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)