Quali sono le principali caratteristiche funzionali di tutti gli organismi?

Cosa significa essere vivi? A parte le osservazioni filosofiche quotidiane come "un'opportunità per contribuire alla società", la maggior parte delle risposte potrebbe assumere la forma di quanto segue:

• "Respirare aria dentro e fuori."
• "Un battito cardiaco".
• "Mangiare cibo e bere acqua".
• "Rispondere ai cambiamenti dell'ambiente, come vestirsi per il freddo".
• "Creare una famiglia".

Sebbene queste sembrino nel migliore dei casi risposte vagamente scientifiche, in realtà riflettono la definizione scientifica della vita a livello cellulare. In un mondo ora pieno di macchine che possono imitare le azioni degli umani e di altra flora e talvolta superare di gran lunga la produzione umana, è importante esaminare la domanda: "Quali sono le proprietà di vita?"

Diversi libri di testo e risorse online forniscono criteri leggermente diversi per quali proprietà costituiscono le caratteristiche funzionali degli esseri viventi. Per gli scopi presenti, considerare il seguente elenco di attributi come pienamente rappresentativo di a organismo vivente:

• Organizzazione.
• Sensibilità o risposta agli stimoli.
• Riproduzione.
• Adattamento.
• Crescita e sviluppo.
• Regolamento.
• Omeostasi.
• Metabolismo.

Questi verranno esplorati individualmente dopo un breve trattato su come la vita, qualunque essa sia, probabilmente ha avuto inizio sulla Terra e sugli ingredienti chimici chiave degli esseri viventi.

Tutti gli esseri viventi consistono di almeno uno cellula. Mentre procariote gli organismi, che includono quelli nei domini di classificazione dei Batteri e degli Archaea, sono quasi tutti unicellulari, quelli nei eucariota dominio, che include piante, animali e funghi, in genere hanno trilioni di singole cellule.

Sebbene le cellule stesse siano microscopiche, anche la cellula più elementare è costituita da un gran numero di molecole molto più piccole. Oltre tre quarti della massa degli esseri viventi sono costituiti da acqua, ioni e varie piccole molecole organiche (cioè contenenti carbonio) come zuccheri, vitamine e acidi grassi. Gli ioni sono atomi che trasportano una carica elettrica, come il cloro (Cl^-) o calcio (Ca²⁺).

Il restante quarto della massa vivente, o biomassa, è costituito da macromolecole, o grandi molecole costituite da piccole unità ripetitive. Tra questi ci sono le proteine, che costituiscono la maggior parte dei tuoi organi interni e sono costituite da polimeri, o catene, di aminoacidi; polisaccaridi, come il glicogeno (un polimero dello zucchero semplice glucosio); e il acido nucleico acido desossiribonucleico (DNA).

Le molecole più piccole vengono solitamente spostate in una cellula in base alle esigenze di quella cellula. Tuttavia, la cellula deve produrre macromolecole.

Come ha avuto inizio la vita è una domanda affascinante per gli scienziati, e non solo allo scopo di risolvere un meraviglioso mistero cosmico. Se gli scienziati possono determinare con certezza come la vita sulla Terra ha preso il via per la prima volta, potrebbero essere in grado di prevedere più facilmente quali mondi estranei, se ce ne sono, potrebbero anche ospitare qualche forma di vita.

Gli scienziati sanno che circa 3,5 miliardi di anni fa, solo un miliardo circa di anni dopo che la Terra si era riunita per la prima volta in un pianeta, esistevano organismi procarioti e che, come gli organismi odierni, probabilmente usavano il DNA come materiale genetico.

È anche noto che RNA, un altro acido nucleico, potrebbe avere in qualche forma il DNA precedente. Questo perché l'RNA, oltre a immagazzinare informazioni codificate dal DNA, può anche catalizzare, o accelerare, alcune reazioni biochimiche. È anche a singolo filamento e leggermente più semplice del DNA.

Gli scienziati sono in grado di determinare molte di queste cose osservando le somiglianze a livello molecolare tra organismi che apparentemente hanno molto poco in comune. I progressi della tecnologia a partire dall'ultima parte del XX secolo si sono notevolmente ampliati il kit di strumenti della scienza e offrono la speranza che questo mistero certamente difficile possa un giorno essere definitivamente risolto.

Tutti gli esseri viventi mostrano organizzazione, o ordine. Ciò significa essenzialmente che quando guardi da vicino tutto ciò che è vivo, è organizzato in un modo altamente improbabile che si verifichi in non-vivente. cose, come l'attento partizionamento del contenuto cellulare per prevenire l'"autolesionismo" e consentire il movimento efficiente delle molecole critiche.

Anche i più semplici organismi unicellulari contengono DNA, a membrana cellulare e ribosomi, tutti squisitamente organizzati e progettati per svolgere specifici compiti vitali. Qui, gli atomi formano le molecole e le molecole formano strutture che si distinguono dal loro ambiente in modi sia fisici che funzionali.

Le singole cellule rispondono ai cambiamenti nella loro interno ambiente in modi prevedibili. Ad esempio, quando una macromolecola come glicogeno scarseggia nel tuo sistema grazie a un lungo giro in bicicletta che hai appena completato, le tue cellule ne trarranno di più aggregando molecole (glucosio ed enzimi) necessarie per la sintesi del glicogeno.

A livello macro, alcune risposte a stimoli nel esterno ambiente sono evidenti. Una pianta cresce nella direzione di una fonte di luce coerente; ti sposti da un lato per evitare di entrare in una pozzanghera quando il tuo cervello ti dice che è lì.

L'abilità di riprodurre è uno dei tratti più persistenti degli esseri viventi. Le colonie batteriche che crescono sul cibo avariato in un frigorifero rappresentano la riproduzione di microrganismi.

Tutti gli organismi riproducono copie di se stessi identiche (procarioti) o molto simili (eucarioti) grazie al loro DNA. I batteri possono riprodursi solo asessualmente, il che significa che si dividono semplicemente in due per produrre cellule figlie identiche. Gli esseri umani, gli animali e persino le piante si riproducono sessualmente, il che garantisce diversità genetica della specie e quindi una maggiore possibilità di sopravvivenza della specie.

Senza la capacità di adattare alle mutevoli condizioni ambientali, come gli sbalzi di temperatura, gli organismi non sarebbero in grado di mantenere l'idoneità necessaria per la sopravvivenza. Più un organismo può adattarsi, maggiori sono le possibilità che sopravviva abbastanza a lungo da riprodursi.

È importante notare che il "fitness" è specifico della specie. Alcuni archeobatteri, ad esempio, vivono in prese d'aria termiche quasi bollenti che ucciderebbero rapidamente la maggior parte degli altri esseri viventi.

Crescita, il modo in cui gli organismi diventano più grandi e diversi nell'aspetto man mano che maturano e impegnarsi in attività metaboliche, è determinato in larga misura dalle informazioni codificate nel loro DNA.

Queste informazioni, tuttavia, possono fornire risultati diversi in ambienti diversi e il macchinario cellulare dell'organismo "decide" quali prodotti proteici produrre in quantità maggiori o minori.

Regolamento può essere pensato come il coordinamento di altri processi indicativi della vita, come il metabolismo e l'omeostasi.

Ad esempio, puoi regolare la quantità di aria che entra nei polmoni respirando più velocemente quando ti alleni, e quando sei insolitamente affamato, puoi mangiare di più per compensare la spesa di quantità insolitamente elevate di energia.

omeostasi può essere pensata come una forma di regolazione più rigida, con i confini accettabili di "alto" e "basso" per un dato stato chimico che sono più vicini tra loro.

Gli esempi includono il pH (il livello di acidità all'interno di una cellula), la temperatura e il rapporto tra le molecole chiave, come l'ossigeno e l'anidride carbonica.

Questo mantenimento di uno "stato stazionario", o molto vicino a uno, è indispensabile agli esseri viventi.

Metabolismo è forse la proprietà momento per momento più sorprendente della vita che probabilmente osserverai ogni giorno. Tutte le cellule hanno la capacità di sintetizzare una molecola chiamata ATP, o adenosina trifosfato, che viene utilizzato per guidare processi nella cellula come la riproduzione del DNA e la sintesi proteica.

Ciò è reso possibile perché gli esseri viventi possono utilizzare l'energia nei legami di molecole contenenti carbonio, in particolare glucosio e acidi grassi, per assemblare ATP, solitamente aggiungendo un gruppo fosfato a adenosina difosfato (ADP).

Decomposizione delle molecole (catabolismo) per l'energia è solo un aspetto del metabolismo, tuttavia. Costruire molecole più grandi da quelle più piccole, che riflette la crescita, è il anabolico lato del metabolismo.