Издавна ученые пытались дать определение понятию "жизнь". Но сделать это достаточно сложно, ведь организмы, населяющие планету, очень разнообразны. Каковы критерии живых систем и особенности их функционирования, вы узнаете из нашей статьи.
Что такое система
Системой называют совокупность элементов, которые соединены в определенной последовательности. Такое строение обеспечивает их целостность и способность к функционированию. По происхождению системы бывают искусственными и естественными. К первым относятся все структуры, которые создал человек. Примеры их разнообразны: от шариковой ручки до небоскреба. Согласитесь, и в первом, и во втором случаях все составные части данных систем подчинены четким закономерностям и соединяются в определенном порядке. Их малейшее нарушение может изменить весь механизм работы.
Однако гравитация может влиять более глубоким и тонким образом на поведение клеток и их построение. Однако, поскольку фундаментальные исследования начались в космической среде, стало очевидно, что биологические свойства изменяются по мере уменьшения гравитационной силы, подчеркивая взаимосвязь между физической силой и биологической функцией. Адгезии клеточных субстратов, а также соединения между клетками, соответственно, сильно влияют на гравитацию Земли, ухудшают многоклеточные агрегаты и формирование ткани, в то время как такие структуры легче переносятся в течение нескольких дней или месяцев в условиях микрогравитации.
Живые системы - это все структуры, которые нас окружают, но не создавались человеком. Они являются "произведениями" природы. Микроскопические клетки амебы, гигантские хвойные деревья, огромные голубые киты - все это живые системы. В этих организмах действительно есть много элементов, которые взаимодействуют определенным образом между собой. А каковы вообще критерии живых систем? И относится ли к данному понятию белковые глобулы или молекулы воды? Ведь они тоже состоят из отдельных элементов, соединенных в определенной последовательности. Ученые утверждают однозначно, что жизнью является только совокупность элементов, заключенных в клеточную структуру.
Эти модификации в конечном итоге приводят к значительному изменению способа, с помощью которого аппараты медосенсировщика клеток реагируют на широкий спектр экологических и внутренних биофизических напряжений. Жирарди и др. подтвердили, что микрогравитация индуцирует генерализованное ингибирование пролиферации и современное увеличение скорости апоптоза. Действительно, и, к сожалению, почти невесомость резко ухудшает биологические функции и, таким образом, вопреки тому, что считалось ранее, клетки нельзя считать «слепыми» по отношению к гравитации.
Уровни организации живых систем
Живые системы в природе существуют на разных уровнях организации, которые отличаются особенностями строения и взаимодействия между их компонентами. Молекулярный также является одним из них, однако его самостоятельное существование вне клетки невозможно. Самый главный процесс, происходящий на этом уровне - хранение и реализация генетического материала. Критерии живых систем наиболее наглядны на примере клетки. Именно она является структурной и функциональной единицей всего живого. Из клеток состоят растения, животные, грибы и бактерии. Исключением являются вирусы, которые являются совокупностью молекул нуклеиновых кислот и белка.
Клетки могут «ощущать» изменения в области микрогравитации через косвенный механизм; развитие специализированных структур для механического восприятия и трансдукции гравитационных сил; и изменения в динамике кинетики ферментов или самосборке белковой сети. Стоит отметить, что на последние два процесса резко влияет неравновесная динамика. Нелинейные динамические процессы, далекие от равновесия, связаны с соответствующей комбинацией реакции и диффузии, и на картину, возникающую в результате этих взаимодействий, сильно влияют даже минимальные изменения концентраций реагентов или изменение силы морфогенетического поля.
Далее происходит усложнение живых систем. Клетки объединяются в ткани. Каждая из них специализируется на выполнении определенной функции. Совокупность тканей представляет следующий уровень - организменный. Однако, в природе особи не существуют разрозненно. Они взаимодействуют между собой и с При этом они последовательно образуют популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный уровни. Последний является самым глобальным, объединяя абсолютно все населяющие все среды обитания.
Процессы такого типа называются Тьюринговыми или диссипативными структурами, учитывая, что потребление энергии требуется для управления и поддержания системы вдали от равновесия. Это необходимое условие необходимо для того, чтобы система могла оперативно изменять свою конфигурацию в соответствии с потребностями системы. В свою очередь, диссипативная энергия обеспечивает термодинамическую движущую силу процессов самоорганизации. Масиелло и др. В которой показано, что состояние почти невесомости приводит в движение системы к различным состояниям аттракторов, что позволяет клеткам приобретать новые и неожиданные фенотипы в ходе истинного фаза перехода.
Особенности химического состава
Основные свойства живых систем, независимо от уровня их организации, характеризуются, прежде всего, определенным химическим составом. Основу данных структур образуют четыре химических элемента. Это углерод, кислород, азот и водород. Их еще называют органогенными. Они, в свою очередь, образуют молекулы биополимеров - белков, углеводов, липидов и нуклеиновых кислот.
Согласно таким результатам, гравитация, по-видимому, является «неизбежным» ограничением, которое обязывает живых существ принимать только несколько конфигураций среди многих других. Это утверждение поднимает несколько важных вопросов. Некоторые из них влекут за собой основы теоретической биологии, поскольку они ставят под сомнение генно-ориентированную парадигму, согласно которой биологическое поведение может быть объяснено исключительно генетическими механизмами. Каков механизм, благодаря которому микрогравитация может настолько глубоко изменить функцию и структуру клетки?
Обмен веществ
Любой живой организм представляет собой открытую систему. Это значит, что в ней происходит беспрерывный обмен веществ с окружающей средой. Поступление веществ, их преобразование, выведение конечных продуктов обмена - неотъемлемые признаки живых систем. Поступая в организм, сложные молекулы расщепляются с выделением определенного количества энергии. Она необходима для осуществления роста и развития.
Уровни организации живых систем
Несколько исследований, включенных в этот вопрос, касаются этой темы, призывая к вопросу о решающей роли, поддерживаемой цитоскелетом, в посредничестве нескольких эффектов на основе микрогравитации. Дезорганизация базовой клеточной архитектуры может влиять на деятельность, начиная от сигнализации соты и миграции до клеточного цикла и апоптоза. Как таковые, они, вероятно, очень быстро участвуют в адаптации клетки к условиям, связанным с микрогравитацией.
Ферранти и др. Где была зафиксирована значительная корреляция между аномалиями цитоскелета, вызванными имитацией микрогравитации и усиленной аутофагией. Тем не менее, изменения цитоскелета влияют на различные типы клеток, включая эндотелиальные клетки. Изменения цитоскелета также имеют глубокие последствия как для формы клеток, так и для моделирования тканей.
Способность к самовоспроизведению
Способность к размножению или самовоспроизведению и регенерации - это также критерии живых систем. Эти свойства обеспечивают преемственность на всех уровнях, делая возможным жизнь на планете в целом. Способы размножения зависит от особенностей строения К примеру, бактерии размножаются делением клетки надвое, растения - вегетативно и при помощи спор, а животные - половым путем.
Способность к самовоспроизведению
В целом изменения, происходящие в условиях микрогравитации, несомненно, являются значительными обратными реакциями на физиологический гомеостаз всего организма. Гравитация действительно имеет решающее значение для пространственного восприятия, постурального равновесия и генерации движения.
Компоненты, образующие систему
Мозг может иметь дело с гравитационным полем, интегрируя широкий спектр различных сигналов, что позволяет системе инициировать наиболее подходящий ответ. Второе исследование, в свою очередь, свидетельствовало о положительном эффекте нейрофизиологической адаптации к невесомости и о том, как знания, приобретенные в этой области, могут даже способствовать развитию инновационных технологий реабилитации походки. Исследования по микрогравитации и гипергравитации эффективно продвигают наши знания в области физиологии и биохимии, тем самым предоставляя ценные данные и модели для понимания некоторых важных заболеваний человека.
Регенерация помогает многим организмам как можно дольше сохранять свою жизнеспособность. К восстановлению утраченных или поврежденных частей тела способны кишечнополостные, черви, пресмыкающиеся и растения. Особенно активно делятся клетки пресноводной гидры, тело которой может восстановиться с 1/200 части.
Более того, космические исследования играли и, по-видимому, будут играть важную роль в реформировании теоретической основы в биологии и физиологии и могут служить новой парадигмой для инноваций. А именно, исследования, связанные с микрогравитацией, способствовали разработке новых инструментов, таких как культивирование клеток в трех измерениях. Действительно, трехмерная культура в реальном и симулированном микрогравитации позволяет более точно оценить роль биофизических ограничений в формировании фенотипов и функций клеток.
В свою очередь, такие устройства могут помочь в улучшении техники тканевой инженерии. Такие исследования действительно могут предоставить ценную информацию о модуляции в сигнальной трансдукции, клеточной адгезии или внеклеточной матрице, вызванной измененными условиями тяжести. Эти системы также облегчают анализ влияния факторов роста, гормонов или препаратов на эти тканеподобные конструкции, чтобы лучше решать такие вопросы, как фармакокинетика и фармакодинамика.
Движение
Недаром говорят, что движение - это жизнь. И действительно, перемещаясь в пространстве, животные ищут пищу, особей противоположного пола или лучшие условия для существования. Их одноклеточные представители передвигаются с помощью органелл - жгутиков, псевдоподий или ресничек. Удивительно, но растения также способны к движению. Каждый наблюдал, как листья и цветки поворачиваются по направлению к свету, а побеги лиан обвивают любые поверхности. Это и есть ростовые
Эти средства также могут позволить исследовать процессы развития и органогенеза. Мотивация для этой сосредоточенной проблемы Биомед-исследовательского международного журнала заключается в анализе состояния исследований и определении возможных областей для будущего развития. Существует настоятельная необходимость в этом, поскольку последний всеобъемлющий сборник исследований, посвященных исследованиям космической биомедицины, относится к 90-м годам.
В качестве редакторов мы собрали эклектичное сочетание статей, предоставленных исследовательскими группами, полностью участвующими в исследованиях космической биомедицины, и активно участвовали в исследованиях, проводимых как на Международной космической станции, так и на земле, с помощью различных методов, позволяющих выполнять условия моделирования невесомость и повышенная гравитация. Это не подход «один вид подходит всем». Это скорее «позволить цвету сто цветов». Тем не менее, они дают плодотворный обзор того, что будет происходить из исследований космической биомедицины.
Рост и развитие
Рост и развитие - неотъемлемые свойства живых систем. Первое предполагает количественные изменения организмов. Рост происходит за счет деления клеток. Причем у растений он неограниченный. Это значит, что они растут в течение всей жизни. А вот животные - только до определенного периода. Рост сопровождается и количественными изменениями организма - развитием. Этот процесс заключается в приобретении все более сложных черт организации и физиологии. От уровня развития организмов зависит их положение в системе органического мира. К примеру, покрытосеменные растения достигли широкого распространения благодаря прогрессивным чертам строения, к которым относятся наличие цветка и
В целом, исследования, о которых сообщалось в этом выпуске, показали, насколько важными могут быть физические сигналы в формировании биологических фенотипов и функции, влияя на столь глубоко молекулярные и генетические пути. Кроме того, исследования в области микрогравитации заставляли нас разрабатывать новые технологические решения и более подходящие экспериментальные модели.
Таким образом, знания, собранные в космических исследованиях, оказали неоценимую поддержку в понимании физиологии и патологии человека, развитии технологических инноваций и развитии бесценных медицинских и экспериментальных устройств. Вот почему утверждается, что конечная причина исследования космического пространства человека - это именно то, что позволяет нам открывать себя. Несомненно, исследования в области микрогравитации и космонавтики представляют собой неограниченный горизонт для исследования и обнаружения.
Раздражимость
Еще одним признаком живых систем является их способность реагировать на любые изменения в окружающей среде. Такое свойство называют раздражимостью. Так, цветки тюльпанов открываются в тепле, а листья мимозы складываются во время прикосновения. У животных раздражимость осуществляется при помощи нервной системы и проявляется в виде рефлексов. Часть из них является врожденными. К ним относятся дыхательный, защитный, хватательный, сосательный, мигательный рефлексы. Они обеспечивают жизнеспособность с первых минут жизни. В ходе изменений существования животные приобретают новые поведенческие реакции.
Контролируемые исследования, проведенные в условиях микрогравитации, могут продвигать наши знания, обеспечивая удивительное и непредвиденное понимание биологического механизма, лежащего в основе физиологии, а также многих соответствующих заболеваний, таких как рак.
Атомы и молекулы сгруппированы для создания клеток, они организованы для создания тканей и тканей, сгруппированных в органы, органы, в свою очередь, образуют аппараты и системы, и, наконец, системы конфигурируют все живое существо. Группа индивидуумов, которые имеют одни и те же генетические характеристики, составляют популяцию, и группа различных групп населения формирует сообщество, кроме того, общины взаимодействуют со своей средой обитания, чтобы сформировать Биоме, и сумма всех этих частей порождает.
Свойства живых систем обеспечивают их существование на протяжении их индивидуального и исторического развития. К ним относятся клеточное строение, единство химического состава, обмен веществ, способность к размножению, росту, развитию, раздражимость и адаптация.