Περιεχόμενο
- Χαρακτηριστικά των Ζωντανών Πράξεων
- Τα μόρια της ζωής
- Οι ρίζες της ζωής στη γη
- Οργάνωση
- Ανταπόκριση στα Ερεθίσματα
- Αναπαραγωγή
- Προσαρμογή
- Ανάπτυξη και Ανάπτυξη
- Κανονισμός λειτουργίας
- Ομοιοσταση
- Μεταβολισμός
Τι σημαίνει να είσαι ζωντανός; Εκτός από τις καθημερινές φιλοσοφικές παρατηρήσεις όπως "η ευκαιρία να συμβάλει στην κοινωνία", οι περισσότερες απαντήσεις μπορεί να έχουν τη μορφή των εξής:
Παρόλο που στην καλύτερη περίπτωση φαίνεται να εμφανίζονται αόριστα επιστημονικές απαντήσεις, αντικατοπτρίζουν τον επιστημονικό ορισμό της ζωής σε κυτταρικό επίπεδο. Σε έναν κόσμο που τώρα είναι γεμάτος με μηχανές που μιμούνται τις ενέργειες των ανθρώπων και της άλλης χλωρίδας και μερικές φορές υπερβαίνουν σε μεγάλο βαθμό την ανθρώπινη παραγωγή, είναι σημαντικό να εξετάσουμε το ερώτημα: "Ποιες είναι οι ιδιότητες της ζωής;"
Χαρακτηριστικά των Ζωντανών Πράξεων
Διαφορετικά βιβλία και ηλεκτρονικοί πόροι παρέχουν ελαφρώς διαφορετικά κριτήρια για ποιες ιδιότητες αποτελούν τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των ζωντανών πραγμάτων. Για τους παρόντες σκοπούς, θεωρήστε ότι ο ακόλουθος κατάλογος χαρακτηριστικών είναι πλήρως αντιπροσωπευτικός ενός ζωντανού οργανισμού:
Αυτά θα εξεταστούν μεμονωμένα μετά από μια σύντομη πραγματεία για το πώς η ζωή, ό, τι και να είναι, πιθανότατα ξεκίνησε στη Γη και τα βασικά χημικά συστατικά των ζωντανών πραγμάτων.
Τα μόρια της ζωής
Όλα τα ζωντανά αντικείμενα αποτελούνται από τουλάχιστον ένα κελί. Ενώ οι προκαρυωτικοί οργανισμοί, οι οποίοι περιλαμβάνουν εκείνους στους τομείς ταξινόμησης βακτηρίων και Archaea, είναι σχεδόν όλοι μονοκύτταροι, εκείνοι στον τομέα της Ευκαρυώτας, που περιλαμβάνουν φυτά, ζώα και μύκητες, συνήθως έχουν τρισεκατομμύρια μεμονωμένων κυττάρων.
Αν και τα ίδια τα κύτταρα είναι μικροσκοπικά, ακόμη και το πιο βασικό κύτταρο αποτελείται από πολλά μόρια που είναι πολύ μικρότερα. Πάνω από τα τρία τέταρτα της μάζας των ζωντανών πραγμάτων αποτελούνται από νερό, ιόντα και διάφορα μικρά οργανικά (δηλ. Που περιέχουν άνθρακα) μόρια όπως τα σάκχαρα, οι βιταμίνες και τα λιπαρά οξέα. Οι ιόντες είναι άτομα που φέρουν ηλεκτρικό φορτίο, όπως το χλώριο (Cl-) ή ασβεστίου (Ca2+).
Το υπόλοιπο ένα τέταρτο της ζωντανής μάζας, ή της βιομάζας, αποτελείται από μακρομόρια, ή μεγάλα μόρια που κατασκευάζονται από μικρές επαναλαμβανόμενες μονάδες. Μεταξύ αυτών είναι οι πρωτεΐνες, οι οποίες αποτελούν τα περισσότερα από τα εσωτερικά σας όργανα και αποτελούνται από πολυμερή ή αλυσίδες αμινοξέων. πολυσακχαρίτες, όπως το γλυκογόνο (ένα πολυμερές της απλής γλυκόζης σακχάρου). και το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ νουκλεϊκού οξέος (DNA).
Μικρότερα μόρια συνήθως μετακινούνται σε ένα κύτταρο σύμφωνα με τις ανάγκες των κυττάρων. Ωστόσο, το κύτταρο πρέπει να κατασκευάζει μακρομόρια.
Οι ρίζες της ζωής στη γη
Ο τρόπος με τον οποίο η ζωή έχει ξεκινήσει είναι μια συναρπαστική ερώτηση για τους επιστήμονες και όχι μόνο για το σκοπό της επίλυσης ενός θαυμάσιου κοσμικού μυστηρίου. Εάν οι επιστήμονες μπορούν να προσδιορίσουν με βεβαιότητα πώς η ζωή στη Γη ξεκίνησε για πρώτη φορά σε ταχύτητα, θα μπορούσαν να προβλέψουν ευκολότερα ποιοι ξένοι κόσμοι, αν υπάρχουν, είναι επίσης πιθανό να φιλοξενήσουν κάποια μορφή ζωής.
Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι πριν από περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια, μόλις ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη σύμπτυξη της Γης σε έναν πλανήτη, υπήρχαν προκαρυωτικοί οργανισμοί και, όπως οι σημερινοί οργανισμοί, πιθανότατα χρησιμοποίησαν το DNA ως γενετικό τους υλικό.
Είναι επίσης γνωστό ότι το RNA, ένα άλλο νουκλεϊνικό οξύ, μπορεί να έχει προηγούμενο DNA σε κάποια μορφή. Αυτό συμβαίνει επειδή το RNA, εκτός από την αποθήκευση πληροφοριών που κωδικοποιούνται από το DNA, μπορεί επίσης να καταλύει ή να επιταχύνει ορισμένες βιοχημικές αντιδράσεις. Είναι επίσης μονόκλωνο και ελαφρώς απλούστερο από το DNA.
Οι επιστήμονες είναι σε θέση να προσδιορίσουν πολλά από αυτά τα πράγματα εξετάζοντας τις ομοιότητες μοριακού επιπέδου μεταξύ οργανισμών που φαινομενικά έχουν πολύ λίγα κοινά. Οι πρόοδοι στην τεχνολογία που ξεκινούν από το δεύτερο μισό του 20ου αιώνα έχουν επεκτείνει σημαντικά το κιτ εργαλείων για τις επιστήμες και προσφέρουν ελπίδα ότι αυτό το δύσκολο μυστήριο μπορεί να επιλυθεί οριστικά.
Οργάνωση
Όλα τα ζωντανά πράγματα δείχνουν οργάνωση, ή παραγγελία. Αυτό ουσιαστικά σημαίνει ότι όταν κοιτάζετε προσεκτικά οτιδήποτε είναι ζωντανό, είναι οργανωμένο κατά τρόπο εξαιρετικά απίθανο να συμβεί σε μη ζωντανά πράγματα, όπως είναι η προσεκτική κατάτμηση του περιεχομένου των κυττάρων για να αποφευχθεί η «αυτοτραυματισμός» και να επιτραπεί η αποτελεσματική μετακίνηση κρίσιμα μόρια.
Ακόμη και οι απλούστεροι μονοκύτταροι οργανισμοί περιέχουν DNA, κυτταρική μεμβράνη και ριβοσώματα, τα οποία είναι εξαιρετικά οργανωμένα και σχεδιασμένα για να εκτελούν συγκεκριμένα ζωτικά καθήκοντα. Εδώ, τα άτομα σχηματίζουν μόρια, και τα μόρια αποτελούν δομές που ξεχωρίζουν από το περιβάλλον τους τόσο με φυσικούς όσο και με λειτουργικούς τρόπους.
Ανταπόκριση στα Ερεθίσματα
Τα επιμέρους κελιά ανταποκρίνονται στις αλλαγές των στοιχείων τους εσωτερικός περιβάλλοντος με προβλέψιμους τρόπους. Για παράδειγμα, όταν ένα μακρομόριο όπως το γλυκογόνο βρίσκεται σε έλλειψη στο σύστημά σας χάρη σε μια μακρά ποδηλασία που μόλις ολοκληρώσατε, τα κύτταρα σας θα κάνουν περισσότερα από αυτά με τη συγκέντρωση μορίων (γλυκόζη και ένζυμα) που απαιτούνται για τη σύνθεση του γλυκογόνου.
Σε μακροοικονομικό επίπεδο, μερικές απαντήσεις σε ερέθισμα στο εξωτερικός περιβάλλον είναι προφανείς. Ένα φυτό αναπτύσσεται προς την κατεύθυνση μιας σταθερής πηγής φωτός. μετακινείτε στη μία πλευρά για να αποφύγετε να πατάτε σε μια λακκούβα όταν ο εγκέφαλός σας σας λέει ότι είναι εκεί.
Αναπαραγωγή
Η δυνατότητα να αναπαράγω είναι ένα από τα πιο επίμονα προφανή χαρακτηριστικά των ζωντανών πραγμάτων. Οι βακτηριακές αποικίες που αναπτύσσονται πάνω στο χαλασμένο φαγητό σε ένα ψυγείο αντιπροσωπεύουν την αναπαραγωγή μικροοργανισμών.
Όλοι οι οργανισμοί αναπαράγουν ταυτόσημα (προκαρυωτικά) ή πολύ παρόμοια (ευκαρυωτικά) αντίγραφα του εαυτού τους χάρη στο DNA τους. Τα βακτήρια μπορούν να αναπαραχθούν μόνο ασυμβίβαστα, πράγμα που σημαίνει ότι απλά χωρίζονται σε δύο για να δώσουν ταυτόσημα θυγατρικά κύτταρα. Οι άνθρωποι, τα ζώα και ακόμη και τα φυτά αναπαράγουν σεξουαλικά, πράγμα που εξασφαλίζει τη γενετική ποικιλομορφία του είδους και συνεπώς μεγαλύτερη πιθανότητα επιβίωσης των ειδών.
Προσαρμογή
Χωρίς τη δυνατότητα να προσαρμόζω σε μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως οι μεταβολές της θερμοκρασίας, οι οργανισμοί δεν θα ήταν σε θέση να διατηρήσουν την απαραίτητη φυσική κατάσταση για επιβίωση. Όσο περισσότερο μπορεί ένας οργανισμός να προσαρμοστεί, τόσο καλύτερη είναι η πιθανότητα να επιβιώσει αρκετά για να αναπαραχθεί.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η "καταλληλότητα" είναι ειδικού τύπου. Ορισμένα αρχαιοκάβατα, παραδείγματος χάριν, ζουν σε θερμότατες οπές κοντά στο σημείο βρασμού που θα σκότωναν γρήγορα τα περισσότερα άλλα ζωντανά πράγματα.
Ανάπτυξη και Ανάπτυξη
Ανάπτυξη, ο τρόπος με τον οποίο οι οργανισμοί γίνονται μεγαλύτεροι και πιο διαφορετικοί στην εμφάνιση καθώς ωριμάζουν και εμπλέκονται σε μεταβολικές δραστηριότητες καθορίζεται σε τεράστιο βαθμό από τις πληροφορίες που κωδικοποιούνται στο DNA τους.
Ωστόσο, αυτές οι πληροφορίες μπορούν να παρέχουν διαφορετικά αποτελέσματα σε διαφορετικά περιβάλλοντα και οι κυτταρικές μηχανές οργανισμών "αποφασίζουν" ποια πρωτεϊνικά προϊόντα πρέπει να κάνουν σε υψηλότερες ή μικρότερες ποσότητες.
Κανονισμός λειτουργίας
Κανονισμός λειτουργίας μπορεί να θεωρηθεί ως ο συντονισμός άλλων διαδικασιών ενδεικτικών της ζωής, όπως ο μεταβολισμός και η ομοιόσταση.
Για παράδειγμα, μπορείτε να ρυθμίσετε την ποσότητα του αέρα που έρχεται στους πνεύμονές σας με αναπνοή ταχύτερα όταν ασκείστε και όταν είστε ασυνήθιστα πεινασμένοι, μπορείτε να τρώτε περισσότερα για να αντισταθμίσετε τις δαπάνες ασυνήθιστα μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας.
Ομοιοσταση
Ομοιοσταση μπορεί να θεωρηθεί ως μια πιο άκαμπτη μορφή ρύθμισης, με τα αποδεκτά όρια του "υψηλού" και "χαμηλού" για μια δεδομένη χημική κατάσταση να είναι πιο κοντά μεταξύ τους.
Παραδείγματα περιλαμβάνουν το ρΗ (το επίπεδο οξύτητας μέσα σε ένα κύτταρο), τη θερμοκρασία και την αναλογία των μορίων κλειδιών μεταξύ τους, όπως το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα.
Αυτή η διατήρηση μιας "σταθερής κατάστασης", ή πολύ κοντά σε μία, είναι απαραίτητη για τα ζωντανά πράγματα.
Μεταβολισμός
Μεταβολισμός είναι ίσως η πιο εντυπωσιακή από στιγμή σε στιγμή ιδιότητα της ζωής που πιθανόν να παρατηρήσετε σε καθημερινή βάση. Όλα τα κύτταρα έχουν την ικανότητα να συνθέτουν ένα μόριο που ονομάζεται ATP ή τριφωσφορική αδενοσίνη, το οποίο χρησιμοποιείται για την κινητήρια διαδικασία στο κύτταρο, όπως η αναπαραγωγή του DNA και της πρωτεϊνικής σύνθεσης.
Αυτό καθίσταται εφικτό επειδή τα ζωντανά πράγματα μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ενέργεια στους δεσμούς των μορίων που περιέχουν άνθρακα, κυρίως της γλυκόζης και των λιπαρών οξέων, για να συναρμολογήσουν το ΑΤΡ, συνήθως προσθέτοντας μια φωσφορική ομάδα στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP).
Διάσπαση μορίων (καταβολισμός) για την ενέργεια είναι μόνο μια πτυχή του μεταβολισμού, ωστόσο. Η κατασκευή μεγαλύτερων μορίων από μικρότερες, που αντανακλά την ανάπτυξη, είναι η αναβολικά πλευρά του μεταβολισμού.