Organismo
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En biología , un organismo es cualquier contigua de estar sistema (tales como animales , hongos , microorganismo o planta ). En por lo menos alguna forma, todos los tipos de organismos son capaces de responder a estímulos, reproducción, el crecimiento y desarrollo y mantenimiento de homeostasis como un todo estable.
Un organismo puede ser unicelulares (una sola célula) o, como en el caso de los seres humanos, comprenden muchos billones de células agrupadas en especializado tejidos y órganos. El término multicelulares (muchas células) describe cualquier organismo compuesto por más de una celda.
Todos los organismos vivos en la Tierra se dividen en las eucariotas y procariotas basado en la presencia o ausencia de la verdadera núcleos en sus celdas. Las procariotas representan dos por separado dominios, las bacterias y Archaea. Los organismos eucariotas, con una limitada membrana núcleo de la célula, contener también orgánulos, a saber, las mitocondrias y (en plantas) plástidos, consideran en general que se deriva de bacterias endosimbiontes. Hongos , los animales y las plantas son ejemplos de especies que son eucariotas.
En el año 2002 Thomas Cavalier-Smith propuso una clado, Neomura, que agrupa a la Archaea y Eukarya . Neomura se cree que han evolucionado a partir de bacterias , más específicamente de Actinobacteria. Ver Orden de phyla bacteriana ramificación.
Etimología
El término "organismo" ( griego ὀργανισμός - Organismos, desde la Antigua Grecia ὄργανον - organon ", instrumento, implementar, herramienta, órgano del sentido o aprehensión") apareció por primera vez en el idioma Inglés en 1701 y asumió su actual definición de 1834 ( Diccionario Inglés de Oxford). Está directamente relacionado con el término "organización". Hay una larga tradición de la definición de organismos como seres auto-organización.
Ha habido una gran cantidad de controversia reciente sobre la mejor manera de definir el organismo y, de hecho acerca de si esa definición es necesaria. Varias contribuciones son respuestas a la sugerencia de que la categoría de "organismo" no puede bien ser adecuada en la biología.
Semántica
La palabra organismo puede ser definido ampliamente como un conjunto de moléculas que funcionan como un todo más o menos estable que exhibe las propiedades de la vida. Sin embargo, muchas fuentes proponen definiciones que excluyen a los virus y teóricamente posible hechas por el hombre no orgánicos formas de vida. Los virus dependen de la maquinaria bioquímica de una célula huésped para la reproducción.
Cámaras de referencia en línea ofrece una amplia definición: "cualquier estructura viviente, tal como una planta, animal, hongo o bacteria, capaz de un crecimiento y reproducción".
En términos multicelulares, "organismo" generalmente describe todo el conjunto jerárquico de sistemas (por ejemplo, circulatorio, digestivo, o reproductivos) propias colecciones de órganos; estos son, a su vez, las colecciones de tejidos, que están hechas de células . En algunas plantas y el nematodo Caenorhabditis elegans, las células individuales son totipotentes.
La superorganismo es un organismo formado por muchos individuos que trabajan juntos como un solo funcional o unidad social.
Acelular
Los virus no son típicamente considerados como organismos porque son incapaces de autónomos reproducción, crecimiento o metabolismo. Esta controversia es problemático debido a que algunos organismos celulares también son incapaces de supervivencia independiente (pero no de metabolismo independiente y procreación) y viven como parásitos intracelulares obligatorios. Aunque los virus tienen unos pocos enzimas y moléculas características de los organismos vivos, no tienen metabolismo propio y no pueden sintetizar y organizar los compuestos orgánicos que los forman. Naturalmente, esto excluye la reproducción autónoma y que sólo puede ser pasivamente replicado por la maquinaria de la célula huésped . En este sentido, son similares a la materia inanimada. Mientras que los virus sostener ningún metabolismo independiente y organismos así por lo general no se contabilizan, ellos tienen su propio genes y ellos evolucionan por mecanismos similares mediante el cual los organismos evolucionan.
El argumento más común en apoyo de los virus como organismos vivos es su capacidad para someterse a la evolución y replicar a través de auto-ensamblaje. Algunos científicos sostienen que los virus no evolucionan, ni auto-reproducen. De hecho, los virus han evolucionado por sus células huésped, lo que significa que no había co-evolución de los virus y las células huésped. Si no existieran las células huésped, la evolución viral sería imposible. Esto no es cierto para las células. Si no existieran los virus, la dirección de la evolución podría ser diferente; sin embargo, la capacidad de evolucionar no se vería afectada. En cuanto a la reproducción, virus totalmente dependen de maquinaria anfitriones para replicarse a sí mismos. El descubrimiento de megagenoms virales con genes que codifican para el metabolismo energético y la síntesis de proteínas alimentó el debate sobre si los virus pertenecen a la árbol de la vida. La presencia de estos genes sugiere que los virus podrían metabolizar en el pasado. Se encontró más tarde que los genes que codifican para la energía y el metabolismo de las proteínas tienen origen celular. Lo más probable es que se adquirieron a través de la transferencia horizontal de genes de anfitriones virales.
Otro buen argumento en contra de los virus de la puesta en el árbol de la vida es su origen polifilético. Los virus no comparten características homólogas ni con los organismos celulares, ni con otros virus. Puesto que es imposible rastrear la evolución viral de nuevo a la último ancestro universal, también es imposible colocarlos en el árbol de la vida, que se basa en la homología genética.
Terminología Organizacional
Todos los organismos se clasifican por la ciencia de taxonomía alfa en cualquiera taxones o clados.
Taxa son grupos de organismos, que van de lo general (clasificado dominio) a lo particular ( especies ). Un amplio esquema de las filas en orden jerárquico es:
Para dar un ejemplo, el Homo sapiens es el binomio América equiparación a los humanos modernos. Todos los miembros de la especie sapiens son, al menos en teoría, genéticamente capaces de cruzarse. Varias especies pueden pertenecer a un género, pero los miembros de las diferentes especies dentro de un género no pueden cruzarse para producir descendencia fértil. Homo, sin embargo, sólo tiene una especie supervivientes (sapiens), Homo erectus , Homo neanderthalensis , etc. habiendo convertido a miles de años extintos. Varios géneros pertenecen a la misma familia y así sucesivamente hasta la jerarquía. Eventualmente, el reino relevante ( Animalia , en el caso de los seres humanos) se coloca en uno de los tres dominios, dependiendo de ciertas características genéticas y estructurales.
Todos los organismos vivos conocidos por la ciencia se dan la clasificación por este sistema de tal manera que las especies dentro de una familia en particular están más estrechamente relacionados y similares genéticamente a la especie dentro de un phylum particular.
Dado que los virus no son organismos vivos, su clasificación es una tarea difícil. Al principio, los virus fueron clasificados de acuerdo a sus anfitriones: virus de plantas, virus animales, bacteriófagos. Más tarde, fueron clasificados por la enfermedad que causan. Por ejemplo, los virus respiratorios, entéricos. Ahora, los virus se clasifican basándose en el contenido de ácido nucleico, la simetría de la cápside y la presencia o ausencia de la envolvente.
Química
Los organismos son sistemas químicos complejos, organizados de manera que promuevan la reproducción y alguna medida de la sostenibilidad o la supervivencia. Las mismas leyes que gobiernan la química no vivos regulan los procesos químicos de la vida . Por lo general, los fenómenos de organismos enteros que determinan su aptitud para un entorno y, por tanto, la capacidad de supervivencia de su ADN basados en genes.
Los organismos deben claramente su origen, el metabolismo, y muchas otras funciones internas a los fenómenos químicos, especialmente la química de moléculas orgánicas grandes. Los organismos son sistemas complejos de compuestos químicos que, a través de la interacción y el medio ambiente, desempeñan una amplia variedad de papeles.
Los organismos son sistemas químicos semi-cerrados. A pesar de que son unidades individuales de la vida (como la definición requiere), no están cerradas para el medio ambiente que les rodea. Para operar constantemente para tomar y libera energía. Los autótrofos producen energía utilizable (en forma de compuestos orgánicos) usando la luz del sol o de compuestos inorgánicos mientras heterótrofos toman en compuestos orgánicos del medio ambiente.
El principal elemento químico en estos compuestos es de carbono . Las propiedades físicas de este elemento, como su gran afinidad para la unión con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono, y su pequeño tamaño lo que es capaz de formar enlaces múltiples, lo hacen ideal como base de la vida orgánica. Es capaz de formar compuestos pequeños de tres átomos (tales como dióxido de carbono ), así como las grandes cadenas de muchos miles de átomos que pueden almacenar datos ( ácidos nucleicos), tienen células juntas, y transmitir información (proteína).
Macromoléculas
Los compuestos que constituyen los organismos pueden dividirse en macromoléculas y otras moléculas más pequeñas. Los cuatro grupos de macromolécula son ácidos nucleicos, proteínas , hidratos de carbono y lípidos . Los ácidos nucleicos (ácido desoxirribonucleico específicamente, o ADN) almacenan datos genéticos como una secuencia de nucleótidos. La secuencia particular de los cuatro tipos diferentes de nucleótidos ( adenina, citosina, guanina, y timina) dictan muchas características que constituyen el organismo. La secuencia se divide en codones , cada uno de los cuales es una secuencia particular de tres nucleótidos y corresponde a un determinado aminoácido . Por lo tanto una secuencia de códigos de ADN para una proteína particular que, debido a las propiedades químicas de los aminoácidos que está hecho de, pliegues de una manera particular y así realiza una función particular.
Estas funciones de la proteína han sido reconocidos:
- Las enzimas, que catalizan todas las reacciones del metabolismo
- Las proteínas estructurales, tales como tubulina, o colágeno
- Las proteínas reguladoras, tales como factores de transcripción o las ciclinas que regulan el ciclo celular
- Moléculas de señalización o sus receptores tales como algunas hormonas y sus receptores
- Proteínas defensivas, que pueden incluir todo, desde los anticuerpos del sistema inmunológico , a toxinas (por ejemplo, dendrotoxins de serpientes), a las proteínas que incluyen aminoácidos inusuales como canavanina
Los lípidos constituyen la membrana de las células que constituye una barrera, que contiene todo dentro de la célula y la prevención de los compuestos de pasar libremente en, y fuera de, la cell.Due a la permeabilidad selectiva de la membraine fosfolípido sólo compuestos específicos puede pasar a través de él. En algunos organismos multicelulares que sirven como un dispositivo de almacenamiento de energía y median la comunicación entre las células. Los hidratos de carbono son más fácilmente descompuestos que los lípidos y producen más energía de comparar a los lípidos y proteins.In hecho, los carbohidratos son la principal fuente de energía para todos los organismos vivos.
Estructura
Todos los organismos se componen de unidades monoméricas llamadas células ; algunos contienen una sola célula (unicelulares) y otros contienen muchas unidades (multicelulares). Los organismos multicelulares son capaces de especializarse células para realizar funciones específicas. Un grupo de estas células es un tejido, y en estos animales se producen como cuatro tipos básicos, a saber, epitelio, tejido nervioso, el tejido muscular, y tejido conectivo. Existen varios tipos de trabajo tejido juntos en forma de una órgano para producir una función particular (como el bombeo de la sangre por el corazón , o como una barrera para el medio ambiente como la piel). Este patrón continúa a un nivel superior con varios órganos funcionando como una sistema para permitir el órgano reproducción, digestión, etc. Muchos organismos multicelulares consisten en varios sistemas de órganos, que coordinan para permitir la vida.
Célula
La teoría celular, desarrollado por primera vez en 1839 por Schleiden y Schwann, establece que todos los organismos están compuestos de una o más células; todas las células provienen de células preexistentes; todas las funciones vitales de un organismo ocurren dentro de las células, y las células contienen la información hereditaria necesaria para la regulación de las funciones celulares y para transmitir información a la próxima generación de células.
Hay dos tipos de células, eucariota y procariota. Las células procariotas son generalmente únicos, mientras que las células eucariotas se encuentran generalmente en los organismos multicelulares. Las células procariotas carecen de una membrana nuclear tan ADN es no unida dentro de la célula, las células eucariotas tienen membranas nucleares.
Todas las células, ya sean procariotas o eucariotas, tienen un membrana que envuelve la célula, separa su interior de su entorno, regula lo que entra y sale, y mantiene la potencial eléctrico de la célula. Dentro de la membrana, una salado citoplasma ocupa la mayor parte del volumen celular. Todas las células poseen ADN, el material hereditario de genes, y ARN, que contiene la información necesaria para construir diversas proteínas tales como enzimas, maquinaria primaria de la célula. También hay otros tipos de biomoléculas en células.
Todas las células comparten varias características similares de:
- La reproducción por división celular ( fisión binaria, mitosis o meiosis).
- Uso de enzimas y otras proteínas codificadas por los genes de ADN y realizadas a través de intermedios de ARN mensajero y ribosomas.
- Metabolismo, incluyendo la toma de las materias primas, la construcción de componentes de la célula, la conversión de energía, moléculas y la liberación subproductos. El funcionamiento de una célula depende de su capacidad para extraer y utilizar la energía química almacenada en las moléculas orgánicas. Esta energía se deriva de vías metabólicas.
- Respuesta a la externa e interna estímulos tales como cambios en la temperatura, pH o niveles de nutrientes.
- Contenido de la celda están contenidos dentro de una membrana de la superficie celular que contiene proteínas y una bicapa lipídica.
Esperanza de vida
Uno de los parámetros básicos de un organismo es su esperanza de vida. Algunos organismos viven tan corto como un día, mientras que algunas plantas y hongos pueden vivir miles de años.
Evolución
En biología, la teoría de la descendencia común universal propone que todos los organismos de la Tierra descienden de un ancestro común o reserva genética ancestral. La evidencia de la descendencia común puede encontrarse en rasgos compartidos entre todos los organismos vivos. En la época de Darwin, la evidencia de los rasgos compartidos se basó únicamente en la observación visible de similitudes morfológicas, tales como el hecho de que todos los pájaros tienen alas, incluso los que no vuelan.
Hoy en día, hay un debate sobre si todos los organismos descienden de un ancestro común, o un " último ancestro universal "(LUA), también llamado el" último ancestro común universal "(LUCA), el organismo unicelular hipotética o una sola célula que dio origen a toda la vida en la Tierra 3,5 a hace 3,8. La universalidad del código genético sugiere común ascendencia. Por ejemplo, cada célula viva hace uso de ácidos nucleicos como su material genético, y utiliza los mismos veinte aminoácidos como los bloques de construcción de proteínas, aunque se han encontrado excepciones a los veinte aminoácidos básicos. Sin embargo, a lo largo de la historia basada agrupaciones en la apariencia o la función de las especies han sido a veces polifilético debido a evolución convergente.
Alguna vez se pensó que el código genético era invariablemente universal (véase: código genético universal ), pero muchas variaciones se han descubierto incluyendo varios códigos mitocondriales alternativas. Volver a principios de 1970, los biólogos evolucionistas pensaban que una determinada pieza de ADN especifica el mismo subunidad de proteína en cada cosa viviente, y que el código genético fue por lo tanto universal. Esto fue interpretado como evidencia de que cada organismo tenía heredado su código genético de un solo antepasado común, aka, un LUCA. En 1979, sin embargo, excepciones al código fueron encontrados en las mitocondrias , las pequeñas fábricas de energía dentro de las células. Los investigadores que estudian genes mitocondriales humanos descubrieron que utilizan un código de alternativa, y muchos ligeras variantes se han descubierto desde entonces, incluyendo diversos códigos mitocondriales alternativos, así como variantes pequeños, tales como Mycoplasma la traducción del codón UGA como triptófano. Los biólogos encontraron posteriormente excepciones en bacterias y en el núcleos de algas unicelulares y animales. Por ejemplo, ciertas proteínas pueden utilizar iniciación alternativo (inicio) codones que no se utilizan normalmente por esa especie. En ciertas proteínas, aminoácidos no estándar se sustituyen por codones de parada estándar, dependiendo de las secuencias señal asociadas en el ARN mensajero: UGA puede codificar selenocysteine y UAG puede codificar pyrrolysine. Selenocysteine se considera actualmente como el aminoácido 21, y pyrrolysine es vista como la 22a. Una descripción detallada de las variaciones en el código genético se puede encontrar en la El sitio web NCBI.
Información sobre el desarrollo temprano de la vida incluye el aporte de muchos campos diferentes, incluyendo la geología y ciencia planetaria. Estas ciencias ofrecen información sobre la historia de la Tierra y los cambios producidos por la vida. Sin embargo, una gran cantidad de información sobre la joven Tierra ha sido destruida por los procesos geológicos en el transcurso del tiempo.
Historia de la vida
La evolución química de las reacciones químicas auto-catalítica a la vida (ver Origen de la vida) no es parte de la evolución biológica, pero no está claro en que punto estos conjuntos cada vez más complejas de reacciones se convirtieron en lo que nosotros consideramos, hoy en día, siendo los organismos vivos.
Poco se sabe sobre los primeros desarrollos de la vida. Sin embargo, todos los organismos existentes comparten ciertos rasgos, incluyendo la estructura celular y el código genético . La mayoría de los científicos interpretan que esto significa que todos los organismos existentes comparten un ancestro común, que ya había desarrollado los procesos celulares más fundamentales, pero no es consenso científico sobre la relación de los tres dominios de la vida (Archaea, Bacteria, Eucariontes) o el origen de la vida. Los intentos de arrojar luz sobre la historia temprana de la vida en general, se centran en el comportamiento de macromoléculas, particularmente RNA, y el comportamiento de sistemas complejos.
La aparición de oxigénica fotosíntesis (hace unos 3000 millones años) y la posterior aparición de una atmósfera no reductora rica en oxígeno se pueden remontar a través de la formación de bandas depósitos de hierro, y más tarde capas rojas de óxidos de hierro. Este fue un requisito previo necesario para el desarrollo de aerobio la respiración celular, que se cree que han surgido hace alrededor de 2 millones de años.
En los últimos mil millones de años, las plantas y animales multicelulares simples comenzaron a aparecer en los océanos. Poco después de la aparición de los primeros animales, la explosión del Cámbrico (un período de la diversidad incomparable y extraordinario, pero breve, organismal documentado en los fósiles encontrados en el Burgess Shale) vio la creación de todos los grandes planes corporales, o filos, de los animales modernos. Este evento se cree ahora que ha sido desencadenada por el desarrollo de la Genes Hox. Hace unos 500 millones de años, las plantas y los hongos colonizaron la tierra, y pronto fueron seguidos por los artrópodos y otros animales, lo que lleva al desarrollo de la tierra de hoy ecosistemas.
El proceso evolutivo puede ser extremadamente lento. La evidencia fósil indica que la diversidad y la complejidad de la vida moderna se ha desarrollado en gran parte de la historia de la tierra . La evidencia geológica indica que la Tierra es de aproximadamente 4600 millones años de edad. Los estudios sobre los guppies de David Reznick en la Universidad de California, Riverside, sin embargo, han demostrado que la tasa de evolución por selección natural puede proceder 10000-10000000 veces más rápido que lo que se indica en el registro fósil. Tales estudios comparativos sin embargo son invariablemente sesgados por las diferencias en las escalas de tiempo durante el cual se mide el cambio evolutivo en el laboratorio, experimentos de campo, y el registro fósil.
Transferencia horizontal de genes
La ascendencia de los organismos vivos, tradicionalmente se ha reconstruido a partir de la morfología, pero se complementa cada vez más con la filogenética-la reconstrucción de filogenias por la comparación de la secuencia genética (ADN).
La comparación de secuencias sugieren reciente transferencia horizontal de genes entre muchas diversas especies , incluyendo a través de las fronteras de "dominios" filogenéticos. Por lo tanto la determinación de la historia filogenética de una especie no puede hacerse de manera concluyente al determinar los árboles evolutivos de los genes individuales.
Biólogo Gogarten sugiere "la metáfora original de un árbol ya no se ajusta a los datos de la investigación del genoma reciente", por lo tanto, "los biólogos (deben) utilizar la metáfora de un mosaico para describir las diferentes historias combinadas en los genomas individuales y uso (la) metáfora de un red para visualizar el rico intercambio y efectos cooperativos de HGT entre microbios ".
El futuro de la vida (clonación y organismos sintéticos)
En términos modernos, la categoría de clonación organismo se refiere al procedimiento de creación de un nuevo organismo multicelular, genéticamente idéntico a otro. Sin embargo, la clonación también tiene el potencial de crear completamente nuevas especies de organismos. Clonación organismo es objeto de mucho debate ético. (Ver Bioética, La ética de la clonación, y Artículos de bebé de diseño)
En 2008, la J. Craig Venter Institute reunió un sintética bacteriana genoma, Mycoplasma genitalium, mediante el uso de la recombinación en la levadura de 25 fragmentos de ADN superpuestas en un solo paso. "El uso de la recombinación levadura simplifica enormemente el montaje de grandes moléculas de ADN de ambos fragmentos sintéticos y naturales." Otras empresas, como Synthetic Genomics, ya se han formado para tomar ventaja de los diferentes usos comerciales de los genomas de diseño personalizado.
