المحتوى
- خصائص الكائنات الحية
- جزيئات الحياة
- أصول الحياة على الأرض
- منظمة
- الرد على المحفزات
- استنساخ
- تكيف
- النمو والتنمية
- اللائحة
- التوازن
- التمثيل الغذائي
ماذا يعني أن تكون على قيد الحياة؟ بصرف النظر عن الملاحظات الفلسفية اليومية مثل "فرصة للمساهمة في المجتمع" ، فإن معظم الإجابات قد تتخذ شكل ما يلي:
في حين أن هذه تبدو استجابات علمية غامضة في أحسن الأحوال ، فإنها في الواقع تعكس التعريف العلمي للحياة على المستوى الخلوي. في عالم اليوم المزدحم بالآلات التي يمكن أن تحاكي أعمال البشر وغيرها من النباتات ، وأحيانا تتجاوز الإنتاج البشري بشكل كبير ، من المهم أن ندرس السؤال ، "ما هي خصائص الحياة؟"
خصائص الكائنات الحية
توفر الكتب والمصادر المختلفة عبر الإنترنت معايير مختلفة قليلاً عن الخصائص التي تشكل الخصائص الوظيفية للكائنات الحية. للأغراض الحالية ، ضع في اعتبارك أن قائمة السمات التالية ممثلة بالكامل لكائن حي:
سيتم استكشاف كل واحدة منها بشكل منفرد بعد بحث موجز عن كيف أن الحياة ، مهما كانت ، من المرجح أن تبدأ بدايتها على الأرض والمكونات الكيميائية الرئيسية للكائنات الحية.
جزيئات الحياة
جميع الكائنات الحية تتكون من خلية واحدة على الأقل. في حين أن الكائنات بدائية النواة ، والتي تشمل تلك الموجودة في نطاقات تصنيف البكتيريا والأركيا ، تكاد تكون أحادية الخلية ، فإن الكائنات الموجودة في مجال Eukaryota ، والتي تضم النباتات والحيوانات والفطريات ، تحتوي عادة على تريليونات من الخلايا الفردية.
على الرغم من أن الخلايا نفسها مجهرية ، إلا أن أبسط الخلايا تتكون من جزيئات كثيرة أصغر بكثير. يتكون أكثر من ثلاثة أرباع كتلة الكائنات الحية من الماء والأيونات وجزيئات عضوية صغيرة (أي تحتوي على الكربون) مثل السكريات والفيتامينات والأحماض الدهنية. الأيونات عبارة عن ذرات تحمل شحنة كهربائية ، مثل الكلور (الكلور)-) أو الكالسيوم (كاليفورنيا2+).
ما تبقى من ربع الكتلة الحية ، أو الكتلة الحيوية ، ويتكون من الجزيئاتأو جزيئات كبيرة مصنوعة من وحدات التكرار الصغيرة. من بين هذه البروتينات ، التي تشكل معظم أعضاءك الداخلية وتتألف من بوليمرات أو سلاسل من الأحماض الأمينية ؛ عديد السكاريد ، مثل الجليكوجين (بوليمر الجلوكوز السكر البسيط) ؛ والحمض النووي deoxyribonucleic acid (DNA).
عادة ما يتم نقل جزيئات أصغر إلى خلية وفقا لاحتياجات الخلايا. ومع ذلك ، فإن الخلية لديها لتصنيع الجزيئات الكبيرة.
أصول الحياة على الأرض
كيف بدأت الحياة هي مسألة رائعة للعلماء ، وليس فقط لغرض حل لغز كوني رائع. إذا استطاع العلماء أن يحددوا على وجه اليقين كيف بدأت الحياة على الأرض لأول مرة ، فقد يكونوا قادرين على التنبؤ بسهولة أكبر بالعالم الأجنبي ، إن وجد ، الذي من المحتمل أن يستضيف بعض أشكال الحياة.
يعلم العلماء أنه قبل حوالي 3.5 مليار سنة ، أي بعد مليار سنة أو نحو ذلك من اندماج الأرض لأول مرة في كوكب ، توجد كائنات بدائية النواة ، وأنهم ، مثل الكائنات الحية اليوم ، ربما استخدموا الحمض النووي كموادهم الوراثية.
من المعروف أيضًا أن الحمض النووي الريبي ، وهو حمض نووي آخر ، قد يكون يحتوي على الحمض النووي مؤرخًا بشكل ما. وذلك لأن الحمض النووي الريبي ، بالإضافة إلى تخزين المعلومات المشفرة بواسطة الحمض النووي ، يمكن أن يحفز ، أو يسرع ، تفاعلات كيميائية حيوية معينة. لها أيضا واحدة الذين تقطعت بهم السبل وأبسط قليلا من الحمض النووي.
يستطيع العلماء تحديد العديد من هذه الأشياء من خلال النظر في أوجه التشابه على المستوى الجزيئي بين الكائنات الحية التي يبدو أن قواسمها المشتركة قليلة للغاية. لقد أدى التقدم التكنولوجي الذي بدأ في الجزء الأخير من القرن العشرين إلى توسيع مجموعة أدوات العلوم إلى حد كبير ونأمل في أن يتم حل هذا اللغز الصعب الاعتراف في يوم من الأيام.
منظمة
تظهر جميع الكائنات الحية منظمة، أو النظام. هذا يعني بشكل أساسي أنه عندما تنظر عن كثب إلى أي شيء حي ، فإنه يتم تنظيمه بطريقة من غير المرجح أن تحدث في الأشياء غير الحية ، مثل التقسيم الدقيق لمحتويات الخلية لمنع "إيذاء النفس" والسماح بحركة فعالة ل الجزيئات الحرجة.
حتى أبسط الكائنات الحية المكونة من خلية واحدة تحتوي على الحمض النووي (DNA) ، وهو غشاء الخلية والريبوسومات ، وكلها منظمة بشكل رائع ومصممة للقيام بمهام حيوية محددة. هنا ، تشكل الذرات جزيئات ، وتشكل الجزيئات هياكل منفصلة عن بيئتها من الناحيتين المادية والوظيفية.
الرد على المحفزات
الخلايا الفردية تستجيب للتغيرات في داخلي البيئة بطرق يمكن التنبؤ بها. على سبيل المثال ، عندما يكون جزيء ماكرو مثل الجليكوجين غير متوفر في نظامك بفضل ركوب الدراجة الطويل الذي أكملته للتو ، ستعمل خلاياك على تحقيق المزيد من ذلك من خلال تجميع الجزيئات (الجلوكوز والإنزيمات) اللازمة لتوليف الجليكوجين.
على المستوى الكلي ، بعض الردود على المحفزات في ال خارجي البيئة واضحة. ينمو النبات في اتجاه مصدر ضوء ثابت ؛ تنتقل إلى جانب واحد لتجنب الوقوع في بركة عندما يخبرك عقلك أنه موجود.
استنساخ
القدرة على إعادة إنتاج هي واحدة من السمات الأكثر وضوحا باستمرار من الكائنات الحية. تمثل المستعمرات البكتيرية التي تنمو على إفساد الطعام في الثلاجة استنساخ الكائنات الحية الدقيقة.
تتكاثر جميع الكائنات الحية في نسخ متماثلة (بدائيات النوى) أو نسخ متشابهة للغاية (حقيقيات النوى) بفضل حمضها النووي. لا يمكن للبكتيريا أن تتكاثر إلا بطريقة غير جنسية ، وهذا يعني أنها ببساطة تنقسم إلى قسمين لإنتاج خلايا ابنة متطابقة. يتكاثر البشر والحيوانات وحتى النباتات عن طريق الاتصال الجنسي ، مما يضمن التنوع الجيني للأنواع ، وبالتالي فرصة أكبر لبقاء الأنواع.
تكيف
بدون القدرة على تكيف لتغيير الظروف البيئية ، مثل التغيرات في درجات الحرارة ، لن تتمكن الكائنات الحية من الحفاظ على اللياقة اللازمة للبقاء على قيد الحياة. فكلما كان الكائن الحي قادرًا على التكيف ، كلما كانت فرصة البقاء على قيد الحياة لفترة تكفي للتكاثر.
من المهم أن نلاحظ أن "اللياقة البدنية" خاصة بالأنواع. بعض الكائنات الأثرية ، على سبيل المثال ، تعيش في فتحات تهوية قريبة من درجة الغليان تقتل بسرعة معظم الكائنات الحية الأخرى.
النمو والتنمية
نمو، الطريقة التي تصبح بها الكائنات الحية أكبر وأكثر تباينًا في نضوجها وتنخرط في أنشطة التمثيل الغذائي ، يتم تحديدها إلى حد كبير بواسطة المعلومات المشفرة في الحمض النووي الخاص بها.
ومع ذلك ، يمكن أن توفر هذه المعلومات نتائج مختلفة في بيئات مختلفة ، والآلية الخلوية للكائنات الحية "تقرر" منتجات البروتين التي تصنع بكميات أعلى أو أقل.
اللائحة
اللائحة يمكن اعتباره بمثابة تنسيق لعمليات أخرى تدل على الحياة ، مثل التمثيل الغذائي والتوازن.
على سبيل المثال ، يمكنك تنظيم كمية الهواء التي تدخل إلى رئتيك عن طريق التنفس بشكل أسرع عند ممارسة الرياضة ، وعندما تشعر بالجوع بشكل غير عادي ، يمكنك تناول المزيد لتعويض إنفاق كميات كبيرة من الطاقة بشكل غير عادي.
التوازن
التوازن يمكن اعتباره شكلاً أكثر صرامة من التنظيم ، مع الحدود المقبولة "عالية" و "منخفضة" لحالة كيميائية معينة تكون أقرب معًا.
ومن الأمثلة على ذلك الرقم الهيدروجيني (مستوى الحموضة داخل الخلية) ، ودرجة الحرارة ونسبة الجزيئات الرئيسية لبعضها البعض ، مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون.
إن الحفاظ على "حالة مستقرة" ، أو قريبة جدًا من واحدة ، أمر لا غنى عنه للكائنات الحية.
التمثيل الغذائي
التمثيل الغذائي ربما تكون أكثر ما يلفت الانتباه للحياة لحظة بلحظة من المرجح أن تلاحظها على أساس يومي. جميع الخلايا لديها القدرة على تصنيع جزيء يسمى ATP ، أو أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، والذي يستخدم لدفع العمليات في الخلية مثل تكاثر الحمض النووي وتخليق البروتين.
أصبح هذا ممكنًا لأن الكائنات الحية يمكن أن تستخدم الطاقة في روابط الجزيئات المحتوية على الكربون ، وخاصة الجلوكوز والأحماض الدهنية ، لتجميع الـ ATP ، عادةً عن طريق إضافة مجموعة فوسفات إلى ثنائي فوسفات الأدينوزين (ADP).
تحطيم الجزيئاتالهدم) للطاقة هو مجرد جانب واحد من التمثيل الغذائي ، ولكن. بناء الجزيئات الأكبر حجما من الجزيئات الصغيرة ، وهو ما يعكس النمو ، هو الابتنائية جانب من التمثيل الغذائي.