Dzīvība — definīcija, īpašības, šūnas, bioloģija un izcelsme

Dzīvība ir bioloģisks jēdziens, kas attiecas uz īpašībām, stāvokli vai veidu, kas atšķir dzīvu būtni no nedzīvas matērijas. Pats vārds var attiekties uz dzīvu būtni vai notiekošiem procesiem, kuru sastāvdaļa ir dzīvas būtnes. Tas var attiekties arī uz periodu, kurā kaut kas funkcionē (kā starp dzimšanu un nāvi), uz tādas būtnes stāvokli, kas ir piedzimusi, bet kurai vēl ir jāmirst, vai uz to, kas padara dzīvu būtni dzīvu.

Dzīvības pētniecību sauc par bioloģiju, un cilvēkus, kas pēta dzīvību, sauc par biologiem. Dzīves ilgums ir sugas vidējais dzīves ilgums. Lielāko daļu dzīvības uz Zemes darbina saules enerģija, vienīgais zināmais izņēmums ir ķīmiski sintezējošās baktērijas, kas dzīvo ap hidrotermālajiem avotiem okeāna dibenā. Visa dzīvība uz Zemes balstās uz oglekļa savienojumu ķīmiju, īpaši ietverot garas ķēdes molekulas, piemēram, olbaltumvielas un nukleīnskābi. Kopā ar ūdeni, kas ir būtisks, garās molekulas tiek ietītas membrānās, veidojot šūnas. Tas var attiekties vai neattiekties uz visām iespējamām dzīvības formām Visumā: tas attiecas uz visu dzīvi uz Zemes šodien.

Dzīvības definīcijas izaicinājumi

Precīza dzīvības definīcija nav pilnībā vienota, jo pastāv robežgadījumi (piemēram, vīrusi, pašreplikojoši vīrieši un atsevišķas šūnu sistēmas), un jaunas formas var neatbilst tradicionālajām pazīmēm. Tāpēc biologi bieži lieto vairākus raksturlielumus kopā, lai noteiktu, vai kaut kas ir dzīvs.

Galvenās dzīvības īpašības

• Organizācija: dzīvie organismi ir organizēti hierarhiski — molekulas, molekulu kompleksi, organellas, šūnas, audu un orgānu sistēmas (dažiem organismiem) un populācijas.
• Šūna kā pamatvienība: visas zināmās dzīvības formas sastāv no šūnām — vienkāršākie vienšūnas organismi vai daudzšūnu organismu kompleksi.
• Metabolisms: aizvietošana un pārveide enerģijas un vielu formās (piemēram, pārtikas noārdīšana, fotosintēze), lai uzturētu organisma struktūru un funkcijas.
• Enerģijas izmantošana: dzīvie organismi iegūst un lieto enerģiju, lai veiktu darba procesus (ķīmiskie procesi, kustība, augšana).
• Homeostāze: spēja uzturēt salīdzinoši stabilu iekšējo vidi (piem., temperatūra, pH, joniskā līdzsvarošana).
• Augšana un attīstība: organisma izmaiņas laika gaitā, kas var ietvert šūnu dalīšanos, diferenciāciju un morfoloģiskas pārmaiņas.
• Reproducēšanās: spēja radīt pēcnācējus — gan seksuāli, gan neseksuāli.
• Heredzitāte un informācija: ģenētiskā informācija (parasti DNS vai RNS) glabā norādījumus par organismu uzbūvi un darbību un tiek nodota pēcnācējiem.
• Reakcija uz stimuliem: spēja uztvert un reaģēt uz vidi (piem., gaisma, skaņa, ķīmiskas vielas).
• Adaptācija un evolūcija: populācijas mainās laika gaitā caur mutācijām un dabisko atlasi, kas ļauj pielāgoties videi.

Šūnas — dzīvības pamatelements

Šūna ir dzīvības struktūrvienība. Pastāv divu veidu šūnas:

• Prokarioti (baktērijas un arhejas): vienkāršāka iekšējā uzbūve, nav īstu kodolu, DNS parasti aplokā citoplazmā.
• Eukarioti (sēnītes, augi, dzīvnieki): šūnai ir kodols, organellas (mitohondriji, kloroplasti augiem, endoplazmatiskā retikuluma u. c.) un sarežģītāka organizācija.

Šūnas membrānas no lipīdiem un proteīniem regulē vielu plūsmu un nodrošina norobežošanu, kas ļauj šūnai saglabāt iekšējo vidi un veikt specializētas funkcijas.

Enerģijas avoti un vielmaiņas veidi

Dzīvība var izmantot dažādus enerģijas avotus:

• Fotosintēze: augi, daži protisti un baktērijas pārveido saules gaismu par ķīmisko enerģiju (glikozi), reizē sintezējot skābekli.
• Ķīmiska sintēze (kemiosintēze): daži mikroorganismi (piemēram, hidrotermālo avotu baktērijas) iegūst enerģiju, oksidējot neorganiskas vielas (H2S, NH3 u. c.).
• Heterotrofi: organismi, kas patērē organiskas vielas (citi organismi vai to vielas) kā enerģijas avotu.

Dzīvības izcelsme (abiogenezē) un hipotēzes

Dzīvības sākums uz Zemes nav pilnībā noskaidrots; galvenās hipotēzes ietver:

• Prebiotiskā ķīmija: vienkāršas organiskās molekulas veidojas no neorganiskām spējīgā atmosfērā vai uz reaģētājiem virsmām, savienojoties kompleksākās struktūrās.
• RNS pasaule: ideja, ka agrīnā stadijā RNS varēja būt gan ģenētiskais materiāls, gan katalīze (ribozīmi), pirms evolvējās DNS/proteīnu sistēma.
• Hidrotermālo avotu hipoteze: dzīvība varētu būt sākusies pie okeāna dibena, kur ķīmiskās enerģijas źinās un ķīmiskie gradients veidoja derīgas reakcijas.
• Panspermija: piedāvā domu, ka dzīvības blīzkas formas varētu būt nonākušas uz Zemes no citas vietas Visumā; šī hipotēze tikai pārvieto jautājumu par izcelsmi citur.

Šīs idejas netiek uzskatītas par pilnīgi pierādītām; pētījumi turpinās, izmantojot laboratorijas eksperimentus, ģeoloģiskus datus un molekulārās atziņas.

Daudzveidība un evolūcija

Dzīvība uz Zemes ir ļoti daudzveidīga — no vienšūnas mikroorganismiem līdz milzīgiem augiem un dzīvniekiem. Evolūcija ar dabisko atlasi skaidro, kā šī daudzveidība veidojas: mutācijas un ģenētiskā mainība rada variāciju, un vide atlasīs tos, kas labāk pielāgojas.

Biologi organizē dzīvo būtņu daudzveidību sistēmās (taksonomijā), un mūsdienu molekulārā taksonomija parasti iedala dzīvos organismus trīs domēnos: Bacteria, Archaea un Eukarya.

Mūsdienu pētījumu virzieni

• Astrobioloģija: meklē dzīvību ārpus Zemes un nosaka dzīvības pazīmju meklēšanas kritērijus uz citām planētām un mēnešiem.
• Sintētiskā bioloģija: mēģina radīt jaunas vai pārveidotas dzīvības formas vai bioloģiskas sistēmas ar vēlamām īpašībām (piem., biotehnoloģijas, zāļu ražošana).
• Ekoloģija un vides bioloģija: pēta, kā dzīvība mijiedarbojas ar vidi un kā cilvēka darbība ietekmē ekosistēmas.
• Molekulārā bioloģija un genomika: atklāj genomu struktūru, gēnu funkcijas un to, kā ģenētiskā informācija nosaka organismu īpašības.

Dzīvības nozīme un sabiedriskā ietekme

Dzīvība nodrošina ekosistēmu pakalpojumus — pārtiku, gaisu, ūdeni, augsnes veidošanos un klimata regulēšanu. Cilvēka veselība, lauksaimniecība un ekonomika ir tieši atkarīgas no bioloģiskajiem procesiem. Zināšanas par dzīvi palīdz risināt problēmas medicīnā, vides aizsardzībā un ilgtspējīgā resursu izmantošanā.

Noslēgums

Dzīvība ir daudzveidīgs un daudzslāņains jēdziens, ko raksturo virkne īpašību — no šūnu organizācijas līdz evolūcijai. Lai gan mēs labi saprotam daudzas dzīvības formas un procesus, sākotnējā dzīvības izcelsme un iespējamās nezināmās dzīvības formas Visumā joprojām ir aktīvas pētniecības jomas. Definīcija un izpratne par dzīvību turpina attīstīties, pamatojoties uz jauniem atklājumiem un tehnoloģiju progresu.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir dzīve?

J: Kā sauc cilvēkus, kas pēta dzīvību?

J: Kas ir dzīves ilgums?

J: Kā lielākā daļa dzīvības uz Zemes iegūst enerģiju?

J: Kāda veida molekulas ir būtiskas visai dzīvībai uz Zemes?

J: Kā šīs molekulas ir ievietotas šūnās?

Vai tas attiecas uz visām iespējamām dzīvības formām Visumā?

Meklēt pēc burta