1.1 : Характеристики жизни

Биология — это естественная наука, изучающая жизнь и живые организмы, включая их структуру, функции, развитие, взаимодействие, эволюцию, распространение и таксономию. Сфера деятельности этой области обширна и разделена на несколько специализированных дисциплин, таких как анатомия, физиология, этология, генетика и многие другие. Все живые существа имеют несколько общих ключевых черт, включая клеточную организацию, наследуемый генетический материал и способность адаптироваться/развиваться, метаболизм для регулирования энергетических потребностей, способность взаимодействовать с окружающей средой, поддерживать гомеостаз, размножаться, а также способность расти и изменяться.

Сложность жизни

Несмотря на свою сложность, жизнь организована и структурирована. Клеточная теория в биологии утверждает, что все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток. Клетка является основной единицей жизни, а все клетки возникают из ранее существовавших клеток. Даже одноклеточные организмы, такие как бактерии, имеют структуры, которые позволяют им выполнять важные функции, такие как взаимодействие с окружающей средой и проведение химических реакций, поддерживающих жизнь или обмен веществ. В многоклеточных организмах клетки взаимодействуют друг с другом, образуя ткани, органы, системы органов и целые организмы. Эта иерархическая организация может распространяться на популяции, сообщества, экосистемы и биосферу.

Генетика и адаптация

Генетический материал организма, биологические «чертежи», закодированные в его ДНК, передаются его потомству. На протяжении нескольких поколений генетический материал формируется биотической (живой) и абиотической (неживой) средой. Этот процесс называется адаптацией. Потомство хорошо адаптированных родителей имеет высокую вероятность выжить в условиях, схожих с теми, в которых жили их родители. Естественный отбор — это процесс, в котором унаследованные признаки увеличивают выживаемость и размножение. Естественный отбор является центральным механизмом эволюции. Например, некоторые кенгуровые крысы живут в жарких и сухих районах с небольшим количеством осадков. Чтобы избежать палящей жары и сохранить воду, они зарываются в почву, где холоднее, и снижают скорость метаболизма, чтобы замедлить испарение. Таким образом, генетика кенгуровой крысы, кодирующая это поведение и передаваемая из поколения в поколение, позволяет животному выживать в таких экстремальных условиях окружающей среды.

Взаимодействие с окружающей средой

Организмы также должны быть способны успешно взаимодействовать с окружающей средой. Это включает в себя навигацию по окружающему миру в поисках ресурсов или потенциальных партнеров и регулирование их внутренней среды. Гомеостаз – это способность организма поддерживать стабильные внутренние условия. Например, человек поддерживает постоянную температуру тела. Если они замерзают, они дрожат; Если слишком жарко, они потеют. Живые существа также осуществляют обмен веществ — химические процессы, которые регулируют потребности в энергии. Например, растения преобразуют солнечный свет в сахар и накапливают химическую энергию в аденозинтрифосфате.

Отталкиваясь от основных принципов

В то время как вопросы «Что такое биология?» и «Что такое жизнь» могут показаться базовыми вопросами, они необходимы для понимания и являются предпосылками для постановки более сложных вопросов. Например, без понимания основных принципов жизни, таких как то, как клетки делятся и реплицируются, было бы трудно исследовать, что вызывает рак. Эти знания также позволяют ученым разрабатывать необходимые инструменты и методы для изучения биологических процессов.