Mokslininkai jau seniai bandė apibrėžti „gyvybės“ sąvoką. Tačiau tai padaryti gana sunku, nes planetoje gyvenantys organizmai yra labai įvairūs. Kokie yra gyvųjų sistemų kriterijai ir jų veikimo ypatybės, sužinosite iš mūsų straipsnio.
Kas yra sistema
Sistema yra elementų, sujungtų tam tikra seka, rinkinys. Ši struktūra užtikrina jų vientisumą ir gebėjimą veikti. Pagal kilmę sistemos yra dirbtinės arba natūralios. Pirmieji apima visas žmogaus sukurtas struktūras. Jų pavyzdžiai yra įvairūs: nuo tušinuko iki dangoraižio. Sutikite, tiek pirmuoju, tiek antruoju atveju visi šių sistemų komponentai turi aiškius modelius ir yra sujungti į tam tikra tvarka. Menkiausias jų pažeidimas gali pakeisti visą darbo mechanizmą.
Tačiau gravitacija gali paveikti ląstelių elgseną ir jų konstrukciją giliau ir subtiliau. Tačiau, nes fundamentiniai tyrimai prasidėjo kosminėje aplinkoje, tapo akivaizdu, kad biologines savybes pasikeisti mažėjant gravitacijos jėgai, pabrėžiant ryšį tarp fizinė jėga ir biologinę funkciją. Ląstelių substratų sukibimas, taip pat jungtys tarp ląstelių, atitinkamai, stipriai veikia Žemės gravitaciją, blogina daugialąsčių agregatų ir audinių formavimąsi, o mikrogravitacijoje tokios struktūros lengviau toleruojamos kelias dienas ar mėnesius.
Gyvos sistemos – tai visos mus supančios struktūros, kurios nebuvo sukurtos žmogaus. Jie yra gamtos „darbai“. Mikroskopinės amebos ląstelės, milžiniški spygliuočiai medžiai, didžiuliai mėlynieji banginiai yra gyvos sistemos. Šiuose organizmuose iš tiesų yra daug elementų, kurie tam tikru būdu sąveikauja tarpusavyje. Kokie yra bendrieji gyvenimo sistemų kriterijai? Ir ar ši sąvoka apima baltymų rutuliukus ar vandens molekules? Juk jie taip pat susideda iš atskirų elementų, sujungtų tam tikra seka. Mokslininkai vienareikšmiškai teigia, kad gyvybė yra tik elementų rinkinys, uždarytas ląstelės struktūroje.
Dėl šių modifikacijų galiausiai labai pasikeičia ląstelių medaus jutiklių aparatai, reaguojantys į Platus pasirinkimas ekologiniai ir vidiniai biofiziniai įtempiai. Girardi ir kt. patvirtino, kad mikrogravitacija sukelia bendrą proliferacijos slopinimą ir šiuolaikišką apoptozės greičio padidėjimą. Iš tiesų, deja, beveik nesvarumas smarkiai pablogėja biologines funkcijas ir todėl, priešingai nei buvo manoma anksčiau, ląstelės negali būti laikomos „aklomis“ gravitacijos atžvilgiu.
Gyvųjų sistemų organizavimo lygiai
Gyvos sistemos gamtoje egzistuoja skirtinguose organizavimo lygiuose, kurios skiriasi struktūros ypatumais ir jų komponentų sąveika. Molekulinė taip pat yra viena iš jų, tačiau jos nepriklausomas egzistavimas už ląstelės ribų yra neįmanomas. Dauguma pagrindinis procesasŠiame lygmenyje vyksta genetinės medžiagos saugojimas ir pardavimas. Gyvųjų sistemų kriterijai ryškiausiai išryškėja ląstelės pavyzdyje. Būtent ji yra struktūrinė ir funkcinis vienetas visi gyvi dalykai. Augalai, gyvūnai, grybai ir bakterijos susideda iš ląstelių. Išimtis yra virusai, kurie yra nukleorūgščių molekulių ir baltymų derinys.
Ląstelės gali „jausti“ pokyčius mikrogravitacijos srityje per netiesioginį mechanizmą; specializuotų struktūrų, skirtų mechaniniam gravitacijos jėgų suvokimui ir perdavimui, kūrimas; ir fermentų kinetikos ar baltymų tinklo savaiminio susijungimo dinamikos pokyčiai. Pažymėtina, kad paskutinius du procesus stipriai veikia nepusiausvyros dinamika. Netiesiniai dinaminiai procesai, esantys toli nuo pusiausvyros, yra susiję su atitinkamu reakcijos ir difuzijos deriniu, o dėl šių sąveikų atsirandantį modelį stipriai veikia net minimalūs reagentų koncentracijų pokyčiai arba morfogenetinio lauko stiprumo pokyčiai.
Toliau kyla gyvųjų sistemų komplikacijos. Ląstelės susijungia ir sudaro audinius. Kiekvienas iš jų specializuojasi atlikti tam tikrą funkciją. Audinių visuma atstovauja kitam lygiui – organizminiam. Tačiau gamtoje individai atskirai neegzistuoja. Jie sąveikauja tarpusavyje ir su Tuo pačiu metu jie nuosekliai formuoja populiacijos rūšis, biogeocenotinį ir biosferinį lygmenis. Pastaroji yra pati globaliausia, vienijanti absoliučiai visas gyvenančias visas buveines.
Tokio tipo procesai vadinami Tiuringo arba išsklaidymo struktūromis, atsižvelgiant į tai, kad norint valdyti ir išlaikyti sistemą nuo pusiausvyros, reikia energijos. Tai būtina sąlyga būtini, kad sistema galėtų greitai pakeisti savo konfigūraciją pagal sistemos poreikius. Savo ruožtu išsklaidymo energija suteikia termodinamiką varomoji jėga saviorganizacijos procesai. Masiello ir kt., kuriame parodyta, kad beveik nesvarumo būsena išjudina sistemas link įvairios valstybės atraktoriai, leidžiantys ląstelėms įgyti naujų ir netikėtų fenotipų tikrojo pereinamojo laikotarpio metu.
Cheminės sudėties ypatybės
Pagrindinės gyvųjų sistemų savybės, nepaisant jų organizavimo lygio, visų pirma pasižymi tam tikra chemine sudėtimi. Šios struktūros yra pagrįstos keturiomis cheminis elementas. Tai yra anglis, deguonis, azotas ir vandenilis. Jie taip pat vadinami ekologiškais. Jie savo ruožtu sudaro biopolimerų – baltymų, angliavandenių, lipidų ir nukleino rūgščių – molekules.
Remiantis tokiais rezultatais, gravitacija yra „neišvengiamas“ apribojimas, įpareigojantis gyvas būtybes turėti tik keletą konfigūracijų tarp daugelio kitų. Šis teiginys kelia keletą svarbius klausimus. Kai kurie iš jų sudaro teorinės biologijos pagrindus, nes jie meta iššūkį genų skatinamai paradigmai, kad biologinį elgesį galima paaiškinti tik genetiniai mechanizmai. Koks yra mechanizmas, pagal kurį mikrogravitacija gali taip iš esmės pakeisti ląstelės funkciją ir struktūrą?
Metabolizmas
Kiekvienas gyvas organizmas yra atvira sistema. Tai reiškia, kad vyksta nuolatinis medžiagų apykaita su aplinka. Medžiagų suvartojimas, jų transformacija, galutinių medžiagų apykaitos produktų pašalinimas yra neatsiejami gyvų sistemų bruožai. Patekusios į kūną sudėtingos molekulės suskaidomos, išskiriant tam tikrą energijos kiekį. Tai būtina augimui ir vystymuisi.
Gyvųjų sistemų organizavimo lygiai
Keletas į šį klausimą įtrauktų tyrimų nagrinėja šią temą, raginant kelti klausimą dėl kritinio citoskeleto vaidmens tarpininkaujant keliems mikrogravitacijos poveikiams. Pagrindinės ląstelių architektūros sutrikimas gali paveikti veiklą, pradedant nuo ląstelių signalizacijos ir migracijos iki ląstelių ciklo ir apoptozės. Tikėtina, kad jie labai greitai prisidės prie ląstelės prisitaikymo prie sąlygų, susijusių su mikrogravitacija.
Ferranti ir kt., Kur buvo užfiksuota reikšminga koreliacija tarp citoskeleto anomalijų, sukeltų mimikos mikrogravitacijos ir sustiprintos autofagijos. Tačiau citoskeleto pokyčiai turi įtakos Įvairių tipų ląstelės, įskaitant endotelio ląsteles. Citoskeleto pokyčiai taip pat turi didelę įtaką tiek ląstelių formai, tiek audinių modeliavimui.
Gebėjimas daugintis
Gebėjimas daugintis arba savarankiškai daugintis ir atsinaujinti taip pat yra gyvų sistemų kriterijai. Šios savybės užtikrina tęstinumą visais lygmenimis, todėl gyvybė visoje planetoje yra įmanoma. Dauginimosi būdai priklauso nuo struktūrinių ypatybių.Pavyzdžiui, bakterijos dauginasi dalijantis ląstelėms į dvi dalis, augalai dauginasi vegetatyviškai ir sporų pagalba, o gyvūnai – lytiškai.
Gebėjimas daugintis
Apskritai, mikrogravitacijos pokyčiai neabejotinai yra reikšmingi. nugaros reakcijos apie viso organizmo fiziologinę homeostazę. Gravitacija tikrai veikia lemiamas erdviniam suvokimui, laikysenos pusiausvyrai ir judesių generavimui.
Komponentai, sudarantys sistemą
Smegenys gali susidoroti su gravitaciniu lauku integruodamos platų spektrą įvairių signalų, kuri leidžia sistemai inicijuoti tinkamiausią atsakymą. Antrasis tyrimas savo ruožtu parodė teigiamas poveikis neurofiziologinis prisitaikymas prie nesvarumo ir kaip šioje srityje įgytos žinios gali netgi prisidėti prie vystymosi naujoviškų technologijų eisenos reabilitacija. Mikrogravitacijos ir hipergravitacijos tyrimai veiksmingai pagerina mūsų žinias apie fiziologiją ir biochemiją, taip suteikdami vertingų duomenų ir modelių, padedančių suprasti kai kuriuos dalykus. svarbios ligos asmuo.
Regeneracija padeda daugeliui organizmų išlaikyti gyvybingumą kuo ilgiau. Coelenteratai, kirminai, ropliai ir augalai gali atkurti prarastas ar pažeistas kūno dalis. Ypač aktyviai dalijasi gėlavandenės hidra ląstelės, kurių organizmas gali atsigauti nuo 1/200 dalies.
Be to, kosmoso tyrimai žaidė ir, matyt, vaidins svarbus vaidmuo reformuojant teorinis pagrindas biologijos ir fiziologijos srityse ir gali būti nauja inovacijų paradigma. Būtent su mikrogravitacija susiję tyrimai prisidėjo prie naujų priemonių, tokių kaip trijų dimensijų ląstelių kultūra, kūrimo. Iš tiesų, trimatė kultūra realioje ir imituojamoje mikrogravitacijoje leidžia tiksliau įvertinti biofizinių suvaržymų vaidmenį formuojant ląstelių fenotipus ir funkcijas.
Savo ruožtu tokie prietaisai gali padėti tobulinti audinių inžinerijos metodus. Tokie tyrimai iš tiesų gali suteikti vertingos informacijos apie signalo perdavimo moduliaciją, ląstelių adheziją ar tarpląstelinę matricą, kurią sukelia pakitusios gravitacijos sąlygos. Šios sistemos taip pat palengvina augimo faktorių, hormonų ar vaistų poveikio šioms į audinius panašioms konstrukcijoms analizę, kad būtų galima geriau išspręsti tokias problemas kaip farmakokinetika ir farmakodinamika.
Judėjimas
Nenuostabu, kad jie sako, kad judėjimas yra gyvenimas. Ir iš tiesų, judėdami erdvėje gyvūnai ieško maisto, priešingos lyties asmenys ar Geresnės sąlygos egzistavimui. Jų vienaląsčių atstovai judėti organelių pagalba – žvyneliais, pseudopodijomis ar blakstienomis. Keista, bet augalai taip pat gali judėti. Visi stebėjo, kaip lapai ir žiedai pasisuka į šviesą, o vynmedžių ūgliai apgaubia bet kokį paviršių. Tai yra augimas
Šios priemonės taip pat gali leisti ištirti vystymosi ir organogenezės procesus. Šio specializuoto Biomed Research International Journal numerio motyvas yra išanalizuoti tyrimų būklę ir nustatyti galimas sritis ateities plėtrai. To reikia skubiai, nes paskutinis išsamus kosminių biomedicininių tyrimų tyrimų rinkinys datuojamas 90-aisiais.
Kaip redaktoriai, sudarėme eklektišką straipsnių derinį, kurį pateikė tyrimų grupės, visapusiškai dalyvaujančios kosminės biomedicinos tyrimuose, ir aktyviai dalyvavome tiek Tarptautinėje kosminėje stotyje, tiek žemėje atliekamuose tyrimuose. įvairių metodų, leidžianti įvykdyti nesvarumo ir padidintos gravitacijos modeliavimo sąlygas. Tai nėra universalus metodas. Tai labiau panašu į „leisti spalvai šimtą spalvų“. Tačiau jie suteikia vaisingą apžvalgą apie tai, kas bus iš kosmoso biomedicinos tyrimų.
Augimas ir vystymasis
Augimas ir vystymasis yra neatsiejama gyvųjų sistemų savybė. Pirmasis susijęs su kiekybiniais organizmų pokyčiais. Augimas vyksta ląstelių dalijimosi būdu. Be to, augaluose jis neribojamas. Tai reiškia, kad jie auga visą gyvenimą. Bet gyvūnai – tik iki tam tikro laikotarpio. Augimą lydi kiekybiniai organizmo pokyčiai – vystymasis. Šis procesas susideda iš vis sudėtingesnių organizacijos ir fiziologijos ypatybių įgijimo. Jų padėtis organinio pasaulio sistemoje priklauso nuo organizmų išsivystymo lygio. Pvz., gaubtasėkliai plačiai paplitę dėl progresyvių struktūros ypatybių, tarp kurių yra gėlė ir
Apskritai, šiame numeryje aprašyti tyrimai parodė, kokie svarbūs fiziniai ženklai gali būti formuojant biologinius fenotipus ir funkciją, darydami įtaką tokiems giliai molekuliniams ir genetiniams keliams. Be to, mikrogravitacijos tyrimai privertė mus kurti naujus technologinius sprendimus ir tinkamesnius eksperimentinius modelius.
Taigi, sukauptos žinios kosmoso tyrimai, suteikė neįkainojamą pagalbą siekiant suprasti žmogaus fiziologiją ir patologiją, tobulinti technologines naujoves ir kuriant neįkainojamus medicinos ir eksperimentinius prietaisus. Štai kodėl teigiama, kad pagrindinė tyrimo priežastis kosmosasžmogus yra būtent tai, kas leidžia mums atrasti save. Be abejo, mikrogravitacijos ir astronautikos tyrimai yra neribotas tyrinėjimų ir atradimų horizontas.
Irzlumas
Kitas gyvų sistemų požymis yra jų gebėjimas reaguoti į bet kokius pokyčius aplinką. Ši savybė vadinama dirglumu. Taigi, tulpių žiedai atsiveria šiltai, o palietus mimozų lapai susilanksto. Gyvūnams dirglumas atliekamas padedant nervų sistema ir pasireiškia refleksų pavidalu. Kai kurie iš jų yra įgimti. Tai kvėpavimo, apsauginiai, griebimo, čiulpimo, mirksėjimo refleksai. Jie suteikia gyvybingumo nuo pirmųjų gyvenimo minučių. Egzistencijos pokyčių metu gyvūnai įgyja naujų elgesio atsakymų.
Kontroliuojami tyrimai, atliekami naudojant mikrogravitaciją, gali pagerinti mūsų žinias suteikdami nuostabių ir nenumatytų įžvalgų. biologinis mechanizmas pagrindinė fiziologija, taip pat daugelis susijusių ligų, tokių kaip vėžys.
Atomai ir molekulės yra sugrupuoti, kad sukurtų ląsteles, jie yra suskirstyti į audinius ir audinius, sugrupuoti į organus, organai savo ruožtu sudaro aparatus ir sistemas, o galiausiai sistemos konfigūruoja viską. Gyva būtybė. Asmenų, turinčių tas pačias genetines savybes, grupė sudaro populiaciją ir grupę įvairios grupės Gyventojai sudaro bendruomenę; be to, bendruomenė sąveikauja su savo buveine, sudarydama biomą, o visų šių dalių suma gimdo.
Gyvųjų sistemų savybės užtikrina jų egzistavimą per visą jų individualų ir istorinė raida. Jie apima ląstelių struktūra, vienybė cheminė sudėtis, medžiagų apykaita, gebėjimas daugintis, augti, vystytis, dirglumas ir prisitaikymas.