Dalle amebe ai babbuini, tutti gli esseri viventi hanno alcune cose in comune. Cinque temi centrali della biologia distinguono il vivente dall'inanimato. Prendi i virus: sembrano vivi, ma molti biologi non li considerano tali poiché mancano di una o più di queste caratteristiche unificanti. Ecco i fattori che aiutano a distinguere i vivi dai non-così vivi.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
I cinque temi centrali della biologia sono struttura e funzione delle cellule, interazioni tra organismi, omeostasi, riproduzione e genetica, e Evoluzione.
Struttura e funzione delle cellule
Tutte le forme di vita sono costituite da almeno una cellula. Nel 17° secolo, gli scienziati Robert Hooke e Anton von Leeuwenhoek osservarono le cellule e notarono le loro caratteristiche al microscopio. Queste e successive osservazioni hanno portato alla formazione della teoria cellulare, affermando che le cellule costituiscono tutta la vita, svolgono tutti i processi biologici e possono provenire solo da altre cellule. Tutte le cellule contengono materiale genetico e altre strutture che galleggiano in una matrice gelatinosa, acquisiscono energia dall'ambiente circostante e sono protette dall'ambiente esterno.
Interazioni tra organismi
Gli organismi non esistono nel vuoto. Ogni essere vivente si è adattato in modo univoco a un particolare habitat e ha sviluppato relazioni specifiche con altri organismi nella stessa area.
Negli ecosistemi, le piante utilizzano l'energia luminosa del sole per produrre il proprio cibo, che diventa una fonte di energia per altri organismi che consumano le piante. Altre creature mangiano questi organismi erbivori e ricevono l'energia. Quando piante e animali muoiono, il loro flusso di energia non si ferma; invece, l'energia si trasferisce al suolo e ritorna nell'ambiente, grazie a spazzini e decompositori che abbattono gli organismi morti.
Ci sono varie connessioni tra le forme di vita. I predatori mangiano le prede, i parassiti trovano nutrimento e riparo a spese degli altri e alcuni organismi formano relazioni reciprocamente vantaggiose. Di conseguenza, i cambiamenti che interessano una specie influenzano la sopravvivenza di altre all'interno dell'ecosistema.
L'omeostasi mantiene in vita le cose viventi
Nelle creature multicellulari, tutti i sistemi di organi lavorano insieme per bilanciare sostanze come:
- fluidi
- ioni
- acidità
- gas
- rifiuti
Ogni specie può tollerare solo condizioni ambientali specifiche all'interno del suo range di tolleranza. Al di fuori di questo intervallo si trova la zona di intolleranza in cui muoiono tutti i membri di una specie. Quando l'ambiente esterno cambia, gli individui devono mantenere un ambiente interno costante attraverso un adattamento costante. Altrimenti, muoiono.
Riproduzione e genetica
Tutti gli organismi si riproducono e trasmettono le caratteristiche alla loro prole. Nella riproduzione asessuata, i figli sono repliche esatte dei loro genitori. Le forme di vita più complesse propendono per la riproduzione sessuale, che coinvolge due individui che producono prole insieme. In questo caso, la prole mostra le caratteristiche di ciascun genitore.
A metà del 1800, un monaco austriaco di nome Gregor Mendel condusse una serie di famosi esperimenti esplorando la relazione tra riproduzione sessuale ed eredità. Mendel si rese conto che le unità chiamate geni determinavano l'ereditarietà e potevano essere trasmesse dai genitori ai figli.
Evoluzione e Selezione Naturale
All'inizio del 1800, il biologo francese Jean Baptiste de Lamarck ipotizzò che l'uso di determinate caratteristiche rafforzerebbe la loro esistenza, e il non uso li farebbe scomparire in seguito generazioni. Questo spiegherebbe come i serpenti si siano evoluti dalle lucertole quando le loro zampe non venivano usate e come i colli delle giraffe si allungassero con lo stiramento, secondo Lamarck.
Charles Darwin ha costruito la sua teoria dell'evoluzione chiamata selezione naturale. Dopo il suo periodo come naturalista sulla nave HMS Beagle, Darwin formulò una teoria secondo la quale tutti gli individui possedevano differenze che consentono loro di sopravvivere in un particolare ambiente, riprodursi e trasmettere i propri geni ai discendenti. Gli individui che si adattano male al loro ambiente avrebbero meno opportunità di accoppiarsi e trasmettere i propri geni. Alla fine, i geni degli individui più forti diventerebbero più importanti nelle popolazioni successive. La teoria di Darwin è diventata la teoria dell'evoluzione più accettata.