Yaşam
Hücreler

Ana madde: Hücre
Hücreler her canlının temel yapı birimidir ve tüm hücreler bölünme yoluyla önceden var olan hücrelerden meydana gelir. Hücre teorisi Henri Dutrochet, Theodor Schwann, Rudolf Virchow ve diğerleri tarafından on dokuzuncu yüzyılın başlarında formüle edilmiş ve daha sonra yaygın olarak kabul görmüştür. Bir organizmanın faaliyeti, hücrelerinin toplam faaliyetine bağlıdır ve enerji akışı hücrelerin içinde ve arasında gerçekleşir. Hücreler, hücre bölünmesi sırasında genetik kod olarak ileriye taşınan kalıtsal bilgiler içerir.
İki temel hücre tipi vardır. Prokaryotlar, dairesel DNA ve ribozomlara sahip olmalarına rağmen çekirdek ve diğer zarlı organellerden yoksundur. Bakteriler ve arkealar prokaryotların iki üst âlemidir. Diğer birincil hücre türü, zarla kaplı çekirdeklere ve mitokondri, kloroplast, lizozom, kaba ve düz endoplazmik retikulum ve kofullar dahil olmak üzere zarlı organellere sahip olan ökaryotlardır. Ayrıca, genetik materyali depolayan organize kromozomlara sahiptirler. Çoğu ökaryot türü protist mikroorganizmalar olsa da hayvanlar, bitkiler ve mantarlar da dahil olmak üzere büyük kompleks organizmaların tüm türleri ökaryottur. Geleneksel model, ökaryotların prokaryotlardan evrimleştiği ve ökaryotların ana organellerinin bakteriler ve progenitör ökaryotik hücre arasında endosimbiyoz yoluyla oluştuğu yönündedir.
Hücre biyolojisinin moleküler mekanizmaları proteinlere dayanır. Bunların çoğu ribozomlar tarafından protein biyosentezi adı verilen enzim katalizli bir süreçle sentezlenir. Bir dizi amino asit, hücrenin nükleik asidinin gen ifadesine dayalı olarak bir araya getirilir ve birleştirilir. Ökaryotik hücrelerde, bu proteinler daha sonra varış yerlerine gönderilmeye hazırlanmak üzere Golgi aygıtı aracılığıyla taşınabilir ve işlenebilir.
Hücreler, ana hücrenin iki veya daha fazla yavru hücreye bölündüğü bir hücre bölünmesi süreciyle çoğalır. Prokaryotlar için hücre bölünmesi, DNA'nın kopyalandığı bir fisyon süreciyle gerçekleşir, ardından iki kopya hücre zarının parçalarına bağlanır. Ökaryotlarda ise daha karmaşık bir mitoz süreci izlenir. Ancak sonuç aynıdır; ortaya çıkan hücre kopyaları birbirleriyle ve orijinal hücreyle aynıdır (mutasyonlar hariç) ve her ikisi de bir interfaz dönemini takiben daha fazla bölünme yeteneğine sahiptir.
Çok hücreli organizmalar ilk olarak özdeş hücrelerin koloniler oluşturması yoluyla evrimleşmiş olabilir. Bu hücreler hücre adezyonu yoluyla grup organizmaları oluşturabilir. Bir koloninin bireysel üyeleri kendi başlarına hayatta kalabilirken, gerçek birçok hücreli organizmanın üyeleri uzmanlık geliştirerek hayatta kalmak için organizmanın geri kalanına bağımlı hale gelmiştir. Bu tür organizmalar klonal olarak ya da yetişkin organizmayı oluşturan çeşitli uzmanlaşmış hücreleri oluşturabilen tek bir germ hücresinden oluşur. Bu uzmanlaşma, çok hücreli organizmaların kaynakları tek hücrelilere göre daha verimli bir şekilde kullanmasını sağlar. Ocak 2016'da bilim insanları, yaklaşık 800 milyon yıl önce, GK-PID adı verilen tek bir moleküldeki küçük bir genetik değişikliğin, organizmaların tek hücreli bir organizmadan çok hücreli bir organizmaya geçmesine izin vermiş olabileceğini bildirdi.
Hücreler, mikroçevrelerini algılamak ve bunlara yanıt vermek için yöntemler geliştirmiş, böylece uyum yeteneklerini artırmışlardır. Hücre sinyalizasyonu hücresel faaliyetleri koordine eder ve dolayısıyla çok hücreli organizmaların temel işlevlerini yönetir. Hücreler arasındaki sinyalleşme, jukstakrin sinyalizasyonu kullanılarak doğrudan hücre teması yoluyla veya endokrin sistemde olduğu gibi ajanların değişimi yoluyla dolaylı olarak gerçekleşebilir. Daha karmaşık organizmalarda, faaliyetlerin koordinasyonu özel bir sinir sistemi aracılığıyla gerçekleşebilir.