תוֹכֶן
- TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
- מבנה ותפקוד התאים
- אינטראקציות בין אורגניזמים
- הומאוסטזיס שומר על דברים חיים
- רבייה וגנטיקה
- אבולוציה ובחירה טבעית
בין אמבות לבבונים, לכל הדברים החיים יש כמה דברים משותפים. חמישה נושאים מרכזיים בביולוגיה מבדילים את החיים מהדומם. קח וירוסים: נראה שהם חיים, אך ביולוגים רבים אינם רואים אותם כך מכיוון שהם חסרים אחד או יותר מהתכונות המאחדות הללו. הנה הגורמים שעוזרים להבדיל בין החיים לבין הלא-חיים.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
חמשת הנושאים המרכזיים של הביולוגיה הם מבנה ותפקוד של תאים, אינטראקציות בין אורגניזמים, הומאוסטזיס, רבייה וגנטיקה, ו אבולוציה.
מבנה ותפקוד התאים
כל צורות החיים מורכבות לפחות מתא אחד. במאה ה -17 צפו המדענים רוברט הוק ואנטון פון ליוונהוק בתאים וציינו את מאפייניהם תחת מיקרוסקופים. תצפיות אלה ובהמשך הביאו להיווצרותה של תיאוריית התא, ובה נאמר כי התאים מהווים את כל החיים, מבצעים את כל התהליכים הביולוגיים ויכולים להגיע רק מתאים אחרים. כל התאים מכילים חומר גנטי ומבנים אחרים הצפים במטריקס דמוי ג'לי, רוכשים אנרגיה מסביבתם ונעטפים בהגנה מפני הסביבה החיצונית.
אינטראקציות בין אורגניזמים
אורגניזמים אינם קיימים בשאבים. כל דבר חי הותאם באופן ייחודי לבית גידול מסוים ופיתח קשרים ספציפיים עם אורגניזמים אחרים באותו אזור.
במערכות אקולוגיות, צמחים משתמשים באנרגיית אור מהשמש בכדי לייצר מזון משלהם, ההופך למקור אנרגיה עבור אורגניזמים אחרים הצורכים את הצמחים. יצורים אחרים אוכלים את האורגניזמים האכילים מהצומח ומקבלים את האנרגיה. כאשר צמחים ובעלי חיים מתים, זרימת האנרגיה שלהם לא נפסקת; במקום זאת, האנרגיה עוברת לאדמה ובחזרה לסביבה, בזכות נבלות ומפרקים המפרקים אורגניזמים מתים.
ישנם קשרים שונים בין צורות חיים. טורפים אוכלים טרף, טפילים מוצאים חומרים מזינים ומקלטים על חשבון אחרים וכמה אורגניזמים יוצרים קשרים מועילים זה בזה. כתוצאה מכך, שינויים המשפיעים על מין אחד משפיעים על הישרדותם של אחרים בתוך המערכת האקולוגית.
הומאוסטזיס שומר על דברים חיים
שינוי יכול לאיית מוות לדבר חי. חלק ניכר מהאנרגיה שמשמש אורגניזם שומרת על סביבה פנימית עקבית. אורגניזמים חד-תאיים שומרים על נוזלים, חומציות וטמפרטורה יחסית יציבים.
ביצורים רב-תאיים, כל מערכות האיברים פועלות יחד לאיזון בין חומרים כמו נוזלים, יונים, חומציות, גזים ופסולת. כל מין יכול לסבול רק תנאים סביבתיים ספציפיים בטווח הסובלנות שלו. מחוץ לטווח זה נמצא אזור חוסר הסובלנות בו מתים כל בני המין. כאשר הסביבה החיצונית משתנה, אנשים צריכים לשמור על סביבה פנימית קבועה באמצעות הסתגלות מתמדת. אחרת הם נעלמים.
רבייה וגנטיקה
כל האורגניזמים מתרבים ומעבירים מאפיינים לצאצאיהם. בהתרבויות א-מיניות, צאצאים הם העתקים מדויקים של הוריהם. צורות חיים מורכבות יותר נוטות להתרבות מינית, המערבת שני אנשים המייצרים צאצאים יחד. במקרה זה הצאצאים מראים מאפיינים של כל הורה.
באמצע 1800, נזיר אוסטרי בשם גרגור מנדל ערך סדרת ניסויים מפורסמים הבוחנים את הקשר שבין רבייה מינית ותורשה. מנדל הבין שיחידות המכונות גנים קובעות תורשה וניתן לעבור מהורה לצאצאים.
אבולוציה ובחירה טבעית
בראשית שנות ה- 1800, הביולוג הביולוגי הצרפתי ז'אן בפטיסט דה למרק שיער כי השימוש בתכונות מסוימות יחזק את קיומם, ואי-שימוש יגרום להם להיעלם בסופו של דבר בדורות הבאים. זה יכול להסביר כיצד נחשים התפתחו מלטאות כשברגליהם לא הייתה בשימוש, וכיצד צוואר הג'ירפות התארך עם מתיחות, לפי למארק.
צ'רלס דארווין בנה תיאוריה של אבולוציה משלו שנקראה הברירה הטבעית. בעקבות התלהמותו כטבעאי טבע בספינה HMS Beagle, ניסח דארווין תיאוריה שטענה כי לכל הפרטים יש הבדלים המאפשרים להם לשרוד בסביבה מסוימת, להתרבות ולהעביר את הגנים שלהם לצאצאיהם. לאנשים שהסתגלו בצורה לא טובה לסביבתם היו פחות הזדמנויות להזדווג ולהעביר את הגנים שלהם. בסופו של דבר, הגנים של האנשים החזקים יותר יתבלטו יותר באוכלוסיות שלאחר מכן. התיאוריה של דארווין הפכה לתיאוריה המקובלת ביותר להתפתחות.