0%

حیات چیست؟

در این مقاله درباره خصوصیات اساسی زندگی و همچنین بحث‌های مداوم در مورد تعریف زندگی اطلاعات کسب خواهیم کرد.

مقدمه

در رتبه شو دهم ، زیست شناسی را شاخه ای از علم که با مطالعه موجودات زنده در ارتباط است تعریف کردیم. این تعریف کاملاً ساده است. با وجود سادگی راه را برای مطرح کردن سوالات دشوارتر و جالب تر باز می کند: زندگی چیست؟ زنده بودن یعنی چه؟

شما و من موجودات زنده‌ای هستیم. سگی که صدای پارسش را می شنویم زنده است و درختی که آن سوی پنجره می‌بینیم نیز زنده است. با این حال ، بارش برف از ابرها زنده نیست. رایانه ای که برای خواندن این مقاله از آن استفاده می کنید زنده نیست و یا صندلی نیز موجود زنده نیست. قسمت های صندلی که از چوب ساخته شده اند ، زمانی زنده بوده‌اند ، اما دیگر اینگونه نیست. اگر بخواهید چوب ها را در آتش بسوزانید ، آتش نیز زنده نیست.

چه چیزی است که زندگی را تعریف می کند؟ چگونه می توانیم بگوییم که یک چیز زنده است و چیز دیگری زنده نیست؟ بیشتر مردم درک شهودی از معنای زنده بودن چیزی دارند. با این حال ، ارائه تعریفی دقیق از زندگی بسیار مشکل است. به همین دلیل ، بسیاری از تعاریف از زندگی ، تعاریفی عملیاتی هستند. آنها به ما اجازه می دهند موجودات زنده را از موجودات غیر زنده جدا کنیم ، اما تعریف مشخصی از زندگی را ارائه نمی‌دهند. برای ایجاد این جدایی بین زنده و غیر زنده ، باید لیستی از خواص را بیابیم که به عنوان یک گروه ، ویژگی منحصر به فرد موجودات زنده را تدائی کند.

خصوصیات زندگی

زیست شناسان صفات مختلفی را شناسایی کرده اند که در همه موجودات زنده ای که می‌شناسیم مشترک است. گرچه موجودات غیر زنده ممکن است برخی از این صفات مشخص را نشان دهند ، اما فقط موجودات زنده همه آنها را با هم نشان می دهند.

1.نظم و ترتیب

موجودات زنده بسیار سازمان یافته هستند ، به این معنی که آنها شامل بخش‌های تخصصی و هماهنگ هستند. تمام موجودات زنده از یک یا چند سلول تشکیل شده اند که به عنوان واحدهای اساسی زندگی در نظر گرفته می شوند.

حتی موجودات تک سلولی نیز پیچیده هستند! در داخل هر سلول ، اتم ها مولکول هایی را تشکیل می دهند که اندامک ها و ساختارهای سلول را تشکیل می دهند. در ارگانیسم های چند سلولی ، سلول های مشابه بافت تشکیل می دهند. به نوبه خود بافت ها برای ایجاد اندام (ساختارهای بدن با عملکردی مشخص) همکاری می کنند. اندام ها با هم کار می کنند و سیستم های اندام را تشکیل می دهند.(مانند سیستم گوارش یا گردش مواد)

جاندار‍های چند سلولی – مانند انسان – از سلول های زیادی تشکیل شده اند. سلول ها در جانداران چند سلولی ممکن است برای انجام کارهای مختلف تخصص یافته باشند و در بافت هایی مانند بافت پیوندی ، بافت پوششی (اپیتلیال) ، بافت ماهیچه‌ای و بافت عصبی سازمان یافته باشند. بافت ها اندام‌هایی مانند قلب یا ریه ها را تشکیل می دهند که عملکردهای خاص مورد نیاز ارگانیسم را به طور کلی انجام می دهند.

منابع تصاویر: سمت چپ ، اصلاح شده از سلول پروکاریوت توسط علی زیفان (CC BY-SA 4.0) ، سمت راست ، “چهار نوع بافت” توسط موسسه ملی بهداشت (مالکیت عمومی) پنجره جدید) “توسط کارکنان
2. متابولیسم (فرایند جذب و استفاده از انرژی)

زندگی به تعداد زیادی واکنش شیمیایی بهم پیوسته بستگی دارد. این واکنش ها امکان کار برای موجودات را فراهم می کند – مانند حرکت در اطراف یا گرفتن طعمه ها – همچنین رشد ، تولید مثل و حفظ ساختار بدن آنها. موجودات زنده باید از انرژی استفاده کرده و مواد مغذی را برای انجام واکنش های شیمیایی که باعث حفظ زندگی می شود ، مصرف کنند. مجموع واکنشهای بیوشیمیایی رخ داده در یک ارگانیسم را متابولیسم آن می نامند.

متابولیسم را می توان به آنابولیسم و ​​کاتابولیسم تقسیم کرد. در آنابولیسم ، ارگانیسم ها از مولکول های ساده مولکول های پیچیده ای می سازند ، در حالی که در کاتابولیسم ، برعکس عمل می کنند. فرآیندهای آنابولیک به طور معمول انرژی مصرف می کنند ، در حالی که فرآیندهای کاتابولیک می توانند انرژی ذخیره شده را آزاد کرده و در دسترس بدن قرار دهند.

3. هومئوستازی (هم ایستایی)

موجودات زنده محیط داخلی خود را تنظیم می کنند تا شرایط نسبتاً پایداری را جهت عملکرد سلول‌ها را حفظ کنند. به عنوان مثال ، دمای بدن شما باید تقریباً نزدیک به 37 درجه سانتی گراد نگه داشته شود. این حفظ محیط داخلی بطور پایدار ، حتی در مواجهه با تغییر محیط خارجی ، به هومئوستازی معروف است.

چگونه ارگانیسم ها هومئوستازی را حفظ می کنند؟ تعداد بسیار زیادی از استراتژی های مختلف وجود دارد ، اما یک مثال قابل مشاهده در عکس زیر نشان داده شده است. جک ربیت(نوعی خرگوش شمال آمریکا) می تواند از طریق سطح گوش های بزرگ و نازک خود گرما آزاد کند و در واقع باعث افزایش جریان خون در بسیاری از رگ های خونی گوش می شود تا هنگام گرم شدن هوا بدن خود را پایین نگه داشته و خنک شود.

اعتبار تصویر: “Jackrabbit دم سیاه. (عکاس: جری اولدنتل)
4. رشد

موجودات زنده رشد منظم دارند. اندازه سلولهای موجودی بزرگتر می شوند و جانداران چند سلولی از طریق تقسیم سلولی سلول های زیادی را تولید می کنند. شما خودتان به عنوان یک سلول شروع کردید و اکنون ده ها تریلیون سلول در بدن خود دارید . رشد به مسیرهای آنابولیک بستگی دارد که مولکولهای بزرگ و پیچیده ای مانند پروتئین و DNA (ماده ژنتیکی) را می سازند.

5. تولیدمثل

ارگانیسم های زنده می توانند برای تولید موجودات جدید، تولید مثل کنند. تولید مثل می تواند غیرجنسی باشد ، که شامل ارگانیسم تک والدی مشود و یا جنسی باشد و به دو والد احتیاج داشته باشد. ارگانیسم های تک سلولی ، مانند باکتری‌ها می‌توانند تقسیم شوند (تقسیم دوتایی) که در تصویر سمت چپ نشان داده شده است و با تقسیم شدن به دو قسمت ، یک نسخه دیگر از خود را تولید کنند!

تصاویر: سمت چپ ، “Salmonella typhimurium توسط Janice Carr ؛ سمت راست ، “یاخته تخمک و اسپرم

در تولید مثل جنسی، دو جاندار نر و ماده تولید سلول های اسپرم و تخمک می‌کنند که حاوی نیمی از اطلاعات ژنتیکی‌شان می‌‌باشد، و این سلول ها با هم ادغام شده و به شکل یک فرد جدید با مجموعه‌ی ژنتیکی کامل تبدیل می‌شود. این فرایند را لقاح می‌نامندکه در تصویر بالا در سمت راست نشان داده شده. (زیست شناسی سال یازدهم)

6. پاسخ به محیط

ارگانیسم های زنده “تحریک پذیری” نشان می دهند ، به این معنی که آنها به محرک ها یا تغییر در محیط خود پاسخ می دهند. به عنوان مثال ، مردم دست خود را به سرعت از روی شعله می کشند. بسیاری از گیاهان به سمت خورشید می چرخند. و ارگانیسم های تک سلولی ممکن است به سمت منبع مواد مغذی یا دور از یک ماده شیمیایی مضر حرکت کنند.

این فیلم کوتاه از گیاه Mimosa pudica نشان می دهد که گیاهان مانند حیوانات قادر به واکنش سریع به محرک هستند. اگر یک گیاه میموسا لمس شود ، همانطور که در زیر نشان داده شده است ، برگهایش را به داخل جمع می کند. اکثر گیاهان به اندازه میموسا به محرک ها واکنش واضحی نشان نمی دهند. با این حال ، همه گیاهان قادر به درک محیط خود و واکنش نسبت به آن هستند. پاسخ آنها فقط بیوشیمیایی است – مانند تولید سموم دفاعی – یا رشدی – مانند تولید شاخه جدید – به جای پاسخ سریع و قابل مشاهده مانند Mimosa.

تصویر: “Mimosa pudica” توسط Hrushikesh
7. تکامل و نمو

جمعیت موجودات زنده می تواند دچار تکامل شود ، به این معنی که ممکن است با گذشت زمان ترکیب ژنتیکی یک جمعیت تغییر کند. در برخی موارد ، تکامل شامل انتخاب طبیعی است ، که در آن یک ویژگی وراثتی ، مانند رنگ تیره خز یا منقار باریک تر ، به ارگانیسم ها اجازه می دهد در یک محیط خاص زنده بمانند و تولید مثل بهتر کنند. با گذشت چندین نسل ، یک ویژگی وراثتی که مزیت تناسب اندام را فراهم می کند ، ممکن است در یک جامعه بیشتر و بیشتر شود ، و باعث شود جمعیت بهتر با محیط خود سازگار باشد. این فرآیند سازگاری نامیده می شود.

آیا این موارد موجود در این لیست قطعی است؟

ارگانیسم های زنده دارای ویژگی های مختلفی در رابطه با زنده بودن هستند و تصمیم گیری در مورد مجموعه ای که زندگی را به بهترین وجه تعریف می کند دشوار است. بنابراین ، متفکران مختلف لیستی متفاوت از خصوصیات زندگی تهیه کرده اند. به عنوان مثال ، بعضی از لیست ها ممکن است جنبش را به عنوان یک مشخصه تعیین کننده در نظر بگیرند ، در حالی که برخی دیگر ممکن است مشخص کنند که موجودات زنده اطلاعات ژنتیکی خود را به شکل DNA حمل می کنند. برخی دیگر ممکن است تأکید کنند که زندگی مبتنی بر کربن است.

تصویر: “Mule head” توسط Skeeze

به عنوان مثال ، یک قاطر ، فرزند یک اسب ماده و یک خر نر ، قادر به تولید مثل نیست. با این حال ، اکثر زیست شناسان (به همراه سایر افراد) تصور می کنند که یک قاطر در تصویر بالا یک گونه زنده است. گروهی از دانشمندان ، پس از بحث و جدال فراوان ، به این نتیجه رسیدند که توانایی تولید مثل ، دارایی اصلی زندگی است و ویژگی مهمی برای اشتقاق یک گونه است.
با این وجود ، لیست فوق مجموعه معقولی از خصوصیات را برای کمک به ما در تشخیص تفاوت بین چیزهای زنده و غیر زنده ارائه می دهد.

جدا کردن موجودات زنده و غیر زنده

خواص فوق چقدر به ما امکان می دهد که زنده بودن چیزی را تعیین کنیم یا خیر؟ بیایید چیزهای زنده و غیر زنده را که در مقدمه به عنوان یک آزمایش دیدیم ، مرور کنیم.

موجودات زنده ای که در مقدمه مشاهده کردیم – انسان ، سگ و درخت – به راحتی از هر هفت معیار زندگی را برخوردارند. ما و گیاهان حیاط خانه خود ، از سلول ها ساخته شده ، متابولیسم می کنیم ، هموستازی را حفظ می کنیم ، رشد می کنیم و به محرک‌ها پاسخ می دهیم. انسان ، سگ و درخت نیز توانایی تولید مثل دارند و جمعیت آنها تحت تکامل بیولوژیکی قرار می گیرد.

موجودات غیر زنده ممکن است برخی از خصوصیات زندگی را نشان دهند ، اما نه همه‌ی این ویژگی‌ها(بنابراین غیرزنده‌اند). به عنوان مثال ، کریستالهای برف سازمان یافته اند – اگرچه سلول ندارند – و می توانند رشد کنند اما سایر معیارهای زندگی را ندارند. به همین ترتیب ، یک آتش سوزی می تواند رشد کند ، با ایجاد شعله‌های جدید تولید مثل کند و به محرک ها پاسخ دهد و حتی می توان گفت “متابولیزه” می شود. با این حال ، آتش سازمان یافته نیست ، هموستازی را حفظ نمی کند و فاقد اطلاعات ژنتیکی مورد نیاز برای تکامل است.

موجودات زنده ممکن است بعضی از خصوصیات زندگی را در صورت عدم زندگی حفظ کنند اما برخی دیگر را از دست می دهند. به عنوان مثال ، اگر به چوب صندلی زیر میکروسکوپ نگاه کنید ، ممکن است آثاری از سلول هایی که برای تشکیل درخت زنده استفاده شده اند ، مشاهده کنید. با این حال ، چوب دیگر زنده نیست و پس از تبدیل شدن به صندلی ، دیگر نمی تواند رشد کند ، متابولیسم ایجاد کند ، هموستازی را حفظ کند ، پاسخ دهد یا تولید مثل کند.

آنچه حیات به حساب می آید هنوز در حال تعریف است و یک تعریف نهایی ندارد

این سوال که زنده بودن به چه معناست هنوز حل نشده است. به عنوان مثال ، ویروس ها – ساختارهای کوچک پروتئین و اسید نوکلئیک که فقط می توانند در داخل سلول های میزبان تولید مثل شوند – بسیاری از خواص زندگی را دارند. با این حال ، آنها نه ساختار سلولی دارند و نه می توانند بدون میزبان تولید مثل کنند. به همین ترتیب ، مشخص نیست که آیا آنها هموستازی را حفظ می کنند و یا متابولیسم خود را انجام نمی دهند.

تصویر: ویروس icosahedral Enveloped توسط Anderson Brito

به همین دلایل ، ویروس ها به طور کلی زنده قلمداد نمی شوند. با این حال ، همه با این نتیجه گیری موافق نیستند ، و اینکه آیا آنها به عنوان جانداران زنده حساب شوند ، موضوع بحث است. برخی از مولکول های ساده تر ، مانند پروتئین های خود تکثیر – مانند “پریون” هایی که باعث بیماری جنون گاوی می شوند – و آنزیم های RNA که خود به خود تکثیر می شوند نیز دارای برخی از ویژگی های زندگی هستند ، اما از آنجایی که همه هفت ویژگی حیات را ندارند زنده در نظر گرفته نمی‌شوند.

علاوه بر این ، تمام خصوصیات زندگی که ما در مورد آنها بحث کردیم از ویژگیهای زندگی روی زمین است. اگر حیات فرازمینی وجود داشته باشد ، ممکن است از مشخصات یکسانی برخوردار باشد یا نباشد. در واقع ، تعریف عملی ناسا مبنی بر اینکه “زندگی یک سیستم خودپایدار است که قادر به تکامل داروینی است” در را برای بسیاری از معیارهای تعریف شده‌ی اخیر باز می کند. حتی با وجود این تعریف نیز تصمیم گیری سریع جهت در نظر گرفتن یک چیز به عنوان یک موجود زنده دشوار است.

همانطور که انواع بیشتری از موجودات بیولوژیکی ، در زمین یا فراتر از آن کشف می شوند، ممکن است خواستار بازنگری و گسترش تعریف زندگی باشند.

آخرین مقالات

پیشنهادهای لحظه‌ای برای شما