Conţinutul principal
Curs: Biblioteca de biologie > Unitatea 1
Lecția 1: Bun venit la biologie!Ce este viața?
Învață despre principalele proprietăți ale vieții și despre discuțiile nesfârșite pe baza definiției vieții.
Introducere
În videoclipul Introducere în biologie, am definit biologia ca o ramură a științei preocupată cu studiul ființelor vii sau al organismelor. Această definiție este destul de directă. Oricum, aceasta deschide ușa unor întrebări dificile, dar foarte interesante: Ce este viața? Ce înseamnă să fii în viață?
Tu ești în viață, la fel sunt și eu. Câinele pe care îl aud lătrând afară este viu și la fel este și copacul de lângă fereastra mea. Cu toate acestea, zăpada care cade din nori nu este vie. Calculatorul pe care îl folosești pentru a citi acest articol nu este viu și nici un scaun sau o masă. Părțile unui scaun care sunt făcute din lemn erau în viață, dar nu mai sunt. Dacă ai arde lemnul într-un foc, nici focul nu ar fi viu.
Ce definește viața? Cum putem spune că un lucru este viu, iar altul nu? Majoritatea oamenilor înțeleg intuitiv ce înseamnă că ceva este în viață. Cu toate acestea, este surprinzător de greu să vii cu o definiție precisă a vieții. Din această cauză, multe definiții ale vieții sunt definiții operaționale: ne permit să separăm lucrurile vii de cele nevii, dar nu fixează de fapt ceea ce înseamnă viața. Pentru a realiza această separare, trebuie să compunem o listă de proprietăți care sunt, ca grup, caracteristice doar organismelor vii.
Proprietățile vieții
Biologii au identificat o varietate de trăsături comune tuturor organismelor vii pe care le cunoaștem. Deși materia nevie poate prezenta unele dintre aceste trăsături, doar materia vie le are pe toate.
1. Organizare
Organismele vii sunt foarte bine organizate, ceea ce înseamnă ca acestea conțin părți specializate și coordonate. Toate organismele vii sunt compuse din una sau mai multe celule, care sunt considerate unitatea fundamentală a materiei vii.
Chiar și organismele unicelulare sunt complexe! În interiorul fiecărei celule, atomii alcătuiesc molecule, care intră în alcătuirea organitelor celulare. În cazul organismelor multicelulare, celule de același tip formează țesuturi. La rândul lor, țesuturile formează organe (structuri ale corpului cu o funcție distinctă). Organele funcționează împreună și formează sisteme de organe.
Organismele multicelulare (cum ar fi oamenii) sunt compuse din multe celule. Celulele din organisme multicelulare pot fi specializate să facă diferite lucruri și sunt organizate în țesuturi, cum sunt țesutul conjunctiv, țesutul epitelial, țesutul muscular și țesutul nervos. Țesuturile alcătuiesc organe, cum ar fi inima sau plămânii, care îndeplinesc funcțiile specifice necesare organismului ca un tot unitar.
2. Metabolismul
Viața depinde de un număr enorm de reacții chimice interconectate. Aceste reacții fac posibilă funcționarea organismelor, cum ar fi mișcarea sau prinderea prăzii, precum și creșterea, reproducerea și menținerea structurii organismului. Organismele vii trebuie să folosească energie și să consume nutrienți pentru a desfășura reacțiile chimice care susțin viața. Totalitatea reacțiilor biochimice dintr-un organism constituie metabolismul acestuia.
Metabolismul are două etape: anabolism și catabolism. În anabolism, organismele sintetizează molecule complexe din molecule mai simple, în timp ce în catabolism fac opusul. Procesele anabolice consumă energie, în timp ce procesele catabolice eliberează energie.
3. Homeostazia
Organismele vii își reglează mediul intern pentru menținerea funcției celulare. De exemplu, temperatura corpului tău trebuie să fie menținută aproape de 98.6
4. Creșterea
Organismele vii cresc și se dezvoltă. Celulele individuale devin mai mari ca dimensiune, iar organismele multicelulare acumulează mai multe celule prin diviziunea celulară. Chiar și tu ai început ca o singură celulă, iar acum ai zeci de trilioane de celule în organism
5. Reproducerea
Organismele vii se pot reproduce pentru a crea noi organisme. Reproducerea poate fi asexuată, implicând un singur organism părinte, sau sexuată, necesitând doi părinți.
Organismele unicelulare, precum bacteria în curs de diviziune ilustrată în panoul din stânga al imaginii din dreapta, se pot reproduce pur și simplu împărțindu-se în două!
În reproducerea sexuată, două organisme parentale produc spermatozoizi și ovule, conținând jumătate din informația genetică a acestora și aceste celule se combină pentru a forma un nou individ, cu un set genetic complet. Acest proces, numit fecundație, este ilustrat în imaginea din partea dreaptă a paginii.
6. Răspunsul
Organismele vii prezintă „excitabilitate”, ceea ce înseamnă că răspund la stimuli sau la schimbări în mediul lor. De exemplu, oamenii își îndepărtează rapid mâna de la o flacără, multe plante se întorc spre soare, iar organismele unicelulare pot migra către o sursă de nutrienți sau departe de o substanță chimică nocivă.
7. Evoluția
Populațiile de organisme vii pot fi supuse evoluției, ceea ce înseamnă că alcătuirea genetică a unei populații se poate schimba în timp. În unele cazuri, evoluția implică selecția naturală, în care o trăsătură ereditară, cum ar fi culoarea mai închisă a blănii sau forma mai îngustă a ciocului, permite organismelor să supraviețuiască și să se reproducă mai bine într-un anumit mediu. De-a lungul generațiilor, un caracter ereditar care oferă un avantaj de integrare poate deveni din ce în ce mai frecvent într-o populație, făcând populația mai potrivită pentru mediul său. Acest proces se numește adaptare.
Este aceasta lista definitivă?
Organismele vii au multe proprietăți diferite care pot fi asociate cu materia vie și poate fi dificil să se decidă asupra setului exact care definește cel mai bine viața. Astfel, diverși gânditori au dezvoltat diferite liste ale proprietăților vieții. De exemplu, unele liste pot include mișcarea ca o caracteristică definitorie, în timp ce altele ar putea specifica faptul că materia vie depozitează informațiile genetice sub formă de ADN. Altele ar putea sublinia că viața este bazată pe carbon.
De asemenea, este adevărat că lista de mai sus nu este infailibilă. De exemplu, un catâr, descendentul unei femele cal și al unui mascul măgar, nu se poate reproduce. Cu toate acestea, majoritatea biologilor (ca toți oamenii) consideră catârul, ilustrat mai sus, ca fiind viu. Un exemplu similar este ilustrat în această poveste amuzantă: un grup de oameni de știință a decis, după multe dezbateri, că abilitatea de a se reproduce este proprietatea esențială a vieții. Spre dezamăgirea lor, cineva a menționat faptul că un iepure singuratic nu a satisfăcut această condiție
Cu toate acestea, lista de mai sus oferă un set rezonabil de proprietăți pentru a ne ajuta să distingem lucrurile care sunt vii de cele care nu sunt.
Separarea materiei vii de cea nevie
Cât de bine permit proprietățile de mai sus să determinăm dacă ceva este sau nu în viață? Hai să reexaminăm lucrurile vii și nevii pe care le-am văzut în introducere.
Organismele vii pe care le-am văzut în introducere — oameni, câini și copaci — satisfac cu ușurință toate cele șapte criterii ale vieții. Împreună cu prietenii noștri canini și plantele din grădinile noastre, suntem făcuți din celule, metabolizăm, menținem homeostazia, creștem și reacționăm. Oamenii, câinii și copacii sunt, de asemenea, capabili să se reproducă, iar populațiile lor sunt supuse evoluției biologice.
Lucrurile nevii pot avea unele proprietăți ale vieții, dar nu toate. De exemplu, fulgii de zăpadă sunt organizați — deși nu au celule — și pot crește, dar nu îndeplinesc celelalte criterii ale vieții. În mod similar, un incendiu poate crește, se poate reproduce creând noi incendii, poate răspunde la stimuli și se poate spune chiar că „metabolizează”. Cu toate acestea, incendiul nu este organizat, nu menține homeostazia și nu are informația genetică necesară pentru evoluție.
Organismele vii pot păstra unele proprietăți ale vieții atunci când devin nevii, dar pierd altele. De exemplu, dacă te-ai uita prin microscop la lemnul dintr-un scaun, ai putea vedea urme ale celulelor care alcătuiau copacul viu. Cu toate acestea, lemnul nu mai este viu și, după ce a fost transformat într-un scaun, nu mai poate să crească, să metabolizeze, să mențină homeostazia, să răspundă sau să se reproducă.
Viața este încă în curs de definire.
Întrebarea „Ce înseamnă să fii viu?” rămâne nerezolvată. De exemplu, virusurile — mici structuri proteice și acizii nucleici care se pot reproduce numai în celule gazdă — au multe din proprietățile vieții. Cu toate acestea, nu au structură celulară și nici nu se pot reproduce fără gazdă. În mod similar, nu este clar dacă mențin homeostazia și nu își desfășoară propriul proces metabolic.
Din aceste motive, în general, virusurile nu sunt considerate vii. Cu toate acestea, nu toată lumea este de acord cu această concluzie și consideră că viața rămâne un subiect de dezbatere. Unele molecule chiar mai simple, cum ar fi proteinele care se autoreproduc — cum ar fi „prionii”, care cauzează boala vacii nebune — și enzimele ARN, au de asemenea unele proprietăți ale vieții, dar nu pe toate.
Mai mult, toate proprietățile vieții despre care am discutat sunt caracteristice vieții pe Pământ. Dacă viața extraterestră există, aceasta poate sau nu să aibă aceleași caracteristici. Într-adevăr, definiția funcțională a NASA conform căreia „viața este un sistem autonom, capabil de evoluție darwiniană” deschide ușa către mult mai multe posibilități decât criteriile definite mai sus
Pe măsură ce se descoperă mai multe tipuri de entități biologice, pe Pământ sau dincolo de el, acestea ne-ar putea impune să regândim ce înseamnă să fii în viață. Descoperirile viitoare pot necesita revizuiri și extinderi ale definiției vieții.
Tu ce crezi?
Cum ai defini viața? Ai adăuga ceva la lista de proprietăți de mai sus, ai elimina ceva sau ai folosi o definiție complet diferită? Te poți gândi la excepții sau cazuri speciale care nu sunt acoperite de listă? Împărtășește-ți ideile în secțiunea de comentarii de mai jos!
Vrei să te alături conversației?
Nici o postare încă.