الخلايا كوحدة أساسية للكائنات الحية - الجلسة 1

كلمة biology مشتقة من الكلمة اليونانية bios والتي تعني الحياة، و logos والتي تعني الدراسة أو المعرفة. لذلك فإن المعنى الحرفي biology هو the study or knowledge of life. علم الأحياء هو علم طبيعي يركز على دراسة الكائنات الحية وتفاعلاتها مع بعضها البعض ومع بيئتها. يستخدم علماء الأحياء مجموعة متنوعة من الأدوات والتقنيات لدراسة الكائنات الحية، بدءًا من المجاهر وتسلسل DNA إلى الملاحظات الميدانية والتجارب. تعتبر دراسة biology أمرا ضروريا لفهمنا للعالم الطبيعي. ولها تطبيقات مهمة في مجالات مثل الطب والزراعة والحفاظ على البيئة.

الحياة هي جانب أساسي من وجودنا، ولكن ما الذي يحددها؟. تتميز الحياة في جوهرها بمجموعة من السمات المترابطة، بما في ذلك القدرة على النمو، والتكاثر، والتكيف، والاستجابة للمثيرات. تظهر هذه الخصائص في جميع الكائنات الحية، من أصغر البكتيريا إلى أكبر الثدييات. بالإضافة إلى هذه السمات الأساسية، تظهر الكائنات الحية أيضًا سلوكيات معقدة، بدءًا من التفاعلات الاجتماعية المعقدة للنمل وحتى الوعي الذاتي لدى البشر.

ومع ذلك، وعلى الرغم من عقود من الاستكشاف، فإن العديد من الأسئلة حول طبيعة الحياة لا تزال دون إجابة. ما الذي يدفع الكائنات الحية إلى الاستمرار والتطور، وما هي الأسرار التي تخفيها والتي لم يتم اكتشافها بعد؟. تظل أسرار الحياة تبهرنا وتلهمنا، وتدفعنا لاستكشاف وفهم العالم من حولنا.

يتم تنظيم علم الأحياء إلى مستويات متزايدة التعقيد. على المستوى الأدنى توجد subatomic particles، مثل electrons protons neutrons. الذرات هي الوحدة الأساسية للمادة وتتكون منها جميع الكائنات الحية وغير الحية. الجزيئات هي مجموعات من الذرات التي تترابط مع بعضها البعض بواسطة روابط كيميائية لتكوين المركبات. الوحدة الأساسية للحياة هي الخلية، وهي القادرة على القيام بجميع الوظائف الضرورية للبقاء. الأنسجة هي مجموعات من الخلايا المتشابهة التي تعمل معًا لأداء وظيفة محددة.

تتكون الأعضاء من أنسجة متعددة تعمل معًا لأداء وظيفة محددة في الجسم. الأجهزة العضوية هي مجموعات من الأعضاء التي تعمل معًا للقيام بوظيفة معينة، مثل الهضم أو الدورة الدموية. على أعلى مستوى، الكائنات الحية هي كائنات حية فردية قادرة على القيام بجميع وظائف الحياة الضرورية بنفسها. وأخيرًا، السكان هم مجموعات من الأفراد من نفس النوع الذين يعيشون في نفس المنطقة ويتفاعلون مع بعضهم البعض.

Cell theory هي فكرة أن جميع الكائنات الحية تتكون من الخلايا، والتي هي الوحدات الأساسية للحياة. تم اقتراح هذه النظرية لأول مرة من قبل Matthias Schleiden Theodor Schwann في القرن التاسع عشر. تتكون النظرية من ثلاثة مبادئ رئيسية. المبدأ الأول ينص على أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلية واحدة أو أكثر. المبدأ الثاني ينص على أن الخلية هي الوحدة الأساسية للحياة. المبدأ الثالث هو أن جميع الخلايا تنشأ من خلايا موجودة مسبقًا. تتمتع الخلايا ببنية محددة تسمح لها بأداء وظائفها. يتضمن البناء الأساسي للخلية cell membrane يحيط بالخلية ويفصل محتوياتها عن البيئة الخارجية.

داخل الخلية يوجد سائل يسمى cytoplasm، والذي يحتوي على organelles مختلفة تؤدي وظائف محددة. تشمل هذه organelles النواة التي تحتوي على المادة الوراثية، والميتوكوندريا التي تنتج الطاقة، والشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي، التي تشارك في تخليق البروتين ونقله. تحتوي الخلايا النباتية أيضًا على organelles إضافية، مثل chloroplasts لعملية التمثيل الضوئي cell wall للدعم الهيكلي. إن فهم نظرية الخلية وبنيتها أمر ضروري لفهم العمليات المعقدة التي تحدث داخل الكائنات الحية.

هل تساءلت يومًا عن كيفية انتقال السمات المختلفة من الآباء إلى الأبناء؟. وهذا بسبب وجود DNA في الكائنات الحية. DNA هو اختصار deoxyribonucleic acid وهو جزيء موجود في كل كائن حي يحمل المعلومات الوراثية. Genetics هو دراسة كيفية انتقال السمات من جيل إلى جيل من خلال DNA. لدى كل فرد نسختين من كل gene، واحدة موروثة من كل من الوالدين. gene هو جزء من DNA يحتوي على معلومات. يتم تحديد بعض السمات، مثل لون العين، بواسطة gene واحد، في حين أن سمات أخرى، مثل الطول، تتأثر بجينات متعددة.

Natural selection هو العملية التي تصبح بها سمات معينة أكثر شيوعًا في مجموعة سكانية بمرور الوقت بسبب ميزتها الإنجابية. إن هذه العملية مدفوعة بحقيقة أن الكائنات الحية ذات السمات المفيدة هي أكثر عرضة للبقاء والتكاثر، ونقل تلك السمات إلى نسلها. على سبيل المثال، إذا كانت مجموعة من الطيور تعيش في منطقة بها أشجار ذات ارتفاعات مختلفة، فقد تكون الطيور ذات المناقير الأطول قادرة بشكل أفضل على الوصول إلى مصادر الغذاء على الأشجار الأطول. مع مرور الوقت، فإن الطيور ذات المناقير الأطول ستكون أكثر نجاحًا في التكاثر ونقل سمة المنقار الطويل إلى ذريتها، في حين أن الطيور ذات المناقير الأقصر ستكون في وضع غير مؤاتٍ وسيكون لديها ذرية أقل.

يمكن أن تؤدي هذه العملية التدريجية من الانتقاء الطبيعي إلى تغييرات كبيرة في السكان بمرور الوقت، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين أنواع جديدة. ومع ذلك، من المهم أن نلاحظ أن الانتقاء الطبيعي هو ببساطة واحدة من عدة آليات للتطور، وعملية التطور معقدة.

Ecology هو دراسة كيفية تفاعل الكائنات الحية مع بعضها البعض ومع بيئتها. ويشمل العلاقات بين الكائنات الحية المختلفة، فضلاً عن علاقاتها بالعوامل غير الحيوية مثل الماء والتربة والمناخ. يشير ecosystem إلى مجتمع من الكائنات الحية في منطقة معينة، فضلاً عن البيئة المادية التي يعيشون فيها. يمكن أن تكون Ecosystems صغيرة مثل بركة أو كبيرة مثل غابة أو صحراء. يمكن تصنيفها إلى أنواع مختلفة بناءً على خصائصها الفيزيائية وأنواع الكائنات الحية السائدة التي تعيش فيها.

لقد لعب علم الأحياء دوراً حاسماً في تطوير علاجات وأدوية جديدة لمجموعة واسعة من الأمراض. من vaccines إلى antibiotics، ساعد biology على تحسين صحة الإنسان وإطالة متوسط ​​العمر المتوقع. إن فهم كيفية تفاعل الكائنات الحية مع البيئة أمر بالغ الأهمية لحماية النظم البيئية والتنوع البيولوجي. يساعدنا علم الأحياء على فهم تأثير الأنشطة البشرية على العالم الطبيعي. على سبيل المثال، يعد علم الأحياء أمرا بالغ الأهمية لتطوير المحاصيل الجديدة وتقنيات الزراعة التي يمكنها تحسين الأمن الغذائي. ويساعد أيضًا في تقليل التأثير البيئي للزراعة.

لقد مكن علم الأحياء من تطوير تقنيات جديدة أحدثت ثورة في مجالات مثل علم الوراثة والطب. يساعدنا علم الأحياء على فهم كيفية عمل جسم الإنسان، من المستوى الجزيئي إلى مستوى الأنظمة. وتعتبر هذه المعرفة ضرورية لتطوير علاجات طبية جديدة وتعزيز الصحة العامة.