Sistema biologico: definizione, caratteristiche, livelli e principi

Il mondo intorno a noi tende al caos. E solo i sistemi biologici resistono all'entropia e continuano ad esistere in equilibrio dinamico. Tutti gli oggetti viventi che ci circondano si distinguono per complessità, ordine strutturale e funzionale. Sebbene oggi non esista un'unica definizione di vita, come forma di esistenza della materia, in una certa interpretazione è la possibilità dell'esistenza di un sistema biologico dei più diversi livelli di organizzazione.

Basi interdisciplinari

In ogni campo della scienza, un sistema è un'associazione di elementi funzionali connessi tra loro e destinati a svolgere una funzione. Allo stesso tempo, lo eseguono nel suo insieme e la somma delle unità in questo caso non è uguale al risultato.

Il concetto di un sistema biologico include elementi strutturali viventi che interagiscono e sono interdipendenti. Da queste componenti, una singola entità vivente si forma come un sistema di elementi che nascono gli uni dagli altri e che svolgono una singola funzione, garantendo la vita.

La capacità dei sistemi biologici di creare ordine dal movimento caotico degli atomi che cercano di aumentare l'entropia è la caratteristica più sorprendente e sorprendente della vita. L'ordine è la prima proprietà fondamentale della vita sul nostro pianeta. Altre proprietà della vita sono il metabolismo e l'energia interna ed esterna, la capacità di muoversi e l'irritabilità, la capacità di adattarsi (adattarsi), crescere, sviluppare e produrre il proprio genere.

Livelli di organizzazione della vita

La diversità del mondo organico che ci circonda può essere ridotta condizionalmente a sei livelli di organizzazione di sistemi biologici, tre dei quali sono superorganismi:

• Genetica molecolare A questo livello, lo scambio di sostanze ed energia e la conservazione delle informazioni ereditarie.
• Livello cellulare di organizzazione La cellula come sistema biologico svolge i processi di metabolismo, differenziazione e specializzazione. A questo livello inizia il trasferimento di informazioni ereditarie attraverso le generazioni. il organismi multicellulari inoltre secernono un livello organo-tessuto, formato da cellule altrettanto specializzate che ne eseguono una funzionale.
• Livello organizzativo o ontogenetico. Livello chiave per comprendere la vita. L'organismo olistico (unicellulare o pluricellulare) funziona sulla base dell'espressione del materiale genico ottenuto dalle forme parentali.

E poi inizia l'immortalità

Se ai livelli precedenti dell'organizzazione della materia la vita è finita, dal passo successivo inizia la potenziale immortalità.

• Livello di popolazione specifico. A questo livello, non è l'individuo che entra nel gioco, ma il gruppo - la specie, la popolazione. Un gruppo di organismi di una specie trasmette il suo materiale ereditario di generazione in generazione, adattandosi allo stesso tempo. E diventa un'unità di microevoluzione o speciazione.
• Livello biogeocenotico A questo livello, stiamo parlando della comunità ecologica di varie specie animali e vegetali in una determinata area. Hanno un equilibrio dinamico e una composizione stabile e una costante circolazione di sostanze ed energia.
• L'ultimo livello è la biosfera. Questo è un "film vivente" del nostro pianeta, che è incluso e allo stesso tempo è parte integrante dell'ecosistema globale della Terra.

Forse nel tempo l'umanità aprirà un nuovo livello di organizzazione dei sistemi biologici - interplanetario o galattico. Ma per ora questo è tutto ciò che sappiamo.

Unità e interconnessione

I livelli gerarchicamente coniugati descritti sopra non sono sempre consigliabili per selezionare quando si considera una particolare specie o individuo. Ad esempio, quando si studiano i batteri monocellulari, il concetto di una specie è piuttosto arbitrario - i batteri vivono in ceppi separati, e in termini semplici, le famiglie. E la specie, e la popolazione, e un pezzo della biosfera allo stesso tempo.

La cosa principale è che a qualsiasi livello un sistema biologico è aperto, capace di crescita e sviluppo, una struttura dinamicamente stabile e autoreplicante, in contrasto con i sistemi non viventi: chiusi, statici e inclini al degrado. Puoi prendere in considerazione diversi sistemi biologici, i loro principi saranno sempre gli stessi.

Su ciò che stiamo

Fondamentalmente, tutti i sistemi di vita si basano sui seguenti postulati:

• Composizione chimica unificata Tutti gli esseri viventi sono costituiti dagli stessi elementi dei corpi non viventi. L'unico rapporto è del 98%: carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto.
• Il metabolismo e la loro trasformazione, che forniscono l'omeostasi - la costanza dinamica della composizione.
• Riproduzione di simili sulla base di materiale ereditario (DNA).
• Le proprietà di ereditarietà e variabilità seguono dalla proprietà precedente.
• Sviluppo (cambiamento direzionale) e crescita (aumento degli indicatori quantitativi).
• Irritabilità selettiva (retroazione) alle influenze esterne.
• Discretezza (composta da elementi separati) e integrità (unità funzionale).
• Autoregolazione, che fornisce l'omeostasi.
• Volatilità. Sistemi aperti che richiedono un rifornimento costante di energia dall'ambiente esterno.
• Gerarchia e subordinazione.

Subordinazione e interconnessione

Qualsiasi componente di un sistema biologico è contemporaneamente discreto e completo. La complessità di tutta la vita, che inizia al livello di organizzazione delle biomolecole polimeriche, continua a livelli più alti di organizzazione della vita. E se ai livelli inferiori dei sistemi biologici, la realizzazione stessa delle proprietà del vivente è una condizione necessaria e una premessa ai livelli superiori, quindi con la crescente complessità dell'organizzazione, le proprietà del vivere sono viste sempre più chiaramente.

L'uomo è sempre stato più interessato a se stesso. E noi in articolo considereremo la persona come un sistema biologico. In questo caso, la vita appare a livello della cellula e l'immortalità a livello di popolazioni e di biosfera.

Dove inizia la vita

L'unità strutturale di tutta la vita sul nostro pianeta è una cellula. Questo sistema biologico universale è separato dall'ambiente esterno dalla membrana citoplasmatica. Ci sono cellule con un nucleo (eucarioti), non ci sono nuclei (procarioti). Ci sono molti organelli (piante - cloroplasti, plastidi, mitocondri), ce ne sono assolutamente senza (cellule del tessuto adiposo). La struttura e le componenti di questi elementi costitutivi della vita sono determinati dalle loro funzioni.

Ma è a livello cellulare che si realizzano tutte le proprietà più importanti di tutta la vita sul pianeta Terra.

Di cosa sono fatti i ragazzi e le ragazze?

L'uomo è un sistema biologico con un'organizzazione multilivello e una complessa autoregolamentazione. I seguenti livelli di organizzazione si distinguono nella struttura del nostro corpo:

• Cell. È con la cellula, come unità strutturale, che inizia il nostro organismo (cellula uovo, neurone o cardiomiocita).
• Cloth. Un insieme di cellule con la stessa struttura, il metabolismo e le funzioni sono combinati in 4 tessuti principali del corpo: nervoso, muscolare, connettivo ed epiteliale.
• Organo. La combinazione di diversi tipi di tessuti in una singola struttura, che occupa un posto specifico ed esegue una funzione specifica, è chiamata organi umani (cervello, fegato, reni, milza).
• Sistema. Questo è quando diversi organi, diversi per struttura e posizione, sono combinati in un unico sistema fisiologico (cardiovascolare, nervoso, escretore, respiratorio).
• Organismico. Combinare tutti i livelli precedenti per garantire l'attività vitale dell'intero organismo in condizioni ambientali in costante cambiamento.

Il "film" immortale del pianeta

Non metteremo tra virgolette la prima parola del titolo, poiché manteniamo la certezza che l'umanità non distruggerà il pianeta insieme alla biosfera. Questo guscio della Terra, in cui vivono gli organismi viventi, costituisce solo lo 0,1% della sua massa.

Se distribuimmo l'intera biomassa della biosfera sull'intera superficie del pianeta, questo sarebbe uno strato di 2 millimetri.

Ma già dai primi giorni della comparsa della vita, ha cambiato la "faccia" della Terra. Dobbiamo la presenza di ossigeno nell'atmosfera ai batteri anaerobici che vivevano miliardi di anni fa, per la torba, petrolio, gas e carbone dobbiamo anche ringraziare i batteri unicellulari.

E solo negli ultimi 500 anni l'umanità ha cancellato più di 800 specie dal pianeta che la natura ha creato per milioni di anni. E l'impatto antropogenico sull'ecosistema della Terra continua. Ci sono molte prove a riguardo: un aumento delle buche dell'ozono, cambiamenti climatici e cataclismi geologici più frequenti. Puoi continuare, ma questo è l'argomento di un altro articolo.