stringtranslate.com

Организм

В медицинском словаре организм определяется как любое живое существо, функционирующее как индивидуум . [1] Такое определение порождает больше проблем, чем решает, не в последнюю очередь потому, что само понятие индивидуума также является сложным. Для определения того, что такое организм, было предложено много критериев, немногие из которых широко приняты. Среди наиболее распространенных — то, что организм имеет автономное воспроизводство , 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 специализацию зародыш-сома , при этом некоторые насекомые размножаются, а другие нет, как клетки в теле животного. Тело сифонофора , желеобразного морского животного, состоит из организмоподобных зооидов , но вся структура выглядит и функционирует во многом как животное, такое как медуза , части взаимодействуют, чтобы обеспечить функции колониального организма.

Биологи-эволюционисты Дэвид Куэллер и Джоан Штрассман утверждают, что «организменность», качества или атрибуты, которые определяют сущность как организм, развивались социально, поскольку группы более простых единиц (от клеток и выше) пришли к сотрудничеству без конфликтов. Они предлагают использовать сотрудничество как «определяющую черту» организма. Это будет рассматривать многие типы сотрудничества, включая партнерство грибов и водорослей разных видов в лишайнике или постоянное половое партнерство рыбы-удильщика , как организм.

Этимология

Термин «организм» (от древнегреческого ὀργανισμός , происходящего от órganon , что означает инструмент, орудие, инструмент, орган чувств или восприятия) [2] [3] впервые появился в английском языке в 1660-х годах в ныне устаревшем значении органической структуры или организации. [3] Он связан с глаголом «организовать». [3] В своей «Критике способности суждения » 1790 года Иммануил Кант определил организм как «как организованное, так и самоорганизующееся существо». [4] [5]

Существуют ли критерии или они необходимы

Один из критериев предполагает , что организм не может быть разделен без потери функциональности. [6] Однако этот черенок базилика развивает новые придаточные корни из небольшого кусочка стебля , образуя новое растение.

Среди критериев, которые были предложены для определения организма, следующие:

Другие ученые считают, что понятие организма неадекватно в биологии; [13] что понятие индивидуальности проблематично; [14] и с философской точки зрения подвергают сомнению необходимость такого определения. [15] [16] [8]

Проблемные случаи включают колониальные организмы : например, колония эусоциальных насекомых удовлетворяет таким критериям, как адаптивная организация и специализация зародышевой сомой . [17] Если это так, то тот же аргумент или критерий высокой кооперации и низкого уровня конфликта будет включать некоторые мутуалистические (например, лишайники) и половые партнерства (например, удильщики ) как организмы. [18] Если происходит групповой отбор , то группу можно рассматривать как суперорганизм , оптимизированный групповой адаптацией . [19]

Другая точка зрения заключается в том, что такие атрибуты, как автономия, генетическая однородность и генетическая уникальность, следует рассматривать по отдельности, а не требовать, чтобы организм обладал всеми из них; если это так, то существует множество измерений биологической индивидуальности, что приводит к нескольким типам организмов. [20]

Организмы на разных уровнях биологической организации

Лишайник состоит из тела, образованного в основном грибами , с одноклеточными водорослями или цианобактериями (зелеными), вкрапленными в структуру, и бактериальным микробиомом . Виды взаимозависимы, как клетки внутри многоклеточного организма. [21]

Одноклеточный организм — это микроорганизм, такой как простейший , бактерия или архея , 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, представляет собой существо, которое функционирует как индивидуум, но состоит из взаимодействующих индивидуумов. [8]

Суперорганизм – это колония, например, муравьев , состоящая из множества особей, работающих вместе как единая функциональная или социальная единица . [23] [17]

Мутуализм — это партнерство двух или более видов , каждый из которых обеспечивает некоторые потребности другого. Лишайник состоит из грибов и водорослей или цианобактерий с бактериальным микробиомом ; вместе они способны процветать как своего рода организм, компоненты которого выполняют различные функции, в таких местах обитания, как сухие скалы, где ни один из них не может расти по отдельности. [18] [21]

Эволюционные биологи Дэвид Куэллер и Джоан Штрассманн утверждают, что «организменность» развивалась социально, поскольку группы более простых единиц (от клеток и выше) пришли к сотрудничеству без конфликтов. Они предлагают использовать сотрудничество как «определяющую черту» организма. [18]

Сэмюэль Диас-Муньос и коллеги (2016) принимают точку зрения Квеллера и Штрассмана о том, что организменность может быть измерена исключительно по степеням 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 эволюционировать через зависящие от контекста стадии к полной унификации. [24]

Граничные случаи

Вирусы

Такой вирус, как вирус табачной мозаики , не является клеткой; он содержит только свой генетический материал и белковую оболочку.

Вирусы обычно не считаются организмами, потому что они неспособны к автономному размножению , росту , метаболизму или гомеостазу . Хотя у вирусов есть несколько ферментов и молекул, как у живых организмов, у них нет собственного метаболизма; они не могут синтезировать органические соединения, из которых они образуются. В этом смысле они похожи на неживую материю. [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 подвергаться эволюции и реплицироваться посредством самосборки. Однако некоторые ученые утверждают, что вирусы не эволюционируют и не самовоспроизводятся. Вместо этого вирусы эволюционируют из своих клеток-хозяев, что означает, что произошла коэволюция вирусов и клеток-хозяев. Если бы клеток-хозяев не существовало, эволюция вирусов была бы невозможна. Что касается размножения, вирусы полагаются на аппарат хозяев для репликации. Открытие вирусов с генами, кодирующими энергетический метаболизм и синтез белка, подстегнуло спор о том, являются ли вирусы живыми организмами, но гены имеют клеточное происхождение. Вероятнее всего, они были приобретены посредством горизонтального переноса генов от вирусных хозяев. [7]

Существует аргумент в пользу рассмотрения вирусов как клеточных организмов. Некоторые исследователи воспринимают вирусы не только как вирионы, которые, по их мнению, являются просто спорами организма, но как вироклетку — онтологически зрелый вирусный организм, имеющий клеточную структуру. [25] Такой вирус является результатом заражения клетки и демонстрирует все основные физиологические свойства других организмов: метаболизм , рост и размножение , следовательно, жизнь в его эффективном присутствии. [12] [26]

Организмоподобные колонии

Аполемия — колониальный сифонофор , функционирующий как отдельная особь.

Философ Джек А. Уилсон рассматривает некоторые пограничные случаи, чтобы продемонстрировать, что понятие организма не является четко определенным. [8] По его мнению, губки , лишайники , сифонофоры , слизевики и эусоциальные колонии, такие как колонии муравьев или голых землекопов , находятся в пограничной зоне между определенными колониями и определенными организмами (или суперорганизмами). [8]

Синтетические организмы

Насекомое- киборг

Ученые и биоинженеры экспериментируют с различными типами синтетических организмов : от химер , состоящих из клеток двух или более видов, киборгов, включающих электромеханические конечности, гибротов, содержащих как электронные, так и биологические элементы, и других комбинаций систем, которые по-разному развивались и были спроектированы. [27]

Эволюционировавший организм принимает свою форму посредством частично понятых механизмов эволюционной биологии развития , в которой геном направляет сложную серию взаимодействий для создания последовательно более сложных структур. Существование химер и гибридов показывает, 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. Все они имеют телеономическое или целенаправленное 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

Все организмы, которые существуют сегодня, обладают самовоспроизводящейся информационной молекулой (геномом), и такая информационная молекула, вероятно, присуща жизни. Таким образом, самые ранние организмы также, вероятно, обладали самовоспроизводящейся информационной молекулой ( геномом ), возможно, РНК [28] [29] или информационной молекулой, более примитивной, чем РНК. Конкретные нуклеотидные последовательности во всех ныне существующих организмах содержат информацию, которая функционирует для содействия выживанию, размножению и способности приобретать ресурсы, необходимые для размножения, и последовательности с такими функциями, вероятно, появились на ранней стадии эволюции жизни. Также вероятно, что последовательности выживания, присутствующие на ранней стадии эволюции организмов, включали последовательности, которые облегчают предотвращение повреждения самовоспроизводящейся молекулы и способствуют способности восстанавливать такие повреждения , которые действительно происходят. Восстановление некоторых повреждений генома у этих ранних организмов могло включать способность использовать неповрежденную информацию из другого похожего генома с помощью процесса рекомбинации (примитивная форма полового взаимодействия ). [30]

Ссылки

  1. ^ Словарь медицины, сестринского дела и медицинских профессий Мосби (10-е изд.). Сент-Луис, Миссури: Elsevier. 2017. стр. 1281. ISBN 978-0-3232-2205-1.
  2. ^ ὄργανον. Лидделл, Генри Джордж ; Скотт, Роберт ; Греко-английский лексикон в проекте «Персей»
  3. ^ abc "organism (n.)". Онлайн-словарь этимологии . Получено 11 апреля 2024 г.
  4. ↑ Кант, Иммануил , Критика способности суждения : §65, 5:374.
  5. ^ Хьюнеман, Филипп (2017). «Пересмотр концепции организма Канта: структура возможного синтеза между девелопментализмом и адаптационизмом?». The Monist . 100 (3): 373–390. doi :10.1093/monist/onx016. JSTOR  26370801.
  6. ^ ab Rosen, Robert (сентябрь 1958 г.). «Реляционная теория биологических систем». The Bulletin of Mathematical Biophysics . 20 (3): 245–260. doi :10.1007/BF02478302. ISSN  0007-4985.
  7. ^ abcde Moreira, D.; López-García, PN (апрель 2009 г.). «Десять причин исключить вирусы из древа жизни». Nature Reviews. Microbiology . 7 (4): 306–311. doi :10.1038/nrmicro2108. PMID  19270719. S2CID  3907750.
  8. ^ abcdefgh Уилсон, Джек А. (2000). «Онтологическая бойня: концепции организмов и биологические обобщения». Философия науки . 67 : 301–311. doi :10.1086/392827. JSTOR  188676. S2CID  84168536.
  9. ^ Сантелисес, Бернабе (апрель 1999 г.). «Сколько видов индивидуумов существует?». Тенденции в экологии и эволюции . 14 (4): 152–155. doi :10.1016/S0169-5347(98)01519-5. PMID  10322523.
  10. ^ Прадеу, Т. (2010). «Что такое организм? Иммунологический ответ». История и философия наук о жизни . 32 (2–3): 247–267. PMID  21162370.
  11. ^ Бейли, Фрэнсис; Лонго, Джузеппе (2009). «Биологическая организация и антиэнтропия». Журнал биологических систем . 17 (1): 63–96. doi :10.1142/S0218339009002715. ISSN  0218-3390.
  12. ^ ab Piast, Radosław W. (июнь 2019 г.). «Информация Шеннона, биопоэз Бернала и распределение Бернулли как столпы для построения определения жизни». Журнал теоретической биологии . 470 : 101–107. Bibcode : 2019JThBi.470..101P. doi : 10.1016/j.jtbi.2019.03.009. PMID  30876803. S2CID  80625250.
  13. ^ Бейтсон, Патрик (февраль 2005 г.). «Возвращение целого организма». Журнал биологических наук . 30 (1): 31–39. doi :10.1007/BF02705148. PMID  15824439. S2CID  26656790.
  14. ^ Кларк, Э. (2010). «Проблема биологической индивидуальности». Биологическая теория . 5 (4): 312–325. doi :10.1162/BIOT_a_00068. S2CID  28501709.
  15. ^ Пеппер, Дж. У.; Херрон, М. Д. (ноябрь 2008 г.). «Нужна ли биологии концепция организма?». Биологические обзоры Кембриджского философского общества . 83 (4): 621–627. doi :10.1111/j.1469-185X.2008.00057.x. PMID  18947335. S2CID  4942890.
  16. ^ Уилсон, Р. (2007). «Биологическое понятие индивидуума». Стэнфордская энциклопедия философии .
  17. ^ ab Folse, HJ, III; Roughgarden, J. (декабрь 2010 г.). «Что такое индивидуальный организм? Перспектива многоуровневого отбора». The Quarterly Review of Biology . 85 (4): 447–472. doi :10.1086/656905. PMID  21243964. S2CID  19816447.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  18. ^ abcdefgh Куэллер, Дэвид К.; Штрассман, Джоан Э. (ноябрь 2009 г.). «За пределами общества: эволюция организменности». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки . 364 (1533): 3143–3155. doi :10.1098/rstb.2009.0095. PMC 2781869. PMID  19805423 . 
  19. ^ Гарднер, А.; Графен, А. (апрель 2009 г.). «Захват суперорганизма: формальная теория групповой адаптации». Журнал эволюционной биологии . 22 (4): 659–671. doi : 10.1111/j.1420-9101.2008.01681.x . PMID  19210588. S2CID  8413751.
  20. ^ Сантелисес, Б. (апрель 1999 г.). «Сколько видов особей существует?». Тенденции в экологии и эволюции . 14 (4): 152–155. doi :10.1016/s0169-5347(98)01519-5. PMID  10322523.
  21. ^ ab Lücking, Robert; Leavitt, Steven D.; Hawksworth, David L. (2021). «Виды лишайниковых грибов: баланс между концептуальными и практическими соображениями, а также между фенотипом и филогеномикой». Fungal Diversity . 109 (1): 99–154. doi : 10.1007/s13225-021-00477-7 . ISSN  1560-2745.
  22. ^ abcd Hine, RS (2008). Словарь биологии (6-е изд.). Оксфорд: Oxford University Press. стр. 461. ISBN 978-0-19-920462-5.
  23. ^ ab Келли, Кевин (1994). Из-под контроля: новая биология машин, социальных систем и экономического мира . Бостон: Addison-Wesley. С. 98. ISBN 978-0-201-48340-6.
  24. ^ Диас-Муньос, Сэмюэл Л.; Бодди, Эми М.; Дантас, Гаутам; Уотерс, Кристофер М.; Бронштейн, Джудит Л. (2016). «Контекстуальная организменность: от шаблона к процессу в возникновении организмов». Эволюция . 70 (12): 2669–2677. doi :10.1111/evo.13078. ISSN  0014-3820. PMC 5132100. PMID 27704542  . 
  25. ^ Forterre, Patrick (4 октября 2012 г.). «Концепция вироцелл и микробиология окружающей среды». Журнал ISME . 7 (2): 233–236. doi :10.1038/ismej.2012.110. ISSN  1751-7362. PMC 3554396. PMID 23038175  . 
  26. ^ Бандеа, Клаудиу И. (1983). «Новая теория происхождения и природы вирусов». Журнал теоретической биологии . 105 (4): 591–602. Bibcode : 1983JThBi.105..591B. doi : 10.1016/0022-5193(83)90221-7. PMID  6672474.
  27. ^ abc Clawson, Wesley P.; Levin, Michael (1 января 2023 г.). «Бесконечные формы, самые красивые 2.0: телеономия и биоинженерия химерных и синтетических организмов». Биологический журнал Линнеевского общества . 138 (1): 141. doi : 10.1093/biolinnean/blac116 . ISSN  0024-4066.
  28. ^ Neveu, M.; Kim, HJ; Benner, SA (апрель 2013 г.). «Гипотеза «сильного» мира РНК: пятьдесят лет». Astrobiology . 13 (4): 391–403. doi :10.1089/ast.2012.0868. PMID  23551238.
  29. ^ Cech, TR (июль 2012 г.). «Миры РНК в контексте». Cold Spring Harb Perspect Biol . 4 (7): a006742. doi :10.1101/cshperspect.a006742. PMC 3385955. PMID 21441585  . 
  30. ^ Bernstein H, Byerly HC, Hopf FA, Michod RE (сентябрь 1985 г.). «Генетические повреждения, мутации и эволюция пола». Science . 229 (4719): 1277–81. doi :10.1126/science.3898363. PMID  3898363.

Внешние ссылки