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29/04/15

Cos'è la vita

Dall’articolo precedente abbiamo appreso i seguenti punti:

  • il confine tra la materia vivente e quella non vivente non è così netto.
  • Sussiste un principio di continuità, nel senso che le molecole biologiche tendono sempre  a un grado di complessità via via crescente per costruire la vita.
  • Il crescere di questa complessità organizzativa fa emergere nuove proprietà importanti per la vita.
  • Questo processo deve essere spontaneo, vale a dire deve avvenire naturalmente utilizzando l’ambiente circostante.

(per maggiori info rivedere l’articolo precedente qui)

Ma, giunti a questo punto, bisognerebbe chiedersi cos’è la vita. Non esiste una definizione precisa per cui si preferisce  descrivere la vita elencando le sue caratteristiche.

Innanzitutto, una caratteristica fondamentale della vita è l’ordine.  Negli esseri viventi c’è una precisa disposizione tra le varie strutture e funzioni, coordinate e correlate tra loro. Al di fuori del confine vivente c’è la tendenza al disordine, ovvero all’entropia. La vita deve sempre contrastare questo tipo di tendenza altrimenti la pena è la morte.

Per rendere meglio l’idea, pensiamo all’essere vivente come un monumento. Lasciato a se stesso, il monumento è destinato a rovinarsi e a distruggersi in breve tempo fino a crollare. Se invece viene svolta la manutenzione, riparandolo e rinnovandolo, il monumento è destinato a durare. L’essere vivente, dunque, deve sempre contrastare questo stato di disordine che si crea intorno a lui attuando delle strategie per mantenere intatta la sua struttura, rinnovandola e riparandola all’occorrenza.

Gli esseri viventi sono dotati di organizzazione nelle strutture e nelle funzioni. L’occhio di una mosca, ad esempio, è costituito da singole unità che si ripetono secondo una disposizione geometrica precisa. In più le strutture viventi crescono. Anche i cristalli lo fanno ma la strategia di crescita è differente. Se i primi possono essere considerati vita, i secondi no. Questo perché gli esseri viventi acquisiscono energia e materia prima dall’esterno e le riorganizzano per costruire le varie parti del corpo. I cristalli invece si accrescono, strato uguale su strato uguale, per un’aggiunta passiva, dall’esterno, di sostanze chimiche alla loro superficie.

Un’altra caratteristica della vita è il movimento. Gli esseri viventi sono dotati di movimento, inteso come spostamento da un punto A ad un punto B o comunque spostamento di una parte del corpo. Anche le piante, apparentemente immobili, sono dotate di un certo movimento. Ad esempio si orientano per cercare di catturare, con la migliore efficienza possibile, la luce.

Per mantenere l’organizzazione, un organismo vivente deve essere in grado di  rispondere in modo adeguato agli stimoli dell’ambiente circostante. In tal senso deve essere dotato quindi di reattività. Ad esempio, deve essere reattivo per percepire la presenza di cibo, contrastare un clima avverso, contrastare l’invasione di un batterio o virus, ecc.  Deve essere reattivo per impedire la distruzione del suo corpo e quindi per impedire di destabilizzare il suo stato di ordine.

Un organismo vivente ha un’altra caratteristica importante: l’adattamento. Grossolanamente, diciamo che strutture e comportamenti si adeguano all’ambiente circostante per sopravvivere e contrastare il disordine.

Per mantenere l’ordine  c'è bisogno di energia e quindi di reazioni chimiche che producano tale energia per costruire le strutture del vivente e mantenerle integre e funzionanti. L’insieme di queste reazioni chimiche è il metabolismo.

Altra caratteristica, forse la più evidente per identificare la vita, è lo sviluppo e riproduzione. L'organismo deve perpetuarsi nel tempo. Esso si sviluppa e darà origine ancora a nuovi individui dello stesso tipo.

Ultima caratteristica, l’evoluzione. La vita dimostra di saper evolvere creando sempre specie che cercano di adattarsi all'ambiente.

Avremo occasione di approfondire alcuni aspetti della vita. Al momento consideriamo le caratteristiche nel loro insieme.

Dopo la definizione del genere, il discorso sicuramente cadrà sui virus: sono vita o no? Non c’è ancora certezza a riguardo. La riproduzione non è autonoma e questo li renderebbe "entità" e basta. C'è da dire che i virus, secondo un'ipotesi, potrebbero essersi involuti da organismi viventi più completi per poi rimanere incompleti dal punto di vista della riproduzione autonoma.

Un esempio di regredire nell'evoluzione è dato dai mitocondri. Da esseri completi e autonomi, ora fanno parte di un sistema cellulare più grande avendo un esclusivo compito di produrre energia per esso e perdendo, in questo modo, gran parte delle sue funzioni perché soddisfatte dalla cellula stessa.

Quale sia il suo stato di organizzazione, la vita deve soddisfare le caratteristiche descritte sopra per essere considerata tale, possa essa essere rappresentata da un organismo unicellulare alla forma pluricellulare più complessa.

(peppe)

 

16 commenti

  1. SuperMagoAlex

    Durante le mie ricerche su entropia e secondo principio della termodinamica mi sono imbattuto nella definizione di vita di Schrodinger, che mi sembra quantomeno azzeccata: "Quando è che noi diciamo che un pezzo di materia è vivente? Quando esso va facendo qualcosa, si muove, scambia materiali con l'ambiente e così via, e ciò per un periodo di tempo molto più lungo di quanto ci aspetteremmo in circostanze analoghe da un pezzo di materia inanimata...".
    Gli esseri viventi mantengono ordine nel proprio ambiente locale (comprendente anche il loro corpo) sfruttando energia utile (a bassa entropia) e degradandola ad energia inutile, in questo modo essi evitano l'equilibrio termico, che significherebbe massima entropia e quindi la morte.

  2. gioyhofer

    Mi sono sempre chiesta, se gli esseri viventi evolvono e portano avanti i loro geni migliori come mai certe malattie genetiche (fibrosi cistica per fare un esempio) nel corso dell'evoluzione non sono mai scomparse del tutto?
    Se effettivamente il più forte nell'evoluzione è colui che va avanti e porta con se i suoi geni migliori, come mai questa malattia esiste ancora?

  3. mamma mia Peppe... molto bello e lineare, ma quanti spunti di discussione e di contrapposizione. La vita è un punto di arrivo che poi innesca l'evoluzione oppure l'evoluzione della vita non fa che continuare la parte di evoluzione precedente al punto critico. Insomma, abbiamo una funzione continua che parte dagli idrocarburi o una funzione a scalino? La conclusione è la stessa, ma le ripercussioni sul Cosmo nettamente diverse.... E quello scalino cosa sarebbe? E' composto da ciò che non era vita e adesso è vita. Esiste un punto t = 0? O dobbiamo parlare in termini di limite tendente alla vita. Basta potrei scrivere per ore...

    Comunque, grazie !!! :-P

  4. Alvermag

    Ciao Gioy. In attesa della risposta di Peppe permettimi una piccola considerazione.

    La vita prevede la diversità biologica che, anzi, ne è una componente essenziale.
    E' un gioco ad incastro in cui ciascuna forma di vita (leggi: specie) cerca di ritagliarsi un posticino al Sole a spese di altre forme.
    Nel complesso si stabilisce un equilibrio, ma un equilibrio dinamico, in cui "scopo" è la conservazione e la perpetuazione della vita stessa, non certo la sopravvivenza di questa o quella specie.
    L'esistenza di agenti patogeni (che sono vita essi stessi) fa parte di questa "struggle for life" (permettetemi di citare il mio amico ogni tanto!) che mantiene l'equilibrio.
    Quando una specie scompare la natura si riassesta e la nicchia ecologica liberata viene occupata da un'altra specie. L'estinzione di una specie, come la morte di un individuo, fa parte della vita.

    Noi umani non siamo diversi dagli altri animali, siamo essere biologici che rispondono alle stesse regole del gioco. Naturalmente l'evoluzione culturale ha prodotto qualche modifica: se in natura gli esseri malati vengono eliminati dalla durezza dell'esistenza, nelle società umane il mutuo soccorso consente di sopravvivere arrivando magari alla procreazione ed alla conservazione di qualche gene non proprio idoneo.

    C'è poi un altro aspetto: a volte un gene patogeno per una popolazione umana può non esserlo per un'altra, quella in cui si è originato restando allo stato recessivo. La comunanza degli umani, con l'abbattimento delle barriere naturali che impediscono alle altre specie di venire a contatto, propaga questi geni con conseguenze a volte letali.

    A parte questo, si potrebbe andare molto avanti nell'analisi, attenzione a non pensare all'evoluzione come ad una attività naturale che abbia l'obiettivo di migliorare i viventi! L'evoluzione è cieca, non ha obiettivi. L'adattamento di una specie al proprio habitat non è il migliore adattamento possibile a quell'habitat, ma l'adattamento che consente un certo successo.
    I mammiferi placentati introdotti dall'uomo in Australia hanno prodotto danni nei confronti dei marsupiali, pur provenendo da luoghi ed habitat diversi.

    Mi fermo qui in attesa delle considerazioni, ed eventuali correzioni, dell'ottimo Peppe.

  5. peppe

    ciao gioy,
    le considerazioni di alvy sono giuste.
    oggi ci sono soggetti che avendo una malattia sopravvivono perchè "assistiti", ai limiti del possibile, dalla tecnologia e dall'ingegno dell'essere umano.
    lasciati a se stessi magari questi individui sono destinati a morire prematuramente senza lasciare discendenti. lo scopo evolutivo è questo. un gene vince se prosegue nel corso delle generazioni. per far ciò, l'individuo portatore deve essere in grado di riprodursi e creare discendenza.

    il discorso però si complica dal punto di vista della struttura dei geni. siccome è molto ampio mi limito al tuo esempio.

    abbiamo 23 coppie di cromosomi. di ogni coppia uno è ereditato dal padre e uno dalla madre. e nella coppia, un cromosoma possiede gli stessi geni dell'altro cromosoma.
    i cromosomi sono i contenitori dei nosti geni per intenderci.

    la fibrosi cistica è una malattia causata da una mutazione al livello di un gene localizzato sul cromosoma 7, rendendo "difettoso" questo gene.
    quindi abbiamo due copie dello stesso gene sul cromosma 7.
    Quando nasce un nuovo individuo, esso eredita dai genitori due copie del cromosma 7

    il gene difettoso è recessivo rispetto al sano, cioè farà manifestare la malattia solo nel caso in cui esso non è accompagnato dal gene sano poichè lo domina ("diciamo che è più forte rispetto al difettoso e quindi viene espresso il carattere sano")

    le situazioni sono queste:

    tutti e due i genitori possiedono il gene difettoso: la malattia si manifesta.

    uno ha il gene difettoso ma l'altro è sano: la malattia non si manifesta però l'individuo è portatore della malattia, vale a dire nel caso si riproduce ha il 50% di possibilità di passare al figlio il gene difettoso.

    tutti e due i genitori possiedono il gene sano: la malattia non c'è perchè il gene difettoso non è stato passato ed egli potrà avere prole sana.

    quindi posta così la questione non è di semplice soluzione. Un individuo può portare la malattia ma non manifestarla ed essere in grado di riprodursi lo stesso.
    Poi sono malattie che in percentuale rispetto alla componente sana si manifestano in maniera bassa.

    mi rendo conto che il discorso scientifico può essere complicato. comunque qualcosa di questo gene sarà discusso nel momento in cui affronteremo in pieno l'evoluzione della vita con i vari articoli.

  6. peppe

    errata corrige
    "abbiamo due copie dello stesso gene perchè abbiamo due cromosomi 7" e non
    "abbiamo due copie dello stesso gene sul cromosoma 7"

  7. Alvermag

    Se mi consenti Peppe, a proposito di geni recessivi e dominanti, citerei l'esempio del giaguaro melanico (cioè di colore nero) dell'Amazzonia.

    I giaguari hanno, come si sa, una livrea maculata che li aiuta a celarsi nei chiaro-scuri della foresta amazzonica. Alcuni individui sono però completamente neri e, chissà perchè, vengono chiamati pantere. Non si tratta però di specie diverse ma di individui della stessa specie. Il gene "colore nero" è recessivo rispetto all'altro. Se i due genitori, entrambi quantomeno portatori non manifesti del gene "colore nero" lo trasmettono ENTRAMBI ad un figlio, questo sarà nero.

    Il carattere "colore nero" non è evidentemente dannoso per la sopravvivenza, giacchè i giaguari melanici esistono come i loro fratelli maculati. In caso contrario i melanici sarebbero stati eliminati dalla "corsa" per la vita. Questo è un esempio della varietà biologica: un domani potrebbe avvenire che il carattere nero sia premiato dalla natura (per qualche ragione) ed allora scomparirebbe il carattere maculato garantendo la sopravvivenza al magnifico giaguaro.

    Una simpatica curiosità: se ti capita, cara Gioy, di osservare una pantera (in uno zoo, non in natura!) cerca di osservarla contro-luce. Come per incanto vedrai comparire, sullo sfondo del colore nero, le macchie.

  8. gioyhofer

    Ok grazie Alvy e Peppe, tutto chiaro. La malattia quindi ha più possibilità di proseguire la sua "vita" perchè ha tre possibilità su quattro di andare avanti (in due casi su quattro è recessivo e quindi abbiamo il portatore sano, in 1 caso su 4 ereditando entrambi i geni malati il portatore é a sua volta malato e solamente in 1 caso su quattro il gene non è presente nell'individuo e quindi quest'ultimo è completamente sano). S può dire che la malattia ha escogitato un bel metodo per sopravvivere... :(
    Accidenti non sapevo di questa cosa della pantera, se mi capiterà l'osserverò sicuramente... Grazie

  9. Alvermag

    GIAGUARI e LEOPARDI.

    Mi sono accorto di aver commesso un errore, non concettuale ma ... pratico.
    Lo riporto perchè è molto istruttivo del modo in cui opera la natura.

    Come si sa, giaguari e leopardi sono "parenti" in quanto entrambi felidi. Diciamo che il progenitore comune è esistito in tempi non remotissimi (non mi azzardo ad indicare date).
    La caratteristica del melanismo riguarda anche i leopardi, al pari dei giaguari, e fin qui, nulla di nuovo.

    La cosa che non sapevo, e che ho scoperto oggi stesso, è che la "dominanza" del carattere maculato riguarda i leopardi, non già i giaguari. Per questi ultimi il carattere dominante è quello melanico.

    Una possibile spiegazione è che i recessi della foresta amazzonica, in cui vive il giaguaro, siano più tetri di quelli in cui si muove il leopardo, animale africano.
    In ambienti più ombrosi ed oscuri il colore nero può essere di maggiore vantaggio rispetto al maculato che è stato comunque conservato.
    La natura ha quindi fatto "scelte" diverse nell'utilizzo di una stessa risorsa genetica che risale forse al comune antenato.

    Non è fantastico?
    Che ne dici Peppe?

  10. peppe

    cara Gioy. io ti ho descritto il meccanismo della fibrosi spastica, quindi un caso specifico.
    in questo caso ci troviamo nel caso in cui la malattia si manifesta per via di un carattere recessivo.
    poi se parliamo di evoluzione bisogna tener conto di tanti fattori. penso comunque che ci troviamo nella normalità. in ogni popolazione di individui ci sono i "più forti" e "più deboli". è questione di percentuali.

    caro Alvy,
    precisiamo per chiarezza che il carattere nero è nato per caso non perchè è inevitabile. evidetemente in quell'ambiente ombroso vi era una situazione normale. poi sono nati indiividui dal colore nero che gli ha avantaggiati e cosi si sono evoluti in tal senso.

  11. peppe

    oggi sono un pò fuori fase :mrgreen:
    scusatemi :mrgreen:
    "fibrosi cistica"

  12. Alvermag

    Si Peppe la tua precisazione è doverosa.
    Purtroppo parlando di selezione naturale ed evoluzione c'è sempre il rischio di pensare al famoso "progetto" ed ad un fine ultimo.
    Io faccio largo uso di virgolette ma .....

    Penso che dovrai dedicare un futuro articolo (quando sarà il momento) a questa faccenda.

    Una curiosità, Peppe.
    Ma con tutti quegli anelli non ti capita mai di avvertire una pesantezza di testa? :wink:

  13. Gaetano

    Sembrerebbe che le mutazioni avvengano per meglio adattarsi all'ambiente. Ian Tattersal in "i signori del Pianeta" sostiene che le mutazioni avvengano per caso e che si riproducano solo quelle che si dimostrano utili. Mi è sembrato molto ragionevole a livello statistico!

  14. Alvermag

    Ciao Gaetano. Mi permetto d'intervenire visto che Peppe è sfasato (π/4 ; π/2 ; π ?)

    No Gaetano, è proprio il problema sollevato da Peppe!
    Le mutazioni non sono indirizzate ma del tutto casuali, come indicato da Mr. Tattersal.

    D'altra parte se fossero indirizzate, bisognerebbe trovare chi le indirizza !?!? .... sento già odor d'incenso ....

  15. Gaetano

    Ok! Ok1 Era proprio la mia paura :mrgreen:

  16. Beppe

    Sono un semplice appassionato di saggistica scientifica e quindi è possibile che stia dicendo castronerie. Ad ogni modo dopo avere letto l'interessantissimo libro "Alla ricerca di Omega, Chaitin Gregory J, Adelphi, 2007" mi sono chiesto se sua utile classificare gli oggetti fisici dal punto di vista computazionale, cioè rispetto a come processano, conservano e scambiano informazione con l'esterno.
    Da questo punto di vista sembra che una caratteristica strettamente legata agli organismi viventi sia la tendenza ad aumentare la propria "complessità algoritmica" (evoluzione) ed a conservare e trasmettere le proprie informazioni caratteristiche (programma).
    Si noti che questa definizione si può applicare anche a gruppi di organismi (specie) o estendere all'intera vita sulla terra o al pianeta stesso inteso come simbionte e forse, con molte precauzioni, all'intero universo.

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