Życie
Z Wikipedii
Życie - w biologii:
- intuicyjne, podstawowe pojęcie odnoszące się do procesu zachodzącego na Ziemi.
- cecha obiektów, które nazywamy organizmami żywymi.
Spis treści |
[edytuj] Problem definicji
Pojęcie życia jest trudne do zdefiniowania, dlatego nie ma dotąd jednej, powszechnie przyjętej jego definicji. Można jednak twierdzić, że najważniejszą cechą życia jest ciągła wymiana materii i energii między żywym organizmem, a jego otoczeniem oraz zdolność do replikacji, powielania się czy też rozmnażania. Do podtrzymywania wymiany energii z otoczeniem konieczny jest stały wkład wysiłku ze strony organizmu. Zatem życie to: zespół wzajemnie się podtrzymujących procesów metabolicznych zachodzących w organizmie żywym lub jego poszczególnych częściach. Istotną cechą życia, wywodzącą się z natury procesów metabolicznych, jest zdolność organizmów żywych do utrzymania wyższego poziomu uporządkowania, a więc niższej entropii niż otoczenie, kosztem zużycia energii.
Należy zwrócić szczególną uwagę czy używa się pojęcia życie w charakterze rzeczownika, na określenie procesu, czy też przymiotnika, na określenie własności obiektu, gdyż pojęcia te są definiowane i rozumiane nieco inaczej. Ponieważ definicja życia jest nieodzownie wymagana w badaniach nad powstaniem życia i w egzobiologii, podjęto próby uściślenia definicji czym jest życie.
[edytuj] Definicje życia jako zjawiska
[edytuj] Redukcjonistyczna definicja życia
Życie to system, albo zbiór elementów, zdolnych do ewolucji w sensie biologicznym.
Definicja ta faworyzowana jest przez niektórych badaczy sztucznego życia i niektórych redukcjonistów (np. Richard Dawkins). Zarzuca się jej jednak, że jest zbyt szeroka. Obejmuje np. replikujące się programy komputerowe (patrz system Tierra).
Próbą zawężenia jest definicja w postaci: życie to zbiór autonomicznych replikatorów zdolnych do ewolucji.
W przypadku życia na Ziemi rolę autonomicznych replikatorów spełniają organizmy żywe, zaś podlegają ewolucji dzięki niedoskonałej replikacji.
Definicja ta jednak w rzeczywistości nie rozwiązuje problemu ortodoksyjnych biologów, ponieważ programy z systemu Tierra są autonomicznymi replikatorami (zasiedlającymi system Tierra, podobnie jak organizmy żywe sensu stricto zasiedlają naszą planetę). Aby ich usatysfakcjonować, należałoby wprowadzić do definicji warunek materialności replikatorów. W dalszym ciągu jednak problemem pozostanie wówczas uznanie za żywą maszyny zdolnej do wykonania swojej względnie dokładnej kopii.
Z kolei niektórzy badacze sztucznego życia używają odrobinę precyzyjniejszej definicji: Życie to dynamiczne, samoorganizujące się struktury, zdolne do samopowielenia się i ewolucji. Różnica polega na wprowadzeniu wymogu dynamicznego samopowielania się struktury - odbiera to większości z obiektów zainteresowań sztucznego życia (jak algorytmy ewolucyjne czy różne odmiany Game of Life) status żywych.
[edytuj] Definicja życia jako własności obiektu
Podręcznikowa definicja życia opiera się na czynnościach życiowych organizmów, tak więc organizm żywy to system, który charakteryzuje:
- odżywianie
- oddychanie
- wzrost i rozwój
- samoistny ruch
- reagowanie na bodźce (pobudliwość)
- rozmnażanie
- wydalanie
Dla wielu przyrodników, zwłaszcza badających problem powstania życia, ta definicja nie jest satysfakcjonująca, stąd próby uściślenia definicji, opisane poniżej.
[edytuj] Trzy systemy
W celu uściślenia czym jest życie jako własność obiektu, badacze biogenezy zauważyli, że organizmy żywe są bez wyjątku złożone z trzech wzajemnie powiązanych podsystemów:
- systemu metabolicznego – zapewniającego autonomię energetyczną
- systemu informacyjnego – zapewniającego regulację
- systemu kompartmentalizacyjnego – zapewniają autonomię fizyczną od świata zewnętrznego.
[edytuj] Trzy poziomy organizacji
Konsekwencją trzech systemów życia, jest obserwacja, że życie na Ziemi istnieje na trzech poziomach organizacyjnych:
- komórkowym:
- system metaboliczny: autokatalityczne procesy biochemiczne komórki
- system informacyjny: DNA i mechanizm ekspresji genów
- system kompartmentalizacyjny: błona komórkowa, ściana komórkowa, cytoszkielet.
- organizmalnym:
- system metaboliczny: układ pokarmowy, układ oddechowy, układ krążenia
- system informacyjny: układ nerwowy i hormonalny
- system kompartmentalizacyjny: skóra, układ odpornościowy, układ mięśniowo-kostny
- społecznym:
- system metaboliczny: systemy ekonomiczne, systemy wymiany żywności, uprawy
- system informacyjny: systemy sygnałów międzyosobniczych, hierarchia społeczna, dziedzictwo kulturowe, systemy feromonalne, systemy polityczne.
- system kompartmentalizacyjny: kasty żołnierskie, terytoria, wojska i granice etc.
Jak nietrudno zauważyć, niektóre formy życia występują tylko na poziomie pierwszym jednokomórkowce, również kolonijne), niektóre na pierwszy i drugim poziomie (tkankowce, rośliny naczyniowe), a niektóre, być może, na wszystkich trzech poziomach (wielokomórkowe organizmy społeczne).
Podstawowym poziomem organizacji życia jest poziom komórkowy. Poziom organizmalny można określić jako meta-życie. Choć dzieli nazwę z poziomem komórkowym, jest w myśl tej obserwacji całkowicie odrębnym zjawiskiem. Stąd należy bardzo precyzyjnie formułować argumenty odwołujące się do życia, by nie popełnić błędu ekwiwokacji. Na przykład argument, że zygota ludzka jest człowiekiem, jest w myśl tej obserwacji błędny poprzez ekwiwokację: człowiek charakteryzuje się drugim poziomem organizacji, podczas gdy zygota istnieje tylko na pierwszym poziomie.
[edytuj] Osiem cech życia
Próbując pogodzić wymienione wyżej obserwacje z intuicyjnymi odczuciami odnośnie życia, Tibor Ganti zaproponował następujący zbiór warunków, które powinien spełniać system, by uznać go za organizm żywy:
[edytuj] Cechy konieczne
Cechy konieczne by dany obiekt uznać za żywy
- jest wyodrębniony ze świata zewnętrznego
- posiada metabolizm
- jest wewnętrznie stabilny, innymi słowy cechuje go homeostaza
- posiada podsystem przechowywania i przetwarzania informacji, użyteczny dla reszty systemu
- procesy wewnątrz systemu żywego są regulowane
[edytuj] Cechy potencjalne
Cechy które nie są konieczne by system uznać za żywy, ale konieczne by zachodził proces życia na większą skalę
- obiekt żywy musi mieć zdolność do wzrostu i rozmnażania
- w replikacji musi zachodzić zmienność (warunek ewolucji)
- obiekt musi być śmiertelny
Nietrudno zauważyć, że cechy konieczne definiują organizm żywy jako autonomiczną strukturę, cechy potencjalne zaś odpowiadają redukcjonistycznej definicji życia, dotyczą więc procesu życia.
[edytuj] Czy wirusy są żywe?
Bardzo często spotykamy się z pytaniem, czy wirusy są żywe? Odpowiedź na to pytanie zależy od przyjętej definicji życia i indywidualnych intuicji osoby odpowiadającej na pytanie. W świetle powyższych definicji łatwo zauważyć, że wirusy jako indywidualne osobniki, nie są ożywione. Wirusy podlegają jednak procesowi ewolucji, mają zdolność do rozmnażania się i zmienności, dlatego stanowią część procesu życia na Ziemi.
[edytuj] Tradycyjny podział na poziomy organizacji życia w naukach przyrodniczych
Biologia tradycyjnie dzieliła życie na kilka poziomów i wiązała z różne gałęzie badań różniące się metodologią. Zwykle wyróżnia się następujące poziomy organizacji i odpowiadające jej gałęzie badań:
- molekularny – biochemia, biologia i genetyka molekularna
- komórka – biologia komórki, cytologia
- tkanki – histologia
- organizm, narządy – fizjologia, anatomia, etologia
- populacja, ekosystem – ekologia, socjobiologia, ewolucjonizm, genetyka populacji.
[edytuj] Inne definicje
[edytuj] Cybernetyczna
Życie to system sprzężeń zwrotnych ujemnych podporządkowanych nadrzędnemu sprzężeniu zwrotnemu dodatniemu. Taka cybernetyczna definicja życia została zaproponowana przez Polaka, Bernarda Korzeniewskiego.
[edytuj] Termodynamiczna
Życie to złożona struktura dyssypatywna, mająca zdolność miejscowego odwracania entropii.
[edytuj] Z punktu widzenia informacji
Istota żyjąca jest z reguły bazującym na komórce systemem kodowym sterowanym przez informację i przetwarzającym informację. Życie to czasowa zdolność (cecha) tego systemu kodowego wykorzystywania i przekazywania w nim zawartej semantycznej informacji.
[edytuj] Fizyko-chemiczna
Życie to ogół specyficznych procesów fizyko-chemicznych zachodzących w pewnych zespołach materii organicznej.
[edytuj] Zobacz też
- historia życia na Ziemi
- ewolucja biologiczna
- pochodzenie życia
- Życie pozaziemskie
- Gra w życie (Life) - gra matematyczna stworzona przez Johna Conway'a
