O istocie życia, czyli czy kobieta, która nie ma dzieci i mieć ich nie może jest organizmem żywym?

Zainspirowana wykładami z przedmiotu biologia ogólna, dysponując wiedzą biologiczną jedynie na poziomie szkoły ponadgimnazjalnej (taką przynajmniej mam nadzieję) postanowiłam poszukać odpowiedzi na pytanie: Czym jest życie? Moim celem jest próba zmierzenia się z tematem w taki sposób, aby osoby nie mające żadnej wiedzy biologicznej były w stanie zrozumieć mój punkt widzenia.

Według dostępnej mi wiedzy biologicznej organizm żywy to taki, który:
1. oddycha
2. odżywia się
3. rozmnaża się
4. rozwija się
5. porusza się.
6. wydala
7. reaguje na bodźce

Chciałabym postawić śmiałą hipotezę, że najbardziej kluczowymi procesami życiowymi są odżywianie i oddychanie. Rozmnażanie bowiem to proces życiowy, który prowadzi do zwiększenia liczby osobników danego gatunku. Warunkuje przetrwanie danego gatunku, ale nie determinuje życia i śmierci danego osobnika. Czy kobieta, która nie ma dzieci i mieć ich nie może nie jest organizmem żywym? Czy bakterie, które nie mając ku temu odpowiednich warunków nie rozmnażają się nie są żywe? Myślę, że w przypadku rozmnażania mogę wysnuć hipotezę, że każdy organizm, który się rozmnaża jest żywy, natomiast nie każdy organizm, który się rozmnażać nie może nim nie jest. Organizm może nie rozwijać się a żyć przykładem może być zwierzę, które po osiągnięciu dorosłości jedynie się starzeje, a wciąż jest żywe, bakteria po podziale osiąga swoje maksymalne rozmiary i całe życie prowadzi bez dalszego rozwoju. Poruszania się zupełnie nie uważam za dowód życia. Jest wiele roślin i zwierząt, które nie poruszają się a jedynie reagują na bodźce na przykład rośliny kierują swoje pędy w stronę słońca. Z drugiej strony jeżeli położę obok siebie dwa magnesy to zaczną się one poruszać pomimo, że żaden z nich nie jest organizmem żywym. Podobne zachowują się niektóre ciała poddane oddziaływaniom elektrostatycznym.

Po pierwsze więc oddychanie. Czym jest oddychanie? Większość ludzi dorosłych i dzieci, których poprosiłam o odpowiedź na to pytanie odpowiadało, że to pobieranie tlenu. Jest to bardzo mylący pogląd niewiele mający wspólnego z oddychaniem. Gdy pociągnę tłok strzykawki ona również pobierze tlen, ale czy oddycha? Gdy zwracałam na to uwagę moi rozmówcy poprawiali się, że mieli na myśli oczywiście wymianę tlenu i dwutlenku węgla. I tu znowu pogląd okazywał się nie do końca poprawny. Czyż taka wymiana nie zachodzi w procesie spalania substancji organicznych? Czy możemy uznać, że palące się drewno oddycha? Po takim pytaniu rozmówcy poddawali się i prosili w takim razie o wyjaśnienie istoty procesu. Oddychanie to proces polegający na przemianie najczęściej glukozy w różne związki chemiczne, przy okazji tych przemian magazynując energię w wiązaniach związku chemicznego ATP (AdenozynoTriFosforan -fosfor ma symbol chemiczny P) . Jak magazynować? Możemy to porównać do procy. Naprężenie gumki to proces magazynowania energii, która zastanie zużyta na wyrzucenie kamienia na dużą odległość. ATP to po prostu nośnik, magazyn energii, która uwalnia się gdy w ATP rozrywają się niektóre wiązania i przekształca się ono kolejno w ADT i AMP. Proces ten zachodzi w mitochondriach. Wyjątkiem tutaj są bakterie, które mitochondriów nie posiadają. No właśnie gdzie w takim razie zachodzi proces oddychania bakterii? Okazuje się, że niektóre etapy oddychania zachodzą w cytoplazmie czyli substancji wypełniającej wnętrze komórki. U bakterii tam po prostu zachodzą te wszystkie, powiedzmy sobie jasno, skomplikowane reakcje chemiczne prowadzące do uzyskania cennego ATP.

Dlaczego w takim razie oddychanie kojarzy nam się z tlenem? Czy do oddychania potrzebny jest tlen? Oddychanie tlenowe jest dużo bardziej korzystne energetycznie niż oddychanie beztlenowe. Jedna cząsteczka glukozy łącząc się z tlenem podczas oddychania tlenowego przekształca się w dwutlenek węgla i wodę, które są usuwane z organizmu (wydalanie), powstaje około 26 cząsteczek ATP natomiast w przypadku oddychania beztlenowego jedynie dwie cząsteczki ATP. Ale jak się nie ma co się lubi to się lubi co się ma i niektóre organizmy, które nie mają dostępu tlenu przeprowadzają fermentację – czyli oddychanie beztlenowe. Fermentacja alkoholowa – sposób oddychania jednokomórkowych grzybów - drożdży- polega na przekształcaniu glukozy w dwutlenek węgla i etanol (alkohol etylowy) i tworzeniu się przy tej okazji cząsteczek ATP. Alkohol jest jedynie produktem ubocznym, podobnie jak dwutlenek węgla niepotrzebnym do życia organizmowi. Fermentacja mlekowa to sposób oddychania niektórych bakterii oraz mięśni szkieletowych. To właśnie fermentacja mlekowa zachodząca w naszych mięśniach jest przyczyną bolesnych zakwasów. Każemy naszym mięśniom pracować ale one nie są przyzwyczajone do takiego wysiłku, komórki tkanki mięśniowej otrzymały tyle tlenu ile zwykle potrzebowały, a organizm wymaga od nich większego zużycia energii. Mięśnie mają zdolność wytwarzania ATP bez udziału tlenu glukoza przekształca się w kwas mlekowy, który drażni nasze mięśnie powodując ból. Co prawda ostatnie badania wskazują na to, że kwas mlekowy wchłania się po około 60 minutach i inne czynniki są odpowiedzialne za ból, czekam na kolejne publikacje w tym temacie. Inne rodzaje fermentacji to np. octowa, masłowa. W każdym przypadku polega na przekształcaniu najczęściej glukozy w inne związki z wytworzeniem cząsteczek ATP.

Oddychanie jest procesem zachodzącym na poziomie komórkowym, więc żeby mówić o organizmie żywym powinniśmy jeszcze wspomnieć o budowie komórkowej. Nie ma komórki, nie ma oddychania, nie ma życia. Oddychanie leży więc w podstawie wszystkich czynności życiowych, bez energii wszystko co żyje nie byłoby w stanie odżywiać się, rozmnażać i rozwijać. Czy to oznacza, że oddychanie jest kluczową czynnością życiową? Do oddychania tlenowego potrzebny jest tlen, który dostarczany jest w procesie wymiany gazowej a do każdego rodzaju oddychania potrzebna jest glukoza. Skąd w organizmie ma się znaleźć glukoza?

W tym miejscu należy omówić proces odżywiania. Gdy zadawałam pytanie czym jest odżywianie najczęściej słyszałam, że to dostarczanie do organizmu substancji odżywczych. Gdyby to była prawda nasze ciała składałyby się z tego co zjedliśmy. Żołądek jak betoniarka wszystko by wymieszał i każdy człowiek byłby inaczej zbudowany, bo nie ma dwóch osób, które jadłyby dokładnie to samo. Najbardziej kluczowym w odżywianiu jest fakt odpowiedniej obróbki substancji by mogły służyć do budowy elementów ciała – rozwój, służyły uwalnianiu energii – oddychanie oraz innych ważnych funkcji regulujących pracę całego organizmu (np. hormony, witaminy). Istnieją dwa sposoby dostarczania do organizmu substancji odżywczych. Samożywność oraz cudzożywność. Samożywność polega na samodzielnym wytworzeniu potrzebnych substancji organicznych z nieorganicznych. Jednym, ale nie jedynym sposobem samożywności jest fotosynteza. Rośliny dzięki zawartych w swoich komórkach chloroplastom potrafią z dwutlenku węgla i wody przy udziale energii słonecznej wyprodukować sobie glukozę, którą mogą zużytkować w omawianym wcześniej procesie oddychania lub do budowy organizmu. Organizmy cudzożywne pobierają gotowy pokarm i na drodze trawienia czyli rozkładania pod wpływem enzymów otrzymują najprostsze składniki między innymi glukozę, które zużywają według potrzeb syntezując białka, oddychając, magazynując.

Co jest więc najbardziej fundamentalną czynnością życiową? Jest to pytanie z kategorii co było pierwsze jajko czy kura. Organizm musiał posiadać energię żeby dostarczyć glukozę ale również musiał posiadać glukozę by uzyskać energię. Szukając odpowiedzi na to pytanie przyszło mi do głowy nasiono. Czy jest ono żywe czy martwe? Najprostsza odpowiedź wydaje się być taka, że żywe są te nasiona, które po dostarczeniu im odpowiednich warunków (woda, gleba, temperatura) wykiełkują. Ale jak stwierdzić czy nasiono na etapie bycia nasionem jest żywe czy martwe? Nasiono to forma przetrwalnikowa, składa się z zarodka, tkanki odżywczej i łupiny nasiennej. Jedyne co tam można uznać za żywe to zarodek. W jednej z publikacji przeczytałam, że nasiono słabo oddycha, ale nie odżywia się. Wyobrażam to sobie w ten sposób, że zarodek oddycha czerpiąc składniki odżywcze z tkanki odżywczej. Ponieważ niewiele jej potrzebuje to niewiele jej zużywa. Gdy tylko warunki na zewnątrz są korzystne budzi się niejako i kiełkuje w nową roślinę, która odżywia się i oddycha. Stan anabiozy, czyli uśpienia nasienia, może trwać nawet kilkadziesiąt lat. Zależy to od rodzaju rośliny i warunków przechowywania. Niektóre nasiona są martwe po kilku miesiącach. Myślę, że wszelkie formy przetrwalnikowe należałoby uznać za stan żywy niedokonany.

Pójdźmy dalej w rozważaniach. Zarodek powstał z połączenia komórki jajowej i plemnika. Czy gamety są żywe czy martwe? Pierwszy warunek czyli budowa komórkowa jest spełniony. Posiadają mitochondria więc oddychają a skoro oddychają to muszą mieć zmagazynowane substancje odżywcze. Wniosek - żywe. Nie każda żywa komórka jest w stanie samodzielnie żyć. Komórki tworzą tkanki, te narządy, układy a wreszcie organizm. Czy nerka jest żywa? Tak dopóki żyją komórki ją budujące, a komórki te żyją dopóty dopóki układ krwionośny dostarcza im tlen i substancje odżywcze. Kiedyś słyszałam o takim micie, że po śmierci człowieka paznokcie i włosy rosną jeszcze kilka centymetrów. Czy to znaczy, że te wytwory skóry dłużej pozostają żywe? Fakt jest taki, że skóra umiera kilka godzin później niż serce ale nie na tyle później żeby dostarczyć odpowiednią ilość tlenu i substancji odżywczych gdy układ krwionośny już nie funkcjonuje. Dlaczego więc czasem przy ekshumacji zmarły ma dłuższe włosy i paznokcie niż w dniu pogrzebu? Dzieje się tak dlatego, że ilość wody w ciele się zmniejsza i ciało się kurczy a włosy i paznokcie nie. Mamy więc do czynienia ze złudzeniem optycznym. Inne wyjaśnienie jest takie, że zmarły w czasie pogrzebu wcale nie był do końca martwy, zapadł w jakiś rodzaj śpiączki i niektóre czynności życiowe jeszcze trwały umożliwiając wzrost paznokci i włosów.

Konkludując uważam, że oddychanie i odżywianie są procesami warunkującymi zachodzenie pozostałych czynności życiowych, gdyż to one właśnie umożliwiają uzyskiwanie energii niezbędnej do ich zachodzenia. Nie mniej jednak czasem trudno jest określić czy dany organizm oddycha a jeszcze trudniej czy odżywia się a mimo tego intuicja i zdrowy rozsądek podpowiada nam, że mamy do czynienia z organizmem żywym.

Alicja Zielińska

Źródła:
www.biologia.net.pl
wikipedia
VADEMECUM Egzamin Gimnazjalny 2011 Biologia wydawnictwa OPERON

Fot. S. Czachorowski