რა არის ყველა ორგანიზმის ძირითადი ფუნქციური მახასიათებელი?

რას ნიშნავს იყო ცოცხალი? გარდა ყოველდღიური ფილოსოფიური დაკვირვებისა, როგორიცაა ”საზოგადოებაში წვლილი შეიტანოს შესაძლებლობა”, პასუხების უმეტესობამ შეიძლება შემდეგი სახის ფორმა მიიღოს:

• "შიგნით და გარეთ სუნთქვა".
• "გულისცემა".
• "ჭამა საკვები და სასმელი წყალი".
• ”რეაგირება გარემოში მომხდარ ცვლილებებზე, როგორიცაა ცივი ამინდის ჩაცმა.”
• "ოჯახის შექმნა".

მართალია, ეს საუკეთესო შემთხვევაში ბუნდოვნად სამეცნიერო რეაქციებად გვეჩვენება, მაგრამ ისინი რეალურად ასახა უჯრედულ დონეზე ცხოვრების მეცნიერულ განსაზღვრებას. მსოფლიოში ახლა სავსეა მანქანები, რომლებსაც შეუძლიათ მიბაძონ ადამიანის და სხვა ფლორის მოქმედებები და ზოგჯერ მნიშვნელოვნად აღემატება ადამიანის გამომუშავებას, მნიშვნელოვანია შეისწავლოს კითხვა: ”რა თვისებები აქვს ცხოვრება? "

სხვადასხვა სახელმძღვანელოები და ონლაინ რესურსები გვთავაზობენ ოდნავ განსხვავებულ კრიტერიუმებს იმის შესახებ, თუ რა თვისებებია ცოცხალი არსებების ფუნქციური მახასიათებლები. ახლანდელი მიზნებისათვის, გაითვალისწინეთ ატრიბუტების შემდეგი ჩამონათვალი, რომელიც სრულად წარმოადგენს ა ცოცხალი ორგანიზმი:

• ორგანიზაცია
• მგრძნობელობა ან რეაგირება სტიმულებზე.
• რეპროდუქცია.
• ადაპტაცია.
• Ზრდა და განვითარება.
• Რეგულირება.
• ჰომეოსტაზი.
• მეტაბოლიზმი.

თითოეული მათგანი ინდივიდუალურად შეისწავლის მოკლე ტრაქტატის შემდეგ, თუ როგორ დაიწყო სიცოცხლე, როგორიც არ უნდა იყოს ის, დედამიწაზე და ცოცხალი არსების ძირითადი ქიმიური ინგრედიენტები.

ყველა ცოცხალი არსება შედგება მინიმუმ ერთისაგან საკანი. მიუხედავად იმისა პროკარიოტული ორგანიზმები, რომლებიც მოიცავს ბაქტერიებისა და არქეების კლასიფიკაციის დომენებს, თითქმის ყველა ერთუჯრედიანია, ეუკარიოტა დომენს, რომელიც მოიცავს მცენარეებს, ცხოველებსა და სოკოებს, ჩვეულებრივ აქვს ტრილიონობით ინდივიდუალური უჯრედი.

მიუხედავად იმისა, რომ უჯრედები მიკროსკოპულია, ყველაზე ძირითადი უჯრედიც კი შედგება მრავალი მოლეკულისგან, რომლებიც გაცილებით მცირეა. ცოცხალ არსებათა მასის სამ მეოთხედზე მეტი შედგება წყლისგან, იონებისაგან და სხვადასხვა მცირე ორგანული (ანუ ნახშირბადის შემცველი) მოლეკულებისგან, როგორიცაა შაქრები, ვიტამინები და ცხიმოვანი მჟავები. იონები არის ატომები, რომლებსაც აქვთ ელექტრული მუხტი, მაგალითად ქლორი (Cl^-) ან კალციუმი (Ca²⁺).

ცოცხალი მასის, ან ბიომასის დარჩენილი ერთი მეოთხედი შედგება მაკრომოლეკულები, ან დიდი მოლეკულები, რომლებიც დამზადებულია მცირე გამეორების ერთეულებისგან. მათ შორის არის ცილები, რომლებიც ქმნიან თქვენი შინაგანი ორგანოების უმეტეს ნაწილს და შედგება პოლიმერებისგან, ან ჯაჭვებისგან ამინომჟავების; პოლისაქარიდები, მაგალითად, გლიკოგენი (მარტივი შაქრის გლუკოზის პოლიმერი); და ნუკლეინის მჟავა დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა (დნმ).

როგორც წესი, მცირე მოლეკულები უჯრედში გადადის, უჯრედის საჭიროებების შესაბამისად. ამასთან, უჯრედს მაკრომოლეკულების წარმოება უწევს.

როგორ დაიწყო ცხოვრებამ, მეცნიერთათვის არის საინტერესო კითხვა და არა მხოლოდ მშვენიერი კოსმოსური საიდუმლოს ამოხსნის მიზნით. თუ მეცნიერებმა დანამდვილებით დაადგინეს, თუ როგორ დაიწყო ცხოვრება დედამიწაზე პირველად, ისინი უფრო ადვილად შეძლებენ იმის პროგნოზირებას, თუ რა უცხო სამყაროებიც შეიძლება არსებობდეს ცხოვრების რაიმე ფორმას.

მეცნიერებმა იციან, რომ დაახლოებით 3.5 მილიარდი წლის წინ, დედამიწის პირველი შერწყმიდან დაახლოებით მილიარდი ან დაახლოებით ამდენი წელია პლანეტა, პროკარიოტული ორგანიზმები არსებობდნენ და ისინი, ისევე როგორც დღევანდელი ორგანიზმები, ისინი ალბათ იყენებდნენ დნმ-ს, როგორც გენეტიკურ მასალას.

ასევე ცნობილია, რომ რნმ, სხვა ნუკლეინის მჟავას, შეიძლება ჰქონდეს გარკვეული თარიღით ადრე დათარიღებული დნმ. ეს იმიტომ ხდება, რომ რნმ – ს გარდა დნმ – ით დაშიფრული ინფორმაციის შენახვას, შეუძლია ასევე მოახდინოს გარკვეული ბიოქიმიური რეაქციების კატალიზაცია, ან დაჩქარება. ის ასევე ერთჯაჭვიანი და ოდნავ მარტივია, ვიდრე დნმ.

მეცნიერებს შეუძლიათ მრავალი მათგანის დადგენა ორგანიზმებს შორის მოლეკულური დონის მსგავსების შესწავლით, რომელსაც, როგორც ჩანს, ძალიან ცოტა აქვთ საერთო. მე -20 საუკუნის ბოლო ნაწილში დაწყებული ტექნოლოგიური მიღწევები მნიშვნელოვნად გაფართოვდა მეცნიერების ხელსაწყოების ნაკრები და იმედი მაქვს, რომ ეს მართლაც რთული საიდუმლო შეიძლება ერთ მშვენიერ დღეს იყოს გადაჭრილია.

ყველა ცოცხალი არსება აჩვენებს ორგანიზაცია, ან შეკვეთა. ეს არსებითად ნიშნავს იმას, რომ როდესაც ყურადღებით დააკვირდებით ყველაფერს, რაც ცოცხალია, ის ორგანიზებულია ისე, რომ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ მოხდეს არაცოცხალი რამ, მაგალითად, უჯრედის შინაარსის ფრთხილად დაყოფა, რათა თავიდან აიცილონ "თვითდაზიანება" და კრიტიკული მოლეკულების ეფექტური მოძრაობა.

უმარტივესი ერთუჯრედიანი ორგანიზმებიც კი შეიცავს დნმ-ს, ა უჯრედის მემბრანა და რიბოსომები, რომლებიც დახვეწილად ორგანიზებულია და შექმნილია კონკრეტული სასიცოცხლო დავალებების შესასრულებლად. აქ ატომები ქმნიან მოლეკულებს, ხოლო მოლეკულები ქმნიან სტრუქტურებს, რომლებიც განცალკევებულია მათი გარემოსგან როგორც ფიზიკური, ისე ფუნქციური გზით.

ინდივიდუალური უჯრედები რეაგირებენ მათ ცვლილებებზე შინაგანი გარემო პროგნოზირებადი გზებით. მაგალითად, როდესაც მაკრომოლეკულას მოსწონს გლიკოგენი თქვენს სისტემაში დეფიციტია, რაც ახლახან გაატარეთ ველოსიპედით დიდხანს, თქვენი უჯრედები უფრო მეტს მიიღებენ გლიკოგენის სინთეზისთვის საჭირო მოლეკულების (გლუკოზა და ფერმენტები) გაერთიანებით.

მაკრო დონეზე, ზოგიერთ პასუხზე სტიმულები იმ გარე გარემო აშკარაა. მცენარე იზრდება თანმიმდევრული სინათლის წყაროს მიმართულებით; თქვენ გადადიხართ ერთ მხარეს, რომ არ დაეშვათ გუბეში, როდესაც თქვენი ტვინი გეუბნებათ, რომ ის იქ არის.

შესაძლებლობა გამრავლება ცოცხალი არსების ერთ – ერთი დაჟინებით აშკარა თვისებაა. მაცივარში გაფუჭებულ საკვებზე მზარდი ბაქტერიული კოლონიები წარმოადგენს მიკროორგანიზმების გამრავლებას.

ყველა ორგანიზმი დნმ-ის წყალობით რეპროდუცირებს იდენტური (პროკარიოტების) ან ძალიან მსგავსი (ეუკარიოტების) ასლებს. ბაქტერიას მხოლოდ სქესობრივი გზით გამრავლება შეუძლია, რაც ნიშნავს, რომ ისინი უბრალოდ ორად იყოფა და იდენტური ასული უჯრედები მიიღება. ადამიანი, ცხოველი და მცენარეებიც სქესობრივად მრავლდება, რაც უზრუნველყოფს გენეტიკური მრავალფეროვნება სახეობების და, შესაბამისად, სახეობების გადარჩენის მეტი შანსია.

უნარის გარეშე ადაპტირება გარემო პირობების შეცვლაზე, მაგალითად ტემპერატურის ცვლაში, ორგანიზმებს არ შეეძლებათ შეინარჩუნონ გადარჩენისთვის საჭირო ფიზიკური მდგომარეობა. რაც უფრო მეტ ადაპტაციას ახდენს ორგანიზმს, მით მეტია შანსი, რომ იგი საკმარისად გადარჩეს და გამრავლებისთვისაც.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ "ფიტნესი" სპეციფიკურია სახეობებისთვის. მაგალითად, ზოგიერთი არქეაბაქტერია ცხოვრობს მდუღარე ცხელ თერმულ ხვრელებში, რაც სწრაფად კლავს სხვა ცოცხალ არსებებს.

ზრდა, ორგანიზმში ზრდასთან ერთად უფრო და უფრო განსხვავდება გარეგნობა ჩაერთონ მეტაბოლურ საქმიანობაში, დიდწილად განისაზღვრება მათში დაშიფრული ინფორმაციით დნმ.

ამასთან, ამ ინფორმაციამ სხვადასხვა გარემოში სხვადასხვა შედეგი შეიძლება მოიტანოს, ხოლო ორგანიზმის უჯრედული აპარატურა “წყვეტს”, თუ რომელი პროტეინის პროდუქტების დამზადება ხდება უფრო მაღალი ან დაბალი რაოდენობით.

Რეგულირება შეიძლება ვიფიქროთ, როგორც ცხოვრების მაჩვენებელი სხვა პროცესების კოორდინაცია, როგორიცაა მეტაბოლიზმი და ჰომეოსტაზი.

მაგალითად, თქვენ შეგიძლიათ დაარეგულიროთ ფილტვებში მოხვედრილი ჰაერის რაოდენობა ფილტვებში უფრო სწრაფად სუნთქვით, და როდესაც უჩვეულოდ მშიერი ხართ, შეგიძლიათ უფრო მეტი ჭამოთ, რომ უჩვეულოდ დიდი რაოდენობით ხარჯების ანაზღაურება მოახდინოთ ენერგია

ჰომეოსტაზი შეიძლება მოვიაზროთ, როგორც რეგულირების უფრო ხისტი ფორმა, მოცემული ქიმიური მდგომარეობისთვის "მაღალი" და "დაბალი" მისაღები საზღვრები უფრო ახლოს არის.

მაგალითად, pH (მჟავიანობის დონე უჯრედში), ტემპერატურა და საკვანძო მოლეკულების თანაფარდობა ერთმანეთთან, მაგალითად ჟანგბადი და ნახშირორჟანგი.

"სტაბილური მდგომარეობის", ან მასთან ძალიან ახლოს, შენარჩუნება აუცილებელია ცოცხალი არსებისთვის.

მეტაბოლიზმი ეს არის ცხოვრების ალბათ ყველაზე თვალშისაცემი მომენტიდან წამში, რომელსაც ყოველდღიურად დააკვირდებით. ყველა უჯრედს აქვს სინთეზის უნარი მოლეკულის, ე.წ. ATP, ან ადენოზინტრიფოსფატი, რომელიც გამოიყენება უჯრედში ისეთი პროცესების გასატარებლად, როგორიცაა დნმ – ის რეპროდუქცია და ცილების სინთეზი.

ეს შესაძლებელი ხდება იმის გამო, რომ ცოცხალ არსებებს შეუძლიათ გამოიყენონ ენერგია ნახშირბადის შემცველი მოლეკულების, განსაკუთრებით გლუკოზისა და ცხიმოვანი მჟავების ობლიგაციებში, რომ შეიკრიბონ ATP, როგორც წესი, ფოსფატის ჯგუფის დამატებაში ადენოზინის დიფოსფატი (ADP).

მოლეკულების დაშლა (კატაბოლიზმი) ენერგიისთვის მეტაბოლიზმის მხოლოდ ერთი ასპექტია. მცირე ზომისგან უფრო დიდი მოლეკულების შექმნა, რაც ზრდის ასახვას წარმოადგენს ანაბოლური მეტაბოლიზმის მხარე.