Bioloji sistemlər canlı orqanizmlər daxilində qarşılıqlı əlaqədə olan bioloji komponentlərin mürəkkəb şəbəkələrini əhatə edir. Bu sistemlər mikroskopik hüceyrələrdən və onların daxili orqanoidlərindən tutmuş geniş miqyaslı ekosistemlərə qədər müxtəlif səviyyələrdə fəaliyyət göstərir. Bu dərsdə biz bir sıra alt mövzular vasitəsilə bioloji sistemlərin müxtəlif aspektlərini və mürəkkəbliklərini araşdıracağıq.
Bütün canlı orqanizmlər həyatın əsas vahidləri sayılan hüceyrələrdən ibarətdir. Hüceyrələrin özləri hüceyrənin yaşaması və fəaliyyəti üçün vacib olan xüsusi funksiyaları yerinə yetirən müxtəlif orqanoidlərdən ibarət mürəkkəb sistemlərdir. Nüvə, mitoxondriya və ribosomlar hər birinin özünəməxsus rolu olan hüceyrə orqanoidlərinin nümunələridir. Nüvə hüceyrənin genetik materialını ehtiva edir, mitoxondriyalar enerji istehsal edir və ribosomlar zülal sintezində iştirak edir.
Molekulyar səviyyədə həyat bioloji makromolekullar, yəni zülallar, nuklein turşuları (DNT və RNT), karbohidratlar və lipidlər tərəfindən idarə olunur. Bu molekullar hüceyrələrin və orqanoidlərin strukturlarını qurur və həyat üçün vacib olan biokimyəvi prosesləri həyata keçirir. Məsələn, zülallar, fermentlər kimi metabolik reaksiyaları kataliz etməkdən tutmuş struktur dəstəyi təmin etməyə qədər geniş bir sıra funksiyaları yerinə yetirirlər.
Genetika, əlamətlərin orqanizmlərdə necə miras alındığını və ifadə olunduğunu diktə edərək bioloji sistemlərdə mərkəzi rol oynayır. İrsiyyətin əsas vahidi gen, zülalları kodlayan DNT seqmentləridir. Genlər və əlamətlər arasındakı əlaqə sadə genetik tənliklə təsvir edilə bilər:
\( \textrm{DNT} \rightarrow \textrm{RNT} \rightarrow \textrm{Zülal} \rightarrow \textrm{Xüsusiyyət} \)Təbii seçim, mutasiya, gen axını və genetik sürüşmə də daxil olmaqla təkamül mexanizmləri həyatın müxtəlifliyini və uyğunlaşma qabiliyyətini idarə edir. Xüsusilə təbii seçmə, sağ qalmağı və çoxalmanı gücləndirən xüsusiyyətlərin nəsillər boyu populyasiyalarda daha çox yayıldığını izah edir.
Yüksək orqanizmlər, o cümlədən insanlar, hər biri orqanizmin ümumi sağ qalmasına kömək edən xüsusi funksiyaları olan mütəşəkkil orqan sistemlərinə malikdirlər. Orqan sistemlərinə misal olaraq qan dövranı, tənəffüs, həzm və sinir sistemlərini göstərmək olar. Bu sistemlər optimal fəaliyyət üçün tələb olunan sabit daxili mühit olan homeostazı qorumaq üçün koordinasiyada işləyir. Məsələn, qan dövranı və tənəffüs sistemləri karbon dioksidi və digər tullantı məhsulları çıxararkən hüceyrələrə oksigen və qida çatdırmaq üçün birlikdə işləyir.
Daha geniş miqyasda, bioloji sistemlər bir-biri ilə və onların ətraf mühiti ilə qarşılıqlı əlaqədə olan canlı orqanizmlərin icmaları olan ekosistemləri əhatə edir. Ekosistemlər enerji axını və qidalanma dövrləri ilə xarakterizə olunur. Bitkilər kimi istehsalçılar günəşdən enerji alır və onu üzvi maddələrə çevirirlər - bu proses fotosintez kimi tanınır. Heyvanlar kimi istehlakçılar istehsalçılar və ya digər istehlakçılarla qidalanır, enerji və qida maddələrini ekosistem vasitəsilə ötürürlər. Parçalayıcılar ölü orqanizmləri parçalayır, qida maddələrini ətraf mühitə qaytarır.
Ekosistemlərə daha çox biotik (canlı) və abiotik (cansız) amillər təsir edir. Biotik faktorlara orqanizmlər arasındakı qarşılıqlı əlaqə, məsələn, yırtıcılıq və rəqabət daxildir. Abiotik amillər temperatur, su və günəş işığının mövcudluğu kimi ətraf mühit şəraitini əhatə edir.
Biomüxtəliflik Yerdəki həyatın müxtəlifliyinə və dəyişkənliyinə aiddir. Bu, ekosistemin məhsuldarlığına, sabitliyinə və davamlılığına təsir edən bioloji sistemlərin kritik aspektidir. Yüksək biomüxtəliflik tozlanma, qida maddələrinin dövriyyəsi və suyun təmizlənməsi kimi ekosistem xidmətlərinə töhfə verə bilər. Biomüxtəlifliyin qorunması insanların və digər orqanizmlərin güvəndiyi ekosistemin funksiyasını və xidmətlərini qorumaq üçün vacibdir.
Bioloji sistemlərin mürəkkəbliyi və geniş miqyası tədqiqatçılar üçün əhəmiyyətli problemlər yaradır. Genomik ardıcıllıq və bioinformatika kimi texnologiyadakı irəliləyişlər molekulyardan ekosistem səviyyəsinə qədər bioloji sistemlər haqqında anlayışımızda inqilab etdi. Davam edən tədqiqatlar, xəstəlik, ərzaq təhlükəsizliyi və ekoloji davamlılıq kimi qlobal problemlərin həlli üçün sintetik biologiyanın potensial tətbiqi də daxil olmaqla, həyatın əsas prosesləri və mexanizmləri haqqında anlayışımızı dərinləşdirməyə yönəlib.
Bioloji sistemlərin tədqiqində nümunələr və təcrübələr elm adamlarına orqanizmlərin DNT-sini dəqiqliklə dəyişdirməyə imkan verən CRISPR-Cas9 kimi genomun redaktə üsullarından tutmuş, insan fəaliyyətinin biomüxtəlifliyə və ekosistem funksiyasına təsirini araşdıran ekoloji sahə tədqiqatlarına qədər müxtəlifdir.
Bioloji sistemlər hüceyrələr daxilində molekulyar qarşılıqlı təsirlərdən tutmuş ekosistemlərin mürəkkəb şəbəkələrinə qədər həyatın mürəkkəb şəkildə toxunmuş matrisləridir. Bu sistemləri başa düşmək üçün genetika, fiziologiya, ekologiya və təkamül biologiyasından biliklərin inteqrasiyası, fənlərarası yanaşma tələb olunur. Həyatın mürəkkəbliklərini açmağa davam etdikcə, biz bioloji sistemlərin üzləşdiyi problemləri həll etmək və onların potensialından bəşəriyyətin və planetin yaxşılaşdırılması üçün istifadə etmək üçün daha yaxşı təchiz olunmuşuq.
