องค์กรทางชีวภาพ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ข้ามไปที่การนำทาง ข้ามไปที่การค้นหา

ฝูงผึ้งมีแสงระยิบระยับเพื่อตอบสนองต่อผู้ล่า

การจัดระเบียบทางชีววิทยาเป็นลำดับชั้นของโครงสร้างและระบบทางชีววิทยาที่ซับซ้อน ซึ่งกำหนดชีวิตโดยใช้วิธีการลดขนาด[1]ลำดับชั้นแบบดั้งเดิมตามรายละเอียดด้านล่างยื่นออกมาจากอะตอมจะbiospheresระดับที่สูงขึ้นของโครงการนี้มักจะถูกเรียกว่าเป็นองค์กรของระบบนิเวศแนวความคิดหรือเป็นข้อมูล , ระบบนิเวศลำดับชั้น

แต่ละระดับในลำดับชั้นแสดงถึงความซับซ้อนขององค์กรที่เพิ่มขึ้นโดยแต่ละ "วัตถุ" จะประกอบด้วยหน่วยพื้นฐานของระดับก่อนหน้าเป็นหลัก[2]หลักการพื้นฐานเบื้องหลังองค์กรคือแนวคิดของการเกิดขึ้น — คุณสมบัติและหน้าที่ที่พบในระดับลำดับชั้นไม่มีอยู่และไม่เกี่ยวข้องในระดับล่าง

องค์กรทางชีวภาพของชีวิตคือหลักฐานพื้นฐานสำหรับหลายพื้นที่ของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาวิทยาศาสตร์การแพทย์หากปราศจากระดับองค์กรที่จำเป็นนี้ ก็จะยากขึ้นมาก—และแทบจะเป็นไปไม่ได้—ที่จะนำการศึกษาผลกระทบของปรากฏการณ์ทางกายภาพและเคมีต่างๆ ไปใช้กับโรคและสรีรวิทยา (การทำงานของร่างกาย) ตัวอย่างเช่น จะไม่มีสาขาต่างๆ เช่นประสาทวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการรับรู้และพฤติกรรมหากสมองไม่ได้ประกอบด้วยเซลล์บางประเภท และแนวคิดพื้นฐานของเภสัชวิทยาไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่ทราบว่าการเปลี่ยนแปลงในระดับเซลล์สามารถส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมดได้ การใช้งานเหล่านี้ขยายไปสู่ระดับระบบนิเวศเช่นกัน ตัวอย่างเช่นผลกระทบจากยาฆ่าแมลงโดยตรงของDDTเกิดขึ้นที่ระดับเซลล์ย่อยแต่ส่งผลกระทบในระดับที่สูงขึ้นไปจนถึงและรวมถึงระบบนิเวศหลายแห่ง ในทางทฤษฎี การเปลี่ยนแปลงในอะตอมเดียวสามารถเปลี่ยนชีวมณฑลทั้งหมดได้

ระดับ

หน่วยที่ง่ายที่สุดในลำดับชั้นนี้คืออะตอม เช่น ออกซิเจน อะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไปเป็นโมเลกุล เช่น ไดออกไซด์ โมเลกุลขนาดเล็กจำนวนมากอาจรวมกันเป็นปฏิกิริยาเคมีเพื่อสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น ฟอสโฟลิปิด โมเลกุลขนาดใหญ่จำนวนมากก่อตัวเป็นเซลล์ เช่นเดียวกับเซลล์สโมสร กลุ่มเซลล์ที่ทำงานร่วมกันเป็นเนื้อเยื่อ เช่น เนื้อเยื่อเยื่อบุผิว เนื้อเยื่อต่างๆ ประกอบเป็นอวัยวะ เช่น ปอด อวัยวะทำงานร่วมกันเพื่อสร้างระบบอวัยวะ เช่น ระบบทางเดินหายใจ ระบบอวัยวะทั้งหมดสร้างสิ่งมีชีวิตเช่นสิงโต กลุ่มของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่อาศัยอยู่ร่วมกันในพื้นที่หนึ่งคือประชากร เช่น สิงโตที่เย่อหยิ่ง ประชากรตั้งแต่สองกลุ่มขึ้นไปมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในชุมชน เช่น ประชากรสิงโตและม้าลายมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันชุมชนที่มีปฏิสัมพันธ์ไม่เพียงแค่ซึ่งกันและกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสภาพแวดล้อมทางกายภาพที่ล้อมรอบระบบนิเวศ เช่น ระบบนิเวศของสะวันนา ระบบนิเวศทั้งหมดประกอบขึ้นเป็นชีวมณฑล ซึ่งเป็นพื้นที่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก

แผนผังองค์กรทางชีววิทยามาตรฐานอย่างง่าย จากระดับล่างสุดถึงระดับสูงสุดมีดังนี้[1]

สำหรับระดับที่เล็กกว่าอะตอม โปรดดูที่ อนุภาคย่อย
ระดับเซลล์
และระดับ
ก่อนเซลล์
อะตอม
โมเลกุล กลุ่มอะตอม
คอมเพล็กซ์ชีวโมเลกุล กลุ่มของ (ชีวภาพ)โมเลกุล
ระดับเซลล์ย่อย Organelle กลุ่มหน้าที่ของชีวโมเลกุล ปฏิกิริยาและปฏิกิริยาทางชีวเคมี
ระดับเซลล์ เซลล์ หน่วยพื้นฐานของทุกชีวิตและการจัดกลุ่มออร์แกเนลล์
ระดับซุปเปอร์เซลล์
(ระดับหลายเซลล์)
เนื้อเยื่อ กลุ่มหน้าที่ของเซลล์
ออร์แกน กลุ่มหน้าที่ของเนื้อเยื่อ
ระบบอวัยวะ กลุ่มการทำงานของอวัยวะ
ระดับนิเวศวิทยา สิ่งมีชีวิต ระบบการดำรงชีวิตขั้นพื้นฐาน การจัดกลุ่มตามหน้าที่ของส่วนประกอบระดับล่าง รวมทั้งเซลล์อย่างน้อยหนึ่งเซลล์
ประชากร กลุ่มสิ่งมีชีวิตในสายพันธุ์เดียวกัน
ชุมชน
(หรือbiocoenosis )
interspecificกลุ่มประชากรที่มีปฏิสัมพันธ์
ระบบนิเวศ กลุ่มของสิ่งมีชีวิตจากโดเมนทางชีววิทยาทั้งหมดร่วมกับสภาพแวดล้อมทางกายภาพ ( abiotic )
ไบโอม การจัดกลุ่มระบบนิเวศขนาดทวีป (พื้นที่ต่อเนื่องกันทางภูมิอากาศและภูมิศาสตร์ที่มีสภาพภูมิอากาศใกล้เคียงกัน)
ชีวมณฑลหรืออีโคส
เฟียร์
ทุกชีวิตบนโลกหรือทุกชีวิตรวมถึงสภาพแวดล้อมทางกายภาพ (abiotic) [3]
สำหรับระดับที่ใหญ่กว่าไบโอสเฟียร์หรืออีโคสเฟียร์ ให้ดูตำแหน่งของโลกในจักรวาล

แบบแผนที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นรวมระดับต่างๆ มากมาย ตัวอย่างเช่น โมเลกุลสามารถถูกมองว่าเป็นกลุ่มขององค์ประกอบและอะตอมสามารถแบ่งออกเป็นอนุภาคย่อยได้อีก (ระดับเหล่านี้อยู่นอกขอบเขตขององค์กรทางชีววิทยา) แต่ละระดับสามารถแบ่งออกเป็นลำดับชั้นของตนเองได้ และวัตถุทางชีววิทยาบางประเภทสามารถมีแผนผังลำดับชั้นของตนเองได้ ตัวอย่างเช่นจีโนมสามารถแบ่งย่อยเพิ่มเติมเป็นลำดับชั้นของยีนได้[4]

แต่ละระดับในลำดับชั้นสามารถอธิบายได้ตามระดับที่ต่ำกว่า ตัวอย่างเช่น สิ่งมีชีวิตอาจถูกอธิบายที่ระดับส่วนประกอบใดๆ ของมัน รวมถึงระดับอะตอม โมเลกุล เซลล์ เนื้อเยื่อวิทยา (เนื้อเยื่อ) อวัยวะ และระบบอวัยวะ นอกจากนี้ ในทุกระดับของลำดับชั้น ฟังก์ชันใหม่ที่จำเป็นสำหรับการควบคุมชีวิตจะปรากฏขึ้น บทบาทใหม่เหล่านี้ไม่ได้ฟังก์ชั่นที่ส่วนประกอบระดับที่ต่ำกว่าที่มีความสามารถและจึงเรียกว่าฉุกเฉินคุณสมบัติ

ทุกสิ่งมีชีวิตได้รับการจัดระเบียบแม้ว่าจะไม่จำเป็นต้องอยู่ในระดับเดียวกันก็ตาม [5]ไม่สามารถจัดระเบียบสิ่งมีชีวิตในระดับเนื้อเยื่อ (เนื้อเยื่อ) หากไม่ประกอบด้วยเนื้อเยื่อในตอนแรก [6]

การเกิดขึ้นขององค์กรทางชีววิทยา

คิดว่าการจัดระเบียบทางชีววิทยาเกิดขึ้นในโลก RNAยุคแรกๆเมื่อสายโซ่RNAเริ่มแสดงเงื่อนไขพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการคัดเลือกโดยธรรมชาติเพื่อดำเนินการตามที่ดาร์วินคิดไว้ได้แก่ การถ่ายทอดทางพันธุกรรม ความหลากหลายของประเภท และการแข่งขันในทรัพยากรที่มีจำกัดความสมบูรณ์ของตัวจำลอง RNA (อัตราการเพิ่มขึ้นต่อหัว) น่าจะเป็นหน้าที่ของความสามารถในการปรับตัวที่มีอยู่จริง (ในแง่ที่ว่าพวกเขาถูกกำหนดโดยลำดับนิวคลีโอไทด์) และความพร้อมของทรัพยากร[7] [8]ความสามารถในการปรับตัวหลักสามประการอาจเป็น (1) ความสามารถในการทำซ้ำด้วยความเที่ยงตรงปานกลาง (ทำให้เกิดทั้งการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและการแปรผันของประเภท) (2) ความสามารถในการหลีกเลี่ยงการสลายตัว และ (3) ความสามารถในการจัดหาและประมวลผลทรัพยากร [7] [8]ความสามารถเหล่านี้จะถูกกำหนดในขั้นต้นโดยการกำหนดค่าแบบพับของตัวจำลองอาร์เอ็นเอ (ดู “ ไรโบไซม์”) ซึ่งในทางกลับกัน จะถูกเข้ารหัสในลำดับนิวคลีโอไทด์ของพวกมัน ความสำเร็จในการแข่งขันระหว่างตัวจำลอง RNA ที่แตกต่างกันจะขึ้นอยู่กับค่าสัมพัทธ์ของความสามารถในการปรับตัวเหล่านี้ ต่อจากนั้น ในบรรดาสิ่งมีชีวิตล่าสุดที่ประสบความสำเร็จในการแข่งขันในระดับองค์กรทางชีววิทยาที่ต่อเนื่องกัน สันนิษฐานว่ายังคงขึ้นอยู่กับค่าสัมพัทธ์ของความสามารถในการปรับตัวเหล่านี้ในความหมายกว้าง ๆ

พื้นฐาน

โดยสังเกตจากประสบการณ์ ระบบทางชีววิทยา (ที่ซับซ้อน) ส่วนใหญ่ที่เราสังเกตพบในธรรมชาติแสดงโครงสร้างแบบลำดับชั้น บนพื้นฐานทางทฤษฎี เราสามารถคาดหวังให้ระบบที่ซับซ้อนเป็นลำดับชั้นในโลกที่ความซับซ้อนต้องวิวัฒนาการจากความเรียบง่าย ระบบวรรณะวิเคราะห์ดำเนินการในปี 1950 [9] [10]วางรากฐานเชิงประจักษ์สำหรับข้อมูลที่จะเป็นจาก 1980, นิเวศวิทยาลำดับชั้น [11] [12] [13] [14] [15]

พื้นฐานทางทฤษฎีสรุปโดยอุณหพลศาสตร์ เมื่อระบบชีวภาพถูกจำลองเป็นระบบทางกายภาพในลักษณะนามธรรมโดยทั่วไป พวกมันเป็นระบบเปิดทางอุณหพลศาสตร์ที่แสดงพฤติกรรมที่จัดตัวเองและความสัมพันธ์เซต/เซตย่อยระหว่างโครงสร้างแบบกระจายสามารถแสดงลักษณะเป็นลำดับชั้นได้

วิธีที่ง่ายกว่าและตรงกว่าในการอธิบายพื้นฐานของ "การจัดลำดับชั้นของชีวิต" ถูกนำมาใช้ในนิเวศวิทยาโดยOdumและคนอื่น ๆ เป็น " หลักการลำดับชั้นของSimon "; [16]ไซมอน[17]เน้นย้ำว่า ลำดับชั้น " เกิดขึ้นเกือบจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ผ่านกระบวนการวิวัฒนาการที่หลากหลาย ด้วยเหตุผลง่ายๆ ที่ว่าโครงสร้างแบบลำดับชั้นมีเสถียรภาพ "

เพื่อกระตุ้นความคิดที่ลึกซึ้งนี้ เขาได้เสนอ "คำอุปมา" เกี่ยวกับช่างทำนาฬิกาในจินตนาการ

คำอุปมาเรื่องช่างซ่อมนาฬิกา

ครั้งหนึ่งมีช่างซ่อมนาฬิกาสองคนชื่อ Hora และ Tempus ซึ่งทำนาฬิกาชั้นเยี่ยม โทรศัพท์ในโรงงานของพวกเขาดังขึ้นบ่อยครั้ง ลูกค้าใหม่โทรหาพวกเขาอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม Hora เจริญรุ่งเรืองในขณะที่ Tempus ยากจนลงเรื่อย ๆ ในท้ายที่สุด Tempus ก็สูญเสียร้านของเขาไป อะไรคือเหตุผลเบื้องหลังนี้?

นาฬิกาแต่ละเรือนประกอบด้วยชิ้นส่วนประมาณ 1,000 ชิ้น นาฬิกาที่ Tempus ผลิตขึ้นได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เมื่อเขาต้องวางนาฬิกาที่ประกอบแล้วบางส่วนลง (เช่น เพื่อรับโทรศัพท์) นาฬิกาก็จะแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยทันทีและต้องประกอบใหม่จากองค์ประกอบพื้นฐาน

Hora ได้ออกแบบนาฬิกาของเขาเพื่อที่เขาจะได้ประกอบชิ้นส่วนย่อยต่างๆ ได้ประมาณ 10 ชิ้นต่อชิ้น ส่วนประกอบย่อยเหล่านี้สามารถประกอบเข้าด้วยกันเพื่อประกอบเป็นส่วนประกอบย่อยที่ใหญ่ขึ้นได้ ในที่สุด ส่วนประกอบย่อยที่ใหญ่กว่าสิบชิ้นก็ประกอบขึ้นเป็นนาฬิกาทั้งเรือน การประกอบย่อยแต่ละชิ้นสามารถวางลงได้โดยไม่แตก

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^ a b Solomon, Berg & Martin 2002 , pp. 9–10
  2. ^ ปู 2006พี 40
  3. ^ ฮักเก็ตต์ 1999
  4. ^ ปู 2006พี 39
  5. ^ Postlethwait & Hopson 2006 , พี. 7
  6. ^ วิทซานี, จี (2014). "องค์กรตนเองทางชีวภาพ". วารสารนานาชาติด้านสัญญาณและระบบเซมิติก . 3 (2): 1–11. ดอย : 10.4018/IJSSS.2014070101 .
  7. อรรถเป็น เบิร์นสไตน์ เอช; Byerly, HC; ฮอฟฟ์, เอฟเอ; Michod, RA; เวมูลาปัลลิ, จีเค (1983). "ดาร์วินไดนามิก". การทบทวนวิชาชีววิทยารายไตรมาส . 58 (2): 185–207. ดอย : 10.1086/413216 . JSTOR 2828805 . S2CID 83956410 .  
  8. ^ a b Michod RE. (2000) Darwinian Dynamics: การเปลี่ยนแปลงเชิงวิวัฒนาการในฟิตเนสและบุคลิกลักษณะ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน พรินซ์ตัน นิวเจอร์ซีย์ISBN 0691050112 
  9. อีแวนส์ 1951
  10. อีแวนส์ 1956
  11. ^ Margalef 1975
  12. โอนีล 1986
  13. ^ วิคเกน & Ulanowicz 1988
  14. ^ Pumain 2006
  15. ^ จอร์แดน & จอร์เกนเซ่น 2012
  16. ^ ไซม่อน 1969 , pp. 192–229
  17. ^ Simon's texts at doi : 10.1207/S15327809JLS1203_4 , polaris.gseis.ucla.edu/pagre/simon Archived July 5, 2015 ที่ Wayback Machineหรือ johncarlosbaez/2011/08/29 การถอดความ Archived 2015-05-31 ที่ Wayback Machine

อ้างอิง

ลิงค์ภายนอก