Sisu
- Elavate asjade omadused
- Elu molekulid
- Maakera elu alged
- Organisatsioon
- Vastus Stimulile
- Paljundamine
- Kohanemine
- Kasv ja areng
- Määrus
- Homöostaas
- Ainevahetus
Mida tähendab elus olla? Lisaks igapäevastele filosoofilistele tähelepanekutele, nagu näiteks "võimalus ühiskonda panustada", võib enamik vastuseid olla järgmised:
Ehkki need tunduvad parimal juhul ebamääraselt teaduslike vastustena, kajastavad need tegelikult raku tasandil elu teaduslikku määratlust. Maailmas, kus on palju masinaid, mis suudavad jäljendada inimeste ja teiste taimestike tegevust ning ületada mõnikord inimese väljundit, on oluline uurida küsimust: "Millised on elu omadused?"
Elavate asjade omadused
Erinevad raamatud ja veebiressursid pakuvad pisut erinevaid kriteeriume selle kohta, millised omadused moodustavad elusolendite funktsionaalsed omadused. Praeguseks pidage elusorganismi täielikult esindavaks järgmist omaduste loetelu:
Neid kõiki uuritakse eraldi pärast lühikest käsitlust sellest, kuidas elu, olenemata sellest, sai alguse Maal ja elusate asjade peamistest keemilistest koostisosadest.
Elu molekulid
Kõik elusad asjad koosnevad vähemalt ühest lahtrist. Kui prokarüootsed organismid, sealhulgas bakterite ja Archaea klassifitseerimise domeenis olevad organismid, on peaaegu kõik üherakulised, siis Eukarüota domeenis, kuhu kuuluvad taimed, loomad ja seened, on tavaliselt triljoneid üksikuid rakke.
Kuigi rakud ise on mikroskoopilised, koosneb isegi kõige põhilisem rakk väga paljudest molekulidest, mis on palju väiksemad. Üle kolme neljandiku elusolendite massist koosneb vesi, ioonid ja mitmesugused väikesed orgaanilised (s.t. sisaldavad süsinikku sisaldavad) molekulid nagu suhkrud, vitamiinid ja rasvhapped. Ioonid on aatomid, mis kannavad elektrilaengut, näiteks kloori (Cl-) või kaltsiumi (Ca2+).
Ülejäänud neljandik elumassist ehk biomass koosneb makromolekulidvõi suured molekulid, mis on valmistatud väikestest korduvatest ühikutest. Nende hulgas on valgud, mis moodustavad suurema osa teie siseorganitest ja koosnevad aminohapete polümeeridest või ahelatest; polüsahhariidid, nagu glükogeen (lihtsa suhkru glükoospolümeer); ja nukleiinhappe desoksüribonukleiinhape (DNA).
Väiksemad molekulid viiakse tavaliselt rakku, vastavalt sellele, mida rakud vajavad. Kuid rakk peab tootma makromolekule.
Maakera elu alged
Kuidas elu sai alguse, on teadlaste jaoks põnev küsimus ja mitte ainult imelise kosmilise mõistatuse lahendamiseks. Kui teadlased suudavad kindlalt kindlaks teha, kuidas elu Maal esmakordselt käiku löödi, siis võiksid nad hõlpsamini ette näha, millised võõrmaailmad, kui neid on, tõenäoliselt ka mõnda eluvormi võõrustavad.
Teadlased teavad, et umbes 3,5 miljardit aastat tagasi, umbes miljard aastat pärast Maa esmakordset koondumist planeediks, eksisteerisid prokarüootsed organismid ja nagu ka tänapäeva organismid, kasutasid nad geneetiliseks materjaliks tõenäoliselt ka DNA-d.
Samuti on teada, et RNA-l, teisel nukleiinhappel, võib mingil kujul olla eelnevalt dateeritud DNA. Selle põhjuseks on asjaolu, et RNA võib lisaks DNA poolt kodeeritud teabe talletamisele katalüüsida või kiirendada ka teatud biokeemilisi reaktsioone. See on ka üheahelaline ja pisut lihtsam kui DNA.
Teadlased suudavad paljusid neist asjadest kindlaks teha, uurides organismide molekulaarsel tasemel sarnasusi, millel näib olevat väga vähe ühist. 20. sajandi teisel poolel alanud tehnoloogia areng on teaduste tööriistakomplekti tunduvalt laiendanud ja pakub lootust, et see ilmselt keeruline mõistatus saab ühel päeval lõplikult lahendatud.
Organisatsioon
Kõik elavad asjad näitavad organisatsioonivõi tellida. See tähendab põhimõtteliselt seda, et kui elusalt kõike lähemalt vaadata, on see organiseeritud viisil, mis on ebatõenäoline, et seda ei esine eluta asjades, näiteks raku sisu hoolikas eraldamine, et vältida "enesevigastamist" ja võimaldada kriitilised molekulid.
Isegi kõige lihtsamad üherakulised organismid sisaldavad DNA-d, rakumembraani ja ribosoome, mis kõik on suurepäraselt korraldatud ja loodud konkreetsete elutähtsate ülesannete täitmiseks. Siin moodustavad aatomid molekulid ja molekulid moodustavad struktuure, mis erinevad nende keskkonnast nii füüsilisel kui ka funktsionaalsel viisil.
Vastus Stimulile
Üksikud rakud reageerivad muutustele oma sisemine keskkond ennustatavatel viisidel. Näiteks kui makromolekulil nagu glükogeenil on teie äsja lõpule viidud pika rattasõidu tõttu teie süsteemis nappus, saavad teie rakud seda rohkem, koondades glükogeeni sünteesiks vajalikke molekule (glükoos ja ensüümid).
Makrotasandil on mõned vastused küsimusele stiimulid aastal väline keskkond on ilmne. Taim kasvab ühtlase valgusallika suunas; liigute ühele küljele, et mitte astuda pudru sisse, kui teie aju ütleb teile, et see on seal.
Paljundamine
Oskus paljunema on elusolendite püsivalt ilmne omadus. Külmkapis rikneval toidul kasvavad bakterikolooniad esindavad mikroorganismide paljunemist.
Kõik organismid reprodutseerivad tänu oma DNA-le iseenda identseid (prokarüoote) või väga sarnaseid (eukarüoote) koopiaid. Bakterid saavad paljuneda ainult aseksuaalselt, mis tähendab, et nad jagunevad lihtsalt kaheks, et saada identsed tütarrakud. Inimesed, loomad ja isegi taimed paljunevad sugulisel teel, mis tagab liikide geneetilise mitmekesisuse ja seega suuremad võimalused liikide ellujäämiseks.
Kohanemine
Ilma võimeta kohaneda muutuvate keskkonnatingimuste, näiteks temperatuurimuutuste korral, ei suuda organismid säilitada ellujäämiseks vajalikku sobivust. Mida rohkem organism suudab kohaneda, seda parem on võimalus, et ta jääb piisavalt pikaks paljunemiseks.
Oluline on märkida, et "sobivus" on liigispetsiifiline. Mõned arhebakterid elavad näiteks kuumas kuumuses õhuavades, mis tapavad kiiresti enamiku muude elusolendite.
Kasv ja areng
KasvSee, kuidas organismid küpsemaks saades ja metaboolse aktiivsusega tegeledes muutuvad suuremaks ja erineva välimusega, määratakse tohutult nende DNA-s kodeeritud teabe abil.
See teave võib aga anda erinevates keskkondades erinevaid tulemusi ja organismide rakumasinad "otsustavad", milliseid valguprodukte suuremates või väiksemates kogustes valmistada.
Määrus
Määrus võib mõelda muude elule viitavate protsesside, näiteks ainevahetuse ja homöostaasi, koordineerimisele.
Näiteks saate reguleerida kopsudesse tuleva õhu kogust, hingates treenimise ajal kiiremini, ja kui olete ebatavaliselt näljane, võite süüa rohkem, et korvata ebaharilikult suure energiakulu kulusid.
Homöostaas
Homöostaas võib mõelda kui jäigemat reguleerimisvormi, mille aktsepteeritavad piirid "kõrge" ja "madal" on antud keemilise oleku korral lähemal.
Näited hõlmavad pH-d (rakusisese happesuse tase), temperatuuri ja võtmemolekulide, näiteks hapniku ja süsinikdioksiidi, suhet.
See "püsiseisundi" või sellele väga lähedase oleku säilitamine on elusate asjade jaoks hädavajalik.
Ainevahetus
Ainevahetus on võib-olla elu kõige silmatorkavam omadus, mida tõenäoliselt igapäevaselt jälgite. Kõigil rakkudel on võime sünteesida molekuli nimega ATP ehk adenosiintrifosfaati, mida kasutatakse rakus toimuvate protsesside juhtimiseks, näiteks DNA reprodutseerimine ja valkude süntees.
See on võimalik tänu sellele, et elusolendid saavad ATP kogumiseks kasutada süsinikku sisaldavate molekulide, eriti glükoosi ja rasvhapete sidemete energiat, lisades tavaliselt fosfaatrühma adenosiindifosfaadile (ADP).
Molekulide lagundamine (katabolismi), kuid energia on vaid üks ainevahetuse aspekte. Suuremate molekulide ehitamine väiksematest, mis peegeldab kasvu, on järgmine anaboolne ainevahetuse pool.