Un organismo vivente è una entità biologica più o meno complessa, dotata di vita. L'organismo vivente noto di maggiori dimensioni (circa 1400 metri cubi) in termini di volume, la sequoia Sequoiadendron giganteum. Indice 1 Caratteristiche generali degli organismi viventi 2 Organizzazione e struttura degli organismi viventi 2.1 Gli organismi unicellulari 2.2 Gli organismi pluricellulari 2.3 Dimensioni 3 Studio degli organismi viventi 3.1 Sistematica e tassonomia 4 Note 5 Bibliografia 6 Voci correlate 7 Altri progetti 8 Collegamenti esterni Caratteristiche generali degli organismi viventi Ogni organismo vivente è in grado di svolgere, almeno in qualche fase del suo ciclo vitale, almeno alcune delle seguenti funzioni: Svolgere il proprio metabolismo: deve ricavare dall'ambiente massa ed energia per conservare la sua omeostasi, ovvero mantenersi in vita per un periodo di tempo più o meno lungo fino a, come tuttora noto, a diversi millenni[1]. Interagire, in alcune delle sue fasi vitali con l'ambiente, anche rimanendo silente ed isolato in altre. Riprodursi: duplicare in qualche modo sé stesso, per via sessuata o asessuata, a volte anche con alternanza di generazione trasmettendo i propri caratteri, secondo le leggi della genetica. Sulla terra i cicli vitali sinora conosciuti si sviluppano intorno agli elementi Chnops, ma ciò non implica, in linea di principio, che non possano esistere altre serie di elementi attorno al quale possano crearsi sistemi di vita alternativi. La scoperta nel 2010 nel Mono Lake, in California, di un batterio in grado di utilizzare l'arsenico al posto del fosforo ha dimostrato l'esistenza di organismi con una biochimica completamente diversa da quella finora conosciuta[2]. Gli esobiologi ipotizzano organismi basati sulla chimica del silicio al posto del carbonio. Pur essendoci un dibattito aperto tra gli studiosi sulla definizione di organismo vivente[3][4], la maggioranza concorda che gli organismi condividono alcune caratteristiche fondamentali[5][6]: 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 per formare il complesso integrato dell’organismo. Complessità: i viventi sono esseri complessi e altamente integrati. Un batterio, che è una delle forme di vita più semplici e piccole, è fatto da circa 7000 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, cioè l’organismo in assoluto più complesso, si scopre che è costituito da almeno 10000 miliardi di cellule; queste, a loro volta, sono composte da decine di migliaia di sostanze chimiche diverse distribuite in numerose strutture ultramicroscopiche (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. 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 nei cosiddetti geni. I geni 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. 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 ci compiono in un organismo. Riproduzione: ciascun vivente può essere in grado di riprodursi, cioè di 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. Negli esseri 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. Sviluppo: la crescita può essere un aspetto caratteristico degli organismi viventi. I batteri s’ingrandiscono, seppure di poco, dopo una divisione riproduttiva. Di norma, negli organismi superiori lo zigote si divide più volte fino a formare miliardi di cellule. L’accrescimento è accompagnato dalla comparsa di nuovi tipi cellulari, di nuovi tessuti e di nuovi organi. Evoluzione: 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. 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. 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. 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 replicaresi ma non possiedono un proprio metabolismo. Per approfondire, vedi la voce Vita. Organizzazione e struttura degli organismi viventi Si possono sommariamente suddividere in organismi procarioti ed eucarioti, secondo alcune classificazioni i due Dominii della Vita. I procarioti, tutti unicellulari, possono essere suddivisi in due principali regni: Bacteria e Archea (gli Archea sono considerati un dominio anziché un regno nelle classificazioni più recenti). 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 diversi tra gli Slime mold, in senso lato (gruppo polifiletico comprendente Myxomycetes e altri, spesso definiti muffe melmose), sfuggono a questo genere di classificazione Gli organismi unicellulari 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.[7] unicellulari procarioti: archaea e 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 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 e Funghi) la struttura del corpo è organizzata in modo gerarchico, quindi possiamo distinguere: cellula tessuto organo sistema o apparato[8] Lo studio degli organismi pluricellulari parte solitamente dalla divisione di questi in distinti regni: Plantae Animalia Fungi Dimensioni 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 ad una sfera, la superficie cresce in base al quadrato del raggio: mentre il volume cresce in base al cubo del raggio: Dalla superficie dipende la quantità di nutrienti che possono entrare nella cellula, mentre il volume determina il tempo necessario affinché raggiungano tutti le zone. Di conseguenza il rapporto superficie volume pone i limiti della crescita di dimensioni degli esseri unicellulari[9]. 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. 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 1486 m³[10] 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 600 ettari (6 km²). Sussistono tuttavia ancora dei dubbi sul fatto che si tratti di un unico organismo e non di una colonia di più individui[11]. Studio degli organismi viventi Per approfondire, vedi la voce 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). 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 Per approfondire, vedi la voce Classificazione scientifica. Esempio di organizzazione gerarchica tassonomica. Sono indicate le categorie tassonomiche 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 ^ quasi 10000 anni di vita per l'organismo più antico, su national-geographic ^ A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus - Wolfe-Simon F, Blum JS, Kulp TR, Gordon GW, Hoeft SE, Pett-Ridge J, Stolz JF, Webb SM, Weber PK, Davies PC, Anbar AD, Oremland RS - Science. 2010 Dec 2. PMID 21127214 ^ Defining Life : Astrobiology Magazine - earth science - evolution distribution Origin of life universe - life beyond ^ Cos'è la vita? Torino scienza ^ How to Define Life -points to ponder for comprehensive questions on final exam ^ What Is Life—and How Do We Search for It in Other Worlds? ^ David Attenborough, La vita sulla Terra, Bur, 1986. Pag 24 ^ Emanuele Padoa, Manuale di anatomia comparata dei vertebrati, da pag 89 (Inizio trattazione apparati) ^ Brock - Biologia dei microorganismi - ISBN 88-408-1259-8 ^ Sequoiadendron giganteum (Lindl.) Buchholz ^ The Humongous Fungus--Ten Years Later Thomas J. Volk, Department of Biology, University of Wisconsin Bibliografia Umberto D'Ancona, Trattato di zoologia (UTET, 1953; 1960; 1965; 1973). Emanuele Padoa, Manuale di anatomia comparata dei vertebrati, Feltrinelli, 1991 ISBN-13: 9788807640049 Voci correlate Biologia Altri progetti Commons Wikimedia Commons contiene file multimediali su Organismo vivente Collegamenti esterni Portale Biologia: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di biologia