Was sind die wichtigsten funktionellen Merkmale aller Organismen?

Inhalt

• Merkmale der Lebewesen
• Die Moleküle des Lebens
• Die Ursprünge des Lebens auf der Erde
• Organisation
• Reaktion auf Reize
• Reproduktion
• Anpassung
• Wachstum und Entwicklung
• Verordnung
• Homöostase
• Stoffwechsel

Was bedeutet es, am Leben zu sein? Abgesehen von alltäglichen philosophischen Beobachtungen wie "eine Gelegenheit, einen Beitrag zur Gesellschaft zu leisten", könnten die meisten Antworten folgende Form annehmen:

Diese scheinen bestenfalls vage wissenschaftliche Antworten zu sein, spiegeln jedoch tatsächlich die wissenschaftliche Definition des Lebens auf zellulärer Ebene wider. In einer Welt voller Maschinen, die die Handlungen des Menschen und anderer Pflanzen nachahmen und manchmal die menschliche Leistung bei weitem übertreffen können, ist es wichtig, die Frage zu untersuchen: "Was sind die Eigenschaften des Lebens?"

Merkmale der Lebewesen

Verschiedene Bücher und Online-Ressourcen bieten leicht unterschiedliche Kriterien dafür, welche Eigenschaften die funktionalen Eigenschaften von Lebewesen ausmachen. Betrachten Sie für die vorliegenden Zwecke die folgende Liste von Attributen als vollständig repräsentativ für einen lebenden Organismus:

Diese werden nach einer kurzen Abhandlung darüber, wie das Leben, wie es auch immer aussehen mag, seinen Anfang auf der Erde und den wichtigsten chemischen Bestandteilen von Lebewesen gefunden hat, einzeln untersucht.

Die Moleküle des Lebens

Alle Lebewesen bestehen aus mindestens einer Zelle. Während prokaryotische Organismen, zu denen jene in den Klassifikationsbereichen Bacteria und Archaea gehören, fast alle einzellig sind, weisen jene in der Eukaryota-Domäne, zu der Pflanzen, Tiere und Pilze gehören, typischerweise Billionen einzelner Zellen auf.

Obwohl die Zellen selbst mikroskopisch sind, besteht selbst die grundlegendste Zelle aus sehr vielen Molekülen, die weitaus kleiner sind. Über drei Viertel der Masse der Lebewesen bestehen aus Wasser, Ionen und verschiedenen kleinen organischen (d. H. Kohlenstoffhaltigen) Molekülen wie Zucker, Vitaminen und Fettsäuren. Ionen sind elektrisch geladene Atome wie Chlor (Cl^-) oder Calcium (Ca²⁺).

Das restliche Viertel der lebenden Masse oder Biomasse besteht aus Makromoleküleoder große Moleküle aus kleinen Wiederholungseinheiten. Dazu gehören Proteine, die den größten Teil Ihrer inneren Organe ausmachen und aus Polymeren oder Ketten von Aminosäuren bestehen. Polysaccharide wie Glykogen (ein Polymer der einfachen Zuckerglucose); und die Nukleinsäure Desoxyribonukleinsäure (DNA).

Kleinere Moleküle werden normalerweise je nach Bedarf in eine Zelle bewegt. Die Zelle muss jedoch Makromoleküle herstellen.

Die Ursprünge des Lebens auf der Erde

Wie das Leben begann, ist für Wissenschaftler eine faszinierende Frage, nicht nur, um ein wunderbares kosmisches Geheimnis zu lösen. Wenn Wissenschaftler mit Sicherheit feststellen können, wie das Leben auf der Erde zum ersten Mal in Gang gekommen ist, können sie möglicherweise leichter vorhersagen, welche fremden Welten, falls überhaupt, wahrscheinlich auch eine Form von Leben beherbergen.

Wissenschaftler wissen, dass es vor ungefähr 3,5 Milliarden Jahren, ungefähr eine Milliarde Jahre nachdem die Erde zum ersten Mal auf einem Planeten verschmolzen war, prokaryotische Organismen gab und dass sie wahrscheinlich wie heutige Organismen DNA als genetisches Material verwendeten.

Es ist auch bekannt, dass RNA, eine andere Nukleinsäure, in irgendeiner Form vor-datierte DNA aufweisen kann. Dies liegt daran, dass RNA neben der Speicherung von durch DNA kodierter Information auch bestimmte biochemische Reaktionen katalysieren oder beschleunigen kann. Es ist auch einzelsträngig und etwas einfacher als DNA.

Wissenschaftler sind in der Lage, viele dieser Dinge zu bestimmen, indem sie die Ähnlichkeiten auf molekularer Ebene zwischen Organismen untersuchen, die scheinbar sehr wenig gemeinsam haben. Fortschritte in der Technologie, die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts einsetzten, haben das Toolkit für Naturwissenschaften erheblich erweitert und lassen hoffen, dass dieses zugegebenermaßen schwierige Rätsel eines Tages endgültig gelöst werden kann.

Organisation

Alle Lebewesen zeigen Organisation, oder bestellen. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass bei genauerer Betrachtung alles, was lebt, so organisiert ist, dass es bei nicht lebenden Dingen höchst unwahrscheinlich ist, wie z. B. die sorgfältige Aufteilung des Zellinhalts, um "Selbstbeschädigung" zu verhindern und eine effiziente Bewegung von zu ermöglichen kritische Moleküle.

Selbst die einfachsten einzelligen Organismen enthalten DNA, eine Zellmembran und Ribosomen, die alle exzellent organisiert und für bestimmte lebenswichtige Aufgaben konzipiert sind. Hier bilden Atome Moleküle und Moleküle Strukturen, die sich sowohl physikalisch als auch funktionell von ihrer Umgebung abheben.

Reaktion auf Reize

Einzelne Zellen reagieren auf Änderungen in ihrer intern Umwelt auf vorhersehbare Weise. Wenn beispielsweise ein Makromolekül wie Glykogen aufgrund einer langen Radtour, die Sie gerade absolviert haben, in Ihrem System knapp ist, können Ihre Zellen mehr daraus machen, indem sie Moleküle (Glucose und Enzyme) aggregieren, die für die Glykogensynthese benötigt werden.

Auf der Makroebene einige Antworten auf Reize in der extern Umwelt sind offensichtlich. Eine Pflanze wächst in Richtung einer gleichmäßigen Lichtquelle; du gehst zur Seite, um nicht in eine Pfütze zu treten, wenn dein Gehirn dir sagt, dass es da ist.

Reproduktion

Die Fähigkeit zu reproduzieren ist eines der beständigsten Merkmale von Lebewesen. Die Bakterienkolonien, die auf dem verdorbenen Lebensmittel im Kühlschrank wachsen, repräsentieren die Vermehrung von Mikroorganismen.

Alle Organismen reproduzieren dank ihrer DNA identische (Prokaryoten) oder sehr ähnliche (Eukaryoten) Kopien von sich. Bakterien können sich nur ungeschlechtlich vermehren, was bedeutet, dass sie sich einfach aufteilen, um identische Tochterzellen zu erhalten. Menschen, Tiere und sogar Pflanzen vermehren sich sexuell, was die genetische Vielfalt der Arten und damit die Überlebenschancen der Arten erhöht.

Anpassung

Ohne die Fähigkeit zu anpassen Aufgrund sich ändernder Umweltbedingungen wie Temperaturverschiebungen könnten Organismen die für das Überleben erforderliche Fitness nicht aufrechterhalten. Je mehr sich ein Organismus anpassen kann, desto besser ist die Chance, dass er lange genug überlebt, um sich zu vermehren.

Es ist wichtig zu beachten, dass "Fitness" artspezifisch ist. Einige Archaebakterien leben beispielsweise in fast siedend heißen Thermalquellen, die die meisten anderen Lebewesen schnell töten würden.

Wachstum und Entwicklung

WachstumDie Art und Weise, wie Organismen größer und unterschiedlicher werden, wenn sie reifen und metabolische Aktivitäten ausüben, wird in einem enormen Maße durch die in ihrer DNA kodierten Informationen bestimmt.

Diese Informationen können jedoch in verschiedenen Umgebungen unterschiedliche Ergebnisse liefern, und die Zellmaschinerie des Organismus "entscheidet", welche Proteinprodukte in höheren oder niedrigeren Mengen hergestellt werden sollen.

Verordnung

Verordnung kann als die Koordination anderer lebensrelevanter Prozesse wie Stoffwechsel und Homöostase angesehen werden.

Zum Beispiel können Sie die Luftmenge regulieren, die in Ihre Lunge gelangt, indem Sie beim Sport schneller atmen. Wenn Sie ungewöhnlich hungrig sind, können Sie mehr essen, um den Verbrauch ungewöhnlich hoher Energiemengen auszugleichen.

Homöostase

Homöostase Man kann sich eine starrere Form der Regulierung vorstellen, bei der die akzeptablen Grenzen von "hoch" und "niedrig" für einen bestimmten chemischen Zustand näher beieinander liegen.

Beispiele hierfür sind der pH-Wert (der Säuregrad innerhalb einer Zelle), die Temperatur und das Verhältnis der Schlüsselmoleküle zueinander, wie Sauerstoff und Kohlendioxid.

Diese Aufrechterhaltung eines "eingeschwungenen Zustands" oder eines Zustandes, der einem sehr nahe kommt, ist für Lebewesen unverzichtbar.

Stoffwechsel

Stoffwechsel Es ist vielleicht das auffälligste Moment-zu-Moment-Objekt des Lebens, das Sie jeden Tag beobachten werden. Alle Zellen haben die Fähigkeit, ein als ATP bezeichnetes Molekül oder Adenosintriphosphat zu synthetisieren, das verwendet wird, um Prozesse in der Zelle wie die Reproduktion von DNA und die Proteinsynthese voranzutreiben.

Dies wird ermöglicht, weil Lebewesen die Energie in den Bindungen kohlenstoffhaltiger Moleküle, insbesondere Glucose und Fettsäuren, nutzen können, um ATP zusammenzusetzen, üblicherweise durch Hinzufügen einer Phosphatgruppe zu Adenosindiphosphat (ADP).

Moleküle abbauen (Katabolismus) für Energie ist jedoch nur ein Aspekt des Stoffwechsels. Der Aufbau größerer Moleküle aus kleineren Molekülen, der das Wachstum widerspiegelt, ist die anabol Seite des Stoffwechsels.