ما هي الحياة؟

 مقدمة

في المقدمة عن علم الأحياء ، نعرّف علم الأحياء على أنه فرع العلوم الذي يتعامل مع دراسة الكائنات الحية أو الكائنات الحية. هذا التعريف واضح ومباشر. ومع ذلك ، فإنه يفتح الأبواب أمام أسئلة أكثر صعوبة وإثارة للاهتمام: ما هي الحياة؟ ماذا يعني أن تكون على قيد الحياة؟


أنت على قيد الحياة وأنا كذلك. الكلب الذي سمعته ينبح على قيد الحياة ، وكذلك الشجرة خارج نافذتي. ومع ذلك ، فإن الثلج الذي يتساقط من السحب ليس حياً. الكمبيوتر الذي تستخدمه لقراءة هذا المقال ليس حياً ، ولا الكرسي أو الطاولة. كانت أجزاء الكرسي المصنوعة من الخشب حية في يوم من الأيام ، لكنها لم تعد حية. إذا أشعلت حريقًا بالخشب ، فلن تكون النار حية أيضًا.


ما الذي يميز الحياة؟ كيف نميز بين ما هو حي وما هو غير حي؟ يمتلك معظم الناس فهمًا بديهيًا لما يعنيه وجود شيء ما على قيد الحياة. على الرغم من ذلك ، من الصعب جدًا تعريف الحياة بدقة. وبسبب هذا ، فإن العديد من تعريفات الحياة عملية ، فهي تسمح لنا بفصل الكائنات الحية عن غير الحية ، لكنها لا تخبرنا حقًا عن ماهية الحياة. لإجراء هذا الفصل ، يجب علينا إعداد قائمة بالخصائص التي تنفرد بها الكائنات الحية بشكل عام.


خصائص الحياة


حدد علماء الأحياء العديد من الخصائص المشتركة بين جميع الكائنات الحية التي نعرفها. على الرغم من أن الأشياء الجامدة يمكن أن تحتوي على بعض هذه السمات ، إلا أن الكائنات الحية فقط هي التي تمتلكها جميعًا .


1. التنظيم


الكائنات الحية منظمة للغاية ، أي أنها تحتوي على أجزاء متخصصة ومنسقة. تتكون جميع الكائنات الحية من خلية واحدة أو أكثر والتي تعتبر الوحدات الأساسية للحياة.


حتى الكائنات وحيدة الخلية معقدة! داخل كل خلية ، تشكل الذرات جزيئات تشكل عضيات وهياكل خلوية. في الكائنات متعددة الخلايا ، تشكل الخلايا المتشابهة الأنسجة. تتعاون هذه بدورها لتكوين أعضاء (هياكل للجسم ذات وظيفة واضحة). تعمل الأعضاء معًا لتشكيل أجهزة الأعضاء.


الكائنات متعددة الخلايا ، مثل البشر ، تتكون من العديد من الخلايا. يمكن أن تكون خلايا الكائنات الحية متعددة الخلايا متخصصة لأداء وظائف مختلفة ويتم تنظيمها في الأنسجة ، مثل النسيج الضام والظهاري والعضلي والعصبي. تشكل الأنسجة أعضاءً ، مثل القلب أو الرئتين ، تؤدي وظائف محددة يحتاجها الجسم ككل.


2. التمثيل الغذائي


تعتمد الحياة على عدد كبير من التفاعلات الكيميائية المترابطة. تسمح ردود الفعل هذه للكائنات الحية بالقيام بعملها ، مثل تحريك الفريسة أو اصطيادها ؛ وكذلك تنمو وتتكاثر وتحافظ على بنية أجسامها. يجب أن تستخدم الكائنات الحية الطاقة وتستهلك العناصر الغذائية لإجراء التفاعلات الكيميائية التي تحافظ على الحياة. يُطلق على مجموع التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في الكائن الحي التمثيل الغذائي .


يمكن تقسيم التمثيل الغذائي إلى استقلاب وهدم. في عملية الاستقلاب ، تصنع الكائنات الحية جزيئات معقدة من جزيئات أبسط ، بينما في عملية الهدم ، تقوم بالعكس. تستهلك عمليات الابتنائية الطاقة بشكل عام ، بينما تتيح العمليات التقويضية الطاقة المخزنة للجسم.


3. الاستتباب


تنظم الكائنات الحية بيئتها الداخلية للحفاظ على النطاق الضيق نسبيًا من الظروف اللازمة لوظيفة الخلية. على سبيل المثال ، يجب أن تظل درجة حرارة جسمك حوالي 98.6^ \ دائري 

 درجاتف (37^ \ دائري 

 درجاتج). يُعرف الحفاظ على بيئة داخلية مستقرة ، حتى في مواجهة البيئة الخارجية المتغيرة ، باسم الاستتباب .


4. النمو


تشهد الكائنات الحية نموًا منظمًا. يزداد حجم الخلايا الفردية ، وتتراكم الكائنات متعددة الخلايا العديد من الخلايا عن طريق الانقسام الخلوي. لقد بدأت كخلية واحدة بنفسك ، والآن لديك عشرات التريليونات من الخلايا في جسمك!^ 1 

1

 بداية عالية ، 1 ، نهاية مرتفعة! يعتمد النمو على المسارات الابتنائية التي تنتج جزيئات معقدة كبيرة مثل البروتينات والحمض النووي ، المادة الوراثية.


5. الاستنساخ


يمكن أن تتكاثر الكائنات الحية لتكوين كائنات حية جديدة. يمكن أن يكون التكاثر لاجنسيًا ، حيث يتضمن كائنًا أبويًا واحدًا ، أو جنسيًا ، مما يتطلب كائنين من الأبوين. الكائنات وحيدة الخلية ، مثل البكتيريا المنقسمة الموضحة في الإطار الأيسر من الصورة على اليمين ، يمكن أن تتكاثر ببساطة عن طريق الانقسام إلى قسمين!


في التكاثر الجنسي ، ينتج كائنان من الأبوين الحيوانات المنوية والبويضات التي تحتوي على نصف معلوماتها الجينية ، وتندمج هذه الخلايا لتكوين فرد جديد بمجموعة جينية كاملة. هذه العملية ، المسماة الإخصاب ، موضحة في صورة اليمين المتطرف.


6. الجواب


الكائنات الحية "سريعة الانفعال" ، أي أنها تستجيب للمنبهات أو التغيرات في بيئتها. على سبيل المثال ، يرفع الناس أيديهم بسرعة من اللهب ؛ تدور العديد من النباتات بحثًا عن الشمس ، وتهاجر الكائنات وحيدة الخلية إلى مصدر المغذيات أو بعيدًا عن المواد الكيميائية الضارة.


7. التطور


يمكن أن تتطور مجموعات الكائنات الحية ، أي أن التركيب الجيني للسكان يمكن أن يتغير بمرور الوقت. في بعض الحالات ، يتضمن التطور الانتقاء الطبيعي ، حيث تسمح سمة وراثية ، مثل طبقة داكنة أو منقار أضيق ، للكائنات بالبقاء على قيد الحياة والتكاثر بشكل أفضل في بيئة معينة. على مدى عدة أجيال ، يمكن أن تصبح السمة الموروثة التي توفر ميزة تكيفية شائعة بشكل متزايد بين السكان ، مما يجعلها أكثر ملاءمة لبيئتها. هذه العملية تسمى التكيف .


هذه هي القائمة النهائية؟


تمتلك الكائنات الحية العديد من الخصائص المختلفة المتعلقة بكونها على قيد الحياة ، وبالتالي قد يكون من الصعب تحديد أي مجموعة منها تحدد بشكل أفضل ماهية الحياة. وهكذا ، وضع مفكرون مختلفون قوائم مختلفة لخصائص الحياة. على سبيل المثال ، تتضمن بعض القوائم الحركة كخاصية تعريفية ، بينما تحدد قوائم أخرى أن الكائنات الحية تخزن معلوماتها الجينية في شكل DNA ؛ يؤكد البعض أكثر على أن الحياة تعتمد على الكربون.


صورة بغل في مزرعة.  يشبه البغل حمارًا ومن الواضح أنه حيوان حي رغم أنه غير قادر على التكاثر.

وصحيح أيضًا أن القائمة أعلاه ليست مضمونة. على سبيل المثال ، البغل ، نتيجة عبور فرس وحمار ، غير قادر على التكاثر. ومع ذلك ، فإن معظم علماء الأحياء (ومعظم الناس) يعتبرون البغل ، مثل الذي رأيناه أعلاه ، كائنًا حيًا. تم توضيح شيء مشابه في هذه القصة: قررت مجموعة من العلماء ، بعد الكثير من النقاش ، أن القدرة على التكاثر هي الخاصية الأساسية للحياة. لخيبة أملهم ، أشار أحدهم إلى أن أرنبًا وحيدًا لم يستوف هذا الشرط.


ومع ذلك ، توفر القائمة أعلاه مجموعة معقولة من الخصائص التي تساعدنا على التمييز بين ما هو على قيد الحياة وما هو غير موجود.


افصل الكائنات الحية عن الجماد


إلى أي درجة تسمح لنا الخصائص المذكورة أعلاه بتحديد ما إذا كان شيء ما على قيد الحياة أم لا؟ دعونا نراجع الكائنات الحية والجماد التي رأيناها في المقدمة لإثبات ذلك.


الكائنات الحية التي رأيناها في المقدمة - البشر والكلاب والأشجار - تلبي بسهولة المعايير السبعة للحياة. نحن ، جنبًا إلى جنب مع أصدقائنا الكلاب والنباتات في حدائقنا ، مصنوعون من الخلايا ، ولدينا عملية التمثيل الغذائي ، ونحافظ على التوازن ، وننمو ونستجيب. يمتلك البشر والكلاب والأشجار القدرة على التكاثر ويخضع سكانهم للتطور البيولوجي.


يمكن أن يكون للأشياء الخاملة بعض خصائص الحياة ، ولكن ليس كلها. على سبيل المثال ، بلورات الثلج لها تنظيم ، على الرغم من أنها لا تحتوي على خلايا ، ويمكنها أن تنمو ، لكنها لا تلبي معايير الحياة الأخرى. وبالمثل ، يمكن للنار أن تنمو ، وتتكاثر ، وتخلق حرائق جديدة ، وتستجيب للمنبهات ، ويمكن حتى أن يقال إنها "تستقلب". ومع ذلك ، فهو غير منظم ، ولا يحافظ على التوازن ، ويفتقر إلى المعلومات الجينية اللازمة للتطور.


يمكن للكائنات الحية أن تحتفظ ببعض خصائص الحياة عندما تموت ، ولكنها تفقد أخرى. على سبيل المثال ، إذا نظرت إلى خشب كرسي تحت المجهر ، فسترى آثارًا للخلايا التي كانت تشكل الشجرة الحية. ومع ذلك ، فإن الخشب لم يعد حيًا ، وبمجرد تحويله إلى كرسي ، لم يعد قادرًا على النمو ، أو التمثيل الغذائي ، أو الحفاظ على التوازن ، أو الاستجابة ، أو التكاثر.


ما يعتبر حياة لا يزال في طور التعريف


يبقى السؤال حول معنى أن تكون على قيد الحياة دون حل. على سبيل المثال ، تمتلك الفيروسات والبنى الصغيرة للبروتينات والحمض النووي التي لا يمكن أن تتكاثر إلا داخل الخلايا ، العديد من خصائص الحياة. ومع ذلك ، ليس لديهم بنية خلوية ولا يمكنهم التكاثر بدون مضيف. كما أنه ليس من الواضح ما إذا كان بإمكانهم الحفاظ على التوازن وليس لديهم عملية التمثيل الغذائي الخاصة بهم.


لهذه الأسباب ، لا تعتبر الفيروسات بشكل عام حية. ومع ذلك ، لا يتفق الجميع مع هذا الاستنتاج ولا يزال النقاش حول ما إذا كانوا يعتبرون أسلوب حياة أم لا. بعض الجزيئات الأبسط ، مثل البروتينات ذاتية التكاثر ، مثل مرض جنون البقر "البريونات" وإنزيمات الحمض النووي الريبي ذاتية التكاثر ، لها أيضًا بعض خصائص الحياة ، لكنها ليست كلها.


علاوة على ذلك ، فإن جميع خصائص الحياة التي ذكرناها هي خصائص الحياة على الأرض. في حالة وجود حياة خارج كوكب الأرض ، فقد تشترك أو لا تشترك في هذه الخصائص. في الواقع ، فإن التعريف التشغيلي للحياة وفقًا لوكالة ناسا ، "الحياة عبارة عن نظام مستدام ذاتيًا قادرًا على التطور الدارويني" ، يفتح الباب أمام العديد من الاحتمالات أكثر من المعايير الموضحة أعلاه.. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف يجعل من الصعب أيضًا تحديد ما إذا كان هناك شيء ما على قيد الحياة أم لا!


مع اكتشاف المزيد من أنواع الكيانات البيولوجية ، على الأرض أو خارجها ، سيكون من الضروري إعادة التفكير فيما يعنيه وجود شيء ما على قيد الحياة. قد تجعل الاكتشافات المستقبلية من الضروري مراجعة تعريف الحياة وتوسيعه.


و أنت ، ما رأيك؟


كيف تعرف الحياة؟ هل ستضيف أو تزيل شيئًا ما إلى قائمة الخصائص المذكورة أعلاه أم ستستخدم تعريفًا مختلفًا تمامًا؟ هل يمكنك التفكير في استثناءات أو حالات خاصة غير مدرجة في القائمة؟ شارك بأفكارك في قسم التعليقات!

أحدث أقدم