Jakie są główne cechy funkcjonalne wszystkich organizmów?

Co to znaczy żyć? Oprócz codziennych obserwacji filozoficznych, takich jak „możliwość wniesienia wkładu w społeczeństwo”, większość odpowiedzi może przybrać następującą postać:

• „Wdychanie i wypuszczanie powietrza”.
• „Bicie serca”.
• „Jedzenie żywności i wody pitnej”.
• „Reagowanie na zmiany w środowisku, jak ubieranie się na zimną pogodę”.
• „Założenie rodziny”.

Chociaż wydają się one w najlepszym razie niejasno naukowymi odpowiedziami, w rzeczywistości odzwierciedlają one naukową definicję życia na poziomie komórkowym. W świecie pełnym maszyn, które mogą naśladować działania ludzi i innej flory, a czasami znacznie przekracza ludzką produkcję, ważne jest, aby zbadać pytanie: „Jakie są właściwości życie?"

Różne podręczniki i zasoby internetowe podają nieco inne kryteria określające, jakie właściwości składają się na funkcjonalne cechy istot żywych. Dla obecnych celów rozważ poniższą listę atrybutów jako w pełni reprezentatywną dla żyjący organizm:

• Organizacja.
• Wrażliwość lub reakcja na bodźce.
• Reprodukcja.
• Dostosowanie.
• Wzrost i rozwój.
• Rozporządzenie.
• Homeostaza.
• Metabolizm.

Każdy z nich zostanie zbadany indywidualnie po krótkim traktacie o tym, jak życie, jakiekolwiek by nie było, prawdopodobnie powstało na Ziemi i jak kluczowe składniki chemiczne żywych istot.

Wszystkie żywe istoty składają się z co najmniej jednego komórka. Podczas prokariotyczny organizmy, które obejmują te z domen klasyfikacji Bacteria i Archaea, są prawie wszystkie jednokomórkowe, te w Eukariota domena, która obejmuje rośliny, zwierzęta i grzyby, ma zazwyczaj biliony pojedynczych komórek.

Chociaż same komórki są mikroskopijne, nawet najbardziej podstawowa komórka składa się z bardzo wielu cząsteczek, które są znacznie mniejsze. Ponad trzy czwarte masy organizmów żywych składa się z wody, jonów i różnych małych cząsteczek organicznych (tj. zawierających węgiel), takich jak cukry, witaminy i kwasy tłuszczowe. Jony to atomy przenoszące ładunek elektryczny, takie jak chlor (Cl^-) lub wapń (Ca²⁺).

Pozostała jedna czwarta żywej masy, czyli biomasy, składa się z makrocząsteczkilub duże cząsteczki zbudowane z małych, powtarzających się jednostek. Wśród nich są białka, które tworzą większość narządów wewnętrznych i składają się z polimerów lub łańcuchów aminokwasy; polisacharydy, takie jak glikogen (polimer prostego cukru glukozy); i kwasu nukleinowego kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA).

Mniejsze cząsteczki są zwykle przenoszone do komórki zgodnie z jej potrzebami. Jednak komórka musi produkować makrocząsteczki.

Jak powstało życie, jest fascynującym pytaniem dla naukowców, a nie tylko w celu rozwiązania cudownej kosmicznej tajemnicy. Jeśli naukowcy zdołają określić z całą pewnością, w jaki sposób życie na Ziemi po raz pierwszy wkroczyło do biegu, mogliby łatwiej przewidzieć, które obce światy, jeśli w ogóle, również mogą gościć jakąś formę życia.

Naukowcy wiedzą, że około 3,5 miliarda lat temu, zaledwie około miliarda lat po tym, jak Ziemia po raz pierwszy połączyła się w planety, istniały organizmy prokariotyczne i, podobnie jak dzisiejsze organizmy, prawdopodobnie używały DNA jako materiału genetycznego.

Wiadomo też, że RNA, inny kwas nukleinowy, może mieć wcześniej datowany DNA w jakiejś postaci. Dzieje się tak, ponieważ RNA, oprócz przechowywania informacji kodowanych przez DNA, może również katalizować lub przyspieszać pewne reakcje biochemiczne. Jest również jednoniciowy i nieco prostszy niż DNA.

Naukowcy są w stanie określić wiele z tych rzeczy, przyglądając się podobieństwom na poziomie molekularnym między organizmami, które pozornie mają ze sobą bardzo niewiele wspólnego. Postępy w technologii, które rozpoczęły się w drugiej połowie XX wieku, znacznie się rozwinęły naukowy zestaw narzędzi i dają nadzieję, że ta wprawdzie trudna zagadka może pewnego dnia być definitywna rozwiązany.

Wszystkie żywe istoty pokazują organizacjalub zamówienie. Zasadniczo oznacza to, że gdy przyjrzysz się uważnie czemukolwiek, co żyje, jest ono zorganizowane w sposób wysoce nieprawdopodobny takie rzeczy, jak ostrożne dzielenie zawartości komórki, aby zapobiec „samouszkodzeniu” i umożliwić wydajny ruch krytycznych cząsteczek.

Nawet najprostsze organizmy jednokomórkowe zawierają DNA, a Błona komórkowa i rybosomy, z których wszystkie są znakomicie zorganizowane i zaprojektowane do wykonywania określonych ważnych zadań. Tutaj atomy tworzą molekuły, a molekuły tworzą struktury, które różnią się od otoczenia zarówno pod względem fizycznym, jak i funkcjonalnym.

Poszczególne komórki reagują na zmiany w ich wewnętrzny środowisko w przewidywalny sposób. Na przykład, gdy makrocząsteczka taka jak glikogen brakuje w twoim systemie dzięki długiej przejażdżce rowerowej, którą właśnie ukończyłeś, twoje komórki będą ją produkować więcej poprzez agregację cząsteczek (glukozy i enzymów) potrzebnych do syntezy glikogenu.

Na poziomie makro niektóre odpowiedzi na: bodźce w zewnętrzny środowisko są oczywiste. Roślina rośnie w kierunku stałego źródła światła; przesuwasz się na jedną stronę, aby uniknąć wchodzenia w kałużę, gdy twój mózg mówi ci, że tam jest.

Zdolność do rozmnażać się to jedna z najbardziej uporczywie oczywistych cech istot żywych. Kolonie bakteryjne rosnące na psującym się pożywieniu w lodówce reprezentują reprodukcję mikroorganizmów.

Wszystkie organizmy dzięki swojemu DNA rozmnażają identyczne (prokarionty) lub bardzo podobne (eukarionty) kopie siebie. Bakterie mogą rozmnażać się tylko bezpłciowo, co oznacza, że ​​po prostu dzielą się na dwie części, aby uzyskać identyczne komórki potomne. Ludzie, zwierzęta, a nawet rośliny rozmnażają się płciowo, co zapewnia: różnorodność genetyczna gatunku, a tym samym większa szansa na przetrwanie gatunku.

Bez możliwości przystosować się do zmieniających się warunków środowiskowych, takich jak zmiany temperatury, organizmy nie byłyby w stanie utrzymać sprawności niezbędnej do przetrwania. niezbędnego do przetrwania. Im bardziej organizm może się przystosować, tym większa szansa, że ​​przeżyje wystarczająco długo, aby się rozmnażać.

Należy zauważyć, że „sprawność fizyczna” jest specyficzna dla gatunku. Niektóre archebakterie, na przykład, żyją w niemal wrzących, gorących otworach termicznych, które szybko zabiją większość innych żywych organizmów.

Wzrost, sposób, w jaki organizmy stają się większe i bardziej różniące się wyglądem w miarę dojrzewania i angażują się w czynności metaboliczne, jest w ogromnym stopniu determinowane przez informacje zakodowane w ich DNA.

Informacje te mogą jednak dawać różne wyniki w różnych środowiskach, a maszyneria komórkowa organizmu „decyduje”, jakie produkty białkowe wytwarzać w większych lub mniejszych ilościach.

Rozporządzenie można traktować jako koordynację innych procesów wskazujących na życie, takich jak metabolizm i homeostaza.

Na przykład możesz regulować ilość powietrza wpadającego do płuc, oddychając szybciej podczas ćwiczeń, a kiedy jesteś wyjątkowo głodny, możesz jeść więcej, aby zrekompensować wydatkowanie niezwykle dużych ilości energia.

Homeostaza można traktować jako bardziej sztywną formę regulacji, w której dopuszczalne granice „wysokiego” i „niskiego” dla danego stanu chemicznego są bliżej siebie.

Przykłady obejmują pH (poziom kwasowości wewnątrz komórki), temperaturę i stosunek kluczowych cząsteczek do siebie, takich jak tlen i dwutlenek węgla.

To utrzymywanie „stanu ustalonego”, lub bardzo bliskiego jednemu, jest niezbędne dla żywych istot.

Metabolizm jest prawdopodobnie najbardziej uderzającą cechą życia z chwili na chwilę, którą prawdopodobnie zaobserwujesz na co dzień. Wszystkie komórki mają zdolność do syntezy cząsteczki zwanej ATPlub trifosforan adenozyny, który jest używany do kierowania procesami w komórce, takimi jak reprodukcja DNA i synteza białek.

Jest to możliwe, ponieważ żywe istoty mogą wykorzystywać energię z wiązań cząsteczek zawierających węgiel, zwłaszcza glukozy i kwasów tłuszczowych, do tworzenia ATP, zwykle przez dodanie grupy fosforanowej do difosforan adenozyny (ADP).

Rozkładanie cząsteczek (katabolizm) dla energii jest jednak tylko jednym aspektem metabolizmu. Budowanie większych cząsteczek z mniejszych, co odzwierciedla wzrost, to anaboliczny strona metabolizmu.