Bevezetés a biológiába A Növényrendszertani és Ökológiai Tanszék előadásában
Jan 05, 2016
Bevezetés a biológiába
A Növényrendszertani és Ökológiai Tanszék előadásában
szept. 8. Müller Viktor: Életdefiníció
szept. 15. Müller Viktor: Immunológia
szept. 22. Kun Ádám: Az élet eredete
szept. 29. Kun Ádám: Anyagcsere
okt. 6. Fedor Anna: Genetika és evolúciógenetika
okt. 13. Gedeon Gábor: Egyedfejlődés és szabályozás
okt. 20. Gedeon Gábor: Egyedfejlődés
nov. 3. Zachár István: Makrotaxonómia és replikátorok
nov. 10. Garay József: Evolúció
nov. 17. Czárán Tamás: Ökológia
nov. 24. Fedor Anna: Neurobiológia
dec. 1. Számadó Szabolcs: Kommunikáció, kooperáció
dec. 8. Számadó Szabolcs: Kultúra
Játékszabályok
csak írásbeli vizsga
3 időpont + 1 UV az utolsó héten
az előadások anyaga elérhető: http://ramet.elte.hu/~ramet/oktatas/bevbiol.html
a számonkérés alapja a powerpoint fájlokban (a diákon és a hozzájuk tartozó kiegészítő jegyzetekben) olvasható anyag.
Előadások a jövő héttől: 8.15 – 9.45.
Mi az élet?
… avagy mit vizsgál a biológus?
Irodalom
von Bertalanffy (1952). Problems of Life. An evaluation of modern biological thought. John Wiley, New YorkSzent-Györgyi Albert (1973). Az élő állapot. Kriterion, BukarestGánti Tibor (1983). Az élet princípiuma. OMIKK, Budapest. (2003) The Principles of Life. OUP, OxfordJohn Maynard Smith (1990). Kulcskérdések a biológiában. Gondolat, BudapestJohn Maynard Smith – Szathmáry Eörs (1997). Az evolúció nagy lépései. Scientia, BudapestJohn Maynard Smith – Szathmáry Eörs (2000). A földi élet regénye. Vince, Budapest
Hol a határ?(Szent-Györgyi nyomán)
a béka, a szíve, annak rostjai és pora az egyes szervek izolálva nem maradnak sokáig életben –
viszont ugyanez a teljes egyedekről is elmondható...
az összeszerelés a lényeg
az élet az anyag játéka
Konklúzió: nincs élő anyag, csak élő állapot. Nincs „életerő”, csak szervezettség.
Élet és halál mezsgyéjén
carotis, tetszhalál, szárított baktérium, nyugvó mag és fagyasztott rovarok
friss tetem: még rendezett, de már nem tartja fenn
Gánti: a halál az életképesség megszűnése
az élet önfenntartó szervezett állapot
Aktív állandóság
a forma állandó, az anyag változik: disszipatív struktúra, anyagcsere és homeosztázis Az élő szervezet állandósága a folyó és a tűz állandósága.
a struktúrák lassú folyamatok
nyílt rendszer (von Bertalanffy): stacionárius állapot (aktív állandóság) az entrópia csökkenhet is ekvifinalitás, kanalizáció
Az élő állapot olyan komplex rendezettség, amely megfelelő körülmények között, átáramló energiát felhasználva, szabályozó folyamatok révén fenntartja önmagát.
Aktív állandóság
Röviden: az élet dinamikusan önfenntartó komplexitás.
a dinamikus állandóság az összes biológiai szerveződési szint sajátja: molekulák, sejtek, egyedek...
A homeosztázis nem tökéletes – öregedés. elvileg lehetne-e tökéletes?
Elég-e a szabályozás?
Termosztát és centrifugális nyomásszabályzó
Elég-e a szabályozás?
Termosztát és centrifugális nyomásszabályzó
Él-e egy állam, egy gazdaság vagy egy vállalat?
Célszerűség
A szervezet részei és folyamatai úgy vannak elrendezve, illetve felépítve, hogy biztosítsák az élő rendszer fenntartását és reprodukcióját. (von Bertalanffy) alapvető különbség a fizikai, kémiai rendszerektől!
Minden alrendszer funkciót tölt be – tervezés?
Az egyednek már nincs funkciója.
William Paley
Kérdőjelek
A termosztát és az állam teljesítik az alegységek célszerűségének elvét is.
önreprodukáló automata (von Neumann)
Szent-Györgyi: „Hogy valami élő vagy sem, az a mi felfogásunkon múlik, azon, hogy mit nevezünk élőnek, milyen kritériumokat választunk. Az „élet”-nek mint főnévnek nincs értelme, ilyen dolog nem létezik.”
Az élet kritériumai
Klasszikus életjelenségek: mozgás, táplálkozás, növekedés, szaporodás és ingerlékenység túlhaladott?
öszvér, öreg elaltatott állat, stb
Gánti:• Reális (abszolút) kritérium: minden élőlényben, élete
minden pillanatában megvan• Potenciális kritérium: az élővilág fennmaradásához
kell
Abszolút kritériumok (Gánti)
1. inherens módon egység
2. anyagcserét folytat
3. inherensen stabil: a homeosztázis képessége nyugvó mag, fagyasztott rovar
4. információs alrendszerrel rendelkezik
5. szabályozás, vezérlés
Potenciális kritériumok (Gánti)
1. növekedés és szaporodás
2. öröklődő változások
3. halandóság
Az első kettő az evolúció feltételeit foglalja össze. A harmadik inkább filozófiai.
Az evolúciós egységek kritériumai(Muller féle életkritériumok)
•Szaporodás•Öröklődés•Változékonyság (variáció)
Természetes szelekció zajlik, ha vannak olyan bélyegek, amelyek öröklődő változásokat okoznak a túlélésben és/vagy a termékenységben.
feltételezi és létrehozza a homeosztázist és a komplexitást...
A chemoton (Gánti)
az élő rendszerek minimálmodellje
autokatalitikus „kémiai motor” a növekedés alapja az autokatalízis tartós munkavégzés alapja csak
körfolyamat lehet
kettős membrán spontán osztódás a növekedés révén membrán csak membránból lesz
információs alrendszer
A definíciók osztályozása
Fenotípusos: klasszikus homeosztázis, anyagcsere, fenntartott rendezettség Gánti abszolút: 1-3, 5, potenciális: 1,3
Genetikai, evolúciós: Darwin (az evolúciós egységek kritériumai) Gánti abszolút: 4, potenciális: 1-2 von Bertalanffy, JMS és Szathmáry: funkció
A növekedés-szaporodás átfed
„Igazán élő” szervezetekben mindkét aspektus jelen van: anyagcsere-homeosztázis, illetve evolúciós képesség, információ és funkció
Zárszó az élet után
Ha az egyik aspektus hiányzik: Spiegelman és a vírusok
Evolúció kémcsőben: a Spiegelman-kísérlet (1965)
Az RNS-molekulák adaptálódtak a kísérleti viszonyokhoz (pl. replikációt gátló anyag)
Élnek-e a vírusok?
Csak öröklődés, de nincs anyagcsere
Passzív rendezettség: tetszhalál vagy „tetszélet”
Kisebb méret, kisebb komplexitás
A hűtőtorony meséje:Mimi, mama és a szputnyik
Mimivírus 400 nm 1,2 megabázis DNS 1000< gén
Mimivírus: metabolizmus
fehérjeszintézisben, DNS-repairben, anyagcserében fontos gének!
de: riboszómái azért nincsenek és nem tud osztódni és nőni
Mamavírus és a szputnyik
mamavírus: a mimivírus egy új törzse
gazdájuk egy amőba
mamavírus (piros), sputnik (zöld)
Sputnik: 50 nm 18 kilobázis DNS 21 gén csak a mamavírus
jelenlétében szaporodik VIROFÁG
Lehet-e nem élő, ami megbetegedhet?
Ebben az irányban is elmosódik a határ…
Azóta több hasonló vírust kihalásztak az óceánból…
Zárszó az élet után
Ha az egyik aspektus hiányzik: Spiegelman és a vírusok
• tűz és örvény
élő csak élőből keletkezik: az eredet problémája
csak egy Földünk van: az esetlegesség problémája
asztrobiológia: lehet-e máshol élet?
A Föld mostohatestvére, a Mars
Korábban volt légkör és folyékony felszíni víz.
Volt-e rajta élet?
Van-e rajta élet?
Rokona (volt) a földinek?
Keressük a válaszokat…
A Föld mostohatestvére, a Mars
„Sötét dűnefoltok”: fotoszintetizáló élőlények munkája?
Talán még a mi életünkben kiderül…
Europa: titokzatos jégvilág
A Jupiter holdja
Europa: titokzatos jégvilág
A vízjég kéreg alatt folyékony óceán rejtőzhet.
Kialakulása után egy ideig a felszínen is folyékony lehetett a víz.
(hasonló szerkezet más jeges holdakon is elképzelhető, pl Enceladus)
Titán: szerves kémiai laboratórium
alig kisebb, mint a Mars
sűrű légkör (nitrogén, metán), komplex felszíni formák
Titán: szerves kémiai laboratórium
metán-etán tavak
komplex „(m)etánkörzés”
a mélyben itt is lehet szilárd vízjég és alatta folyékony víz
Zárszó az élet után
Ha az egyik aspektus hiányzik: Spiegelman és a vírusok tűz és örvény
élő csak élőből keletkezik: az eredet problémája
csak egy Földünk van: az esetlegesség problémája
totálszintézis és „újfajta élet” szintézise
a gyakorlati biológus nyugodt álma...
Zár-zárszó
Az élő állapot olyan komplex rendezettség, amely megfelelő körülmények között, átáramló energiát felhasználva, szabályozó folyamatok révén fenntartja önmagát.
Nem húzható éles határ élő és élettelen között.
A biológia központi helye
fizikára, kémiára épül, de nem redukálható azokra a komplexitás miatt szükséges a leíró jelleg célszerűség, funkció
pszichológia, szociológia, filozófia táplálkozik belőle (és viszont)