Οργανισμός (βιολογία)

Στη βιολογία, ο οργανισμός είναι κάθε οργανικό, ζωντανό σύστημα το οποίο λειτουργεί ως μεμονωμένη οντότητα.^[1] Όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα (θεωρία των κυττάρων).^[1] Οι οργανισμοί ταξινομούνται σε πολυκύτταρα ζώα, φυτά, και μύκητες, ενώ οι μονοκύτταροι μικροοργανισμοί ταξινομούνται σε πρώτιστα, βακτήρια, και αρχαία.^[2] Όλοι οι τύποι οργανισμών έχουν την δυνατότητα να αναπαραχθούν, να αναπτυχθούν, να διατηρήσουν σταθερή τη θερμοκρασία τους, ενώ έχουν ένα βαθμό ανταπόκρισης στα ερεθίσματα. Ο άνθρωπος, το καλαμάρι, τα μανιτάρια και τα αγγειακά φυτά είναι παραδείγματα πολυκύτταρων οργανισμών που διαφοροποιούνται σε εξειδικευμένους ιστούς και όργανα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Αποτελεί ειδικότερα ένα σύνθετο προσαρμοστικό σύστημα οργάνων που επηρεάζει το ένα το άλλο κατά τέτοιο τρόπο ώστε να λειτουργεί και να επιβιώνει με κάποιο τρόπο ως σταθερό σύνολο.

Το Εσερίχια κόλι (Ε. coli), προκαρυωτικός οργανισμός, είναι ένας μικροσκοπικός μονοκύτταρος οργανισμός.

Η αμοιβάδα είναι μονοκύτταρος ευκαρυωτικός οργανισμός.

Οι πολύποροι μύκητες και τα αγγειόσπερμα δέντρα είναι μεγάλοι πολυκύτταροι οργανισμοί.

Οι μονοκύτταροι οργανισμοί είναι προκαρυωτικοί ή ευκαρυωτικοί. Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί είναι μια ομάδα οργανισμών στους οποίους ανήκουν τα βακτήρια και τα αρχαία. Οι ευκαρυωτικοί οργανισμοί χαρακτηρίζονται από την παρουσία δεσμευμένης μεμβράνης στον κυτταρικό πυρήνα και περιέχουν πρόσθετα διαμερίσματα δεσμευμένα με μεμβράνη, τα οργανίδια (όπως τα μιτοχόνδρια στα ζώα και φυτά και τα πλαστίδια στα φυτά και τα φύκη).^[3] Οι μύκητες, τα ζώα και τα φυτά είναι χαρακτηριστικά παραδείγματα βιολογικών βασιλείων που ανήκουν στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς.

Οι εκτιμήσεις για τον αριθμό των ειδών στη γη ξεκινά από τα 2 εκατομμύρια και φτάνει το 1 τρισεκατομμύριο,^[4] εκ των οποίων πάνω από 1.7 εκατομμύρια έχουν τεκμηριωθεί επιστημονικά.^[5] Πάνω από το 99% όλων των ειδών, που ανέρχονται σε πάνω από πέντε δισεκατομμύρια είδη με βάση τα σημερινά δεδομένα,^[6] έχουν εξαφανιστεί.^[7][8]

Το 2016, ταυτοποιήθηκε σύνολο 355 γονιδιών από τον τελευταίο κοινό πρόγονο.^[9][10]

Ετυμολογία

Ο όρος "οργανισμός" προέρχεται από την ελληνική γλώσσα και είναι το όνομα που χρησιμοποιούν πολλές γλώσσες του κόσμου και ειδικά οι ευρωπαϊκές.^[11][12] Συνδέεται άμεσα με τον όρο "οργάνωση". Υπάρχει μια μακρά παράδοση ορισμού των οργανισμών ως αυτοοργανωμένα όντα, μια παράδοση που ανάγεται από το 1790 τουλάχιστον, στο έργο του Εμμανουήλ Καντ με τίτλο Κριτική της κρίσης.^[13] Επίσης ο όρος οργανισμός συναντάται και στην οικολογία.

Ορισμός

Ο οργανισμός μπορεί να οριστεί ως ένα συγκρότημα μορίων το οποίο λειτουργεί ως ένα λιγότερο ή περισσότερο σταθερό σύνολο το οποίο παρουσιάζει τις λεγόμενες ιδιότητες της ζωής. Τα λεξικά ανά τον κόσμο χρησιμοποιούν πολλούς ορισμούς για τον οργανισμό, χρησιμοποιώντας φράσεις όπως "οποιαδήποτε ζωντανή δομή, όπως ένα φυτό, ζώο, μύκητας ή βακτήριο, ικανό για ανάπτυξη και αναπαραγωγή".^[14] Πολλοί ορισμοί αποκλείουν τους ιούς και τις πιθανές μορφές μη οργανικής ζωής δημιουργημένες από ανθρώπους, καθώς οι ιοί εξαρτώνται από τον βιοχημικό μηχανισμό ενός κυττάρου ξενιστή για την αναπαραγωγή τους. Ο υπεροργανισμός είναι ένας οργανισμός ο οποίος αποτελείται από πολλά άτομα που εργάζονται μαζί ως ενιαία λειτουργική ή κοινωνική μονάδα.^[15]

Υπήρξε διαμάχη σχετικά με τον καλύτερο τρόπο ορισμού του τι αποτελεί ένας οργανισμός^{[16][17][18][19][20][21][22][23][24][25]} και μάλιστα για το αν ένας τέτοιος ορισμός είναι απαραίτητος ή όχι.^[26][27] Αρκετές συνεισφορές^[28] είναι απαντήσεις στην πρόταση ότι η κατηγορία του "οργανισμού" μπορεί να μην είναι επαρκής στη βιολογία.^[29] 

Ιοί

Συνήθως, οι ιοί δεν θεωρούνται οργανισμοί επειδή δεν έχουν την ικανότητα να αναπαραχθούν, να αναπτυχθούν και να μεταβολιστούν αυτόνομα. Αν και ορισμένοι οργανισμοί όπως τα παράσιτα δεν μπορούν να ζήσουν ανεξάρτητα και επιβιώνουν ενδοκυτταρικά, έχουν την δυνατότητα ανεξάρτητου μεταβολισμού και αναπαραγωγής. Αν και οι ιοί έχουν μερικά ένζυμα και μόρια που απαντώνται σε ζωντανούς οργανισμούς, δεν έχουν δικό τους μεταβολισμό. Δεν μπορούν να συνθέσουν και να οργανώσουν τις οργανικές ενώσεις από τις οποίες σχηματίζονται. Φυσικά, αυτό αποκλείει την αυτόνομη αναπαραγωγή: μπορούν να αναπαραχθούν μόνο παθητικά από τους μηχανισμούς του κυττάρου ξενιστή. Με αυτή την έννοια, είναι παρόμοια με την άψυχη ύλη.

Ενώ οι ιοί δεν έχουν ανεξάρτητο μεταβολισμό και επομένως δεν ταξινομούνται συνήθως ως οργανισμοί, έχουν δικά τους γονίδια, και εξελίσσονται με μηχανισμούς παρόμοιους με τους εξελικτικούς μηχανισμούς των οργανισμών. Έτσι, το επιχείρημα ότι οι ιοί πρέπει να χαρακτηριστούν ως ζωντανοί οργανισμοί βασίζεται στην εξελικτική ικανότητά τους να υποβάλλονται σε εξέλιξη και να αναπαράγονται μέσω της αυτοσυναρμολόγησης. Ωστόσο, ορισμένοι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι οι ιοί δεν εξελίσσονται ούτε αυτοαναπαράγονται. Αντ'αυτού, οι ιοί εξελίσσονται από τα κύτταρα-ξενιστές τους, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει συνεξέλιξη των ιών και των κυττάρων-ξενιστών. Εάν δεν υπήρχαν κύτταρα ξενιστές, η ιική εξέλιξη θα ήταν αδύνατη. Αυτό δεν ισχύει για τα κύτταρα. Εάν δεν υπήρχαν ιοί, η κατεύθυνση της κυτταρικής εξέλιξης θα μπορούσε να ήταν διαφορετική, αλλά τα κύτταρα θα μπορούσαν να εξελιχθούν. Όσον αφορά την αναπαραγωγή, οι ιοί βασίζονται πλήρως στα μηχανήματα των ξενιστών για αναπαραγωγή.^[30] Η ανακάλυψη ιών με γονίδια που κωδικοποιούν τον ενεργειακό μεταβολισμό και τη σύνθεση πρωτεϊνών τροφοδότησε τη συζήτηση για το αν οι ιοί ανήκουν στους ζωντανούς οργανισμούς. Η παρουσία αυτών των γονιδίων υποστηρίζει την άποψη ότι οι ιοί ήταν κάποτε σε θέση να μεταβολιστούν. Ωστόσο, αργότερα βρέθηκε ότι τα γονίδια που κωδικοποιούν τον μεταβολισμό ενέργειας και πρωτεϊνών έχουν κυτταρική προέλευση. Πιθανότατα, αυτά τα γονίδια αποκτήθηκαν μέσω της οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων από ιικούς ξενιστές.^[30]

Χημεία

Οι οργανισμοί είναι πολύπλοκα χημικά συστήματα, οργανωμένα με τρόπους που προάγουν την αναπαραγωγή και ένα μέτρο βιωσιμότητας ή επιβίωσης. Οι ίδιοι νόμοι που διέπουν τη μη ζωντανή χημεία διέπουν τις χημικές διεργασίες της ζωής. Γενικά τα φαινόμενα ολόκληρων οργανισμών καθορίζουν την προσαρμοστικότητά τους σε ένα περιβάλλον και επομένως την επιβίωσή με γονίδια βασισμένα στο DNA.

Οι οργανισμοί οφείλουν σαφώς την προέλευσή τους, το μεταβολισμό τους και πολλές άλλες εσωτερικές λειτουργίες στα διάφορα χημικά φαινόμενα, ειδικά στη χημεία μεγάλων οργανικών μορίων. Οι οργανισμοί είναι πολύπλοκα συστήματα χημικών ενώσεων, οι οποίες, μέσω της αλληλεπίδρασης και του περιβάλλοντος, παίζουν μια μεγάλη ποικιλία ρόλων στον οργανισμό.

Οι οργανισμοί είναι ημικλειστά χημικά συστήματα. Αν και είναι μεμονωμένες μονάδες ζωής (όπως απαιτεί ο ορισμός), δεν είναι κλειστές στο περιβάλλον γύρω τους. Για να λειτουργούν συνεχώς λαμβάνουν και απελευθερώνουν ενέργεια. Οι αυτότροφοι οργανισμοί παράγουν χρησιμοποιήσιμη ενέργεια (με τη μορφή οργανικών ενώσεων) χρησιμοποιώντας φως από τον ήλιο ή ανόργανες ενώσεις ενώ οι ετερότροφοι οργανισμοί προμηθεύονται οργανικές ενώσεις από το περιβάλλον.

Το κύριο χημικό στοιχείο που εντοπίζεται σε αυτές τις ενώσεις είναι άνθρακας. Οι χημικές ιδιότητες αυτού του στοιχείου, καθώς και η μεγάλη ικανότητά του να συνδέεται με άλλα μικρά άτομα, συμπεριλαμβανομένων άλλων ατόμων άνθρακα, και το μικρό του μέγεθος, το οποίο καθιστά τον άνθρακα ικανό να σχηματίζει πολλαπλούς δεσμούς, το καθιστούν ιδανικό ως βάση της οργανικής ζωής. Είναι σε θέση να σχηματίσει μικρές ενώσεις τριών ατόμων (π.χ. διοξείδιο), καθώς και μεγάλες αλυσίδες πολλών χιλιάδων ατόμων που μπορούν να αποθηκεύσουν δεδομένα (π.χ. νουκλεϊνικά οξέα), κρατούν τα κύτταρα ενωμένα και μεταδίδουν πληροφορίες (πρωτεΐνες).

Μακρομόρια

Οι ενώσεις που συνθέτουν οργανισμούς μπορούν να διαιρεθούν σε μακρομόρια και άλλα, μικρότερα μόρια. Οι τέσσερις ομάδες μακρομορίων είναι τα νουκλεϊνικά οξέα, οι πρωτεΐνες, οι υδατάνθρακες και τα λιπίδια. Τα νουκλεϊνικά οξέα (συγκεκριμένα το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, κοινώς γνωστό από το αγγλικό του ακρωνύμιο DNA) αποθηκεύουν γενετικά δεδομένα ως μια αλληλουχία από νουκλεοτίδια. Η συγκεκριμένη αλληλουχία των τεσσάρων διαφορετικών τύπων νουκλεοτιδίων (αδενίνη, κυτοσίνη, γουανίνη, και θυμίνη) διέπουν πολλά χαρακτηριστικά που αποτελούν τον οργανισμό. Η ακολουθία χωρίζεται σε γενετικούς κώδικες, οι οποίοι είναι μια συγκεκριμένη αλληλουχία τριών νουκλεοτιδίων και αντιστοιχούν σε ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Έτσι, μια ακολουθία κωδικών DNA για μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη, η οποία, λόγω των χημικών ιδιοτήτων των αμινοξέων από τα οποία συντίθεται, "διπλώνεται" με ένα συγκεκριμένο τρόπο και έτσι εκτελεί μια συγκεκριμένη λειτουργία.

Οι αναγνωρισμένες πρωτεϊνικές λειτουργίες είναι οι παρακάτω:

1. Τα ένζυμα, τα οποία καταλύουν τις αντιδράσεις του μεταβολισμού
2. Οι δομικές πρωτεΐνες, όπως η τουμπουλίνη και το κολλαγόνο
3. Οι ρυθμιστικές πρωτεΐνες, όπως οι παράγοντες μεταγραφής ή οι κυκλίνες που ρυθμίζουν τον κυτταρικό κύκλο
4. Τα σημαντικά μόρια ή οι υποδοχείς τους, όπως κάποια είδη ορμονών και οι υποδοχείς τους
5. Οι αμυντικές πρωτεΐνες, οι οποίες μπορεί να αποτελούνται από αντισώματα του ανοσοποιητικού συστήματος, τοξίνες (πχ., δενδροτοξίνες των φιδιών), πρωτεΐνες που περιλαμβάνουν ασυνήθιστα αμινοξέα όπως η καναβανίνη και άλλους οργανισμούς.

Μια διπλοστοιβάδα φωσφολιπιδίων αποτελεί τη μεμβράνη των κυττάρων η οποία αποτελεί ένα φράγμα, η οποία περιέχει τα πάντα μέσα σε ένα κύτταρο και εμποδίζει τις ενώσεις να κινούνται ελεύθερα μέσα και έξω από το κύτταρο. Λόγω της επιλεκτικής διαπερατότητας της φωσφολιπιδικής μεμβράνης, μόνο συγκεκριμένες ενώσεις μπορούν να περάσουν από αυτήν.

Δομή

Όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από δομικές μονάδες οι οποίες αποκαλούνται κύτταρα. Άλλοι οργανισμοί έχουν μόνο ένα κύτταρο (μονοκύτταροι) και άλλοι περιέχουν τουλάχιστον δύο (πολυκύτταροι). Οι πολυκύτταροι οργανισμοί είναι σε θέση να εξειδικεύσουν τα κύτταρα ώστε να εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες. Μια ομάδα τέτοιων κυττάρων είναι οι ιστοί. Στα ζώα υπάρχουν τέσσερις βασικοί τύποι ιστών (ο επιθηλιακός ιστός, ο νευρικός ιστός, ο μυϊκός ιστός και ο συνδετικός ιστός). Διάφοροι τύποι ιστών συνεργάζονται με τη μορφή ενός οργάνου για να εκτελέσει μια ιδιαίτερη λειτουργία (όπως η άντληση του αίματος από τη καρδιά, ή το δέρμα ως εμπόδιο στο περιβάλλον). Αυτό το μοτίβο συνεχίζει σε υψηλότερο επίπεδο με πολλά όργανα να λειτουργούν ως σύστημα οργάνων όπως το αναπαραγωγικό και το πεπτικό σύστημα. Πολλοί πολυκύτταροι οργανισμοί αποτελούνται από διάφορα συστήματα οργάνων, τα οποία συντονίζονται για να επιτρέψουν τη ζωή.

Κύτταρο

Η θεωρία των κυττάρων αναπτύχθηκε για πρώτη φορά το 1839 από τους Σλάιντεν και Σβαν. Αυτή η θεωρία δηλώνει ότι όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από ένα ή περισσότερα κύτταρα, ότι όλα τα κύτταρα προέρχονται από προϋπάρχοντα κύτταρα και ότι τα κύτταρα περιέχουν το κληρονομικές πληροφορίες απαραίτητες για τη ρύθμιση των κυτταρικών λειτουργιών και για τη μετάδοση πληροφοριών στην επόμενη γενιά κυττάρων.

Υπάρχουν δύο τύποι κυττάρων, τα ευκαρυωτικά και τα προκαρυωτικά. Τα προκαρυωτικά κύτταρα βρίσκονται συνήθως σε μονοκύτταρους οργανισμούς, ενώ τα ευκαρυωτικά κύτταρα βρίσκονται συνήθως σε πολυκύτταρους οργανισμούς. Τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν έχουν πυρηνική μεμβράνη και το DNA δεν είναι προσδεμένο στο κύτταρο, ενώ τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν πυρηνικές μεμβράνες.

Όλα τα κύτταρα, ανεξαρτήτως τύπου, έχουν μια μεμβράνη, η οποία περιβάλλει το κύτταρο, χωρίζει το εσωτερικό του από το περιβάλλον του, ρυθμίζει τι κινείται μέσα και έξω, και διατηρεί το μεμβρανικό δυναμικό του κυττάρου. Μέσα στη μεμβράνη, υπάρχει ένα αλμυρό κυτταρόπλασμα το οποίο καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος του όγκου των κυττάρων. Όλα τα κύτταρα διαθέτουν DNA, το κληρονομικό υλικό του γονιδίου, καθώς και RNA, υλικό το οποίο περιέχει τις απαραίτητες πληροφορίες για τη δημιουργία διαφόρων πρωτεϊνών όπως τα ένζυμα, τους κύριους μηχανισμούς του κυττάρου. Υπάρχουν επίσης και άλλα είδη βιομόρια στα κύτταρα.

Όλα τα κύτταρα μοιράζονται αρκετά παρόμοια χαρακτηριστικά όπως τα παρακάτω:^[31]

• Αναπαραγωγή μέσω της κυτταρικής διαίρεσης (δυαδική σχάση, μίτωση ή μεΐωση).
• Χρήση ενζύμων και άλλων πρωτεϊνών οι οποίες είναι κωδικοποιημένες με γονίδια DNA, τα οποία φτιάχνονται με ενδιάμεσα κύτταρα αγγελιοφόρου RNA και ριβοσώματα.
• Μεταβολισμός, π.χ. λήψη πρώτων υλών, κατασκευή κυτταρικών συστατικών, μετατροπή ενέργειας, μορίων και απελευθέρωση υποπροϊόντων. Η λειτουργία ενός κυττάρου εξαρτάται από την ικανότητά του να εξάγει και να χρησιμοποιεί χημική ενέργεια αποθηκευμένη σε οργανικά μόρια. Αυτή η ενέργεια προέρχεται από τις μεταβολικές οδούς.
• Ανταπόκριση σε εξωτερικά ή εσωτερικά ερεθίσματα όπως οι θερμοκρασιακές αλλαγές, το pH ή τα επίπεδα θρεπτικών ουσιών.
• Τα περιεχόμενα των κυττάρων περιέχονται μέσα σε μια μεμβράνη κυτταρικής επιφάνειας η οποία περιέχει πρωτεΐνες και λιπιδική διπλοστοιβάδα.

Εξέλιξη

Τελευταίος καθολικός κοινός πρόγονος

Προκάμβριοι στρωματόλιθοι στο σχηματισμό Σίγιε στο Εθνικό Πάρκο Γκλέισιερ. Το 2002, ένα έγγραφο στο επιστημονικό περιοδικό Nature υποστήριξε ότι αυτοί οι στρωματόλιθοι ήταν γεωλογικοί σχηματισμοί ηλικίας 3.5 δισεκατομμυρίων ετών οι οποίοι περιέχουν απολιθωμένα μικρόβια κυανοβακτηρίων. Αυτό υποδηλώνει ότι αποτελούν απόδειξη μιας από τις πρώτες γνωστές μορφές ζωής στη Γη.

Ο τελευταίος παγκόσμιος κοινός πρόγονος είναι ο πιο πρόσφατος οργανισμός από τον οποίο κατάγονται οι ζωντανοί οργανισμοί της Γης.^[32] Έτσι είναι ο παγκόσμιος κοινός πρόγονος της ζωής στη γη. Εκτιμάται ότι αυτός έζησε 3.5 με 3.8 δισεκατομμύρια πριν (κάποια στιγμή στην Παλαιοαρχαία εποχή).^[33][34] Τα πρώτα στοιχεία για τη ζωή στη Γη εντοπίστηκε σε ένα βιογενή γραφίτη σε μεταϊζηματώδη πετρώματα στην Δυτική Γροιλανδία τα οποία έχουν ηλικία 3.7 δισεκατομμυρίων ετών^[35] και απολιθώματα ψαμμίτη στην Δυτική Αυστραλία ηλικίας 3.48 δισεκατομμυρίων ετών.^[36][37] Αν και πάνω από το 99 τοις εκατό όλων των ειδών που έζησαν στον πλανήτη εκτιμάται ότι έχουν εξαφανιστεί,^[7][8] είναι πιθανό ότι πάνω από ένα δισεκατομμύριο είδη ζουν στη Γη σήμερα, με τις υψηλότερες εκτιμήσεις να φτάνουν το ένα τρισεκατομμύριο είδη.^[4]

Οι πληροφορίες σχετικά με την πρώιμη ανάπτυξη της ζωής περιλαμβάνουν στοιχεία από πολλά επιστημονικά πεδία όπως η γεωλογία και η πλανητική επιστήμη. Αυτές οι επιστήμες παρέχουν πληροφορίες για την ιστορία της γης και τις αλλαγές που παράγει η ζωή. Ωστόσο, πολλές πληροφορίες σχετικά με την πρώιμη Γη έχουν καταστραφεί από γεωλογικές διαδικασίες κατά τη διάρκεια του χρόνου.

Όλοι οι οργανισμοί προέρχονται από έναν κοινό πρόγονο ή από μια κοινή προγονική γονιδιακή ομάδα. Τα στοιχεία περί μιας κοινής καταγωγής εντοπίζονται στα χαρακτηριστικά που μοιράζονται όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί. Στις εποχές που έζησε ο Δαρβίνος, τα στοιχεία των κοινών χαρακτηριστικών βασίστηκαν αποκλειστικά στην ορατή παρατήρηση των μορφολογικών ομοιοτήτων, όπως το γεγονός ότι όλα τα πουλιά έχουν φτερά, ακόμη και εκείνα που δεν πετούν.

Υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις από την επιστήμη της γενετικής ότι όλοι οι οργανισμοί έχουν έναν κοινό πρόγονο. Για παράδειγμα, κάθε ζωντανό κύτταρο χρησιμοποιεί νουκλεϊνικά οξέα στο γενετικό του υλικό, χρησιμοποιώντας παράλληλα τα ίδια είκοσι αμινοξέα ως δομικά στοιχεία για τις πρωτεΐνες. Όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούν τον ίδιο γενετικό κώδικα (με κάποιες εξαιρετικά σπάνιες και μικρές αποκλίσεις) για την μετάφραση αλληλουχιών νουκλεϊκού οξέος σε πρωτεΐνες. Η καθολικότητα αυτών των χαρακτηριστικών υποδηλώνει έντονα κοινή καταγωγή, επειδή η επιλογή πολλών από αυτά τα χαρακτηριστικά φαίνεται αυθαίρετη. Η οριζόντια μεταφορά γονιδίων καθιστά πιο δύσκολη τη μελέτη του τελευταίου παγκόσμιου προγόνου.^[38] Ωστόσο, η καθολική χρήση του ίδιου γενετικού κώδικα, των ίδιων νουκλεοτιδίων και των ίδιων αμινοξέων καθιστά την ύπαρξη ενός τέτοιου προγόνου συντριπτικά πιθανή.^[39]  

Θέση της ρίζας

Ο τελευταίος παγκόσμιος κοινός πρόγονος χρησιμοποίησε τον διάδρομο Γουντ-Λιούνγκνταλ για την διόρθωση του άνθρακα.

Η πιο κοινώς αποδεκτή θέση της ρίζας του δέντρου της ζωής είναι ανάμεσα σε ένα μονοφυλετικό τομέα βακτηρίων και σε ένα κλάδο ο οποίος σχηματίζεται από αρχαία και ευκαρυωτικά κύτταρα, από αυτό το πράγμα το οποίο αποκαλείται " παραδοσιακό δέντρο της ζωής " με βάση διάφορες μοριακές μελέτες.^{[40][41][42][43][44]} Μια ελάχιστη ομάδα μελετών διαπίστωσε διαφορετικό συμπέρασμα, δηλαδή ότι η ρίζα είναι στον τομέα των Βακτηρίων, είτε στο φύλο των ισχυρόδερμων (Firmicutes)^[45] ή ότι το φύλο των χλωροβακτηρίων είναι θεμελιώδες συστατικό ενός κλάδου με τα αρχαία, τα ευκαρυωτικά είδη και τα υπόλοιπα βακτήρια, σύμφωνα με θεωρία του Τόμας Καβαλιέ-Σμιθ.^[46]

Μια έρευνα που δημοσιεύτηκε από τον Γουίλιαμ Φ. Μάρτιν ταυτοποίησε 355 συστάδες πρωτεϊνών από 286.514 πρωτεϊνικές συστάδες που ήταν πιθανώς κοινές στον παγκόσμιο κοινό πρόγονο, αναλύοντας 6.1 εκατομμύρια γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεϊνες από αλληλουχιοποιημένα προκαρυωτικά γονιδιώματα διαφόρων φυλογενετικών δένδρων. Τα αποτελέσματα "απεικονίζουν τον παγκόσμιο κοινό πρόγονο ως οργανισμό με αναερόβια αναπνοή, έχοντας την δυνατότητα να καθαρίζει το διοξείδιο του άνθρακα, εξαρτώμενο από ισταμίνη Η2 μέσω ενός μονοπατιού Γουντ-Λιούνγκνταλ και θερμοφιλικό, με δυνατότητα επισκευής ενώσεων αζώτου. Η βιοχημεία του κοινού προγόνου ήταν γεμάτη με συστάδες σιδήρου-θείου και μηχανισμούς ριζικής αντίδρασης. Οι συμπαράγοντες του αποκαλύπτουν την εξάρτηση από μεταβατικά μέταλλα, φλαβίνες, μεθιονίνης Σίγμα-αδενοσύλης, συνένζυμο Α, φερρεδοξίνη, μολυβδοπτερίνη, κορρίνες και σελήνιο. Ο γενετικός κώδικας του απαιτούσε τροποποιήσεις νουκλεοσίδιου και εξαρτώταν από μεθυλιώσεις Σ-αδενοσυλμεθειονίνης." Τα αποτελέσματα απεικονίζουν ότι τα μεθανογενή κλώστρια ήταν βασικός κλάδος στις 355 γενεαλογίες που εξετάστηκαν. Αυτό υποδηλώνει ότι ο παγκόσμιος κοινός πρόγονος ήταν αναερόβιος οργανισμός και ζούσε ένα γεωχημικά ενεργό περιβάλλον πλούσιο σε νερό, διοξείδιο του άνθρακα και σίδηρο.^[9] Ωστόσο, η ταυτοποίηση αυτών των γονιδίων ως παρόντα στον παγκόσμιο κοινό πρόγονο επικρίθηκε, υποδηλώνοντας ότι πολλές από τις πρωτεΐνες που υποτίθεται ότι υπάρχουν στο παγκόσμιο κοινό πρόγονο αντιπροσωπεύουν τις μεταγενέστερες οριζόντιες μεταφορές γονιδίων μεταξύ αρχαίων και βακτηρίων.^[47]

Αναπαραγωγή

Η σεξουαλική αναπαραγωγή είναι ευρέως διαδεδομένη μεταξύ των σημερινών ευκαρυωτικών οργανισμών, ενώ ήταν πιθανό ότι αυτό υπήρχε και στον τελευταίο παγκόσμιο κοινό πρόγονο (ή τελευταίο κοινό πρόγονο).^[48] Αυτό υποδηλώνεται από την εύρεση ενός βασικού συνόλου γονιδίων για την διαδικασία της μείωσης στους απογόνους των γενεαλογιών που άρχισαν να παρουσιάζουν από νωρίς απόκλιση από το ευκαρυωτικό εξελικτικό δέντρο.^[49][50] Αυτή η θεωρία υποστηρίζεται και από στοιχεία που αποδεικνύουν ότι τα ευκαρυωτικά όντα θεωρούνταν προηγουμένως ως "αρχαίοι ασεξουαλικοί οργανισμοί", καθώς η αμοιβάδα, πιθανώς στο παρελθόν αναπαραγόταν σεξουαλικά, ενώ οι περισσότερες σημερινές ασεξουαλικές αμοιβάδες πιθανότατα προέκυψαν πρόσφατα και ανεξάρτητα.^[51]

Στους προκαρυωτικούς οργανισμός, ο φυσικός βακτηριακός μετασχηματισμός περιλαμβάνει τη μεταφορά του DNA από ένα βακτήριο σε άλλο και την ενσωμάτωση του DNA του δότη στο χρωμόσωμα του δέκτη με ανασυνδυασμό. Ο φυσικός βακτηριακός μετασχηματισμός είναι μια πρωτόγονη σεξουαλική διαδικασία σύμφωνα με διάφορες θεωρίες, λαμβάνοντας χώρα στα βακτήρια και τα αρχαία, αν και οι περισσότερες μελέτες για αυτή τη διαδικασία έχουν γίνει για τα βακτήρια. Ο μετασχηματισμός είναι σαφώς μια βακτηριακή προσαρμογή και όχι ένα τυχαίο περιστατικό, επειδή εξαρτάται από πολυάριθμα γονιδιακά προϊόντα που αλληλεπιδρούν συγκεκριμένα μεταξύ τους για να εισέλθουν σε μια κατάσταση φυσικής ικανότητας για να εκτελέσουν αυτή τη σύνθετη διαδικασία.^[52] Ο μετασχηματισμός είναι ένας κοινός τρόπος μεταφοράς DNA μεταξύ των προκαρυωτικών.^[53]

Οριζόντια μεταφορά γονιδίων

  Η καταγωγή των ζωντανών οργανισμών ανακατασκευάζεται συνήθως με την βοήθεια της μορφολογίας τους, αλλά συμπληρώνεται όλο και περισσότερο από την επιστήμη της φυλογενετικής - την ανακατασκευή των φυλογενών με τη σύγκριση της γενετικής αλληλουχίας τους.

Ο βιολόγος Πέτερ Γκογκάρτεν ισχυρίζεται ότι "η αρχική μεταφορά ενός δέντρου δεν ταιριάζει πλέον με τα δεδομένα από την πρόσφατη έρευνα γονιδιώματος". Επομένως "οι βιολόγοι (πρέπει) να χρησιμοποιήσουν με μεταφορική σημασία ένα μωσαϊκό για να περιγράψουν τις διαφορετικές ιστορίες που συνδυάζονται σε μεμονωμένα γονιδιώματα και να χρησιμοποιήσουν πάλι με μεταφορική σημασία την έννοια ενός δικτύου για να απεικονίσουν τις πλούσιες ανταλλαγές και συνεργατικές επιδράσεις της οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων μεταξύ των μικροβίων."^[54]

Το μέλλον της ζωής (κλωνοποίηση και συνθετικοί οργανισμοί)

Η σύγχρονη βιοτεχνολογία αμφισβητεί τις παραδοσιακές έννοιες του οργανισμού και των ειδών. Η κλωνοποίηση είναι η διαδικασία δημιουργίας ενός νέου πολυκύτταρου οργανισμού, γενετικά πανομοιότυπου με έναν άλλο, ενώ η πρόοδος της τεχνολογίας ανοίγει την δυνατότητα δημιουργίας νέων ειδών οργανισμών. Η κλωνοποίηση είναι το αντικείμενο ενός συνεχιζόμενου διαλόγου σχετικά με την επιστημονική ηθική γύρω από το ζήτημα.

Το 2008, το Ινστιτούτο Τζ. Κρέιγκ Βέντερ συναρμολόγησε ένα συνθετικό βακτηριακό γονιδίωμα, το Mycoplasma genitalium, με τη χρήση ανασυνδυασμού σε ζυμομύκητες 25 επικαλυπτόμενων θραυσμάτων DNA με ένα μόνο βήμα. Η χρήση ανασυνδυασμού ζυμομυκήτων απλοποιεί σε μεγάλο βαθμό τη συναρμολόγηση μεγάλων μορίων DΝΑ τόσο από συνθετικά όσο και από φυσικά θραύσματα.^[55] Άλλες εταιρείες, όπως η Synthetic Genomics, ασχολούνται με τις πολλές εμπορικές χρήσεις των προσαρμοσμένων σχεδιασμένων γονιδιωμάτων.

Δείτε επίσης

• Πρωιμότερες γνωστές μορφές ζωής
• Συστηματική
• Συστηματική ταξινόμηση
• Ταξινόμηση οργανισμών
• Κλαδιστική οργανισμών