Elu tekkis Maal umbes 3,7 miljardit aastat tagasi. See on järjepidevalt kestnud, võttes üha erinevamaid vorme ja kohanedes üha uute tingimustega, kuid jäädes põhitunnustelt ikka samaks.
Mis on elu?
Kuigi kõik suudavad üldjuhul eristada elusolendeid eluta objektidest, pole elu defineerida sugugi lihtne. Selleks tuleb üles lugeda hulk mitmesuguseid tunnuseid ja ikkagi jääb objekte, mis on elus ja eluta looduse piiril, näiteks viirused, mis koosnevad samadest biomolekulidest kui elusorganismid ja funktsioneerivad paljuski sarnaselt elusorganismidega, kuid millel puudub elu jaoks vajalik keerukus.
Organismide mitmekesisus Maal on väga suur. Nende hulka kuuluvad arhed, bakterid, protistid, seened, taimed ja loomad. Allpool on loetletud tunnused, mis eristavad organisme eluta objektidest. Teadust, mis uurib elusloodust, nimetatakse bioloogiaks.
Elu tunnused I
1. Kõik organismid on keerulise ehitusega ja koosnevad rakkudest
Rakk on väikseim üksus, millel on kõik elu tunnused. Kõige esimesed elusolendid olid üherakulised organismid. Tänapäeval kuuluvad üherakuliste organismide hulka kõik bakterid, aga ka paljud protistid ning mõned seened.
Hulkraksed organismid koosnevad paljudest rakkudest, mis teevad omavahel tihedalt koostööd ja sõltuvad üksteisest. Organismide ehitus ja elutegevus on keeruline. Kõik, mis organismis toimub, on reguleeritud. Ka mitmekesised molekulid, millest organism koosneb, on keerulised. Need on biomolekulid, mis esinevad ainult elusolendite koostises. Kus leidub biomolekule, seal võib leida ka elu.
2. Kõikidel organismidel on aine- ja energiavahetus
Organismid vajavad elutegevuseks mitmesuguseid aineid. Nad saavad neid väliskeskkonnast ja eritavad jääkained sinna tagasi. Sellise ainevahetuse käigus ained pidevalt nii lagunevad kui ka neid sünteesitakse uuesti. Nii on organismid tihedalt seotud ümbritsevaga.
Taimed saavad väliskeskkonnast anorgaanilisi aineid ja sünteesivad orgaanilised ained ise. Loomad saavad väliskeskkonnast nii anorgaanilisi kui ka orgaanilisi aineid, kuna ise nad orgaanilist ainet ei sünteesi. Jääkained tekivad ainevahetuse käigus ja need eritatakse tagasi väliskeskkonda.
Kõik organismid vajavad elutegevuseks energiat. Peale ainevahetuse toimub elusolendites ka energiavahetus. Organismid võtavad väliskeskkonnast energiat ja annavad seda soojusenergiana endast välja. Rohelised taimed kasutavad päikeseenergiat ja salvestavad seda orgaanilistesse ainetesse. Loomad saavad orgaanilistesse ainetesse salvestatud energia kätte toitu lagundades.
Meeldetuletus
Autotroofid – organismid, kes toodavad ise orgaanilist ainet anorgaanilisest ainest. Valgusenergia abil teevad seda näiteks taimed. See protsess on fotosüntees:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Heterotroofid – organismid, kes peavad saama orgaanilist ainet, et varustada ennast energia ja keha ülesehitamiseks vajalike molekulidega. Need on loomad, seened ja paljud bakterid. Energiat saavad loomad ja seened vabastades fotosünteesil orgaanilistesse ühenditesse talletatud energia. See protsess on rakuhingamine (toimub ka taimedes):
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
3. Kõik organismid kasvavad ja arenevad
Kõikide organismide elukäik on üldjoontes ühesugune: nad sünnivad, kasvavad, arenevad ning surevad.
Kasvamise käigus muutub organismi suurus, arengu käigus organismi ehitus ning organism kohaneb keskkonnaga. Eluiga on organismidel erinev, see sõltub nii pärilikkusest kui ka keskkonnast.
4. Kõik organismid paljunevad
Kõik elusolendid paljunevad. Nii annavad nad oma geenides sisalduva informatsiooni edasi uuele põlvkonnale. Esineb nii sugulist kui ka mittesugulist paljunemist. Sugulise sigimise korral saab uus organism alguse kahe raku geneetilise materjali segunemisel, mittesugulise sigimise korral geneetilise materjali segunemist ei toimu ja järglane on vanemorganismiga geneetiliselt identne. Mittesuguliselt paljunevad kõik üherakulised organismid, kuid seda esineb ka seene-, taime- ja loomariigis. Hulkraksed organismid paljunevad peamiselt suguliselt.
Elu tunnused II
5. Kõik organismid reageerivad ärritusele
Kõik organismid reageerivad välistele ärritajatele. Elusolendid vastavad väliskeskkonnast tulevatele signaalidele ja mõjule omapoolse tegevusega. Reageerimine toimub nii ainuraksetel kui ka hulkraksetel põhimõtteliselt ühtmoodi, s.o retseptorvalkude abil. Erinevus seisneb vaid selles, et hulkraksetel on teatud organites – meeleelundites – olevates rakkudes neid retseptoreid tohutult rohkem ning seetõttu on hulkraksed võimelised vastu võtma tunduvalt rohkem informatsiooni ning välja töötama keerukamaid vastuseid. Üherakuliste organismide välismembraani valgumolekulid annavad info väliskeskkonnast edasi raku sisemusse ning organism reageerib vastavalt ärrituse iseloomule.
6. Kõigil organismidel on püsiv sisekeskkond
Kõikide organismide keemiline koostis on omavahel sarnane ja sisekeskkond püsiv. Selle tagab organismi elutegevus. Organismil on kindlates piirides püsiv happesuse tase (pH), vee- ja mineraalsoolade sisaldus ja kehatemperatuur. Inimesel võib enesetunne muutuda väga kehvaks juba temperatuuri kõikumisel 1 kraadi piires, mitmekraadine kehatemperatuuri muutus on aga juba eluohtlik. Linnud ja imetajad suudavad oma kehatemperatuuri hoida, teised elusorganismid sõltuvad välistemperatuurist.
7. Evolutsioneerumine
Elu tunnuseks on pidev muutumine – organismide evolutsioneerumine. Evolutsiooni aluseks on organismide võime kohastuda muutuvate keskkonnatingimustega aja jooksul. See tuleneb keskkonda paremini sobivate isendite eelistatud ellujäämisest ja paljunemisest, võrreldes keskkonda kehvemini sobivate isenditega. Evolutsiooni saavad põhjustada ainult need muutused, mis toimuvad organismide genoomis ja päranduvad edasi järglastele.
Lisa. Protistid – süstemaatika prügikast
Kuigi inimestele meeldib kõiki objekte süstematiseerida ja klassifitseerida, ei ole looduses tegelikult võimalik tõmmata nii järske piire, kui korralik süstemaatika nõuaks. Elusorganismide jagamine seenteks, loomadeks, taimedeks, bakteriteks ja protistideks on samuti tehislik süsteem, millele loodus kuigi hästi ei allu. Kui muud rühmad on veel võimalik ühiste tunnuste ja ühise põlvnemise kaudu defineerida, siis protistide rühma puhul ei ole see võimalik. Siia kuuluvad peamiselt mikroskoopilised päristuumsed organismid, keda muudesse riikidesse paigutada pole õnnestunud – näiteks algloomad, limaseened ja üherakulised vetikad, aga ka hulkraksed vetikad, kes taimeriiki ei mahu oma lihtsa ehituse tõttu. Nende ainsaks ühiseks tunnuseks ongi suhteliselt lihtne ehitus (kuid ka see tunnus ei kehti kõigi protistide kohta). Nii võibki protistide riiki nimetada „süstemaatika prügikastiks”. Teadlased on välja töötanud ka bioloogiliselt korrektsemaid süsteeme, mis jaotavad protistid 30–40 eristunud rühmaks. Sellised süsteemid on aga suured ja keerukad, seega on lihtsuse huvides praegu siiski veel kasutusel ka protistide riigi nimetus.
Mõisted
- bioloogia – teadus, mis uurib elusloodust
- ainevahetus – kõik organismis toimuvad, üksteise ja väliskeskkonnaga seotud reaktsioonid
- rakk – väikseim üksus, millel on kõik elu tunnused
- pärilikkus – organismi geenide edasikandumine vanematelt järglastele, mistõttu järglased sarnanevad vanematega
- biomolekulid – elusorganismide sünteesitud molekulid, näiteks süsivesikud, valgud, lipiidid, nukleiinhapped
- evolutsioon – organismide päritavate tunnuste muutumine põlvkondade jooksul
