uabooks.top

Idézzétek fel, mi a mikroevolúció, a fajképződés és a makroevolúcíó! Mi az adaptáció? Mi ezeknek a jelentősége a szervezetek evolúciójában? Mi a homeosztázis?

A biológiai tudományok robbanásszerű fejlődése, a gén- és sejtsebészet, az elektronmikroszkópia és a számítástechnika alkalmazása ellenére az élet lényege mindmáig titok maradt. A biológia vizsgálja az élet különböző megjelenési formáit immáron több évszázada, de még a mai modern fejlettségi szintje ellenére sem tud pontos és tömör választ adni a kérdésre. A modern tudomány még messze áll attól, hogy megmagyarázza az élet megjelenését a bolygón. Ezért felsoroljuk az élő anyagra jellemző főbb tulajdonságokat, felhívva a figyelmet arra, hogy a biológiai rendszerek működése a fizika ugyanazon törvényein alapszik, amelyek jellemzőek az élettelen természetre is.

Amerikai tudósok egy csoportja Craig Venter (az emberi genom első feltérképezője) vezetésével 2010-ben létrehozták az első művileg előállított sejtet. Venter csapata nem a semmiből alkotott „életet”. A sejtet művileg létrehozott DNS-ből és kromoszómákból hozták létre, vagyis a kísérlet során művileg hoztak létre genomot. A művileg létrehozott sejt lehetőséget nyújtott jobban megvizsgálni, hogyan működnek az élő sejtek.

A biológiai rendszerek minden sokfélesége az élő anyag minden szerveződési szintjén - a biodiverzitás - hosszú (több milliárd év evolúciója során jött létre). Általában az evolúciós átalakulások kapcsolatban állnak a biológiai rendszerek szerveződésének bonyolultabbá válásával, és bizonyos esetekben egyszerűsödésével (például, a paraziták vagy rögzült életmódot folytató szervezetek).

Az alkalmazkodásra (adaptációra) való képesség. A biológiai rendszerek evolúciója kapcsolatban áll a létfeltételekhez való alkalmazkodással (<adaptációval).

Az adaptáció - a külső vagy belső környezetben végbemenő változásokhoz való alkalmazkodás (3.1. ábra).

3.1. ábra. Példák az állatok védelmi adaptációjára. Feladat: Értéked az ábrán bemutatott adaptációk jelentőségét a faj fennmaradásának szemszögéből!

Biológiai rendszerek új feltételekhez való genetikailag meghatározott alkalmazkodó képességét adaptív potenciálnak nevezzük. Minél könnyebben képes egy organizmus új adaptációkat létrehozni, annál nagyobb az esélye a túlélésre a változó körülmények között.

Az adaptációk létrejönnek az élő anyag minden szerveződési szintjén a molekulától a szervezet feletti szintekig. Például, a vírusokat, mint molekuláris szerveződési szinten létező biológiai rendszereket vizsgálva megismertek olyan adaptációkat, amelyek segítik a vírusokat a gazdaszervezet sejtjeibe való bejutáskor. Az őszi levélhullás példa a faj feletti biológiai rendszereknek a téli periódus kedvezőtlen feltételeihez való adaptációjára - lombhullató erdők ökoszisztémája.

Az organogén kémiai elemek aránya a biológiai rendszerek különböző szerveződési szintjein hasonló összetételű. Legfőképpen igaz ez az organogé-nek-nek nevezett kémiai elemek arányára. Ezek, a hidrogén, a szén, a nitrogén és az oxigén. Ezenkívül, a különböző szerveződési szintű biológia rendszerekre jellemzőek a biopolimerek (a poliszacharidok, a fehérjék, a nukleinsavak stb.).

Az organizmusok sejtes felépítése.

Az élő anyag szervezet szerveződési szintjén létező biológiai rendszerek különálló strukturális funkcionális egységekből, sejtekből állnak. A sejtnélküli életformák - a vírusok, a viroidok - csak a szervezet megfertőzött sejtjeiben képesek élettevékenységre.

Anyag- és energiacsere. A biológiai rendszerek nyitottak, vagyis állandó anyag- és energiacsere zajlik köztük és a külső környezet között (3.2. ábra). Tehát, hosszabb ideig csak akkor működhetnek, ha a külső környezetből energia és tápanyag jut beléjük. Az anyagcsere folyamatai (a metabolizmus) a fizikai és a ké-

miai folyamatok összessége, amelyek mind az egyes sejtekben, mind pedig a szervezet egészészében zajlanak le.

A biológiai rendszerek önszabályozó képessége. Az anyagcsere és az energiaátalakulás biztosítja a homeosztázis fenntartását - a biológiai rendszerek képessége fenntartani a viszonylagosan állandó összetételüket és tulajdonságaikat a változó környezeti feltételek mellett. A szervezet szintjén ezt szabályozó rendszerek végzik (az állatoknál a ideg-, az endokrin- és az immunrendszer; a növényeknél és a gombáknál különböző biológiailag aktív anyagok: a vitaminok, a fitohormonok, a fitoncidok, az antibiotikumok).

A saját specifikus struktúrák fenntartásának képessége. Minden biológiai rendszerre - a sejtnélküli életformáktól a bioszféráig - egyértelmű belső szerveződés jellemző. Ezért léteznek sajátságos mechanizmusok, amelyek ezek fenntartásáért felelnek. Például, a DNS-molekulák képesek a reparációra - a sérülés utáni saját specifikus felépítésük visszaállítására. Jelentéktelen sérülések után a sejtmembránok képesek megújulni. A regeneráció segítségével a soksejtű állatok és növények képesek az elvesztett vagy sérült részeket visszaállítani.

A megújulás képessége. A különböző szerveződési szintű biológiai rendszerek létezésük során folyamatosan megújulnak. Vagyis minden molekula, sejt vagy szervezet csak bizonyos ideig él. Ezért helyettük újak kell, hogy létrejöjjenek.

A reprodukciós képesség - a legfontosabb tulajdonság, amely megkülönbözteti az élőt az élettelentől. Az organizmusok magukhoz hasonló lényeket hoznak létre, vagyis szaporodnak. Ennek következtében nem csak a különálló fajok léteznek, de maga az élet is. A reprodukciós képesség jellemző a nukleinsav molekulákra is (DNS és RNS). Az ő univerzális reprodukciós képességük, a replikáció az alapja a különböző szerveződési szintű biológiai rendszerek reprodukciójának (3.3. ábra).

A biológiai rendszerek fejlődőképessége. Az egyedfejlődés (ontogenezis) során a szervezetek növekednek és fejlődnek: minőségi változások zajlanak le bennük, megváltoznak a felépítésük és működésük sajátosságai (3.4. 1 ábra). A faj (vagy magasabb rangú rendszertani egység) evolúciós fejlődését filogenezisnek nevezzük (3.4. 2 ábra).

A fejlődés képessége nemcsak egyes organizmusok általános tulajdonsága, de a szervezet feletti rendszerekre is jellemző. Például, a bioszféra hosszú és összetett fejlődésen ment keresztül, amely során jelentős változások zajlottak le benne.

Az örökletes információ megőrzése és átadása az utódokba, a szaporodás során, biztosítja a fajok létezésének stabilitását. Ugyanakkor az élőlényekre jellemző a változékonyság is - új tulajdonságok megszerzésének képessége az egyedfejlődés és az evolúciós fejlődés során. A szervezetek változékonysága lehetővé teszi mind új fajok, mind új magasabb rangú rendszertani egységek kialaku-

lását. A biológiai rendszerekre jellemző az örökletes információ átadásának és realizálásának univerzális módja.

3.4. ábra. Példák a szervezetek egyed- (ontogenezis) és evolúciós (filogenezis) fejlődésére: 1-а lepke ontogenezise. Feladat: Idézetek fel e rovar fejlődési stádiumait!

2 - a ló filogenetikai sora az egykori őstől a mai házilóig

Minden sejtben, a soksejtű szervezetekben is, az örökletes információ a DNS-molekula nukleotid sorrendjében van kódolva, ezekről íródik át az mRNS-molekulára. Később realizálódni fog a fehérje-molekulák szintézise során. Csak a sejtnélküli életformák - vírusok - esetében változhat ez a séma: náluk lehetséges az örökletes információ átírása az egyik RNS-molekuláról a másikra, vagy az RNS-molekuláról a DNS-re.

A külső és a belső környezet ingereinek érzékelési és a rájuk való reakció képességét nevezzük ingerlékenységnek. Az állatoknál az ingerekre az idegrendszer közreműködésével adott reakciókat reflexeknek nevezzük. (Hozzatok fel példákat erre növényeknél és állatoknál!)

A mozgás képessége. Tudjátok, hogy a mozgás gyakran különböző ingerekre adott válasz. A mozgás nem csak az állatokra jellemző, de a növényekre is. Emlékezzetek a növények levélállására, ugyanis a levéllemezek úgy helyezkednek el a fényben, hogy teljes mértékben megvilágítódjanak. Sok mikroszkopikus baktérium, egysejtű eukarióta organizmus képes szabadon mozogni a vízben az ostorai segítségével. A sejt citoplazmája folyamatos mozgásban van, ami biztosítja valamennyi összetevőjének kapcsolatát.

Az organizmusok és a szervezet feletti rendszerek egységes biológiai rendszerek, amelyek képesek az önmegújításra, az önszabályozásra és a reprodukcióra.

1. Miért fontos a biológiai szervrendszerek számára az adaptációk kialakításának képessége?

2. Miért lehetetlen a különböző szerveződési szintű biológiai rendszerek létezése a homeosz-tázis fenntartása nélkül? 3. Miért nevezzük a biológiai rendszereket nyíltnak? Próbáljátok bebizonyítani, hogy az ökoszisztémák nyílt rendszerek! 4. Mi a szerepe az ingerlékenységnek a szervezetek normális létezésének szempontjából? 5. Miért lenne lehetetlen az élő anyag evolúciója az örökletes változékonyság nélkül?

A legtöbb soksejtű állatnál a mozgást az izomsejtek biztosítják. Milyen mechanizmusok biztosítják a mozgást a növényeknél?

Tankönyv 10. osztálya számára Biológia és ökológia Osztapcsenko, Bálán,  Kompanec, Ruskovszkij