النظام البيولوجي: ماهيته ، خصائصه ومكوناته

من وجهة نظر بيولوجية ، تشير الحياة إلى ما يميز الحيوانات والنباتات والفطريات والطلائعيات والعتائق والبكتيريا عن بقية الحقائق الطبيعية.

تعني الحياة قدرة الكائنات الحية على تنظيم نفسها على مستوى الأنسجة ، والنمو ، والتمثيل الغذائي المواد ، تستجيب للمنبهات الخارجية إلى حد أكبر أو أقل ، تتكاثر (جنسيًا أو لاجنسيًا) و موت.

لقد قربتنا تجارب مثل ميلر وحساءه البدائي من مفهوم الحياة ، حيث كانا قادرين على تجميع العديد من الأشياء. الجزيئات العضوية من المواد غير العضوية ، والتي تتوافق مع قواعد الخلايا التي تؤدي إلى ظهور جميع الكائنات الحية في العالم كوكب. ومع ذلك ، فإن ظهور "الوجود" من "اللاوجود" لا يزال غير معروف ، حيث أن إنتاج كائنات حية من مادة لم تكن على قيد الحياة لا يزال مستحيلًا بيولوجيًا.

تضع هذه البيانات في الاعتبار التعقيد المعقد لجميع الكائنات الحية ، من البكتيريا أبسط أحادية الخلية للإنسان وجميع الأعضاء ذات الخلايا المتخصصة التي ماكياج. لفهم خصوصيات كل تصنيف بيولوجي وعمله ، علينا أن ننتقل إلى تعريف النظام البيولوجي والتفاعلات بين أولئك الذين يشكلوننا. نخبرك اليوم بكل شيء عن هذا المصطلح المثير وغير المعروف.

• مقالات لها صلة: "الأعضاء الخمسة والعشرون الرئيسية في جسم الإنسان"

ما هو النظام البيولوجي؟

على الرغم من أنها تبدو زائدة عن الحاجة ، التعريف الوحيد الممكن الذي يصف بشكل مناسب المصطلح الذي يشغلنا اليوم هو "شبكة معقدة من الكيانات ذات الصلة بيولوجيًا".

من ناحية أخرى ، تصف الأكاديمية الملكية للهندسة النظام البيولوجي بأنه مجموعة من الأعضاء والهياكل ذات الصلة التي تعمل فيها تم ضبطه على أداء بعض الوظائف الفسيولوجية في كائن حي ، مثل أنظمة القلب والأوعية الدموية والدورة الدموية والشرايين والغدة الكظرية وأنظمة أخرى كثير. قد يكون هذا المعنى الأخير صحيحًا ، ولكن يتم ترك العديد من المفاهيم المثيرة للاهتمام على جانب الطريق.

من ناحية أخرى ، فإن النظام البيولوجي ، لا ينبغي الخلط بأي شكل من الأشكال كنظام / كائن حي في حد ذاته. تسمح مجموعة الأنظمة بالحياة ، لكن النظام في حد ذاته ليس على قيد الحياة.

النظام البيولوجي الأساسي: الخلية

عند معالجة هذا المصطلح ، تلجأ العديد من المصادر الإعلامية مباشرةً إلى المفاهيم التي تناسب النظام بشكل أفضل: الجهاز الهضمي ، على سبيل المثال ، والذي يتكون من سلسلة من الأعضاء والقنوات التي تسمح لنا بابتلاع واستقلاب وإخراج البقايا طعام. ومع ذلك ، لا يمكننا أن ننسى أن جميع الكائنات الحية على هذا الكوكب تتكون من نظام بيولوجي على نطاق مجهري: الخلية.

وبالتالي ، فإن التعريف الضيق للخلية هو الوحدة المورفولوجية والوظيفية لجميع الكائنات الحية. إنه نظام بيولوجي حراري ديناميكي معقد ، لأنه يحتوي على جميع الخصائص للحفاظ على نفسه بمرور الوقت (إذا لم نتحدث عن التخصصات). لكي يتم اعتبار الخلية على هذا النحو ، يجب أن تفي بالمتطلبات التالية:

• الفردية: جميع الخلايا محاطة بغشاء أو أغشية تميزها عن البيئة ولكن لها مسام تسمح بالتبادل.
• الوسط المائي: العصارة الخلوية ، السائل داخل الخلايا الذي تطفو فيه العضيات الأساسية لعملية التمثيل الغذائي للخلية.
• المادة الوراثية للحمض النووي: مفتاح الوراثة وتكوين البروتينات ، أي الحياة نفسها على المستوى الفسيولوجي والبنيوي.
• البروتينات والإنزيمات والجزيئات الحيوية الأخرى التي تسمح بعملية التمثيل الغذائي النشطة.
• القدرة على التغذية والنمو والتمايز والتشوير والتطور.

كما يمكنك أن تلاحظ ، الخلية هي نظام بيولوجي إذا نظرنا إلى التعريف الأول المقدم: شبكة معقدة من الكيانات ذات الصلة بيولوجيًا. في هذه الحالة ، نتصور "ككيان" كل من العضيات والمعلومات الجينية والعصارة الخلوية والأغشية التي تحديد مساحاتهم المترابطة لإحداث "كيان أكبر" ، في هذه الحالة ، الهيكل الأساسي لـ الحياة.

الارتقاء في السلم التطوري: أنظمة بيولوجية أخرى

على الرغم من أن الخلية هي أبسط نظام بيولوجي يمكننا وصفه ، إن إحدى معجزات الحياة هي اتحاد مجموعة من الخلايا حسب وظائف متخصصة. هذه هي الطريقة التي نشأت بها الكائنات الحية حقيقية النواة ، تلك التي لديها أكثر من خلية واحدة في أجسامنا ، على عكس البكتيريا والعتائق والطفيليات ، على سبيل المثال.

في هذه المرحلة ، نتحدث عن أنظمة الأعضاء والأنسجة ، وفهم "العضو" باعتباره ارتباطًا بأنسجة مختلفة المنشأ. الخلايا التي تشكل وحدة هيكلية مسؤولة عن أداء وظيفة معينة داخل الكائن الحي متعدد الخلايا. هذه الهياكل هي خطوة واحدة فوق الأنسجة ، ولكنها خطوة واحدة تحت النظام البيولوجي النموذجي.

ماذا يمكن أن نقول هنا أن كل من القراء لا يعرف؟ الجهاز التنفسي ، الجهاز الهضمي ، الجهاز القلبي الوعائي ، الجهاز البولي ، جهاز الغدد الصماء، كل منهم يتكون من شبكة من القنوات والأعضاء المتخصصة في سلسلة من الوظائف المحددة ، وبالتالي ، يتم تصورها كنظم بيولوجية لاستخدامها.

• قد تكون مهتمًا بـ: "الاختلافات الثمانية بين الأوردة والشرايين والشعيرات الدموية"

الخطوة الأخيرة: الويب البيولوجي على مستوى النظام البيئي

كما يمكنك أن تتخيل ، الشبكة البيولوجية هي نظام يعتمد على وحدات فرعية مترابطة داخل كلعلى سبيل المثال ، الشبكات الغذائية في نظام بيئي. كل من الكائنات الحية (الكيانات) التي تشكل شبكة غذائية تتكون من أنظمة بيولوجية متعددة ولكنها بدورها هي واحدة فقط نقطة صغيرة في أكبر نظام بيولوجي على الإطلاق: النظام الذي يسمح بتدفق الطاقة واستمرارية النظم البيئية التي يتكون منها كوكب.

لا يتعلق كل شيء بالافتراس ، حيث توجد أيضًا شبكات بيولوجية تعتمد على intra و بين الأنواع دون الحاجة إلى موت الكائنات الحية ، على سبيل المثال ، القتال غير المباشر من أجل مورد أو من أجل ابحث عن شريك يشبه النظام البيئي برجًا مصنوعًا من المعدن: إذا تمت إزالة أحد الأعمدة الأساسية ، فإن كل شيء موجود على القمة ينهار.

من الضروري أيضًا ملاحظة أنه على الرغم من أننا قدمنا ​​لك المثال الأكثر نموذجية للجميع ، شبكة بيولوجية لا ينطبق فقط على النظم البيئية والتفاعلات بين الكائنات الحية. على سبيل المثال ، إنها أيضًا شبكة بيولوجية وفقًا للتعريف المقدم لشبكة التمثيل الغذائي ، على الرغم من أنها على نطاق أصغر بكثير من الشبكة المذكورة سابقًا. في هذه الحالة ، كل من "النقاط" المترابطة هي المركبات الكيميائية ، التي "تتحد" بواسطة تفاعلات كيميائية تؤدي إلى مادة أو أخرى من خلال استخدام الانزيمات.

وهي أيضًا شبكات بيولوجية ، على سبيل المثال ، الشبكات العصبية ، وشبكات تنظيم الجينات والشبكات التي تشكلت عن طريق التفاعل بين البروتينات. بعد كل شيء ، نحن نتحدث عن كيانات مترابطة بيولوجيًا في جميع الأوقات على نطاق أكبر أو أصغر ، أليس كذلك؟

استخدام النظم البيولوجية

لا يبقى كل شيء على الورق ، لأن وصف النظام البيولوجي أو الشبكة يزودنا بكمية من المعلومات الأساسية لحل الشكوك والقضايا المناخية وحتى الأمراض. نحن نواجه مجالًا مثيرًا على مستوى متعدد التخصصات ، لأنه الأيض الخلوي للكائن الحي (النظام الخلوي) وقدرته على النمو والتطور (نظام العضو) سيؤثر إلى حد كبير على كمية الكتلة الحيوية أنه يساهم في نظام بيئي (شبكة بيولوجية / شبكة غذائية) ، على سبيل المثال. هذا هو: كل شيء مترابط.

وهكذا ، تعتمد بعض التجارب على برامج الكمبيوتر ، والنمذجة والمحاكاة الرياضية ، والتي من يمكن لقواعد البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة تقنيات معينة إنشاء نماذج حسابية تنبؤية للأنظمة بيولوجي. يسمح لنا وصف شبكة من الكيانات المترابطة بالتنبؤ بكيفية تصرفها في سيناريو معين. ومن دون شك ، هذا أمر حيوي لفهم ماضي وحاضر ومستقبل المجتمع البشري على المستوى المناخي والمرضي ، من بين أشياء أخرى كثيرة.

لم يعد تكامل وترابط البيانات التي يوفرها كل نظام مقيدًا فقط بالذاتية و فهم الإنسان ، لأن نمذجة الكمبيوتر هذه هي المفتاح للعديد من العمليات أكثر مما كنا نستطيع في البداية يتصور.

ملخص

دون الرغبة في ذلك ، سافرنا عبر الحياة نفسها ، من الشرارة الأولى للوجود ، الخلية ، إلى شبكة الأنظمة البيولوجية. مترابط يسمح لنا بأن نكون في فضاء ثلاثي الأبعاد محاطين بالحياة ، أي الأنظمة البيئية التي تشكل منطقتنا كوكب.

الأنظمة البيولوجية هي الطاقة والتعقيد والتفاعل ، ولكن قبل كل شيء الصفات ، فهي شيء فريد: تفسير الحياة نفسها. من أصغر خلية إلى حجم الكوكب نفسه ، كل شيء مترابط.

المراجع الببليوجرافية:

• النظام البيولوجي ، biologyonline.com. تم جمعها في 20 ديسمبر في https://www.biologyonline.com/dictionary/biological-system
• النظام البيولوجي ، longdom.org. تم جمعها في 20 ديسمبر في https://www.longdom.org/scholarly/biological-systems-journals-articles-ppts-list-587.html
• كامازين ، إس ، دينيوبورج ، ج. L. ، فرانكس ، ن. R. ، Sneyd ، J. ، Bonabeau ، E. ، & Theraula ، G. (2003). التنظيم الذاتي في النظم البيولوجية. مطبعة جامعة برينستون.
• إيدلمان ، ج. م ، وجالي ، ج. ل. (2001). الانحطاط والتعقيد في النظم البيولوجية. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، 98 (24) ، 13763-13768.
• هيفنر ، ج. دبليو. (2005). نمذجة النظم البيولوجية:: المبادئ والتطبيقات. Springer Science & Business Media.
• بيولوجيا الأنظمة: أ.د. د. خوسيه لويس إيبورا باستور ، أكاديمي فخري ، أكاديمية العلوم في منطقة مورسيا. تم جمعها في 20 ديسمبر في https://www.um.es/acc/la-biologia-de-sistemas/