Sākot no amēbām līdz paviāniem, visām dzīvajām būtnēm ir dažas kopīgas iezīmes. Piecas centrālās bioloģijas tēmas atšķir dzīvos no nedzīvajiem. Veikt vīrusus: šķiet, ka viņi ir dzīvi, taču daudzi biologi tos neuzskata, jo viņiem trūkst vienas vai vairākas no šīm vienojošajām īpašībām. Šeit ir faktori, kas palīdz atšķirt dzīvos no ne pārāk dzīvajiem.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Piecas galvenās bioloģijas tēmas ir šūnu struktūra un funkcija, mijiedarbība starp organismiem, homeostāze, reprodukcija un ģenētika, un evolūcija.
Šūnu struktūra un funkcija
Visas dzīvības formas sastāv no vismaz vienas šūnas. 17. gadsimtā zinātnieki Roberts Huks un Antons fon Leuvenheks novēroja šūnas un atzīmēja to īpašības mikroskopos. Šie un turpmākie novērojumi noveda pie šūnu teorijas veidošanās, norādot, ka šūnas veido visu dzīvi, veic visus bioloģiskos procesus un var nākt tikai no citām šūnām. Visas šūnas satur ģenētisko materiālu un citas struktūras, kas peld želejai līdzīgā matricā, iegūst enerģiju no apkārtnes un ir aptvertas aizsardzībā no ārējās vides.
Organismu mijiedarbība
Organismi vakuumos nepastāv. Katra dzīvā būtne ir unikāli pielāgojusies noteiktam biotopam un izveidojusi īpašas attiecības ar citiem organismiem tajā pašā apgabalā.
Ekosistēmās augi izmanto saules gaismas enerģiju, lai pagatavotu savu pārtiku, kas kļūst par enerģijas avotu citiem organismiem, kuri patērē augus. Citas radības ēd šos augus ēdošos organismus un saņem enerģiju. Kad augi un dzīvnieki mirst, to enerģijas plūsma neapstājas; tā vietā enerģija pāriet uz augsni un atpakaļ vidē, pateicoties savācējiem un sadalītājiem, kas noārda mirušos organismus.
Starp dzīvības formām ir dažādas saiknes. Plēsēji ēd laupījumu, parazīti atrod barības vielas un pajumti uz citu rēķina, un daži organismi veido savstarpēji izdevīgas attiecības. Tā rezultātā izmaiņas, kas ietekmē vienu sugu, ietekmē citu izdzīvošanu ekosistēmā.
Homeostāze uztur dzīvās lietas dzīvas
Daudzšūnu radībās visas orgānu sistēmas darbojas kopā, lai līdzsvarotu tādas vielas kā:
- šķidrumi
- joni
- skābums
- gāzes
- atkritumi
Katra suga savā tolerances diapazonā var panest tikai īpašus vides apstākļus. Ārpus šī diapazona atrodas neiecietības zona, kurā mirst visi sugas pārstāvji. Kad ārējā vide mainās, indivīdiem ir jāuztur pastāvīga iekšējā vide, pastāvīgi pielāgojoties. Pretējā gadījumā viņi iet bojā.
Reprodukcija un ģenētika
Visi organismi pavairo un nodod īpašības saviem pēcnācējiem. Bezdzimuma reprodukcijā pēcnācēji ir precīzas viņu vecāku kopijas. Sarežģītākas dzīves formas virzās uz seksuālu reprodukciju, kurā iesaistīti divi indivīdi, kas kopā rada pēcnācējus. Šajā gadījumā pēcnācējiem ir katra vecāka īpašības.
1800. gadu vidū austriešu mūks vārdā Gregors Mendels veica virkni slavenu eksperimentu, pētot attiecības starp seksuālo reprodukciju un iedzimtību. Mendels saprata, ka vienības, ko sauc par gēniem, nosaka iedzimtību un tās var nodot no vecākiem uz pēcnācējiem.
Evolūcija un dabiskā atlase
1800. gadu sākumā franču biologs Žans Baptiste de Lamarks izvirzīja hipotēzi, ka noteiktu īpašību izmantošana stiprinātu viņu eksistenci, un neizmantošana liktu tiem galu galā izzust paaudzēm. Tas izskaidrotu, kā čūskas attīstījās no ķirzakām, kad viņu kājas netika izmantotas, un kā žirafu kakli ar stiepšanos pieauga ilgāk, uzskata Lamarks.
Čārlzs Darvins izveidoja savu evolūcijas teoriju, ko sauc par dabisko atlasi. Pēc tam, kad viņš bija dabaszinātnieks uz kuģa HMS Beagle, Darvins formulēja teoriju, kas apgalvoja, ka visiem indivīdiem ir īpašums atšķirības, kas ļauj izdzīvot noteiktā vidē, vairoties un nodot savus gēnus saviem pēcnācējiem. Personām, kas slikti pielāgojas savai videi, būtu mazāk iespēju pāroties un nodot savus gēnus. Galu galā spēcīgāko indivīdu gēni kļūtu pamanāmāki nākamajās populācijās. Darvina teorija ir kļuvusi par vispieņemtāko evolūcijas teoriju.