Stiri Online, Enciclopedie, Revista presei

Organismele vii

in Biologie/Enciclopedie

Se ştie însă că organismele vii sunt compuse din molecule nevii. Apare atunci întrebarea de ce materia vie este total diferită de materia nevie? De ce organismele vii reprezintă mult mai mult decât suma moleculelor nevii din care se compun?

La aceste întrebări s-a încercat un răspuns încă din Antichitate postulând existenţa unei forţe vitale de origine divină cu care sunt înzestrate organismele vii. Deşi această problemă nu face obiectul lucrării noastre, datorită interacţiunii dintre biomaterialele polimerice şi materia vie este util şi interesant să cunoaştem modul cum a fost pusă problema în timp şi cum au evoluat concluziile în acest domeniu.

În prezent există două teorii referitoare la apariţia materiei vii, a vieţuitoarelor, a vieţii în general. Prima teorie, în ordine cronologică este cea creaţionistă conform căreia viaţa a fost creată dintr-o formă de energie primordială de către Divinitate.

Diferite forme ale religiei susţin ipoteze diferite pentru actul creaţionist, cea mai interesantă fiind prezentată în Biblie. La prima vedere, afirmaţiile par a fi nerealiste şi neştiinţifice, dar analiza mai profundă a acestora arată că autorul Genezei (un capitol din Biblie) era în posesia unor cunoştinţe considerate ştiinţifice în prezent care prezintă aspecte privind originea vieţii şi Pământului. Procesul creaţiei prezentat în Geneză cuprinde zece etape principale:

1. începutul creaţiei;
2. apariţia unui Pământ cuprins de întuneric şi gaze;
3. apariţia luminii;
4. apariţia atmosferei;
5. apariţia uscatului;
6. formarea plantelor terestre;
7. soarele, stelele, luna devin observabile;
8. apariţia vieţuitoarelor marine;
9. apariţia vieţuitoarelor terestre;
10. apariţia omului.

Ştiinţa confirmă că aceste etape au avut loc în ordinea descrisă anterior. Şansele ca autorul Genezei să fi nimerit din întâmplare această ordine au probabilitate de 1 la 3 628 800! Este ca şi cum, legaţi la ochi am scoate la întâmplare numerele de la 1 la 10 dintr-o cutie şi le-am aşeza în ordine consecutivă. Este total neştiinţific să considerăm că autorul Genezei nu a avut anumite cunoştinţe referitoare la desfăşurarea acestor etape şi să nu luăm în consideraţie critic afirmaţiile din acest capitol al Bibliei.

Să analizăm acum şi teoria „ştiinţifică” a apariţiei vieţii pe planeta noastră, teorie la care Charles Darwin a avut o contribuţie importantă prin formularea concepţiei evoluţioniste a speciilor.

Conform acestei teorii, organismele vii au apărut spontan datorită unor condiţii prielnice. Astfel se presupune că la început Pâmântul a avut o atmosferă compusă din CO2, NH3, CH4 şi H2O. Energia solară, descărcările electrice şi erupţiile vulcanice au descompus şi apoi recombinat componentele formând primii aminoacizi care s-au acumulat în apă şi s-au combinat între ei formând alţi compuşi organici astfel încât Oceanul Planetar a devenit o „supă organică”.

În această supă ar fi apărut întâmplător o moleculă care ar fi avut capacitatea remarcabilă de a se reproduce (replica). Aceste molecule s-au adunat, tot întâmplător, au format un înveliş protector (membrană) ducând la apariţia primelor celule vii. Cât de probabile sunt aceste fenomene? Să le analizam ştiinţific.

În anul 1953 s-a reuşit printr-o descărcare electrică într-o atmosferă compusă din H2, CH4, NH3 şi H2O sinteza a patru aminoacizi. Amintim că reacţia are loc în absenţa oxigenului şi că, după sinteză, aminoacizii formaţi au fost îndepărtaţi din raza de acţiune a descărcării electrice, altfel ar fi fost rapid descompuşi.

Presupunând că aminoacizii au ajuns în apă, scăpând de acţiunea distructivă a radiaţiilor UV, ei încep să se combine formând diferiţi compuşi organici. Dar este cunoscut faptul că apa nu este un mediu prielnic de dezvoltare a moleculelor complexe, aminoacizii fiind nevoiţi să iasă pe uscat unde ar fi descompuşi rapid de către radiaţiile UV.

Să admitem totuşi că s-au format întâmplător cei aproximativ 100 aminoacizi cunoscuţi astăzi (20 fiind absolut indispensabili vieţii) şi, în mod normal, ar fi apărut 50% în forma levogiră şi 50% în forma dextrogiră. Nu există argumente că 20 de aminoacizi levogiri (existenţi în materia vie) să participe în continuare doar ei în procesul de apariţie a vieţii. Cum a fost posibil ca în această „supă organică” să reacţioneze doar aminoacizii levogiri, restul să fie doar „spectatori”?

Să admitem că aminoacizii levogiri încep să reacţioneze între ei formând proteine. Şansa de a se produce o astfel de proteină cu masă moleculară medie este de 1 la 10113. Din teoria probabilităţilor se cunoaşte că un fenomen cu probabilitatea de 1 la 1050 nu se poate produce.

În celule există peste 2000 de proteine specializate denumite enzime. Ce şanse ar fi avut formarea întâmplătoare a acestor proteine? Calculele arată că această probabilitate este de 1 la 1040 000!!! Mai mult, din întâmplare ar fi trebuit să se formeze glucidele, lipidele, membrana celulară şi acizii nucleici (ADN şi ARN). Calculele arată că şansa de a se forma din întâmplare o singură histonă (complex ADN/proteine) are o probabilitate de 1 la 20100, număr mai mare decât toţi atomii din toate stelele şi galaxiile vizibile.

Mult mai greu este de explicat apariţia codului genetic care este absolut necesar reproducerii celulei. Mecanismul de funcţionare a codului genetic este prea complex pentru a admite că ar fi putut să apară din întâmplare. Ştim că proteinele se formează pe un tipar ADN-ARN, dar acizii nucleici nu se pot obţine fără proteine preexistente. În acest context cine s-au format mai întâi – proteinele sau acizii nucleici?

Răspunsul la toate problemele ridicate anterior nu poate fi decât unul singur: materia vie nu putea să apară la întâmplare, ea este rezultatul unui proces inteligent de creaţie, proces pe care mintea omenească încă nu poate să şi-l imagineze.

Dacă totuşi, prin absurd, am admite apariţia materiei vii la nivelul celulei, evoluţia ulterioară (conform teoriei lui Darwin) ar trebui să ducă la apariţia fiinţelor vii mai complexe care ar culmina pe Pământ cu formarea omului. Acest proces evolutiv ar fi trebuit să lase în fosile forme de trecere treptată a unei specii mai puţin evoluate în alta mai evoluată (păsări din reptile, mamifere din patrupede, patrupede din peşti, vertebrate din nevertebrate, omul din maimuţă etc.).

Aceste forme intermediare nu au fost identificate în documentele fosile şi dezvăluie mai degrabă un model de salturi evolutive decât o evoluţie lentă conform teoriei lui Darwin. Presupunerea că mutaţiile genetice ar contribui la evoluţie nu este nici ea susţinută cu argumente, mutaţiile genetice fiind mai curând un motiv de involuţie decât de evoluţie. Sistemul genetic este astfel conceput încât el trebuie să menţină caracteristicile unei specii nu să modifice specia în altă specie mai evoluată conform teoriei lui Darwin.

Documente fosile arată că, în cadrul unei specii evoluţia este neglijabilă chiar pe o perioadă foarte lungă de timp. Descoperirea unei muşte fosilizate de aproximativ 40 miliarde de ani a pus în evidenţă faptul că aceasta are o anatomie internă comparabilă cu cea a muştelor din perioada noastră, deci nu poate fi vorba de o evoluţie.

Fosilele descoperite în roci din perioade vechi nu dezvăluie un început simplu de evoluţie. Documentele fosile arată doar existenţa unor bacterii şi plante unicelulare pe o perioadă de circa trei miliarde de ani după care, brusc la începutul Cambrianului asistăm la o „explozie” de organisme vii complexe şi perfect dezvoltate: moluşte, spongieri, stele de mare, trilobiţi etc. Această apariţie bruscă de organisme vii, perfect dezvoltate, ca şi altele de acest gen nu a putut fi explicată cu teoria evoluţionistă.

O apariţie bruscă o întâlnim în documentele fosile şi pentru omul modern. Homo sapiens apare în arhivele fosile în urmă cu circa 50 000 ani şi de atunci nu avem dovezi ale unei transformări biologice sau în capacitatea creierului acestuia. Teoria lui Darwin nu poate explica această apariţie.

Argumentele prezentate anterior, deşi nu sunt singurele, determină comunitatea ştiinţifică să pună sub semnul întrebării sau chiar să nege teoria evoluţionistă şi să accepte sub anumite forme, pe baza unor argumente ştiinţifice, teoria creaţionistă, evident nu sub forma unor mituri şi legende existente în literatură.

Revenind la subiectul lucrării noastre putem afirma, fără tăgadă, că inteligenţa umană a obţinut succese remarcabile în toate domeniile de activitate, inclusiv în creşterea gradului de sănătate prin utilizarea diferitelor tipuri de biomateriale. Repetăm afirmaţia că biomaterialele interacţionează cu materia vie permiţând celulelor diferitelor organe sau chiar întregului organism viu o funcţionare cât mai aproape de cea normală.

Prin înţelegerea din ce în ce mai avansată a modului complex de funcţionare a materiei vii, inteligenţa umană poate să realizeze materiale, evident nevii, care să permită eliminarea sau depăşirea unor deficienţe apărute în funcţionarea organismelor vii.

Cunoaşterea biomaterialelor polimerice, a proprietăţilor lor, a posibilităţilor de sinteză şi modificare, dar mai ales a interacţiunii cu materia vie ne dă posibilitatea obţinerii de noi materiale care să se adapteze din ce în ce mai bine la interacţiunea cu organismele vii.

Sperăm ca prin această lucrare să avem o contribuţie cât de mică la efortul general de îmbunătăţire a stării de sănătate a oamenilor prin utilizarea diferitelor tipuri de biomateriale cu proprietăţi noi.

Compoziţia chimică a organismelor vii este calitativ şi cantitativ diferită de cea a materiei nevii. Moleculele organismelor vii, numite biomolecule, conţin carbon, hidrogen şi azot în proporţii diferite faţă de cele întâlnite în compoziţia scoarţei terestre, după cum se poate observa în tabelul 1.2 (răspândirea relativă a unor elemente chimice în scoarta pământului şi în organismul uman, ca procent din numărul total de atomi):

Tabel 1-2. Raspândirea elementelor chimice în scoarţă şi organismul uman
Scoarţa pământului % Organismele vii %
O 47 H 63
Si 28 O 25,5
Al 9 C 9,5
Te 4,5 N 1,4
Ca 3,5 Ca 0,31
Na 2,5 P 0,22
K 2,5 Cl 0,08
Mg 2,2 K 0,06
Ti 0,46 S 0,05
H 0,22 Na 0,03
C 0,19 Mg 0,01

Compuşii organici prezenţi în materia vie se întâlnesc într-o varietate extraordinară şi mulţi dintre ei sunt de o complexitate deosebită. Chiar celulele cele mai simple şi mai mici, bacteriile, conţin un număr foarte mare de molecule organice diferite. Cea mai mare parte din materia organică din celulele vii constă din macromolecule, cu mase moleculare cuprinse între 104 şi 4×107, incluzând peptide, proteine, acizi nucleici, polizaharide (amidon, celuloză, glicogen), glicoproteine, lipoproteine etc.

De exemplu, în celula bacteriei Escherichia coli se întâlnesc peste 3000 de tipuri de proteine şi peste 1000 de tipuri de acizi nucleici.

În organismul uman se găsesc aproximativ 10 000 de tipuri diferite de proteine cu structuri chimice diferite faţă de cele ale altor specii, chiar dacă aceste proteine au funcţii foarte asemănătoare. Fiecare specie are setul său chimic distinct de macromolecule proteice şi de acizi nucleici. Deoarece există peste 1,5 milioane de specii de organisme vii, se poate aprecia că toate acestea conţin împreună între 1010 şi 1012 tipuri diferite de proteine şi aproximativ 1010 tipuri diferite de acizi nucleici.

Pe lângă numărul imens de tipuri de macromolecule, organismele vii prezintă şi o suprastructură, menţinută prin existenţa unor forţe de natură fizică (legături de hidrogen, forţe van der Waals, forţe ion-dipol, dipol-dipol etc.), suprastructură ce poate fi secundară, terţiară şi cuaternară. Această suprastructură complică şi mai mult studiul acestor macromolecule, cu atât mai mult cu cât multe dintre aceste suprastructuri se manifestă doar în interiorul organismelor vii.

În mod paradoxal însă, imensa diversitate de molecule organice (şi în special macromolecule) din organismele vii se reduce, în cele din urmă, la o simplitate surprinzătoare. Biomoleculele sunt compuse din câteva elemente constitutive identice, de dimensiuni mici, legate covalent unele de altele, în lanţuri lungi. Amidonul şi celuloza sunt formate din lanţuri de molecule de glucoză legate covalent.

Proteinele sunt compuse din lanţuri de aminoacizi cu structură cunoscută. În proteine se găsesc numai 20 de tipuri de aminoacizi diferiţi, dar aranjarea lor în secvenţe variate de-a lungul lanţurilor permite obţinerea unui număr imens de macromolecule diferite ca structură. În mod asemănător, acizii nucleici (ADN, ARN) sunt alcătuiţi dintr-un număr de opt unităţi constituente diferite, numite nucleotide, patru pentru ADN şi patru pentru ARN.

Mai mult, cei 20 de aminoacizi diferiţi şi cele opt nucleotide existente în acizii nucleici se întâlnesc la toate speciile vii. Această „simplitate” poate fi un argument în favoarea teoriei ce susţine originea comună a tuturor organismelor vii.

În ultimii 50 de ani chimia a reuşit sinteza unui număr mare de compuşi organici macromoleculari, compuşi care îşi găsesc aplicaţii în prezent, aproape în toate domeniile de activitate ale omului, datorită proprietăţilor lor interesante şi utile cât şi posibilităţii de a le modifica în concordanţă cu cerinţele de utilizare.

În câteva din aceste domenii de utilizare, polimerii sintetici vin în contact direct sau indirect cu organismele vii: medicină (chirurgie, ortopedie, stomatologie), biologie, industria textilă, ambalajele din industria alimentară, farmaceutică, cosmetică etc. Contactul direct sau indirect cu organismele vii nu trebuie să perturbe procesele biologice, deci aceşti polimeri – pe lângă proprietăţile de utilizare specifice aplicaţiei – trebuie să fie şi compatibili cu organismele vii. Această proprietate poartă numele de biocompatibilitate.

După moartea organismelor vii, polimerii care au intrat în structura acestora se degradează uşor şi rapid sub acţiunea factorilor naturali (lumină, oxigen, căldura, umiditate, micro-organisme etc.) până la stadiul de compuşi organici simpli care reintră în ciclul proceselor metabolice ale acestor organisme. Se spune că aceşti polimeri sunt biodegradabili.

Nu acelaşi lucru se întâmplă cu majoritatea compuşilor macromoleculari sintetici. Utilizarea polimerilor sintetici pe scară tot mai largă în diferite sectoare de activitate (construcţii, ambalaje, industria autovehiculelor etc.) conduce la apariţia unor mari cantităţi de deşeuri care, datorită stabilităţii la acţiunea agenţilor naturali de degradare, creează – prin acumulare – grave prejudicii mediului înconjurător.

DESCARCA APLICATIA CYD PE MOBIL
Aplicatie CYD Google Play

Nu sunt un artist, nu sunt un talentat scriitor, sunt om ca si tine. Doar ca diferentele dintre mine si tine o fac obiceiurile noastre si viata pe care o traim. Nu ne invartim in aceleasi anturaje, nu avem acelasi limbaj, la dracu nici macar nu ne cunoastem, dar sigur avem de impartit idei sau am avut aceleasi idei o data, desi repet nu ne cunoastem. Nu te stiu, nu te cunosc, nu te vad, nu te ating, nu te caracterizez, nu te critic, nu te injur, nu te admir, nu te laud, dar tu poti sa ma critici, aplauzi, caracterizezi, poate chiar si sa ma apreciezi. E dreptul tau, e timpul tau.

Latest from Biologie

LIKE-ul tau CONTEAZA!Ti-a placut articolul si ai dat LIKE? Inchide aici
Mergi la Sus

Copyright © 2016 by CYD.RO. Toate drepturile sunt rezervate
Designed by Dianys Media Solutions - realizare site web - creare site web