Von Amöben bis Pavianen haben alle Lebewesen einiges gemeinsam. Fünf zentrale Themen der Biologie unterscheiden das Lebendige vom Unbelebten. Nehmen wir Viren: Sie scheinen lebendig zu sein, aber viele Biologen halten sie nicht für so, da ihnen eines oder mehrere dieser verbindenden Eigenschaften fehlen. Hier sind die Faktoren, die dazu beitragen, die Lebenden von den Nicht-Lebendigen zu unterscheiden.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die fünf zentralen Themen der Biologie sind Aufbau und Funktion von Zellen, Interaktionen zwischen Organismen, Homöostase, Fortpflanzung und Genetik, und Evolution.
Struktur und Funktion von Zellen
Alle Lebensformen bestehen aus mindestens einer Zelle. Im 17. Jahrhundert beobachteten die Wissenschaftler Robert Hooke und Anton von Leeuwenhoek Zellen und notierten ihre Eigenschaften unter dem Mikroskop. Diese und spätere Beobachtungen führten zur Bildung der Zelltheorie, die besagt, dass Zellen alles Leben ausmachen, alle biologischen Prozesse ausführen und nur von anderen Zellen stammen können. Alle Zellen enthalten genetisches Material und andere Strukturen, die in einer geleeartigen Matrix schweben, Energie aus ihrer Umgebung aufnehmen und von der äußeren Umgebung geschützt sind.
Wechselwirkungen zwischen Organismen
Organismen existieren nicht im Vakuum. Jedes Lebewesen hat sich auf einzigartige Weise an einen bestimmten Lebensraum angepasst und spezifische Beziehungen zu anderen Organismen im selben Gebiet entwickelt.
In Ökosystemen verwenden Pflanzen die Lichtenergie der Sonne, um ihre eigene Nahrung herzustellen, die zu einer Energiequelle für andere Organismen wird, die die Pflanzen verbrauchen. Andere Lebewesen fressen diese pflanzenfressenden Organismen und erhalten die Energie. Wenn Pflanzen und Tiere sterben, hört ihr Energiefluss nicht auf; Stattdessen wird die Energie dank Aasfressern und Zersetzern, die tote Organismen abbauen, auf den Boden und zurück in die Umwelt übertragen.
Es gibt verschiedene Verbindungen zwischen den Lebensformen. Raubtiere fressen Beute, Parasiten finden Nährstoffe und Unterschlupf auf Kosten anderer und einige Organismen gehen gegenseitig vorteilhafte Beziehungen ein. Infolgedessen beeinflussen Veränderungen, die eine Art betreffen, das Überleben anderer innerhalb des Ökosystems.
Homöostase hält Lebewesen am Leben
Bei vielzelligen Lebewesen arbeiten alle Organsysteme zusammen, um Substanzen auszugleichen wie:
- Flüssigkeiten
- Ionen
- Säure
- Gase
- Abfälle
Jede Art kann nur bestimmte Umweltbedingungen innerhalb ihres Toleranzbereichs tolerieren. Außerhalb dieses Bereichs liegt die Intoleranzzone, in der alle Mitglieder einer Art sterben. Wenn sich die äußere Umgebung ändert, müssen Individuen durch ständige Anpassung eine konstante innere Umgebung aufrechterhalten. Andernfalls gehen sie zugrunde.
Fortpflanzung und Genetik
Alle Organismen vermehren sich und geben Eigenschaften an ihre Nachkommen weiter. Bei der asexuellen Fortpflanzung sind Nachkommen exakte Nachbildungen ihrer Eltern. Komplexere Lebensformen neigen zur sexuellen Fortpflanzung, bei der zwei Individuen gemeinsam Nachkommen zeugen. In diesem Fall zeigen die Nachkommen Merkmale jedes Elternteils.
Mitte des 19. Jahrhunderts führte ein österreichischer Mönch namens Gregor Mendel eine Reihe berühmter Experimente durch, die die Beziehung zwischen sexueller Fortpflanzung und Vererbung untersuchten. Mendel erkannte, dass Einheiten, die Gene genannt werden, die Vererbung bestimmen und von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben werden können.
Evolution und natürliche Selektion
Anfang des 19. Jahrhunderts stellte der französische Biologe Jean Baptiste de Lamarck die Hypothese auf, dass die Verwendung bestimmter Merkmale certain würde ihre Existenz stärken, und ein Nichtgebrauch würde dazu führen, dass sie in der Folge schließlich verschwinden Generationen. Dies würde erklären, wie sich Schlangen aus Eidechsen entwickelten, wenn ihre Beine nicht benutzt wurden, und wie Giraffenhälse beim Strecken länger wurden, so Lamarck.
Charles Darwin konstruierte seine eigene Evolutionstheorie, die als natürliche Selektion bezeichnet wird. Nach seiner Tätigkeit als Naturforscher auf dem Schiff HMS Beagle formulierte Darwin eine Theorie, die behauptete, alle Individuen besitzen individuals Unterschiede, die es ihnen ermöglichen, in einer bestimmten Umgebung zu überleben, sich zu vermehren und ihre Gene an ihre Nachkommen weiterzugeben. Individuen, die sich schlecht an ihre Umgebung anpassen, hätten weniger Möglichkeiten, sich zu paaren und ihre Gene weiterzugeben. Schließlich würden die Gene der stärkeren Individuen in nachfolgenden Populationen stärker hervortreten. Darwins Theorie ist die am meisten akzeptierte Evolutionstheorie.