Organisme
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En biologie , un organisme est tout contiguë vie système (tels que des animaux , des champignons , micro-organisme, ou plante ). Dans au moins une certaine forme, tous les types d'organismes sont capables de réponse à stimuli, la reproduction, la croissance et le développement et l'entretien des homéostasie dans son ensemble stable.
Un organisme peut être soit unicellulaires (une seule cellule) ou, comme dans le cas des humains, comporter plusieurs billions de cellules regroupées en spécialisée tissus et organes. Le terme multicellulaires (nombre de cellules) décrit tout organisme constitué de plus d'une cellule.
Tous les organismes vivants sur Terre sont répartis dans les eucaryotes et Les procaryotes fonction de la présence ou de l'absence de véritable les noyaux dans leur cellule. Les procaryotes représentent deux séparés domaines, les bactéries et Archaea. Les organismes eucaryotes, avec une membrane délimitée noyau cellulaire, contenir également organelles, à savoir les mitochondries et (dans les usines) plastes, généralement considérés comme provenant de bactéries symbiotiques. Champignons , animaux et plantes sont des exemples de espèces qui sont les eucaryotes.
En 2002 Thomas Cavalier-Smith a proposé une clade, Neomura, qui regroupe la Archaea et Eukarya . Neomura est supposé avoir évolué à partir de bactéries , et plus spécifiquement à partir de Actinobacteria. Voir Ordre de Eubacteria ramification.
Étymologie
Le terme «organisme» ( grec ὀργανισμός - organismos, de la Grèce antique ὄργανον - organon », instrument, mettre en œuvre, outil, organe des sens ou de l'appréhension») est apparu dans la langue anglaise en 1701 et a pris sa définition actuelle en 1834 ( Oxford English Dictionary). Il est directement liée à l'expression «organisation». Il ya une longue tradition de définir les organismes comme des êtres d'auto-organisation.
Il ya eu beaucoup de controverse récente sur la meilleure façon de définir l'organisme et en effet de savoir si ou non une telle définition est nécessaire. Plusieurs contributions sont des réponses à la suggestion que la catégorie des «organisme» pourrait bien ne pas être suffisante en biologie.
Sémantique
Le mot organisme peut généralement être définie comme un ensemble de molécules fonctionnant comme un ensemble plus ou moins stable qui présente les propriétés de la vie. Cependant, de nombreuses sources proposent des définitions qui excluent virus et théoriquement possible l'homme-fait non biologiques formes de vie. Les virus dépendent de la machinerie biochimique d'une cellule hôte pour la reproduction.
Chambres de référence en ligne fournit une définition large: "toute structure vivante, comme une plante, animal, champignon ou une bactérie, capable d'une croissance et de la reproduction".
En termes multicellulaires, «organisme» décrit habituellement toute l'assemblée hiérarchique des systèmes (par exemple circulatoire, digestif, ou reproduction) eux-mêmes collections de organes; ceux-ci sont, à leur tour, des collections de tissus, qui sont eux-mêmes réalisés en cellules . Dans certaines usines et le nématode Caenorhabditis elegans, cellules individuelles sont totipotentes.
Un superorganisme est un organisme constitué de nombreuses personnes travaillant ensemble comme un seul fonctionnel ou unité sociale.
Vie non cellulaire
Les virus ne sont généralement pas considérés comme des organismes parce qu'ils sont incapables de autonome la reproduction, la croissance ou métabolisme. Cette controverse est problématique parce que certains organismes cellulaires sont également incapables de survie indépendante (mais pas indépendante du métabolisme et de la procréation) et vivent comme des parasites intracellulaires obligatoires. Bien que les virus ont quelques enzymes et molécules caractéristiques des organismes vivants, ils ne ont pas le métabolisme de leur propre et ne peuvent pas synthétiser et organiser les composés organiques qui les composent. Naturellement, ce qui exclut la reproduction autonome et ils ne peuvent être passivement répliqué par la machinerie de la cellule hôte . En ce sens, ils sont similaires à la matière inanimée. Les virus soutenir aucun métabolisme indépendant et organismes sont donc généralement pas comptabilisés, ils ne ont leur propre gènes et ils ne évoluent par des mécanismes similaires par lequel les organismes évoluent.
L'argument le plus commun à l'appui des virus comme des organismes vivants est leur capacité à subir l'évolution et de reproduire à travers l'auto-assemblage. Certains scientifiques soutiennent que les virus ne évoluent, ni auto-reproduire. En fait, les virus se dégagent de leurs cellules hôtes, ce qui signifie qu'il n'y a co-évolution des virus et des cellules hôtes. Si les cellules hôtes ne existaient pas, l'évolution virale serait impossible. Ce ne est pas vrai pour les cellules. Si les virus ne existent pas, la direction de l'évolution pourrait être différente; cependant, la capacité d'évoluer ne serait pas affectée. Quant à la reproduction, les virus se appuient entièrement sur les machines de hôtes à se reproduire. La découverte de megagenoms virales avec des gènes codant pour le métabolisme énergétique et la synthèse des protéines a alimenté le débat pour savoir si les virus appartiennent à la arbre de la vie. La présence de ces gènes suggère que les virus pourraient métaboliser dans le passé. Il a été trouvé par la suite que les gènes codant pour le métabolisme de l'énergie et de protéines sont d'origine cellulaire. Très probablement, ils ont été acquis grâce transfert horizontal de gènes à partir d'hôtes viraux.
Un autre bon argument contre les virus mise sur l'arbre de vie est leur origine polyphylétique. Les virus ne partagent des caractéristiques homologues ni avec des organismes cellulaires, ni avec d'autres virus. Comme il est impossible de retracer l'évolution virale retour à la dernier ancêtre universel, il est également impossible de les placer sur l'arbre de vie, qui est basée sur l'homologie des gènes.
La terminologie organisationnelle
Tous les organismes sont classés par la science de la Taxinomie en soit taxons ou clades.
Les taxons sont des groupes d'organismes, qui vont du général (classé domaine) au particulier ( espèces ). Un large système de grades dans l'ordre hiérarchique est:
Pour donner un exemple, Homo sapiens est le binôme latin équivalence pour les humains modernes. Tous les membres de l'espèce sapiens sont, au moins en théorie, génétiquement capables de se croiser. Plusieurs espèces peuvent appartenir à un genre, mais les membres de différentes espèces dans un genre sont incapables de se croiser pour produire une descendance fertile. Homo, ne dispose toutefois une espèces survivantes (les sapiens), Homo erectus , Homo neanderthalensis , etc. ayant devenus éteints milliers d'années. Plusieurs genres appartiennent à la même famille et ainsi de suite jusqu'à la hiérarchie. Finalement, le royaume pertinent ( Animalia , dans le cas des humains) est placé dans l'un des trois domaines en fonction de certaines caractéristiques génétiques et structurelles.
Tous les organismes vivants connus de la science sont donnés classement par ce système de telle sorte que les espèces au sein d'une famille en particulier sont plus étroitement liées et génétiquement semblables que les espèces au sein d'un embranchement particulier.
Comme les virus ne sont pas des organismes vivants, leur classification est une tâche difficile. Dans un premier temps, les virus ont été classés en fonction de leurs hôtes: virus de plantes, virus animaux, bactériophages. Plus tard, ils ont été classés par la maladie qu'ils causent. Par exemple, les virus respiratoires, entériques. Or, les virus sont classés sur la base de la teneur en acide nucléique, la capside de symétrie et la présence ou l'absence de l'enveloppe.
Chimie
Organismes sont des systèmes chimiques complexes, organisés de façon à promouvoir la reproduction et une certaine mesure de la durabilité ou la survie. Les mêmes lois qui régissent la chimie non-vie régissent les processus chimiques de la vie . Ce sont généralement les phénomènes d'organismes entiers qui déterminent leur aptitude à un environnement et donc la survie de leur ADN à base de gènes.
Les organismes doivent clairement leur origine, le métabolisme, et de nombreuses autres fonctions internes aux phénomènes chimiques, en particulier la chimie de grosses molécules organiques. Les organismes sont des systèmes complexes de composés chimiques qui, grâce à l'interaction et de l'environnement, jouent une grande variété de rôles.
Les organismes sont des systèmes chimiques semi-fermés. Bien qu'ils sont des unités individuelles de la vie (comme la définition exige), ils ne sont pas fermés à l'environnement autour d'eux. Pour faire fonctionner en permanence qu'ils prennent et libèrent de l'énergie. Autotrophes produisent de l'énergie utilisable (sous la forme de composés organiques) en utilisant la lumière du soleil ou de composés inorganiques tout hétérotrophes prennent dans les composés organiques de l'environnement.
Le principal élément chimique dans ces composés est le carbone . Les propriétés physiques de cet élément telles que sa grande affinité pour la liaison avec d'autres petits atomes, y compris d'autres atomes de carbone, et sa petite taille qui en fait capable de former des liaisons multiples, il est idéal que la base de la vie biologique. Il est capable de former de petits composés à trois atome (tels que le dioxyde de carbone ), ainsi que de grandes chaînes de plusieurs milliers d'atomes qui peuvent stocker des données ( acides nucléiques), détiennent cellules ensemble, et transmettent des informations (protéine).
Macromolécules
Les composés qui constituent les organismes peuvent être divisés en et d'autres macromolécules, les molécules plus petites. Les quatre groupes de macromolécule sont des acides nucléiques, des protéines , des glucides et des lipides . Acides nucléiques (l'acide désoxyribonucléique spécifiquement, ou ADN) stockent les données génétiques comme une séquence de nucléotides. La séquence particulière des quatre types de nucléotides différents ( adénine, cytosine, guanine, et thymine) dicte de nombreuses caractéristiques qui constituent l'organisme. La séquence est divisée en codons , dont chacun est une séquence particulière de trois nucléotides et correspond à un particulier acides aminés . Ainsi, une séquence d'ADN code pour une protéine particulière qui, à cause des propriétés chimiques des acides aminés, il est fabriqué à partir, plis d'une manière particulière et ainsi remplit une fonction particulière.
Ces fonctions des protéines ont été reconnus:
- Les enzymes qui catalysent toutes les réactions du métabolisme
- Protéines structurelles, telles que tubuline, ou collagène
- Protéines régulatrices, comme des facteurs de transcription ou des cyclines qui régulent le cycle cellulaire
- Molécules de signalisation ou de leurs récepteurs tels que des hormones et leurs récepteurs
- Protéines défensives, qui peuvent inclure tout de anticorps du système immunitaire , à des toxines (par exemple, dendrotoxines de serpents), des protéines qui comprennent des acides aminés inhabituels comme canavanine
Les lipides constituent la membrane de cellules qui constitue une barrière, contenant tout l'intérieur de la cellule et à la prévention de composés passant librement dans et hors de, la cell.Due à la perméabilité sélective de la membraine phospholipide seul composés spécifiques peut passer à travers elle. Dans certains organismes multicellulaires elles servent de stockage d'énergie et de médiation de communication entre les cellules. Les glucides sont plus facilement décomposés que les lipides et donnent plus d'énergie à comparer lipides et proteins.In fait, les glucides sont la source numéro un de l'énergie pour tous les organismes vivants.
Structure
Tous les organismes sont constitués d'unités monomères appelés cellules ; certains contiennent une seule cellule (unicellulaire) et d'autres contiennent de nombreuses unités (pluricellulaires). Les organismes multicellulaires sont capables de se spécialiser cellules pour exécuter des fonctions spécifiques. Un groupe de ces cellules est un tissus et chez les animaux se produisent que ces quatre types de base, à savoir épithélium, tissu nerveux, le tissu musculaire, et tissu conjonctif. Plusieurs types de travaux de tissu ensemble sous la forme d'un un organe pour produire une fonction particulière (telle que le pompage du sang par le coeur , ou en tant que barrière à l'environnement comme la la peau). Cette tendance se maintient à un niveau supérieur avec plusieurs organes fonctionnant comme un système pour permettre pour orgue reproduction, la digestion, etc. Beaucoup d'organismes multicellulaires sont constitués de plusieurs systèmes d'organes, qui coordonnent pour permettre la vie.
Cellule
Le la théorie cellulaire, d'abord développé en 1839 par Schleiden et Schwann, indique que tous les organismes se composent d'une ou plusieurs cellules; toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes; toutes les fonctions vitales de l'organisme se produisent dans les cellules, et les cellules contiennent l' information génétique nécessaire pour la régulation des fonctions cellulaires et pour transmettre des informations à la prochaine génération de cellules.
Il existe deux types de cellules, eucaryotes et procaryotes. Les cellules procaryotes sont généralement singletons, tandis que les cellules eucaryotes se trouvent généralement dans les organismes multicellulaires. Les cellules procaryotes ne disposent pas d'un membrane nucléaire si l'ADN ne est pas lié à l'intérieur de la cellule, les cellules eucaryotes sont des membranes nucléaires.
Toutes les cellules, qu'elles soient procaryotes ou eucaryotes, ont un membrane qui enveloppe la cellule, sépare l'intérieur de son environnement, ce qui régule se déplace dans et hors, et maintient le le potentiel électrique de la cellule. A l'intérieur de la membrane, un salé cytoplasme occupe la majeure partie du volume de la cellule. Toutes les cellules possèdent ADN, le matériel héréditaire de gènes, et ARN, contenant les informations nécessaires pour construire diverses protéines telles que enzymes, la machinerie principale de la cellule. Il existe également d'autres types de des biomolécules dans les cellules.
Toutes les cellules ont plusieurs caractéristiques similaires de:
- Reproduction par la division cellulaire ( fission binaire, mitose ou méiose).
- Utilisation de enzymes et d'autres protéines codées par des gènes d'ADN et effectuées par l'intermédiaire messagers intermédiaires d'ARN et ribosomes.
- Métabolisme, y compris en prenant des matières premières, la construction de composants de la cellule, conversion de l'énergie, des molécules et la libération sous-produits. Le fonctionnement d'une cellule dépend de sa capacité à extraire et à utiliser l'énergie chimique stockée dans les molécules organiques. Cette énergie est dérivée de voies métaboliques.
- Réponse à externe et interne stimuli tels que les changements de température, pH ou les niveaux de nutriments.
- contenu de la cellule sont contenus dans un membrane de surface cellulaire qui contient des protéines et un bicouche lipidique.
La durée de vie
L'un des paramètres de base d'un organisme est sa durée de vie. Certains organismes vivent aussi courte que un jour, alors que certaines plantes et les champignons peuvent vivre des milliers d'années.
Évolution
En biologie, la théorie de descente commun universel propose que tous les organismes sur Terre sont les descendants d'un ancêtre commun ou la piscine de gène ancestral. Preuve pour la descente commune peut être trouvée dans traits communs entre tous les organismes vivants. À l'époque de Darwin, la preuve de traits communs a été fondée uniquement sur l'observation visible de similitudes morphologiques, comme le fait que tous les oiseaux ont des ailes, même ceux qui ne vole pas.
Aujourd'hui, il ya un débat quant à savoir si ou non tous les organismes descendus d'un ancêtre commun, ou d'un " dernier ancêtre universel »(LUA), aussi appelé le" dernier ancêtre commun universel "(LUCA), l'organisme unicellulaire hypothétique ou cellule unique qui a donné lieu à tous la vie sur Terre il ya 3,5 à 3,8 milliards années. L'universalité du code génétique suggère commune ascendance. Par exemple, chaque cellule vivante fait utilisation d'acides nucléiques que son matériel génétique, et utilise les mêmes vingt acides aminés que les blocs de construction des protéines, bien que des exceptions aux fondamentaux vingt acides aminés ont été trouvés. Cependant, à travers les groupes de l'histoire basées sur l'apparence ou la fonction des espèces ont parfois été polyphylétiques en raison de évolution convergente.
On pensait autrefois que le code génétique était toujours universelle (voir: code génétique universel ), mais de nombreuses variantes ont été découverts, y compris divers codes mitochondriales alternatives. Retour dans les années 1970, les biologistes évolutionnistes pensaient que un morceau d'ADN donnée précisé la même sous-unité protéique dans chaque chose vivante, et que le code génétique est donc universelle. Ceci a été interprété comme la preuve que chaque organisme avait hérité de son code génétique à partir d'un seul ancêtre commun, alias, un LUCA. En 1979, cependant, des exceptions au code ont été trouvés dans les mitochondries , les usines d'énergie minuscules à l'intérieur des cellules. Les chercheurs qui étudient gènes mitochondriaux humains ont découvert qu'ils ont utilisé un code de remplacement, et de nombreuses variantes de légères ont été découvertes depuis, y compris les divers codes mitochondriales alternatifs, ainsi que de petites variantes telles que Mycoplasma traduire le codon UGA comme le tryptophane. Les biologistes suite trouvé exceptions dans les bactéries et dans le noyaux des algues unicellulaires et les animaux. Par exemple, certaines protéines peuvent utiliser initiation alternatif (départ) des codons pas normalement utilisés par cette espèce. Dans certaines protéines, des acides aminés non standards sont remplacés par des codons d'arrêt classiques, en fonction des séquences signal associées à l'ARN messager: UGA peut coder pour sélénocystéine et UAG peut coder pour pyrrolysine. Selenocysteine est maintenant considéré comme l'acide aminé 21 et pyrrolysine est considéré comme le 22e. Une description détaillée des variations dans le code génétique peut être trouvé à la NCBI site Web.
Informations sur le développement précoce de la vie inclut la contribution de nombreux domaines différents, y compris la géologie et science planétaire. Ces sciences fournissent des informations sur l'histoire de la Terre et les changements produits par la vie. Cependant, un grand nombre d'informations sur la Terre primitive a été détruit par des processus géologiques au cours du temps.
Histoire de vie
L'évolution chimique de réactions chimiques auto-catalytique à la vie (voir Origine de la vie) ne est pas une partie de l'évolution biologique, mais on ne sait pas à quel point de tels ensembles de plus en plus complexes de réactions sont devenus ce que nous considérons aujourd'hui comme des organismes vivants.
On sait peu sur les premiers développements de la vie. Cependant, tous les organismes existants partagent certains traits, notamment la structure cellulaire et code génétique . La plupart des scientifiques interprètent cela signifie tous les organismes existants partagent un ancêtre commun, qui avait déjà mis au point des processus cellulaires les plus fondamentaux, mais il n'y a pas consensus scientifique sur la relation entre les trois domaines de la vie (Archaea, Bactéries, Eucaryotes) ou l'origine de la vie. Les tentatives visant à faire la lumière sur la première histoire de la vie mettent généralement l'accent sur le comportement des macromolécules, en particulier l'ARN, et le comportement de systèmes complexes.
L'émergence de oxygénique la photosynthèse (il ya environ 3 milliards ans) et l'apparition ultérieure d'un non-atmosphère réductrice riche en oxygène peuvent être attribués par la formation de bandes dépôts de fer, puis couches rouges d'oxyde de fer. Ce est une condition nécessaire pour le développement de aérobique la respiration cellulaire, soupçonnée d'avoir vu le jour il ya environ 2 milliards d'années.
Dans les dernières années milliard, les plantes et les animaux multicellulaires simples ont commencé à apparaître dans les océans. Peu de temps après l'apparition des premiers animaux, l' explosion cambrienne (une période de inégalée et remarquable, mais brève, la diversité organismal documentée dans les fossiles trouvés au Burgess Shale) a vu la création de tous les grands plans d'organisation, ou phylums, d'animaux modernes. Cet événement est maintenant censé avoir été déclenché par le développement de la Les gènes Hox. Il ya environ 500 millions d'années, les plantes et les champignons ont colonisé la terre, et furent bientôt suivis par les arthropodes et autres animaux, conduisant à l'élaboration de la terre d'aujourd'hui écosystèmes.
Le processus évolutif peut être extrêmement lente. Les preuves fossiles indiquent que la diversité et la complexité de la vie moderne a développé la plus grande partie de l' histoire de la terre . Les données géologiques indiquent que la Terre est d'environ 4,6 milliards années vieux. Les études sur guppys par David Reznick à l'Université de Californie, Riverside, cependant, ont montré que le taux de l'évolution par la sélection naturelle peut procéder 1-10000000 fois plus rapide que ce qui est indiqué dans le registre fossile. Ces études comparatives sont cependant toujours biaisées par des disparités dans les échelles de temps sur laquelle le changement évolutif est mesurée en laboratoire, des expériences sur le terrain, et les fossiles.
Le transfert de gène horizontal
La descendance des organismes vivants a été traditionnellement reconstituée à partir de la morphologie, mais est de plus complété avec phylogénétique-reconstruction de la phylogénie par la comparaison de séquence (ADN) génétique.
Les comparaisons de séquences suggèrent récent transfert horizontal de nombreux gènes entre les diverses espèces , y compris dans les limites de «domaines» phylogénétiques. Ainsi la détermination de l'histoire phylogénétique d'une espèce ne peut se faire de façon concluante en déterminant arbres évolutifs pour des gènes uniques.
Biologiste Gogarten suggère "la métaphore originale d'un arbre ne est plus adapté aux données de recherche sur le génome récente", donc "biologistes (devraient) utiliser la métaphore d'une mosaïque de décrire les différentes histoires combinées dans les génomes individuels et d'utiliser (la) métaphore d'un nette de visualiser la riche échange et effets coopératifs de HGT entre microbes ".
Avenir de la vie (clonage et organismes synthétiques)
En termes modernes, la catégorie des clonage organisme fait référence à la procédure de création d'un organisme multicellulaire génétiquement identique à un autre. Toutefois, le clonage a également la possibilité de créer de toutes nouvelles espèces d'organismes. Le clonage organisme fait l'objet de nombreux débats éthiques. (Voir Bioéthique, Éthique du clonage, et Articles de bébé Designer)
En 2008, le J. Craig Venter Institute a réuni une synthèse bactérienne génome, Mycoplasma genitalium, en utilisant la recombinaison dans la levure de 25 fragments d'ADN se chevauchant en une seule étape. "L'utilisation de la levure recombinaison simplifie grandement l'assemblage de grandes molécules d'ADN à la fois synthétique et fragments naturels." D'autres sociétés, telles que Synthetic Genomics, ont déjà été formés pour profiter des nombreuses utilisations commerciales des génomes conçus sur mesure.
