KRUŽIMO...KRUŽIMO... By Slobodan Veljković in Dunavom šibaju razni vetrovi Ljudi se već dugo zanimaju za žive stvari – koliko različitih vrsta postoji, kako izgledaju, gde žive, kako su povezane i kako se ponašaju. Naučnici traže odgovore na ova i mnoga druga pitanja o organizmima koji nastanjuju Zemlju. Preciznije, oni nastoje da razviju koncepte, načela i teorije koji omogućavaju ljudima da bolje razumeju živo okruženje. Živi organizmi su sačinjeni od istih sastojaka kao i sva druga materija, uključuju istu vrstu preobražaja energije i kreću se koristeći iste osnovne vrste sila. Prema tome, sva fizička načela razmatrana u Glavi 4, Fizičko okruženje, odnose se na život kao i na zvezde, kišne kapi i televizore. Ali živi organizmi imaju i osobine koje se mogu najbolje razumeti primenom nekih drugih načela. Ova glava nudi smernice u okviru osnovnog znanja o tome kako živa bića funkcionišu i kako interaguju jedna sa drugim i sa svojim okruženjem. Ova glava se svodi na šest glavnih tema: raznovrsnost života, kroz biološke osobine organizama na Zemlji; prenos naslednih osobina sa prethodne generacije na sledeću; građa i funkcionisanje ćelija, osnovnih gradivnih jedinica svih organizama; međusobnu zavisnost svih organizama i njihovog okruženja; tok materije i energije kroz cikluse života na velikim skalama; kako biološka evolucija objašnjava sličnosti i raznovrsnosti života. RAZNOVRSNOST ŽIVOTA Postoje milioni različitih vrsta organizama koji naseljavaju Zemlju u svakom trenutku – neki međusobno veoma slični, neki vrlo različiti. Biolozi svrstavaju organizme u hijerarhije grupa i podgrupa na osnovu sličnosti i razlika u njihovoj građi i ponašanju. Jedna od najopštijih razlika među organizmima je između biljaka, koje dobijaju energiju direktno iz Sunčeve svetlosti, i životinja, koje se hrane energijki bogatom hranom koju su napravile biljke. Nisu, međutim, svi organizmi očigledno biljke ili životinje. Na primer, postoje jednoćelijski organizmi bez organizovanog ćelijskog jezgra (bakterije) koje su svrstane kao odvojena grupa. Životinje i biljke mogu biti vrlo različitog oblika, sa različitom opštom građom i rasporedom unutrašnjih delova koji izvode osnovne operacije poput pravljenja ili nalaženja hrane, izdvajanja energije i materije iz nje, sinteze novih materija i razmnožavanja. Kada naučnici klasifikuju organizme, oni uzimaju u obzir detalje anatomije kao bitnije naspram ponašanja ili spoljnog izgleda. Na primer, zbog takvih osobina kao što su mlečne žljezde ili struktura mozga, kitovi i slepi miševi su po klasifikaciji sličniji jedni drugima nego kitovi ribama ili slepi miševi pticama. Na drugačijem nivou srodnosti, psi su svrstani zajedno s ribama po tome što imaju kičmu, sa kravama po tome što imaju krzno, a sa mačkama po tome što su mesojedi. Za organizme koji se razmnožavaju polno, bološki definisana vrsta obuhvata sve organizme koji se mogu spariti jedni sa drugima da proizvedu plodne potomke. Definicija vrste nije precizna; postoje granični slučajevi gde je teško doneti odluku o preciznoj klasifikaciji određenog organizma. Uistinu, klasifikacioni sistemi nisu deo prirode. Ti sistemi predstavljaju okvir koji su biolozi napravili za lakše opisivanje mnoštva raznovrsnih organizama, i iz kojeg se uočavaju veze između živih bića i zaokružuju istraživačka pitanja. Raznovrsnost oblika života na Zemlji je očigledna ne samo na osnovu ispitivanja sličnosti i razlika u anatomiji ili ponašanju organizama, već i na osnovu sličnosti i razlika između njihovih molekula. Najsloženiji molekuli izgrađeni u živim bićima su lanci manjih molekula. Različite vrste malih molekula su prilično slične u svim oblicima života, ali su osobina određene vrste specifični nizovi sastojaka koji sačinjavaju vrlo složene molekule. Na primer, DNK molekuli su dugački lanci svega četiri vrste manjih molekula, a čiji tačan raspored kodira genetičke (genetske) informacije. Bliskost ili udaljenost između organizama može biti izvedena i iz stepena u kojem su njihovi DNK lanci slični. Povezanost organizama izvedena iz sličnosti u njihovoj molekulskoj strukturi gotovo se poklapa sa klasifikacijom napravljenom na osnovu anatomskih sličnosti. Održavanje raznovrsnosti biljnih i životinjskih vrsta je veoma važno jer naš opstanak zavisi od dve mreže ishrane iz kojih dobijamo energiju i materije neophodne za život. Jedna mreža počinje sa mikroskopskim okeanskim biljkama i morskim travama i uključuje životinje koje se hrane njima i životinje koje se hrane tim životinjama. Druga mreža počinje kopnenim biljkama i uključuje životinje koje se hrane njima i tako dalje. Duboke međuzavisnosti među vrstama stabilizuju ove mreže ishrane. Mali poremećaji na određenom mestu dovode do promena koje nastoje na kraju da rekonstruišu prvobitni sistem. Veliki poremećaji živih populacija ili njihovih životnih okruženja, međutim, mogu dovesti do nepovratnih promena u mrežama ishrane. Održavanje raznovrsnosti povećava verovatnoću da će neke vrste imati osobine povoljne za preživljavanje u izmenjenim uslovima. NASLEĐIVANJE Dobro je poznato da su potomci nalik svojim roditeljima, mada pokazuju i neke varijacije: potomci se razlikuju u po nečemu od svojih roditelja a i jedni od drugih. Tokom mnogo generacija, ove razlike se nakupljaju, pa organizmi mogu biti vrlo različiti u izgledu i ponašanju od svojih dalekih predaka. Na primer, ljudi su uzgajali domaće životinje i biljke birajući željene osobine; rezultat su moderne vrste pasa, mačaka, živine, stoke, voća i žitarica koje su očevidno različite od prethodnih. Neke promene – u žitaricama, naprimer – mogu biti toliko velike da dovode do pojave nove vrste. U stvari, dešava se da se neke grane potomaka iste roditeljske vrste toliko razlikuju da više ne mogu međusobno da se pare. Uputstva za razviće se prosleđuju sa roditelja na potomke kroz hiljade gena, od kojih je svaki, kao što se sada zna, deo molekula DNK. Potomci apolnih organizama (klonovi) nasleđuju sve roditeljske gene. U polnom razmnožavanju biljaka i životinja, specijalizovana ćelija iz ženske jedinke spaja se sa specijalizovanom ćelijom muške jedinke. Svaka od ovih polnih ćelija sadrži nepredvidivo odabranu polovinu roditeljevih genetskih informacija. Kada se muška polna ćelija spoji sa ženskom ćelijom tokom oplodnje, obrazuje se nova ćelija sa jednim kompletnim skupom uparenih genetskih informacija, kombinacijom polovina od svakog roditelja. Kako se oplođena ćelija umnožava da bi obrazovala embrion ili semenku ili odraslu jedinku, kombinovani skup gena se kopira u svaku novu ćeliju. Sortiranje i kombinovanje gena tokom polnog razmnožavanja dovodi do velike raznovrsnosti genskih kombinacija kod potomaka dva roditelja. Postoje milioni različitih mogućih kombinacija gena u polovinama koje se nalaze u svakoj polnoj ćeliji, a isto tako postoje milioni mogućih kombinacija takvih ženskih i muških polnih ćelija. Međutim, nova mešanja gena nisu jedini izvor raznovrsnosti u osobinama organizama. Iako genetske instrukcije mogu biti prenesene praktično neizmenjene hiljadama generacija, povremeno neke od informacija u ćelijskoj DNK bivaju izmenjene. Brisanja, umetanja ili zamene DNK delova događaju se spontano prilikom slučajnih grešaka u kopiranju, ili mogu biti izazvana hemikalijama ili zračenjem. Ukoliko se mutirani gen nalazi u polnoj ćeliji organizma, njegove kopije mogu da se prenesu na potomke, postaju deo njihovih ćelija i mogućno prenose potomcima nove ili izmenjene osobine. Neke od ovih promenjenih osobina mogu da povećaju sposobnost organizma da preživi i da se razmnožava, neke mogu da smanje tu sposobnost, a neke mogu da budu bez ikakvog uticaja. ĆELIJE Svi samo-replicirajući oblici života sačinjeni su od ćelija – od jednoćelijskih bakterija do slonova, sačinjenih od biliona ćelija. Iako nekolicina džinovskih ćelija, poput kokošjeg jajeta, mogu biti viđene golim okom, većina ćelija je mikroskopske veličine. Mnoge osnovne funkcije organizma odvijaju se upravo na ćelijskom nivou: sinteza proteina, izvlačenje energije iz hranljivih sastojaka, replikacija itd. Sve žive ćelije imaju slične vrste složenih molekula koji su uključeni u ove osnovne žvotne aktivnosti. Ovi molekuli interaguju u buljonu, koji se 2/3 sastoji od vode, okruženom membranom koja kontroliše šta može da uđe i izađe iz njega. U složenijim ćelijama neke od uobičajenih vrsta molekula su organizovane u strukture koje izvode iste osnovne funkcije ali mnogo efikasnije. Konkretno, jedro obuhvata DNK a proteinski skelet pomažu organizaciju operacija. Uz osnovne ćelijske funkcije uobičajene za sve ćelije, većina ćelija u višećelijskim organizmima obavlja i neke specijalne zadatke koje ostale ne izvode. Na primer, žlezde luče hormone, mišićne ćelije se skraćuju, a nervne ćelije provode električne signale. Molekuli u ćeliji su sačinjeni od atoma malog broja elemenata – uglavnom ugljenika, vodonika, azota, kiseonika, fosfora i sumpora. Atomi ugljenika, zbog svoje male veličine i četiri valentna elektrona mogu da se vezuju za druge atome ugljenika u lance i prstenove obrazujući velike i složene molekule. Većina ovih molekulskih interakcija u ćeliji odigrava se u vodenom rastvoru i zahteva zaista uzak opseg temperatura i kiselosti. Na niskim temperaturama reakcije se odigravaju suviše sporo, dok visoke temperature ili ekstremne vrednosti kiselosti mogu nepovratno da unište trukturu proteinskih molekula. Čak i male promene u kiselosti mogu da promene molekule i način na koji oni interaguju. Zbog toga, i jednoćelijski i višećelijski organizmi imaju molekule koji omogućuju održavanje kiselosti u ćeliji unutar neophodnog opsega. Rad jedne ćelije odvija se preko mnoštva različitih molekula koje ona proizvodi, uglavnom proteina. Proteinski molekuli su dugački, uglavnom sklupčani lanci sačinjeni od oko 20 različitih vrsta amino-kiselina. Funkcija svakog proteina zavisi od specifičnog redosleda amino-kiselina i oblika koji lanac poprima kao posledica privlačenja između različitih delova lanca. Neki od proizvedenih molekula potpomažu kopiranje genetskih informacija, popravku ćelijskih struktura, pomažu drugim molekulima u ulasku ili izlasku iz ćelije i uopšteno u katalizi i regulisanju molekulskih interakcija. U specijalizovanim ćelijama postoje proteini koji mogu da prenose kiseonik, da utiču na kontrakcije, da reaguju na spoljašnje nadražaje ili da postanu građa za kosu, nokte i druge telesne strukture. Opet u nekim trećim ćelijama, proizvedeni molekuli mogu biti izlučeni da služe kao hormoni, antitela ili razlažući enzimi. Genetičke informacije upisane u DNK molekulima sadrže uputstva za gradnju proteina. Ovaj zapis je praktično isti u svim oblicima života. Odatle, naprimer, ako se gen iz ljudske ćelije stavi u bakteriju, hemijska mašinerija bakterije će pratiti uputstva tog gena i napraviti identičan protein koji bi bio napravljen u ljudskoj ćeliji. Promena u samo jednom atomu u DNK molekulu, koja može biti učinjena hemikalijama ili zračenjem, može da promeni protein koji se pravi. Takva mutacija DNK segmenta može da bude bez uticaja, može da smrtonosno poremeti rad ćelije, ili može da promeni proces u ćeliji na značajan način (na primer, može da potpomogne nekontrolisanu replikaciju, kao kod raka). Sve ćelije organizma su potomci jedne jedine oplođene jajne ćelije i imaju iste DNK informacije. Tokom uzastopnih ćelijskih deoba, male razlika u ćelijskom trenutnom okruženju utiču da se nove ćelije razvijaju sa malim razlikama, aktiviranjem ili deaktiviranjem različitih delova DNK informacija. Nove generacije ćelija razlikuju se još više i konačno sazrevaju u sasvim različite ćelije poput žlezdi, mišićnih i nervnih ćelija. Složene interakcije između bezbrojnih vrsta molekula u ćeliji mogu da izazovu posebne cikluse aktivnosti, poput rasta i deobe. Kontola ćelijskih procesa takođe dolazi spolja: na ponašanje ćelije mogu da utiču molekuli iz drugih delova organizma ili iz drugih organizama (naprimer hormoni i neurotransmiteri) koji se kače za ćelijsku membranu ili prolaze kroz nju i menjaju brzine reakcija među ćelijskim sastojcima.
Posted on: Fri, 19 Jul 2013 23:07:12 +0000
Trending Topics
Recently Viewed Topics
© 2015