Van amoeben tot bavianen, alle levende wezens hebben een paar dingen gemeen. Vijf centrale thema's van de biologie onderscheiden het leven van het levenloze. Neem virussen: ze lijken te leven, maar veel biologen beschouwen ze niet als zodanig omdat ze een of meer van deze verenigende kenmerken missen. Hier zijn de factoren die helpen om de levenden te onderscheiden van de niet-zo-levende.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De vijf centrale thema's van de biologie zijn: structuur en functie van cellen, interacties tussen organismen, homeostase, reproductie en genetica, en evolutie.
Structuur en functie van cellen
Alle levensvormen bestaan uit ten minste één cel. In de 17e eeuw observeerden wetenschappers Robert Hooke en Anton von Leeuwenhoek cellen en noteerden hun kenmerken onder microscopen. Deze en daaropvolgende observaties leidden tot de vorming van de celtheorie, die stelt dat cellen al het leven vormen, alle biologische processen uitvoeren en alleen uit andere cellen kunnen komen. Alle cellen bevatten genetisch materiaal en andere structuren die drijven in een gelei-achtige matrix, ze halen energie uit hun omgeving en zijn gehuld in bescherming tegen de externe omgeving.
Interacties tussen organismen
Organismen bestaan niet in vacuüms. Elk levend wezen heeft zich op unieke wijze aangepast aan een bepaalde habitat en heeft specifieke relaties ontwikkeld met andere organismen in hetzelfde gebied.
In ecosystemen gebruiken planten lichtenergie van de zon om hun eigen voedsel te maken, dat een bron van energie wordt voor andere organismen die de planten consumeren. Andere wezens eten deze plantenetende organismen en ontvangen de energie. Wanneer planten en dieren sterven, stopt hun energiestroom niet; in plaats daarvan wordt de energie overgedragen naar de bodem en terug naar het milieu, dankzij aaseters en ontbinders die dode organismen afbreken.
Er zijn verschillende verbindingen tussen levensvormen. Roofdieren eten prooien, parasieten vinden voedingsstoffen en beschutting ten koste van anderen, en sommige organismen vormen wederzijds voordelige relaties met elkaar. Als gevolg hiervan beïnvloeden veranderingen die een soort beïnvloeden het voortbestaan van andere binnen het ecosysteem.
Homeostase houdt levende dingen in leven
Bij meercellige wezens werken alle orgaansystemen samen om stoffen in evenwicht te brengen zoals:
- vloeistoffen
- ionen
- zuurgraad
- gassen
- afval
Elke soort kan alleen specifieke omgevingscondities binnen zijn tolerantiebereik tolereren. Buiten dit bereik ligt de zone van intolerantie waar alle leden van een soort sterven. Wanneer de externe omgeving verandert, moeten individuen een constante interne omgeving handhaven door middel van constante aanpassing. Anders gaan ze verloren.
Voortplanting en genetica
Alle organismen reproduceren en geven kenmerken door aan hun nakomelingen. Bij ongeslachtelijke voortplanting zijn nakomelingen exacte replica's van hun ouders. Complexere levensvormen neigen naar seksuele voortplanting, waarbij twee individuen samen nakomelingen produceren. In dit geval vertonen de nakomelingen kenmerken van elke ouder.
Halverwege de 19e eeuw voerde een Oostenrijkse monnik genaamd Gregor Mendel een reeks beroemde experimenten uit om de relatie tussen seksuele voortplanting en erfelijkheid te onderzoeken. Mendel realiseerde zich dat eenheden die genen worden genoemd erfelijkheid bepaalden en van ouder op nageslacht konden worden doorgegeven.
Evolutie en natuurlijke selectie
In het begin van de 19e eeuw veronderstelde de Franse bioloog Jean Baptiste de Lamarck dat het gebruik van bepaalde functies: zou hun bestaan versterken, en niet-gebruik zou ertoe leiden dat ze uiteindelijk in de daaropvolgende generaties. Dit zou verklaren hoe slangen evolueerden van hagedissen wanneer hun benen niet werden gebruikt, en hoe giraffenhalzen langer werden door uit te rekken, aldus Lamarck.
Charles Darwin construeerde zijn eigen evolutietheorie, natuurlijke selectie genaamd. Na zijn verblijf als natuuronderzoeker op het schip HMS Beagle formuleerde Darwin een theorie die beweerde dat alle individuen deze bezitten: verschillen die hen in staat stellen te overleven in een bepaalde omgeving, zich voort te planten en hun genen door te geven aan hun nakomelingen. Individuen die zich slecht aanpassen aan hun omgeving zouden minder kansen hebben om te paren en hun genen door te geven. Uiteindelijk zouden de genen van de sterkere individuen prominenter worden in volgende populaties. Darwins theorie is de meest geaccepteerde evolutietheorie geworden.
