DNA ve Biyolojik Organizasyon
Bir taş ile bir kuşu karşılaştırırsak hangisinin canlı hangisinin cansız olduğunu söylemek güç değildir. Ancak daha derinlere molekül ve atom düzeyine inersek canlı ve cansız arasındaki farklar azalır ve kavramlarımız bulanıklaşır. Canlı ve cansız varlıkların tümü aynı atomik parçalardan (proton, nötron, elektron) meydana gelmiştir. Enerji kullanımı ile bu parçacıklar atomu, atomlar da molekülü oluşturur.
DNA sadece canlılara özgün (cansızlarda olmayan) bir moleküldür. DNA molekülü karbon, hidrojen ve diğer birkaç çeşit “cansız” molekülden yeni bir canlıyı oluşturacak şifrelere sahiptir.
Doğadaki biyolojik organizasyona baktığımız zaman canlının temel biriminin hücre olduğu görülür. Hücre ise çeşitli organik ve inorganik moleküllerden meydana gelmiştir. Doğadaki biyolojik organizasyonu atom parçalarından başlayarak biyosfere kadar şu şekilde sıralayabiliriz: Atom parçacıkları (proton, nötron, elektron), atom, molekül, organeller, hücre, doku, organ, organ sistemleri, çok hücreli organizmalar, populasyon (aynı türe ait bireyler topluluğu), komunite (aynı bölgeyi işgal eden türler topluluğu), ekosistem (komunite ve onun çevresi) ve biyosfer (yeryüzünün içinde canlı yaşayan kara, hava ve su bölümü).
- Metabolizma, Büyüme ve Gelişme
Canlılar yaşamı için gerekli maddelerin çoğunu çevreden alır. Besinleri vücudunda parçalar, kendi canlılık faaliyetlerini yürütmek için bir kısmını enerji olarak kullandıktan sonra artık maddeleri tekrar çevreye verir. Örneğin insan katı veya sıvı besinler alır ve oksijeni havadan sağlar. Artık maddeleri dışkı, idrar, solunum havası ve terle dışarıya atar. Canlının bu faaliyetlerinin tümüne metabolizma denir. Bu metabolik olaylar anabolizma ve katabolizma olmak üzere sınıflandırılır. Fotosentez, kemosentez ve diğer kimyasal yollarla basit maddelerden daha karmaşık maddelerin sentez edilmesine yapıcı metabolizma veya anabolizma, vücutta bileşik maddelerin parçalanmasına da yıkıcı metabolizma ve katabolizma denir.
Canlının en önemli özelliklerinden birisi de büyüme ve gelişme yeteneğine sahip olmasıdır. Canlılar aldıkları besinleri parçalayarak elde ettikleri maddelerin bir kısmı ısı enerjisi, bir kısmını da kimyasal olaylarda enerji olarak kullanır. Bazı maddeler de hücrelerin büyüyüp gelişmesi için kullanılır.
- Hareket ve İrkilme
Canlıların çoğu yer ve yön değiştirme veya irkilme hareketlerini yapar. Bir yere bağlı olanlar bile yön değiştirme veya irkilme yeteneğine sahiptir. Çoğu canlılar ise kendi hareketleri ile veya pasif olarak kolayca yer değiştirebilir (lokomasyon hareketi).
- Organizmalar Arası Bağımlılık
Birkaç istisna ile doğadaki organizasyonun büyük bir kısmı güneşten gelen enerji akışı ile ayakta kalır. Bitkiler ve diğer fotosentetik organizmalar bu enerji akışının giriş kapısı olup üreticiler olarak bilinir. Hayvanlar tüketici canlılardır. Bazı bakteri ve mantarlar parçalayıcı ve çürükçül canlılardır; diğer organizmaların dokuları veya kalıntıları üzerinde beslenirler, karmaşık molekülleri parçalayarak üreticilere sunarlar. Böylece tüm canlılar doğadaki organizasyon ağının birer üyesidir. Enerji ve ham madde için biri diğerine doğrudan veya dolaylı olarak muhtaçtır.
- Çevresel Uyarılara Uyum: Homeostazis
Canlılar çevreden gelen uyarıları duyu hücresi, duyu organı ve organelleri ile alır, onları değerlendirir ve geriye cevap verir. Hayvanların çevreye cevabı sinir ve hormonal sistemle, bitkilerin cevabı ise yönelme (taksis) hareketleri ile gerçekleşir. Belli bir uyarıya verilen cevap canlılar arasında farklı olabilir; bu da o canlıya özgü davranış biçimini yani canlının çevreye uyumunu gösterir.
Çevredeki değişiklikleri algılamak için hücresel yolları kullanır ve uyarılara kontrollü cevaplar verir. Çevreden gelen özgün bilgiler (uyarılar) hücre reseptörleri tarafından alınır, hücre içi ve hücreler arası sinyal yolları ile değerlendirilerek uygun bir cevap verilir.
Örneğin insan vücudu belli sıcak veya soğuğa dayanabilir. Zararlı maddeleri vücuttan atması gerekir. Besinlerin belli oranlarda tüketilmesi gerekir. Üstelik sıcaklıklar sık değişir, ortamda çeşitli zararlı maddeler vardır, besin sağlanmasında güçlükler vardır. Bu durumlara insan vücudu uyum sağlayarak hücreleri için gerekli en uygun ortamı bulur ve korur, bu biyolojik yeteneğe homeostazis denir.
Böylece bütün organizmalar kendi iç dünyasını çalışır durumda tutar, homeostatik kontrol mekanizmalarını kullanarak değişen koşullara cevap verir. Yani homeostazis bir bireyin mevcut genetik yapısının izin verdiği ölçüde sağladığı bireysel bir uyumdur.
- Üreme
Her canlının bir amacı da kendi yaşamı son bulmadan önce kendi özelliklerini sürdürebilecek nesilleri bırakmak yani üremektir. Bu amaçla her canlı grubu kendine özgü üreme biçimleri geliştirmiştir. Her hücre kendinden önceki bir hücrenin bölünmesi ile meydana gelir. Eşeysiz üreyen canlıların bir hücreden, eşeyli üreyenlerin iki hücreden (örn. sperm ve yumurta) meydana geldiğini söyleyebiliriz. Döllenmiş bir yumurtada canlının tüm özelliklerini meydana getirebilecek bilgiler gizlidir. Bu bilgilerde yumurta embriyo gelişimi başlatır, embriyodan ergin büyüyüp gelişir. Erginlerde üreme hücrelerini oluşturacak organlar gelişir. Canlının ergin evresi üreme için donatılmıştır.
Böylece her canlı bir veya iki ebeveynin nesli olarak üreme ile ortaya çıkar. Sonuçta her birey sayısız kuşaklar boyunca süre gelen üreme zincirinin bir halkasını oluşturur.
- Mutasyon, Adaptasyon ve Evrimleşme
Organizmaya özgün yapısal ve işlevsel özelliklerin ebeveynlerden yavrularına geçişine kalıtım denir. Kalıtsal bilgiler hücrenin DNA molekülünde kodlanmıştır. Bu bilgiler yavruların ebeveyne benzemesini garantilediği gibi ayrıntıdaki bazı değişikliklere (varyasyonlara) de izin verir. Özelliklerde görülen değişimler DNA molekülünün yapısında veya sayısındaki farklılıklara bağlı olarak ortaya çıkan mutasyonlar ile gerçekleşir. Mutasyonlar zararlı olabileceği gibi nadiren zararsız hatta yararlı olabilir ve ortama uyum sağlar. Adaptasyon homeostazisten farklı olarak bireyin değişen genetik yapısı ile çevreye uyum sağlaması yani evrimsel uyumu ifade eder. Uyumlu özellikler organizmanın belli çevre koşulları altında yaşamını sürdürüp üremesine olanak sağlar. Çevreye uyum sağlayan canlılar da doğal seleksiyonu geçmiş olur. Evrimleşme doğal seleksiyon sürecini geçiren canlılarda gerçekleşir.
İlk canlının 3,5 milyar yıl önce ortaya çıktığı kabul edilmektedir. Bu süreç içerisinde çok değişik özelliklerde fakat basitten mükemmele doğru farklılaşmış yani evrimleşmiş olan pek çok tür ortaya çıkmıştır. Böylece evrimsel değişim canlılığın bir diğer özelliğidir. Bir anlamda yukarıda sayılan özellikler bir canlının kendi yaşamını sürdürmek için gerekli iken evrimsel değişim o canlının ait olduğu türün devamı için gereklidir.