Pojecie „życia” można rozpatrywać w wąskim bądź szerokim zakresie. Życie dotyczy organizmów jednokomórkowych, począwszy od bezjądrowych bakterii poprzez organizmy kolonijne, kończąc na organizmach składających się z bilionów komórek. Każdy organizm jednokomórkowy wykazuje czynności życiowe. Należą do nich, czynności związane z metabolizmem komórki tzn. oddychanie, odżywianie, wydalanie, a także wzrost i rozwój, adaptacje, poruszanie się i zdolność do rozmnażania się, chociaż ta ostatnia czynność życiowa dotyczy nie pojedynczego osobnika ale zachowania danego gatunku. Chmury według dzieci także się poruszają, ba nawet „rozmnażają”, dlaczego wobec tego, nie należą do świata istot żywych?
W świecie przyrody istnieją dwie grupy organizmów zróżnicowanych pod względem odżywiania się: są nimi organizmy samożywne i cudzożywne. Te pierwsze same potrafią wyprodukować pokarm w procesie fotosyntezy z prostych związków nieorganicznych tzn. z wody, soli mineralnych i dwutlenku węgla przy udziale energii słonecznej. Posiadają one specjalnie przystosowane organelle komórkowe, w postaci chloroplastów. Do organizmów samożywnych należą przede wszystkim rośliny, część bakterii a także niektóre pierwotniaki, np. euglena zielona.
Tam, gdzie nie dociera światło słoneczne producentami mogą być bakterie chemosyntetyzujące, które energię niezbędną do wytworzenia materii organicznej czerpią utleniając wodór, siarkowodór, amoniak lub metan. Organizmy cudzożywne tzw. konsumenci czerpią pokarm w postaci gotowych związków organicznych, zjadając np. rośliny, zwierzęta, grzyby.
Oddychanie jest procesem, od którego zależy życie każdego organizmu. Oddychanie zachodzi w każdej komórce i polega na uwalnianiu energii zmagazynowanej w pożywieniu. Dla uczniowi oddychanie kojarzy się przede wszystkim z wykonywaniem wdechów i wydechów i trudno jest im zrozumieć istotę oddychania. Istnieją dwa sposoby oddychania: tlenowe i beztlenowe, w zależności od tego, czy proces odbywa się przy udziale tlenu czy bez niego. Uwalnianie energii zawartej w pokarmie nosi nazwę oddychania ( spalania ) wewnątrzkomórkowego i odbywa się w mitochondriach. Podczas spalania jednej cząsteczki glukozy wyzwala się 36 cząsteczek ATP. Energia uzyskana w ten sposób jest zamieniana w różne rodzaje energii, np. energię mechaniczną, elektryczną, cieplną, chemiczną. Oddychanie nie zawsze wiąże się z wykorzystaniem tlenu. Niektóre bakterie i grzyby oraz pasożyty wewnętrzne żyją w środowisku, w którym nie ma tlenu lub jest go bardzo mało. Zachodzi u nich tak zwane oddychanie beztlenowe, czyli fermentacja, które polega na beztlenowym rozkładzie cukrów. Podczas spalania jednej cząsteczki glukozy wyzwalają się tutaj tylko 2 cząsteczki ATP. Dzieje się tak, ponieważ cukier zostaje rozłożony jedynie na nieco prostszy związek organiczny, na przykład alkohol etylowy lub kwas mlekowy.
Zdolność rozmnażania się jest charakterystyczną cechą organizmów żywych. Podczas tego procesu powstają nowe osobniki , zwane potomnymi. Zapewnia to przetrwanie gatunków. Organizmy mogą rozmnażać się płciowo i bezpłciowo, w zależności od tego, czy w rozmnażaniu biorą udział specjalne komórki rozrodcze, czy też nie. Rozmnażanie bezpłciowe polega na powstawaniu osobników potomnych z komórek lub fragmentów ciała jednego organizmu. Nowe osobniki otrzymują wszystkie cechy organizmu, z którego powstały. Ten typ rozmnażania pozwala zwiększyć liczbę osobników w krótkim czasie. Rozmnażanie bezpłciowe jest korzystne dla organizmów, gdy warunki ich życia są niezmienne. W rozmnażaniu płciowym uczestniczą komórki rozrodcze wytwarzane przez osobniki rodzicielskie. Potomstwo losowo otrzymuje wybrane cechy obojga rodziców, dlatego rodzeństwo różni się od siebie. Ten sposób rozmnażania jest korzystniejszy dla organizmów żyjących w zmieniających się warunkach środowiska, umożliwia ono wymianę materiału genetycznego, tym samym osobniki potomne mają większe szanse na przeżycie w zmieniającym się środowisku.
Kiedy pojawiło się życie na naszej planecie? Przed 4 mld lat warunki na powierzchni Ziemi odbiegały od dzisiejszych. Skorupa ziemska była cienką powłoką tężejących stopniowo skał, ustawicznie niszczonych i przetapianych pod wpływem spadających meteorytów różnych rozmiarów. Ze względu na wysoką temperaturę nie było ciekłej wody, ani tlenu. Dopiero, kiedy bombardowanie meteorytowe osłabło, a na powierzchni Ziemi temperatura spadła poniżej temperatury wrzenia wody, zaistniały warunki, w których mogło pojawić się życie. Wysoka temperatura, wyładowania atmosferyczne i wysokoenergetyczne promieniowanie dostarczały energii, dzięki której zachodziły reakcje chemiczne prowadzące do powstawania stosunkowo prostych związków organicznych. Z najstarszych skał na Ziemi, pochodzących sprzed 3,8 mld lat wyizolowano związki chemiczne, świadczące o istnieniu już wówczas życia. Proste cząsteczki organiczne łączyły się w większe struktury pod wpływem promieniowania ultrafioletowego lub wyładowań atmosferycznych. W warunkach braku tlenu i organizmów, powstałe substancje organiczne mogły się stopniowo gromadzić w praoceanie. Niespełna 4 mld lat temu powstały praorganizmy posiadające prymitywny metabolizm beztlenowy, a swoje cechy dziedziczyły dzięki trójkowemu kodowi genetycznemu funkcjonującemu do dziś u wszystkich ich potomków. Praorganizmy te miały postać bardzo prostych komórek – bez jądra i organelli. Wszystkie jednak eobionty, których potomkowie przetrwali do dziś, miały ten sam kod genetyczny i korzystały z tych samych aminokwasów. Świadczy to o tym, że nawet jeśli rozmaite procesy życiowe wykształciły się na Ziemi niezależnie, cała dzisiejsza biosfera ma jeden rodowód. Obecnie istnieje dwudzielny podział świata żywego na organizmy jądrowe ( eukarionty) i bezjądrowe, czyli prokarionty (bakterie, cyjanobakterie i archebakterie). Do prokariontów należą liczne formy samo- i cudzożywnych jednokomórkowych lub kolonijnych organizmów bezjądrowych, zdolnych do życia w bardzo różnych warunkach i spotykanych w całej biosferze. Posiadają one materiał genetyczny w postaci kolistej nici DNA zwany genoforem. Komórki mają kształt paciorkowaty, pałeczkowaty lub skręcony spiralnie. Niektóre z prokariontów opanowały zdolność wykorzystania energii słonecznej do produkcji substancji pokarmowych.
Wraz ze wzrostem zawartości tlenu w wodzie niektóre prokarionty opanowały ,metabolizm tlenowy. Szczególnie interesującą grupą są bakterie purpurowe, które zapewne stały się przodkami naszych mitochondriów. Około 3 mld lat temu pojawili się przodkowie eukariontów, u których udoskonalił się mechanizm przekazywania materiału genetycznego. Komórki eukariotyczne posiadają wyodrębnione jadro komórkowe otoczone błonami, zawierające materiał genetyczny w postaci chromosomów. Ponad 1 mld lat temu eukarionty podzieliły się na główne linie rozwojowe, które dały początek różnym grupom jednokomórkowych protistów. Z rozmaitych grup protistów wyodrębniły się później zwierzęta, grzyby i rośliny. Powstanie dużych organizmów wielokomórkowych stało się możliwe dopiero, kiedy wzrosło stężenie tlenu w wodzie i atmosferze. Do końca prekambru życie rozwijało się wyłącznie w wodach. Dopiero zwiększenie zawartości tlenu w atmosferze doprowadziło do powstania warstwy ozonowej, chroniącej przed promieniowaniem kosmicznym. Dzięki temu życie mogło wyjść spod osłony wody na ląd. Dokonały tego rozmaite zwierzęta, w szczególności zaś stawonogi i kręgowce, a także pierwsze grzyby i rośliny.
W wyjaśnieniu istoty życia biologicznego niezwykle ważne jest poznanie struktury życia i jej poziomów. Ale to już problem na osobne rozważania.
Jolanta Przymorska
Studia Podyplomowe Nauczanie biologii w szkołach gimnazjalnych i ponadgimnazjalnych, UWM
Literatura:
- 1. Dawid Burnie, Ilustrowany Słownik Szkolny- Biologia,1994
- 2. Encyklopedia PWN, Biologi , spojrzenie na życie i biosferę, 2002,
kilka miesięcy temu, właśnie ten temat mój syn omawiał w szkole. z przyjemnością skonstatowałem że poziom merytoryczny podręcznika jest zdecydowanie wyższy niż tego z którego ja musiałem się uczyć.
OdpowiedzUsuńrazi mnie rzecz jasna sztuczność królestwa protistów, ale ciesze si.ę że w ogóle jest ono wyodrębnione, czego jeszcze "za moich czasów" nie było.