Организм
В медицинском словаре организм существо , определяется как любое живое функционирующее как личность . [1] Такое определение порождает больше проблем, чем решает, не в последнюю очередь потому, что концепция личности также сложна. Для определения того, что такое организм, было предложено множество критериев, лишь немногие из них получили широкое признание. Среди наиболее распространенных - то, что организм имеет автономное размножение , рост и метаболизм . Это исключило бы вирусы , несмотря на то, что они развиваются как организмы. Другие проблемные случаи включают колониальные организмы ; Колония эусоциальных насекомых организована адаптивно и имеет зародышевую специализацию : одни насекомые размножаются, другие нет, как клетки в организме животного. Тело сифонофора , желеобразного морского животного, состоит из организмоподобных зооидов , но вся структура выглядит и функционирует во многом как животное, такое как медуза , части которого совместно обеспечивают функции колониального организма.
Биологи-эволюционисты Дэвид Квеллер и Джоан Штрассманн заявляют, что «организменность», качества или атрибуты, которые определяют сущность как организм, эволюционировали в социальном плане, когда группы более простых единиц (начиная с клеток и выше) начали сотрудничать без конфликтов. Они предлагают использовать кооперацию как «определяющую черту» организма. Это будет рассматривать многие типы сотрудничества, включая партнерство грибов и водорослей разных видов в лишайнике или постоянное половое партнерство удильщика как организма.
Этимология
[ редактировать ]Термин «организм» (от древнегреческого ὀργανισμός , происходящего от órganon , что означает инструмент, орудие, инструмент, орган чувств или постижения) [2] [3] впервые появилось в английском языке в 1660-х годах в ныне устаревшем значении органической структуры или организации. [3] Это связано с глаголом «организовать». [3] В своей «Критике суждения» 1790 года Иммануил Кант определил организм как «одновременно организованное и самоорганизующееся существо». [4] [5]
Существуют ли критерии или необходимы ли они
[ редактировать ]
Среди критериев, которые были предложены для определения организма, являются:
- автономное размножение , рост и обмен веществ [7]
- некомпартментируемость – структуру нельзя разделить без потери функциональности. [6] Ричард Докинз определил это как «свойство достаточно разнородной формы, чтобы сделать ее нефункциональной, если разрезать ее пополам». [8] Однако многие организмы можно разрезать на части, которые затем превращаются в целые организмы. [8]
- индивидуальность - сущность одновременно обладает генетической уникальностью, генетической однородностью и автономией. [9]
- иммунный ответ , отделяющий себя от чужого [10]
- «антиэнтропия » , способность поддерживать порядок, концепция, впервые предложенная Эрвином Шрёдингером ; [11] или в другой форме, что Клода Шеннона может теория информации быть использована для идентификации организмов как способных самостоятельно поддерживать свое информационное содержание. [12]
Другие ученые считают, что понятие организма в биологии неадекватно; [13] что концепция индивидуальности проблематична; [14] и с философской точки зрения зададимся вопросом, необходимо ли такое определение. [15] [16] [8]
Проблемные случаи включают колониальные организмы : например, колония эусоциальных насекомых отвечает таким критериям, как адаптивная организация и специализация зародышевой сомы . [17] Если это так, то тот же аргумент или критерий высокого уровня сотрудничества и низкого уровня конфликтов будет включать в себя некоторые мутуалистические (например, лишайники) и сексуальные партнерства (например, удильщики ) в качестве организмов. [18] Если происходит групповой отбор , то группу можно рассматривать как суперорганизм , оптимизированный посредством групповой адаптации . [19]
Другая точка зрения состоит в том, что такие атрибуты, как автономия, генетическая однородность и генетическая уникальность, следует рассматривать отдельно, а не требовать, чтобы организм имел их все; если это так, то биологическая индивидуальность имеет множество измерений, что приводит к появлению нескольких типов организмов. [20]
Организмы на разных уровнях биологической организации
[ редактировать ]
Одноклеточный организм – это микроорганизм, такой как простейший , бактерия или архей , состоящий из одной клетки , которая может содержать функциональные структуры, называемые органеллами . [22]
Многоклеточный организм , такой как животное , растение , гриб или водоросль , состоит из множества клеток, часто специализированных. [22]
Колониальный организм , такой как сифонофор, — это существо, которое функционирует как индивидуальность, но состоит из сообщающихся особей. [8]
Суперорганизм — это колония, например муравьев , состоящая из множества особей, работающих вместе как единая функциональная или социальная единица . [23] [17]
Мьютуализм — это партнерство двух или более видов , каждый из которых обеспечивает некоторые потребности другого. Лишайник бактериальным состоит из грибов и водорослей или цианобактерий с микробиомом ; вместе они способны процветать как своего рода организм, компоненты которого имеют разные функции, в такой среде обитания, как сухие камни, где ни один из них не может расти по отдельности. [18] [21]
Биологи-эволюционисты Дэвид Квеллер и Джоан Штрассман утверждают, что «организмы» развивались социально, поскольку группы более простых единиц (от клеток вверх) начали сотрудничать без конфликтов. Они предлагают использовать кооперацию как «определяющую черту» организма. [18]
| Уровень | Пример | Состав | Метаболизм, рост, воспроизводство | Сотрудничество |
|---|---|---|---|---|
| Вирус | Вирус табачной мозаики | Нуклеиновая кислота , белок | Нет | Нет метаболизма, значит, не живое существо, не организм, говорят многие биологи; [7] но они развиваются, их гены совместно манипулируют хозяином [18] |
| Одноклеточный организм | Парамеция | Одна клетка с органеллами , например ресничками , выполняющими определенные функции. | Да | Межклеточная (межорганизменная) передача сигналов [22] |
| Роящийся протистан | Диктиостелиум (клеточная слизевика) | Одноклеточные амебы | Да | Свободноживущие одноклеточные амебы большую часть жизни; рой и объединяются в многоклеточную слизню, клетки которой специализируются на формировании мертвого стебля и плодового тела. [18] |
| Многоклеточный организм | гриб Грибообразующий | Клетки, сгруппированные в органы для выполнения определенных функций (например, размножения) | Да | Специализация клетки, связь [22] |
| Постоянное сексуальное партнерство | Удильщик | Мужчина и женщина навсегда скреплены вместе | Да | Самец дает мужские гаметы ; женщина обеспечивает все остальные функции [18] |
| мутуализм | Лишайник | Организмы разных видов | Да | Грибок обеспечивает структуру, поглощает воду и минералы; водорослей фотосинтез [18] |
| Присоединилась к колонии | Сифонофор | Зооиды объединились | Да | Специализация организма; межорганизменная передача сигналов [8] |
| Суперорганизм | Муравьиная колония | Лица, живущие вместе | Да | Специализация организма (многие муравьи не размножаются); межорганизменная передача сигналов [23] |
Сэмюэль Диас-Муньос и его коллеги (2016) согласны с точкой зрения Квеллера и Штрассмана о том, что организменность можно полностью измерить степенью сотрудничества и конфликта. Они утверждают, что это помещает организмы в эволюционное время, так что организменность зависит от контекста. Они предполагают, что высокоинтегрированные формы жизни, которые не зависят от контекста, могут развиваться через контекстно-зависимые стадии к полному объединению. [24]
Граничные случаи
[ редактировать ]Вирусы
[ редактировать ]
Вирусы обычно не считаются организмами, поскольку они не способны к автономному размножению , росту , метаболизму или гомеостазу . Хотя вирусы имеют несколько ферментов и молекул, подобных тем, что есть в живых организмах, у них нет собственного метаболизма; они не могут синтезировать органические соединения, из которых они образуются. В этом смысле они подобны неодушевленной материи. [7] У вирусов есть свои собственные гены , и они эволюционируют . Таким образом, аргументом в пользу того, что вирусы следует классифицировать как живые организмы, является их способность эволюционировать и размножаться посредством самосборки. Однако некоторые ученые утверждают, что вирусы не эволюционируют и не размножаются самостоятельно. Вместо этого вирусы развиваются клетками-хозяевами, а это означает, что произошла совместная эволюция вирусов и клеток-хозяев. Если бы клеток-хозяев не существовало, эволюция вируса была бы невозможна. Что касается размножения, вирусы полагаются на механизм репликации хозяев. Открытие вирусов, гены которых кодируют энергетический обмен и синтез белка, подогрело споры о том, являются ли вирусы живыми организмами, но гены имеют клеточное происхождение. Скорее всего, они были приобретены путем горизонтального переноса генов от вирусных хозяев. [7]
| Возможность | Клеточный организм | Вирус |
|---|---|---|
| Метаболизм | Да | Нет, полностью полагаться на клетку-хозяина |
| Рост | Да | Нет, только самостоятельная сборка |
| Воспроизведение | Да | Нет, полностью полагаться на клетку-хозяина |
| Хранят генетическую информацию о себе | ДНК | ДНК или РНК |
| Способен развиваться | Да : мутация , рекомбинация , естественный отбор. | Да : высокая частота мутаций, естественный отбор. |
Существует аргумент в пользу рассмотрения вирусов как клеточных организмов. Некоторые исследователи воспринимают вирусы не только как вирионы, которые, по их мнению, являются всего лишь спорами организма, а как вироклетку — онтологически зрелый вирусный организм, имеющий клеточную структуру. [25] Такой вирус является результатом заражения клетки и проявляет все основные физиологические свойства других организмов: метаболизм , рост и размножение , а значит, и жизнь в его эффективном присутствии. [12] [26]
Органоподобные колонии
[ редактировать ]
Философ Джек А. Уилсон исследует некоторые пограничные случаи, чтобы продемонстрировать, что концепция организма не имеет четкого определения. [8] По его мнению, губки , лишайники , сифонофоры , слизевики и эусоциальные колонии, такие как муравьи или голые землекопы , — все они лежат в пограничной зоне между определенными колониями и определенными организмами (или суперорганизмами). [8]
| Функция | Колониальный сифонофор | Медуза |
|---|---|---|
| Плавучесть | Верхняя часть колонии заполнена газом | Желе |
| Движение | Нектофоры отвечают за перекачку воды. | Тело пульсирует, чтобы перекачивать воду. |
| Кормление | Пальпоны и гастрозооиды поедают добычу и кормят других зооидов. | Щупальца ловят добычу и передают ее в рот. |
| Функциональная структура | Один функциональный человек | Один функциональный человек |
| Состав | Множество зооидов , возможно, особей | Много ячеек |
Синтетические организмы
[ редактировать ]
Ученые и биоинженеры экспериментируют с различными типами синтетических организмов : от химер, состоящих из клеток двух или более видов, до киборгов, включая электромеханические конечности, гибридов, содержащих как электронные, так и биологические элементы, и других комбинаций систем, которые по-разному развивались и создавались. . [27]
Развитый организм принимает свою форму с помощью частично понятных механизмов эволюционной биологии развития , в которых геном направляет сложную серию взаимодействий для создания последовательно более сложных структур. Существование химер и гибридов демонстрирует, что эти механизмы «разумно» устойчивы перед лицом радикально изменившихся обстоятельств на всех уровнях, от молекулярного до организменного. [27]
Синтетические организмы уже принимают разнообразные формы, и их разнообразие будет увеличиваться. Их всех объединяет телеономическое или целеустремленное поведение, которое позволяет им исправлять ошибки многих видов, чтобы достичь любого результата, для которого они предназначены. Такое поведение напоминает разумные действия организмов; интеллект рассматривается как воплощенная форма познания . [27]
Ранняя эволюция организмов
[ редактировать ]Все существующие сегодня организмы обладают самовоспроизводящейся информационной молекулой (геномом), и такая информационная молекула, вероятно, присуща жизни. Таким образом, самые ранние организмы также предположительно обладали самовоспроизводящейся информационной молекулой ( геномом ), возможно, РНК. [28] [29] или информационная молекула, более примитивная, чем РНК. Специфические нуклеотидные последовательности во всех существующих в настоящее время организмах содержат информацию, которая способствует выживанию, размножению и способности приобретать ресурсы, необходимые для размножения, и последовательности с такими функциями, вероятно, возникли на ранних этапах эволюции жизни. Также вероятно, что последовательности выживания, присутствующие на ранних этапах эволюции организмов, включают последовательности, которые способствуют предотвращению повреждений самовоспроизводящейся молекулы и способствуют способности восстанавливать такие повреждения , которые действительно происходят. Исправление некоторых повреждений генома у этих ранних организмов могло включать способность использовать неповрежденную информацию из другого похожего генома посредством процесса рекомбинации (примитивной формы полового взаимодействия ). [30]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Словарь Мосби по медицине, сестринскому делу и медицинским профессиям (10-е изд.). Сент-Луис, Миссури: Эльзевир. 2017. с. 1281. ИСБН 978-0-3232-2205-1 .
- ^ ὄργανον . Лидделл, Генри Джордж ; Скотт, Роберт ; Греко-английский лексикон в проекте «Персей»
- ^ Перейти обратно: а б с «организм (сущ.)» . Интернет-словарь этимологии . Проверено 11 апреля 2024 г.
- ^ Кант, Иммануил , Критика суждения : §65, 5:374.
- ^ Хьюнеман, Филипп (2017). «Возвращение к кантовской концепции организма: основа для возможного синтеза девелопментализма и адаптационизма?». Монист . 100 (3): 373–390. дои : 10.1093/monist/onx016 . JSTOR 26370801 .
- ^ Перейти обратно: а б Розен, Роберт (сентябрь 1958 г.). «Реляционная теория биологических систем» . Вестник математической биофизики . 20 (3): 245–260. дои : 10.1007/BF02478302 . ISSN 0007-4985 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Морейра, Д.; Лопес-Гарсия, ПН (апрель 2009 г.). «Десять причин исключить вирусы из древа жизни». Обзоры природы. Микробиология . 7 (4): 306–311. дои : 10.1038/nrmicro2108 . ПМИД 19270719 . S2CID 3907750 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Уилсон, Джек А. (2000). «Онтологическая бойня: концепции организма и биологические обобщения». Философия науки . 67 : 301–311. дои : 10.1086/392827 . JSTOR 188676 . S2CID 84168536 .
- ^ Сантелисес, Бернабе (апрель 1999 г.). «Сколько существует видов людей?» . Тенденции в экологии и эволюции . 14 (4): 152–155. дои : 10.1016/S0169-5347(98)01519-5 . ПМИД 10322523 .
- ^ Прадеу, Т. (2010). «Что такое организм? Иммунологический ответ». История и философия наук о жизни . 32 (2–3): 247–267. ПМИД 21162370 .
- ^ Байи, Фрэнсис; Лонго, Джузеппе (2009). «Биологическая организация и антиэнтропия» . Журнал биологических систем . 17 (1): 63–96. дои : 10.1142/S0218339009002715 . ISSN 0218-3390 .
- ^ Перейти обратно: а б Пяст, Радослав В. (июнь 2019 г.). «Информация Шеннона, биопоэз Бернала и распределение Бернулли как опоры для построения определения жизни» . Журнал теоретической биологии . 470 : 101–107. Бибкод : 2019JThBi.470..101P . дои : 10.1016/j.jtbi.2019.03.009 . ПМИД 30876803 . S2CID 80625250 .
- ^ Бейтсон, Патрик (февраль 2005 г.). «Возвращение всего организма». Журнал биологических наук . 30 (1): 31–39. дои : 10.1007/BF02705148 . ПМИД 15824439 . S2CID 26656790 .
- ^ Кларк, Э. (2010). «Проблема биологической индивидуальности». Биологическая теория . 5 (4): 312–325. дои : 10.1162/BIOT_a_00068 . S2CID 28501709 .
- ^ Пеппер, Дж.В.; Херрон, доктор медицины (ноябрь 2008 г.). «Нужна ли биологии концепция организма?». Биологические обзоры Кембриджского философского общества . 83 (4): 621–627. дои : 10.1111/j.1469-185X.2008.00057.x . ПМИД 18947335 . S2CID 4942890 .
- ^ Уилсон, Р. (2007). «Биологическое понятие личности». Стэнфордская энциклопедия философии .
- ^ Перейти обратно: а б Фолс, HJ, III; Рафгарден, Дж. (декабрь 2010 г.). «Что такое индивидуальный организм? Перспектива многоуровневого отбора». Ежеквартальный обзор биологии . 85 (4): 447–472. дои : 10.1086/656905 . ПМИД 21243964 . S2CID 19816447 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Квеллер, Дэвид К.; Штрассманн, Джоан Э. (ноябрь 2009 г.). «За пределами общества: эволюция организменности» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 364 (1533): 3143–3155. дои : 10.1098/rstb.2009.0095 . ПМЦ 2781869 . ПМИД 19805423 .
- ^ Гарднер, А.; Графен, А. (апрель 2009 г.). «Захват суперорганизма: формальная теория групповой адаптации» . Журнал эволюционной биологии . 22 (4): 659–671. дои : 10.1111/j.1420-9101.2008.01681.x . ПМИД 19210588 . S2CID 8413751 .
- ^ Сантелисес, Б. (апрель 1999 г.). «Сколько существует видов людей?». Тенденции в экологии и эволюции . 14 (4): 152–155. дои : 10.1016/s0169-5347(98)01519-5 . ПМИД 10322523 .
- ^ Перейти обратно: а б Люкинг, Роберт; Ливитт, Стивен Д.; Хоксворт, Дэвид Л. (2021). «Виды лишайниковообразующих грибов: баланс между концептуальными и практическими соображениями, а также между фенотипом и филогеномикой» . Грибное разнообразие . 109 (1): 99–154. дои : 10.1007/s13225-021-00477-7 . ISSN 1560-2745 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Хайн, Р.С. (2008). Биологический словарь (6-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. п. 461. ИСБН 978-0-19-920462-5 .
- ^ Перейти обратно: а б Келли, Кевин (1994). Вышло из-под контроля: новая биология машин, социальных систем и экономического мира . Бостон: Аддисон-Уэсли. стр. 98 . ISBN 978-0-201-48340-6 .
- ^ Диас-Муньос, Сэмюэл Л.; Бодди, Эми М.; Дантас, Гаутама; Уотерс, Кристофер М.; Бронштейн, Джудит Л. (2016). «Контекстуальная организменность: за пределами закономерностей в процессе возникновения организмов» . Эволюция . 70 (12): 2669–2677. дои : 10.1111/evo.13078 . ISSN 0014-3820 . ПМК 5132100 . ПМИД 27704542 .
- ^ Фортерре, Патрик (4 октября 2012 г.). «Концепция вироцелл и экологическая микробиология» . Журнал ISME . 7 (2): 233–236. дои : 10.1038/ismej.2012.110 . ISSN 1751-7362 . ПМЦ 3554396 . ПМИД 23038175 .
- ^ Бандеа, Клаудиу И. (1983). «Новая теория происхождения и природы вирусов». Журнал теоретической биологии . 105 (4): 591–602. Бибкод : 1983JThBi.105..591B . дои : 10.1016/0022-5193(83)90221-7 . ПМИД 6672474 .
- ^ Перейти обратно: а б с Клоусон, Уэсли П.; Левин, Майкл (1 января 2023 г.). «Бесконечные формы прекраснейших 2.0: телеономия и биоинженерия химерных и синтетических организмов» . Биологический журнал Линнеевского общества . 138 (1): 141. doi : 10.1093/biolinnean/blac116 . ISSN 0024-4066 .
- ^ Невё, М.; Ким, HJ; Беннер, Ю.А. (апрель 2013 г.). «Гипотеза «сильного» мира РНК: пятьдесят лет». Астробиология . 13 (4): 391–403. дои : 10.1089/ast.2012.0868 . ПМИД 23551238 .
- ^ Чех, ТР (июль 2012 г.). «Миры РНК в контексте» . Колд Спринг Харб Перспектива Биол . 4 (7): а006742. doi : 10.1101/cshperspect.a006742 . ПМЦ 3385955 . ПМИД 21441585 .
- ^ Бернштейн Х., Байерли Х.К., Хопф Ф.А., Мишод Р.Э. (сентябрь 1985 г.). «Генетические повреждения, мутации и эволюция пола». Наука . 229 (4719): 1277–81. дои : 10.1126/science.3898363 . ПМИД 3898363 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Древо жизни» . Веб-проект «Древо жизни» .
- «Индексация известных в мире видов» . Вид 2000 . Целью является перечисление всех известных видов.
Элементы природы |
|---|
