Mitkä ovat kaikkien organismien tärkeimmät toiminnalliset ominaisuudet?

Mitä tarkoittaa olla elossa? Lukuun ottamatta jokapäiväisiä filosofisia havaintoja, kuten "mahdollisuus osallistua yhteiskuntaan", useimmat vastaukset voivat olla seuraavia:

• "Hengittää ilmaa sisään ja ulos."
• "Syke."
• "Syöminen ruokaa ja juomavettä."
• "Vastaaminen ympäristön muutoksiin, kuten pukeutuminen kylmään säähän."
• "Perheen perustaminen."

Vaikka nämä näyttävät parhaimmillaan epämääräisiltä tieteellisiltä vastauksilta, heijastavat tosiasiallisesti elämän tieteellistä määritelmää solutasolla. Maailmassa, joka on nyt täynnä koneita, jotka voivat jäljitellä ihmisten ja muun kasviston ja joskus toimintaa ylittävät huomattavasti inhimillisen tuotoksen, on tärkeää tutkia kysymys "Mitkä ovat niiden ominaisuudet elämä? "

Eri oppikirjat ja verkkolähteet tarjoavat hieman erilaiset kriteerit sille, mitkä ominaisuudet muodostavat elävien olentojen toiminnalliset ominaisuudet. Pidä seuraavaa tarkoitusta varten seuraava luettelo ominaisuuksista täysin edustava a elävä organismi:

• Organisaatio.
• Herkkyys tai vaste ärsykkeisiin.
• Jäljentäminen.
• Sopeutuminen.
• Kasvu ja kehitys.
• Säätö.
• Homeostaasi.
• Aineenvaihdunta.

Näitä tutkitaan kukin erikseen lyhyen tutkimuksen jälkeen siitä, kuinka elämä, olipa se sitten mikä tahansa, todennäköisesti alkoi maan päällä ja elävien olentojen tärkeimmät kemialliset ainesosat.

Kaikki elävät olennot koostuvat ainakin yhdestä solu. Sillä aikaa prokaryootti organismit, mukaan lukien bakteerit ja Archaea-luokitukseen kuuluvat organismit, ovat melkein kaikki yksisoluisia, Eukaryota domeenilla, joka sisältää kasvit, eläimet ja sienet, on tyypillisesti biljoonia yksittäisiä soluja.

Vaikka solut itse ovat mikroskooppisia, jopa kaikkein perussolu muodostuu monista molekyyleistä, jotka ovat paljon pienempiä. Yli kolme neljäsosaa elävien esineiden massasta koostuu vedestä, ioneista ja erilaisista pienistä orgaanisista (ts. Hiiltä sisältävät) molekyyleistä, kuten sokerit, vitamiinit ja rasvahapot. Ionit ovat atomeja, joilla on sähkövaraus, kuten klooria (Cl^-) tai kalsiumia (Ca²⁺).

Jäljellä oleva neljäsosa elävästä massasta eli biomassasta koostuu makromolekyylittai suuria molekyylejä, jotka on valmistettu pienistä toistuvista yksiköistä. Näihin kuuluu proteiineja, jotka muodostavat suurimman osan sisäelimistäsi ja koostuvat polymeereistä tai ketjuista aminohappoja; polysakkaridit, kuten glykogeeni (yksinkertaisen sokeriglukoosin polymeeri); ja nukleiinihappo deoksiribonukleiinihappo (DNA).

Pienemmät molekyylit siirretään yleensä soluun kyseisen solun tarpeiden mukaan. Solun on kuitenkin valmistettava makromolekyylejä.

Kuinka elämä alkoi, on kiehtova kysymys tutkijoille, eikä pelkästään upean kosmisen mysteerin ratkaisemiseksi. Jos tiedemiehet pystyvät varmasti selvittämään, kuinka elämä maapallolla aloitti ensimmäisen kerran vaihteen, he pystyvät ennustamaan helpommin, mitkä vieraat maailmat, jos sellaisia ​​on, todennäköisesti myös isännöivät jonkinlaista elämää.

Tutkijat tietävät, että noin 3,5 miljardia vuotta sitten, vain noin miljardi vuotta sitten, kun maapallo ensin sulautui a planeetalla oli olemassa prokaryoottisia organismeja, jotka nykyisten organismien tavoin todennäköisesti käyttivät DNA: ta geneettisenä materiaalina.

Tiedetään myös, että RNA, toisella nukleiinihapolla, voi olla ennalta päivätty DNA jossakin muodossa. Tämä johtuu siitä, että RNA voi DNA: n koodaaman tiedon tallentamisen lisäksi myös katalysoida tai nopeuttaa tiettyjä biokemiallisia reaktioita. Se on myös yksijuosteinen ja hieman yksinkertaisempi kuin DNA.

Tutkijat pystyvät määrittämään monet näistä asioista tarkastelemalla molekyylitason yhtäläisyyksiä organismien välillä, joilla näennäisesti on hyvin vähän yhteistä. 1900-luvun loppupuolella alkanut tekniikan kehitys on laajentunut huomattavasti tieteen työkalupaketti ja tarjota toivoa, että tämä tosin vaikea mysteeri voi jonain päivänä olla lopullisesti ratkaistu.

Kaikki elävät olennot näkyvät organisaatiotai tilaa. Tämä tarkoittaa pohjimmiltaan sitä, että kun katsot tarkasti mitä tahansa elävää, se on järjestetty tavalla, jolla on erittäin epätodennäköistä, että elossa ei ole asioita, kuten solujen sisällön varovainen jakaminen "itsensä vahingoittamisen" estämiseksi ja kriittisten molekyylien tehokkaan liikkeen mahdollistamiseksi.

Jopa yksinkertaisimmat yksisoluiset organismit sisältävät DNA: ta, a solukalvo ja ribosomit, jotka kaikki on hieno organisoitu ja suunniteltu tiettyjen tärkeiden tehtävien suorittamiseen. Täällä atomit muodostavat molekyylejä, ja molekyylit muodostavat rakenteita, jotka eroavat ympäristöstään sekä fyysisesti että toiminnallisesti.

Yksittäiset solut reagoivat muutoksiin sisäinen ympäristön ennustettavalla tavalla. Esimerkiksi, kun makromolekyyli kuten glykogeeni on niukasti järjestelmässäsi juuri suorittamasi pitkän pyöräretken ansiosta, solusi tekevät siitä enemmän yhdistämällä glykogeenisynteesiin tarvittavia molekyylejä (glukoosia ja entsyymejä).

Makrotasolla joitakin vastauksia ärsykkeet in The ulkoinen ympäristö ovat ilmeisiä. Kasvi kasvaa tasaisen valonlähteen suuntaan; siirryt toiselle puolelle välttääksesi astumista lätäkköön, kun aivosi kertovat sinun olevan siellä.

Kyky jäljentää on yksi elävien olentojen pysyvästi ilmeisistä piirteistä. Jääkaapissa pilaantuvan ruoan päällä kasvavat bakteeripesäkkeet edustavat mikro-organismien lisääntymistä.

Kaikki organismit tuottavat samanlaisia ​​(prokaryootteja) tai hyvin samankaltaisia ​​(eukaryootteja) kopioita itsestään DNA: nsa ansiosta. Bakteerit voivat lisääntyä vain aseksuaalisesti, mikä tarkoittaa, että ne yksinkertaisesti jakautuvat kahteen osaan tuottamaan identtisiä tytärsoluja. Ihmiset, eläimet ja jopa kasvit lisääntyvät seksuaalisesti, mikä varmistaa geneettinen monimuotoisuus ja siten suuremmat mahdollisuudet lajien selviytymiseen.

Ilman kykyä sopeutua muuttuviin ympäristöolosuhteisiin, kuten lämpötilan muutoksiin, organismit eivät pystyisi ylläpitämään eloonjäämiseen tarvittavaa kuntoa. Mitä enemmän organismi pystyy sopeutumaan, sitä paremmat mahdollisuudet se selviää riittävän kauan lisääntyäkseen.

On tärkeää huomata, että "kunto" on lajikohtainen. Jotkut arkkibakteerit esimerkiksi elävät lähes kiehuvissa kuumissa lämpöaukoissa, jotka tappaisivat nopeasti useimmat muut elävät olennot.

Kasvu, tapa, jolla organismit kasvavat ja ulkonäöltään eroavat kypsyessään ja osallistua aineenvaihduntaan, määritetään valtavassa määrin niiden koodaamiin tietoihin DNA.

Nämä tiedot voivat kuitenkin tuottaa erilaisia ​​tuloksia eri ympäristöissä, ja organismin solukoneet "päättävät" mitä proteiinituotteita valmistetaan suurempina tai pienempinä määrinä.

Säätö voidaan ajatella muiden elämään viittaavien prosessien, kuten aineenvaihdunnan ja homeostaasin, koordinaationa.

Voit esimerkiksi säätää keuhkoihisi tulevan ilman määrää hengittämällä nopeammin kun harjoittelet, ja kun olet epätavallisen nälkäinen, voit syödä enemmän kompensoidaksesi epätavallisen suurten määrien kulutuksen energiaa.

Homeostaasi voidaan ajatella jäykemmäksi sääntelymuodoksi, jolloin tietyn kemiallisen tilan hyväksyttävät "korkean" ja "matalan" rajat ovat lähempänä toisiaan.

Esimerkkejä ovat pH (happamuuden taso solun sisällä), lämpötila ja avainmolekyylien suhde toisiinsa, kuten happi ja hiilidioksidi.

Tämä "vakaan tilan" tai hyvin lähellä ylläpitämistä on välttämätöntä eläville olennoille.

Aineenvaihdunta on ehkä elämän silmiinpistävin omaisuus, jota todennäköisesti tarkkailet päivittäin. Kaikilla soluilla on kyky syntetisoida molekyyli nimeltä ATPtai adenosiinitrifosfaattia, jota käytetään ohjaamaan solun prosesseja, kuten DNA: n lisääntymistä ja proteiinisynteesiä.

Tämä on mahdollista, koska elävät olennot voivat käyttää hiiltä sisältävien molekyylien, erityisesti glukoosin ja rasvahappojen, sidoksissa olevaa energiaa ATP: n kokoamiseen, yleensä lisäämällä fosfaattiryhmää adenosiinidifosfaatti (ADP).

Molekyylien hajottaminen (katabolia) energialle on kuitenkin vain yksi aineenvaihdunnan osa. Kasvua heijastavien isojen molekyylien rakentaminen pienemmistä on anabolinen aineenvaihdunnan puoli.