خصائص الكائنات الحية

بيولوجي للمبتدئين: خصائص الكائنات الحية والحياة، شرح 1

علم الأحياء هو علم يدرس الحياة، ولكن تحديداً ما هي الحياة؟ يبدو وكأنه سؤال بديهي ذات إجابة واضحة، ولكن في الحقيقة ليس من السهل دائماً تعريف الحياة.

فمثلاً لدينا علم الفيروسات أحد فروع علم الأحياء، يدرس الفيروسات ويوضح بعض خصائص تلك الكائنات الحية الدقيقة بالرغم من إفتقارها إلى صفات عديدة مميزة للكائن الحي.

واتضح أن الفيروسات يمكنها مهاجمة الكائنات الحية، وتسبب الأمراض، بل وحتى التكاثر، كل ذلك وهي لا تستوفي المعايير الأساسية التي يستخدمها علماء الأحياء لتعريف الحياة والكائنات الحية، وبالتالي فإن علماء الفيروسات ليسوا علماء أحياء بالمعنى الدقيق للكلمة.

بالمثل، يدرس بعض علماء الأحياء التطور الجزيئي المبكر الذي أدى لظهور الحياة على الأرض، ونظراً لأن الأحداث التي سبقت الحياة ليست أحداثاً بيولوجية بل على مستوى جزيئي صغير، فإن هؤلاء العلماء مستبعدون أيضاً من علم الأحياء.

مفهوم: التطور الجزيئي المبكر هو تغير في تسلسل وتركيب جزيئات الحمض النووي للكائن وإكتساب صفات جديدة، وله أهمية في تحديد نشأة الحياة وبداياتها المبكرة.

تعرض علم الأحياء عند نشأته لبعض الأسئلة مثل:

  • ما هي الأشياء المشتركة بين معظم الكائنات التي تجعلها على قيد الحياة؟
  • وبمجرد أن نعرف أن شيئاً ما على قيد الحياة، كيف نجد كائنات تشبهه؟
  • وكيف نقوم بتنظيم ذلك الكم الهائل من الكائنات بحيث يمكن الإستفادة منها؟ تلك كانت البداية.

نواتج التعلم

  • معرفة خصائص الحياة.
  • أساسيات ترتيب وتنظيم الكائنات الحية.

خصائص الكائنات الحية

تشترك جميع الكائنات الحية في العديد من الميزات والوظائف الرئيسية مثل:

  • التراكيب المنتظمة.
  • الإحساس والاستجابة للمنبهات.
  • الاستجابة للبيئة.
  • التكاثر.

  • النمو والتطور.
  • تنظيم العمليات الحيوية.
  • التوازن في الكائنات الحية.
  • معالجة وإستخدام الطاقة.

عند دمج كل تلك الخصائص معاً، يمكننا حينها تعريف الحياة والكائنات الحية، وعلى إثرها إنطلق علم الأحياء وإنبثقت منه علومه الفرعية.

التراكيب المنتظمة

تحتوي الكائنات الحية على تراكيب متناسقة للغاية سواء كان الكائن وحيد الخلية أو متعدد، حتى الكائنات الحية وحيدة الخلية تكون معقدة أيضاً بشكل ملحوظ، فيوجد داخل كل خلية الكثير من الذرات والجزيئات التي تُشكل تراكيب خلوية كثيرة.

أما في الكائنات متعددة الخلاية (الشكل1)، الخلايا المتطابِقه تُشكل الأنسجة، والأنسجة معا تكّون أعضاء (العضو هو جزء من الجسم ذات وظيفة مميزة)، وتعمل الأعضاء معاً لتشكيل أجهزة الجسم.

كائنات متعددة الخلايا
الشكل 1: يمثل أنثى فراشة ذات تركيب عالي التنظيم وتتكون من خلايا وأنسجة وأعضاء وأجهزة داخلية.

مفهوم: الأنسجة هي مجموعات من الخلايا المتشابهة المتحدة معاً لتأدية وظائف متشابهة أو ذات صلة ببعضها.

مفهوم: الأعضاء هي مجموعات من الأنسجة تؤدي وظيفة مشتركة.

الإحساس والاستجابة للمنبهات

تستجيب الكائنات الحية لمحفزات متنوعة، مثل استجابة النباتات بإنحنائها نحو مصدر الضوء، أو تسلق الأسوار والجدران، أو الاستجابة للمس (الشكل 2).

كذلك البكتيريا الصغيرة يمكنها الاستجابة والتحرك باتجاه المواد الكيميائية أو بعيداً عنها في عملية تسمى “الإنجذاب الكيميائي“، ويمكنها أيضاً الاستجابة للضوء في عملية تسمي “الإنجذاب الضوئي“، وعلى ذلك تعتبر الحركة نحو الحافز استجابة إيجابية، بينما الابتعاد عنه استجابة سلبية.

مفهوم: الانجذاب الكيميائي هو حركة الخلايا أو الكائنات الحية تجاه المحفزات الكيميائية أو بعيداً عنها.

مفهوم: الانتحاء الضوئي هو استجابة الكائن الحي بالنمو في اتجاه الضوء أو بعيداً عنه.

التكاثر

تتكاثر الكائنات وحيدة الخلية عن طريق تكرار حمضها النووي وتقسيمه بالتساوي عند إستعداد الخلية للانقسام لتشكيل خليتين جديدتين.

وعلى الجانب الآخر، تصنع الكائنات متعددة الخلايا خلايا جديدة أخرى متخصصة بالإنجاب لإنشاء أفراد جدد، وعندما يحدث التكاثر، تنتقل الجينات التي تحتوي على الحمض النووي الريبوزي منزوع الأكسجين “DNA” إلى الكائن الحي الجديد بحيث تضمن هذه الجينات أن النسل سينتمي إلى نفس النوع وسيكون له خصائص مشابهه للأباء مثل الحجم والشكل.

التطور والتكاثر
الشكل 3: بالرغم من إختلاف ألوان الجِراء، إلا أنها ورثت جينات من كلا الأبوين وتشترك معهم في سِمات عديدة.

النمو والتطور

تنمو الكائنات الحية وتتطور أجسادها وفقاً لتوجيه جيناتها، وتوفر تلك الجينات تعليمات من شأنها توجيه نمو الخلايا وتطورها مما يضمن نمو الصغار وإظهار الكثير من صفات الآباء.

تنظيم العمليات الحيوية

حتى أصغر الكائنات الحية معقدة الوظيفة وتتطلب آليات تنظيمية متعددة لتنسيق الوظائف الداخلية والاستجابة للمحفزات والتعامل مع المؤثرات البيئية.

هناك مثالين رئيسيين على تنظيم الوظائف الداخلية بدقة داخل الكائن الحي وهُما:

  • نقل المغذيات.
  • وتدفق الدم.

أهم اللاعبين في تنظيم العمليات الحيوية هي الأعضاء التي تقوم بوظائف محددة مثل حمل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم، وإزالة الفضلات، وتوصيل العناصر الغذائية إلى كل خلية، وتبريد الجسم.

التوازن في الكائنات الحية

لكي تعمل جميع الخلايا بشكل صحيح، تحتاج إلى ظروف مناسبة مثل درجة الحرارة المناسبة ودرجة الحموضة والتركيز المناسب للمواد الكيميائية المتنوعة، ومع ذلك، فإن هذه الظروف قد تتغير من لحظة إلى أخرى.

تُحافظ الكائنات الحية على الظروف الداخلية الملائمة لفترة طويلة، وبالرغم من التغيرات البيئية المفاجئة إلا أن قدرة معظم الكائنات على التكيف والتوازن عالية وخاصة لدى الإنسان.

فمثلاً يحتاج الكائن الحي إلى تنظيم درجة حرارة الجسم من خلال نشاط يُسمى “التنظيم الحراري“.

الكائنات الحية التي تعيش في المناخات الباردة، مثل الدب القطبي (الشكل 4)، لها هياكل جسدية تساعدها على تحمل درجات الحرارة المنخفضة لأجل بقاء حرارة الجسم في الوضع المناسب للحياة.

التراكيب المساعدة في هذا النوع من البقاء والعزل تشمل الفراء والريش والدهون.

أما في المناخات الحارة، تمتلك الكائنات الحية طرقاً (مثل التعرق عند البشر أو التلهث لدى الكِلاب) تساعدها على التخلص من حرارة الجسم الزائدة وتوازن البيئة الداخلية للجسم.

دب قطبي
الشكل 4: الدببة القطبية تحافظ على درجة حرارة أجسامها عن طريق توليد الحرارة وتقليل فقدها بإستعمال الفراء وطبقة الدهون الكثيفة.

معالجة وإستخدام الطاقة

تستخدم جميع الكائنات الحية مصدراً للطاقة لأجل أنشطتها الهضمية، فبعض الكائنات تلتقط الطاقة من الشمس وتحولها إلى طاقة كيميائية ويكون ذلك هو غذائها ويسمى الأمر “بالتمثيل الضوئي“، بينما يستخدم البعض الآخر الطاقة الكيميائية من جزيئات الطعام التي يتناولونها وهو ما يُطلق عليه “التنفس الخلوي“. (الشكل 5)

نسر كندور
الشكل 5: تستخدم نسر الكندور الكاليفورني الطاقة الكيميائية المشتقة من الطعام لتوليد الطاقة، كوندور كاليفورنيا من الأنواع المهددة بالانقراض، وهذا الطائر لدية علامة على جناحيه لمساعدة علماء الأحياء في التعرف على أفراده.

أساسيات ترتيب الكائنات الحية

جميع أصناف الكائنات الحية منظمة للغاية بحيث تتبع كلاً منها تسلسل هرمي يمكن ترتيبهم من الأصغر إلى الأكبر حجماً.

الذرة هي الوحدة البنائية للمادة، وتتكون من نواة محاطة بالإلكترونات، ترتبط كل ذرتين أو أكثر معاً بواسطة رابطة كيميائية واحدة أو أكثر لتكوين جُزيء.

والعديد من الجزيئات المهمة بيولوجياً هي جزيئات كبيرة الحجم تتشكل عادةً عن طريق “البلمرة“.

مفهوم: البلمره أو البوليمر هي نشاط للجمع بين وحدات أصغر تسمى المونومِرات لتكوين جزئيات أبسط من الجزيئات الكبيرة.

الحمض النووي الريبوزي منزوع الأكسجين “DNA” (الشكل 6) يمثل أحد أهم الجزيئات البيولوجية الضخمة، ويحتوي على أوامر التشغيل الخاصة بنشاطات وعمليات جميع الكائنات الحية.

تحتوي بعض الخلايا على تجمعية من الجزيئات الكبيرة المحاطة بأغشية وحينها نسميها “بالعضيات”.

فالعضيات عبارة عن مجموعة صغيرة من الجزيئات توجد داخل الخلايا، ولعل أشهر العضيات ذات الوظائف الرئيسية هي:

  • الميتوكوندريا: توفر الطاقة الازمة لتؤدي الخلية وظائفها.
  • والبلاستيدات الخضراء: تساعد النباتات الخضراء على الاستفادة من طاقة ضوء الشمس لتصنيع السكريات.
الحمض النووي الريبوزي منزوع الأكسجين
الشكل 6. تتكون جميع الجزيئات بما فيها جزيء الحمض النووي من الذرات.

جميع الكائنات الحية تتكون من خلايا، والخلية نفسها هي أصغر وحدة أساسية في التركيب والوظيفة داخل الكائنات الحية.

تتكون بعض الكائنات الحية من خلية واحدة والبعض الآخر متعدد الخلايا، ويُجرى تصنيف الخلايا على أنها إما بدائية النواة أو حقيقية النواة.

كائنات بدائية النواةكائنات حقيقية النواة
هي كائنات أحادية الخلية أو مجموعة خلايا(مستعمرة)
والبعض منها يشار إليه بالكائنات الحية الدقيقة
هي كائنات متعددة الخلايا مثل الحيوانات
خلاياها فارغة من أي أنوية أو عضيات تمتلك عضيات وأنوية
غير مرتبطة بالغشاء الخلويعضياتها مرتبطة بالغشاء الخلوي

في معظم الكائنات متعددة الخلايا، تتحد الخلايا لتكوين “الأنسجة”، بينما تتحد الأنسجة لتكوين “أعضاء“، ولا توجد أعضاء في الحيوانات فحسب، بل هناك في النباتات أيضاً، كما تتحد الأعضاء معا لتكوين “الأجهزة”، وتتحد الأجهزة لتكوين “جسم” كائن حي كامل.

لدى الثدييات العديد من الأجهزة الحيوية داخل أجسادها، فمثلاً لدينا الجهاز الدوري المسؤل عن نقل الدم لجميع أرجاء الجسم ولديه أعضاء كالقلب والأوعية الدموية.

يُطلق على جميع أفراد الأنواع المتماثلة والتي تعيش معاً في منطقة معينة اسم “المجموعات“.

فمثلاً: قد تحتوي الغابة على العديد من أشجار الصنوبر بحيث يمكن تسمية كل الأشجار “بمجموعات أشجار الصنوبر” في تلك الغابة.

قد تتواجد مجموعات مختلفة في نفس المنطقة مثل الغابة ذات أشجار الصنوبر مع مجموعات من النباتات المزهرة والحشرات والمجموعات الميكروبية لتكوين “مُجتمع“.

فمثلاً: جميع الأشجار والزهور والحشرات والحيوانات والمجموعات الأخرى المتواجدة بالغابة تسمى مجتمع الغابة.

الغابة عبارة عن نظام بيئي يتكون من جميع الكائنات الحية المتواجدة قي منطقة معينة تشمل الأجزاء الحية وغير الحية في تلك البيئة مثل النيتروجين في التربة أو مياة الأمطار وكل ذلك يكون على قدر عالى من الدقة ومستوى رفيع من التنظيم (شكل 7).

مفهوم: الغلاف الحيوي هو عبارة عن أنظمة بيئية تشمل جميع مناطق الحياة على الأرض من أعمق نقطة في البحار حتى أعلى إرتفاع في الجبال.

من عضية واحدة حتى الغلاف الحيوي بأكمله، الكائنات الحية هي أجزاء من تسلسل هرمي بيئي مُنظم للغاية.

مخطط خصائص الكائنات الحية
الشكل 7: تظهر الطبقات البيولوجية لتنظيم الكائنات الحية، من عضية واحدة إلى الغلاف الحيوي بأكمله.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

انتقل إلى أعلى