Каковы основные функциональные характеристики всех организмов?

Что значит быть живым? Помимо повседневных философских наблюдений, таких как «возможность внести свой вклад в общество», большинство ответов могут иметь форму следующего:

• «Вдыхать и выдыхать воздух».
• "Сердцебиение".
• «Есть пищу и пить воду».
• «Реагировать на изменения в окружающей среде, как одеваться в холодную погоду».
• «Создание семьи».

Хотя в лучшем случае эти ответы кажутся смутно научными, на самом деле они отражают научное определение жизни на клеточном уровне. В мире, который сейчас изобилует машинами, которые могут имитировать действия людей и другой флоры, а иногда и значительно превосходит человеческую производительность, важно изучить вопрос: «Каковы свойства жизнь?"

В разных учебниках и онлайн-ресурсах приводятся несколько разные критерии того, какие свойства составляют функциональные характеристики живых существ. Для настоящих целей рассмотрим следующий список атрибутов как полностью репрезентативных для живой организм:

• Организация.
• Чувствительность или реакция на раздражители.
• Репродукция.
• Приспособление.
• Рост и развитие.
• Регулирование.
• Гомеостаз.
• Обмен веществ.

Каждый из них будет изучен индивидуально после краткого изучения того, как жизнь, какой бы она ни была, вероятно, зародилась на Земле, и ключевых химических ингредиентов живых существ.

Все живые существа состоят как минимум из одного клетка. Пока прокариотический организмы, которые включают в себя те, что входят в классификационные области Bacteria и Archaea, почти все одноклеточные, а те, что входят в Эукариоты Домен, который включает растения, животных и грибы, обычно имеет триллионы отдельных клеток.

Хотя сами клетки микроскопические, даже самые простые клетки состоят из множества молекул, которые намного меньше. Более трех четвертей массы живых существ состоят из воды, ионов и различных небольших органических (то есть содержащих углерод) молекул, таких как сахар, витамины и жирные кислоты. Ионы - это атомы, несущие электрический заряд, например хлор (Cl^-) или кальций (Ca²⁺).

Оставшаяся четверть живой массы или биомассы состоит из макромолекулы, или большие молекулы, состоящие из небольших повторяющихся единиц. Среди них белки, которые составляют большую часть ваших внутренних органов и состоят из полимеров или цепочек аминокислоты; полисахариды, такие как гликоген (полимер простой сахарной глюкозы); и нуклеиновая кислота дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК).

Молекулы меньшего размера обычно перемещаются в клетку в соответствии с потребностями клетки. Однако клетка должна производить макромолекулы.

Как зародилась жизнь - интересный вопрос для ученых, и не только для разгадки чудесной космической загадки. Если ученые смогут с уверенностью определить, как жизнь на Земле впервые заработала, они могли бы легче предсказать, в каких чужих мирах, если таковые имеются, также может находиться какая-либо форма жизни.

Ученые действительно знают, что примерно 3,5 миллиарда лет назад, всего лишь миллиард или около того лет после того, как Земля впервые объединилась в На планете существовали прокариотические организмы, и что, как и современные организмы, они, вероятно, использовали ДНК в качестве своего генетического материала.

Также известно, что РНК, другая нуклеиновая кислота, может иметь предшествующую ДНК в той или иной форме. Это связано с тем, что РНК, помимо хранения информации, закодированной ДНК, также может катализировать или ускорять определенные биохимические реакции. Он также одноцепочечный и немного проще, чем ДНК.

Ученые могут определить многие из этих вещей, глядя на сходство на молекулярном уровне между организмами, которые, казалось бы, имеют очень мало общего. Развитие технологий, начавшееся во второй половине 20-го века, значительно расширилось. набор инструментов науки и вселяет надежду на то, что эта, по общему признанию, сложная тайна однажды может быть окончательно раскрыта. решено.

Все живые существа показывают организация, или заказать. По сути, это означает, что когда вы внимательно смотрите на все живое, оно организовано таким образом, что маловероятно, что это произойдет в неживом мире. такие вещи, как тщательное разделение содержимого клетки для предотвращения «самоповреждения» и обеспечения эффективного движения критических молекул.

Даже простейшие одноклеточные организмы содержат ДНК, клеточная мембрана а также рибосомы, все они изысканно организованы и предназначены для выполнения конкретных жизненно важных задач. Здесь атомы составляют молекулы, а молекулы образуют структуры, которые отделены от окружающей среды как физически, так и функционально.

Отдельные клетки реагируют на изменения в своих внутренний окружающая среда предсказуемым образом. Например, когда такая макромолекула, как гликоген Его не хватает в вашей системе из-за того, что вы только что закончили долгую поездку на велосипеде, ваши клетки будут производить его больше за счет агрегирования молекул (глюкозы и ферментов), необходимых для синтеза гликогена.

На макроуровне некоторые ответы на стимулы в внешний окружающая среда очевидна. Растение растет в направлении постоянного источника света; вы двигаетесь в сторону, чтобы не ступить в лужу, когда ваш мозг говорит вам, что она там.

Способность к воспроизводить - одна из наиболее очевидных черт живых существ. Бактериальные колонии, растущие на испорченных продуктах в холодильнике, представляют собой размножение микроорганизмов.

Все организмы воспроизводят идентичные (прокариоты) или очень похожие (эукариоты) копии самих себя благодаря своей ДНК. Бактерии могут размножаться только бесполым путем, что означает, что они просто делятся на две части, давая идентичные дочерние клетки. Люди, животные и даже растения размножаются половым путем, что обеспечивает генетическое разнообразие вида и, следовательно, больше шансов на выживание вида.

Без возможности адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды, таким как температурные сдвиги, организмы не смогут поддерживать форму, необходимую для выживания. Чем больше организм может адаптироваться, тем больше шансов, что он проживет достаточно долго для воспроизводства.

Важно отметить, что «приспособленность» зависит от вида. Некоторые архебактерии, например, живут в горячих термальных источниках, которые быстро убивают большинство других живых существ.

Рост, способ, которым организмы становятся крупнее и разнообразнее по внешнему виду по мере созревания и участвовать в метаболической деятельности, определяется в огромной степени информацией, закодированной в их ДНК.

Эта информация, однако, может дать разные результаты в разных средах, и клеточный аппарат организма «решает», какие белковые продукты производить в больших или меньших количествах.

Регулирование можно рассматривать как координацию других процессов, указывающих на жизнь, таких как метаболизм и гомеостаз.

Например, вы можете регулировать количество воздуха, поступающего в легкие, за счет более быстрого дыхания во время физических упражнений. а когда вы необычно голодны, вы можете съесть больше, чтобы компенсировать расход необычно большого количества энергия.

Гомеостаз можно рассматривать как более жесткую форму регулирования с более близкими друг к другу приемлемыми границами «высокого» и «низкого» для данного химического состояния.

Примеры включают pH (уровень кислотности внутри клетки), температуру и соотношение ключевых молекул друг к другу, таких как кислород и углекислый газ.

Такое поддержание «устойчивого состояния» или очень близкого к нему необходимо для живых существ.

Метаболизм это, пожалуй, самое поразительное свойство жизни, которое вы можете наблюдать каждый день. Все клетки обладают способностью синтезировать молекулу, называемую АТФили аденозинтрифосфат, который используется для управления процессами в клетке, такими как воспроизведение ДНК и синтез белка.

Это стало возможным, потому что живые существа могут использовать энергию в связях углеродсодержащих молекул, особенно глюкозы и жирных кислот, для сборки АТФ, обычно путем добавления фосфатной группы к аденозиндифосфат (АДФ).

Разрушение молекул (катаболизм), однако, энергия - это лишь один из аспектов метаболизма. Создание более крупных молекул из более мелких, что отражает рост, - это анаболический сторона обмена веществ.