Krążenie azotu

Krążenie azotu

Fizjologowie, biochemicy, naukowcy z dziedziny biologii molekularnej zajmując się badaniem procesów życiowych wszystkich organizmów zamieszkujących naszą planetę zaobserwowali szereg procesów biochemicznych, których rezultatem jest krążenie pewnych pierwiastków lub związków chemicznych w atmosferze ekosystemów. Biologia dość szczegółowo opisała większość nich. We wszystkich tych procesach bardzo ważną rolę odgrywają organizmy żywe. Można na tej podstawie stwierdzić, że życie na Ziemi zależy od obiegu w przyrodzie wielu pierwiastków a podstawowe procesy biochemiczne fotosynteza i chemosynteza zostały uznane przez biologię za procesy utrzymujące życie i warunkujące rozwój organizmów roślinnych, zwierzęcych oraz wszystkich drobnoustrojów. Wszystkie procesy krążenia pierwiastków przyrodzie składają się nie tylko z reakcji biochemicznych, ale także zjawisk zachodzących w a atmosferze, oraz procesów hydrologicznych a także geologiczne. Najważniejsze cykle, jakie zostały opisane w biologii dotyczą obiegu azotu, węgla, siarki, fosforu czy też żelaza. Ważnym cyklem jest także cykl hydrologiczny, czyli obieg wodoru i tlenu. Jednym z ważniejszych opisanych obiegów jest cykl biogeochemiczny azotu w przyrodzie. Mówiąc o cyklu biogeochemicznym biolodzy mają na myśli obieg tego pierwiastka w całej ekosferze planety. Azot jest bardzo ważnych dla atmosfery Ziemi pierwiastkiem, stanowi prawie osiemdziesiąt procent jej składu chemicznego. Związki tego pierwiastka są podstawowym budulcem wszystkich białek, z jakich zbudowane są organizmy żywe oraz nośniki materiału genetycznego wszystkich organizmów. Kwasy rybonukleinowe, czyli RNA i DNA zbudowane są właśnie z zasad azotowych. Również najważniejszy proces biochemiczny zachodzący w roślinach, czyli fotosynteza jest uzależniona od obecności azotu, gdyż ten stanowi składnik chlorofilu, czynnego składnika fotosyntezy. Obieg azotu rozpoczyna się od przyswojenia tego pierwiastka przez organizmy żywe bezpośrednio z atmosfery i przetworzenie go. Pierwszym pośrednikiem biologicznym są tutaj bakterie azotowe posiadające nitrogenezę, enzym, który katalizuje reakcję azotu z wodorem w wyniku, czego powstaje amoniak. Bakterie azotowe bardzo często żyją w symbiozie z roślinami, którym oddają ten amoniak dostając od nich węglowodany. Wiele związków azotowych znajduje się w glebie w wyniku procesów gnilnych, stamtąd jest pobierany przez rośliny przez ich systemy korzeniowe, pobierany jest on w postaci jonów azotanowych bądź też jonów amonowych. Organizmy zwierzęce nie są w stanie przetwarzać azotu pobieranego z atmosfery, korzystają one ze związku azotowego, jakim jest amoniak, który generują w swoich organizmach a następnie wydalają ze swojego organizmu do gleby gdzie zajmują się nim bakterie nitryfikacyjne. W całym cyklu obiegu azotu w przyrodzie pojawia się też proces nazwany w biologii anammoxem, czyli proces utleniania amoniaku bez udziału tlenu. Jest on udziałem bakterii, których w przyrodzie występują trzy rodzaje takie jak Brocadia, Kuenenia oraz Scalindua. Procesy denitryfikacyjne przez nieprzeprowadzane są o wiele bardziej skuteczne niż przez bakterie tlenowe.

Komórki macierzyste

Komórki macierzyste

Nowe zęby, zdrowe plemniki z hodowli, hodowla nowych organów z komórek organizmu biorcy to już nie literatura fantastyczna. Badania prowadzone przez biologię molekularną, genetykę, cytologię i dziedziny im pokrewne doprowadziły naukowców do komórek macierzystych, które otworzyły im nowe horyzonty. Komórkami macierzystymi w biologii określa się te komórki, które mają dwie bardzo ważne podstawowe właściwości, czyli mają zdolność do samo odnawiania i cecha druga to możliwość przekształcenia się ich w dowolny rodzaj komórek potomnych. Jednym słowem są to komórki, które mogą zastąpić komórki każdego organu czy też tkanki organizmu żywego. Oczywiście nie jest to takie proste a do przekształcenia potrzebne jest stworzenie dla tych komórek odpowiednich warunków. Odkrycie właściwości komórek macierzystych stanowi dla biologii i nauk jej pokrewnych w tym przede wszystkim medycyny historyczny przełom. Nowe możliwości otworzyły drogę naukowcom do prowadzenia szeregu eksperymentów prowadzących do wyhodowania coraz to nowych organów. Świat dojrzał ogromną szansę przede wszystkim dla rozwiązania problemów zdrowotnych człowieka, a w dziedzinie transplantologii komórki macierzyste mogą zmienić kierunek działania. Bardzo możliwe, że w przyszłości dla tej dyscypliny medycyny nie będzie już problemu dawcy organu koniecznego do przeszczepu, bowiem zastąpi dawcę hodowla potrzebnego organu z własnych komórek macierzystych. Nadzieja w tym temacie jest ogromna, możliwość przeszczepu organów bez konieczności brania przez biorców leków zapobiegających odrzuceniu przeszczepu i prawie stuprocentowo udane zabiegi są motorem napędowym prowadzonych doświadczeń w tej dziedzinie biologii. Badania prowadzone dotychczas przez naukowców pozwoliły opisać dokładnie komórki macierzyste, ich budowę, procesy w nich zachodzące, zachowania w odpowiednich warunkach, reakcję na bodźce zewnętrzne. Biologia wymienia ich kilka rodzajów komórek macierzystych. Podział ich zależy od cechy branej pod uwagę przy ich kwalifikacji rodzajowej. Za względu na miejsce pochodzenia biologia wyróżnia trzy rodzaje komórek macierzystych. I tak mamy embrionalne komórki macierzyste i somatyczne komórki macierzyste. Komórki embrionalne mogą być dalej dwojakiego rodzaju, czyli w przypadku, gdy pochodzą z embrionu określono je nazwą totipotentnych a gdy z węzła zarodkowego nazwano je mianem pluripotentnych. Ostatnią grupę komórek stanowią komórki płodowe pobierane z krwi pępowinowej. Kolejnym podziałem, jakiego dokonali naukowcy z dziedziny biologii jest podział pod względem możliwości ich do zróżnicowania. W tym zakresie naukowcy wyodrębnili do tej pory cztery rodzaje komórek macierzystych. Pierwszą grupą są komórki totipotencjalne zdolne do zreplikowania całego organizmu, kolejną grupę tworzą komórki pluripotencjalne, które mogą zróżnicować się do postaci wszystkich listków zarodkowych. Kolejną grupę stanowią komórki mogące przekształcić się w komórki tylko jednego listka zarodkowego, jest to grupa komórek multipotencjalnych. Ostatnią grupę tworzą komórki unipotencjalne, które dają początek tylko dla jednego typu dorosłych komórek.

Komórka mikrowszechświat

Komórka mikrowszechświat

Nosi piękną łacińską nazwę cellulii. Jest najmniejszą formą organizmów żywych pod względem morfologicznym i fizjologicznym. Mowa oczywiście o komórce. W biologii stanowi ona najmniejszą formę organizacyjną materii żywej, która jest zdolna do przeprowadzenia wszystkich procesów życiowych, czyli, rozmnażania, powiększania populacji, wzrostu i przemiany materii Badania prowadzone przez naukowców z dziedziny biologii pozwoliły na stwierdzenie faktu, ze komórka stanowi podstawę życia na Ziemi a ich dorobek doprowadził do powstania dyscypliny biologicznej zajmującej się tylko i wyłącznie komórką. Nauka ta otrzymała nazwę cytologii, inaczej mówiąc biologii komórki. Początkowo cytologowie badali budowę organizmów zwierzęcych i roślinnych, pierwsze tego typu badanie przy pomocy pierwszego „mikroskopu”, który stanowiły oszlifowane soczewki przeprowadził w siedemnastym wieku holender Antonie van, Leeuwenhoek, który zresztą, jako pierwszy zajął się produkcją mikroskopów. On także opisał po raz pierwszy w historii biologii pierwsze bakterie i pierwotniaki, które zaobserwował dzięki swojemu wynalazkowi. Zastosowanie zdobyczy naukowych tej dziedziny jest przeogromne a najważniejsze w medycynie i pokrewnej jej weterynarii. Naukowcy współcześnie „pracują” nad komórkami przy pomocy różnych metod. Dalej jednym z podstawowych badań jest mikroskopia z tą tylko różnicą, że współcześni naukowcy pracują na różnego typu mikroskopach dających im olbrzymie możliwości. Współczesną biologię wspierają, bowiem mikroskopy akustyczne, elektronowe, fluorescencyjne, optyczne czy też holograficzne. Od czasu Roberta Hooke’a, który w siedemnastym wieku po raz pierwszy użył nazwy komórka, w cytologii zaszło wiele zmian. Zmieniło się podejście naukowców do komórki, jako podstawowego elementu wszystkich organizmów żywych. Odkrycia cytologów zmieniły zresztą całą systematykę organizmów zamieszkujących wszystkie ekosystemy planety. Dzięki badaniom biologów nad jadrem komórkowym podzielono wszystkie organizmy na dwie części to jest organizmy jądrowe, czyli eukariota oraz organizmy bezjądrowe, czyli prokariota. We wszystkich komórkach naukowcy stwierdzili zachodzące procesy metaboliczne, czyli procesy odżywcze. Naukowcy podzielili wszystkie reakcje zachodzące na obszarze komórki na dwa rodzaje są to reakcje kataboliczne i anaboliczne. W wyniku tych pierwszych związki organiczne ulegają rozkładowi zaś w przypadku anabolizmu mamy do czynienia z tworzeniem organicznych związków chemicznych. Wszystkie procesy biochemiczne prowadzące do powstania potrzebnej do przeżycia i rozwoju energii są dziś bardzo dobrze poznane i rozpisane w schematach biochemicznych, znane są też inne substancje wspomagające przebieg metaboliczny w komórce. Biologia komórki w jakimś stopniu odkrywa tajemnicę funkcjonowania pełnych ekosystemów, a wśród biologów uzyskała nawet miano interkosmosu. Tak jak człowieka pasjonuje wszechświat i jego zagadki tak samo odniesiono do tajemnicy życia na Ziemi. Według badaczy przedmiotu jest ona zamknięta właśnie w komórce, stąd nazwa, interkosmosu, czyli wewnętrznego wszechświata.

Kobieta zmienną jest

Kobieta zmienną jest

O tym, że kobieta zmienna wiedzą już nawet najmłodsi, ale tak naprawdę o skali problemu dowiadujemy się o tym dopiero w okresie dojrzewania. I tu okazuje się, że biologia kobiety tak różni się od biologii mężczyzny, że tym ostatnim nie sposób jest je zrozumieć. Stare powiedzenie mówi, że kobietę może zrozumieć tylko kobieta. Ile w tym prawdy? Wszak najlepszymi kreatorami mody, fryzjerami, projektantami obuwia są mężczyźni, a więc wydawałoby się, że jednak mężczyzna jest w stanie odgadnąć potrzeby kobiety i jej gusta. Okazuje się, że zmienna biologia kobiety to odziedziczona po przodkach cecha, która ma powodować jej lepsze dostosowanie do zmiennych warunków bytowania, co zapewniałoby większe prawdopodobieństwa przeżycia potomstwa. Tym tłumaczono także różnice w psychice kobiet. Różnice w budowie ciała są także oczywiste, jeśli weźmiemy pod uwagę zadania kobiety, jakie przed nią postawiła natura. Co ciekawe nawet takie fragmenty, które wydawałoby się, że kobiety mogą mieć podobne do mężczyzn się różnią? Przeważnie nikomu nie sprawia problemu rozróżnienie dłoni mężczyzny od dłoni kobiety, także np. nosa, uszu, czy nóg. Tak, więc różnice pomiędzy kobietą i mężczyzną są ewidentne i widoczne. Tak samo wiadomo, że kobieta podlega cyklom miesięcznym i w zależności od dnia cyklu jest różna. Co jednak powoduje, że biologia kobiety jest zmienną? Do tej pory wytłumaczeniem była odmienna gospodarka hormonami, dostosowana do rodzenia, a także wychowywania potomstwa.Nowe, dodatkowe światło na sekret zmienności kobiet rzucają prace Simona Bartolda z Uniwersytetu w Melbourne. Prowadził on ostatnio badania nad zmiennością… stopy kobiety w cyklu miesięcznym. Zmiany te obejmują kształt kobiecej stopy i jej podstawy, tzw. łuku podbicia. Zmiany te powodują estrogeny, których poziom zależy od cyklu miesiączkowego kobiety. Badania te dowodzą, że hormony te mają zdolność do rozluźniania elementów tkanki łącznej m.in. w obrębie stóp. Powodują, zatem osłabienie oparcia dla elementów ruchu, co dodatkowo zwiększa ryzyko urazów. Prace nad zmiennością kobiecej stopy przyniosły już konkretne efekty. Firma ASICS postanowiła zastosować to odkrycie w praktyce do produkcji butów sportowych dla pań – biegaczek. Nowy but o nazwie handlowej Kayano 16 jest reklamowany, jako pierwszy but oparty na analizie budowy damskiej stopy z uwzględnieniem jej biologii. But ten dzięki specjalnie zaprojektowanym usztywnieniom, a także wkładkom żelowym w najważniejszych miejscach podparcia kobiecej stopy ma stabilizować stopę. Zmiany te tak są dobrane, by w fazie, gdy wydzielanie estrogenów jest najsilniejsze stabilizować stopę, w innych zaś fazach cyklu miesiączkowego nie powodować utrudnień w biegu. Ma to zwiększyć szybkość biegaczek, ale przede wszystkim zabezpieczać przed urazami, gdy dochodzi do rozluźnienia elementów tkanki łącznej. Czy panie doczekały się obuwia, które uwzględnia ich biologiczną zmienność, czas pokaże? Faktem jest natomiast to, że nasze organizmy kryją jeszcze wiele biologicznych zagadek, a różnic pomiędzy biologią mężczyzn i kobiet jest odkrywanych coraz więcej.

Kierunki rozwoju jądrowców

Kierunki rozwoju jądrowców

Dla jednych naukowców domena dla innych królestwo biologii w zależności od tego jak ujęte są organizmy komórkowe w systematyce. Eukariota czyli jądrowce obejmują wszystkie organizmy oprócz bakterii i archeowców, które zajmują pozostałe dwie domeny w takim podziale przez biologię świata organicznego. Rozwój nauk przyrodniczych zajmujących się śledzeniem przebiegu rozwoju życia na zielonej planecie oraz śledzenie drogi rozwoju zamieszkujących ją organizmów, powstawanie nowych populacji ich cech, przystosowanie organizmów do zmieniających się warunków zamieszkiwanych przez nich ekosystemów pozwala na dokładniejsze poznanie drogi ewolucyjnej eukariota. Organizmy te przez to, że posiadają znacznie większą ilość materiału genetycznego oraz sposób, w jaki może on wchodzić w kombinacje w procesie rozmnażania sprawił silny rozwój tej domeny. Szczególnie, że jeżeli chodzi o jej gatunkową liczebność to mówimy o pokaźnej i największej grupie organizmów zamieszkujących naszą planetę. Jest, bowiem około dziesięć milionów. Biologia do tej poru poznała tylko jedną piątą tej grupy, prawie osiem milionów gatunków jest jeszcze do odkrycia. Naukowcy mają przed sobą ogromne pole do popisu, bo nie można wykluczyć, że kolejne odkrycia mogą całkowicie zburzyć do tej pory usystematyzowany świat. Najnowsze systematyki świata ożywionego w biologii pochodzą z lat dziewięćdziesiątych XX wieku. Do tego czasu biolodzy systematycy szeregowali zwierzęta i rośliny w grupy systematyczne na podstawie ich podobieństwa pod względem anatomicznym i morfologicznym. Takie podejście do tego zagadnienia wkrótce okazało się błędne. Zresztą wiele ówczesnych przydziałów do poszczególnych taksonów było często intuicyjne gdyż nie można było znaleźć dla tych rozwiązań racjonalnego wytłumaczenia a pewne procesy zachodzące w ramach ewolucji wielu gatunków były dla biologów niezrozumiałe. Dopiero rozwój genetyki, nauki o procesach dziedziczenia i badania prowadzone na poziomach biologii molekularnej sprawił, że badacze tych dziedzin odnaleźli odpowiedzi na zadawane pytania o linie ewolucyjne wątpliwych przynależności systematycznych organizmów. Biologia molekularna rozkładająca komórkę na części pierwsze a przede wszystkim możliwość porównania organizmów na poziomach ich organelli komórkowych sprawiła, że znaleziono wiele nowych związków filogenetycznych. Obecnie biolodzy na podstawie zdefiniowanego pokrewieństwa rozróżniają sześć grup w ramach domeny eukariota. Grupę pierwszą tworzą Opisthokonta zawierz ona między innymi grzyby, organizmy wielokomórkowe ze zwierzętami i człowiekiem włącznie i wiciowce kołnierzykowe. Kolejna grupa Amoebozoa obejmuje przede wszystkim ameby, trzecia grupa Excavata obejmuje tylko jednokomórkowce takie jak wiciowce, eugleny, ślazowce. Jest to jednak grupa pełna wielu znaków zapytania. Czwarta grupa Rhizaria obejmuje wszystkie gatunki śluzowców i otwornic, piątą nazwaną Archaeplastida tworzą wszystkie gatunki rośliny. Ostatnia grupa nazwana przez systematyków Chromalveolata to grupa skupiająca wszystkie glony poznane do tej pory. Podział ten zastąpił niewiele starszy podział eukariota z roku 1978 w którym występowały cztery królestwa: protesty, grzyby, rośliny i zwierzęta.