Βιολογικό σύστημα: τι είναι, χαρακτηριστικά και συστατικά

Από βιολογική άποψη, η ζωή αναφέρεται σε αυτό που διακρίνει τα ζώα, τα φυτά, τους μύκητες, τους πρωτιστές, τα αρχαία και τα βακτήρια από τις υπόλοιπες φυσικές πραγματικότητες.

Η ζωή συνεπάγεται την ικανότητα των ζωντανών όντων να οργανώνονται σε επίπεδο ιστών, να αναπτύσσονται, να μεταβολίζουν ουσίες, ανταποκρίνονται σε εξωτερικά ερεθίσματα σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό, αναπαράγονται (σεξουαλικά ή ασεξουαλικά) και καλούπι.

Πειράματα όπως αυτό του Μίλερ και η αρχέγονη σούπα του μας έφεραν πιο κοντά στην σύλληψη της ζωής, αφού σε αυτήν μπόρεσαν να συνθέσουν διάφορα οργανικά μόρια από ανόργανα υλικά, τα οποία αντιστοιχούν στις βάσεις των κυττάρων που δημιουργούν όλα τα ζωντανά όντα στον κόσμο πλανήτης. Ακόμα κι έτσι, η εμφάνιση του «είναι» από το «μη ον» εξακολουθεί να είναι άγνωστη, αφού η παραγωγή έμβιων όντων από υλικό που δεν υπήρξε ποτέ ζωντανό εξακολουθεί να είναι μια βιολογική αδυναμία.

Αυτά τα δεδομένα θέτουν σε προοπτική την περίπλοκη πολυπλοκότητα όλων των ζωντανών όντων, από βακτήρια βασικότερο μονοκύτταρο στον άνθρωπο και όλα τα όργανα με εξειδικευμένα κύτταρα που μακιγιάζ.

Για να κατανοήσουμε τις ιδιαιτερότητες κάθε βιολογικού ταξινομητή και τη λειτουργία του, πρέπει να πάμε στον ορισμό του βιολογικού συστήματος και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών που μας αποτελούν. Σήμερα σας λέμε τα πάντα για αυτόν τον συναρπαστικό και ελάχιστα γνωστό όρο.

• Σχετικό άρθρο: «Τα 25 κύρια όργανα του ανθρώπινου σώματος»

Τι είναι ένα βιολογικό σύστημα;

Αν και ακούγεται περιττό, Ο μόνος δυνατός ορισμός που περιγράφει επαρκώς τον όρο που μας απασχολεί σήμερα είναι «ένα πολύπλοκο δίκτυο βιολογικά σχετικών οντοτήτων».

Από την άλλη πλευρά, η Βασιλική Ακαδημία Μηχανικής περιγράφει ένα βιολογικό σύστημα ως ένα σύνολο σχετικών οργάνων και δομών που λειτουργούν σε είναι έτοιμο να εκπληρώσει κάποια φυσιολογική λειτουργία σε ένα ζωντανό ον, όπως το καρδιαγγειακό, το κυκλοφορικό, το αρτηριακό, τα επινεφρίδια και άλλα συστήματα Πολλά. Αυτό το τελευταίο νόημα μπορεί να ισχύει, αλλά αρκετές πολύ ενδιαφέρουσες έννοιες μένουν στο περιθώριο.

Ένα βιολογικό σύστημα, από την άλλη πλευρά, δεν πρέπει να συγχέεται με κανέναν τρόπο ως ζωντανό σύστημα/οργανισμός καθεαυτό. Το σύνολο των συστημάτων επιτρέπει τη ζωή, αλλά ένα σύστημα από μόνο του δεν είναι ζωντανό.

Το βασικό βιολογικό σύστημα: το κύτταρο

Όταν αντιμετωπίζουν αυτόν τον όρο, πολλές πηγές πληροφόρησης καταφεύγουν απευθείας στις έννοιες που ταιριάζουν καλύτερα σε ένα σύστημα: το πεπτικό, για παράδειγμα, το οποίο αποτελείται από μια σειρά οργάνων και αγωγών που μας επιτρέπουν να καταναλώνουμε, να μεταβολίζουμε και να αποβάλλουμε τα υπολείμματα τροφή. Ακόμα κι έτσι, δεν μπορούμε να ξεχνάμε ότι απολύτως όλα τα έμβια όντα σε αυτόν τον πλανήτη αποτελούνται από ένα βιολογικό σύστημα σε μικροσκοπική κλίμακα: το κύτταρο.

Έτσι, ένας στενός ορισμός του κυττάρου είναι η μορφολογική και λειτουργική μονάδα όλων των ζωντανών όντων. Είναι ένα σύνθετο θερμοδυναμικό βιολογικό σύστημα, αφού έχει όλα τα χαρακτηριστικά για να διατηρηθεί στον χρόνο (αν δεν μιλάμε για εξειδικεύσεις). Για να θεωρηθεί ένα κελί ως τέτοιο, πρέπει να πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις:

• Ατομικότητα: όλα τα κύτταρα περιβάλλονται από μια μεμβράνη ή μεμβράνες που τα διακρίνουν από το περιβάλλον, αλλά έχουν πόρους που επιτρέπουν την ανταλλαγή.
• Υδατικό μέσο: το κυτοσόλιο, το ενδοκυτταρικό υγρό στο οποίο επιπλέουν τα απαραίτητα οργανίδια για τον μεταβολισμό των κυττάρων.
• Γενετικό υλικό DNA: το κλειδί για την κληρονομικότητα και το σχηματισμό πρωτεϊνών, δηλαδή της ίδιας της ζωής σε φυσιολογικό και δομικό επίπεδο.
• Πρωτεΐνες, ένζυμα και άλλα βιομόρια που επιτρέπουν ενεργό μεταβολισμό.
• Ικανότητα για διατροφή, ανάπτυξη, διαφοροποίηση, σηματοδότηση και εξέλιξη.

Όπως μπορείτε να παρατηρήσετε, ένα κύτταρο είναι ένα βιολογικό σύστημα αν δούμε τον πρώτο ορισμό που δίνεται: ένα σύνθετο δίκτυο βιολογικά σχετικών οντοτήτων. Σε αυτή την περίπτωση, αντιλαμβανόμαστε ως «οντότητα» κάθε ένα από τα οργανίδια, τη γενετική πληροφορία, το κυτταρόπλασμα και τις μεμβράνες που οριοθετούν τους χώρους τους, οι οποίοι συνδέονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν μια «μεγαλύτερη οντότητα», σε αυτή την περίπτωση, τη βασική δομή για ΖΩΗ.

Moving Up the Evolutionary Ladder: Other Biological Systems

Αν και το κύτταρο είναι το πιο βασικό βιολογικό σύστημα που μπορούμε να περιγράψουμε, ένα από τα θαύματα της ζωής είναι ο συνδυασμός μιας ομάδας κυττάρων σύμφωνα με εξειδικευμένες λειτουργίες. Έτσι προέκυψαν τα ευκαρυωτικά ζωντανά όντα, αυτά που έχουν περισσότερα από ένα κύτταρο στο σώμα μας, σε αντίθεση με τα βακτήρια, τα αρχαία και τα πρωτόζωα, για παράδειγμα.

Σε αυτό το σημείο μιλάμε για συστήματα οργάνων και ιστών, κατανοώντας το «όργανο» ως συνδυασμό διαφόρων ιστών προέλευσης. κύτταρα που σχηματίζουν μια δομική μονάδα επιφορτισμένη με την εκπλήρωση μιας συγκεκριμένης λειτουργίας μέσα σε έναν οργανισμό πολυκυτταρική. Αυτές οι δομές λοιπόν είναι ένα βήμα πάνω από τον ιστό, αλλά ένα βήμα κάτω από το τυπικό βιολογικό σύστημα.

Τι να πούμε εδώ που δεν γνωρίζει ο καθένας από τους αναγνώστες; Το αναπνευστικό σύστημα, το πεπτικό σύστημα, το καρδιαγγειακό σύστημα, το ουροποιητικό σύστημα, το ενδοκρινικό σύστημα, όλα αποτελούνται από ένα δίκτυο αγωγών και οργάνων που ειδικεύονται σε μια σειρά από συγκεκριμένες λειτουργίες και, ως εκ τούτου, θεωρούνται ως βιολογικά συστήματα προς χρήση.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Οι 8 διαφορές μεταξύ φλεβών, αρτηριών και τριχοειδών αγγείων"

Το τελευταίο βήμα: Ο βιολογικός ιστός σε επίπεδο οικοσυστήματος

Οπως μπορεις να φανταστεις, ένα βιολογικό δίκτυο είναι ένα σύστημα που βασίζεται σε διασυνδεδεμένες υπομονάδες μέσα σε ένα σύνολοΓια παράδειγμα, τροφικοί ιστοί σε ένα οικοσύστημα. Καθένα από τα έμβια όντα (οντότητες) που συνθέτουν έναν τροφικό ιστό αποτελείται από πολλαπλά βιολογικά συστήματα αλλά, με τη σειρά τους, είναι μόνο ένα μικρό σημείο στο μεγαλύτερο βιολογικό σύστημα όλων: αυτό που επιτρέπει τη ροή της ενέργειας και τη μονιμότητα των οικοσυστημάτων που αποτελούν πλανήτης.

Δεν είναι τα πάντα για τα αρπακτικά, αφού υπάρχουν και βιολογικά δίκτυα που βασίζονται σε intra και μεσοειδικά χωρίς την ανάγκη θανάτου ζωντανών όντων, για παράδειγμα, την έμμεση μάχη για έναν πόρο ή για τον αναζήτηση συνεργάτη Ένα οικοσύστημα είναι σαν ένας πύργος από μέταλλο: αν αφαιρεθεί ένας από τους θεμελιώδεις πυλώνες, ό, τι βρίσκεται στην κορυφή καταρρέει.

Είναι επίσης απαραίτητο να σημειωθεί ότι, αν και σας δώσαμε το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα όλων, ένα βιολογικό δίκτυο δεν ισχύει μόνο για τα οικοσυστήματα και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ζωντανών όντων. Για παράδειγμα, είναι επίσης ένα βιολογικό δίκτυο σύμφωνα με τον ορισμό που δίνεται για ένα μεταβολικό δίκτυο, αν και σε πολύ μικρότερη κλίμακα από αυτή που αναφέρθηκε προηγουμένως. Οι αλληλένδετες «κουκκίδες» είναι οι χημικές ενώσεις, οι οποίες «ενώνονται» με χημικές αντιδράσεις που προκαλούν τη μία ή την άλλη ουσία μέσω της χρήσης ένζυμα.

Είναι επίσης βιολογικά δίκτυα, για παράδειγμα, νευρωνικά δίκτυα, ρυθμιστικά δίκτυα γονιδίων και δίκτυα που σχηματίζονται από την αλληλεπίδραση μεταξύ των πρωτεϊνών. Εξάλλου, μιλάμε για βιολογικά διασυνδεδεμένες οντότητες ανά πάσα στιγμή σε μεγαλύτερη ή μικρότερη κλίμακα, σωστά;

Η χρήση βιολογικών συστημάτων

Δεν μένουν όλα στα χαρτιά, αφού η περιγραφή ενός βιολογικού συστήματος ή ενός δικτύου μας παρέχει μια ποσότητα απαραίτητων πληροφοριών για την επίλυση αμφιβολιών, κλιματικών ζητημάτων, ακόμη και παθολογιών. Αντιμετωπίζουμε ένα συναρπαστικό πεδίο σε διεπιστημονικό επίπεδο, γιατί ο κυτταρικός μεταβολισμός ενός ζωντανού όντος (κυτταρικό σύστημα) και η ικανότητά του για ανάπτυξη και ανάπτυξη (σύστημα οργάνων) θα επηρεάσουν σε μεγάλο βαθμό την ποσότητα της βιομάζας ότι συμβάλλει σε ένα οικοσύστημα (βιολογικός ιστός/τροφικός ιστός), για παράδειγμα. Δηλαδή: όλα είναι αλληλένδετα.

Έτσι, ορισμένα πειράματα βασίζονται σε προγράμματα υπολογιστών, μαθηματική μοντελοποίηση και προσομοίωση, τα οποία από το Οι βάσεις δεδομένων που δημιουργούνται από ορισμένες τεχνολογίες μπορούν να δημιουργήσουν προγνωστικά υπολογιστικά μοντέλα συστημάτων βιολογικός. Η περιγραφή ενός δικτύου διασυνδεδεμένων οντοτήτων μας επιτρέπει να προβλέψουμε πώς θα συμπεριφερθούν σε ένα δεδομένο σενάριο. Και, χωρίς αμφιβολία, αυτό είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του παρελθόντος, του παρόντος και του μέλλοντος της ανθρώπινης κοινωνίας σε κλιματικό και παθολογικό επίπεδο, μεταξύ πολλών άλλων.

Η ενοποίηση και η συσχέτιση των δεδομένων που παρέχονται από καθένα από τα συστήματα δεν περιορίζεται πλέον αποκλειστικά σε υποκειμενικότητα και ανθρώπινη κατανόηση, γιατί αυτή η μοντελοποίηση υπολογιστή είναι το κλειδί για πολλές περισσότερες διαδικασίες από ό, τι θα μπορούσαμε στην αρχή φαντάζομαι.

Περίληψη

Χωρίς να το θέλουμε, έχουμε ταξιδέψει στην ίδια τη ζωή, από την πρώτη σπίθα της ύπαρξης, το κύτταρο, μέχρι το δίκτυο των βιολογικών συστημάτων. αλληλένδετα που μας επιτρέπουν να βρισκόμαστε σε τρισδιάστατο χώρο που περιβάλλεται από ζωή, δηλαδή τα οικοσυστήματα που αποτελούν το δικό μας πλανήτης.

Τα βιολογικά συστήματα είναι ενέργεια, πολυπλοκότητα, αλληλεπίδραση, αλλά πάνω από όλα επίθετα, είναι ένα μοναδικό πράγμα: η εξήγηση της ίδιας της ζωής. Από το μικρότερο κύτταρο μέχρι το μέγεθος ενός ίδιου του πλανήτη, όλα είναι αλληλένδετα.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Βιολογικό σύστημα, biologyonline.com. Συλλογή στις 20 Δεκεμβρίου σε https://www.biologyonline.com/dictionary/biological-system
• Βιολογικό σύστημα, longdom.org. Συλλογή στις 20 Δεκεμβρίου σε https://www.longdom.org/scholarly/biological-systems-journals-articles-ppts-list-587.html
• Camazine, S., Deneubourg, J. L., Franks, N. R., Sneyd, J., Bonabeau, E., & Theraula, G. (2003). Αυτο-οργάνωση σε βιολογικά συστήματα. Πανεπιστημιακός Τύπος του Πρίνστον.
• Έντελμαν, Γ. M., & Gally, J. ΠΡΟΣ ΤΗΝ. (2001). Εκφυλισμός και πολυπλοκότητα σε βιολογικά συστήματα. Proceedings of the National Academy of Sciences, 98(24), 13763-13768.
• Χάεφνερ, Τζ. W. (2005). Μοντελοποίηση Βιολογικών Συστημάτων:: Αρχές και Εφαρμογές. Springer Science & Business Media.
• Συστημική Βιολογία από τον Prof. Dr.D. José Luis Iborra Πάστορας, επίτιμος ακαδημαϊκός, Ακαδημία Επιστημών της Περιφέρειας της Μούρθια. Συλλογή στις 20 Δεκεμβρίου σε https://www.um.es/acc/la-biologia-de-sistemas/