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生物

生物系统层级关系:生物圈 > 生态系统 > 群落 > 种群 > 个体

大肠杆菌细胞提供了一个原核微生物的例子。
多孔菌科的蕈类与其宿主有一个寄生关系。
软树蕨

生物 拉丁语德语: Organismus, 英语:Organism,又称有机体)是指称类生命个体。在生物学生态学中, 地球上约有870万种物种(±130万),其中650万种物种在陆地上,220万种生活在水中。

生物最重要和基本的特征在生物会进行新陈代谢遗传两点,前者说明所有生物一定会具备合成代谢以及分解代谢(两个是完全相反的两个生理反应过程),并且可以将遗传物质复制,通过自我分裂生殖(无性生殖)或有性生殖,交由下一代繁殖下去以避免灭绝,这是类生命现象的基础。

虽然知道生物源自演化,但生命的起源和确切演化史仍有许多待解决的细节。生物学分类在近代受到分子生物学的挑战。一般而言,我们将生物分为三个域:细菌古菌、以及真核生物。类似麻烦的还有病毒与内共生细菌等的分类。

真核生物的特征是有细胞核以及其他膜状细胞器(例如动物和植物体内的线粒体也可以说是植物动物体的发电厂,因为他可以释放出很多的能量,以及植物及藻类中的叶绿素),一种假说是叶绿体线粒体是由内共生细菌(endosymbiotic bacteria)演化而来[1]多细胞生物 则指包含多于一个细胞的生物,在地质学上直到五亿年前才出现大爆发。

共同特征

代谢和遗传是最大两点,但在复杂生命中需要更多属性来定义,只是这些属性并非普遍存在,详见下。例如病毒就是相当特殊的生命表现形式。 生物的共有属性主要有四个,一般我们会包含:

  1. 新陈代谢(化学物质的生成与分解)
  2. 生长发育(收集、储存资源)
  3. 繁殖(遗传物质的传递,但很多生物的个体无法进行繁殖——尽管它们所属的物种可以繁殖)
  4. 适应(外部物理环境变化不至于影响体内的化学变化)

较不明显的有其他三个

  1. 应激性(但有些生物无法直接对刺激产生反应,如植物没有神经)
  2. 运动(许多生物无法独立移动)
  3. 组织性(生物间如雌雄的互动、护幼、共生、社会组织等等)

化学

生物体是复杂的化学系统,其作用在维持生物体的生存及发展,以及繁衍后代。生物化学主要研究生物体内的化学现象[2]。整个生物体的现象可以决定生物是否可以适合其环境,也决定了其中DNA内的基因是否可以继续存续。

生物体的代谢及其他许多内部机能都和化学反应有关,特别那些有关大型有机分子的化学。生物体是化学物质形成的复杂系统,借由和环境的互动,有各式各样的角色。

生物体是半封闭的化学系统,虽然生物体是生命的单位,但生物体和环境不是完全封闭。生物体会吸收及释放能量,自养生物利用阳光或其他无机物质来产生可用的能量(一般会以有机物质的形式出现),异营生物则是利用环境中的有机物质中的能量。

有机物质中主要的化学元素是,碳原子的特点是有很强的亲合力可以和小原子键结,也可以和其他的碳原子键结[3],而且因为其体积小,可以同时和多个原子键结,因此是有机生物体的基础。碳可以形成三个原子的简单分子(二氧化碳),也可以形成有数千个原子,可以储存资料的长链(核酸)。

高分子

组成生物的分子可以分为高分子(也称为生物大分子)及其他较小的分子。这些高分子包括核酸蛋白质脂质[4]。核酸(特别是去氧核糖核酸,DNA)用核苷酸的序列来储存资讯。四种核苷酸(腺嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶胞嘧啶组成的特殊序列决定了生物体的许多特征。核苷酸的序列可以拆成许多由三个核苷酸组成的遗传密码,对应一种特殊的氨基酸[5]。因此DNA的序列对应某一种特殊的蛋白质,而且由于其成分氨基酸的化学性质,蛋白质会依特殊的方式折叠,而且会执行一特定的机能。

以下是已知蛋白质的机能:

  1. 酵素,作为代谢反应的催化剂。
  2. 结构蛋白质,像微管蛋白胶原蛋白
  3. 调节蛋白质,转录因子或是调节细胞周期的周期素
  4. 作为信息分子或信息分子的受体,像某些激素及其受体。
  5. 防御蛋白质,包括免疫系统中的抗体,或是毒素(例如曼巴蛇素英语dendrotoxin),或是包括像刀豆氨酸等特殊氨基酸的蛋白质。

双层的磷脂组成了磷脂双分子层,是细胞膜的主要结构,包覆在细胞的外面,防止化学物质自由的进出细胞。由于磷脂双分子层的选择性渗透,只有特定分子才能通过细胞膜。在一些多细胞的生物中,这可以是储存能量及在细胞间传播资料的方法。相较于脂质及蛋白质,更容易分解,也更容易转换为能量,在所有生物体中,糖是最常使用的有机分子能量来源。

分类

所有的生物可依生物分类学,分类为分类单元或是支序分类

分类单元是生物分类阶层中的一个群体,从最广泛的到最细的物种,其分类阶层如下:

例如Homo sapiens是现代人类(智人)的拉丁二名法学名,所有人属的生物理论上可以繁殖产生后代,不过若是不同物种的生物,所生下的生物没有繁殖能力。人属的生物现在只剩下人类,其他像直立人尼安德特人等人属的生物已经在上千年前就绝种了。最后,会依生物的基因及结构特征,放在三个域中适合的界中(以此例,为动物界)。

所有科学上已知的生物都可依此系统分类,因此同一科的生物在基因上会比同一纲的生物更加接近。

因为病毒不属于生物,病毒的分类相当有挑战性。最早病毒会依其宿主分类:动物病毒、植物病毒及噬菌体,后来会依产生的疾病分类,例如呼吸道病毒。现在病毒是依其核酸、衣壳的对称性及是否有包膜来分类。

病毒

病毒由于不能独立进行繁殖新陈代谢而通常不被认为是生物[6]。然而,依据美国法典(United States Code)的生物武器和非法使用相关内容中病毒被归为微生物范畴。由于许多寄生动物和内共生体(endosymbionts)也缺乏独立生存能力,所以病毒是否算作生物仍然存在争议。尽管病毒有和其他生物特有的分子,它们在寄主细胞外却无法生存,并且病毒新陈代谢的过程需要寄主遗传机制的参与。这种寄生现象的起源还不清楚,但有可能产生于寄主。

寿命

寿命是生物的基本参数之一。有的生物只能生存一天,有的生物例如一些植物能生存几千年。灯塔水母是已知的其中一种目前没有寿命限制的生物。

细胞衰老在决定生物体、细菌病毒甚至是朊毒体的寿命时很重要。

目前,科学界普遍认为存在于细胞染色体末端的一段特殊的DNA序列——端粒与细胞的寿命有着很大的关系[7]。通常情况下,细胞每分裂一次,端粒就会变短一些。随着端粒逐渐缩短,最后造成了位于染色体DNA中间段的对细胞生命活动有意义的DNA序列的缺失。由于此时无法继续进行正常的生理活动,细胞便会进行一种由自身控制的程序性死亡——细胞凋亡

此外,肿瘤细胞中的端粒结构通常没有缩短,这也是肿瘤细胞能够进行无限制分裂的原因之一。

演化

在生物学上,共同起源的理论提出地球上所有的生物都起源于一个共同的祖先或祖先的基因库,可以在所有生物体之间共同的特征找到共同的祖先的证据。在达尔文的时代,证据完全是基于共同的特性可见的形态相似,例如所有的鸟有翅膀。

参见

参考文献

  1. ^ T.Cavalier-Smith (1987) The origineukaryote and archaebacterial cells, Annals of the New York Academy of Sciences 503, 17–54
  2. ^ . 博客来 [htt学 htt学] 请检查|url=值 (帮助). [2014-02-10]. 缺少或|title=为空 (帮助)
  3. ^ 碳原子的特性及有机化合物的特点 ★★. [2014-02-10] (中文).
  4. ^ 生物大分子简介
  5. ^ 15-14遺傳密碼(Heredity code). 科技台湾. [2014-02-10]. (原始内容存档于2014-02-22) (中文).
  6. ^ 比雅瑞尔; 涂可欣(翻译). 病毒不是活的嗎?. 科学人杂志. 2004 [2014-02-07].
  7. ^ 庞中培. 端粒研究剛開端. 科学人杂志. 2011年 [2013-12-29].

外部链接


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