Was sind die wichtigsten funktionellen Eigenschaften aller Organismen?

Was bedeutet es, am Leben zu sein? Abgesehen von alltäglichen philosophischen Beobachtungen wie "eine Gelegenheit, zur Gesellschaft beizutragen", könnten die meisten Antworten die folgenden sein:

• "Luft ein- und ausatmen."
• "Ein Herzschlag."
• "Essen und Wasser trinken."
• "Reagieren auf Veränderungen in der Umgebung, wie sich für kaltes Wetter anziehen."
• "Eine Familie gründen."

Während diese bestenfalls wie vage wissenschaftliche Antworten erscheinen, spiegeln sie tatsächlich die wissenschaftliche Definition des Lebens auf zellulärer Ebene wider. In einer Welt voller Maschinen, die die Handlungen von Menschen und anderen Pflanzen nachahmen können, und manchmal die menschliche Leistung bei weitem übersteigen, ist es wichtig, die Frage zu untersuchen: "Was sind die Eigenschaften von Leben?"

Verschiedene Lehrbücher und Online-Ressourcen liefern leicht unterschiedliche Kriterien dafür, welche Eigenschaften die funktionalen Merkmale von Lebewesen ausmachen. Betrachten Sie für die vorliegenden Zwecke die folgende Liste von Attributen als vollständig repräsentativ für a

• Organisation.
• Empfindlichkeit oder Reaktion auf Reize.
• Reproduktion.
• Anpassung.
• Wachstum und Entwicklung.
• Verordnung.
• Homöostase.
• Stoffwechsel.

Diese werden jeweils einzeln nach einer kurzen Abhandlung darüber untersucht, wie das Leben, was auch immer es sein mag, wahrscheinlich auf der Erde begann und die wichtigsten chemischen Bestandteile der Lebewesen.

Alle Lebewesen bestehen aus mindestens einem Zelle. Während prokaryotisch Organismen, zu denen auch diejenigen der Klassifikationsdomänen Bakterien und Archaea gehören, sind fast alle einzellig, diejenigen in den Eukaryoten Domäne, zu der Pflanzen, Tiere und Pilze gehören, haben typischerweise Billionen einzelner Zellen.

Obwohl Zellen selbst mikroskopisch klein sind, besteht selbst die einfachste Zelle aus sehr vielen Molekülen, die viel kleiner sind. Mehr als drei Viertel der Masse der Lebewesen bestehen aus Wasser, Ionen und verschiedenen kleinen organischen (d. h. kohlenstoffhaltigen) Molekülen wie Zucker, Vitaminen und Fettsäuren. Ionen sind elektrisch geladene Atome wie Chlor (Cl^-) oder Kalzium (Ca²⁺).

Das verbleibende Viertel der lebenden Masse oder Biomasse besteht aus Makromoleküle, oder große Moleküle aus kleinen sich wiederholenden Einheiten. Darunter befinden sich Proteine, die den größten Teil Ihrer inneren Organe ausmachen und aus Polymeren oder Ketten bestehen Aminosäuren; Polysaccharide, wie Glykogen (ein Polymer des Einfachzuckers Glucose); und der Nukleinsäure Desoxyribonukleinsäure (DNA).

Kleinere Moleküle werden normalerweise entsprechend den Bedürfnissen der Zelle in eine Zelle gebracht. Allerdings muss die Zelle Makromoleküle herstellen.

Wie das Leben seinen Anfang nahm, ist eine faszinierende Frage für Wissenschaftler und nicht nur, um ein wunderbares kosmisches Mysterium zu lösen. Wenn Wissenschaftler mit Sicherheit feststellen können, wie das Leben auf der Erde zum ersten Mal in Gang gekommen ist, können sie möglicherweise leichter vorhersagen, welche fremden Welten, wenn überhaupt, wahrscheinlich auch irgendeine Form von Leben beherbergen.

Wissenschaftler wissen, dass vor etwa 3,5 Milliarden Jahren, nur etwa eine Milliarde Jahre, nachdem die Erde zum ersten Mal zu einem Planeten, prokaryontische Organismen existierten, und dass sie, wie die heutigen Organismen, wahrscheinlich DNA als genetisches Material verwendeten.

Es ist auch bekannt, dass RNA, eine andere Nukleinsäure, kann in irgendeiner Form eine vordatierte DNA aufweisen. Dies liegt daran, dass RNA neben der Speicherung von durch DNA kodierten Informationen auch bestimmte biochemische Reaktionen katalysieren oder beschleunigen kann. Es ist auch einzelsträngig und etwas einfacher als DNA.

Wissenschaftler sind in der Lage, viele dieser Dinge zu bestimmen, indem sie die Ähnlichkeiten zwischen Organismen auf molekularer Ebene betrachten, die scheinbar nur sehr wenig gemeinsam haben. Die technologischen Fortschritte ab der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts haben sich stark ausgeweitet den Werkzeugkasten der Wissenschaft und hoffen, dass dieses zugegebenermaßen schwierige Rätsel eines Tages endgültig sein kann gelöst.

Alle Lebewesen zeigen Organisation, oder bestellen. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass, wenn man sich alles Lebendige genau ansieht, es so organisiert ist, dass es bei Nichtlebenden höchst unwahrscheinlich ist Dinge wie die sorgfältige Aufteilung des Zellinhalts, um "Selbstverletzungen" zu verhindern und die effiziente Bewegung kritischer Moleküle zu ermöglichen.

Selbst die einfachsten einzelligen Organismen enthalten DNA, a Zellmembran und Ribosomen, die alle exquisit organisiert und darauf ausgelegt sind, bestimmte lebenswichtige Aufgaben auszuführen. Hier bilden Atome Moleküle und Moleküle Strukturen, die sich sowohl physikalisch als auch funktionell von ihrer Umgebung abheben.

Einzelne Zellen reagieren auf Veränderungen ihrer intern Umwelt auf vorhersehbare Weise. Zum Beispiel, wenn ein Makromolekül wie Glykogen in Ihrem System aufgrund einer langen Radtour, die Sie gerade absolviert haben, knapp ist, werden Ihre Zellen mehr daraus machen, indem sie Moleküle (Glukose und Enzyme) aggregieren, die für die Glykogensynthese benötigt werden.

Auf Makroebene einige Antworten auf Reize in der extern Umgebung sind offensichtlich. Eine Pflanze wächst in Richtung einer gleichmäßigen Lichtquelle; Sie bewegen sich zur Seite, um nicht in eine Pfütze zu treten, wenn Ihr Gehirn Ihnen sagt, dass es dort ist.

Die Fähigkeit zu reproduzieren ist eines der am stärksten offensichtlichen Merkmale von Lebewesen. Die Bakterienkolonien, die auf den verderblichen Lebensmitteln in einem Kühlschrank wachsen, stellen die Vermehrung von Mikroorganismen dar.

Alle Organismen reproduzieren dank ihrer DNA identische (Prokaryoten) oder sehr ähnliche (Eukaryoten) Kopien ihrer selbst. Bakterien können sich nur ungeschlechtlich vermehren, das heißt, sie teilen sich einfach in zwei Teile, um identische Tochterzellen zu erhalten. Menschen, Tiere und sogar Pflanzen vermehren sich geschlechtlich, was gewährleistet genetische Vielfalt der Art und damit eine größere Überlebenschance der Art.

Ohne die Fähigkeit, anpassen an sich ändernde Umweltbedingungen, wie zum Beispiel Temperaturschwankungen, wären Organismen nicht in der Lage, die zum Überleben notwendige Fitness aufrechtzuerhalten. Je mehr sich ein Organismus anpassen kann, desto größer ist die Chance, dass er lange genug überlebt, um sich fortzupflanzen.

Es ist wichtig zu beachten, dass "Fitness" artspezifisch ist. Einige Archaebakterien leben zum Beispiel in fast kochend heißen Thermalquellen, die die meisten anderen Lebewesen schnell töten würden.

Wachstum, die Art und Weise, in der Organismen mit zunehmender Reife größer und unterschiedlicher aussehen und Stoffwechseltätigkeiten ausüben, wird in hohem Maße von den in ihrem Körper kodierten Informationen bestimmt DNA.

Diese Informationen können jedoch in verschiedenen Umgebungen unterschiedliche Ergebnisse liefern, und die Zellmaschinerie des Organismus "entscheidet", welche Proteinprodukte in höheren oder geringeren Mengen hergestellt werden.

Verordnung kann als Koordination anderer lebenswichtiger Prozesse wie Stoffwechsel und Homöostase verstanden werden.

Sie können beispielsweise die Luftmenge, die in Ihre Lunge gelangt, regulieren, indem Sie beim Training schneller atmen. und wenn Sie ungewöhnlich hungrig sind, können Sie mehr essen, um die Ausgaben für ungewöhnlich hohe Mengen an auszugleichen Energie.

Homöostase kann als eine strengere Form der Regulierung angesehen werden, wobei die akzeptablen Grenzen von "hoch" und "niedrig" für einen bestimmten chemischen Zustand näher beieinander liegen.

Beispiele sind der pH-Wert (der Säuregrad innerhalb einer Zelle), die Temperatur und das Verhältnis von Schlüsselmolekülen zueinander wie Sauerstoff und Kohlendioxid.

Diese Aufrechterhaltung eines "stationären Zustands" oder sehr nahe daran ist für Lebewesen unabdingbar.

Stoffwechsel ist vielleicht die auffälligste Eigenschaft des Lebens, die Sie wahrscheinlich täglich beobachten werden. Alle Zellen haben die Fähigkeit, ein Molekül namens. zu synthetisieren ATP, oder Adenosintriphosphat, das verwendet wird, um Prozesse in der Zelle wie die Reproduktion von DNA und die Proteinsynthese anzutreiben.

Dies wird möglich, weil Lebewesen die Energie in den Bindungen kohlenstoffhaltiger Moleküle, insbesondere Glucose und Fettsäuren, nutzen können, um ATP aufzubauen, normalerweise durch Hinzufügen einer Phosphatgruppe zu Adenosindiphosphat (ADP).

Moleküle abbauen (Katabolismus) für Energie ist jedoch nur ein Aspekt des Stoffwechsels. Der Aufbau größerer Moleküle aus kleineren, was das Wachstum widerspiegelt, ist die anabol Seite des Stoffwechsels.