Biyolojik organizasyon

Biyolojik organizasyon, indirgemeci bir yaklaşım kullanarak yaşamı tanımlayan karmaşık biyolojik yapıların ve sistemlerin organizasyonudur. Aşağıda ayrıntıları verilen geleneksel hiyerarşi, atomlardan biyosferlere kadar uzanmaktadır. Bu şemanın daha yüksek seviyeleri genellikle ekolojik organizasyon kavramı veya hiyerarşik ekoloji alanı olarak adlandırılır.

Hiyerarşideki her seviye, organizasyonel karmaşıklıkta bir artışı temsil eder ve her "nesne" öncelikle bir önceki seviyenin temel biriminden oluşur. Organizasyonun arkasındaki temel ilke belirme kavramıdır - hiyerarşik bir seviyede bulunan özellikler ve işlevler daha düşük seviyelerde mevcut değildir ve ilgisizdir.

Yaşamın biyolojik organizasyonu, başta tıp bilimleri olmak üzere birçok bilimsel araştırma alanı için temel bir öncüldür. Bu gerekli organizasyon derecesi olmadan, çeşitli fiziksel ve kimyasal olayların etkilerinin incelenmesini hastalıklara ve fizyolojiye (vücut işlevi) uygulamak çok daha zor ve muhtemelen imkansız olurdu. Örneğin, beyin belirli hücre türlerinden oluşmasaydı bilişsel ve davranışsal sinirbilim gibi alanlar var olamazdı ve hücresel düzeydeki bir değişikliğin tüm organizmayı etkileyebileceği bilinmeseydi farmakolojinin temel kavramları var olamazdı. Bu uygulamalar ekolojik düzeylere de uzanmaktadır. Örneğin, DDT'nin doğrudan böcek öldürücü etkisi hücre altı düzeyde gerçekleşir, ancak çoklu ekosistemler de dahil olmak üzere daha yüksek düzeyleri etkiler. Teorik olarak, bir atomdaki değişiklik tüm biyosferi değiştirebilir.

Daha karmaşık şemalar çok daha fazla seviye içerir. Örneğin, bir molekül elementlerin bir gruplaması olarak görülebilir ve bir atom da atomaltı parçacıklara bölünebilir (bu seviyeler biyolojik organizasyonun kapsamı dışındadır). Her seviye kendi hiyerarşisine de ayrılabilir ve bu biyolojik nesnelerin belirli türleri kendi hiyerarşik şemasına sahip olabilir. Örneğin, genomlar genler hiyerarşisine bölünebilir.

Hiyerarşideki her seviye daha alt seviyeler tarafından tanımlanabilir. Örneğin, organizma atomik, moleküler, hücresel, histolojik (doku), organ ve organ sistemi seviyeleri de dahil olmak üzere bileşen seviyelerinin herhangi birinde tanımlanabilir. Dahası, hiyerarşinin her seviyesinde, yaşamın kontrolü için gerekli yeni işlevler ortaya çıkar. Bu yeni roller, daha düşük seviyedeki bileşenlerin yapabildiği işlevler değildir ve bu nedenle beliren özellikler olarak adlandırılır.

Biyolojik organizasyonun erken RNA dünyasında, RNA zincirlerinin Darwin tarafından tasarlandığı şekliyle doğal seçilimin işlemesi için gerekli temel koşulları ifade etmeye başladığı zaman ortaya çıktığı düşünülmektedir: kalıtsallık, tür çeşitliliği ve sınırlı kaynaklar için rekabet. Bir RNA çoğaltıcısının uygunluğu (kişi başına düşen artış oranı) muhtemelen içsel olan (nükleotit dizilimi tarafından belirlenen anlamında) uyarlanabilir kapasitelerin ve kaynakların mevcudiyetinin bir fonksiyonu olacaktır. Üç temel adaptif kapasite (1) orta derecede uygunlukla çoğalma kapasitesi (hem kalıtsallığa hem de tür çeşitliliğine yol açar); (2) çürümeyi önleme kapasitesi ve (3) kaynakları edinme ve işleme kapasitesi olabilir. Bu kapasiteler başlangıçta RNA replikatörlerinin katlanmış konfigürasyonları (bkz. "Ribozim") tarafından belirlenecek ve bu da onların bireysel nükleotit dizilerinde kodlanacaktır. Farklı RNA çoğaltıcıları arasındaki rekabetçi başarı, bu uyarlanabilir kapasitelerin göreceli değerlerine bağlı olacaktır. Daha sonra, daha yeni organizmalar arasında, biyolojik organizasyonun birbirini izleyen seviyelerindeki rekabet başarısı, muhtemelen geniş anlamda, bu adaptif kapasitelerin göreceli değerlerine bağlı olmaya devam etmiştir.

Ampirik olarak, doğada gözlemlediğimiz (karmaşık) biyolojik sistemlerin büyük bir kısmı hiyerarşik yapı sergilemektedir. Teorik olarak, karmaşıklığın basitlikten evrimleşmek zorunda olduğu bir dünyada karmaşık sistemlerin hiyerarşik olmasını bekleyebilirdik. 1950'lerde gerçekleştirilen sistem hiyerarşileri analizi, 1980'lerden itibaren hiyerarşik ekoloji olarak adlandırılacak bir alanın ampirik temellerini atmıştır.

Teorik temeller termodinamik ile özetlenmektedir. Biyolojik sistemler fiziksel sistemler olarak modellendiğinde, en genel soyutlamasıyla, kendi kendine organize davranış sergileyen termodinamik açık sistemlerdir ve dağıtıcı yapılar arasındaki küme/alt küme ilişkileri bir hiyerarşi içinde karakterize edilebilir.

"Yaşamın hiyerarşik örgütlenmesinin" temellerini açıklamanın daha basit ve doğrudan bir yolu, Odum ve diğerleri tarafından "Simon'un hiyerarşi ilkesi" olarak tanıtıldı; Simon, hiyerarşinin "hiyerarşik yapıların istikrarlı olmasının basit bir nedeni olarak, çok çeşitli evrimsel süreçler yoluyla neredeyse kaçınılmaz olarak ortaya çıktığını" vurguladı.