¿Qué es la vida?

La vida es una existencia que explica la existencia del universo

¿Por qué aparece el fenómeno de la vida en el universo? ¿Es inevitable el surgimiento de la vida? . Sin embargo, si lo pensamos al revés, si no existe una existencia como la vida que pueda sentir y percibir la existencia del universo, ¿tiene sentido la existencia del universo? ¿Podemos sacar tal conclusión? El universo y la vida existen mutuamente.

¿Qué es la vida? En el pasado, la gente pensaba que la vida era un fenómeno complejo, increíble y misterioso, sin embargo, con el desarrollo de la ciencia, los humanos descubrieron gradualmente que el fenómeno de la vida se puede entender de una manera completa. hasta cierto punto cognitivo.

Según el nivel cognitivo actual, en pocas palabras, la vida es un sistema material complejo capaz de crecer, reproducirse, metabolizarse, estresarse y evolucionar. Biológicamente hablando, la vida generalmente se refiere a un tipo de fenómeno que consiste en una o más células compuestas de materia orgánica y agua que tiene un metabolismo material y energético estable (la capacidad de obtener de manera estable material y energía del mundo exterior y transferir los desechos y el exceso producidos). en el cuerpo a Un sistema material semiabierto que emite calor al mundo exterior), puede responder a estímulos y puede reproducirse (reproducirse). Los individuos vivos suelen pasar por el nacimiento, el crecimiento y la muerte, y los rasgos de vida cambian al adaptarse al medio ambiente durante el reemplazo de los individuos de generación en generación, lo que comúnmente se conoce como evolución biológica.

Durante mucho tiempo, la gente se ha preocupado por la cuestión de cómo funciona la vida. Sabemos que las principales sustancias que componen la vida son las proteínas, el agua y las sales inorgánicas. Las principales sustancias que forman las proteínas, el agua y las sales inorgánicas son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, además del azufre, el fósforo y otros oligoelementos. . La pregunta ahora es por qué estas sustancias se combinan para formar la existencia llamada vida.

Nuestro universo es un universo cambiante, y el cambio es la naturaleza inherente del universo. En el proceso de cambios en el universo, la estructura material evoluciona de la simplicidad a la complejidad, y todo el proceso está determinado por las leyes del universo (las cosas más profundas más allá de las leyes de la materia están fuera del alcance de nuestro conocimiento actual). Los materiales que componen la vida incluyen principalmente carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, etc. Estos elementos son productos de la evolución de la materia en el universo. Bajo la influencia de las leyes del universo, varios elementos están dotados de diferentes propiedades mecánicas. Las diferencias entre elementos con diferentes propiedades mecánicas La creación y existencia crearon las condiciones para el surgimiento posterior de estructuras materiales y vida más complejas.

En lo que respecta a la estructura de un solo elemento, está compuesto por un núcleo atómico y electrones fuera del núcleo. Los protones en el núcleo están cargados positivamente y los electrones fuera del núcleo están cargados negativamente. Los electrones orbitan alrededor del núcleo bajo la acción de una fuerza electromagnética. La cantidad de protones determina el tipo de átomo, y las propiedades de un átomo están determinadas principalmente por la cantidad de electrones en la capa más externa. Debido a que diferentes elementos tienen diferentes estructuras atómicas, exhiben diferentes propiedades materiales. Estas diferentes propiedades sirven como base para la interacción entre diferentes elementos, o como base para reacciones químicas. (En realidad, las propiedades de los átomos son muy complejas y no se pueden explicar claramente en unas pocas frases. Hasta el día de hoy, los secretos dentro de los átomos no se han resuelto por completo y los físicos todavía tienen un largo camino por recorrer).

En la Tierra, la etapa inicial de la evolución material es el proceso de reacción química de la síntesis de compuestos inorgánicos a partir de elementos simples. La reacción química se manifiesta como cambios en el estado de movimiento de los electrones fuera del núcleo. El entorno natural de la tierra proporciona las condiciones para la interacción entre ciertas sustancias. Cuando algunos elementos se encuentran en el aire o en el agua, interactúan entre sí. Químicamente, hay una fuerte interacción entre los átomos (a veces los átomos ganan y pierden electrones y se convierten). convertirlos en iones). La fuerza se llama enlace químico. Las reacciones químicas entre elementos elementales forman compuestos. Los compuestos son estructuras con relaciones de fuerza más complejas que los elementos elementales y exhiben propiedades materiales diferentes a las de los elementos elementales.

Después de la formación de compuestos inorgánicos, estas sustancias con nuevas propiedades formarán nuevas formas de relaciones de fuerza. Las sustancias inorgánicas no sólo reaccionarán químicamente con elementos elementales, sino también entre sí.

En el proceso de evolución continua del medio ambiente terrestre, la cantidad y los tipos de materia inorgánica aumentan constantemente en determinadas zonas. Bajo determinadas condiciones externas, parte de la materia inorgánica evoluciona hacia estructuras materiales más complejas: la materia orgánica.

Materia orgánica es el término general para compuestos que contienen carbono (excepto monóxido de carbono, dióxido de carbono, carbonatos, carburos metálicos y cianuros) o hidrocarburos y sus derivados. En las estructuras orgánicas, el elemento constituyente más importante es el carbono. El átomo de carbono tiene las siguientes características: tiene la capacidad de formar largas cadenas o anillos conectados a otros átomos, lo cual es único entre todos los elementos, ya que no solo puede formar enlaces con otros átomos u otros átomos de carbono, formando enlaces tan pequeños como apenas; unos pocos átomos, moléculas del tamaño de millones de átomos. Además, también tiene una característica importante: puede convertirse en la sustancia central de macromoléculas (moléculas orgánicas) y polímeros más grandes (sustancias bioquímicas). En comparación con las sustancias inorgánicas, las sustancias orgánicas no sólo son numerosas en número, sino que también tienen estructuras más complejas y variadas. Los átomos de carbono de los compuestos orgánicos tienen una capacidad de enlace muy fuerte y pueden combinarse entre sí para formar cadenas o anillos de carbono. Los átomos de hidrógeno de los compuestos orgánicos pueden ser reemplazados por diferentes grupos funcionales (grupos funcionales) para producir diferentes tipos de materia orgánica. Los grupos funcionales determinan las principales propiedades de la molécula.

Aunque los compuestos orgánicos tienen estructuras complejas, no tienen las características de la vida. A medida que se produjeron y acumularon compuestos orgánicos en la Tierra, prepararon el camino para el surgimiento de estructuras materiales más complejas: las biomoléculas orgánicas. La evolución material es un proceso gradual y progresivo. Sobre la base de estructuras materiales complejas, se producirán estructuras materiales más complejas, lo que significa que aparecerán cosas nuevas en nuevos sistemas ambientales. Se cree que los signos de vida comenzaron con la aparición de biomoléculas orgánicas. En comparación con las macromoléculas orgánicas ordinarias, los grupos funcionales de las biomoléculas orgánicas son mucho más activos químicamente que sus esqueletos de hidrocarburos. Pueden cambiar la geometría de los átomos vecinos y su distribución de electrones, cambiando así la reactividad química de toda la molécula orgánica. A partir de los grupos funcionales de las moléculas orgánicas, se puede analizar e inferir su comportamiento químico y sus reacciones. La mayoría de las biomoléculas son multifuncionales y contienen dos o más grupos funcionales. Dentro de estas moléculas, cada tipo de grupo funcional tiene sus propias características y reacciones químicas. Por ejemplo, los aminoácidos tienen al menos dos grupos funcionales: amino y carboxilo. Las propiedades químicas de la alanina están determinadas básicamente por sus grupos amino y carboxilo. Otro ejemplo es la glucosa, que también es una biomolécula multifuncional. Sus propiedades químicas están determinadas básicamente por dos grupos funcionales: el grupo hidroxilo y el grupo aldehído. Los grupos funcionales de biomoléculas juegan un papel importante en sus actividades biológicas.

Un componente importante de los organismos vivos son las macromoléculas biológicas. Las macromoléculas biológicas no sólo tienen grandes pesos moleculares, sino que también tienen estructuras complejas. Además de las principales proteínas y ácidos nucleicos, las macromoléculas biológicas también contienen azúcares, lípidos y sus productos combinados entre sí. Como glicoproteínas, lipoproteínas, proteínas nucleares, etc. Su peso molecular es a menudo cien o mil veces mayor que el de las sales inorgánicas ordinarias. El peso molecular de las proteínas oscila entre diez mil y decenas de miles, y el peso molecular de los ácidos nucleicos puede llegar a millones. La compleja estructura de estas macromoléculas biológicas determina sus propiedades especiales. Sus movimientos y cambios en el cuerpo reflejan funciones vitales importantes, como el metabolismo para suministrar energía y materiales necesarios para mantener la vida, transmitir información genética, controlar la diferenciación embrionaria y promover el desarrollo. , generando función inmune, respondiendo a cambios ambientales y más.

Según la descripción anterior, podemos entender la vida de esta manera. Cada átomo tiene sus propias propiedades específicas. Cuando un átomo se combina con otros átomos idénticos o diferentes, la combinación se convierte en una existencia con nuevas propiedades materiales. La vida está formada por innumerables átomos combinados entre sí. Al mismo tiempo, los innumerables átomos que componen un cuerpo vivo no se apilan al azar, sino que se combinan según una determinada estructura y orden. Esta estructura y orden corresponden a las fuerzas externas ejercidas por el medio ambiente, o corresponden. al entorno específico. Una estructura de relación de fuerza.

Antes del surgimiento de la vida, el proceso de evolución material en la Tierra se llamaba evolución química, aunque es diferente de la evolución biológica posterior al surgimiento de los organismos vivos, sentó las bases necesarias para la evolución biológica posterior.

La materia inorgánica, la materia orgánica y los seres vivos pueden expresarse como una estructura de fuerza. Diferentes estructuras de fuerza expresan diferentes condiciones ambientales, y los seres vivos expresan una condición ambiental más compleja. En las condiciones de la Tierra primitiva, las sustancias inorgánicas podían transformarse en sustancias orgánicas, y las sustancias orgánicas podían desarrollarse en sistemas multimoleculares y macromoléculas biológicas hasta que finalmente aparecieron formas de vida primitivas.

Por lo tanto, para descubrir la esencia de la vida, podemos comenzar por comprender el proceso de evolución de la estructura material. El fenómeno de la vida parece misterioso, pero en realidad sigue las leyes del movimiento y los cambios materiales, y gradualmente. Evoluciona a partir de estructuras materiales simples. La interacción de la materia se basa en sus propiedades mecánicas. La materia no viva forma gradualmente estructuras vivas complejas a través de interacciones complejas a largo plazo e influencias mutuas. Si se toman los átomos como punto de partida para comprender la vida, entonces son las propiedades de estos átomos con un diámetro entre 1 y 2 angstroms (1 angstrom equivale a una milmillonésima parte de un centímetro) las que pueden combinarse entre sí para formar El Luego, la estructura molecular inorgánica se combina en moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas, y luego se forman macromoléculas biológicas que contienen innumerables átomos, lo que es el surgimiento de fenómenos de vida.

Desde la perspectiva de los componentes que componen los organismos vivos, entre los más de 110 elementos químicos que se han descubierto, existen casi 10 o 20 elementos específicos necesarios para diversos tipos de organismos, entre ellos el Carbono. el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el azufre, el fósforo, el calcio, el magnesio y el potasio representan la mayoría absoluta. Los organismos utilizan estos elementos para formar pequeños componentes moleculares, como aminoácidos, nucleótidos, monosacáridos, etc.; bloques para formar estructuras complejas. Las macromoléculas biológicas constituyen agregados moleculares más complejos y luego forman orgánulos, células, tejidos, órganos, sistemas y organismos. Las macromoléculas biológicas son la base material de la vida, y la vida es la forma de existencia de las macromoléculas biológicas. Los fenómenos de la vida se reflejan a través de movimientos especiales de macromoléculas biológicas.

Desde la perspectiva de la estructura de los organismos vivos, los diversos componentes químicos de los organismos vivos no se apilan al azar en el cuerpo, sino que están ordenados y ordenados. La unidad básica de la vida es la célula. Cada unidad estructural dentro de una célula tiene una estructura y función específicas. Las macromoléculas biológicas, por complejas que sean, todavía no son vida. Sólo cuando las macromoléculas forman una determinada estructura o forman un sistema ordenado como una célula, esta estructura o sistema ordenado puede mostrar las características de la vida.

Hoy en día, podemos explicar estructuras o características biológicas a partir de la estructura del ADN. El descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN ha elevado la comprensión humana de la vida a un nuevo nivel. El ADN se compone de dos cadenas de nucleótidos, que están entrelazadas entre sí en direcciones opuestas a lo largo del eje central. A ambos lados se encuentran las columnas vertebrales de las dos cadenas de polinucleótidos con enlaces alternos de azúcar y fósforo, y en el medio se encuentran las bases dispuestas según ciertas reglas. par de bases.

El ADN es una molécula orgánica muy grande, pero sólo hay cuatro unidades químicas básicas que forman el ADN. Son: A (adenina), T (timina), G (guanina), C (citosina). Miles de millones de ellos se encuentran dispersos por toda la estructura de la molécula de ADN. Aunque el ADN se compone de sólo cuatro elementos, esta estructura material simple contiene información muy compleja. Aquí podemos pensar en las computadoras de hoy. Incluso con sólo dos números simples, 0 y 1, podemos programar computadoras para expresar información infinitamente compleja.

La disposición y combinación de 4 tipos de bases expresan 20 tipos de aminoácidos. Las proteínas se forman combinando aminoácidos. La secuencia de aminoácidos determina las propiedades de las moléculas de proteínas. Ahora se sabe que existen al menos 30.000 moléculas de proteínas diferentes, cada una de las cuales está compuesta por 20 aminoácidos dispuestos en diferentes combinaciones. Están dispuestos como letras y a menudo forman cadenas de cientos de unidades de longitud. Los nucleótidos de un segmento de ADN no están dispuestos al azar, sino en una secuencia de código significativa. El ADN con una determinada estructura puede controlar la síntesis de proteínas con estructuras correspondientes. La proteína es un componente importante de los organismos vivos y las características de los organismos vivos se reflejan principalmente en las proteínas. Las propiedades especiales y funciones fisiológicas de las proteínas están estrechamente relacionadas con la estructura específica de sus moléculas. Esta es la base molecular para que diversas proteínas muestren una variedad de actividades vitales.

Aunque los rasgos que muestran los diferentes organismos vivos son muy diferentes, estas muchas diferencias se pueden distinguir por las diferentes disposiciones y combinaciones de códigos de vida y el tamaño de sus estructuras en el proceso de interacción con el medio ambiente. Se forman rasgos de vida con características propias.

Si todas las sustancias de la naturaleza tienen sus raíces en 92 elementos, entonces todas las sustancias vivas de la naturaleza tienen sus raíces en el mismo conjunto de códigos genéticos de vida. Tome tres de las cuatro unidades químicas básicas que componen el ADN y ordénelas en diferentes órdenes. Cada grupo es un triplete, o un código o "palabra" específica. Cada triplete se convierte en un codón. Este código tiene 64 codones. Estos códigos de "3 letras" permiten combinar aminoácidos individuales en proteínas en un orden específico. Esta es la base estructural básica de la vida de todos los seres vivos, incluidos los humanos. Cada ser vivo (desde bacterias hasta plantas y animales) y cada individuo entre ellos tiene su propio conjunto de códigos genéticos diferentes, que constituyen todos sus genes genéticos.

La aparición de la estructura del ADN es un hito importante en la evolución de la materia en el universo. El hito anterior fue la aparición de 92 elementos en la naturaleza. Los resultados de la física muestran que todos los átomos de la materia están compuestos por un pequeño número de partículas básicas según las mismas leyes, lo que ilustra el alto grado de coherencia en la estructura del mundo material y revela la esencia del mundo material. Los logros de la biología molecular muestran que las leyes fundamentales de las actividades vitales están unificadas en todo tipo de organismos. Por ejemplo, no importa qué tipo de organismo, las proteínas y los ácidos nucleicos están compuestos de los mismos aminoácidos y nucleótidos, respectivamente. El material genético, a excepción de algunos virus, es ADN y se replica mediante los mismos mecanismos bioquímicos en todas las células. El dogma central de la genética molecular y el código genético, salvo algunas excepciones, son universales en la mayoría de los casos.

Los científicos llevan mucho tiempo prediciendo que la vida eventualmente podrá explicarse en el lenguaje de la física o la química. Algunas personas comparan un cuerpo vivo con un objeto parecido a un modelo compuesto de piezas de un rompecabezas, es decir, es una especie de maquinaria molecular. Sin embargo, esta estructura mecánica molecular es diferente de lo que normalmente llamamos estructura mecánica después de una evolución natural a largo plazo. La estructura correspondiente formada entre la estructura molecular y el entorno dinámico contiene una especie de "poder", o el mecanismo de respuesta de una estructura molecular específica a los cambios ambientales. En el largo proceso de coevolución con el medio ambiente, esta estructura se ha "mejorado" continuamente y se ha vuelto inimaginablemente compleja y exquisita. Si queremos definir mejor la vida, es una estructura compleja de relaciones de fuerza que puede responder activamente a los cambios ambientales.

En última instancia, se puede reconocer el fenómeno de la vida. La estructura de la vida está relacionada con la estructura y las propiedades de los átomos. El misterio de la vida radica en la estructura atómica más básica y la relación entre ellas. esta combinación estructural y el medio ambiente.

Desde el nacimiento de la vida en la tierra, la evolución de la materia en el universo ha entrado en una nueva etapa. Entonces, ¿qué propiedades tiene la existencia de la vida que la diferencian de otras sustancias?

La autorreplicación, la autorregulación y los cambios adaptativos en respuesta al entorno son las características que distinguen la vida de la no vida. Estas características de los sistemas vivos, en cuanto a su base, son sin duda procesos físicos y químicos y obedecen a leyes físicas y químicas. Sin embargo, los resultados de estos cambios físicos y químicos se transforman en vida y se convierten en atributos únicos de la vida. Aunque uno de estos tres atributos básicos, o algunos aspectos de un determinado atributo, también pueden existir en el mundo inorgánico y en el mundo orgánico, sólo en la vida estos tres atributos pueden conectarse y combinarse entre sí en un sistema.

En primer lugar, la vida es un sistema capaz de autorreplicarse. La esencia de los genes genéticos es una sustancia llamada ácido desoxirribonucleico (ADN). La vida se replica utilizando la estructura de doble hélice del ADN como portador. La autorreplicación es una característica de los sistemas vivos que se diferencia de los sistemas químicos. La autorreplicación se refiere al desenrollamiento de la molécula de ADN, la separación de las dos hebras y la síntesis de hebras complementarias, formando así dos moléculas nuevas pero idénticas. La división celular y la reproducción de la vida se basan en la replicación molecular.

Cuando la vida existe, o cuando es un cuerpo vivo, siempre hay autorreplicación, que es un atributo que recorre todo el proceso de la vida.

Otro atributo de la vida es la función metabólica de los organismos. El cuerpo vivo es una estructura semiabierta, que intercambia constantemente materiales y fluye energía con el entorno que lo rodea. Después de que el organismo absorbe algunas sustancias, se producen una serie de cambios en él. Algunas sustancias en el cuerpo son reemplazadas por sustancias nuevas y se excretan junto con las sustancias no absorbidas. Esto se llama metabolismo. Proporcionar nutrientes y energía a los organismos a través del metabolismo. Los seres vivos pueden crecer y desarrollarse a través del metabolismo. Una semilla puede convertirse en un árbol, un renacuajo puede convertirse en una rana. Aunque las condiciones ambientales pueden afectar el crecimiento y desarrollo de los organismos, el crecimiento y desarrollo de cada organismo se produce de acuerdo con un cierto rango de tamaño, un cierto patrón y un programa estable.

La característica más importante de la vida es su capacidad para reflejar los cambios en el entorno y su capacidad para evolucionar continuamente a través de la interacción con el entorno. Desde hace unos 3.800 millones de años hasta el presente, los seres vivos han experimentado un proceso de evolución de lo simple a lo complejo, de un nivel bajo a un nivel alto. Una cosa a tener en cuenta aquí es que la evolución no es una manifestación unilateral de la biología. La evolución biológica y la evolución ambiental están interrelacionadas, es decir, la evolución simultánea de la estructura y función biológica y del sistema ecológico.

Es mejor decir que un organismo es una estructura que un mecanismo. Es un sistema mecánico complejo que puede interpretar el entorno y sus cambios. Los organismos vivos iniciales eran relativamente simples y la evolución de la vida fue un proceso de interpretación constante del medio ambiente. Durante este proceso, tanto los organismos como el medio ambiente fueron cambiando. Hay varios factores en el medio ambiente que afectan la existencia de los organismos, como la luz, la temperatura, la presión, el sonido, otras entidades inanimadas o vivas, y los cambios en estas entidades actuarán sobre los organismos de alguna forma mecánica. reflejará o responderá a los efectos de estas fuerzas con cambios en su propia estructura. Durante este proceso, la estructura biológica evoluciona para volverse cada vez más compleja.

En el proceso a largo plazo de la evolución biológica, diversas funciones biológicas se han desarrollado y mejorado continuamente debido a la necesidad de supervivencia, o se han producido cambios adaptativos al medio ambiente. Por ejemplo, las plantas evolucionaron de algas a gimnospermas, y luego de gimnospermas a angiospermas. Después de una evolución a largo plazo, las abundantes especies de plantas y las exquisitas estructuras vegetales de hoy están disponibles. Este es el resultado de la adaptación continua de los organismos al medio ambiente. Para los animales, los cambios en sus estructuras corporales son más abundantes y complejos. Los animales muestran diferentes funciones y formas debido a los diferentes entornos de vida. Los animales terrestres tienen extremidades adecuadas para moverse en la tierra y estructuras pulmonares adecuadas para respirar aire. Los peces tienen aletas adecuadas para nadar en el agua y branquias adecuadas para respirar en el agua. Las funciones biológicas más básicas de los animales, como el sistema digestivo, el sistema sanguíneo, el sistema endocrino, el sistema reproductivo, etc., están en constante evolución, y los sistemas sensoriales utilizados para detectar sonidos, olores y colores en el medio ambiente, como el oído. , el olfato y la visión mejoran constantemente en estructura y función. Lo más sorprendente es la evolución del cerebro, el sistema nervioso central utilizado para percibir el medio ambiente. El cerebro animal refleja los atributos, el estado de existencia, las relaciones mutuas, las leyes naturales, etc. de varias cosas. Podemos ver que mientras algo exista en la naturaleza y tenga un impacto en la existencia de la vida, los organismos lo interpretarán de alguna estructura o manera.

Si resumimos la descripción anterior de la vida, la vida es un fenómeno compuesto que manifiestan los organismos como su propia reproducción, crecimiento y desarrollo, metabolismo, variación genética y respuesta a estímulos. La vida evolucionó a partir de seres no vivos a través de interacciones complejas a largo plazo, que se manifiestan en forma de crecimiento, desarrollo, reproducción, metabolismo, estrés, movimiento y conciencia de supervivencia. La vida es una entidad que puede responder a los cambios ambientales y tiene una relación interactiva con el medio ambiente. La variación se produce de generación en generación debido a los cambios ambientales. Puede reorganizar sus propias características y los cambios correspondientes en el medio ambiente a través de la reproducción, de modo que la próxima generación. Las características de lata no son exactamente iguales a ellas mismas.

En última instancia, la vida es una estructura compleja de relaciones de fuerza que puede sentir y percibir la existencia del universo o la naturaleza, y este sentimiento y percepción continúan profundizándose con la evolución de la vida. la esencia de la vida.