Główna zawartość
Kurs: Biologia > Rozdział 1
Lekcja 1: Witamy w biologii!Czym jest życie?
Dowiedz się więcej o podstawowych cechach życia, a także bieżących dylematach dotyczących definicji życia. Tłumaczenie na polski zrealizowane przez Fundację Edukacja dla Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji „HASCO-LEK"
Wprowadzenie
W tym filmie Wprowadzenie do biologii scharakteryzowaliśmy biologię jako dziedzinę nauki skoncentrowaną na badaniu żywych organizmów. Definicja ta jest dosyć jasna. Pociąga jednak za sobą pewne pytania: Czym jest życie? Co to oznacza być żywym?
Ty żyjesz, ja również. Pies, którego szczekanie słyszę żyje, tak jak i drzewo za moim oknem. Ale śnieg, który spada z chmur nie jest przecież żywy. Komputer, którego używasz do czytania tego artykułu także nie jest istotą żywą, ani stół ani krzesło na którym siedzisz. Części krzesła wykonane z drewna były kiedyś żywe ale już nie są.
Jak w takim razie zdefiniować życie? Jak możemy stwierdzić, że coś żyje lub nie? Większość ludzi intuicyjnie rozumie istotę życia. Jednakże określenie dokładnej definicji życia jest zaskakująco trudne. Z tego powodu większość definicji życia pozwala odróżnić żywy organizm od materii nieożywionej, ale nie podaje dokładnie, czym jest życie. By znaleźć poprawną definicję, musimy skupić się na właściwościach, które charakteryzują żywy organizm.
Cechy charakteryzujące żywy organizm
Biolodzy zidentyfikowali wiele cech wspólnych dla wszystkich żywych organizmów. Pomimo, że martwa materia może wykazywać kilka z tych cech tylko żywa będzie wykazywać wszystkie.
1. Organizacja
Żywe istoty są wysoce zorganizowane, to znaczy że składają się z wysoce wyspecjalizowanych, skoordynowanych między sobą części. Wszystkie organizmy żywe zbudowane są z jednej lub wielu komórek, podstawowych jednostek życia.
Nawet jednokomórkowe organizmy są złożone! Wewnątrz każdej komórki atomy tworzą cząsteczki, które tworzą organelle i struktury komórkowe. W organizmach wielokomórkowych podobne komórki tworzą tkanki. Tkanki z kolei współpracują, aby stworzyć narządy (struktury ciała z odrębną funkcją). Organy zaś współdziałają, tworząc układy narządów.
Organizmy wielokomórkowe - takie jak człowiek - budowane są przez wiele komórek. Komórki w organizmach wielokomórkowych mogą się specjalizować do wykonywania różnych zadań oraz organizować w tkanki, takie jak tkanka łączna, nabłonkowa, mięśniowa i nerwowa. Tkanki zaś budują organy takie jak serce czy płuca, które wykonują określone zadania niezbędne dla funkcjonowania całego organizmu.
2. Metabolizm
Życie zależy od ogromnej liczby powiązanych ze sobą reakcji chemicznych. Dzięki nim możliwe jest wykonywanie przez żywe organizmy wielu czynności, takich jak wzrost, rozbudowywanie oraz utrzymywanie struktury ciała oraz bardziej skomplikowanych takich jak poruszanie się i łapanie zdobyczy. Żywe istoty muszą wykorzystywać energię i zużywać składniki odżywcze do przeprowadzania reakcji chemicznych, które podtrzymują ich życie. Łączna suma wszystkich reakcji biochemicznych zachodzących w organizmach nosi nazwę metabolizmu.
Metabolizm możemy podzielić na anabolizm i katabolizm. W anabolizmie, organizmy tworzą skomplikowane cząsteczki z prostszych, zaś w katabolizmie jest na odwrót. Procesy anaboliczne zazwyczaj zużywają energię, zaś kataboliczne powodują jej produkcję.
3. Homeostaza
Żywe organizmy regulują swoje środowisko wewnętrzne aby uzyskać względnie wąski zakres warunków niezbędnych do funkcjonowania komórki. Dajmy na to, temperatura Twojego ciała musi być utrzymywana blisko 98,6
4. Wzrost
Żywe organizmy podlegają regulowanemu wzrostowi. Organizmy jednokomórkowe zwiększają swoje rozmiary, zaś wielokomórkowe rozbudowują poprzez podziały komórek. Każdy z nas na początku swojego życia był zbudowany z pojedynczej komórki, która z czasem utworzyła dziesiątki bilionów komórek
5. Rozmnażanie
Żywe organizmy mogą się rozmnażać w celu utworzenia nowego organizmu. Rozmnażanie może być bezpłciowe, angażujące pojedynczy organizm rodzicielski lub płciowe, angażujące dwa organizmy rodzicielskie. Bakterie przedstawione na zdjęciu po prawej (lewa część zdjęcia) mogą się rozmnażać zwyczajnie dzieląc się na dwie komórki potomne!
W rozmnażaniu płciowym, dwa organizmy rodzicielskie produkują komórki plemnikowe (męski) i jajowe (żeński) zawierające po pół informacji genetycznej od organizmu rodzicielskiego. Komórki te (plemnik i komórka jajowa) łączą się i tworzą nową komórkę z pełną informacją genetyczną. Ten proces nazywany zapłodnieniem został przedstawiony na zdjęciu powyżej.
6. Odpowiedź na bodżce
Żywe organizmy wykazują "reaktywność", co oznacza, że reagują na bodźce lub zmiany w ich środowisku. Przykładem może być to, że człowiek po przyłożeniu dłoni do płomienia, czując wysoką temperaturę natychmiast zabiera rękę z drogi płomienia. Wiele roślin obraca się w kierunku słońca. Organizmy jednokomórkowe zaś mogą migrować w kierunku źródła substancji odżywczych i oddalać się od szkodliwych substancji chemicznych.
7. Ewolucja
Populacje żywych organizmów mogą podlegać ewolucji, co oznacza, że garnitur genetyczny z czasem może ulegać zmianie. W niektórych przypadkach ewolucja obejmuje także naturalną selekcję, gdzie cecha dziedziczona, taka jak na przykład kolor futra, bądź węższy kształt dzioba, pozwalają organizmom przetrwać i lepiej funkcjonować w określonym środowisku. Dziedziczona cecha, która zapewnia lepsze funkcjonowanie osobnika, z czasem będzie coraz częstsza w populacji. Ten proces nazywamy adaptacją.
Czy ta lista jest ostateczna?
Żywe organizmy wykazują wiele różnych właściwości związanych z przejawem życia. W związku z tym trudne jest do określenia co tak naprawdę definiuje życie. Nie ma jednej listy takich cech, ponieważ różne są podejścia do tego tematu. Dla jednych zdolność do poruszania się jest cechą określającą istoty żywe, inni uważają, że posiadanie materiału genetycznego w postaci DNA. Jeszcze inni twierdzą, że podstawą życia jest budowa na bazie węgla.
Oczywiście ta lista nie jest bezbłędna. Zdolność do rozmnażania uznajemy za jedną z cech istot żywych - natomiast muł, potomek klaczy i osła jest niezdolny do rozmnażania, zaś jest zdecydowanie istotą żywą. Podobny problem ilustruje ta historia: grupa naukowców argumentowała, że zdolność do rozmnażania jest kluczową własnością żywych organizmów. Wtedy jeden z naukowców powiedział: „a co jeśli ten żywy organizm nie znajdzie swojej drugiej połówki”?. No tak. I znów wyjątki.
Niezależnie od nich lista poniżej reprezentuje zestaw cech pomocnych w odróżnieniu żywych istot od martwych.
Rozróżnienie istot żywych od martwych
Jak dobrze cechy powyżej pozwalają nam na określenie czy coś jest żywe czy nie? Wróćmy do żywych istot o których mówiliśmy na początku i prześledźmy na ich przykładzie opisane cechy.
Ludzie, psy, drzewa – z pewnością spełniają wszystkie siedem kryteriów życia. Jesteśmy zbudowani z komórek, posiadamy metabolizm, utrzymujemy homeostazę, rozwijamy się i reagujemy. Jesteśmy także zdolni do rozmnażania się i podlegamy ewolucji biologicznej.
Materia nieożywiona może wykazywać niektóre, ale nie wszystkie cechy życia. Na przykład płatki śniegu są zorganizowane - chociaż nie mają budowy komórkowej - mogą także rosnąć, ale nie wpisują się w inne cechy istot żywych. Podobnie, ogień może wzrastać, tworzyć nowe skupiska ognia, odpowiadać na bodźce oraz prawdopodobnie "metabolizować". Jednakże ogień nie jest zorganizowany, nie utrzymuje homeostazy oraz brakuje mu informacji genetycznej niezbędnej do ewolucji.
Istoty żywe mogą zachowywać pewne cechy życia kiedy umierają ale tracić inne. Na przykład, jeśli spojrzysz pod mikroskopem na drewno, z którego zbudowane jest krzesło, zauważysz ślady komórek, które kiedyś budowały żyjące drzewo. Jednakże, drewno nie jest już żywe, zostało zamienione w krzesło, nie może już rosnąć, metabolizować, utrzymywać homeostazy, odpowiadać na bodźce, czy rozmnażać się.
Definicja "istoty żywej" wciąż pozostaje otwarta
Na przykład wirusy – małe struktury zbudowane z białek i kwasu nukleinowego, które wykazują zdolność do reprodukcji jedynie w organizmie gospodarza wewnątrz jego komórek – wykazują wiele cech istot żywych. Jednakże, nie posiadają struktury komórkowej, nie mają zdolności do reprodukcji poza organizmem gospodarza. Podobnie, nie jest jasne czy utrzymują homeostazę, zaś na pewno nie utrzymują własnego metabolizmu.
Biorąc pod uwagę wszystkie wymienione przykłady, wirusy nie są zazwyczaj uznawane za formy żywe. Jednakże nie wszyscy zgadzają się z powyższym stwierdzeniem i to co określają mianem istoty żywej jest wciąż przedmiotem dyskusji. Niektóre prostsze molekuły, takie jak samoreplikujące się białka – takie jak "priony", które wywołują chorobę szalonych krów – oraz samoreplukujące się enzymy RNA, także charakteryzują się niektórymi ale nie wszystkimi cechami istot żywych.
Co więcej wszystkie cechy życia, które omówiliśmy charakteryzują życie na Ziemi. Jeśli istnieje życie pozaziemskie, może ale nie musi charakteryzować się podobnymi cechami. W rzeczy samej oficjalna definicja NASA „życie jest samopodtrzymującym się systemem podlegającym ewolucji darwinowskiej” otwiera drzwi wielu różnym możliwościom aniżeli kryteria wymienione powyżej!
Im więcej typów istot żywych będzie odkrywanych, na Ziemi czy poza, definicja tego co oznacza bycie żywym wymagała będzie ponownego zdefiniowania. Przyszłe odkrycia mogą wymusić potrzebę ponownej analizy definicji „życia” oraz jej pogłębienie.
Jak uważasz?
Jak Ty zdefiniowałbyś życie? Czy dodałbyś coś do listy powyżej, ujął albo stworzył zupełnie nową, własną definicję życia? Czy znasz jakieś wyjątki, których nie definiuje powyższa lista? Podziel się swoimi spostrzeżeniami poniżej!
Chcesz dołączyć do dyskusji?
czy może to być po Polsku(5 głosów)
Proste życie to; walka i konkurencja(0 głosów)
Jak wygląda stosunek płciowy?(0 głosów)