oblik materije koji ima sposobnost vađenja energije iz okoline za reprodukciju. From Wikipedia, the free encyclopedia
Život je oblik postojanja živih bića i predstavlja najviši oblik kretanja materije, najsloženiju i najznačajniju pojavu prirode. Priroda života je još nedovoljno poznata da bi se mogla dati jedna zadovoljavajuća i nesporna definicija.[2]
| Život (Biota / Vitae / Eobionti) | |
|---|---|
 Bioraznolikost biljaka | |
| Sistematika | |
| Carstvo |
|
Život je ono što razdvaja fizičke sisteme u kojima se odvijaju biološki procesi (kao što su signalizacija i procesi samoodržavanja). Za razliku od onih koji nemaju takve sposobnosti ili zbog toga što su im takve uloge prestale usljed smrti ili zato što im prirodno nedostaju takve uloge i svrstane su kao nežive. Postoje različiti oblici života kao što su: biljke, životinje, gljive, protisti, archaea i bakterije. Kriterijumi u nekom trenutku mogu biti dvosmisleni, a mogu i ne moraju definirati viruse, viroide ili potencijalni vještački život kao život. Biologija je glavna nauka koja se bavi proučavanjem života, iako su u proučavanje života uključene mnoge druge prirodne, tehničko-tehnološke i informatičke nauke.[3]
Prema najopštijoj definiciji, život je posebno organiziran i funkcionalan sistem prometa materije i energije, te djeluje kao neprekidni metabolizam. Osnovni neživi (abiotski, neorganski) sistemi su atomi i molekule, a živi (biotski, organski) organizmi i ćelije od kojih su sazdani.
Atomi i molekule su osnovne jedinice građe neživih i živih supstanci i sistema. U živoj supstanci se ne susreće nijedan hemijski element kojeg nema u njenoj abiotskoj sredini, što također na svojevrstan način dokazuje i ilustrira jedinstvost živih i neživih sistema u prirodi. Živa bića su životno vezana sa svojom neživom okolinom. Iz nje crpe i u nju vraćaju materiju i energiju koja je neophodna za održavanje tjelesnog ustrojstva i odvijanje životnih procesa. Trajnim prekidom tih materijalnih i energetskih veza nestaju i osnovni uslovi za održavanje živih sistema. Prema tome, one istovremeno predstavljaju i jedno od najbitnijih svojstava žive materije.
U ostvarivanju organizacijskog jedinstva i funkcionalnog samopodešavanja i samoodržavanja živih bića, živa supstanca ispoljava još niz bitnih osobenosti po kojima se razlikuje od bilo kog abiotskog sistema. To su, u prvom redu: posebna hemijska građa i struktura, metabolizam, individualnost, samoodržavanje, prilagodavanje, pokretljivost, razmnožavanje i nasljedivanje, rađanje, razvoj i smrt, osjetljivost i druge (također bitne posebnosti).
Na osnovu izlozenih činjenica moguće je zaključiti da središnju i temeljnu ulogu u svim osobenostima živih bića, kao samostalnih oblika postojanja žive supstance imaju:
| Osobine |
|
Ostale pomenute osobine živih sistema javljaju se kao uslovi i/ili posljedice održavanja ovih njihovih najbitnijih životnih uloga.[4][5][6][7][8][9][10]
.jpg)
Najmanja dodiriva jedinica života, sa cjelovirom organizacijom i ulogom životnih pojava i procesa naziva se organizam. Organizmi se sastoje od jedne ili više ćelija u kojima se odvija metabolizam, održava homeostaza, mogu rasti, odgovoriti na stimulanse, razmnožavati (bilo spolno ili bespolno) i tokom evolucijue, prilagoditi svoje mogućnosti okruženju u uzastopnim generacijama. U biosferi je prisutan veoma raznolik spektar življenja organizama na Zemlji, ali postoje zajednička svojstva za sve njih: biljke, životinje, gljive, protisti, archaea i bakterije. U suštini se zasnivaju na ugljiku i vodi u ćelijskim oblicima sa složenom organizacijom i nasljednim, tj. genetičkim informacijama.
Abiogeneza je prirodni proces nastanka života koji proizlazi iz nežive materije, kao što su jednostavni organski spojevi. Najraniji život na Zemlji nastao prije najmanje oko 3,5 milijardi godina, tokom arhajskog eona, kada se zemljina kora dovoljno učvrstila nakon rastopljenog hadijskog eona. Najraniji fizički dokazi života na Zemlji su biogeni grafiti pronađeni na Zapadnom Grenlandu u metasedimentarnim stijenama starim oko 3,7 milijardi godina. Također, pronađeni su i fosili mikroorganizama u pješčarima Zapadne Australije starim oko 3,48 milijardi godina. Neke teorije, poput one o kasnom teškom bombardiranju, ukazuju na to da je život na Zemlji možda počeo čak i ranije, možda još prije 4,25 milijardi godina, a prema jednoj studiji čak i ranije, možda prije 4,4 milijardi godina. Mehanizam kojim je počeo život na Zemlji je nepoznat, iako su predložene mnoge hipoteze. Od svog nastajanja pa do danas, život je evoluirao u različitim oblicima, koji su podijeljeni u hijerarhiju taksona. Život može opstati i napredovati u širokom rasponu klimatskih uslova.
Iako se procjenjuje da je više od 99% svih vrsta koje su ikada živile izumrlo, procjenjuje se da trenutno postoji 10-14.000.000 vrsta živih organizama na Zemlji. Hemijski gledano, supstance koje omogućuju život možda su nastale ubrzo nakon Velikog praska, prije 13,800.000.000 godina, tokom epohe kada je Svemir imao samo 10-17,000.000 godina. Prema hipotezi panspermije, mikroskopski život su prenijeli meteoroidi, asteroidi i druga mala nebeska tijela Solarnog sistema koja su mogla postojati u Svemiru. Iako je život potvrđen samo na Zemlji, mnogi misle da je postojanje vanzemaljskog života ne samo prihvatljivo, nego veoma moguće pa čak i neizbježno. Druge planete i sateliti u našem Sunčevom sistemu i drugim planetarnim sistemima se ispituju, u potrazi za dokazima da je jednom postojao jedinstven život, a i projekti kao što je (SETI) (potraga za vanzemaljskim životom) pokušavaju da otkriju radio transmisiju od mogućih vanzemaljskih civilizacija.
Smisao života, te njegov značaj, porijeklo, svrha, a i konačna sudbina je središnji koncept i pitanje u filozofiji i religiji. I filozofija i religija su ponudili tumačenja o tome kako je život vezan za postojanje i svijest, a na koje se odnose i pitanja kao što su: životni stav, svrha, te vjerovanje u boga ili više bogova, dušu ili zagrobni život. Različite kulture su tokom historije imale veoma raznovrsne pristupe u odgovorima na ova pitanja.
S biološke tačke gledišta, život je svojevrsno zbivanje kojim su zahvaćena sva živa bića. Život kao proces sastoji se od mnogobrojnih djelimičnih procesa čije se djelovanje odvija u životnom vijeku jedinke.
Od osobina živih bića koje nežive stvari ne posjeduju, najviše se ističu kompleksni spojevi s ugljikom. Najmanja građevna i djelotvorna osobina živih bića je ćelija. Životni uslovi su zrak, voda, toplota, temperatura i svjetlost. Život je također i filozofski pojam, koji se na Zemlji razvio prije otprilike 3 milijarde godina. Na Zemlji danas živi 300.000 biljnih i više miliona životinjskih vrsta, uz golem broj izumrlih vrsta.
Život je i filozofski pojam. Najveće filozofsko pitanje o životu jest njegov smisao. Problem života je najčešće povezan s osnovnim pitanjem filozofije o važnosti duha ili materije.
Neke od najranijih teorija života bili su materijalističke, kojima se smatralo da je sve što postoji tvar, a da je život samo složen oblik ili aranžman materije.
On razrađuje vatru zbog očigledne veze između života i topline.
Hilomorfizam je teorija koju je uveo Aristotel (322 p.n.e.), a koja govori da su sve stvari kombinacija materije i oblika. Biologija je bila jedno od njegovih glavnih polja naučnog interesovanja, a u njegovim postojećim spisima nalazi se i bogat biološki materijal. U tom smislu, sve u materijalnom svemiru ima materiju i oblik, a oblik živog bića je njegova duša (grčki psihe, latinski anima). Postoje tri vrste duša:
Ova procjena je u skladu sa teleološkim objašnjenjima života, u smislu usmjerenosti svrhe ili cilja. Tako, bjelina polarnog medvjeda je kaput koji objšnjava svoju svrhu kamuflaže. Pravac uzročnosti (iz budućnosti u prošlost) je u suprotnosti sa naučnim dokazima za prirodnu selekciju, što objašnjava posljedica u smislu prethodnog uzroka. Biološke osobine nisu objašnjene gledajući budućnost optimalnih rezultata, već gledajući u prošlost evolutivne historije vrste, koja je dovela do prirodne selekcije funkcija.
Vitalizam je uvjerenje da je princip života nematerijalni, a potječe od njemačkog hemičara, filozofa i fizičara Georga Ernsta Stahla iz 17. stoljeće. Ovaj stav je imao uporište sve do sredine 19. stoljeća, a bio je privlačan za filozofe kao što su: Henri Bergson, Nietzsche, Wilhelm Dilthey, anatoma Marie Françoisa Xaviera Bichata i hemičara Justusa von Liebiga. Vitalizam počiva na ideji da postoji osnovna razlika između organskih i neorganskih materijala, kao i uvjerenje da se organski materijal može izvesti samo iz živog bića. Ovo je opovrgnuto 1828., kada je Friedrich Wöhler priredio ureu iz neorganskih materijala. Ova Wöhlerova sinteza se smatra polazištem moderne organske hemije. To je od historijskog značaja, jer je po prvi put jedan organski spoj proizveden od neorganskih reaktanata.
Tokom 1850.-ih, Helmholtz je pokazao da nema energije koja se gubi u pokretu mišića, što ukazuje da nije bilo "vitalne sile" neophodne da se mišić pokrene. Ovi rezultati doveli su do napuštanja naučnog interesa za vitalističke teorije. Međutim ovo uvjerenje se zadržalo u pseudonaučnim teorijama kao što su homeopatija, koja tumači bolesti kao da su uzrokovane poremećajem u hipotetičkoj vitalnoj sili ili životnoj snazi.
Nedvosmislena definicija života je veliki izazov za naučnike i za filozofe, jer to dijelom proističe iz činjenice da je život i stanje i proces, a ne čista supstanca. Bilo koja definicija mora biti dovoljno široka da obuhvati sve poznate oblike života i mora biti dovoljno uopštena da uključi i moguće oblike života koji mogu biti u osnovi različiti od života na Zemlji.
S obzirom da ne postoji nedvosmislena definicija života, opisano je današnje razumijevanje njegove suštine. Život se smatra osobinom uobličenih fizičkih sistema u kojima se odvijaju biološki procesi sa sljedećim osobinama:
Ukratko, sve te sposobnosti živih sistema se mogu svesti na tri gore pomenute odrednice:
Ovi složeni procesi, nazvani fiziološke uloge, imaju u osnovi fizičke i hemijske principe, kao i za signalizaciju i kontrolne mehanizme, koji su neophodni za održavanje pojedinačne i filogenetske homeostaze.
Predložene su i neke druge biološke definicije života, a mnoge od njih se zasnivaju na hemijskim sistemima. Biofizičari su ustanovili da uloge živih sistema počivaju na negativnoj entropiji. Drugim riječima, dnevni procesi se mogu posmatrati kao kašnjenje spontane difuzije ili disperzije unutrašnje energije bioloških molekula prema višem potencijalu mikroodrživosti. Fizičari kao što su John Bernal, Erwin Schrödinger, Eugene Wigner i John Avery, život predstavljaju kao člana klase fenomena koji su otvoreni ili kontinuiranih sistema koji su u mogućnosti da smanje svoju unutrašnju entropiju na račun supstanci ili slobodne energije uzetih iz okoline, a potom ih oslobađaju u prerađenom (potrošenom) obliku. Na višem nivou, živa bića su termodinamički sistemi koji imaju organiziranu molekulsku strukturu. Po tome je život stvar koja može ponovo proizvesti samu sebe i razvijati se onako kako diktiraju uslovi opstanka. Prema tome, život je samobitni hemijski sistem sposoban da se prilagođava faktorima Darvinovske teorije O porijeklu vrsta. Drugi predloženi sistemski stav je da život ne mora nužno zavisiti o molekularnoj hemiji. Jedna od takvih sistemskih definicija života je da su živa bića samoorganizirana i autopoietska (samoponovljiva). Varijacije ove definicije uključuju i Stuart Kauffmanovu varijantu života kao autonomnog agensa ili multi-agens sistema, koji je sposoban proizvesti samog sebe ili dovršavati barem jedan od termodinamičkih ciklusa rada.
Virusi se mnogo češće smatraju replikatorima nego oblicima života. Oni su opisani kao "organizmi na rubu života", jer posjeduju gene, evoluiraju pod uticajem prirodnog odabira i razmnožavaju se stvaranjem više sopstvenih kopija. Međutim, virusi ne metaboliziraju i za tu ulogu im je neophodan sistem ćelije domaćina. Prema samoobnavljanju virusa, domaćinska ćelija je također predmet proučavanja porijekla života, jer to može podržati hipotezu da je život mogao početi na razini samoobnavljajućih organskih molekula.
U filozofiji i religiji postoji ideja da je Zemlja živa, ali prva naučnu raspravu o tome pokrenuo je je škotski naučnik James Hutton. Godine 1785. on je izjavio da je Zemlja superorganizam i da njeno pravilno proučavanje treba biti u okvirima fiziologije. Hutton se smatra ocem geologije, ali njegova ideja o živoj Zemlji je zaboravljena u intenzivnom redukcionizmu 19. stoljeća. Gaia hipoteza, koju je predložio James Lovelock (1960.) ukazuje na to da život na Zemlji djeluje kao jedan organizam koji određuje i održava životne uslove potrebne za njegov opstanak.
Prvi pokušaj opće teorije živih sistema za objašnjavanje prirode života bio je 1978., koju je izložio američki biolog James Grier Miller. Takva opća teorija, koja proizlazi iz ekoloških i bioloških nauka, pokušava mapirati opšte principe uloge svih živih sistema. Umjesto ispitivanja fenomena u pokušaju razlaganja sistema na komponente, opća teorija živih sistema istražuje pojave u smislu dinamičkih obrazaca odnosa organizama sa svojim okruženjem. Robert Rosen (1991.) na tom izgrađuje definiciju sistema kao komponente, tj. kao "jedinicu organizacije dijela s funkcijom, odnosno, definiran odnos između dijela i cijeline." Iz ovog i drugih početnih koncepata, razvila se "relaciona teorija sistema" kojom se pokušavaju objasniti posebna svojstva života. Naime, on je identificirao "nedjeljivu komponentu u organizmu" (eng. nonfractionability), kao osnovnu razlika između života i sistema "biološke mašine.
Jedan od sistemskih pogleda na život skupno tretira okolinske i biološke flukseve, kao "reciprocitet uticaja" i da je recipročni odnos sa okolinom diskutabilan kao važan za razumijevanje života, kao što je u primjeru razumijevanja ekosistema. Tako i Harold J. Morowitz (1992.) objašnjava da je život svojstven ekološki sistem, a ne jedan organizam ili vrsta. On tvrdi da je ekosistemska definicija života bolja da se naglasi njegova biohemijska ili fizička priroda. Robert Ulanowicz (2009.) ističe simbiozu kao ključ za razumijevanje sistemskih ostvarenja u ponašanju života i ekosistema.
Biologija kompleksnih sistema (CSB) je oblast nauke koja proučava pojavu funkcionalne i organizacujske složenosti organizama sa stanovišta teorijhe dinamičkih sistema. Potonji se često nazivaju i biološki sistemai i imaju za cilj shvatanje najosnovnijih aspekata života. Usko vezani pristup biologiji CSB sistema naziva se relacijska biologija. Ona se uglavnom bavi razumijevanjem životnih procesa u smislu najvažnijih odnosa i kategoriziranjem takvih odnosa među važnim radnim dijelovima organizama. Za višećelijske organizame, ovo je definisano kao "kategorijska biologija" ili model predstavljanja organizama prema teoriji kategorija bioloških odnosa, a također i algebarska topologija funkcionalne organizacije živih organizama u smislu njihove dinamične, složene mreže metaboličkihgenetičkih, epigenetičkih procesa i signalnih puteva.
Također je tvrdio da je evolucijski red kod živih sistema i određenim fizičkim sistemima usaglašen zajednički osnovni princip, kojeg je nazvao Darwinova dinamika. Darwinova dinamika je prvi put izložena, a sa njom se objašnjava da se prema makroskopskoj razini stvaranje jednostavnih nebioloških sistema odvija daleko od termodinamičke ravnoteže, a zatim se proteže na razmatranje živih sistema. Ukratko, molekule RNK su bile osnova za otpočinjanje procesa za obje vrste sistema, a zaključeno je da su oni u osnovi slični.
Još jedna sistemska definicija, zvana teorija operatora, predlaže: "život je opći naziv za prisustvo tipskih zatvarača u organizmu, gdje su tipski zatvarači membrane i autokatalitička grupa u ćeliji" i predlaže da je organizam "bilo koji sistem sa organizacijom koja je u skladu s vrstom operatera koji je u najmanju ruku kompleksan kao ćelija".
Život se može izraditi kao mreža inferiornih negativnih povratnih informacija regulatornih mehanizama, podređenih i nadređenih pozitivnh povratnih informacija, koje stvaraju mogućnost širenja i razmnožavanja.
Dokazi ukazuju da život na Zemlji postoji već najmanje 3,5 milijardi godina, s najstarijim fizičkim tragovima života starim više od 3,7 milijardi godina. Svi poznati oblici života imaju temeljne molekulske mehanizme, koji odražavaju njihovo zajedničko porijeklo. Na osnovu ovih zapažanja, naučnici pokušavaju da pomoću hipoteze o porijeklu života pronaći onaj mehanizam koji objašnjava stvaranje univerzalnog zajedničkog pretka, od jednostavnih organskih molekula preko prećelijskog života protoćelije do metabolizma. Modeli su podijeljeni u kategorije "prvi geni" i "prvi metabolizam", ali odnedavno preovladava trend izlaganja hibridnih modela koji kombiniraju obje kategorije.
Ne postoji trenutni naučni dogovor o tome kako je život nastao. Međutim, većina prihvaćenih naučnih modela se zasniva na sljedećim zapažanjima:
Živi organizmi sintetiziraju proteine, koji su polimeri aminokiselina, a nastaju po uputstvu dezoksiribonukleinske kiseline (DNK). Sinteza proteina podrazumijeva posrednika – ribonukleinsku kiselinu (RNK) polimer. Jedna od mogućnosti za to je da je život počeo tako da su najprije nastali geni, a zatim proteini. Alternativa ovome je obrnuti proces: prvo su nastali proteini, a zatim su došli geni. Međutim, budući da su geni i proteini potrebni za proizvodnju druge strane, problem poprima obrise odgovora na pitanje: šta je nastalo prije kokoš ili jaje. Veći dio naučne zajednice podržava mišljenje da je malo je vjerovatno da su geni i proteini nastali samostalno. Stoga je kao mogućnost, Francis Crick prvi predložio varijantu da je život bio zasnovan na RNK, koja ima kao i DNK svojstva skladištenja informacija i katalitičkih sposobnosti nekih proteina. To se zove hipoteza svijeta RNK, a podržava je zapažanje da se mnogi od najkritičnijih komponenti ćelija (onih koji se razvijaju najsporije) sastoje uglavnom ili u potpunosti od RNK. Isto tako, mnoge kritične kofaktore (ATP, Acetil-CoA, NADH itd.) su ili nukleotidi ili supstance koje se jasno odnose na njih. Katalitička osobina RNK nije bila dokazana onda kada je ova hipoteza predložena, ali je nakon toga potvrđuje Thomas Cech, 1986.
Jedno pitanje u vezi sa teorijom svijeta RNK je i to da je sinteza RNK iz jednostavnih anorganskih prekurzora teža nego za druge organske molekule. Jedan od razloga za to je da su prekurzori RNK vrlo stabilni i međusobno reagiraju vrlo sporo pod redovnim uslovima okoline, pa je predloženo da su se živi organizmi sastojali od drugih molekula prije nego što je nastala RNK. Međutim, uspješna sinteza određenih molekula RNK, pod uslovima koji su postojali prije života na Zemlji, postignuta je dodavanjem alternativnih prekurzora u nekom određenom cilju sa pretečama fosfata prisutnih u cijeloj reakciji. Ova studija čini teoriju svijeta zasnovanom na RNK prihvatljivijom.
Geološka otkrića u 2013. pokazala su da reaktivne vrste fosfora (kao što su fosfiti) kojih je bilo u izobilju u okeanu, prije 3,5 milijarde godina i da lahko reagira s vodenim glicerolom za stvaranje fosfita i glicerol 3-fosfata. Pretpostavlja se da je rijetki mineral šrajberzit (koji je bio jedan od sastojaka meteorita iz kasnog teškog bombardiranja) mogao sa smanjenim fosforom reagirati s prebiotskim organskim molekulama stvarajući fosforilizirane biomolekule, kao i RNK.
Godine 2009., eksperimenti koji su pokazali Darwinovsku evoluciju od dvokomponentnog sistema RNK enzima (ribozima) in vitro. Eksperiment je izveden u laboratoriji Gerarda Joycea, koji je izjavio:
Ovo je prvi primjer, izvan biologije, evolucijske adaptacije u molekulsko-genetičkom sistemu.
Prebiotska jedinjenja mogu imati vanzemaljsko porijeklo. NASA je na osnovu nalaza iz 2011. godine izradila studiju o meteorima koji se mogu naći na Zemlji, što ukazuje na prisustvo komponenti DNK i RNK (adenina, guanina i srodnih organskih molekula), koje mogu nastati u svemiru. U martu 2015., naučnici NASA su izvijestili da su po prvi put složena DNK i RNK organskih jedinjenja života, uključujući i uracil, citozin i timin, stvorena u laboratoriji pod svemirskim uslovima. Tokom ovog eksperimenta su korištene početne hemikalije, kao što su pirimidin koji je pronađen u meteoritima. Pirimidini, kao što je policiklični aromatski ugljikovodik (PAH), ugljikom najbogatiji hemijski spojevi nađeni u svemiru, možda su, prema naučnicima, nastali u Crvenim gigantima ili međuzvezdanoj prašini i gasu oblaka.
Raznolikost života na Zemlji je proizvod dinamičnog međudejstva između genetičkih potencijala, metaboličke sposobnosti, životneih izazova i simbioza. Tokom većeg dijela postojanja Zemlje, naseljivim okruženjem su preovladavali mikroorganizmi određeni sposobnostima svog metabolizma i djelovanju evolucijskih faktora. Kao posljedica ovih mikrobnih aktivnosti, fizičko-hemijsko okruženje na Zemlji se mijenjalo na geološkoj vremenskoj skali, što je uticalo na piteve evolucije naknadnog života. Naprimjer, oslobađanje molekularnog kisika iz cijanobakterija, kao proizvoda fotosinteze, izazvalo jr globalne promjene u Zemljinoj atmosferi. Budući da je kisik otrovan za većinu oblika života na Zemlji u to vrijeme, što je predstavljalo evolucijske izazove. To je na kraju dovelo do stvaranja velikih životinjskih i biljnih vrsta na našoj planeti. Ova uzajamnost između organizama i njihovog okruženja je nasljedna osobina živih sistema.
Svi oblici života zahtijevaju određene osnovne hemijske elemente potrebne za biohemijsko djelovanje kao što su: ugljik, vodik, dušik, kisik, fosfor i sumpor. U daljem tekstu se za osnovne makronutrijente svih organizama u engleskom jeziku često koristi akronim CHNOPS. Oni zajedno izgrađuju nukleinske kiseline, proteine i lipide, koje predstavljaju najveći dio žive materije. Pet od tih šest elemenata čine hemijske komponente DNK (sve osim sumpora). Potonji je komponenta aminokiselina cistein i metionin. Od ovih elemenata, u organskoj supstanci je najobitniji ugljik, koji ima podobne atribute za stvaranje višestrukih, stabilnih kovalentnih veza. Ovo omogućava da se na bazi ugljika stvara bogat izbor hemijskih aranžmana (organskih) molekula. Predloženi su alternativni hipotetički oblici biohemijskih procesa uklanjanjem jednog ili više hemijskih elemenata, zamijenom elemenata jednim koji nije na pomenurtoj listi promjenom potrebnog chiralities ili drugih hemijskih svojstava.
Inertne komponente ekosistema su fizički i hemijski faktori neophodni za život – energija (sunce ili hemijska energija), voda, temperatura, atmosfera, gravitacija, hranjive tvari i ultraljubičasto zračenje za zaštitu od sunca. U većini ekosistema, uslovi variraju u toku dana, od jedne sezone u drugu. Živeći u većini ekosistema, organizmi moraju biti u stanju da prežive niz uslova, poznatih pod nazivom "raspon tolerancije". Izvan ovog raspona nalaze se organizmi u "zoni fiziološkog stresa", gdje mogu preživjeti, ali ne i opstati i optimalno se razmnožavati. Iza ove zone su "zone netolerancije", gdje su opstanak i razmnožavanje organizama vjerovatni ili nemogući. Organizmi koji imaju širok spektar tolerancije su šire rasprostranjeni nego oni sa uskim rasponom tolerancije.
Da bi preživjeli, mikroorganizmi moraju imati oblike koji će im omogućiti da izdrže zamrzavanje, potpuno isušivanje, glad, visok nivo izloženosti zračenju i drugim fizičkim ili hemijskim izazovima. Ovi mikroorganizmi mogu preživjeti izloženost takvim uslovima nedjeljama, mjesecima, godinama ili čak stoljećima: Ekstermofili su mikrobni oblici života koji bujaju izvan opsega u kojem je uopće moguće naći život. Oni se odlikuju iskorištavanjem neuobičajenih izvora energije. Dok se svi organizmi sastoje od gotovo identičnih molekula, evolucija je omogućila da se takvi mikrobi da se nose s ovim širokim rasponom fizičkih i hemijskih uslova. Karakterizacija strukture i metaboličke raznolikosti mikrobne zajednice u takvim ekstremnim sredinama je u toku.
Mikrobni oblici života napreduju čak i u Marijanskoj brazdi – najdubljem mjestu na Zemlji. Mikrobi napreduju i unutar stijena do 1900 metara ispod morskog dna pod 8.500 metara ispod površine okeana.
Ispitivanje upornosti i raznovrsnosti života na Zemlji, kao i razumijevanje molekulskih sistema koje neki organizmi koriste za opstanak u tako ekstremnim uslovima, važno je i za potragu za životom izvan Zemlje. Na primjer, lišajevi bi mogli preživjeti mjesec dana u simuliranom marsovskom okruženju.[11][12] [13][14][15]
Ċelija je osnovna organizacijska i funkcionalna jedinica svih oblika života, a svaka ćelija proizilazi iz već postojeće ćelije, njenom podjelom. Ćelijsku teoriju su izložili Henri Dutrochet, Theodor Schwann, Rudolf Virchow i drugi, u ranom 19. stoljeću, a kasnije je postala široko prihvaćena. Aktivnost svakog organizma zavisi od ukupne ćelijske aktivnosti, uz protok energije inutar i između ćelija. Ćelije sadrže nasljedne informacije koje se prenose kao genetički kod u nizu ćelijskih dioba. Postoje dvije osnovne vrste ćelija:
Molekularni mehanizmi biologije ćelije su zasnovani na proteinima. Većina njih se sintetiziraju u ribosomima, u enzimski kataliziranom procesu koji se naziva biosinteza proteina. Slijed aminokiselina se nastavlja i spaja na temelju ekspresije gena ćelijske nukleinske kiseline. U eukariotskim ćelijama, ovi proteini se zatim mogu prenositi i obrađivati u Golgijevom aparatu u pripremi za otpremu na odredište.
Ćelije se razmnožavaju kroz proces ćelijske diobe, u kojoj se roditeljska ćelije dijeli na dvije ili više kćerinskih ćelija. Kod prokariota, podjela ćelija se odvija u procesu fisije, u kojem se DNK replicira, pa su dvije kopije u prilogu sa dijelovima ćelijske membrane. Kod eukariota, dioba ćelije se odvija u složenijem procesu mitoze. Međutim, krajnji rezultat je isti; novonastale ćelijske kopije su međusobno identične kao i originalna ćelije (osim mogučih mutacija), a obje su sposobne za daljnje podjele, nakon perioda interfaze.
Višećelijski organizmi su možda prvo evoluirali putem nastanka ćelijskih kolonija. Ove ćelije spajanjem mogu stvarati grupu organizama. Pojedinačni članovi kolonije su sposobni za samostalno preživljavanje, dok su pripadnici pravog višećelijskog organizma razvili specijalnost članova kolonije. To ih čini zavisnim od ostatka organizma, da bi mogli opstati. Takvi organizmi se stvaraju klonalno ili iz jedne klicne ćelije, koja je sposobna da stvara razne posebne ćelije koje čine organizam odraslih jedinki. Ova specijalizacija omogućuje višećelijskim organizmima efikasnije iskorištavanje nego što to mogu pojedinačne ćelije. Ćelije su razvili modele opažanja promjene uslova i odgovoraju na njihovo mikrookruženje, čime poboljšavaju svoju prilagodljivost. Ćelijska signalizacija upravlja ćelijskim aktivnostima, a time i uređuje osnovne uloge višećelijskih organizama. Signalizacije između ćelija mogu ići direktnim kontaktom ćelija koristeći signalizaciju mwđućelijskih veza ili indirektno kroz razmjenu agenasa kao u endokrinom sistemu. Kod složenijih organizama, povećanje koordinacije aktivnosti se ostvaruje i putem nervnog sistema.
Hijerarhija bioloških podjela sastoji se od osam velikih taksonomskih redova. Život je podijeljen na domene, koji su podijeljeni na ostale grupe. Srednji manje rangirani nisu prikazani. Prvi poznati pokušaj podjele organizama je djelo grčkog filozofa Aristotela (384-322 p.n.e.), koji je podijelio sve žive (u to vrijeme) poznate organizme, kao biljke ili životinje, uglavnom na osnovu njihove sposobnosti da se kreću. On je također razlikovao životinje sa krvi od životinja bez krvi (ili barem bez crvene krvi), koje se mogu uporediti sa konceptom kičmenjaka i beskičmenjaka. Životinje sa krvlju je podijelio u pet grupa:
Životinje bez krvi su podijeljene u pet grupa: glavonošci, rakovi, insekti (u koje je uključivao i pauke,škorpione i stonoge, pored onoga što danas nazivamo insektima), školjkaške životinje (kao što je većina mekušaca i bodljokožaca) i "zoofute". Iako Aristotelov rad u zoologiji nije bio bez grešaka, to je bila najveličanstvenija biološka sinteza svoga vremena. On je ostao vrhovni autoritet za mnoga stoljeća nakon njegove smrti. Istraživanja američkog kontinenta su otkrila veliki broj novih biljaka i životinja koje je potrebno opisati i uvrstiti. U drugoj polovini 16. i početkom 17. stoljeća, počelo je pažljivije proučavanje životinja i postepeno se produživalo dok se nije stvorio dovoljna količina znanja da posluži kao anatomska osnova za podjelu. U kasnim 1740-im, Carolus Linnaeus je predstavio svoj sistem binomne nomenklature za podjelu bioloških vrsta. On je pokušao poboljšati sastav i smanjiti dužinu prethodno korištenih mnogosročenih imena ukidanjem nepotrebne retorike, uvođenjem novih naziva i precizno opisno definiranje njihovog značenja. Dosljednom primjenom Linnaeusovog sistema, izdvojena je nomenklatura iz taksonomije.
Gljive su prvobitno tretirane kao biljke. Za kratak period, Linnaeus ih je razvrstao u takson Vermes u Animalia, ali ih je kasnije vratio u Plantae. Copeland je uvrstio gljive u svijet Protoctista, čime se djelimično izbjegava problem, ali priznaje njihov poseban status. Problem je na kraju riješio Whittaker, kada im je dao posebno carstvo, u svom petocarskom sistemu. Evolucijska historija pokazuje da su gljivice uže vezane za životinje, nego za biljke.
Kada su nova otkrića omogućila detaljnu studiju ćelija i mikroorganizama, otkrivene su nove grupe života i definirane nove biološke nauke biologija ćelije i mikrobiologija. Novoopisani organizmi su prvobitno zasebno uključeni u protozoe kao i životinje i protofite / talofite, kao biljke, ali ih je Hekel ujedinio u kraljevstvu jednoćelijskih organizama. Kasnije su prokarioti odvojeni u kraljevstvo Monera, koji će na kraju biti podijeljeni u dvije odvojene skupine, na bakterije i arheje. To je dovelo do sistema od šest carstava i na kraju trenutni sistem od tri domena, koji se temelji na evolucijskim odnosima. Međutim, podjela eukariota, posebno protista, još uvijek je kontroverzna.
Kao i mikrobiologija, razvijene su molekularna biologija i virusologija, otkriveni su nećelijski reproduktivni agensi, kao što su virusi i viroidi. Pitanje da li se mogu ubrajati u oblike u života, još uvijek je predmet rasprava; virusima nedostaju obilježja života kao što su mobilne membrane, metabolizam i sposobnost da rastu, ili senzibilni odgovori na njihova okruženja. Virusi se i dalje mogu svrstati u "vrste" na osnovu biologije i genetike, ali su mnogi aspekti takvog svrstavanja i dalje kontroverzni.
Panspermija je hipoteza kojom se dokazuje bakterije na Zemlji potječu sa kometa.
Zemlja je jedina planeta koja je poznato utočište života. Ostale lokacije unutar Sunčevog sistema koje mogu ugostiti mikrobne oblike života uključuju: potpovršinske slojeve na Marsu, atmosferu Venere, i potpovršinske slojeve okeana na nekim satelitima planeta gasnih giganata. Varijable Drakeove jednačine se koriste kako bi se razgovaralo o uslovima za život u solarnom sistemu, gdje se sa najvećom vjerovatnoćom očekuje postojanje civilizacije.
Područja oko zvijezda glavnog niza koje bi mogle podržati oblike poput života na Zemlji, mogle bi biti slične planetama koje su poznate kao useljiva zona. Unutarnji i vanjski radijus ove zone mijenja se sa jačinom sjaja zvijezda, kao što to čini i vremenski interval u kojem zona opstaje. Masivnije zvijezde od Sunca imaju veću useljivu zonu, ali se i dalje uglavnom računa na kraći vremenski interval. Mali crveni patuljci su zvijezde koje imaju suprotan problem, sa manjom useljivom zonom koja je predmet viših nivoa magnetne aktivnosti i efekata plime zaključavanja[potrebna odrednica] iz bliske orbite. Stoga, zvijezde u srednjem rasponu mase kao što je Sunce mogu imati veću vjerovatnoću da razviju život kao što je ovaj na Zemlji. Položaj zvijezda unutar galaksije može imati uticaj na mogućnost stvaranja života. Zvijezde u područjima s većim obiljem težih elemenata pogodnih za stvaranje novih planeta, u kombinaciji sa niskom stopom mogućih staništa oštećuju supernova događaji, koji prema predviđanjima imaju veću vjerojatnoću da budu domaćinske planete sa složenim životom.[16][17][18]
Panspermija, također poznata i kao egzogeneza, je hipoteza da je život nastao drugdje u Svemiru, a potom prebačen na Zemlju u obliku spora putem meteorita, kometa ili kosmičke prašine. Nasuprot tome, zemaljski života može se "presaditi" u druge solarne sustave pomoću usmjerene panspermije, da osiguraju i širenje nekih zemaljskih oblika života. Astroekološki eksperimenti sa meteoritima pokazuju da su materijali sa asteroida i kometa bogati neorganskim elementima i mogu biti plodno tlo za mikrobe, alge i biljni život. To je omogućavalo pogodnosti pri nastanku života u davnoj prošlosti, a biće od pomoći i u nastanku budućeg života na našem i drugim solarnim sistemima.
2004. godine, naučnici su izvijestili o otkrivanju spektralnih oznaka za antracen i piren u ultraljubičastom zračenju koje emituje Crvena pravougla Nebula (druge takve složene molekule nikada ranije nisu pronađene u Svemiru). Ovo otkriće se smatra potvrdom hipoteze da je maglina istog tipa kao i na Nebuli i da konvekcijske struje izazivaju ugljikova i vodikova jezgra magline da se uhvate u zvjezdane vjetrove i zrače prema van. Dok su se ohladili, atomi su navodno vezani jedni za druge na različite načine i na kraju stvaraju čestice od milion ili više atoma. Naučnici izvještavaju da su otkrili policiklične aromatske ugljikovodike (PAH), koji su možda bili od vitalnog značaja i u stvaranju ranog života na Zemljinoj maglini, nužno moraju biti porijeklom iz maglina.
U augustu 2009. godine, NASA-ini naučnici su po prvi put u kometama otkrili jedan od osnovnih hemijskih gradivnih blokova života (aminokiselina glicin).
U 2010. godini, u maglini su otkrivene kuglice fulerena, a fulereni su uključeni u porijeklo života; prema astronomu Letizia Stanghellini:
"Moguće je da su kuglice iz svemira sjeme za život na Zemlji.
Augusta 2011. godine, NASA je na osnovu proučavanja meteorita nađenih na Zemlji, predložila da DNK i RNK komponente (adenin, guanin i srodne organske molekule), kao gradivni blokovi za život kakav poznajemo, mogu nastati i vantemaljski, u svemiru.
U oktobru 2011. godine, naučnici su pomoću spektroskopije našli tragove kosmičke prašine koje sadrže kompleks organske materije ("amorfne organske tvari s mješovitom aromatično – alifatskom strukturom") koje su mogle nastati prirodno i brzo iz zvijezda. Ta jedinjenja su toliko složena da njihova hemijska struktura podsjeća na sastav uglja i nafte. Prethodno se mislilo da hemijska jedinjenja nastaju samo u živim organizmima. Ova opažanja ukazuju na to da su organski spojevi donešeni na Zemlju putem čestica međuzvjezdane prašine, jer mogu poslužiti kao osnovni sastojci za život i imaju površinske katalizatorske aktivnosti. Jedan od naučnika je predložio da se ovi spojevi možda odnose i na razvoj života na Zemlji i povod toga je izjavio:
Ako je to slučaj, život na Zemlji je možda imao lakši put uzimajući u obzir to da ove organske tvari mogu poslužiti kao osnovni sastojci za nastanak života.
U augustu 2012. godine, astronomi sa Univerziteta u Kopenhagenu su prijavili otkrivanje posebne molekule šećera, glikolaldehida, u dalekom zvjezdanom sistemu. Molekula je pronađena oko binarne protozvijezde IRAS 16293-2422, koja se nalazi 400 svjetlosnih godina od Zemlje. Glikolaldehid je potreban pri stvaranju ribonukleinske kiseline, ili RNK, koja je po ulozi slična DNK. Ovaj nalaz nas navodi na to da složene organske molekule mogu nastati u zvjezdanim sistemima prije nastanka planeta, koje na kraju dolaze na mlade planete početkom njihovog nastanka.
Septembra 2012., Nasini naučnici su izvijestili da se policiklični aromatski ugljikovodici (PAH), izloženi međuzvezdanim (ISM) uslovima, mijenjaju putem hidrogenacije, oksigenacije i hidroksilacije u složenije organske spojeve, što je korak na putu ka aminokiselinama i nukleotidima, sirovinama proteina i DNK. Nadalje, kao rezultat tih promjena, PAH gube spektroskopske oznake, što bi mogao biti jedan od razloga "za nedostatak otkrivanja PAH u zrnima međuzvezdanog leda, posebno u vanjskim područjima hladnih, gustih oblaka ili gornjim slojevima molekularnih protoplanetarnih diskova".
U junu 2013. godine, policiklični aromatski ugljikovodici (PAH) su otkriveni u gornjim slojevima atmosfere Titana, najvećeg mjeseca planete Saturna.
Također, te 2013., na projektu Atacama Large Milimetar Array (ALMA Project) potvrđeno je da su istraživači otkrili važan par prebiotskih molekula u ledenim česticama iz međuzvjezdanog prostora (ISM). Hemikalije pronađene u ogromnom oblaku gasa oko 25.000 svjetlosnih godina udaljenom od Zemlje u ISM, mogu biti ključna prethodna komponenta DNK, a druge mogu imati ulogu u stvaranju važnih aminokiselina. Istraživači su otkrili molekulu zvanu cianometanimin, koja proizvodi adenin, jednu od četiri nukleobaze, koje čine "prečke" u ljestvičastoj strukturi DNK. Smatra se da druge molekule poznate pod nazivom etanamin, imaju ulogu u stvaranju alanina, jedne od dvadeset aminokiselina u genetičkom kodu. Ranije su naučnici mislili da se takvi procesi dešavaju u samom tankom sloju plina između zvijezda. Nova otkrića ukazuju na to da se hemijski nastanak sekvenci za ove molekule nije dogodlo u gasu, već na površini zrna leda u međuzvjezdanom prostoru. Naučnik iz NASA-inog programa ALMA Anthony Remijan je izjavio da je pronalaženje ove molekule u međuzvjezdanom oblaku gasa važan gradivni blok za DNK i aminokiseline i može biti 'sjeme' na novonastale planete za hemijske prekurzore života.
Januara 2014., NASA je izvijestila da će trenutna studija na planeti Mars, uključujući Curiosity i Opportunity (istraživačke naprave) sada biti u potrazi za dokazima današnjeg života. Ove naprave će ispitivati biosferu, na osnovu autotrofnih, hemotrosnih i / ili hemolitoautotrofnih mikroorganizama, kao i drevne vode, uključujući fluvio-jezerske sredine (ravnice koje se odnose na drevne rijeke ili jezera) koji mogu biti useljive. Potraga za dokazima o pogodnostima za stanovanje, tafonomija (koje se odnose na fosile) i organski ugljik na planeti Mars je sada glavni Nasin cilj.
U februaru 2014., NASA je objavila da je znatno nadograđena baza podataka za praćenje policikličnih aromatskih ugljikovodika (PAH) u svemiru. Prema tom izvještaju, više od 20% ugljika u svemiru može biti povezano sa PAH, mogućim polaznim materijalom za stvaranje života. Izgleda da su supstance akronima PAH nastale ubrzo nakon Velikog praska, a široko su rasprostranjene u svemiru i povezane sa novim zvijezdama i egzoplanetama.[18][19][20][21][22][23]
Smrt je završni prestanak svih vitalnih uloga ili životnih procese u organizmu. Može se pojaviti kao rezultat: nesreće, medicinskih razloga, biološkog međudejstva, pothranjenosti, trovanja, starenjem ili samoubistvom. Kao i rođenje, smrt je sastavni dio i jedno od bitnih obilježja života.
Nakon smrti, ostaci organizma ponovno ulaze u biogeohemijske cikluse. Organizme mogu konzumirati grabežljivci ili strvinari, a ostatak organskog materijala tada mogu dalje razgraditi detritivori, organizami koji recikliraju leševe i u okolinu ponovo vraćaju uzete supstance za ponovnu upotrebu u prehrambenom lancu .
Jedan od izazova u definiranju smrti je u njenom razlikovanju od života. Čini se da se smrt odnosi na bilo koji trenutk zavšetka života koji prati početak života. Međutim, određivanje kada je došlo do smrti zahtijeva izradu precizne konceptualne granice između života i smrti. Međutim, to može biti problematično, jer je malo konsenzusa oko toga kako definirati život. Priroda smrti je milenijima bila središnja briga svjetskih religijskih tradicija i filozofske rasprave. Mnoge religije održavaju vjeru u bilo koju vrstu zagrobnog života ili reinkarnacije duše ili uskrsnuća tijela u nekom budućem vremenu.
Izumiranje je proces u kojem grupa taksona ili vrsta izumire, smanjujući biološku raznolikost. Smrt se općenito smatra pojmom nestanka posljednje jedinke te vrste. Zbog toga što "potencijalni raspon" vrsta može biti vrlo veliki, takvo određivanje je ovom trenutku teško i najčešće se vrši naknadno, nakon perioda prividne odsutnosti. Vrsta je ustvari izumrla onda kada više nije u mogućnosti da opstane u promijenjenom staništu ili kada se ne može oduprijeti nadmoćnoj konkurenciji. U historiji Zemlje, preko 99% svih vrsta koje su ikada živjele – izumrle su. Međutim, masovno izumiranje možda je ubrzalo evoluciju pružanjem mogućnosti za nove grupe organizama nastalih putem prethodnog evolucijskog razvoja.
Fosili su sačuvani ostaci ili tragovi životinja, biljaka i drugih organizama iz daleke geološke prošlosti. Ukupnost fosila, otkrivenih i neotkrivenih, te njihovo ležište u fosilnim stijenama i njihovim formacijama i sedimentnim slojevima, poznata je kao fosilni zapis. Očuvani primjerak se zove fosil ako je stariji od dana fosilizacije najmanje 10.000 godina. Stoga su fosili u rasponu dobi, od najmlađih, sa početka epohe holocena do najstarijih iz arhajskog eona – starih do 3,4 milijarde godina.[24][25][26]
Vještački život se još uvijek ispitiva, pri čemu se ispituju sistemi koji se odnose na život, njegove procese i evoluciju, pomoću simulacija računarskih modela robotike i biohemije. Studija vještačkog života oponaša tradicionalnu biologiju ponovne izgradnje nekih aspekata bioloških fenomena. Naučnici proučavaju logiku živih sistema stvaranjem vještačkog okruženja i pokušavaju naći složenu obradu informacija koja definira takve sisteme. Dok je život po definiciji živ, vještačke život se općenito ograničava na digitalno-virtualno okruženje i postojanje.
Sintetska biologija je novo područje bioloških istraživanja i tehnologija koja objedinjuje nauku i biološko inženjerstvo. Zajednički cilj je dizajn i izgradnja novih bioloških uloga i sistema koji nisu pronađeni u prirodi. Sintetska biologija uključuje široka redefiniranja i proširenje biotehnologije, sa krajnjim ciljevima u mogućnostima dizajniranja i izgradnje projektovanih bioloških sistema koji obrađuju informacije, rukuju hemikalijama, izmišljaju materijale i konstrukcije, proizvode energiju, daju hranu, održavaju i poboljšavaju zdravlje ljudi i naše sredine.
Napomena
'Evolucija' virusa i drugih sličnih oblika je još uvijek neizvjesna. Stoga, ova razvrstavanja mogu biti parafletska, jer je ćelijski život mogao evoluirali iz nećelijskog života ili polifiletski zbog najnovijeg zajedničkog pretka možda neće biti uključeni.
| Linnaeus, 1735. | Haeckel, 1866. | Chatton, 1925. | Copeland, 1938. | Whittaker, 1969. | Woese et al., 1990. | Cavalier-Smith, 1998. |
| 2 Carstva: | 3 Carstva: | 2 Imperije | 4 Carstva: | 5 Carstava: | 3 Domena: | 6 Carstava: |
Prema Vitakeru (1979) živi svijet se dijeli na pet carstava:
Međutim, prema Vouzu i Foksu postoje tri domena živih bića:
_on_the_beach.jpg)
.JPG)
.JPG)
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
