Care sunt caracteristicile funcționale majore ale tuturor organismelor?

Ce înseamnă să fii viu? În afară de observațiile filozofice de zi cu zi, cum ar fi „o oportunitate de a contribui la societate”, cele mai multe răspunsuri ar putea lua forma următoarelor:

• "Respirând aer înăuntru și în afară."
• - O bătaie a inimii.
• „Mănâncă mâncare și apă potabilă”.
• „Răspunsul la schimbările din mediu, cum ar fi îmbrăcarea pentru vreme rece.”
• „Înființarea unei familii”.

În timp ce acestea par a fi răspunsuri vag științifice în cel mai bun caz, ele reflectă definiția științifică a vieții la nivel celular. Într-o lume acum plină de mașini care pot imita acțiunile oamenilor și ale altor flori și uneori depășește cu mult producția umană, este important să examinăm întrebarea „Care sunt proprietățile viaţă?"

Diferite manuale și resurse online oferă criterii ușor diferite pentru ce proprietăți constituie caracteristicile funcționale ale ființelor vii. În scopurile actuale, luați în considerare următoarea listă de atribute pentru a fi pe deplin reprezentative pentru un organism viu:

• Organizare.
• Sensibilitate sau răspuns la stimuli.
• Reproducere.
• Adaptare.
• Crestere si dezvoltare.
• Regulament.
• Homeostazie.
• Metabolism.

Acestea vor fi explorate fiecare în mod individual, după un scurt tratat despre modul în care viața, oricare ar fi ea, a început probabil pe Pământ și ingredientele chimice cheie ale ființelor vii.

Toate viețuitoarele constau în cel puțin una celulă. In timp ce procariotă organismele, care includ cele din domeniile de clasificare Bacteria și Archaea, sunt aproape toate unicelulare, cele din Eukaryota domeniu, care include plante, animale și ciuperci, au de obicei trilioane de celule individuale.

Deși celulele în sine sunt microscopice, chiar și celula de bază constă dintr-o mulțime de molecule care sunt mult mai mici. Peste trei sferturi din masa ființelor vii constau din apă, ioni și diverse molecule organice mici (adică care conțin carbon), cum ar fi zaharurile, vitaminele și acizii grași. Ionii sunt atomi care au o sarcină electrică, cum ar fi clorul (Cl^-) sau calciu (Ca²⁺).

Restul de un sfert din masa vie sau biomasă constă din macromolecule, sau molecule mari formate din unități mici care se repetă. Printre acestea se numără proteinele, care alcătuiesc majoritatea organelor interne și constau din polimeri sau lanțuri de aminoacizi; polizaharide, cum ar fi glicogenul (un polimer al glucozei simple din zahăr); si acid nucleic acid dezoxiribonucleic (ADN).

Moleculele mai mici sunt de obicei mutate într-o celulă în funcție de nevoile celulei. Cu toate acestea, celula trebuie să fabrice macromolecule.

Cum a început viața este o întrebare fascinantă pentru oamenii de știință și nu doar în scopul rezolvării unui mister cosmic minunat. Dacă oamenii de știință pot stabili cu certitudine modul în care viața de pe Pământ a început pentru prima oară, ar putea fi mai ușor să prezică ce lumi străine, dacă există, sunt susceptibile să găzduiască și o formă de viață.

Oamenii de știință știu că, cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă, la doar câteva miliarde de ani după ce Pământul s-a coalizat pentru prima dată într-un planete, au existat organisme procariote și că, la fel ca organismele de astăzi, probabil că au folosit ADN-ul ca material genetic.

Se mai știe că ARN, un alt acid nucleic, poate avea ADN pre-datat într-o anumită formă. Acest lucru se datorează faptului că ARN, pe lângă stocarea informațiilor codificate de ADN, poate cataliza sau accelera și anumite reacții biochimice. Este, de asemenea, monocatenar și ușor mai simplu decât ADN-ul.

Oamenii de știință sunt capabili să determine multe dintre aceste lucruri examinând asemănările la nivel molecular dintre organisme care aparent au foarte puțin în comun. Progresele tehnologice începând din ultima parte a secolului XX s-au extins foarte mult trusa de instrumente a științei și oferă speranța că acest mister, desigur, dificil poate fi într-o zi definitiv rezolvat.

Toate viețuitoarele arată organizare, sau comandă. Acest lucru înseamnă, în esență, că, atunci când te uiți atent la orice este viu, este organizat într-un mod foarte puțin probabil să se întâmple în nevie lucruri, cum ar fi împărțirea atentă a conținutului celulei pentru a preveni „auto-vătămarea” și a permite mișcarea eficientă a moleculelor critice.

Chiar și cele mai simple organisme unicelulare conțin ADN, a membrana celulara și ribozomi, toate acestea fiind organizate și proiectate pentru a îndeplini sarcini vitale specifice. Aici, atomii alcătuiesc molecule, iar moleculele alcătuiesc structuri care se deosebesc de mediul lor, atât în ​​mod fizic, cât și funcțional.

Celulele individuale răspund la modificările lor intern mediu în moduri previzibile. De exemplu, atunci când o macromoleculă ca glicogen este puțină în sistemul dvs., datorită unei plimbări lungi cu bicicleta pe care tocmai ați finalizat-o, celulele dvs. vor face mai mult din ea prin agregarea moleculelor (glucoză și enzime) necesare pentru sinteza glicogenului.

La nivel macro, unele răspunsuri la stimuli în extern mediu sunt evidente. O plantă crește în direcția unei surse consistente de lumină; vă deplasați într-o parte pentru a evita pășirea într-o baltă atunci când creierul vă spune că este acolo.

Abilitatea de a reproduce este una dintre cele mai persistente trăsături evidente ale ființelor vii. Coloniile bacteriene care cresc pe mâncarea care se strică într-un frigider reprezintă reproducerea microorganismelor.

Toate organismele reproduc copii identice (procariote) sau foarte similare (eucariote) ale lor, datorită ADN-ului lor. Bacteriile se pot reproduce doar asexual, ceea ce înseamnă că pur și simplu se împart în două pentru a produce celule fiice identice. Oamenii, animalele și chiar plantele se reproduc sexual, ceea ce asigură diversitate genetică speciei și, prin urmare, o șansă mai mare de supraviețuire a speciei.

Fără capacitatea de a adapta la schimbarea condițiilor de mediu, cum ar fi schimbările de temperatură, organismele nu ar fi în măsură să mențină condiția fizică necesară supraviețuirii. Cu cât un organism se poate adapta mai mult, cu atât este mai mare șansa de a supraviețui suficient de mult timp pentru a se reproduce.

Este important să rețineți că „fitness” este specific speciei. Unele arheobacterii, de exemplu, trăiesc în orificii termice aproape fierbinți, care ar ucide rapid majoritatea celorlalte viețuitoare.

Creştere, modul în care organismele devin mai mari și mai diferite ca aspect pe măsură ce se maturizează și se angajează în activități metabolice, este determinat într-o măsură enormă de informațiile codificate în ADN.

Aceste informații, cu toate acestea, pot oferi rezultate diferite în medii diferite, iar mecanismul celular al organismului „decide” ce produse proteice să producă în cantități mai mari sau mai mici.

Regulament poate fi gândit ca fiind coordonarea altor procese indicative ale vieții, precum metabolismul și homeostazia.

De exemplu, puteți regla cantitatea de aer care intră în plămâni respirând mai repede când faceți mișcare, iar când îți este foame neobișnuit, poți mânca mai mult pentru a compensa cheltuielile cu cantități neobișnuit de mari de energie.

Homeostazie poate fi considerat ca o formă mai rigidă de reglementare, cu limitele acceptabile de „înalt” și „scăzut” pentru o stare chimică dată fiind mai apropiate.

Exemplele includ pH-ul (nivelul de aciditate din interiorul unei celule), temperatura și raportul dintre moleculele cheie între ele, cum ar fi oxigenul și dioxidul de carbon.

Această menținere a unei „stări de echilibru”, sau foarte aproape de una, este indispensabilă ființelor vii.

Metabolism este probabil cea mai izbitoare proprietate de la un moment la altul a vieții pe care probabil o veți observa în fiecare zi. Toate celulele au capacitatea de a sintetiza o moleculă numită ATP, sau adenozin trifosfat, care este utilizat pentru a conduce procesele din celulă, cum ar fi reproducerea ADN-ului și sinteza proteinelor.

Acest lucru este posibil deoarece ființele vii pot folosi energia din legăturile moleculelor care conțin carbon, în special glucoza și acizii grași, pentru a asambla ATP, de obicei prin adăugarea unui grup fosfat la adenozin difosfat (ADP).

Descompunerea moleculelor (catabolism) pentru energie este totuși doar un aspect al metabolismului. Construirea moleculelor mai mari din cele mai mici, care reflectă creșterea, este anabolice latura metabolismului.