Organismo vivente


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Un organismo vivente è un'entità, unicellulare o pluricellulare, soggetta alle leggi del mondo fisico e al controllo da parte dei sistemi che esprimono l'informazione in esso contenuta. Tale informazione è codificata primariamente nel genoma e nel materiale genetico altrimenti veicolato, ad esempio negli organuli cellulari, ed è sottoposta a tutti i meccanismi tipici dell'espressione, compresi quelli evidenziati nell'epigenetica. Tale informazione, come descritto dalla genetica, viene ereditata verticalmente dagli organismi discendenti, o trasferita orizzontalmente[1].

Indice

Definizioni


«Un organismo vivente è un'entità soggetta alle leggi naturali, le stesse che controllano il resto del mondo fisico, ma tutti gli organismi viventi, comprese le loro parti, vengono controllati anche da una seconda fonte di causalità: i programmi genetici. L'assenza o la presenza di programmi genetici indica il confine netto tra l'inanimato e il mondo vivente[2][3][4]»

(Ernst Mayr)

Gli organismi risultano imparentati tra di loro. Ogni organismo vivente ad oggi conosciuto deriva da una rete[5], in prima approssimazione assimilabile ad una linea filogenetica arborescente, comune a tutti gli altri organismi, indipendentemente dal tempo di separazione fra le linee evolutive. Ogni forma di vita esistente deriva da uno o pochi antenati comuni, comparsi sulla Terra miliardi di anni fa, possiede vie metaboliche, si riproduce, trasmette informazioni alla propria discendenza e organizza le proprie strutture. Queste caratteristiche costituiscono il nucleo del concetto biologico di vita, peculiarità emergente che la distingue dalle entità non viventi.

Tali peculiarità per convenzione sono rappresentate da alcuni aspetti comuni a tutti gli organismi viventi[6][7][8][9][10]:

In senso più ampio, gli organismi possono essere anche in grado di possedere, e nel loro complesso possiedono:

Queste caratteristiche sono la base della visione sufficientemente condivisa di essere vivente, in quanto organismo noto del biota terrestre. Altre definizioni si discostano in uno o più punti dalla precedente, generata dallo studio delle scienze naturali.
La biologia di sintesi che può portare alla genesi di organismi dotati di vita cosiddetta sintetica, come il Mycoplasma laboratorium[12][13], e i temi della esobiologia e delle biochimiche ipotetiche possono portare a definire il concetto di organismo vivente in maniera più generale.
Gli organismi noti abbracciano un'estensione dimensionale e temporale che va dagli 80 000 anni e le oltre 6 600 tonnellate di un singolo, millenario genet di pioppi, ai minuscoli micoplasmi di 200 nanometri di diametro, che "vivono" (tempo di duplicazione) alcuni minuti, di massa inferiore al miliardesimo di grammo.

Caratteristiche generali


Lo stesso argomento in dettaglio: Vita.

Sulla Terra i cicli vitali sinora conosciuti si sviluppano intorno agli elementi CHNOPS, ma ciò non implica, in linea di principio, che non possano esistere altre serie di elementi attorno alle quali possano crearsi sistemi di vita alternativi. La scoperta nel 2010 nel Lago Mono, in California, di un batterio in grado di utilizzare l'arsenico al posto del fosforo avrebbe mostrato l'esistenza di organismi con una biochimica completamente diversa da quella finora conosciuta, in particolare relativamente agli acidi nucleici[14], ma studi successivi ne hanno smentito i risultati[15][16]. Gli esobiologi ipotizzano organismi basati sulla chimica del silicio al posto del carbonio.

Per quanto riguarda il concetto biologico di vivente, gli studiosi ritengono che gli organismi viventi condividano alcune caratteristiche fondamentali comuni[17][18][19][20]:

Dalla proprietà di Ordine derivano le caratteristiche di:

Lo stesso argomento in dettaglio: Teoria cellulare.

Dalla proprietà di Codifica derivano le caratteristiche di:

Dalla proprietà di Energia derivano le caratteristiche di:

Dalla proprietà di Capacità riproduttiva derivano le caratteristiche di:

Dalla proprietà di Crescita derivano le caratteristiche di:

Dalla proprietà di Evoluzione derivano le caratteristiche di:

Dalla proprietà di Irritabilità o Motilità derivano le caratteristiche di:

Esistono molti casi non semplici da definire. I virus sono un caso limite, dal momento che non sono capaci di riprodursi autonomamente, ma hanno bisogno di una cellula ospite, spesso un batterio, sono cristalli molecolari in grado di replicarsi ma non possiedono un proprio metabolismo. Il dibattito coinvolge anche gli elementi trasponibili del genoma, unità costituite da sequenze a DNA, anche conosciute come parassiti endonucleari obbligati. Taluni autori ritengono si tratti di virus rimasti imprigionati nel genoma. Tali elementi, sebbene in grado di riprodursi generando copie di se stessi, sfuggono ai tentativi di classificazione, in quanto sono molecole parassite del DNA, che possono prosperare e riprodursi esclusivamente all'interno del nucleo cellulare.

Organizzazione e struttura


Si possono sommariamente suddividere in organismi procarioti ed eucarioti, secondo alcune classificazioni i due Dominii della Vita.

I procarioti, tutti unicellulari, possono essere suddivisi in due principali regni: Bacteria e Archea (nelle classificazioni più recenti gli Archea sono considerati un dominio anziché un regno).

Gli eucarioti possono a loro volta essere suddivisi tra organismi unicellulari e pluricellulari in 4 o 5 regni, a seconda della classificazione utilizzata. Alcuni organismi, come diverse muffe melmose (in inglese Slime mold), gruppo polifiletico comprendente tra gli altri i Myxomycetes, sfuggono a questo genere di classificazione.

Gli organismi unicellulari

Possono appartenere al gruppo dei procarioti, cioè con un nucleo primitivo (senza membrana nucleare), oppure al gruppo degli eucarioti, cioè con un nucleo cellulare separato dal citoplasma. Tra questi due gruppi di organismi unicellulari esiste una notevole distanza evolutiva, i secondi sono molto più recenti. È condivisa l'ipotesi che la cellula eucariota sia stata originata da una simbiosi tra organismi più semplici. Ad esempio alcuni organelli (come il mitocondrio e il cloroplasto) secondo la teoria dell'endosimbionte, derivano da originarie forme batteriche indipendenti.[22]

Gli organismi pluricellulari

Alcuni di essi sono formati da cellule non differenziate in organi, come le spugne. In quelli con differenziazione dei diversi tessuti in organi (Animali, Piante e Funghi) la struttura del corpo è organizzata in modo gerarchico, quindi possiamo distinguere:

Vengono solitamente suddivisi in regni distinti a seconda delle loro capacità di aggregazione tra cellule:

Dimensioni

Gli organismi viventi più piccoli sono i micoplasmi, un gruppo di batteri privi di parete cellulare il cui diametro varia tra 0,2 e 0,3 µm.

In generale gli organismi unicellulari possono arrivare fino a 300 µm. Tuttavia l'aumento di dimensioni della cellula rende sempre più difficile il raggiungimento di tutte le zone della cellula stessa da parte dei nutrienti entrati attraverso la membrana cellulare. I nutrienti infatti si spostano per semplice diffusione, sistema che diventa inefficiente sulle distanze non sufficientemente piccole, in quanto il tempo di percorrenza di una certa distanza per diffusione cresce col quadrato della distanza stessa. Una cellula che cresce di dimensioni si trova ben presto a non avere sufficiente superficie rispetto al proprio volume (cioè un rapporto sfavorevole tra superficie e volume), in quanto, approssimando la cellula ad una sfera, la superficie cresce in base al quadrato del raggio:

\({\displaystyle A=4\pi r^{2}}\)

mentre il volume cresce in base al cubo del raggio:

\({\displaystyle V={\frac {4}{3}}\pi r^{3}}\)

Dalla superficie dipende la quantità di nutrienti che possono entrare nella cellula, mentre il volume determina il tempo necessario affinché raggiungano tutte le zone. Di conseguenza il rapporto superficie volume pone i limiti della crescita di dimensioni degli esseri unicellulari[24].

Per gli esseri pluricellulari il limite massimo di dimensione è dato dalla massa, in quanto un organismo eccessivamente grande non avrebbe strutture di sostegno in grado di reggere il suo stesso peso. La situazione è quindi diversa in acqua o sulla terra ferma[25].

L'organismo più grande conosciuto per quanto riguarda il volume è un esemplare di sequoia gigante (Sequoiadendron giganteum) chiamato Generale Sherman, che ha un volume stimato di 1486 m³[26]

L'organismo più grande conosciuto in base alla superficie è un fungo della specie Armillaria ostoyae trovato nello stato di Washington (USA) nella zona del Monte Adams. Questo esemplare ricopre un'area di oltre 890 ettari (8,9 km²). Sussistono tuttavia ancora dei dubbi sul fatto che si tratti di un unico organismo e non di una colonia di più individui[27].

Dal punto di vista della massa il più grande organismo vivente risulta essere il Pando, un genet di Populus tremuloides situato nella foresta di FishLake, in Utah, che ha una massa stimata superiore alle 6 600 tonnellate[28][29].

Studio degli organismi viventi


Lo stesso argomento in dettaglio: Biologia.

La biologia è la scienza che si occupa di studiare gli organismi viventi. Lo studio si può svolgere in base ai differenti livelli di organizzazione, dalle singole cellule che compongono un organismo (biologia cellulare ai sistemi complessi di più specie conviventi nello stesso ambiente (ecologia).

La biologia studia anche tutto ciò che è correlato agli organismi viventi, come le molecole che li compongono (biologia molecolare) e le reazioni chimiche su cui si basa la vita (biochimica).

Sistematica e tassonomia

Lo stesso argomento in dettaglio: Classificazione scientifica.

Lo studio degli organismi viventi in biologia ed in anatomia comparata cerca le analogie tra i singoli individui e le singole specie operando sistemazioni e raggruppamenti secondo schemi organizzativi che permettano di partire da elementi di continuità per arrivare a categorie sempre più ampie e generali.

Note


  1. ^ Graham Lawton, Why Darwin was wrong about the tree of life , New Scientist magazine - 24 gennaio 2009
  2. ^ (EN) video intervista ad Ernst Mayr: 135 - Differences between living organisms and inanimate matter
  3. ^ The autonomy of biology Archiviato il 5 novembre 2013 in Internet Archive. Ernst Mayr, The autonomy of biology: the position of biology among the sciences, Quarterly Review of Biology, 1996, 71:97–106]
  4. ^ Ernst Mayr, Toward A New Philosophy Of Biology, p.2, Cambridge: Harvard University Press, 1988. ISBN 0674896661.
  5. ^ Tal Dagan, William Martin, The tree of one percent, Genome Biology 2006, 7:118 doi10.1186
  6. ^ Fantoni A., Bozzaro S., Del Sal G., Biologia cellulare e genetica, Piccin-Nuova Libraria, 2008, ISBN 88-299-1966-7.
  7. ^ G. De Leo, E. Gineli, S. Fasano, Biologia e genetica, EdiSES Edizioni Scientifiche ed Universitarie, 2009, ISBN 978-88-7959-563-6.
  8. ^ M. Becker, Kleinsmith Lewis J., Jeff Hardin, Il mondo della cellula, Edises, 2006, ISBN 88-7959-350-1.
  9. ^ D. P. Snustad - M. J. Simmons, Principi di Genetica, EdiSES Edizioni Scientifiche ed Universitarie, 2010, ISBN 978-88-7959-636-7.
  10. ^ Gerald Karp, Biologia cellulare e molecolare. Concetti ed esperimenti, Edises, 2011, ISBN 978-88-7959-696-1.
  11. ^ Alcuni organismi sono in grado di mantenerla per quasi 10000 anni di vita, ciò è confermato per l'organismo più antico conosciuto, su national-geographic
  12. ^ D. G. Gibson, J. I. Glass, C. Lartigue, V. N. Noskov, R.-Y. Chuang, M. A. Algire, G. A. Benders, M. G. Montague, Li Ma, M. M. Moodie, C. Merryman, S. Vashee, R. Krishnakumar, N. Assad-Garcia, C. Andrews-Pfannkoch, E. A. Denisova, L. Young, Z.-Q. Qi, T. H. Segall-Shapiro, C. H. Calvey, P. P. Parmar, C. A. Hutchison, III, H. O. Smith, J. C. Venter, Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome , Science DOI: 10.1126/science.1190719 (2010). Intero articolo (pdf) Archiviato il 24 maggio 2010 in Internet Archive..
  13. ^ Elizabeth Pennisi, Synthetic Genome Brings New Life to Bacterium .
  14. ^ A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus - Wolfe-Simon F, Blum JS, Kulp TR, Gordon GW, Hoeft SE, Pett-Ridge J, Stolz JF, Webb SM, Weber PK, Davies PC, Anbar AD, Oremland RS - Science. 2010 Dec 2. PMID 21127214
  15. ^ Reaves M. L., Sinha S., Rabinowitz J. D., Kruglyak L., Redfield R. J., Absence of Detectable Arsenate in DNA from Arsenate-Grown GFAJ-1 Cells , in Science, luglio 2012, DOI:10.1126/science.1219861 , PMID 22773140 .
  16. ^ Erb Tobias J., Kiefer Patrick, Hattendorf Bodo, Günther Detlef, Vorholt Julia A., GFAJ-1 Is an Arsenate-Resistant, Phosphate-Dependent Organism , in Science, luglio 2012, DOI:10.1126/science.1218455 , 22773139.
  17. ^ How to Define Life -points to ponder for comprehensive questions on final exam , su una.edu. URL consultato il 18 novembre 2010 (archiviato dall'url originale il 27 luglio 2010).
  18. ^ What Is Life—and How Do We Search for It in Other Worlds?
  19. ^ Defining Life: Astrobiology Magazine - earth science - evolution distribution Origin of life universe - life beyond , su astrobio.net. URL consultato il 18 novembre 2010 (archiviato dall'url originale il 21 aprile 2012).
  20. ^ Cos'è la vita? Archiviato il 18 gennaio 2012 in Internet Archive. Torino scienza
  21. ^ Gli organismi pluricellulari sono comunità di cellule
  22. ^ David Attenborough, La vita sulla Terra, Bur, 1986. Pag 24
  23. ^ Emanuele Padoa, Manuale di anatomia comparata dei vertebrati, da pag 89 (Inizio trattazione apparati)
  24. ^ Brock - Biologia dei microorganismi - ISBN 88-408-1259-8
  25. ^ Giancarlo Gibertini, Biologia della forma animale, EUS, Roma, 1984
  26. ^ Sequoiadendron giganteum (Lindl.) Buchholz
  27. ^ The Humongous Fungus--Ten Years Later Thomas J. Volk, Department of Biology, University of Wisconsin
  28. ^ Mitton Jeffry B., Grant Michael C., Genetic Variation and the Natural History of Quaking Aspen , in BioScience, vol. 46, n. 1, University of California Press, gennaio 1996, pp. 25-31.
  29. ^ Grant M., Mitton J., Case Study: The Glorious, Golden, and Gigantic Quaking Aspen. , in Nature Education Knowledge, vol. 3, n. 10, 2010, p. 40.

Bibliografia


Voci correlate


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Collegamenti esterni


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