobuněčné, v Eukaryota doména, která zahrnuje rostliny, zvířata a houby, má obvykle biliony jednotlivých buněk.

I když jsou buňky samotné mikroskopické, i ta nejzákladnější buňka se skládá z velkého množství molekul, které jsou mnohem menší. Více než tři čtvrtiny hmoty živých věcí tvoří voda, ionty a různé malé organické (tj. Obsahující uhlík) molekuly, jako jsou cukry, vitamíny a mastné kyseliny. Iony jsou atomy nesoucí elektrický náboj, jako je chlor (Cl^-) nebo vápník (Ca²⁺).

Zbývající čtvrtina živé hmoty neboli biomasy se skládá z makromolekulynebo velké molekuly vyrobené z malých opakujících se jednotek. Mezi nimi jsou proteiny, které tvoří většinu vašich vnitřních orgánů a skládají se z polymerů nebo řetězců aminokyseliny; polysacharidy, jako je glykogen (polymer jednoduché cukrové glukózy); a nukleová kyselina deoxyribonukleová kyselina (DNA).

Menší molekuly jsou obvykle přesunuty do buňky podle potřeb této buňky. Buňka však musí vyrábět makromolekuly.

Jak začal život, to je fascinující otázka pro vědce, a to nejen za účelem vyřešení úžasné vesmírné záhady. Pokud vědci dokáží s jistotou určit, jak se život na Zemi poprvé dostal do výstroje, mohli by snadněji předpovědět, jaké cizí světy, pokud vůbec nějaké, budou také pravděpodobně hostit nějakou formu života.

Vědci vědí, že zhruba před 3,5 miliardami let, pouhou miliardou let poté, co se Země poprvé spojila do planeta, existovaly prokaryotické organismy a že stejně jako dnešní organismy pravděpodobně používaly DNA jako svůj genetický materiál.

Je také známo, že RNA, jiná nukleová kyselina, může mít v nějaké formě zastaralou DNA. Je to proto, že RNA může kromě ukládání informací kódovaných DNA také katalyzovat nebo urychlit určité biochemické reakce. Je to také jednořetězcové a o něco jednodušší než DNA.

Vědci jsou schopni určit mnoho z těchto věcí zkoumáním podobností na úrovni molekul mezi organismy, které mají zdánlivě jen velmi málo společného. Pokrok v technologii začínající ve druhé polovině 20. století se značně rozšířil vědecká sada nástrojů a nabízí naději, že toto nepochybně obtížné tajemství může být jednoho dne definitivně vyřešen.

Všechno živé ukazuje organizacenebo objednat. To v podstatě znamená, že když se podíváte pozorně na cokoli, co je naživu, je to organizováno způsobem, u kterého je velmi nepravděpodobné, že by se věci, jako je pečlivé dělení buněčného obsahu, aby se zabránilo „sebepoškozování“ a umožnil efektivní pohyb kritických molekul.

I ty nejjednodušší jednobuněčné organismy obsahují DNA, a buněčná membrána a ribozomy, z nichž všechny jsou skvěle organizovány a navrženy k provádění konkrétních životně důležitých úkolů. Zde atomy tvoří molekuly a molekuly tvoří struktury, které fyzickým i funkčním způsobem stojí mimo jejich prostředí.

Jednotlivé buňky reagují na změny v jejich vnitřní prostředí předvídatelnými způsoby. Například když makromolekula jako glykogen je ve vašem systému nedostatek díky dlouhé jízdě na kole, kterou jste právě dokončili, vaše buňky ji vytvoří více agregací molekul (glukózy a enzymů) potřebných pro syntézu glykogenu.

Na makroúrovni některé odpovědi na podněty v externí prostředí jsou zřejmé. Rostlina roste ve směru stálého zdroje světla; přesunete se na jednu stranu, abyste se vyhnuli tomu, že vstoupíte do kaluže, když vám mozek řekne, že tam je.

Schopnost reprodukovat je jednou z nejtrvaleji zjevných vlastností živých věcí. Bakteriální kolonie rostoucí na zkaženém jídle v lednici představují reprodukci mikroorganismů.

Všechny organismy reprodukují díky své DNA identické (prokaryoty) nebo velmi podobné (eukaryoty) své kopie. Bakterie se mohou rozmnožovat pouze nepohlavně, což znamená, že se jednoduše rozdělí na dvě části a vytvoří stejné dceřiné buňky. Lidé, zvířata a dokonce i rostliny se množí sexuálně, což zajišťuje genetická rozmanitost druhu a tím i větší šanci na přežití druhu.

Bez schopnosti přizpůsobit na měnící se podmínky prostředí, jako jsou teplotní posuny, by organismy nebyly schopny udržet kondici nezbytnou pro přežití. Čím více se organismus dokáže přizpůsobit, tím větší je šance, že přežije dostatečně dlouho na to, aby se mohl rozmnožovat.

Je důležité si uvědomit, že „fitness“ je druhově specifický. Některé archebakterie například žijí v horkých termálních ventilačních otvorech, které by rychle zabily většinu ostatních živých tvorů.

Růst, způsob, jakým se organismy zvětšují a liší se vzhledem, jak dospívají a zapojit se do metabolických aktivit, je do značné míry určeno informacemi kódovanými v jejich DNA.

Tyto informace však mohou poskytnout různé výsledky v různých prostředích a buněčný aparát organismu „rozhoduje“, jaké proteinové produkty bude vyrábět ve větším nebo menším množství.

Nařízení lze považovat za koordinaci dalších procesů svědčících o životě, jako je metabolismus a homeostáza.

Například můžete regulovat množství vzduchu přicházejícího do plic rychleji dýcháním při cvičení, a když máte neobvykle hlad, můžete sníst více, abyste vyrovnali výdaje neobvykle vysokého množství energie.

Homeostáza lze považovat za přísnější formu regulace, přičemž přijatelné hranice „vysoké“ a „nízké“ pro daný chemický stav jsou blíže k sobě.

Mezi příklady patří pH (úroveň kyselosti uvnitř buňky), teplota a poměr klíčových molekul k sobě navzájem, jako je kyslík a oxid uhličitý.

Toto udržování „ustáleného stavu“ nebo velmi blízkého jednomu je pro živé bytosti nepostradatelné.

Metabolismus je možná nejpozoruhodnější momentální vlastností života, kterou budete pravděpodobně každodenně pozorovat. Všechny buňky mají schopnost syntetizovat molekulu zvanou ATPnebo adenosintrifosfát, který se používá k řízení procesů v buňce, jako je reprodukce DNA a syntéza proteinů.

To je možné, protože živé bytosti mohou využívat energii ve vazbách molekul obsahujících uhlík, zejména glukózy a mastných kyselin, k sestavení ATP, obvykle přidáním fosfátové skupiny k adenosindifosfát (ADP).

Rozklad molekul (katabolismus), protože energie je pouze jedním z aspektů metabolismu. Vytváření větších molekul z menších, které odráží růst, je anabolický strana metabolismu.