Життя — це характеристика, яка відрізняє фізичні об’єкти з біологічними процесами, такими як процеси передачі сигналів і самопідтримувані процеси, від тих, у яких їх немає, або через те, що такі функції припинилися, або тому, що вони ніколи не мали таких функцій і класифікуються як неживі.
За своєю суттю життя визначається набором критеріїв, включаючи здатність рости, розмножуватися, підтримувати гомеостаз, реагувати на подразники та адаптуватися до навколишнього середовища з часом через зміни, що передаються під час розмноження. Біологія , наука про життя, охоплює широкий спектр організмів від простих одноклітинних бактерій до складних багатоклітинних організмів, таких як люди.
Усі живі організми складаються з клітин, що робить їх основними будівельними блоками життя. Клітина може функціонувати самостійно або у складі багатоклітинного організму. Клітини здійснюють хімічні процеси, необхідні для виживання, включаючи перетворення їжі в енергію та виробництво білків.
Існує два типи клітин: прокаріотичні та еукаріотичні . Прокаріотичні клітини простіші і не мають ядра, як, наприклад, бактерії. Еукаріотичні клітини рослин і тварин мають ядро та інші спеціалізовані структури, які називаються органелами.
Генетика - це наука про спадковість і мінливість організмів. Генетичний матеріал, ДНК, містить інструкції щодо розвитку, функціонування, росту та розмноження всіх живих істот. Структура ДНК, подвійна спіраль, була відкрита Джеймсом Вотсоном і Френсісом Кріком, показуючи, як генетична інформація передається від батьків до нащадків.
ДНК реплікується через процес, який називається мітозом для росту та відновлення, і мейозом для виробництва гамет під час статевого розмноження. Генетичний код у ДНК складається з чотирьох нуклеотидів (A, T, C, G), які визначають фізичні характеристики та риси організму.
Еволюція шляхом природного відбору — це процес, за допомогою якого організми змінюються з часом у результаті змін у спадкових фізичних або поведінкових рисах. Чарльз Дарвін і Альфред Рассел Уоллес припустили, що ті організми, які найкраще пристосовані до навколишнього середовища, мають більше шансів вижити та розмножуватися.
Приклад: дзьоби в’юрків на Галапагоських островах еволюціонували протягом багатьох поколінь, щоб краще відповідати типу їжі, яка їм доступна.
Всі живі організми потребують енергії для здійснення життєвих процесів. Енергія в біологічних системах в основному надходить від Сонця і вловлюється рослинами в процесі фотосинтезу . Рівняння для фотосинтезу можна представити так: \(6CO_2 + 6H_2O + light \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2\)
Тварини отримують енергію, споживаючи рослини чи інших тварин, розщеплюючи їжу в процесі, який називається клітинним диханням , який можна підсумувати зворотним рівнянням фотосинтезу.
Гомеостаз — здатність організму підтримувати постійний внутрішній стан, незважаючи на зовнішні зміни. Це включає в себе регулювання температури, рН, зволоження тощо. Наприклад, люди потіють, щоб охолонути у жарких умовах, пряма реакція на підтримку гомеостазу.
Екосистема складається з усіх живих істот на певній території разом із їхнім фізичним середовищем. До нього входять рослини, тварини, мікроорганізми, вода, гірські породи та ґрунт. Екосистеми характеризуються потоком енергії через харчові ланцюги та мережі, а також кругообігом поживних речовин.
Живі організми взаємодіють один з одним і навколишнім середовищем складними способами. Відносини між хижаком і жертвою , симбіоз (мутуалізм, комменсалізм, паразитизм) і конкуренція є прикладами цих взаємодій, які відіграють вирішальну роль в екологічній рівновазі.
Біорізноманіття означає різноманітність і мінливість життя на Землі. Це різноманіття відбувається на різних рівнях, включаючи видову, генетичну та екосистемну різноманітність. Високе біорізноманіття має вирішальне значення, оскільки воно допомагає екосистемам залишатися стійкими, забезпечуючи людям необхідні послуги, такі як чиста вода, запилення та контроль хвороб.
Біологія збереження зосереджена на захисті та збереженні біорізноманіття через управління екосистемами та дикою природою. Стратегії включають створення охоронюваних територій, відновлення середовищ існування та зусилля по боротьбі із забрудненням і зміною клімату.
Вивчення біології людини передбачає розуміння тонкощів людського організму, його систем і того, як вони взаємодіють, щоб зберегти нас живими. До важливих систем належать кровоносна система, яка транспортує кров по всьому тілу; дихальна система, яка приймає кисень і виводить вуглекислий газ; травна система, яка розщеплює їжу на поживні речовини; і нервова система, яка координує дії та сенсорну інформацію.
Здоров’я та хвороби людини також складають ключову частину біологічних досліджень, які досліджують, як підтримувати здоров’я за допомогою дієти, фізичних вправ та профілактики захворювань. Дослідження генетики та молекулярної біології ведуть до прогресу в медицині, покращують діагностику та лікування захворювань.
З розвитком технологій змінюється і наше розуміння життя. Біотехнологія, тобто використання живих систем і організмів для розробки або виготовлення продуктів, революціонізує такі галузі, як сільське господарство, медицина та охорона навколишнього середовища. Генна інженерія, включаючи редагування генів CRISPR-Cas9, пропонує можливості для лікування генетичних захворювань і підвищення врожайності.
Крім того, синтетична біологія, міждисциплінарна галузь науки, яка поєднує біологію та техніку, створює нові форми життя шляхом проектування та конструювання нових біологічних частин і систем або перепроектування існуючих для корисних цілей. Це може призвести до проривів у виробництві відновлюваної енергії, біорозкладаного пластику та навіть тераформування інших планет, щоб зробити їх придатними для життя людей.
На завершення дослідження життя від мікроскопічного масштабу клітин і генів до складних взаємодій в екосистемах розкриває красу і складність біологічного світу. Вивчаючи біологію, ми отримуємо уявлення не лише про природу нашого власного існування, але й про механізми, які підтримують життя на Землі. Продовжуючи розгадувати таємниці життя, ми стикаємося з етичними міркуваннями та відповідальністю використовувати наші знання на благо всіх живих істот і збереження навколишнього середовища.
