Millised on kõigi organismide peamised funktsionaalsed omadused?

Mida tähendab elus olla? Lisaks igapäevastele filosoofilistele tähelepanekutele nagu "võimalus ühiskonda aidata" võivad enamik vastuseid olla järgmised:

• "Õhu sisse ja välja hingamine."
• "Südamelöök."
• "Toidu söömine ja vee joomine."
• "Keskkonna muutustele reageerimine, näiteks riietumine külma ilma jaoks."
• "Pere loomine."

Ehkki need tunduvad parimal juhul ebamäärase teadusliku vastusena, peegeldavad need tegelikult elu teaduslikku määratlust rakutasandil. Maailmas, kus praegu on palju masinaid, mis võivad jäljendada inimeste ja muu taimestiku ning mõnikord ka nende tegevust ületavad oluliselt inimtoodangut, on oluline uurida küsimust: "Millised on nende omadused? elu? "

Erinevad õpikud ja veebiavarused pakuvad veidi erinevaid kriteeriume selle kohta, millised omadused moodustavad elusolendite funktsionaalsed omadused. Käesoleval eesmärgil kaaluge järgmist atribuutide loetelu, mis on täielikult a elus organism:

• Organisatsioon.
• Tundlikkus või reageerimine stiimulitele.
• Paljundamine.
• Kohanemine.
• Kasv ja areng.
• Määrus.
• Homöostaas.
• Ainevahetus.

Neid uuritakse igaüks eraldi pärast lühikest traktaati selle kohta, kuidas elu, olenemata sellest, milline on, sai Maal alguse ja elusolendite peamised keemilised koostisosad.

Kõik elusolendid koosnevad vähemalt ühest kamber. Kuigi prokarüootne organismid, sealhulgas bakterite ja Archaea klassifikatsiooni domeenidesse kuuluvad organismid, on peaaegu kõik üherakulised, Eukaryota Domeenil, mis hõlmab taimi, loomi ja seeni, on tavaliselt triljoneid üksikuid rakke.

Kuigi rakud ise on mikroskoopilised, koosneb ka kõige elementaarsem rakk väga paljudest molekulidest, mis on palju väiksemad. Üle kolme neljandiku elusolendite massist koosneb veest, ioonidest ja mitmesugustest väikestest orgaanilistest (st süsinikku sisaldavatest) molekulidest nagu suhkrud, vitamiinid ja rasvhapped. Ioonid on elektrilaengut kandvad aatomid, näiteks kloor (Cl^-) või kaltsium (Ca²⁺).

Ülejäänud neljandik elumassist ehk biomass koosneb makromolekulidvõi suured molekulid, mis on valmistatud väikestest korduvatest üksustest. Nende hulka kuuluvad valgud, mis moodustavad suurema osa teie siseorganitest ja koosnevad polümeeridest või ahelatest aminohapped; polüsahhariidid, näiteks glükogeen (lihtsa suhkru glükoosi polümeer); ja nukleiinhape desoksüribonukleiinhape (DNA).

Väiksemad molekulid viiakse tavaliselt rakku vastavalt selle raku vajadustele. Kuid rakk peab tootma makromolekule.

Kuidas elu alguse sai, on teadlaste jaoks põnev küsimus ja mitte ainult imelise kosmilise müsteeriumi lahendamise eesmärgil. Kui teadlased suudavad kindlalt kindlaks teha, kuidas elu Maal kõigepealt käiku läks, suudavad nad hõlpsamalt ennustada, millised võõramaailmad, kui neid on, tõenäoliselt ka mingis vormis elavad.

Teadlased teavad, et umbes 3,5 miljardit aastat tagasi ehk umbes miljard aastat pärast seda, kui Maa liitus esimest korda a planeedil eksisteerisid prokarüootsed organismid ja et sarnaselt tänapäeva organismidega kasutasid nad tõenäoliselt oma geneetilise materjalina DNA-d.

See on ka teada RNA, teises nukleiinhappes, võib olla mingil kujul eelnevalt dateeritud DNA. Seda seetõttu, et RNA võib lisaks DNA kodeeritud teabe salvestamisele ka teatud biokeemilisi reaktsioone katalüüsida või kiirendada. See on ka üheahelaline ja veidi lihtsam kui DNA.

Teadlased suudavad paljusid neist asjadest kindlaks teha, vaadeldes organismide molekulaarsel tasemel sarnasusi, millel on näiliselt väga vähe ühist. 20. sajandi lõpust algav tehnoloogia areng on oluliselt laienenud teaduse tööriistakomplekt ja pakuvad lootust, et see tõsi, raske mõistatus võib ühel päeval lõplikult olla lahendatud.

Kõik elusolendid näitavad organisatsioonvõi telli. See tähendab sisuliselt seda, et kui vaatate tähelepanelikult kõike, mis on elus, on see korraldatud viisil, mis tõenäoliselt ei ela asjad, näiteks raku sisu ettevaatlik jaotamine, et vältida "enesevigastamist" ja võimaldada kriitiliste molekulide tõhusat liikumist.

Isegi kõige lihtsamad üherakulised organismid sisaldavad DNA-d, a rakumembraan ja ribosoomid, mis kõik on peenelt organiseeritud ja mõeldud konkreetsete elutähtsate ülesannete täitmiseks. Siin moodustavad aatomid molekulid ja molekulid struktuurid, mis eristuvad keskkonnast nii füüsikalisel kui ka funktsionaalsel viisil.

Üksikud rakud reageerivad nende muutustele sisemine keskkonnale prognoositaval viisil. Näiteks kui makromolekul meeldib glükogeen tänu teie hiljuti läbitud pikale rattasõidule on teie süsteemis defitsiit, teie rakud teevad sellest rohkem, ühendades glükogeeni sünteesiks vajalikke molekule (glükoosi ja ensüüme).

Makrotasandil mõned vastused stiimulid aastal väline keskkond on ilmne. Taim kasvab ühtlase valgusallika suunas; liigute ühele poole, et vältida lompi astumist, kui teie aju ütleb teile, et see on seal.

Oskus paljunema on elusolendite üks püsivalt ilmselgeid jooni. Külmkapis rikneval toidul kasvavad bakterikolooniad esindavad mikroorganismide paljunemist.

Kõik organismid reprodutseerivad tänu oma DNA-le ühesuguseid (prokarüootide) või väga sarnaseid (eukarüootide) koopiaid. Bakterid saavad paljuneda ainult mittesuguliselt, see tähendab, et nad jagunevad lihtsalt kaheks, saades identsed tütarrakud. Inimesed, loomad ja isegi taimed paljunevad sugulisel teel, mis tagab geneetiline mitmekesisus liikide ellujäämise tõenäosus.

Ilma võimeta kohanema muutuvatele keskkonnatingimustele, näiteks temperatuurimuutustele, ei suudaks organismid säilitada ellujäämiseks vajalikku vormi. Mida rohkem organism suudab kohaneda, seda suurem on võimalus, et ta elab paljunemiseks piisavalt kaua.

Oluline on märkida, et sobivus on liigispetsiifiline. Näiteks elavad mõned arheebakterid peaaegu keemistemperatuuril kuumades ventilatsiooniavades, mis tapaksid kiiresti suurema osa muudest elusolenditest.

Kasv, viis, kuidas organismid küpsedes suurenevad ja erinevad välimuselt ja ainevahetustegevust, määrab tohutul määral nende kodeeritud teave DNA.

See teave võib aga anda erinevates keskkondades erinevaid tulemusi ja organismi rakumehhanismid "otsustavad", milliseid valguprodukte suuremates või väiksemates kogustes valmistada.

Määrus võib mõelda kui teiste elule viitavate protsesside, näiteks ainevahetuse ja homöostaasi, kooskõlastamist.

Näiteks saate reguleerida kopsudesse sattuva õhu hulka, hingates trenni tehes kiiremini, ja kui olete ebatavaliselt näljane, võite süüa rohkem, et kompenseerida ebatavaliselt suurte koguste kulutusi energia.

Homöostaas võib mõelda kui jäigemat reguleerimisvormi, kus antud keemilise oleku vastuvõetavad piirid "kõrge" ja "madal" on üksteisele lähemal.

Näidete hulka kuuluvad pH (happesuse tase rakus), temperatuur ja võtmemolekulide suhe, näiteks hapnik ja süsinikdioksiid.

See "püsiseisundi" või sellele lähedase seisundi säilitamine on elusolendite jaoks hädavajalik.

Ainevahetus on võib-olla elu kõige silmatorkavam vara, mida tõenäoliselt igapäevaselt jälgite. Kõigil rakkudel on võime sünteesida molekuli nimega ATPvõi adenosiinitrifosfaat, mida kasutatakse rakus toimuvate protsesside, näiteks DNA paljundamise ja valgusünteesi juhtimiseks.

See on võimalik, kuna elusolendid võivad kasutada süsinikku sisaldavate molekulide, eriti glükoosi ja rasvhapete sidemetes olevat energiat ATP kokkupanekuks, lisades tavaliselt fosfaatrühma adenosiindifosfaat (ADP).

Molekulide lagundamine (katabolism) energia jaoks on siiski vaid üks ainevahetuse aspekt. Suuremate molekulide ehitamine väiksematest, mis peegeldab kasvu, on anaboolsed ainevahetuse pool.