Tutti gli organismi viventi hanno in comune un insieme di caratteri, segno inequivocabile dell’unità della vasta diversità dei viventi. Infatti siamo tutti formati da cellule nel cui nucleo si trova un DNA come informazione genetica. Si pensi alle bellissime orchidee dai fiori diversi e dai colori vivaci pur essendo all’interno della stessa specie.
La struttura della cellula e il DNA
Ogni cellulla è delimitata da una membrana cellulare che la separa dal mondo esterno (nella cellula vegetale è la parete cellulare) e ne regola i flussi di sostanza in entrata ed in uscita grazie alla sua permeabilità selettiva. All’interno della cellula vi è il citoplasma, una sostanza fluida ( ad elevato contenuto d’acqua) che contiene una varietà di molecole e di strutture specializzate dette arganelli.
Le cellule degli organismi PROCARIOTI (dal greco Pro- “prima di” e Karion, “nucleo”) sono di dimensioni più piccole e hanno una struttura interna molto semplice; il loro materiale genetico non è separato dal citioplasma per mezzo di una membrana, anche se occupa prevalentemente una regione del citoplasma chiamata nucleoide.
Le cellule degli organismi EUCARIOTI (dal greco “bene” e Karion “nucleo”) hanno dimensioni maggiori e il loro materiale genetico è racchiuso all’interno di una membrana, detta involucro nucleare, che delimita il nucleo. Il materiale genetico (le informazioni ereditarie) dirige l’attività della cellula e le consente di trasmettere le sue caratteristiche ai suoi discendenti.
L’eredità biologica, ovvero il processo di trasmissione dei caratteri individuali dai genitori ai loro discendenti, è dovuta ai GENI. Mendel dimostrò che le caratteristiche ereditate vengono trasmesse come unità discrete – dette geni – che si distribuiscono secondo determinate regole da una generazione all’altra. I geni degli organismi sono localizzati nei CROMOSOMI, strutture complesse formate da proteine e da una macromolecola della acido desossiribonucleico o DNA.
il DNA, la cui struttura fu scoperta negli anni cinquanta da Watson e Crick, ha una struttura simile a una scala a pioli avvolta a spirale. I montanti della scala sono formati da una alternanza di molecole di zucchero (desossiribosio) e di fosfato, mentre i pioli sono costituiti da quattro basi azotate: adenina (A), citosina (C), Guanina (G), Timina (T). Ogni piolo è formato da due basi e ogni base è legata a una unità zucchero – fosfato. Le basi appaiate sono legate fra loro da legami idrogeno e, per la loro struttura, l’adenina può appaiarsi solo con la timina e la citosina solo con la guaina. L’insieme di una base e dell’unità zucchero fosfato si chiama nucleotide. Un gene non è altro che un segmento di DNA, cioè una certa serie di nucleotidi.
Ciascuna specie ha una propria sequenza di nucleotidi che serve a sintetizzare le proteine (costituite da amminoacidi)). La sequenza dei nucleotidi costituisce un codice per l’ordine degli amminoacidi nella proteina sintetizzata: la corrispondenza delle basi nel DNA e la sequenza degli amminoacidi in una proteina è nota come codice genetico.
L’informazione genetica contenuta nel DNA mostra le differenze tra la vita e determina negli organismi:
- Ordine e regolazione delle strutture corporee
- risposta agli stimoli ambientali
- uso di energia ricavata dall’ambiente
- crescita e sviluppo
- capacità di riprodursi
- cambiamenti evolutivi (adattamento)
Ordine
Il corpo degli animali, è formato da cellule, che sono strutture ordinate e bene organizzate, riunite a loro volta in tessuti, organi e sistemi di organi che funzionano in modo coordinato a formare un organismo completo. L’occhio della mosca è uno degli esempi più spettacolari dell’ordine strutturale tipico degli animali. L’ordine, nei suoi vari gradi, si riconosce anche in organismi molto meno complessi degli animali, anche in quelli unicellulari, come i batteri e i protisti.
Risposta agli stimoli
Interazione con l’ambiente e altri organismi. Grazie al movimento di microscopiche appendici, simili a peli o a codine, certi batteri sono in grado di spostarsi verso la luce o sostanze chimiche, oppure di allontanarsene. Un avvoltoio può captare la presenza di una carcassa lontana diversi chilometri e raggiungerla in volo per cibarsene; una farfalla monarca riesce a percepire l’avvicinarsi dell’autunno e dare inizio alla sua annuale migrazione verso Sud. Anche le piante, per esempio, si orientano rispetto alla luce nel modo migliore per le proprie esigenze.
Una risposta appropriata, come allontanarsi da un pericolo, garantisce meglio la sopravvivenza di un organismo. Le attività di ricerca e competizione per l’energia, il cibo, i ripari e la riproduzione sono definite comportamento.
Regolazione dell’ambiente interno
Perchè un organismo possa sopravvivere è indispensabile che mantenga un certo equilibrio interno, o omeostasi. Per esempio, la temperatura, il livello di idratazione, l’acidità e altri parametri corporei devono restare nell’intervallo di tolleranza tipico di ciascun organismo. L’omeostasi viene mantenuta da appositi sistemi che controllano le condizioni interne e compiono gli adeguamenti necessari senza che sia implicata alcuna attività consapevole.
Molti organismi mantengono l’omeostasi anche con il comportamento: per esempio l’iguana marina regola la temperatura esponendosi al sole o stando all’ombra.
Acquisizione di materiali ed energia.
Nessun essere vivente può mantenere la propria organizzazione interna e svolgere attività vitali senza usufruire di sostanze nutritive (o nutrienti) e di energia. Il cibo, infatti, fornisce i nutrienti, che sono usati sia per formare strutture corporee sia per ricavarne energia per svolgere le funzioni vitali. L’energia è definita in fisica come la capacità di svolgere un lavoro; nei viventi questo lavoro è il mantenimento dell’organizzazione delle cellule e dell’intero organismo.
Quando le cellule usano le molecole nutritive svolgono delle reazioni chimiche che nel loro insieme prendono il nome di metabolismo. Per crescere e riprodursi, gli organismi viventi prelevano energia e materia dall’ambiente come, ad esempio, la poiana codarossa, un predatore.
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