Kādas ir visu organismu galvenās funkcionālās īpašības?

Ko nozīmē būt dzīvam? Papildus ikdienas filozofiskiem novērojumiem, piemēram, "iespēja dot ieguldījumu sabiedrībā", lielākā daļa atbilžu varētu būt šādas:

• "Elpojot gaisu iekšā un ārā."
• - Sirdsdarbība.
• "Ēdot pārtiku un dzert ūdeni."
• "Reaģējot uz izmaiņām vidē, piemēram, ģērbšanos aukstā laikā."
• "Ģimenes dibināšana."

Lai gan tās labākajā gadījumā šķiet neskaidri zinātniskas atbildes, tās faktiski atspoguļo zinātnisko dzīves definīciju šūnu līmenī. Pasaulē, kurā tagad ir daudz mašīnu, kas var atdarināt cilvēku un citas floras, kā arī dažreiz, darbības ievērojami pārsniedz cilvēka produkciju, ir svarīgi izpētīt jautājumu: "Kādas ir dzīve? "

Dažādas mācību grāmatas un tiešsaistes resursi paredz nedaudz atšķirīgus kritērijus tam, kādas īpašības veido dzīvo būtņu funkcionālās īpašības. Pašreizējā nolūkā uzskatiet, ka šāds atribūtu saraksts pilnībā reprezentē a dzīvs organisms:

• Organizācija.
• Jutīgums vai reakcija uz stimuliem.
• Pavairošana.
• Pielāgošanās.
• Izaugsme un attīstība.
• Regulu.
• Homeostāze.
• Vielmaiņa.

Katrs no tiem tiks izpētīts atsevišķi pēc īsa traktāta par to, kā dzīve, neatkarīgi no tā, kāda, iespējams, ir sākusies uz Zemes un galvenās dzīvo būtņu ķīmiskās sastāvdaļas.

Visas dzīvās būtnes sastāv no vismaz vienas šūna. Kamēr prokariots organismi, kas ietver baktērijas un arheju klasifikācijas domēnus, gandrīz visi ir vienšūnas, Eukariota domēnā, kas ietver augus, dzīvniekus un sēnītes, parasti ir triljoni atsevišķu šūnu.

Lai arī pašas šūnas ir mikroskopiskas, pat visvienkāršākā šūna sastāv no ļoti daudzām molekulām, kas ir daudz mazākas. Vairāk nekā trīs ceturtdaļas no dzīvās būtnes masas veido ūdens, joni un dažādas mazas organiskas (t.i., kas satur oglekli) molekulas, piemēram, cukuri, vitamīni un taukskābes. Joni ir atomi, kas nes elektrisko lādiņu, piemēram, hlors (Cl^-) vai kalciju (Ca²⁺).

Atlikušo ceturto daļu no dzīvās masas jeb biomasas veido makromolekulasvai lielas molekulas, kas izgatavotas no mazām atkārtojošām vienībām. Starp tiem ir olbaltumvielas, kas veido lielāko daļu jūsu iekšējo orgānu un sastāv no polimēriem vai ķēdēm aminoskābes; polisaharīdi, piemēram, glikogēns (vienkāršās cukura glikozes polimērs); un nukleīnskābe dezoksiribonukleīnskābe (DNS).

Mazākas molekulas parasti tiek pārvietotas šūnā atbilstoši šīs šūnas vajadzībām. Šūnai tomēr ir jāražo makromolekulas.

Kā dzīve sākusies, zinātniekiem ir aizraujošs jautājums, un ne tikai nolūkā atrisināt brīnišķīgu kosmisko noslēpumu. Ja zinātnieki var droši noteikt, kā dzīvība uz Zemes pirmo reizi ieslēdzas, viņi, iespējams, varēs vieglāk paredzēt, kādas ārzemju pasaules, ja tādas ir, arī varētu uzņemt kādu dzīves veidu.

Zinātnieki patiešām zina, ka apmēram pirms aptuveni 3,5 miljardiem gadu, tikai aptuveni miljardu gadu pēc Zemes pirmās saplūšanas par uz planētas, pastāvēja prokariotu organismi, un, tāpat kā mūsdienu organismi, viņi, iespējams, izmantoja DNS kā savu ģenētisko materiālu.

Tas ir arī zināms RNS, citai nukleīnskābei, iespējams, ir bijusi iepriekš datēta DNS kaut kādā formā. Tas ir tāpēc, ka RNS papildus DNS kodētās informācijas glabāšanai var arī katalizēt vai paātrināt noteiktas bioķīmiskās reakcijas. Tas ir arī vienvirziena un nedaudz vienkāršāks nekā DNS.

Zinātnieki spēj noteikt daudzas no šīm lietām, aplūkojot molekulārā līmeņa līdzības starp organismiem, kuriem šķietami ir ļoti maz kopīga. Tehnoloģiju attīstība, kas sākās 20. gadsimta otrajā pusē, ir ievērojami paplašinājusies zinātnes rīku komplekts un piedāvā cerību, ka šī, protams, sarežģītā mistērija kādreiz varētu būt galīgi atrisināts.

Visas dzīvās būtnes parāda organizācija, vai pasūtīt. Tas būtībā nozīmē, ka, ja jūs uzmanīgi aplūkojat visu, kas ir dzīvs, tas ir organizēts tādā veidā, ka ir maz ticams, ka tas notiks nedzīvojot tādas lietas kā rūpīga šūnu satura sadalīšana, lai novērstu “sevis kaitēšanu” un ļautu efektīvi pārvietoties kritiskām molekulām.

Pat visvienkāršākie vienšūnas organismi satur DNS, a šūnu membrānu un ribosomas, kas visi ir izsmalcināti organizēti un paredzēti īpašu svarīgu uzdevumu veikšanai. Šeit atomi veido molekulas, un molekulas - struktūras, kas atšķiras no savas vides gan fiziskā, gan funkcionālā veidā.

Atsevišķas šūnas reaģē uz izmaiņām savās iekšējs paredzamā veidā. Piemēram, kad makromolekulai patīk glikogēns jūsu sistēmā ir nepietiekams daudzums, pateicoties tikko pabeigtam velosipēdu braucienam, šūnas to darīs vairāk, apkopojot molekulas (glikozi un fermentus), kas nepieciešamas glikogēna sintēzei.

Makro līmenī dažas atbildes uz stimuli in, kas tiek izteikts ārējs vide ir acīmredzama. Augs aug konsekventa gaismas avota virzienā; jūs pārvietojaties uz vienu pusi, lai izvairītos no kāpšanas peļķē, kad jūsu smadzenes jums saka, ka tā ir.

Spēja vairoties ir viena no pastāvīgākajām acīmredzamajām dzīvo būtņu īpašībām. Baktēriju kolonijas, kas aug uz sabojātās pārtikas ledusskapī, atspoguļo mikroorganismu reprodukciju.

Visi organismi, pateicoties DNS, atveido identiskas (prokariotes) vai ļoti līdzīgas (eikariotes) kopijas. Baktērijas var vairoties tikai bezdzimuma nozīmē, ka tās vienkārši sadalās divās daļās, lai iegūtu identiskas meitas šūnas. Cilvēki, dzīvnieki un pat augi vairojas seksuāli, kas nodrošina ģenētiskā daudzveidība sugas izdzīvošanu.

Bez spējas pielāgoties mainīgajiem vides apstākļiem, piemēram, temperatūras maiņām, organismi nespētu uzturēt izdzīvošanai nepieciešamo piemērotību. Jo vairāk organisms spēj pielāgoties, jo lielāka iespēja, ka tas izdzīvos pietiekami ilgi, lai vairotos.

Ir svarīgi atzīmēt, ka "piemērotība" ir specifiska sugai. Dažas arheobaktērijas, piemēram, dzīvo gandrīz vārīšanās temperatūrā esošās ventilācijas atverēs, kas ātri iznīcinātu lielāko daļu citu dzīvo būtņu.

Izaugsme, veids, kādā organismi nobriestot kļūst lielāki un atšķirīgāki pēc izskata un iesaistīties vielmaiņas aktivitātēs, to milzīgā mērā nosaka viņu kodētā informācija DNS.

Šī informācija tomēr var sniegt atšķirīgus rezultātus dažādās vidēs, un organisma šūnu tehnika "izlemj", kādus olbaltumvielu produktus ražot lielākos vai mazākos daudzumos.

Regulu var uzskatīt par citu procesu, kas norāda uz dzīvi, koordināciju, piemēram, vielmaiņu un homeostāzi.

Piemēram, jūs varat regulēt gaisa daudzumu, kas nonāk plaušās, elpojot ātrāk, kad vingrojat, un, kad esat neparasti izsalcis, varat ēst vairāk, lai kompensētu neparasti liela daudzuma tēriņus enerģija.

Homeostāze var uzskatīt par stingrāku regulēšanas formu, kur pieļaujamās “augstās” un “zemās” robežas konkrētam ķīmiskam stāvoklim atrodas tuvāk viena otrai.

Piemēri ietver pH līmeni (skābuma līmeni šūnā), temperatūru un galveno molekulu attiecību, piemēram, skābekli un oglekļa dioksīdu.

Šī "līdzsvara stāvokļa" uzturēšana vai ļoti tuvu tam ir nepieciešama dzīvajām būtnēm.

Vielmaiņa iespējams, ir visspilgtākais dzīves īpašums, ko jūs, iespējams, novērojat ikdienā. Visām šūnām ir iespēja sintezēt molekulu, ko sauc ATPvai adenozīna trifosfātu, ko izmanto, lai vadītu procesus šūnā, piemēram, DNS reprodukciju un olbaltumvielu sintēzi.

Tas ir iespējams, jo dzīvās būtnes var izmantot enerģiju oglekli saturošu molekulu, īpaši glikozes un taukskābju, savienojumos, lai savāktu ATP, parasti fosfātu grupu pievienojot adenozīna difosfāts (ADP).

Molekulu sadalīšana (katabolisms) enerģijai ir tikai viens no vielmaiņas aspektiem. Lielāku molekulu veidošana no mazākām, kas atspoguļo augšanu, ir anaboliska vielmaiņas puse.