Organism viu

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - "Corp" se referă aici. Dacă căutați semnificația organizației, consultați Organizație .
Un organism viu mare și bine cunoscut (aproximativ 1 400 de metri cubi, estimat la aproximativ 2 100 de tone): sequoia uriașă .

Un organism viu este o entitate, unicelulară sau multicelulară , supusă legilor lumii fizice și controlului de către sistemele care exprimă informațiile conținute în ea. Aceste informații sunt codificate în principal în genom și în materialul genetic transmis altfel, de exemplu în organele celulare și sunt supuse tuturor mecanismelor tipice de exprimare, inclusiv celor evidențiate în epigenetică . Aceste informații, așa cum sunt descrise de genetică , sunt moștenite pe verticală de către organismele descendente sau transferate pe orizontală [1] .

Definiții

„Un organism viu este o entitate supusă legilor naturale, aceleași care controlează restul lumii fizice, dar toate organismele vii, inclusiv părțile lor, sunt, de asemenea, controlate de o a doua sursă de cauzalitate: programele genetice. Absența sau prezența programelor genetice indică granița clară între lumea neînsuflețită și lumea vie [2] [3] [4] "

( Ernst Mayr )
Acizii nucleici sunt moleculele prin care organismele vii stochează și transmit informații

Organismele sunt legate între ele. Fiecare organism viu cunoscut până în prezent derivă dintr-o rețea [5] , într-o primă aproximare comparabilă cu o linie filogenetică arborescentă , comună tuturor celorlalte organisme, indiferent de timpul de separare între liniile evolutive. Fiecare formă de viață existentă derivă de la unul sau câțiva strămoși comuni , care au apărut pe Pământ în urmă cu miliarde de ani, posedă căi metabolice, reproduce, transmite informații descendenților săi și își organizează structurile. Aceste caracteristici formează nucleul conceptului biologic al vieții , o particularitate emergentă care o deosebește de entitățile non-vii.

Aceste particularități prin convenție sunt reprezentate de unele aspecte comune tuturor organismelor vii [6] [7] [8] [9] [10] :

  • Evoluție : evoluează, rezultând în legătură cu toate celelalte organisme vii.
  • Ordinea : este structurată.
  • Codificare : conține informații și instrucțiuni care controlează și definesc structura și funcția sa.
  • Reglementare : este capabil să mențină în mod autonom homeostazia [11] .
  • Creștere și dezvoltare : este capabil să crească în mod autonom.
  • Energie : reprezintă un sistem termodinamic deschis, capabil să asimileze energia, să o primească, să o transforme și să o transfere în mediu.
  • Iritabilitate , sensibilitate sau motilitate : este capabil să răspundă în mod autonom la stimulii externi.

Într-un sens mai larg, organismele pot fi, de asemenea, capabile să posede și, în ansamblu, să posede:

  • Capacitatea de reproducere : capabil să dea naștere la descendenți fertili care vor da naștere la organisme similare adulților.
  • Capacitate evolutivă : își poate varia genotipul și fenotipul , dând naștere la noi structuri anatomice, căi fiziologice și combinații genomice, care nu au mai apărut anterior în linia filogenetică căreia îi aparține (divergența evolutivă) sau care a apărut deja în cadrul liniilor filogenetice separate anterior (convergența evolutivă) ).

Aceste caracteristici stau la baza viziunii suficient de comune a unei ființe vii, ca organism cunoscut al biotei terestre. Alte definiții diferă în unul sau mai multe puncte față de cel anterior, generate de studiul științelor naturii.
Biologia sintetică care poate duce la geneza organismelor înzestrate cu așa-numita viață sintetică, precum Mycoplasma laboratoriesum [12] [13] , și temele exobiologiei și biochimiei ipotetice pot duce la o definiție mai generală a conceptului de viață organism.
Organismele cunoscute variază în mărime și timp, de la 80.000 de ani și peste 6.600 de tone dintr-o singură genetă de plop milenar, până la micoplasmele mici de 200 nanometri cu diametru, care „trăiesc” (timpul de duplicare) câteva minute, cu o masă mai mică de un miliard de un gram .

Caracteristici generale

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Viața .
Reprezentarea stilizată a elementelor CHNOPS

Pe Pământ ciclurile de viață cunoscute până acum se dezvoltă în jurul elementelor CHNOPS , dar acest lucru nu implică, în principiu, că nu pot exista alte serii de elemente în jurul cărora să poată fi create sisteme de viață alternative. Descoperirea în 2010 în Mono Lake , California , a unei bacterii capabile să utilizeze arsenic în loc de fosfor ar fi arătat existența unor organisme cu o biochimie complet diferită de cea cunoscută până acum, în special în ceea ce privește acizii nucleici [14] , dar studiile ulterioare au respins rezultatele [15] [16] . Exobiologii fac ipoteze asupra organismelor bazate pe chimia siliciului în locul carbonului .

În ceea ce privește conceptul biologic al celor vii, oamenii de știință cred că organismele vii au unele caracteristici fundamentale comune [17] [18] [19] [20] :

Din proprietatea asupra Ordinului derivă caracteristicile:

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: teoria celulei .
Imagine cu microscop optic a unui organism vegetal. Celulele individuale sunt clar vizibile
  • Celularitate : toate ființele vii sunt formate din unități structurale și funcționale elementare, numite celule capabile să îndeplinească toate funcțiile ființelor vii. Celulele, de fapt, se nasc, hrănesc, cresc, se reproduc și mor. Cele mai simple organisme vii constau dintr-o singură celulă microscopică; de exemplu, bacterii, multe specii de alge și drojdii. Alte organisme, cum ar fi plantele, animalele și aproape toate ciupercile, sunt formate dintr-un număr mare de celule. Celulele care alcătuiesc un organism multicelular pot fi strâns legate între ele sau pot fi relativ libere și independente. În orice caz, acestea sunt în comunicare chimică între ele, pot fi ele însele pentru a constitui organismul sau pot fi agregate pentru a constitui o comunitate de celule definite organism [21] .
  • Complexitate : Ființele vii sunt ființe complexe și extrem de integrate. O bacterie, care este una dintre cele mai mici forme de viață, este alcătuită din aproximativ 7.000 de substanțe chimice diferite. Fiecare are funcția sa biologică specifică și trebuie să fie întotdeauna prezentă în cantitatea „potrivită” pentru buna funcționare a bacteriei. Dacă îl luăm în considerare pe om, descoperim că este format din cel puțin 10.000 de miliarde de celule; acestea, la rândul lor, sunt compuse din zeci de mii de substanțe chimice diferite distribuite în numeroase structuri microscopice (organite celulare). În corpul uman, celulele sunt diferențiate în aproximativ 200 de tipuri diferite. Diferitele tipuri de celule sunt organizate în țesuturi care, la rândul lor, formează organele. Organele constituie sistemele și aparatele și acestea se integrează pentru a forma organismul.

Din proprietățile de codificare derivă caracteristicile:

  • Informații : menținerea și transmiterea din generație în generație a complexității ființelor vii necesită o cantitate de informații care, chiar și pentru cele mai simple dintre ele, este mai mare decât cea conținută într-o enciclopedie voluminoasă. Fiecare structură și fiecare activitate, de la o singură moleculă la întregul organism, de la naștere până la moarte, sunt codificate în genom . Primele elemente ale genomului descoperite au fost genele care sunt formate de molecula de ADN închisă în cromozomii nucleului celular. Fiecare genă „conține” informații care, din când în când, pot fi modulate și coordonate cu cele ale altor gene. Rezultatul este un sistem armonios și complex care dirijează activitățile desfășurate de diferitele celule nu numai în organismul adult, ci și în timpul creșterii și dezvoltării acestuia.

Din proprietățile Energia derivă caracteristicile:

  • Metabolism : „Metabolism” înseamnă transformare. De fapt, fiecare organism suferă transformări continue făcute necesare prin menținerea structurii sale complexe, prin creștere și prin adaptări continue la mediu. Mai corect, prin metabolism înțelegem acel complex de reacții chimice bine organizate capabile să exploateze energia externă pentru a reînnoi, crește sau repara structurile organismului. Toate acestea implică, de fapt, o transformare continuă a numeroaselor molecule. Nutriția, respirația și excreția sunt expresia cea mai evidentă și manifestă a proceselor metabolice care au loc într-un organism.

Din proprietatea capacității de reproducere derivă caracteristicile:

  • Reproducere : fiecare creatură vie trebuie să fie capabilă să se reproducă cel puțin într-o fază a ciclului său de viață, cu metode și momente care sunt adesea diferite și specifice fiecărei specii, adică trebuie să fie capabil să genereze alte organisme similare cu el însuși. Un organism unicelular își duplică ADN - ul , crește și se împarte în două celule fiice care vor moșteni una dintre cele două copii ale ADN - ului . Cu toate acestea, la unele organisme multicelulare, reproducerea are loc prin fuziunea a două celule (numite gamete), produse de doi indivizi de sex opus. Rezultatul acestei fuziuni se numește zigot și este o celulă care conține jumătate din ADN - ul de la tată și jumătate de la mamă. Individul care se dezvoltă din zigot seamănă cu părinții, dar va fi diferit de amândoi. În acest fel, noi variante ale aceleiași specii vor apărea întotdeauna cu fiecare generație.
Un embrion de animale în curs de dezvoltare

Din proprietatea Growth derivă caracteristicile:

  • Dezvoltare : creșterea este o proprietate caracteristică a organismelor vii. Bacteriile se măresc, deși doar ușor, după o diviziune reproductivă. De regulă, în organismele care se reproduc sexual, zigotul se împarte de mai multe ori pentru a forma miliarde de celule. Creșterea poate fi însoțită de apariția de noi tipuri de celule, țesuturi noi și organe noi, poate reprezenta o simplă mărire sau chiar o schimbare anatomică și metabolică drastică ca în cazul metamorfozei .

Din proprietatea Evolution derivă caracteristicile:

  • Adaptare : Organismele vii își pot schimba anatomia și fiziologia în timp, adaptându-le la mediul lor. Prin reproducere, părinții transmit copilului lor o copie sau o parte din genele lor, adică o copie sau o parte din materialul lor ereditar. Din acest motiv, copilul nu este la fel ca părintele, dar are caracteruri ereditare diferite. În plus, poate deține și câteva caracteristici noi care nu existau în strămoșii săi. Un caracter nou, sau mutație, apare ca o consecință a faptului că materialul ereditar este transmis ușor modificat în comparație cu cel original. Acumularea acestor variații în timp și spațiu poate duce la formarea de organisme cu caracteristici structurale foarte diferite. În acest fel, în cursul erelor geologice, au apărut noi specii de organisme vii. O analiză atentă și studii aprofundate mărturisesc că marea varietate actuală de organisme vii a apărut printr-un proces numit evoluție. Nu este altceva decât rezultatul variațiilor genetice adăugate în intervalul de timp care împarte primele forme de viață de cele actuale.

Din proprietatea Iritabilității sau Motilității derivă caracteristicile:

  • Interacțiune : toate organismele vii interacționează cu mediul și între ele. Știm că o plantă are nevoie de apă, săruri minerale, dioxid de carbon, lumină și oxigen pentru a crește: absoarbe toate aceste „materii prime” din mediul fizic. Disponibilitatea lor mai mare sau mai mică îi va afecta creșterea și înmulțirea, mai mult decât atât, sunt capabili să răspundă la stimulii externi orientându-și frunzele și rădăcinile, ca răspuns la razele solare și la forța gravitațională. Temperatura, ploaia, vântul, latitudinea și altitudinea afectează, de asemenea, viața plantelor. Plantele stau la baza hranei pentru animale și oameni, care la rândul lor obțin „materii prime” și energie din acestea. Chiar și cele mai simple organisme precum bacteriile sau algele unicelulare au receptori de suprafață care le permit să facă distincția între membrii propriei specii, specii străine, alimente etc. și să răspundă adecvat la astfel de stimuli.

Există multe cazuri care nu sunt ușor de definit. Virușii sunt un caz extrem, deoarece nu sunt capabili să se reproducă autonom, dar au nevoie de o celulă gazdă, adesea o bacterie, sunt cristale moleculare capabile să se replice, dar nu au propriul lor metabolism. Dezbaterea implică și elementele transpozabile ale genomului, unități formate din secvențe de ADN , cunoscute și sub numele de paraziți endonucleari obligați. Unii autori cred că acestea sunt viruși care au rămas închiși în genom. Aceste elemente, deși sunt capabile să se reproducă prin generarea de copii ale lor, scapă încercărilor de clasificare, deoarece sunt molecule parazite ale ADN - ului , care pot prospera și se pot reproduce exclusiv în nucleul celular.

Organizare și structură

O cladogramă care indică „relațiile de rudenie” dintre diferitele grupuri de ființe vii cunoscute

Cele două domenii ale vieții pot fi împărțite pe scurt în organisme procariote și eucariote , conform unor clasificări.

Procariotele, toate unicelulare, pot fi împărțite în două regate principale: bacteriile și arhea (în cele mai recente clasificări arhea este considerată mai degrabă un domeniu decât un regat).

La rândul lor, eucariotele pot fi împărțite între organisme unicelulare și multicelulare în 4 sau 5 regate, în funcție de clasificarea utilizată. Unele organisme, precum diferite mucegaiuri slime (în engleză Slime mold ), o grupare polifiletică care include, printre altele, Mixomicetele, scapă de acest tip de clasificare.

Organisme unicelulare

Ele pot aparține grupului de procariote, adică cu un nucleu primitiv (fără membrană nucleară ), sau grupului de eucariote, adică cu un nucleu celular separat de citoplasmă. Există o distanță evolutivă considerabilă între aceste două grupuri de organisme unicelulare, acesta din urmă fiind mult mai recent. Se împărtășește ipoteza că celula eucariotă provine dintr-o simbioză între organisme mai simple. De exemplu, unele organite (cum ar fi mitocondriunea și cloroplastul ) conform teoriei endosimbiontului , derivă din forme bacteriene originale originale. [22]

Organisme pluricelulare

Unele dintre ele sunt formate din celule nediferențiate din organe, cum ar fi bureții . La cei cu diferențierea diferitelor țesuturi în organe ( animale , plante și ciuperci ) structura corpului este organizată într-un mod ierarhic, astfel încât să putem distinge:

De obicei, acestea sunt împărțite în regate distincte în funcție de capacitatea lor de a agrega între celule:

  • Organisme care pot fi atât unicelulare, cât și pluricelulare:
  • Organisme multicelulare întotdeauna:
    • Plantae care colectează toate plantele fotosintetice pluricelulare cu țesuturi și vascularizare.
    • Animalia împărțită în două subgrupuri: Parazoi format exclusiv din bureți și Metazoi .

Dimensiuni

Generalul Sherman, un exemplar de Sequoiadendron giganteum , este cea mai mare ființă vie cunoscută din punct de vedere al volumului

Cele mai mici organisme vii sunt micoplasma , un grup de bacterii fără perete celular al cărui diametru variază între 0,2 și 0,3 µm .

În general, organismele unicelulare pot ajunge până la 300 µm. Cu toate acestea, creșterea dimensiunii celulelor face din ce în ce mai dificil ca nutrienții care intră prin membrana celulară să ajungă la toate zonele celulei în sine. De fapt, nutrienții se mișcă prin difuzie simplă, un sistem care devine ineficient pe distanțe care nu sunt suficient de mici, întrucât timpul de parcurs al unei anumite distanțe prin difuzie crește odată cu pătratul distanței în sine. O celulă care crește în mărime constată în curând că nu are o suprafață suficientă în raport cu volumul său (adică un raport nefavorabil între suprafață și volum), deoarece, aproximând celula la o sferă , suprafața crește în funcție de pătratul rază:

în timp ce volumul crește în funcție de cubul razei:

Cantitatea de substanțe nutritive care pot intra în celulă depinde de suprafață, în timp ce volumul determină timpul necesar pentru ca acestea să ajungă în toate zonele. În consecință, raportul suprafață-volum pune limite asupra creșterii dimensiunilor ființelor unicelulare [24] .

Pentru ființele multicelulare, limita de dimensiune maximă este dată de masă, deoarece un organism excesiv de mare nu ar avea structuri de susținere capabile să-și susțină propria greutate. Prin urmare, situația este diferită în apă sau pe uscat [25] .

Cel mai mare organism cunoscut din punct de vedere al volumului este un sequoia gigant ( Sequoiadendron giganteum ) numit general Sherman , care are un volum estimat de 1486 m³ [26]

Cel mai mare organism cunoscut bazat pe suprafață este o ciupercă din specia Armillaria ostoyae găsită în statul Washington ( SUA ) în zona Muntelui Adams . Acest exemplar acoperă o suprafață de peste 600 de hectare (6 km²). Cu toate acestea, există încă îndoieli cu privire la faptul dacă acesta este un singur organism și nu o colonie de mai mulți indivizi [27] .

Din punct de vedere al masei, cel mai mare organism viu pare a fi Pando , o genetă a Populus tremuloides situată în pădurea FishLake, Utah , care are o masă estimată la peste 6 600 de tone [28] [29] .

Studiul organismelor vii

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Biologie .

Biologia este știința care se ocupă cu studierea organismelor vii. Studiul poate fi realizat în funcție de diferitele niveluri de organizare, de la celulele unice care alcătuiesc un organism ( biologia celulară la sistemele complexe ale mai multor specii care trăiesc în același mediu ( ecologie ).

Exemplu de organizare ierarhică taxonomică. Sunt indicate categoriile taxonomice

Biologia studiază, de asemenea, tot ce ține de organismele vii, cum ar fi moleculele care le compun ( biologia moleculară ) și reacțiile chimice pe care se bazează viața ( biochimia ).

Sistematică și taxonomie

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Clasificarea științifică .

Studiul organismelor vii în biologie și în anatomia comparativă caută analogii între indivizi singuri și specii individuale prin aranjamente și grupări operaționale în conformitate cu scheme organizaționale care permit pornirea de la elemente de continuitate să ajungă la categorii din ce în ce mai largi și generale.

Notă

  1. ^ Graham Lawton, De ce Darwin a greșit în legătură cu arborele vieții , revista New Scientist - 24 ianuarie 2009
  2. ^ ( EN ) interviu video cu Ernst Mayr: 135 - Diferențe între organismele vii și materia neînsuflețită
  3. ^ Autonomia biologiei. Arhivării 05 noiembrie 2013 la Internet Archive . Ernst Mayr, Autonomia biologiei: poziția biologiei printre științe , Revista trimestrială de biologie , 1996, 71: 97–106]
  4. ^ Ernst Mayr, Către o nouă filozofie a biologiei , p.2, Cambridge: Harvard University Press, 1988. ISBN 0674896661 .
  5. ^ Tal Dagan, William Martin, The tree of one percent , Genome Biology 2006, 7: 118 doi10.1186
  6. ^ Fantoni A., Bozzaro S., Del Sal G., Cell biology and genetics , Piccin-Nuova Libraria, 2008, ISBN 88-299-1966-7 .
  7. ^ G. De Leo, E. Gineli, S. Fasano, Biologie și genetică , EdiSES Ediții științifice și universitare, 2009, ISBN 978-88-7959-563-6 .
  8. ^ M. Becker, Kleinsmith Lewis J., Jeff Hardin, The World of the Cell , Edises, 2006, ISBN 88-7959-350-1 .
  9. ^ DP Snustad - MJ Simmons, Principiile geneticii , EdiSES Ediții științifice și universitare, 2010, ISBN 978-88-7959-636-7 .
  10. ^ Gerald Karp, Molecular and Cell Biology. Concepte și experimente , Edises, 2011, ISBN 978-88-7959-696-1 .
  11. ^ Unele organisme sunt capabile să-l mențină timp de aproape 10.000 de ani de viață, acest lucru este confirmat pentru cel mai vechi organism cunoscut, la nivel național-geografic.
  12. ^ DG Gibson, JI Glass, C. Lartigue, VN Noskov, R.-Y. Chuang, MA Algire, GA Benders, MG Montague, Li Ma, MM Moodie, C. Merryman, S. Vashee, R. Krishnakumar, N. Assad-Garcia, C. Andrews-Pfannkoch, EA Denisova, L. Young, Z. -Î. Qi, TH Segall-Shapiro, CH Calvey, PP Parmar, CA Hutchison, III, HO Smith, JC Venter, Creația unei celule bacteriene controlate de un genom sintetizat chimic , Science DOI: 10.1126 / science.1190719 (2010). Întregul articol (pdf) Arhivat la 24 mai 2010 la Internet Archive.
  13. ^ Elizabeth Pennisi, Genomul sintetic aduce o nouă viață bacteriei .
  14. ^ O bacterie care poate crește folosind arsenic în loc de fosfor - Wolfe-Simon F, Blum JS, Kulp TR, Gordon GW, Hoeft SE, Pett-Ridge J, Stolz JF, Webb SM, Weber PK, Davies PC, Anbar AD, Oremland RS - Știință. 2010 Dec 2. PMID 21127214
  15. ^ Reaves ML, Sinha S., Rabinowitz JD, Kruglyak L., Redfield RJ, Absence of Detectable Arsenate in DNA from Arsenate-Grown GFAJ-1 Cells , în Science , iulie 2012, DOI : 10.1126 / science.1219861 , PMID 22773140 .
  16. ^ Erb Tobias J., Kiefer Patrick, Hattendorf Bodo, Günther Detlef, Vorholt Julia A., GFAJ-1 Is an Arsenate-Resistant, Phosphate-dependent Organism , in Science , iulie 2012, DOI : 10.1126 / science. 1218455, 22773139.
  17. ^ Cum se definesc punctele de viață pentru a medita la întrebări cuprinzătoare la examenul final
  18. ^ Ce este viața - și cum o căutăm în alte lumi?
  19. ^ Definirea vieții: Revista Astrobiologie - știința pământului - distribuția evoluției Originea universului vieții - viața dincolo , pe astrobio.net . Adus la 18 noiembrie 2010 (arhivat din original la 21 aprilie 2012) .
  20. ^ Ce este viața? Arhivat la 18 ianuarie 2012 la Internet Archive . Știința din Torino
  21. ^ Organismele pluricelulare sunt comunități de celule
  22. ^ David Attenborough, Viața pe Pământ, Bur, 1986. Pagina 24
  23. ^ Emanuele Padoa, Manual de anatomie comparativă a vertebratelor, de la pagina 89 (Începutul sistemelor de tratare)
  24. ^ Brock - Biologia microorganismelor - ISBN 88-408-1259-8
  25. ^ Giancarlo Gibertini, Biology of the animal form , EUS, Roma, 1984
  26. ^ Sequoiadendron giganteum (Lindl.) Buchholz
  27. ^ Ciuperca Humongous - Zece ani mai târziu Thomas J. Volk, Departamentul de Biologie, Universitatea din Wisconsin
  28. ^ Mitton Jeffry B., Grant Michael C., Genetic Variation and the Natural History of Quaking Aspen , în BioScience , vol. 46, nr. 1, University of California Press, ianuarie 1996, pp. 25-31.
  29. ^ Grant M., Mitton J., Studiu de caz: The Glorious, Golden, and Gigantic Quaking Aspen. , în Nature Education Knowledge , vol. 3, nr. 10, 2010, p. 40.

Bibliografie

  • Umberto D'Ancona , Tratat de zoologie (UTET, 1953; 1960; 1965; 1973).
  • Emanuele Padoa, Manual de anatomie comparativă a vertebratelor, Feltrinelli, 1991 ISBN 9788807640049

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 690 · LCCN (EN) sh2003007697 · GND (DE) 4043831-4 · NDL (EN, JA) 00.570.259
Biologie Portalul de biologie : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă de biologie