Organismo vivente - Wikipedia

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Organismo
Disambiguazione
– "Organismo"
rimanda qui.
Se stai cercando il significato di organizzazione, vedi
Organizzazione
Un grande e noto organismo vivente (circa
1 400
metri cubi, stimati in circa
2 100
tonnellate): la
sequoia gigante
Un
organismo vivente
è un'entità,
unicellulare
pluricellulare
, soggetta alle leggi del mondo fisico e al controllo da parte dei sistemi che
esprimono
l'informazione in esso contenuta. Tale informazione è codificata primariamente nel
genoma
e nel materiale genetico altrimenti veicolato, ad esempio negli
organuli cellulari
, ed è sottoposta a tutti i meccanismi tipici dell'espressione, compresi quelli evidenziati nell'
epigenetica
. Tale informazione, come descritto dalla
genetica
, viene ereditata verticalmente dagli organismi discendenti, o
trasferita orizzontalmente
Definizioni
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«Un organismo vivente è un'entità soggetta alle leggi naturali, le stesse che controllano il resto del mondo fisico, ma tutti gli organismi viventi, comprese le loro parti, vengono controllati anche da una seconda fonte di causalità: i programmi genetici. L'assenza o la presenza di programmi genetici indica il confine netto tra l'inanimato e il mondo vivente
Ernst Mayr
Gli
acidi nucleici
sono le molecole attraverso le quali gli organismi viventi conservano e trasmettono l'informazione.
Gli organismi risultano imparentati tra di loro. Ogni organismo vivente a oggi conosciuto deriva da una rete
, in prima approssimazione assimilabile a una linea filogenetica
arborescente
, comune a tutti gli altri organismi, indipendentemente dal tempo di separazione fra le linee evolutive. Ogni forma di vita esistente deriva da
uno o pochi antenati comuni
, comparsi sulla
Terra
miliardi di anni fa, possiede vie metaboliche, si riproduce, trasmette informazioni alla propria discendenza e organizza le proprie strutture. Queste caratteristiche costituiscono il nucleo del concetto biologico di
vita
peculiarità emergente
che la distingue dalle entità non viventi.
Tali peculiarità per convenzione sono rappresentate da alcuni aspetti comuni a tutti gli organismi viventi
10
Evoluzione
: evolve, risultando imparentato con tutti gli altri organismi viventi.
Ordine
: risulta strutturato.
Codifica
: contiene al proprio interno l'informazione e le istruzioni che controllano e definiscono la sua struttura e funzione.
Regolazione
: risulta in grado di mantenere autonomamente l'
omeostasi
11
Crescita e sviluppo
: risulta autonomamente in grado di accrescersi.
Energia
: rappresenta un
sistema termodinamico
aperto, in grado di assimilare energia, incamerarla, trasformarla, e cederla all'ambiente.
Irritabilità
Sensibilità
Motilità
: risulta autonomamente in grado di rispondere agli stimoli esterni.
In senso più ampio, gli organismi possono essere considerati capaci di possedere, e collettivamente possiedono, un'ampia gamma di caratteristiche, come la capacità di crescere, riprodursi, adattarsi al loro ambiente e mantenere la stabilità interna attraverso processi regolatori.
Capacità di riprodursi
: in grado di dare origine a prole fertile la quale darà origine a organismi simili all'adulto.
Capacità evolutiva
: può variare il proprio
genotipo
fenotipo
, dando origine a strutture anatomiche, vie fisiologiche e combinazioni genomiche nuove, mai comparse in precedenza all'interno della linea filogenetica alla quale appartiene (
divergenza evolutiva
) o già comparse all'interno di linee filogenetiche precedentemente separate (
convergenza evolutiva
).
Queste caratteristiche sono la base della visione sufficientemente condivisa di essere vivente, in quanto organismo noto del
biota
terrestre. Altre definizioni si discostano in uno o più punti dalla precedente, generata dallo studio delle scienze naturali.
La
biologia di sintesi
che può portare alla genesi di organismi dotati di vita cosiddetta sintetica, come il
Mycoplasma laboratorium
12
13
, e i temi della
esobiologia
e delle
biochimiche ipotetiche
possono portare a definire il concetto di organismo vivente in maniera più generale.
Gli organismi noti abbracciano un'estensione dimensionale e temporale che va dagli
80 000
anni e le oltre
6 600
tonnellate di un singolo, millenario
genet di pioppi
, ai minuscoli
micoplasmi
di 200
nanometri
di diametro, che "vivono" (tempo di duplicazione) alcuni minuti, di massa inferiore al miliardesimo di
grammo
Caratteristiche generali
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Lo stesso argomento in dettaglio:
Vita
Rappresentazione stilizzata degli elementi CHNOPS.
Sulla Terra i cicli vitali sinora conosciuti si sviluppano intorno agli
elementi chimici
carbonio
idrogeno
azoto
ossigeno
fosforo
zolfo
(indicabili con l'acronimo
CHNOPS
, formato dai simboli dei vari elementi).
Ciò non implica, in linea di principio, che non possano esistere altre serie di elementi attorno alle quali possano crearsi sistemi di vita alternativi. Ad esempio, la scoperta nel
2010
nel
Lago Mono
, in
California
, di un batterio in grado di utilizzare l'
arsenico
al posto del
fosforo
avrebbe mostrato l'esistenza di organismi con una biochimica completamente diversa da quella finora conosciuta, in particolare relativamente agli acidi nucleici
14
, ma studi successivi ne hanno smentito i risultati
15
16
. Gli
esobiologi
ipotizzano organismi basati sulla chimica del
silicio
al posto del
carbonio
Per quanto riguarda il concetto biologico di vivente, gli studiosi ritengono che gli organismi viventi condividano alcune caratteristiche fondamentali comuni
17
18
19
20
Dalla proprietà di
Ordine
derivano le caratteristiche di:
Lo stesso argomento in dettaglio:
Teoria cellulare
Immagine al
microscopio ottico
di un organismo vegetale. Sono visibili chiaramente le singole cellule.
Cellularità
: tutti gli esseri viventi sono costituiti da unità strutturali e funzionali elementari, chiamate cellule capaci di svolgere tutte le funzioni proprie dei viventi. Le cellule, infatti, nascono, si nutrono, crescono, si riproducono e muoiono. I più semplici organismi viventi sono costituiti da una singola cellula microscopica; così ad esempio, i batteri, molte specie di alghe e i lieviti. Altri organismi, come le piante, gli animali e quasi tutti i funghi, sono formati da un elevato numero di cellule. Le cellule che costituiscono un organismo pluricellulare possono essere strettamente saldate le une alle altre o essere relativamente libere e indipendenti. In ogni caso, sono in comunicazione chimica tra di loro, possono essere esse stesse a costituire l'organismo o possono essere aggregate a costituire una comunità di cellule definita organismo
21
Complessità
: i viventi sono esseri complessi e altamente integrati. Un batterio, che è una delle forme di vita più piccole, è fatto da circa
7 000
sostanze chimiche diverse. Ognuna ha una sua funzione biologica ben precisa e deve essere sempre presente nella quantità “giusta” per il buon funzionamento del batterio. Se poi si considera l'uomo, si scopre che è costituito da almeno
10 000
miliardi di cellule; queste, a loro volta, sono composte da decine di migliaia di sostanze chimiche diverse distribuite in numerose strutture microscopiche (organuli cellulari). Nel corpo umano le cellule sono differenziate in circa 200 tipi diversi. I vari tipi di cellule sono organizzati in tessuti che, a loro volta, formano gli organi. Gli organi costituiscono i sistemi e gli apparati e questi s'integrano a formare l'organismo.
Dalla proprietà di
Codifica
derivano le caratteristiche di:
Informazione
: il mantenimento e la trasmissione di generazione in generazione della complessità dei viventi richiedono una quantità d'informazioni che, anche per il più semplice di essi, è superiore a quella contenuta in una voluminosa enciclopedia. Ogni struttura e ogni attività, dalla singola molecola all'intero organismo, dalla nascita alla morte, sono codificate nel
genoma
. I primi elementi del genoma scoperti furono i geni che sono formati dalla molecola di
DNA
racchiusa nei cromosomi del nucleo cellulare. Ciascun gene “contiene” un'informazione che, di volta in volta, può essere modulata e coordinata con quella di altri geni. Ne risulta un armonico e complesso sistema che dirige le attività svolte dalle varie cellule non solo nell'organismo adulto, ma anche durante la sua crescita e il suo sviluppo.
Dalla proprietà di
Energia
derivano le caratteristiche di:
Metabolismo
: “Metabolismo” significa trasformazione. Infatti, ogni organismo va incontro a continue trasformazioni rese necessarie dal mantenimento della sua complessa struttura, dalla crescita e dai continui adattamenti all'ambiente. Più propriamente, per metabolismo s'intende quel complesso di ben organizzate reazioni chimiche capaci di sfruttare energia esterna per rinnovare, accrescere o riparare le strutture dell'organismo. Tutto ciò comporta, appunto, una continua trasformazione di numerose molecole. L'alimentazione, la respirazione e l'escrezione sono l'espressione più evidente e manifesta dei processi metabolici che si compiono in un organismo.
Dalla proprietà di
Capacità riproduttiva
derivano le caratteristiche di:
Riproduzione
: ciascun vivente deve essere in grado di riprodursi almeno in una fase del proprio ciclo vitale, con modalità e tempi spesso differenti e propri di ogni specie, cioè deve poter generare altri organismi simili a se stesso. Un organismo unicellulare duplica il proprio
DNA
, si accresce e si divide in due cellule figlie che erediteranno una delle due copie del
DNA
. In alcuni organismi pluricellulari, invece, la riproduzione avviene attraverso la fusione di due cellule (dette gameti), prodotte da due individui di sesso opposto. Il risultato di questa fusione si chiama zigote ed è una cellula che contiene metà del
DNA
proveniente dal padre, e metà proveniente dalla madre. L'individuo che si sviluppa dallo zigote assomiglia ai genitori, ma sarà diverso da tutti e due. In questo modo, a ogni generazione appariranno sempre nuove varianti della stessa specie.
Un embrione animale in sviluppo.
Dalla proprietà di
Crescita
derivano le caratteristiche di:
Sviluppo
: la crescita è una proprietà caratteristica degli organismi viventi. I batteri s'ingrandiscono, seppure di poco, dopo una divisione riproduttiva. Di norma, negli organismi a riproduzione sessuata lo zigote si divide più volte fino a formare miliardi di cellule. L'accrescimento può essere accompagnato dalla comparsa di nuovi tipi cellulari, di nuovi tessuti e di nuovi organi, può rappresentare un semplice ingrandimento od anche un drastico cambiamento anatomico e metabolico come nel caso della
metamorfosi
Dalla proprietà di
Evoluzione
derivano le caratteristiche di:
Adattamento
: gli organismi viventi possono cambiare nel tempo la propria anatomia e fisiologia adattandola all'ambiente. Attraverso la riproduzione, i genitori trasmettono al figlio copia o parte dei propri geni, cioè una copia o una parte del proprio materiale ereditario. Per questo il figlio non risulta del tutto uguale al genitore ma possiede caratteri ereditari diversi. In più potrebbe possedere anche qualche caratteristica nuova che non esisteva nei suoi antenati. Un nuovo carattere, o mutazione, si origina in conseguenza del fatto che il materiale ereditario viene trasmesso lievemente alterato rispetto a quello originale. L'accumulo di tali variazioni nel tempo e nello spazio può condurre alla formazione di organismi con caratteristiche strutturali assai diverse. In tal modo, nel corso delle ere geologiche, hanno avuto origine le nuove specie di organismi viventi. Attente analisi e studi approfonditi testimoniano che l'attuale grande varietà degli organismi viventi si è originata attraverso un processo chiamato evoluzione. Esso altro non è che il risultato delle variazioni genetiche sommatesi nell'arco di tempo che divide le prime forme di vita da quelle attuali.
Dalla proprietà di
Irritabilità
Motilità
derivano le caratteristiche di:
Interazione
: tutti gli organismi viventi interagiscono con l'ambiente e tra di loro. Sappiamo che una pianta per crescere ha bisogno di acqua, di sali minerali, di
anidride carbonica
, di luce e di ossigeno: tutte queste “materie prime” essa le assorbe dall'ambiente fisico. La loro maggiore o minore disponibilità influirà sulla sua crescita e la sua moltiplicazione, inoltre sono in grado di rispondere a stimoli esterni orientando le proprie foglie e radici in risposta rispettivamente ai raggi solari ed alla forza di gravità. Anche la temperatura, la pioggia, il vento, la latitudine e l'altitudine influiscono sulla vita delle piante. Le piante stanno alla base dell'alimentazione per gli animali e per l'uomo, che da esse a loro volta ricavano “materie prime” ed energia. Anche i più semplici organismi quali batteri od alghe unicellulari posseggono recettori di superficie che gli permettono di distinguere fra i membri della propria specie, specie estranee, cibo, ecc. e rispondere adeguatamente a tali stimoli.
Esistono molti casi non semplici da definire. I
virus
sono un caso limite, dal momento che non sono capaci di riprodursi autonomamente, ma hanno bisogno di una cellula ospite, spesso un batterio, sono cristalli molecolari in grado di replicarsi ma non possiedono un proprio metabolismo. Il dibattito coinvolge anche gli elementi trasponibili del genoma, unità costituite da sequenze a
DNA
, anche conosciute come parassiti endonucleari obbligati. Taluni autori ritengono si tratti di virus rimasti imprigionati nel genoma. Tali elementi, sebbene in grado di riprodursi generando copie di se stessi, sfuggono ai tentativi di classificazione, in quanto sono molecole parassite del
DNA
, che possono prosperare e riprodursi esclusivamente all'interno del nucleo cellulare.
Organizzazione e struttura
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Un
cladogramma
che indica i "rapporti di parentela" fra i vari gruppi di viventi conosciuti.
Si possono sommariamente suddividere in organismi
procarioti
ed
eucarioti
, secondo alcune classificazioni i due
domini
della
vita
I procarioti, tutti unicellulari, possono essere suddivisi in due principali regni:
Bacteria
ed
Archea
(nelle classificazioni più recenti gli Archea sono considerati un dominio anziché un regno).
Gli eucarioti possono a loro volta essere suddivisi tra organismi unicellulari e pluricellulari in 4 o 5 regni, a seconda della
classificazione
utilizzata. Alcuni organismi, come diverse
muffe melmose
(in inglese
Slime mold
), gruppo polifiletico comprendente tra gli altri i
Myxomycetes
, sfuggono a questo genere di classificazione.
Gli organismi unicellulari
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Possono appartenere al gruppo dei procarioti, cioè con un
nucleo
primitivo (senza
membrana nucleare
), oppure al gruppo degli eucarioti, cioè con un nucleo cellulare separato dal citoplasma. Tra questi due gruppi di organismi unicellulari esiste una notevole distanza evolutiva, i secondi sono molto più recenti. È condivisa l'ipotesi che la cellula eucariota sia stata originata da una simbiosi tra organismi più semplici. Ad esempio alcuni
organelli
(come il
mitocondrio
e il
cloroplasto
) secondo la
teoria dell'endosimbionte
, derivano da originarie forme batteriche indipendenti.
22
Unicellulari procarioti:
archaea
batteri
(eubatteri). Questi organismi costituiscono la maggior parte della
vita microscopica
, comprendono molti
patogeni
e alcuni organismi
fotosintetici
cianobatteri
, o alghe azzurre e altri
phyla
).
Unicellulari eucarioti:
protisti
, gruppo
polifiletico
che comprende i
protozoi
, le
alghe
e alcuni
miceti
Gli organismi pluricellulari
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Alcuni di essi sono formati da cellule non differenziate in organi, come le
spugne
. In quelli con differenziazione dei diversi tessuti in organi (
Animali
Piante
Funghi
) la struttura del corpo è organizzata in modo gerarchico, quindi possiamo distinguere:
cellula
tessuto
organo
sistema
o apparato
23
Vengono solitamente suddivisi in regni distinti a seconda delle loro capacità di aggregazione tra cellule:
Organismi che possono essere sia unicellulari che pluricellulari:
Protisti
cioè
Protozoi
ed
Alghe
Fungi
: esistono due differenti suddivisioni una accomuna
Eumiceti
Rodofite
allo stesso regno, l'altra pone le
Rodofite
nel regno vegetale.
Organismi sempre pluricellulari:
Plantae
che raccoglie tutti i vegetali fotosintetici pluricellulari dotati di tessuti e vascolarizzati.
Animalia
suddiviso in due sottoregni:
Parazoi
costituito esclusivamente dalle spugne, e
Metazoi
Dimensioni
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General Sherman, un esemplare di
Sequoiadendron giganteum
, è l'essere vivente conosciuto più grande in termini di volume.
Gli organismi viventi più piccoli sono i
micoplasmi
, un gruppo di batteri privi di
parete cellulare
il cui diametro varia tra 0,2 e
0,3
μm
In generale gli organismi unicellulari possono arrivare fino a
300
μm
. Tuttavia l'aumento di dimensioni della cellula rende sempre più difficile il raggiungimento di tutte le zone della cellula stessa da parte dei nutrienti entrati attraverso la
membrana cellulare
. I nutrienti infatti si spostano per semplice
diffusione
, sistema che diventa inefficiente sulle distanze non sufficientemente piccole, in quanto il tempo di percorrenza di una certa distanza per diffusione cresce col quadrato della distanza stessa. Una cellula che cresce di dimensioni si trova ben presto a non avere sufficiente superficie rispetto al proprio volume (cioè un rapporto sfavorevole tra superficie e volume), in quanto, approssimando la cellula a una
sfera
, la superficie cresce in base al quadrato del raggio:
{\displaystyle A=4\pi r^{2}}
mentre il volume cresce in base al cubo del raggio:
{\displaystyle V={\frac {4}{3}}\pi r^{3}}
Dalla superficie dipende la quantità di nutrienti che possono entrare nella cellula, mentre il volume determina il tempo necessario affinché raggiungano tutte le zone. Di conseguenza il rapporto superficie volume pone i limiti della crescita di dimensioni degli esseri unicellulari
24
Per gli esseri pluricellulari il limite massimo di dimensione è dato dalla massa, in quanto un organismo eccessivamente grande non avrebbe strutture di sostegno in grado di reggere il suo stesso peso. La situazione è quindi diversa in acqua o sulla terra ferma
25
L'organismo più grande conosciuto per quanto riguarda il
volume
è un esemplare di sequoia gigante (
Sequoiadendron giganteum
) chiamato
Generale Sherman
, che ha un volume stimato di
486
m³
26
L'organismo più grande conosciuto in base alla
superficie
è un fungo della specie
Armillaria ostoyae
trovato nello
stato di Washington
USA
) nella zona del
Monte Adams
. Questo esemplare ricopre un'area di oltre 890
ettari
8,9
km²
). Sussistono tuttavia ancora dei dubbi sul fatto che si tratti di un unico organismo e non di una colonia di più individui
27
Dal punto di vista della
massa
il più grande organismo vivente risulta essere il
Pando
, un
genet
di
Populus tremuloides
situato nella foresta di FishLake, in
Utah
, che ha una massa stimata superiore alle
6 600
tonnellate
28
29
Studio degli organismi viventi
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Lo stesso argomento in dettaglio:
Biologia
La biologia è la scienza che si occupa di studiare gli organismi viventi. Lo studio si può svolgere in base ai differenti livelli di organizzazione, dalle singole
cellule
che compongono un organismo (
biologia cellulare
ai sistemi complessi di più specie conviventi nello stesso
ambiente
ecologia
).
Esempio di organizzazione gerarchica tassonomica. Sono indicate le categorie tassonomiche.
La biologia studia anche tutto ciò che è correlato agli organismi viventi, come le
molecole
che li compongono (
biologia molecolare
) e le reazioni chimiche su cui si basa la vita (
biochimica
).
Sistematica e tassonomia
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Lo stesso argomento in dettaglio:
Classificazione scientifica
Lo studio degli organismi viventi in biologia ed in
anatomia comparata
cerca le analogie tra i singoli individui e le singole specie operando sistemazioni e raggruppamenti secondo schemi organizzativi che permettano di partire da elementi di continuità per arrivare a categorie sempre più ampie e generali.
Note
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Alcuni organismi sono in grado di mantenerla per quasi 10000 anni di vita, ciò è confermato per l'organismo più antico conosciuto, su
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Bibliografia
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Emanuele Padoa
Manuale di anatomia comparata dei vertebrati
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ISBN 9788807640049
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Biologia
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Collegamenti esterni
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