Canlı

bilgipedi.com.tr sitesinden
Escherichia coli (E. coli) bakterisi, tek hücreli bir prokaryottur
Amip tek hücreli bir ökaryottur
Polypore mantarları ve angiosperm ağaçları büyük çok hücreli ökaryotlardır.

Biyolojide organizma (Eski Yunanca ὄργανον (órganon) 'alet, araç, alet' ve -ισμός (-ismós)), bireysel bir varlık olarak işlev gören herhangi bir organik, canlı sistemdir. Tüm organizmalar hücrelerden oluşur (hücre teorisi). Organizmalar taksonomiye göre çok hücreli hayvanlar, bitkiler ve mantarlar gibi gruplara veya protistler, bakteriler ve arkeler gibi tek hücreli mikroorganizmalar olarak sınıflandırılır. Her tür organizma üreme, büyüme ve gelişme, bakım ve uyaranlara bir dereceye kadar yanıt verme yeteneğine sahiptir. Böcekler, mürekkep balıkları, tetrapodlar, mantarlar ve damarlı bitkiler, gelişim sırasında özelleşmiş doku ve organları farklılaştıran çok hücreli organizmalara örnektir.

Tek hücreli bir organizma prokaryot ya da ökaryot olabilir. Prokaryotlar, bakteriler ve arkealar olmak üzere iki ayrı alanla temsil edilir. Ökaryotik organizmalar, zara bağlı bir hücre çekirdeğinin varlığı ile karakterize edilir ve organel adı verilen zara bağlı ek bölmeler içerir (hayvanlarda ve bitkilerde mitokondri ve bitkilerde ve alglerde plastidler gibi, bunların hepsinin genellikle endosimbiyotik bakterilerden türediği kabul edilir). Mantarlar, hayvanlar ve bitkiler ökaryotlar içindeki organizma krallıklarının örnekleridir.

Dünya'daki mevcut türlerin sayısına ilişkin tahminler 2 milyon ila 1 trilyon arasında değişmektedir ve bunların 1,7 milyondan fazlası belgelenmiştir. Bugüne kadar yaşamış beş milyardan fazla türe tekabül eden tüm türlerin %99'undan fazlasının soyunun tükenmiş olduğu tahmin edilmektedir.

2016 yılında, tüm organizmaların son evrensel ortak atasından (LUCA) 355 genden oluşan bir set tanımlanmıştır.

Deniz süngeri çok hücreli canlılara çok basit bir örnektir.

Canlı ya da organizma, biyoloji ve ekolojide fonksiyonlarını yaşama mümkün olduğunca uyum sağlayarak sürdüren basit yapı moleküllerinin veya karmaşık organ sistemlerinin bir araya gelmesiyle oluşan varlıklar için kullanılan bir kavramdır.

Canlılar çevreye uyum sağlama, üreme ve kalıtım gibi ortak özelliklere sahip doğal varlıklar grubunun ve "yaşam"ın temel ögeleridir.

Etimoloji

"Organizma" terimi (Yunanca ὀργανισμός, organismos, ὄργανον, organon, yani "alet, araç, alet, duyu veya kavrama organı") ilk olarak 1703 yılında İngilizce dilinde ortaya çıkmış ve 1834 yılında bugünkü tanımını almıştır (Oxford English Dictionary). "Organizasyon" terimiyle doğrudan ilişkilidir. Organizmaları kendi kendini organize eden varlıklar olarak tanımlama geleneği, en azından Immanuel Kant'ın 1790 tarihli Yargı Eleştirisi'ne kadar uzanmaktadır.

Tanımlar

Bir organizma, yaşamın özelliklerini sergileyen az ya da çok kararlı bir bütün olarak işleyen moleküllerin bir araya gelmesi olarak tanımlanabilir. Sözlük tanımları, "büyüme ve üreme yeteneğine sahip bitki, hayvan, mantar veya bakteri gibi herhangi bir canlı yapı" gibi ifadeler kullanılarak geniş tutulabilir. Virüsler üreme için bir konak hücrenin biyokimyasal mekanizmasına bağımlı olduğundan, birçok tanım virüsleri ve insan yapımı olası organik olmayan yaşam formlarını hariç tutmaktadır. Bir süperorganizma, tek bir işlevsel veya sosyal birim olarak birlikte çalışan birçok bireyden oluşan bir organizmadır.

Organizmayı tanımlamanın en iyi yolu ve aslında böyle bir tanımın gerekli olup olmadığı konusunda tartışmalar olmuştur. Bazı katkılar, "organizma" kategorisinin biyolojide yeterli olmayabileceği önerisine yanıt niteliğindedir.

Virüsler

Virüsler otonom üreme, büyüme veya metabolizma yeteneğine sahip olmadıkları için tipik olarak organizma olarak kabul edilmezler. Her ne kadar bazı organizmalar bağımsız olarak hayatta kalamasalar ve zorunlu hücre içi parazitler olarak yaşasalar da, bağımsız metabolizma ve üreme yeteneğine sahiptirler. Virüsler canlı organizmalara özgü birkaç enzim ve moleküle sahip olsalar da, kendilerine ait bir metabolizmaları yoktur; oluştukları organik bileşikleri sentezleyemez ve düzenleyemezler. Doğal olarak, bu durum otonom üremeyi engeller: sadece konak hücrenin mekanizması tarafından pasif olarak çoğaltılabilirler. Bu anlamda cansız maddelere benzerler.

Virüsler bağımsız bir metabolizmaya sahip olmasalar ve bu nedenle genellikle organizma olarak sınıflandırılmasalar da, kendi genlerine sahiptirler ve organizmaların evrimsel mekanizmalarına benzer mekanizmalarla evrimleşirler. Bu nedenle, virüslerin canlı organizmalar olarak sınıflandırılması gerektiğine dair bir argüman, evrim geçirme ve kendi kendine birleşme yoluyla çoğalma yetenekleridir. Bununla birlikte, bazı bilim insanları virüslerin ne evrim geçirdiğini ne de kendi kendini ürettiğini savunmaktadır. Bunun yerine, virüsler konak hücreleri tarafından evrimleştirilir, yani virüsler ve konak hücrelerin birlikte evrimi söz konusudur. Eğer konak hücreler var olmasaydı, viral evrim imkansız olurdu. Bu durum hücreler için geçerli değildir. Virüsler var olmasaydı, hücresel evrimin yönü farklı olabilirdi, ancak hücreler yine de evrimleşebilirdi. Üremeye gelince, virüsler çoğalmak için tamamen konakçıların mekanizmalarına güvenirler. Enerji metabolizması ve protein sentezi için kodlama yapan genlere sahip virüslerin keşfi, virüslerin canlı organizmalar olup olmadığı tartışmasını alevlendirmiştir. Bu genlerin varlığı, virüslerin bir zamanlar metabolize olabildiğini düşündürmüştür. Ancak daha sonra enerji ve protein metabolizmasını kodlayan genlerin hücresel bir kökene sahip olduğu anlaşıldı. Büyük olasılıkla bu genler viral konakçılardan yatay gen transferi yoluyla edinilmiştir.

Kimya

Organizmalar, üremeyi ve bir ölçüde sürdürülebilirliği veya hayatta kalmayı teşvik edecek şekilde organize olmuş karmaşık kimyasal sistemlerdir. Cansız kimyayı yöneten yasaların aynısı yaşamın kimyasal süreçlerini de yönetir. Bir organizmanın çevreye uygunluğunu ve dolayısıyla DNA temelli genlerinin hayatta kalmasını belirleyen genellikle tüm organizmaların fenomenleridir.

Organizmalar kökenlerini, metabolizmalarını ve diğer birçok iç işlevlerini açıkça kimyasal olaylara, özellikle de büyük organik moleküllerin kimyasına borçludur. Organizmalar, etkileşim ve çevre yoluyla çok çeşitli roller oynayan karmaşık kimyasal bileşik sistemleridir.

Organizmalar yarı kapalı kimyasal sistemlerdir. Bireysel yaşam birimleri olmalarına rağmen (tanımın gerektirdiği gibi), çevrelerindeki ortama kapalı değildirler. Çalışmak için sürekli olarak enerji alır ve verirler. Ototroflar güneşten gelen ışığı veya inorganik bileşikleri kullanarak kullanılabilir enerji (organik bileşikler şeklinde) üretirken, heterotroflar çevreden organik bileşikler alır.

Bu bileşiklerdeki birincil kimyasal element karbondur. Bu elementin, diğer karbon atomları da dahil olmak üzere diğer küçük atomlarla bağ kurmaya olan büyük ilgisi ve çoklu bağlar oluşturabilmesini sağlayan küçük boyutu gibi kimyasal özellikleri, onu organik yaşamın temeli olarak ideal hale getirmektedir. Üç atomlu küçük bileşiklerin (karbondioksit gibi) yanı sıra veri depolayabilen (nükleik asitler), hücreleri bir arada tutabilen ve bilgi iletebilen (protein) binlerce atomdan oluşan büyük zincirler oluşturabilir.

Makromoleküller

Organizmaları oluşturan bileşikler makromoleküller ve diğer daha küçük moleküller olarak ikiye ayrılabilir. Dört makromolekül grubu nükleik asitler, proteinler, karbonhidratlar ve lipitlerdir. Nükleik asitler (özellikle deoksiribonükleik asit veya DNA) genetik verileri bir nükleotid dizisi olarak depolar. Dört farklı nükleotid türünün (adenin, sitozin, guanin ve timin) özel dizilimi, organizmayı oluşturan birçok özelliği belirler. Bu dizi, her biri üç nükleotidin belirli bir dizisi olan ve belirli bir amino aside karşılık gelen kodonlara bölünmüştür. Böylece bir DNA dizisi, yapıldığı amino asitlerin kimyasal özellikleri nedeniyle belirli bir şekilde katlanan ve böylece belirli bir işlevi yerine getiren belirli bir proteini kodlar.

Bu protein işlevleri tanınmıştır:

  1. Metabolizma reaksiyonlarını katalize eden enzimler
  2. Tubulin veya kolajen gibi yapısal proteinler
  3. Hücre döngüsünü düzenleyen transkripsiyon faktörleri veya siklinler gibi düzenleyici proteinler
  4. Bazı hormonlar ve onların reseptörleri gibi sinyal molekülleri veya onların reseptörleri
  5. Bağışıklık sisteminin antikorlarından toksinlere (örneğin yılanların dendrotoksinleri), kanavanin gibi alışılmadık amino asitler içeren proteinlere kadar her şeyi içerebilen savunma proteinleri

Fosfolipidlerden oluşan bir çift tabaka, bir hücre içindeki her şeyi içeren ve bileşiklerin hücre içine ve dışına serbestçe geçmesini önleyen bir bariyer oluşturan hücrelerin zarını oluşturur. Fosfolipid membranın seçici geçirgenliği nedeniyle, sadece belirli bileşikler içinden geçebilir.

Yapı

Tüm organizmalar hücre adı verilen yapısal birimlerden oluşur; bazıları tek bir hücre içerirken (tek hücreli), diğerleri birçok birim içerir (çok hücreli). Çok hücreli organizmalar, belirli işlevleri yerine getirmek için hücreleri uzmanlaştırabilir. Bu tür hücrelerden oluşan bir grup dokudur ve hayvanlarda bunlar epitel, sinir dokusu, kas dokusu ve bağ dokusu olmak üzere dört temel tip olarak ortaya çıkar. Birkaç doku türü, belirli bir işlevi yerine getirmek için bir organ şeklinde birlikte çalışır (örneğin kalp tarafından kanın pompalanması veya deri gibi çevreye karşı bir bariyer olarak). Bu model, üreme sistemi ve sindirim sistemi gibi bir organ sistemi olarak işlev gören birkaç organla daha yüksek bir seviyeye kadar devam eder. Birçok çok hücreli organizma, yaşamı sağlamak için koordine olan birkaç organ sisteminden oluşur.

Hücre

İlk olarak 1839 yılında Schleiden ve Schwann tarafından geliştirilen hücre teorisi, tüm organizmaların bir veya daha fazla hücreden oluştuğunu; tüm hücrelerin önceden var olan hücrelerden geldiğini ve hücrelerin, hücre işlevlerini düzenlemek ve bir sonraki hücre nesline bilgi aktarmak için gerekli kalıtsal bilgileri içerdiğini belirtir.

Ökaryotik ve prokaryotik olmak üzere iki tür hücre vardır. Prokaryotik hücreler genellikle tek hücreliyken, ökaryotik hücreler genellikle çok hücreli organizmalarda bulunur. Prokaryotik hücrelerde nükleer membran bulunmadığından DNA hücre içinde bağlanmamıştır; ökaryotik hücrelerde ise nükleer membran vardır.

İster prokaryotik ister ökaryotik olsun tüm hücreler, hücreyi saran, içini çevresinden ayıran, içeri ve dışarı hareket eden şeyleri düzenleyen ve hücrenin elektrik potansiyelini koruyan bir zara sahiptir. Zarın içinde, tuzlu bir sitoplazma hücre hacminin çoğunu kaplar. Tüm hücreler, genlerin kalıtsal materyali olan DNA'ya ve hücrenin birincil mekanizması olan enzimler gibi çeşitli proteinleri oluşturmak için gerekli bilgileri içeren RNA'ya sahiptir. Hücrelerde başka tür biyomoleküller de vardır.

Tüm hücreler birkaç benzer özelliği paylaşır:

  • Hücre bölünmesi (ikili fisyon, mitoz veya mayoz) ile üreme.
  • DNA genleri tarafından kodlanan ve haberci RNA ara ürünleri ve ribozomlar aracılığıyla yapılan enzimlerin ve diğer proteinlerin kullanımı.
  • Hammaddelerin alınması, hücre bileşenlerinin oluşturulması, enerjinin dönüştürülmesi, moleküller ve yan ürünlerin serbest bırakılmasını içeren metabolizma. Bir hücrenin işleyişi, organik moleküllerde depolanan kimyasal enerjiyi çıkarma ve kullanma yeteneğine bağlıdır. Bu enerji metabolik yollardan elde edilir.
  • Sıcaklık, pH veya besin seviyelerindeki değişiklikler gibi dış ve iç uyaranlara yanıt.
  • Hücre içeriği, proteinler ve lipid çift tabaka içeren bir hücre yüzey zarı içinde bulunur.

Evrimsel tarihçe

Son evrensel ortak ata

Glacier Ulusal Parkı, Siyeh Formasyonu'ndaki Prekambriyen stromatolitler. 2002 yılında Nature bilim dergisinde yayınlanan bir makale, bu 3,5 Gya (milyar yıl) yaşındaki jeolojik oluşumların fosilleşmiş siyanobakteri mikropları içerdiğini öne sürdü. Bu da onların Dünya üzerinde bilinen en eski yaşam formlarından birinin kanıtı olduğunu göstermektedir.

Son evrensel ortak ata (LUCA), şu anda Dünya üzerinde yaşayan tüm organizmaların türediği en son organizmadır. Dolayısıyla, Dünya'daki mevcut tüm yaşamın en son ortak atasıdır. LUCA'nın yaklaşık 3,5 ila 3,8 milyar yıl önce (Paleoarkean dönemde) yaşadığı tahmin edilmektedir. Dünya üzerindeki yaşama dair en eski kanıtlar, Batı Grönland'da keşfedilen 3,7 milyar yıllık metasedimenter kayalarda biyojenik olarak bulunan grafit ve Batı Avustralya'da keşfedilen 3,48 milyar yıllık kumtaşında bulunan mikrobiyal mat fosilleridir. Gezegende yaşamış tüm türlerin yüzde 99'undan fazlasının soyunun tükenmiş olduğu tahmin edilse de, şu anda Dünya'da bir milyardan fazla yaşam türünün var olması muhtemeldir ve en yüksek tahminler ve projeksiyonlar bir trilyon türe ulaşmaktadır.

Yaşamın erken gelişimi hakkındaki bilgiler, jeoloji ve gezegen bilimi de dahil olmak üzere birçok farklı alandan gelen girdileri içermektedir. Bu bilimler, Dünya'nın tarihi ve yaşam tarafından üretilen değişiklikler hakkında bilgi sağlar. Ancak, Dünya'nın erken dönemlerine ilişkin bilgilerin büyük bir kısmı zaman içinde jeolojik süreçler tarafından yok edilmiştir.

Tüm organizmalar ortak bir atadan ya da atasal gen havuzundan türemiştir. Ortak soyun kanıtı, tüm canlı organizmalar arasında paylaşılan özelliklerde bulunabilir. Darwin'in zamanında, paylaşılan özelliklerin kanıtı yalnızca morfolojik benzerliklerin gözle görülür şekilde gözlemlenmesine dayanıyordu, örneğin uçmasalar bile tüm kuşların kanatları olması gibi.

Tüm organizmaların ortak bir ataya sahip olduğuna dair genetikten elde edilen güçlü kanıtlar vardır. Örneğin, her canlı hücre genetik materyali olarak nükleik asitleri kullanır ve proteinlerin yapı taşı olarak aynı yirmi amino asidi kullanır. Tüm organizmalar nükleik asit dizilerini proteinlere çevirmek için aynı genetik kodu (bazı son derece nadir ve küçük sapmalarla) kullanır. Bu özelliklerin evrenselliği güçlü bir şekilde ortak ataya işaret etmektedir, çünkü bu özelliklerin çoğunun seçimi keyfi görünmektedir. Yatay gen transferi, son evrensel atayı incelemeyi daha zor hale getirmektedir. Bununla birlikte, aynı genetik kodun, aynı nükleotidlerin ve aynı amino asitlerin evrensel kullanımı, böyle bir atanın varlığını büyük ölçüde olası kılmaktadır.

Kökün konumu

LUCA karbonu sabitlemek için Wood-Ljungdahl veya indirgeyici asetil-CoA yolunu kullanmış olabilir.

Yaşam ağacının kökünün en yaygın kabul gören konumu, çeşitli moleküler çalışmalara dayanarak "geleneksel yaşam ağacı" olarak adlandırılan monofiletik bir Bakteri alanı ile Archaea ve Eukaryota'dan oluşan bir klad arasındadır. Çok küçük bir azınlık ise farklı bir sonuca varmıştır; yani kökün Bakteriler alanında, Bacillota filumunda olduğu ya da Chloroflexota filumunun, Thomas Cavalier-Smith tarafından önerildiği gibi, Archaea ve Eukaryotlar ile Bakterilerin geri kalanından oluşan bir kladın bazalinde yer aldığı sonucuna varmıştır.

William F. Martin tarafından 2016 yılında yayınlanan araştırma, çeşitli filogenetik ağaçların dizilenmiş prokaryotik genomlarından 6,1 milyon protein kodlayan geni genetik olarak analiz ederek, muhtemelen LUCA için ortak olan 286.514 protein kümesi arasından 355 protein kümesi tespit etmiştir. Sonuçlar "LUCA'yı anaerobik, CO2 sabitleyici, Wood-Ljungdahl yolu (indirgeyici asetil-koenzim A yolu) ile H2 bağımlı, N2 sabitleyici ve termofilik olarak tasvir etmektedir. LUCA'nın biyokimyası FeS kümeleri ve radikal reaksiyon mekanizmaları ile doludur. Kofaktörleri geçiş metalleri, flavinler, S-adenosil metiyonin, koenzim A, ferredoksin, molibdopterin, korrinler ve selenyuma bağımlılığı ortaya koymaktadır. Genetik kodu nükleozit modifikasyonları ve S-adenozilmetiyonine bağlı metilasyonlar gerektiriyordu." Sonuçlar metanojenik clostria'yı incelenen 355 soy içinde bazal bir klad olarak gösteriyor ve LUCA'nın H2, CO2 ve demir açısından zengin jeokimyasal olarak aktif bir ortamda anaerobik bir hidrotermal havalandırma ortamında yaşadığını gösteriyor. Bununla birlikte, bu genlerin LUCA'da mevcut olarak tanımlanması eleştirilmiş ve LUCA'da mevcut olduğu varsayılan proteinlerin çoğunun arke ve bakteriler arasında daha sonra gerçekleşen yatay gen transferlerini temsil ettiği öne sürülmüştür.

Üreme

Eşeyli üreme günümüz ökaryotları arasında yaygındır ve muhtemelen son ortak atada da mevcuttu. Bu, ökaryotik evrim ağacından erken ayrılan soyların torunlarında mayoz bölünme için çekirdek bir gen setinin bulunmasıyla önerilmektedir. ve Malik ve ark. Daha önce Amip gibi "antik aseksüeller" olarak kabul edilen ökaryotların geçmişte muhtemelen eşeyli olduğu ve günümüz aseksüel amipoid soylarının çoğunun muhtemelen yakın zamanda ve bağımsız olarak ortaya çıktığına dair kanıtlarla da desteklenmektedir.

Prokaryotlarda doğal bakteriyel transformasyon, DNA'nın bir bakteriden diğerine aktarılmasını ve donör DNA'nın rekombinasyon yoluyla alıcı kromozoma entegre edilmesini içerir. Doğal bakteriyel transformasyon ilkel bir cinsel süreç olarak kabul edilir ve hem bakterilerde hem de arkelerde meydana gelir, ancak esas olarak bakterilerde çalışılmıştır. Transformasyon açıkça bir bakteriyel adaptasyondur ve tesadüfi bir olay değildir, çünkü bu karmaşık süreci gerçekleştirmek için doğal bir yeterlilik durumuna girmek üzere birbirleriyle özel olarak etkileşime giren çok sayıda gen ürününe bağlıdır. Transformasyon, prokaryotlar arasında yaygın bir DNA aktarım şeklidir.

Yatay gen transferi

Canlı organizmaların ataları geleneksel olarak morfolojiden yola çıkılarak yeniden yapılandırılmıştır, ancak filogenetik - genetik (DNA) diziliminin karşılaştırılmasıyla filogenilerin yeniden yapılandırılması - ile giderek daha fazla desteklenmektedir.

Dizi karşılaştırmaları, filogenetik "alanların" sınırları da dahil olmak üzere çeşitli türler arasında birçok genin yakın zamanda yatay olarak aktarıldığını göstermektedir. Bu nedenle, bir türün filogenetik geçmişini belirlemek, tek genler için evrimsel ağaçlar belirleyerek kesin olarak yapılamaz.

Biyolog Peter Gogarten, "orijinal ağaç metaforunun artık son genom araştırmalarından elde edilen verilere uymadığını", bu nedenle "biyologların bireysel genomlarda bir araya getirilen farklı geçmişleri tanımlamak için bir mozaik metaforunu kullanmaları ve mikroplar arasında HGT'nin zengin alışverişini ve işbirlikçi etkilerini görselleştirmek için bir ağ metaforunu kullanmaları gerektiğini" öne sürmektedir.

Yaşamın geleceği (klonlama ve sentetik organizmalar)

Modern biyoteknoloji, geleneksel organizma ve tür kavramlarına meydan okumaktadır. Klonlama, tamamen yeni organizma türleri yaratma potansiyeline sahip, genetik olarak bir diğeriyle aynı olan yeni bir çok hücreli organizma yaratma sürecidir. Klonlama pek çok etik tartışmanın konusudur.

2008 yılında J. Craig Venter Enstitüsü, tek bir adımda 25 örtüşen DNA parçasının mayada rekombinasyonunu kullanarak sentetik bir bakteri genomu olan Mycoplasma genitalium'u bir araya getirmiştir. Maya rekombinasyonunun kullanılması, hem sentetik hem de doğal parçalardan büyük DNA moleküllerinin bir araya getirilmesini büyük ölçüde basitleştirmektedir. Synthetic Genomics gibi diğer şirketler, özel olarak tasarlanmış genomların birçok ticari kullanımından yararlanmak için halihazırda kurulmuştur.

Köken bilimi

Canlı sözcüğü Farsçadan Türkçeye geçmiş olan "can" sözcüğünden türemiştir. "Can" yaşama, yaşam anlamındadır. Buna sahip olanlar ise canlıdır, yani "yaşayan"dır. Organizma ise araç/alet anlamındaki Yunanca "ὄργανον (organon)" sözcüğünden gelir.

Canlıların sınıflandırılması

Evrende birçok canlı vardır ve bilim insanlarının bunların her birini tek tek incelemesi mümkün değildir. Bu yüzden canlılar sınıflara ayrılır. Canlıların belirli özellikleri göz önüne alınarak yapılan gruplandırmaya taksonomi (sınıflandırma) veya biyosistematik denir. Sınıflandırmayı inceleyen bilim dalına sistematik (taksonomi) denir. Canlılar, temel olarak altı grupta sınıflandırılır:

Canlıların ortak özellikleri

  • Hücresel yapı
  • Metabolizma
  • Homeostazi (iç denge)
  • Beslenme
  • Solunum
  • Sindirim
  • Boşaltım
  • Dolaşım
  • Büyüme ve Gelişme
  • Çoğalma (Üreme)
  • Hareket
  • Çevresel uyarılara tepki
  • Ölüm

Bütün canlılarda bu özelliklerin hepsi görülmektedir.