Caractere generale ale viului. Materia vie

Viaţa este un fenomen, un proces, a cărui desfăşurare, producere şi apariţie implică existenţa unui substrat material, anume materia vie. Viaţa poate fi considerată un produs al materiei ajunsă la o anumită complexitate. O maşină este materie, mişcarea este produsul funcţionării acestei materii. Viul este constituit din substanţă sau materie vie. Materia vie este considerată ca reprezentând însumarea tuturor organismelor vii de pe planetă, fiindcă în momentul de faţă viaţa este cunoscută doar pe pământ.

În cea ce priveşte compoziţia materiei vii, aceasta nu diferă de materia nevie. Astfel, nu există nici un element chimic caracteristic viului şi absent la materia nevie. Invers, majoritatea elementelor chimice (peste 60) caracteristice neviului sunt prezente şi în materia vie. Astfel, diferenţa dintre viu şi neviu nu este una chimică, una a compoziţiei, ci este una a funcţionalităţii. Deci, diferenţa dintre viu şi neviu nu este structurală ci este funcţională, materia vie fiind în fapt o formă aparte a materiei fără viaţă.

Materia vie de pe pământ este alcătuită pe bază de carbon. Importanţa carbonului pentru materia vie constă în faptul că atomii de carbon se pot lega uşor între ei, formând diferite legături. În materia vie, elementele chimice sunt grupate în funcţie de procentul deţinut, în macroelemente (elemente chimice cu pondere ridicată în materia vie) şi microelemente (elemente chimice cu pondere mică în materia vie). Ponderea diverselor elemente chimice între materia nevie şi cea vie este diferită, fiindcă fiinţele vii sunt selective faţă de anumite elemente, în unele cazuri acumulând în procente ridicate anumite elemente, astfel conţinutul fiinţei vii în respectivul element fiind mult diferit faţă de cel al mediului (unele alge acumulează iod, astfel conţinând mai mult iod decât apa mării).

În cadrul materiei vii, elementele chimice sunt grupate formând substanţe organice, combinarea acestora fiind guvernată de legile fizico-chimice generale. Pentru funcţionarea materiei vii sunt necesare patru tipuri de substanţe organice macromoleculare: glucide, lipide, proteine şi acizi nucleici. Acestea formează în cadrul metrii vii grupări de macromolecule. Macromoleculele sunt formate dintr-un număr foarte mare de molecule mai mici. Numărul mare de molecule mici din alcătuirea macromoleculelor permit diversificarea deosebită a acestor structuri, constituind suportul chimic al funcţionării organismelor vii. Alături de substanţele organice, în materia vie se regăsesc şi substanţe anorganice, cea mai importantă şi cunoscută dintre acestea fiind apa.

1

Sisteme biologice

Materia vie prezintă două aspecte, structura şi funcţia. Structura cuprinde elemente componente şi relaţiile spaţiale dintre

acestea.Funcţia se referă la rolul, activitatea pe care o desfăşoară un anumit

component al unităţii vii. Funcţionarea însă reprezintă mecanismul prin care respectivul element îşi îndeplineşte funcţia. Astfel funcţia inimii este de a pompa sângele în organism, iar funcţionarea reprezintă modalitatea concretă (ciclul cardiac) prin care inima î-şi îndeplineşte funcţia.

La fel ca toate elementele materiale din univers şi materia vie este organizată sub formă de sisteme. Sistemul reprezintă un ansamblu de elemente reunite, interconectate funcţional, formând un întreg. Din punt de vedere fizic există trei tipuri de sisteme: izolate, închise şi deschise. Sistemele izolate sunt teoretizări, fiind sisteme rupte de mediu, cu care nu schimbă nici materie nici energie. Sistemele închise schimbă doar energie cu mediul. Sistemele deschise schimbă atât materie cât şi energie cu mediu. Evident, sistemele biologice sunt sisteme deschise.

Spre deosebire de sistemele nevii, sistemele biologice au o serie de caracteristici definitorii:

Caracterul istoric. Orice sistem biologic este rezultatul unui îndelungat proces evolutiv, vizând adaptarea, transformarea, în raport cu factorii dinamici de mediu. Astfel, stadiul actual al oricărui sistem biologic nu este nici de cum unul final, ci reprezintă doar o etapă a unui şir de transformări, pe care noi o vedem fixă fiindcă nu trăim suficient ca să înţelegem că nu este nici stadiul iniţial şi nici cel final.

Caracterul informaţional. Sistemele biologice sunt sisteme informaţionale, capabile să recepţioneze, acumuleze, prelucreze şi transmită informaţii. Acest fapt permite o mai bună adaptare la mediu.

Integralitatea. Indică faptul că un sistem nu este redus la suma părţilor care îl compun. Gruparea elementelor componente reuşeşte să aducă ansamblul la un nou nivel funcţional, indiferent că este vorba despre o celulă sau un individ. Cu cât sistemul este mai complex, mai dezvoltat, cu atât autonomia părţilor constituente este mai redusă. Acest fapt poate fi observat la coloniile libere de Celenterate (grupul cuprinde hidrele şi meduzele), la care indivizii sunt atât de subjugaţi funcţie de care o deţin, atât de transformaţi şi contopiţi încât colonia pe ansamblu se comportă funcţional ca un singur individ, deşi structural reprezintă un ansamblu de indivizi extrem de modificaţi morfologic. Pe ansamblu sistemul se comportă ca un întreg, nu ca o sumă de subsisteme.

2

Echilibrul dinamic. Reprezintă reînoirea permanentă a subansamblurilor oricărui sistem deschis, datorită proprietăţii acestuia de a schimba atât energie cât şi materie cu mediul, fără a afecta însă funcţionarea întregului. Astfel, structura chimică a organismului viu se reînoieşte mereu, acesta fiind diferit ca şi compoziţia în diferite perioade de timp, dar acelaşi din punt de vedere funcţional. La o maşină în timp se schimbă majoritatea pieselor, se schimbă uleiul, se adaugă combustibil, dar ea e aceiaşi maşină.

Programul. Reprezintă constrângerile biologice ale unui organism viu (căutarea hranei, a adăpostului, a partenerului, etc.), cerinţe fundamentate pentru asigurare funcţionării acestuia. Există programe care asigură supravieţuirea individului şi programe care asigură supravieţuirea speciei. Îndeplinirea tuturor programelor depinde e condiţiile reale de mediu. Aceste programe descriu practic viaţa oricărei fiinţe vii de pe planetă cu o singură excepţie parţială, omul. Astfel, acesta poate îndeplini selectiv unele programe şi în acelaşi timp pe unele le poate suplini sau în alte cazuri poate adăuga alte programe situate dincolo de latura biologică.

Autoreglarea. Asigură funcţionare constantă (între anumite limite) a sistemelor biologice. Presupune o analizare a rezultatelor fiecărui proces, analiză realizată prin cunoscuta conexiune inversă. Aceasta constă practic în analiza periodică a rezultatelor diferitelor acţiuni şi ulterior modificarea sau reglarea acestora. Sistemele vii îşi reglează singure răspunsurile în funcţie de situaţii. Evident această analiză şi reglare nu implică nimic voluntar.

Heterogenitatea. Reprezintă diversitatea internă a sistemului, atât structurală cât şi funcţională. Gradul de diversitate a ansamblurilor diferă între diferite sisteme, chiar aflate la acelaşi nivel.

În concluzie, sistemele vii sunt sisteme deschise, informaţionale, având capacitatea de autoconservare, autoreproducere, şi apoi autodezvoltare şi autoreglare.

Celula, nivel organizatoric de bază al viului

Celula este considerată unitatea fundamentală de organizare a materiei vii. Toate fiinţele vii conţin celule, fie că sunt limitate la o singură celulă, fie sunt compuse dintr-un număr imens de celule. Primele sunt organisme unicelulare, celelalte sunt pluricelulare. Celula este o particulă de dimensiuni reduse, delimitată de mediu prin intermediul membranei care o înveleşte. Spaţiul intern, delimitat de membrană, conţine o soluţie apoasă concentrată de substanţe chimice, celula fiind capabilă de autoconservare şi autoreproducere.

Cele mai simple fiinţe vii actuale sunt reprezentate de celule independente. Nu există viaţă la un nivel inferior celulei. Acest fapt ridică

3

problema poziţie virusurilor în lumea materială legată de biologie. Virusurile sunt alcătuite în forma elementară dintr-o capsulă proteică şi acid nucleic, conţinut în interiorul acesteia. Însă, viruşii sunt lipsiţi de una dintre proprietăţile fundamentale ale vieţii, anume autoreproducerea. Astfel, virusurile se pot reproduce doar parazitând o celulă, obligând-o în fapt să le reproducă. Deci, viruşii reprezintă entităţi structural biologice, dar inerte, fiind lipsiţi de metabolism. Astfel, virusurile nu pot constitui o formă arhaică de organizare a materiei vii, fiindcă dacă necesită pentru reproducere prezenţa unor celule vii nu puteau să apară anterior apariţiei acestora. În realitate viruşii reprezintă fie o formă profund regresată datorită vieţii parazitare, fie elemente, fragmente din genom scăpate în timpul unei diviziuni de sub controlul celulei de origine şi devenite autonome. Dar fiindcă în orice caz provin din elemente vii, trebuie tratate ca elemente tangente viului.

Celulele sunt delimitate de mediul extern prin membrana celulară. În interior, conţin citoplasma, care la rândul său conţine sau nu organite celulare şi un nucleu diferenţiat sau nu. Informaţia genetică este localizată în cromozomi, diferiţi ca număr şi formă în funcţie de tipul celulei şi de grupul de vieţuitoare în cauză. Cromozomii constau din molecule de ADN şi proteine. Denumirea de cromozomi provine de la capacitate acestora de a se colora cu diferiţi coloranţi.

Celule actuale sunt de două tipuri: Procarite şi Eucariote. Procariotele nu prezintă un nucleu diferenţiat cu înveliş, materialul

genetic fiind reprezentat de un singur cromozom circular, situat difuz în citoplasmă. Procariotele sunt lipsite de organite citoplasmatice, precum cloroplastele sau mitocondriile. Procariotele conţin însă ribozomi. Sunt mai mici şi mai simple decât eucariotele. Sunt reprezentate de bacterii şi de alge albastre.

Eucariotele reprezintă marea majoritate a organismelor actuale. Au nucleul diferenţiat, delimitat de membrana nucleară, prezentând în interior mai mulţi cromozomi liniari, cel puţin doi în cazul celulelor somatice. De asemenea prezintă şi organite precum cloroplaste şi mitocondrii.

Apariţia vieţii

Până în prezent singura formă de viaţă cunoscută este cea de pe planeta Pământ, astfel încât toate discuţiile ulteriore se vor referi la aceasta. Sub aspect probabilistic viaţa există şi pe alte planete. Astfel, statistic vorbind la numărul imens de stele cu plantele aferente este imposibil ca viaţa să fie un fenomen izolat. În sprijinul acestei speculaţii matematice vin recentele descoperi ale unor resturi de bacterii pe roci provenite de pe planeta Marte, sau de substanţe

4

organice de pe meteoriţi. În orice caz viaţa pe Terra este bazată pe C, element prezent în toţi compuşii materiei vii.

Cele mai vechi forme de viaţă de pe pământ datează de acum aproximativ 3,5 miliarde de ani, fiind identificate în Africa de Sud. Acestea sunt reprezentate de procariote, deci de celule fără nucleu diferenţiat. Eucariotele (celule cu nucleu diferenţiat) apar abia acum 1,5 miliarde a ani, de când datează prima celulă la care s-a fosilizat şi nucleul individualizat. Deci, formarea eucariotelor a fost mai dificilă şi mai de lungă durată decât apariţia vieţii. Acest fapt este logic, datorită complexităţii eucariotelor faţă de procariote.

Substanţele din materia vie sunt prezente şi pe alte corpuri din spaţiul cosmic, pe meteoriţi, la fel cum erau prezente pe pământ la zorii formării vieţii. Într-o primă etapă de evoluţie, pământul era un corp cu o scoarţă lunară, cu temperaturi forte ridicate, cu o activitate vulcanică foarte ridicată. Vulcanii au eliminat cantităţi ridicate de diferite substanţe, şi în primul rând de vapori de apă. O dată cu scăderea temperaturii aceşti vapori au condensat, formând oceanul primordial. În acesta s-au dizolvat foarte multe substanţe din atmosfera iniţială. Astfel, în oceanul primordial erau dizolvate toate substanţele aflate ulterior în compoziţia vieţii. Aceste substanţe s-au grupat treptat, formând molecule organice simple sunt influenţa diferiţilor factori de mediu (temperatură, fulgere, radiaţii ultraviolete). Este important de subliniat faptul că toate substanţe organice necesare vieţii pot fi şi au fost produse şi în laborator folosind substanţele anorganice simple prezente în compoziţia oceanului primordial sub acţiunea factorilor de mediu de atunci. Astfel, numeroase experimente pe această temă au fost efectuate încă de acum mai bine de 50 de ani. Deci, în timp de baza unor de reacţii chimice repetabile în oceanul planetar s-au acumulat numeroase substanţe organice.

Ulterior, substanţele organice s-au agregat formând macromolecule. Obţinerea de macromolecule, similare celor proteice se poate realiza şi în laborator, utilizând ca energie căldura. Apoi substanţele macromoleculare s-au agregat în soluţii, formând coacervate sau microsfere. Acestea sunt aglomerări de substanţe organice separate de mediul înconjurător printr-o membrană proteică asemănătoarea cu membrana celulară. Trebuie din nou subliniat că asemenea fenomene sunt realizate şi în prezent în laboratoare. Coacervatele sunt relativ stabile, putându-se colora cu aceiaşi coloranţi ca şi bacteriile. Coacervatele cresc în volum, absorbind selectiv alte substanţe din mediu şi după atingerea unei anumite dimensiuni se divid în coavervate mai mici. Deci, la acest nivel deja sunt prezente caracteristicile principale ale vieţii, autoconservarea şi autoreproducerea. În prezenţa unor catalizatori, la nivelul coacervatelor apar reacţii cu eliberare de energie, deci un metabolism primitiv.

5

Cu alte cuvinte apariţia primelor formaţiuni cu caracteristicile viului a fost un proces eşalonat pe o lungă perioadă, petrecut într-un mediu care prezenta o serie de condiţii favorabile. Rostogolirea unei pietre pe panta unui munte o dată începută continuă până acesta ajunge la baza pantei. În esenţă, întâmplarea a făcut ca toate aceste condiţii să fie reunite în acelaşi timp şi în acelaşi loc. Aici sunt incluse şi condiţii planetare (distanţa faţă de soare, compoziţia planetei, etc.). În mod fundamental rostogolirea pietrei a fost posibilă datorită întâmplării – exact pe această planetă şi exact la timpul potrivit. Cu siguranţă există şi alte plante care să întrunească aceste condiţii, şi probabil că şi în cazul lor procesele de formare a vieţii au fost activate, conducând la apariţia unor forme de viaţă bazate pe C. După întrunirea tuturor condiţiilor, necesitatea statistică a realizării întâmplării a condus la scenariul prezentat mai sus. Cu alte cuvinte, dacă ai cărţile de poker, este statistic necesar ca întâmplător după un număr oarecare de combinaţii să se grupeze toţi cei patru aşi formând careul de aşi, sau şi mai greu să se grupeze crescător cărţile de aceiaşi culoare formând chinta regală.

Materia vie este rezultatul evoluţiei materii lipsite de viaţă, fiindcă după cum s-a precizat deja nu există o diferenţă chimică între materia vie şi cea nevie. Întâmplarea a fost anterioară apariţiei viului conducând la aceasta, oferind practic contextul favorabil, ulterior aceasta fiind canalizată de transformări, adaptări la mediu, cuprinse în fenomenul evoluţiei.

O probă indirectă a celor de mai sus este şi faptul că apariţia celulei eucariote este în fapt mai dificilă decât apariţia celulei procariote, fapt probat paleontologic de distanţa în timp dintre cele două evenimente. Dificultatea este şi una practică ştiinţifică. Astfel, dacă apariţia vieţii în forma ei elementară poate şi a fost demonstrată şi refăcută în laborator, formarea din aceasta a unei celule eucariote nu a fost posibilă. Astfel structura celulei eucaritote nu mai este rezultatul unor simple însumări şi acumulări cantitative ci este rezultatul unui salt evolutiv, complet nou, realiazând un alt plan organizatoric. Astfel, dacă structura nucleului celulei eucariote poate proveni din transformări treptate şi progresive ale structurii nucleoidului de la procariote, organitele celulare de tipul mitocondriei şi cloroplastului nu au echivalent la procariote.

Probabil, celula euocariotă a apărut din reunirea mai multor celule procariote primitive, astfel fiind rezultatul unor simbioze, sau mai exact endosimbioze, fiindcă partenerul principal i-a înglobat pe ceilalţi. Astfel, plantele sunt rezultatul a două simbioze (mitocondrie şi cloroplast) iar animalele a unei singure simbioze (mitocondria).

Dovada faptului că mitocondriile şi cloroplastele au fost cândva organisme procariote independente o reprezintă structura lor. Astfel, ambele organite prezintă ADN propriu structurat similar cu cel bacterian. De asemenea,

6

la nivelul mitocondriei reacţiile de oxidoreducere se desfăşoară la nivelul endomebranei, la fel ca şi la bacerii. De asemenea, mitocondriile se înmulţesc prin diviziune independentă de diviziunea celulei, diviziune precedată de replicare ADN - ului mitocondrial. Astfel, organismul eucariot a evoluat atât din transformarea treptată a unui procariot primitiv, cât şi prin înglobarea în acesta a unor alte procariote mai mici.

Ulterior, acum aproximativ 1 miliard de ani, apar eucariotele pluricelulare, fenomen după care diversificare lumii vii cunoaşte o viteză şi o exprimare deosebită. Organismele pluricelulare provin din eucariote unicelulare, iniţial prin intermediul unor forme coloniale, evoluţia conducând treptat spre subordonarea totală a celulelor componente în faţa sistmeului organizatoric superior. Deci, calea evoluţiei organismelor pluricelulare a fost specializarea treptată a celulelor unor forme iniţial coloniale. Acest fapt implică însă apariţia independentă a pluricelularelor din ramuri evolutive diferite de eucariote unicelulare (cu şi fără cloroplaste). Formarea pluricelularelor pe cale colonială este susţinută de evoluţia actuală a unor forme coloniale aparţinând eucariotelor. Astfel, la Celeteratele coloniale indivizii sunt uneori atât de specializaţi încât nu mai pot funcţiona independent. În acest caz, deşi anatomic vorbind colonia este alcătuită din numeroşi indivizi diferiţi anatomic, aceasta se comportă funcţional ca un singur supraindivid acţionând unitar, indivizii componenţi acţionând unitar, neputând funcţiona independent. Deci, fenomenul produs cândva la unicelulare se produce în prezent la unele grupe de pluricelulare simple.

Relaţia fiinţelor vii cu mediul

Orice organism viu este integrat lumea reală din jurul său, deci într-un anumit tip de mediu înconjurător, cu care întreţine relaţii, aflându-se în interdependenţă. Mediul înconjurător poate fi divizat în două componente: mediul abiotic şi mediul biotic. Mediu abiotic reprezintă totalitatea factorilor nevii care acţionează asupra unei fiinţe vii, iar mediul abiotic reprezintă alte fiinţe vii cu care aceasta intră în relaţii. Relaţia fiinţelor vii cu mediul este reciprocă. Fiecare component acţionează asupra fiecăruia, deci este vorba despre o relaţie bilaterală.

Influenţa viului asupra mediului abiotic este în general mai subtilă şi mai greu de observat. Totuşi se pot da câteva exemple cunoscute de oricine. Astfel, animalele care trăiesc în sol, îl modifică. Spre exemplu râmele sapă galerii, contribuind astfel la aerarea solului. Cârtiţele ridică muşuroaie modificând astfel microrelieful. În aceiaşi direcţie acţionează şi furnicile, care ridică muşuroaie de peste o sută de milioane de ani. Unele scoici perforează rocile cu

7

ajutorul unor substanţe chimice pe care tot ele le produc, săpând în acestea cavităţi în care se retrag. Castorii blochează cursuri de apă ridicând baraje. Mai greu de văzut şi oarecum indirect este faptul că unii munţi sunt formaţi de fiinţe vii. Astfel, rocile biogene (calcarele) sunt formate din resturi ale unor fiinţe vii (cochilii de scoici, melci, alge, sau protozoare, schelete etc.). După secarea bazinului acvatic în care sau format, aceste depozite se ridică în timp o dată cu formarea munţilor, astfel explicându-se spre exemplu faptul că resturi de melci marini apar în unii munţi.

În acelaşi timp, mediul abiotic acţionează extrem de facil asupra fiinţelor vii. Astfel, animale din diferite grupe, apărute în diferite etaje de timp, trăind în acelaşi mediu, dobândesc în timp aceiaşi formă, ajungând să arate la fel, fiindcă respectiva formă este singura potrivită în acel mediu. Exemplul cel mai cunoscut este dat de rechini (peşti), ihtiozauri (reptile) şi delfini (mamifere). În ciuda faptului că aparţin la trei grupe diferite de vertebrate, toate cele trei forme arată la fel, acesta fiind exemplul clasic de convergenţă adaptativă.

Astfel, toate trei formele de mai sus au corp hidrodinamic, alungit, prevăzut cu înotătoare, inclusiv cu o caudală dezvoltată. Inclusiv delfinii şi ihtiozaurii îşi dezvoltă o înotătoare dorsală, evident fără structura celei de rechin. Astfel anatomic toate trei grupe sunt similare, fiindcă aceasta este cea mai potrivită formă pentru un înotător liber în largul oceanelor. Dar asemănarea depăşeşte nivelul morfologic şi ajunge şi în cel fiziologic. Astfel, delfinul fiind mamifer naşte pui vii, dar peştele şi reptila depun în mod normal ouă. Evident pentru un animal care trăieşte în largul oceanului acest lucru nu este posibil, fiindcă respectivul ou ar cădea pe fundul mării, unde la mii de metri adâncime ar fi distrus. Astfel şi la unii rechini şi ihtiozauri apare viviparitatea, aceste animale născând pui vii. La rechini faptul este observabil şi în prezent, iar la ihtiozauri s-au găsit fosile de femele moarte în timpul naşterii. Ca o adaptare şi mai avansată, la rechini există chiar şi fecundaţie internă, organul copulator provenind din transformarea înotătoarei. Trebuie menţionat că această asemănare nu are un substrat genetic, cele trei forme fiind peşti, reptile şi mamifere, deci mult diferite genetic între ele.

Alt exemplu este asemănarea dintre lilieci (mamifere) şi pterosaurieni (reptile). Astfel, deşi diferiţi ca apartenenţă şi ca perioadă de timp, ambii formează maşini de zbor asemănătoare, constituite pe baza aceluiaşi principiu. Aparatul de zbor este constituit dintr-o cută a tegumentului situată între membre, laturile corpului şi coadă. La pterosaurieni un sigur deget susţine această aripă, iar restul sunt libere, la lilieci însă este invers. În cazul ambelor grupe corpul animalului este mic în raport cu aparatul de zbor, datorită imperfecţiunii acestuia, a incapacităţii de a ridica greutăţi mari.

8

Viaţa în medii lipsite de lumină duce la reducerea ochilor şi la depigmentarea corpului. Situaţii de acest fel se observă la animalele de peşteri, sau la formele abisale.

Şi la plante pot fi observate exemple similare. Spre exemplu, la plantele care trăiesc în zone aride, indiferent de grup, apar forme asemănătoare. Este vorba despre reducerea frunzelor şi transformarea acestora în ţepi, formarea la exterior a unei cuticule groase cu rol protector, dezvoltarea unor tulpini groase şi suculente, etc.

Datele de mai sus arată cât de transformabile şi modificabile sunt organismele vii, indiferent de grup, sub imperiul factorilor de mediu. În esenţă în acelaşi mediu, organisme diferite vor ajunge să arate la fel. În consecinţă, cu cât mediul continuă să se transforme şi organismul va continua să o facă, adaptându-se, în caz contrar va dispărea. Acesta este în esenţă motorul evoluţiei. Însă în cazul în care mediul este static şi restrictiv, viteza acestei transformări scade până la oprire. Astfel, animalele care trăiesc în medii conservative (în principal în zonele adânci ale oceanelor) supravieţuiesc şi rămân nemodificate lungi perioade de timp. Este spre exemplu cazul nautilului. Transformarea speciilor şi deci apariţia de noi specii este un proces de adaptare la schimbarea mediului. Inclusiv omul poate interveni şi modifica fiinţele vii, lucru făcut din cele mai vechi timpuri. Exemple edificatoare în domeniu sunt rasele de câini, de porumbei, sau soiurile de plante cultivate.

Adaptarea şi acomodarea

Adaptarea poate fi privită ca fiind ansamblul transformărilor pe care le parcurge o fiinţă vie, o populaţie sau o specie, vizând supravieţuirea într-un anumit mediu de viaţă. În ultimă instanţă adaptarea reprezintă mularea organismelor vii după factorii ecologici aflaţi în schimbare. Adaptarea presupune în final schimbări şi la nivelul genotipului, schimbări care vor fi transmise la generaţiile următoare. Deci, adaptările sunt remanente, servind la supravieţuirea multor indivizi într-un mediu amplu modificat şi cuprinzător, producându-se în timp.

Pe lângă adaptare există o formă mai puţin amplă de mulare după schimbarea mediului, numită acomodare. În fond este tot o adaptare, dar o adaptare care nu este inclusă în genotip, afectând astfel doar fenotipul. Evident, acomodarea priveşte un număr redus de indivizi, fiind utilă într-un mediu special şi în general limitat ca întindere, în cazul schimbării acestuia fiind înlocuite. Spre exemplu broaştele din apele termale s-au acomodat la temperatura uniformă şi constat ridicată a apei, astfel încât nu mai hibernează şi se reproduc tot anul. Dacă în apă cu temperaturi de 35 °C se introduc alte

9

broaşte din aceiaşi specie, acestea pier, în vreme ce broaştele din acele ape se comportă normal la respectivele temperaturi. În acest caz nu este vorba despre o adaptare ci despre o acomodare. Dacă broaştele din apele termale sunt introduse în ape netermale, acestea vor hiberna. Invers, dacă broaşte din ape netermale sunt introduse treptat în apele termale începând din zonele unde temperatura este mai mică, acestea se vor acomoda şi se vor comporta ca atare. Deci, în acest caz este vorba despre o acomodare fiziologică, evident reversibilă şi evident repetabilă la toate broaştele.

Conceptul de evoluţie biologică

Majoritatea celor care vorbesc despre evoluţie nu o înţeleg.Evoluţionismul este o teorie ce diferă, ce se modifică în diferite perioade

în funcţie de nivelul atins de ştiinţă, de cunoştinţele ştiinţifice aflate “la modă” şi în mare măsură în funcţie de nivelul (orizontul) de înţelegere al celor care o modifică şi o vehiculează.

Evoluţia este o realitate faptică, palpabilă, general valabilă în univers şi implicit şi în lumea vie. Evoluţia înseamnă dezvoltare, schimbare, transformare. Organismele vii au suferit o serie de modificări în timp, fiinţele actuale fiind urmaşii modificaţi mult al unora dintre fiinţele de demult.

Toate fiinţele vii interacţionează în permanenţă cu mediul de viaţă. Aceste interacţiuni pot îmbrăca o formă foarte evidentă, percepută de oricine. Un animal se hrăneşte, deci schimbă materie cu mediul. Influenţa mediului poate fi însă mult mai subtilă. Spre, exemplu, o scădere cu 0,5° C a mediei termice anuale poate cauza dispariţia unei specii iubitoare de căldură dintr-o regiune. Răspândirea speciilor pe glob este într-o foarte mare măsură tributară unor asemenea bariere climatice.

Organismele vii se află într-o permanentă interacţiune cu mediul, “încercând” să se adapteze la condiţiile mereu schimbătoare ale acestuia. În mediu apar în permanenţă factori noi, de natură a afecta vieţuitoarele. La aceste schimbări, organismele au două “opţiuni”, putând răspunde în două feluri: 1. fie se adaptează şi supravieţuiesc în continuare, 2. fie dispar. Speciile care din diferite motive nu se pot adapta schimbărilor din mediu dispar. Adaptarea presupune diferite modificări, prin care organismele fac faţă factorilor din mediu. Într-o mare măsură această corelaţie este motorul evoluţiei.

De multe ori se aruncă de către sceptici obiecţia că dacă este aşa, de ce nu mai evoluează şi în prezent lumea vie, de ce nu apar şi acum specii şi în primul rând - dacă e aşa, de ce nu evoluează omul şi în prezent, fiindcă de câteva mii de ani este la fel. Ei bine, aceste obiecţii nu sunt valide, fiindcă lumea vie evoluează şi în prezent. În primul rând evoluţia la nivel mare implică

10

mult timp (milioane de ani) şi apoi la scară mică, deci de evoluţie sub specifică, de transformare adaptativă nu este aşa, omul evoluând şi acum. Exemplele în acest sens sunt evidente, însă desigur nu spectaculoase. Astfel, înălţimea a crescut evident în ultimele sute de ani, forţa musculară scăzând în acelaşi timp. Acestea, corelate cu creşterea duratei de viaţă, sunt adaptări la un mediu mai puţin dur decât în trecut. Cât despre ideea de adaptare la un mediu artificial, aceasta este foarte uşor de observat. Astfel, dintre studenţii din anul I, nu toţi se adaptează la mediul universitar, întotdeauna unii renunţând la studii după primul an, deci dispar din acest mediu.

Evoluţia biologică nu trebuie, aşa cum în mod vulgar de multe ori este, înţeleasă ca fiind o complicare progresivă a vieţuitoarelor care evoluează spre perfecţiune. Evoluţia asigură supravieţuirea, organismele adaptându-se prin diferite modificări anatomice, este adevărat că de multe ori prin complicare anatomică. Dar, în multe cazuri evoluţia poate fi însoţită de o simplificare anatomică, prin adaptarea la anumite medii restrictive, cum este cazul paraziţilor. Evoluţia biologică nu are ca finalitate perfecţionarea anatomică, ci supravieţuirea, realizată prin diferite adaptări. Adaptările pot fi şi de natură fiziologică sau comportamentală, deci mult mai greu sesizabile. Un grup mai nou, considerat în mod clasic mai evoluat, nu este neapărat superior şi mai competitiv decât un grup mai vechi. Spre exemplu mamiferele au evoluat alături de marile reptile mezozoice (dinozauri) peste 100 de milioane de ani, dar nici o dată nu au ajuns dominante, fiind doar o componentă puţin importantă a biocenozelor. Mamiferele au ajuns să evolueze exploziv numai după dispariţia marilor reptile. Astfel, dacă la finele mezozoicului nu s-ar fi produs impactul cu meteoritul în urma căruia dinozaurii au dispărut, noi nu am fi acum aici.

Filogeneza reprezintă “filmul” evoluţiei unui grup de vieţuitoare, indiferent dacă este vorba despre specie, clasă, etc. Este “filmul” stadiilor de evoluţie, a momentelor importante de pe drumul evolutiv.

Ontogeneza este “filmul” stadiilor de dezvoltarea a unui organism individual.

Clasificarea lumii vii

În mare măsură, biologia are ca obiect de studiu recunoaşterea şi inventarierea vieţuitoarelor de pe glob, structura, dezvoltarea şi evoluţia acestora, precum şi răspândirea şi raportul lor cu mediul înconjurător. În scopul recunoaşterii şi inventarierii fiinţelor vii, biologia trebuie să grupeze diferite tipuri de vieţuitoare în anumite categorii similare, pentru ca acestea să poată fi facil recunoscute de toată lumea. Sistematica are ca obiect clasificarea fiinţelor

11

vii în categorii sistematice de diferite mărimi. Principala unitate de clasificare a fiinţelor vii este specia.

Specia este o realitate obiectivă. Sub aspect general, poate fi recunoscută ca valabilă de toată lumea. Astfel, orice om ştie că toţi porcii din gospodărie sunt porci, iar toate găinile sunt găini. Adică, porcii sunt o specie şi găinile sunt altă specie. Deci, speciile sunt uşor de deosebit între ele datorită unor caractere evidente oricui.

Specia poate fi definită ca o grupare de organisme înrudite între ele, prezentând o mare similaritate morfologică, funcţională şi comportamentală, capabile să se reproducă între ele având urmaşi viabili, dar fără a se putea reproduce cu organisme aparţinând altei specii. Deşi aparent suficient de cuprinzătoare, definiţia speciei prezintă totuşi o serie de fisuri. Există o serie de specii, foarte bine diferenţiate morfologic, dar care se pot reproduce între ele, dând naştere la hibrizi viabili şi fertili. Astfel, conceptul de specie are diferite valori la diferite grupe de animale, trebuind privit mai nuanţat. Specia este cu atât mai uşor de recunoscut şi mai bine conturată, cu cât grupul este mai evoluat.

Deşi aparent unitară, specia este alcătuită de multe ori dintr-o serie de subunităţi. Astfel, există mai multe rase de porci, denumite ştiinţific subspecii. Subspeciile reprezintă unităţi inferioare speciei, ai căror componenţi prezintă anumite deosebiri morfologice, dar se pot reproduce între ei. De asemenea, au fost descrise şi elemente de clasificare situate deasupra speciei, stabilite pe criteriul înrudirii dintre diferite grupe de specii. Astfel, porcii, iepurii şi caii sunt mai înrudiţi între ei decât cu găinile, prin simplu motiv că nasc puii vii, în vreme ce găinile depun ouă. Astfel, respectivele animale aparţin la două clase diferite, Mamifere şi Păsări, deci aparţin la două grupe situate deasupra speciei, grupe delimitate pe baza unor caractere diferite.

Unităţile de clasificare supraspecifice sunt: Genul, Familia, Ordinul, Clasa, Încrengătura şi Regnul. Specia ocupă locul central în sistemul de clasificare, fiind într-o mare măsură unitatea de clasificare cea mai naturală. Celelalte unităţi de clasificare sunt delimitate pe bază sintetică, în multe cazuri artificială. Sisteme de clasificare ale lumii vii au fost realizate din cele mai vechi timpuri, oamenii clasificând animalele după diferite criterii. Încă de pe vremea lui Aristotel, erau bine conturate mai multe grupe de animale, definite pe baza principalelor caractere. Şi în prezent există numeroase dispute asupra caracterelor celor mai importante pe baza cărora trebuiesc delimitate diferitele unităţi de clasificare supraspecifice. Unităţile de clasificare se numesc taxoni. Astfel, există taxoni infraspecifici (subspecia) şi supraspecifici (de la gen până la regn).

12

Linne, în secolul XVIII a introdus reguli de clasificare, stabilind nomenclatura binară. Astfel, numele fiecărei specii conţine două cuvinte. Primul, defineşte genul, iar cel de al doielea specia. Astfel, în România, Genul de broaşte Pelobates cuprinde două specii: Pelobates fuscus şi Pelobates syriacus. În cazul în care specia este fragmentată în susbpecii, la cele două nume se mai adaugă al treielea, numele subspeciei. Astfel, Pelobates syriacus balcanicus este subspecia care trăieşte în Peninsula Balcanică şi astfel parţial şi în România.

Formarea şi dispariţia speciilor

Lamark definea specia ca reprezentând o grupare de indivizi asemănători, proveniţi din alţi indivizi asemănători lor, care rămân neschimbaţi câtă vreme nu se schimbă condiţiile lor de existenţă. Astfel, specia este reală doar pe o bucată de timp şi nu este fixă etern. Schimbarea şi transformarea depinde de factorii de mediu.

Omul are tendinţa de a considera speciile ca fiind unităţi statice, etern nemodificate şi nemodificabile, reprezentând o realitate stabilă. Realmente, specia definită după criteriile de mai sus, este o parte a unui sistem aflat într-o transformare continuă. Specia are valoare pe care i-o conferim noi doar la un anumit moment în timp. Fiecare specie apare la un moment dat în timp şi inevitabil dispare la un moment dat. Este un proces comparabil cu curgerea unui râu. Observatorul care stă într-un punct de pe malul râului vede doar o parte limitată a acestuia. Dar, râul se formează undeva şi curge într-o anumită direcţie şi chiar în acelaşi punct curge în fiecare moment altă apă. Acest râu este timpul care curge, iar apa poate fi asemuită cu lumea vie. La o clipire din ochi vezi doar o parte a apei, la următoarea clipire altă parte.

Majoritatea speciilor care se cunosc, sunt sub formă de fosile. Adică, au trăit la un moment dat, au evoluat şi au dispărut. O specie poate să dispară atât prin transformarea treptată într-o altă specie prin diferite mecanisme, cât şi brusc, chiar fără urmaşi, în urma unei catastrofe (Dinozaurii au dispărut în urma impactului dintre un meteorit şi Pământ). În concluzie, datorită existenţei noastre limitate, noi vedem doar o parte statică dintr-un proces evolutiv continuu.

În acelaşi timp, în permanenţă se formează specii noi prin procesul de speciaţie. Cea mai răspândită modalitate de formare a speciilor, este speciaţia geografică. Fiecare specie este răspândită la nivelul unui teritoriu numit areal. La nivelul arealului specia nu este răspândită uniform pe întreaga suprafaţă a acestuia. În general în cadrul arealului există diferite grupări de indivizi în zonele cu condiţii favorabile. Respectivele grupări reprezintă populaţii.

13

Formarea noilor specii este precedată de izolarea geografică a unei anumite populaţii faţă de restul arealului speciei de provenienţă. În anumite circumstanţe, o anumită populaţie se poate izola de restul populaţiilor speciei în cauză, pierzând în acest fel posibilitatea de se reproduce cu restul indivizilor speciei. Datorită izolării, în timp, această populaţie va evolua spre o nouă specie, acumulând deosebiri morfologice faţă de specia de origine datorită existenţei în condiţii deosebite. În final, populaţia izolată geografic se va izola şi reproductiv faţă de specia de origine, devenind o specie nouă.

Evident, formarea de specii prin acest mecanism este un proces de durată, imposibil de surprins de un om pe durata vieţii acestuia. Formarea speciilor este precedată de izolarea unor populaţii, existând însă şi alte mecanisme de izolare decât cea geografică, spre exemplu izolarea ecologică. Speciaţia a fost teoretizată şi aplicabilă în principiu la organisme evoluate, cu reproducere sexuată. La formele primitive poate fi surprinsă de oricine adaptarea la factori de mediu, care chiar dacă nu culminează cu formarea de noi specii, reprezintă primul pas înspre aceasta, conducând la formarea de tulpini - echivalente cu rasele şi în principu cu subspeciile. Astfel, diferite bacterii se adaptează la antibiotice, proces în care se dezvoltă populaţii rezistente, numite tulpini. Acestea apar prin diferite mutaţii, care oferă mutantelor avantaje faţă de antibiotice, astfel respectivele bacterii devenind rezistente. Acest fapt se observă în prezent, fiind extrem de grav, întrucât mulţi agenţi patogeni au ajuns rezistenţi la medicamente.

Baza funcţională a vieţii. Metabolismul

Evident, fiind sisteme deschise, fiinţele vii schimbă cu mediul atât materie cît şi energie, schimburi care sunt suprapuse peste termenul de metabolism. Astfel, metabolismul reprezintă totalitatea schimburilor de materie şi energie dintre organismele vii şi mediu. Metabolismul este un set de funcţii elementare, necesare vieţii, în absenţa acestora viaţa încetând. Metabolismul implică două laturi diametral opuse, dar complementare şi indispensabile menţinerii vieţii. Cele două laturi sunt anabolismul (asimilaţia) şi catabolismul (dezasimilaţia). Anabolismul cuprinde sinteza substanţelor organice necesare menţinerii vieţii, iar catabolismul cuprinde descompunerea substanţelor organice vizând eliberarea energiei, energie folosită la asigurarea funcţiilor vitale.

În ceea ce priveşte procurarea substanţelor organice necesare menţinerii vieţii, fiinţele vii se împart în două categorii: 1. autotrofe, care sunt capabile să-şi sintetizeze singure substanţele organice pornind de la substanţe anorganice şi 2. heterotrofe, care nu pot să-şi sintetizeze singure substanţele organice şi în

14

consecinţă trebuie să le obţină de la organismele autotrofe. Evident, în sensul cel mai cunoscut, mai larg, plantele sunt autotrofe şi animalele sunt heterotrofe, deşi există şi plante heterotrofe. Autotrofele reprezintă producători, care introduc materie organică în ecosisteme, iar heterotrofii consumatori care trăiesc pe baza materiei organice produse de primii. La baza evolutivă a lumii vii există şi organisme mixotrofe, capabile să se comporte şi autotrof şi heterotrof în funcţie de situaţie. Este cazul euglenei verzi, care având clorofilă, la lumină se hrăneşte autotrof iar la întuneric heterotrof.

La rândul lor, organismele autotrofele sunt de două tipuri fotoautotrofe sau fotosintetizante şi chemoautotrofe sau chemosintetizante. Cele din prima categorie folosesc energia solară, iar celelalte energia chimică pentru a sintetiza substanţe organice din substanţe anorganice. Evident, cele mai răspândite sunt organismele fotosintetizante, deci plantele verzi, iar celelalte sunt reprezentate de organisme în general abisale, în orice caz prezente în habitate extreme, care folosesc energia rezultată din diferite tipuri de reacţii chimice. Fiindcă fotosintetizantele sunt de departe cel mai numeroase, ne vom referi doar la acestea, chemosintetizantele fiind echivalate din punct de vedere al finalităţii fiziologice a procesului de producere de substanţe organice din substanţe anorganice.

Astfel, în mod general în lumea vie există două procese opuse ca mecanism, având încă ca finalitate generală menţinerea vieţii, anume fotosinteza şi respiraţia. Fotosinteza este caracteristică plantelor, iar respiraţia lumii vii în ansamblu. Prin fotosinteză plantele creează substanţe organice pentru propriile nevoi, iar alte organisme consumă aceste substanţe organice. În procesul respiraţiei, ansamblul lumii vii îşi produce energia necesară menţinerii vieţii, prin degradarea unor substanţe organice.

Fotosinteza

Reprezintă procesul fiziologic prin care organismele autotrofe fotosintetizante sintetizează, cu ajutorul pigmenţilor asimilatori, substanţe organice, folosind pentru aceasta substanţe minerale, CO2, apă şi energie solară. În cadrul acestui proces rezultă ca produs secundar oxigen. Carbonul necesar sintezelor substanţelor organice este obţinut din CO2 (s-a precizat anterior că viaţa şi substanţele organice de pe pământ sunt constituite pe bază de carbon). Fotosinteza are loc în cloroplaste, pigmenţii asimilatori fiind reprezentaţi de clorofilă.

În prezent fotosinteza este larg răspândită în lumea vie, elementele necesare acestui proces pentru a produce substanţe organice (apă, energie solară, săruri minerale şi CO2) fiind larg răspândite. Totuşi, nu acesta a fost

15

modul primordial de nutriţie. Probabil, primele fiinţe se hrăneau heterotrof, absorbind substanţele organice disponibile din abundenţă în oceanul primordial. Prin intermediul fotosintezei energia solară este fixată pe pământ în substanţe organice. În acelaşi timp, datorită producerii de oxigen, fotosinteza a permis, de-a lungul timpului geologic, schimbarea compoziţiei atmosferei planetei şi prin aceasta a permis tranziţia vieţuitoarelor la mediul terestru. Fotosinteza se desfăşoară în cloroplaste, care după cum s-a văzut anterior reprezintă în fapt din punct de vedere filogenetic bacterii endosimbionte.

Respiraţia

Este procesul prin intermediul căruia celula vie produce energie prin intermediul descompunerii unor substanţe organice. Atât organismele autotrofe cât şi cele heterotrofe acumulează substanţe de rezervă. O parte din acestea sunt folosite la producerea de energie prin intermediul respiraţiei. Respiraţia are loc în permanenţă în celulele vii, atâta vreme cât acestea sunt vii. Energia produsă este stocată sub formă de legături macroergice de tipul ATP, formând astfel o rezervă folosibilă la nevoie. O mare parte a energiei este utilizată de celulă la procesele vitale. Astfel, o parte este transformată în energie electrică, fiind folosită la menţinerea potenţialului membranar şi implicit a excitabilităţii, deci a vieţii. Altă parte este folosită la diferitele sinteze din celule, deci la creştere şi dezvoltare. În fine, o parte se pierde sub formă de căldură, care la unele grupe de animale permite menţinerea temperaturii corporale constante.

Reacţiile de descompunere cu degajare de energie caracteristice respiraţiei au loc la eucariote în mitocondrii, considerate organite de conversie energetică. La procariote, care evident nu au mitocondrii, procesele biochimice caracteristice respiraţiei se desfăşoară la nivelul membranei interne a acestora, unde în fond sunt localizate şi în mitocondriile de la eucariote. Deci, în mitocondrie reacţiile oxidative ale lanţului respirator se desfăşoară la nivelul membranei interne pliată sub formă de criste a organitului. Acest fapt pledează în plus pentru originea bacteriană şi calea endosimbiontă de evoluţie a mitocondriilor de la eucariote.

Respiraţia, fiind în fond un proces de descompunere însoţit de degajare de energie poate avea loc în reacţii în care este implicat sau nu este implicat oxigenul. Astfel, există două tipuri de respiraţie: aerobă şi anaerobă. Respiraţia aerobă implică prezenta oxigenului molecular, fiind caracteristică majorităţii covârşitoare a vieţuitoarelor. Respiraţia aerobă constă în oxidarea totală a unei substanţe organice (în primul rând glucide) în prezenţa oxigenului molecular O2, din reacţie rezultând energie, CO2 şi apă. Astfel, schimbul de gaze dintre organism şi mediu constă în introducerea de O2 şi eliminarea de CO2 . Se poate

16

spune că dacă un motor de maşină arde benzină şi oxigen pentru a produce energie, celula vie arde în principal glucide şi oxigen pentru a produce energie.

Respiraţia anaerobă se realizează în absenţa oxigenului molecular atmosferic, fiind reprezentată de diferite tipuri de fermentaţii, caracteristice unor organisme inferioare (bacterii şi ciuperci). Este mult mai puţin eficientă energetic, în decursul procesului producându-se pe lângă energie şi CO2 şi alcool, acid lactic, etc. De asemenea în proces nu rezultă apă. Fiind mai neeficientă, pe lângă faptul că produce mai puţină energie, respiraţia anaerobă necesită o cantitate mai mare de glucide, deci mai mult combustibil. Tipul cel mai vechi filogenetic este respiraţia anaerobă, cea aerobă putând să apară doar după apariţia plantelor verzi, care în urma fotosintezei au produs O2, deci au permis saltul calitativ caracteristic aerobiozei.

Astfel, în esenţa ei, respiraţia este un proces de fiziologie celulară comun ansamblului lumii vii, nu un schimb de gaze în plămâni, aşa cum în mod eronat e văzut de mulţi. Schimbul de gaze este doar manifestarea externă cea mai evidentă, caracteristică organismelor complexe, realizată prin organe specifice în funcţie de grup, în vreme ce procesul celular este unul stabil în evoluţie. Amoeba sau planta respiră şi ele fără a avea aparate respiratorii. În fond aparatele respiratorii caracteristice multor grupe de animale nu sunt decât unităţi de schimb gazos dintre mediul extern şi mediul intern, necesare unor corpuri prea mari pentru ca gazele respiratorii să ajungă la fiecare celulă. Oricum, şi în acest caz gazele sunt duse de sânge tot la celule, unde are loc respiraţia celulară cu producere de energie.

Funcţiile fiinţelor vii şi elementele structurale elementare implicate în realizarea acestora

O fiinţă vie este vie atâta vreme cât este capabilă să interacţioneze, să aibă relaţii cu mediul. O dată ce fiinţa nu mai poate reacţiona la stimuli din mediu, încetează să mai fie în viaţă. Fundamentul acestui fenomen este reprezentat de excitabilitate. Excitabilitatea reprezintă capacitatea fundamentală a materiei vii de a răspunde la stimuli din mediu. Este proprietatea fundamentală a oricărei fiinţe vii, dar este mai evidentă la animale. Excitabilitatea este cel mai pregnant dezvoltată la ţesutul nervos, care a evoluat tocmai în direcţia îndeplinirii cât mai eficiente a acestei funcţii. Integrarea organismului în mediu este posibilă la orice nivel de evoluţie, datorită excitabilităţii.

În primă instanţă, răspunsul la stimulii din mediu se realizează prin modificarea polarizării membranei celulare, pentru ca apoi să poată apărea şi alte reacţii (fugă, ripostă, etc.). Fiinţele vii au membrana fiecărei celule

17

polarizată, negativă pe o parte şi pozitivă pe cealaltă. Când această polarizare nu mai există, organismul a murit. Acest biocurent este generat chimic, prin transportul unor ioni (sodiu şi potasiu) de o parte şi de alta a membranei, prin aşa numita pompă de sodiu-potasiu. Pompa funcţionează cu consum energetic, o mare parte a energiei produse de organism (prin respiraţie) fiind consumată la funcţionarea acestei pompe, şi implicit a menţinerii potenţialului de membrană, a excitabilităţii şi deci în ultimă instanţă a vieţii.

Organismele vii se află, câtă vreme sunt vii, într-o permanentă legătură funcţională cu mediul. Funcţiile organismelor animale pot fi grupate în trei categorii: 1. Funcţii de relaţie, 2. Funcţii de nutriţie şi 3. Funcţii de reproducere.

Fiecare tip de funcţie este îndeplinit de una sau mai multe sisteme, care reprezintă unităţi anatomice executoare a respectivei funcţii. Funcţia este însă îndeplinită şi în afara unui suport anatomic exprimat. Spre exemplu, un Protozoar este reprezentat de o singură celulă, deci nu poate avea plămâni cu care să realizeze schimburi de gaze cu mediul, dar el totuşi respiră, schimbul de gaze având loc pe toată suprafaţa corpului (deci a celulei), realizându-se prin difuziune la nivelul membranei celulare.

1. Funcţiile de relaţie

Asigură integrarea organismului în mediul de viaţă. Cuprind mai multe grupe de funcţii, îndeplinite la organismele animale evoluate de mai multe sisteme. Integrarea în mediu cuprinde în esenţă capacitatea fiinţei vii de a se informa asupra schimbărilor mediului, şi de a reacţiona la aceste schimbări în sensul asigurării supravieţuirii. Indiferent de nivelul de organizare şi de poziţia din sistemul de clasificare, funcţiile de relaţie presupun aceleaşi etaje de comandă.

Excitabilitatea. Reprezintă capacitatea fiinţelor vii de a răspunde la stimuli din mediu. Este prezentă la toată lumea vie, atât la animale cât şi la plante, deşi la plante este mult mai greu de sesizat răspunsul respectivului organism la factorii de mediu. Şi în cazul unei plante mecanismul este acelaşi, stimulul din mediu fiind perceput la nivelul membranei prin inversarea polarizării acesteia. În cazul unui organism pluricelular curentul electric este transmis la celulele învecinate. La plante răspunsul este în general restricţionat la schimbări fiziologice greu observabile. Totuşi există şi sunt bine cunoscute şi plante care reacţionează la stimuli din mediu rapid şi evident, precum mimoza, care îşi strânge frunzele atinse.

18

Evident, fiind unicelulare, protozoarele nu au sistem nervos, dar câtă vreme sunt vii sunt excitabile, deci recepţionează şi răspund în mod adecvat la diferiţi stimuli din mediu. Excitabilitatea este îndeplinită de membrană, polarizată diferit pe cele două feţe. Excitaţia produsă la un punct al membranei se transmite în general difuz la nivelul acesteia. Totuşi, se cunosc protozoare evoluate, la care în citoplasmă s-a dezvoltat un sistem specializat de organite (o reţea fibrilară), care transmite excitaţia rapid. Uneori, la nivelul acestor reţele apar grupări mari de fibre. De-a lungul reţelelor fibrilare sunt transmise excitaţii spre organitele locomotoare.

Evoluţia la animalele pluricelulare conduce spre formarea unui sistem specializat în direcţia îndeplinirii tot mai optime a cestei funcţii, anume sistemul nervos, un veritabil centru de comandă şi control al organismului. Sistemul nervos apare conturat anatomic de la Celenterate (meduze), dar funcţia sa este prezentă şi la Protozoare (animale unicelulare) chiar dacă în absenţa unei structuri specializate.

Sistemul nervos evoluează în direcţia dezvoltării cantitative şi calitative şi a centralizării. La formele primitive este difuz, împrăştiat în tot corpul, fără a prezenta un centru de comandă unitar. Pe parcursul evoluţiei însă se realizează un centru de comandă unitar, denumit creier. Astfel, se formează un sistem nervos central şi unul periferic, reprezentat de nervi distribuiţi în tot corpul, legând practic sistemul nervos central de toate sistemele efectoare şi de informare (organe de simţ). Partea centrală prezintă un segment numit creier de la care porneşte un cordon nervos în lungul corpului (la vertebrate numit măduva spinării). În acelaşi timp se formează un sistem nervos al vieţii de relaţie care integrează organismul în mediu, efectuând astfel funcţia primară filogenetică a acestuia. Alături de el apare un sistem vegetativ, orientat spre coordonarea activităţii interne, a organelor, în cazul organismelor complexe.

Alături de sistemul nervos, un rol important de centru de coordonare îl are sistemul endocrin, care cuprinde glandele cu secreţie internă. Acestea secretă hormonii, substanţe cu o definită structură, capabile să producă efecte definite, inclusiv comportamentale. La animalele evoluate sistemul nervos şi cel endocrin sunt în interdependenţă, influenţâdu-şi reciproc activitatea. La organismele simple şi la plante hormonii intervin în principal în reglarea creşterii şi dezvoltării organismului.

Sensibilitatea este capacitatea generală a fiinţelor vii de a prelua informaţii din mediu prin intermediul unor structuri specializate sau nespecializate, în vederea unei integrări optime în mediu. La formele unicelulare primitive sensibilitatea este în multe cazuri difuză, la aceasta servind întreaga suprafaţă celulară. La unele grupe însă, sunt prezente organite

19

specializate, reprezentate de organite cu rol tactil (pipăit), sub formă de cili tactili. Unele specii unicelulare au dispozitive fotoreceptoare, care servesc la perceperea luminii (stigma de la euglenă). Aceste dispozitive sunt reprezentate de grupări de pigment fotosensibil, asemănător celui din retina de la vertebrate, care reacţionează în prezenţa luminii, producând o excitaţie. Deci, acelaşi factor de mediu (lumina) este perceput printr-un mecanism funcţional asemănător, indiferent de nivelul de organizare al animalelor. Alte forme au organite pentru echilibru, reprezentate de cristale situate în citoplasmă sau în vacuole, care se deplasează în diferite direcţii, o dată cu deplasarea vieţuitoarei, semnalând astfel schimbarea poziţiei acesteia.

Integrarea organismului animal evoluat în mediu se realizează cu ajutorul organelor de simţ sau analizatorilor, care oferă sistemului nervos imaginea lumii înconjurătoare. Analizatorii prezintă un receptor cu o definită structură, capabil să recepţioneze şi să transforme în impuls nervos diferite forme de energie din mediu, impuls nervos care este transmis la creier. Astfel, ochiul ca receptor transformă lumina în impuls nervos, care este transmis apoi la creier.

Formaţiuni senzitive specializate există şi la plante. Astfel, acestea percep excitaţii mecanice (cu ajutorul perilor senzitivi), gravitaţie, lumină, etc.

Locomoţia este în fond răspunsul cel mai evident al unei fiinţe vii la diferiţi stimuli din mediu, fiind realizată prin diverse mijloace. Cea mai nespecializată formă de locomoţie este cea cu ajutorul pseudopodelor (pseudo = fals, podos = picior). Pseudopodele sunt prelungiri de diferite forme şi mărimi ale celulelor acelor organisme unicelulare prevăzute cu o membrană subţire şi deformabilă. Animalul emite un pseudopod, deci îşi prelungeşte corpul într-o anumită direcţie şi apoi se deplasează în totalitate în respectiva direcţie. În acelaşi mod se deplasează şi unele globule albe din sângele vertebratelor. Unele protozoare prezintă organite locomotorii specializate, reprezentate de cili sau flageli. Aceştia sunt extensiuni permanente, filiforme, şi stabile morfologic ale citoplasmei. Flagelii sunt prelungiri reduse numeric (chiar unul singur), lungi, situate în partea anterioară a corpului. Mişcarea elicoidală a flagelului sau flagelilor deplasează animalul anterior. Cilii sunt mult mai numeroşi şi mai scurţi decât flagelii, dar similari structural cu aceştia. Realizează mişcări, sincrone, vălurite, deplasând astfel animalul.

Mişcarea ca reacţie la un stimul din mediu cu valoare adaptativă este prezentă şi la plante, astfel floarea-soarelui se deplasează după lumină. Mişcări realizează şi plantele carnivore, care în contact cu prada îşi închid capcana.

Mişcarea este realizată de aparatele locomotorii în cazul animalelor evoluate. Acestea sunt diferite în funcţie de mediul de viaţă al animalului. Mişcarea poate fi sub formă de înot, zbor, fugă, târâre, etc., realizată prin

20

mijloace foarte diferite. Organele locomotorii evoluate se numesc membre, la formele primitive locomoţia fiind realizată cu ajutorul mişcărilor întregului corp (târârea unor viermi, etc.). Membrele diferă ca număr în funcţie de grupul de animale, dar sunt perechi (4, 6, 8), în mediul terestru fiind folosite membre articulate, deci formate din mai multe segmente unite mobil între ele. Membrele adaptate pentru zbor se numesc aripi, indiferent de structură sau origine, iar cele pentru înot înotătoare. Şi în cazul animalelor sesile (fixate) se realizează mişcări, dar aceste mişcări sunt legate de hrănire şi nu de deplasare. Organele locomotorii sunt acţionate de muşchi, alcătuiţi din elemente contractile.

Protecţia reprezintă răspunsul fiinţelor vii la factori de mediu nefavorabili sau chiar letali. Este realizată cu ajutorul unor organite specializate care oferă animalului protecţie atât faţă de alte organisme, cât şi faţă de factorii de mediu nefavorabili. Cele din a doua categorie pot fi considerate ca temporare, dezvoltându-se doar în situaţiile în care vieţuitoarea întâlneşte condiţiile de mediu nefavorabile, iar cele din prima categorie pot fi interpretate ca permanente, fiind prezente tot timpul vieţii. Protecţia împotriva condiţiilor nefavorabile se realizează prin metode pasive şi active. În prima categorie întră chiştii, ouăle durabile, seminţele, iar în a doua categorie migraţiile. Protozoarul închistat duce o viaţă latentă. La închistare animalul elimină apa, reducându-şi volumul, îşi retrage organitele şi secretă un perete chistic protector pluristratificat. Ieşirea din chist se produce în urma înmuierii peretelui chistic, o dată cu îmbunătăţirea condiţiilor de mediu.

Protecţia împotriva altor organisme este realizată cu ajutorul unor organe sau organitele de protecţie foarte diverse. Acestea sunt reprezentate de diferite filamente urticante sau veninoase, venin, dinţi, gheare, carapace. În esenţă există o modalitate de protecţie pasivă de tipul carapacei şi una activă reprezentată de atac.

2. Funcţiile de nutriţie

Menţin organismul în viaţă. Sunt reprezentate de producerea sau de ingestia de substanţe organice, respiraţie, circulaţie şi excreţie. Aceste funcţii sunt realizate de diferite substrate anatomice în funcţie de nivelul evolutiv.

Hrănirea În cadrul nutriţiei, plantele autotrofe absorb din sol substanţele minerale necesare pentru fotosinteză, prin intermediul rădăcinilor.

Hrănirea organismelor unicelulare este foarte diversă, existând specii care la lumină se hrănesc la fel ca plantele, prin fotosinteză, iar la întuneric se comportă ca şi animalele, înglobând diferite substanţe din mediu. Unele

21

protozoare se pot hrăni doar cu particule microscopice din mediu, pe care le absorb prin osmoză pe la nivelul membranei. Există însă specii care pot prelua (ingera) din mediu şi particule mari, fapt realizat prin fagocitoză. În cadrul fagocitozei, particula de hrană este învelită de extensiuni ale celulei protozoarului, rezultând o veziculă care conţine la interior hrana, alături de o mică cantitate de apă. Ulterior, vezicula pătrunde în interiorul corpului protozoarului, separându-se membrana celulară. Structura astfel rezultată se numeşte vacuolă digestivă, în interiorul acesteia vărsându-se enzime digestive produse de citoplasmă, care digeră hrana. Din vacuolă, substanţele folositoare sunt preluate în citoplasmă, iar cele nefolositore sunt eliminate la exterior, în momentul când vezicula reintră în contact cu membrana celulară. În mod similar procedează unele globule albe din sângele vertebratelor. La formele simple ingestia se face prin orice punct al celulei, dar la protozoarele evoluate la nivelul celulei apare o zonă specializată pentru acest proces.

În cazul animalelor pluricelulare nutriţia se realizează prin intermediul digestiei. Digestia implică ingestia unor substanţe organice din mediu şi prelucrarea acestora (descompunere mecanică sau chimică) până la nivelul la care pot fi absorbite de organism, fiind ulterior folosite la satisfacerea propriilor necesităţi energetice şi plastice. În esenţă, procesul constă în mărunţirea elementelor trofice din mediu până la nivelul în care să poată fi folosite de organismul în cauză. Există două tipuri de digestie: intracelulară şi extracelulară. În ultimul caz apare un compartiment, numit tub digestiv, delimitat de celule sau ţesuturi, în care se realizează mărunţirea alimentelor. Digestia extracelulară caracterizează formele evoluate. În acest caz, datorită ingestiei unor elemente trofice mari apare necesitatea mărunţiri rapide a hranei, apărând glande anexe ale tubului digestiv care secretă diferite enzime ce realizează descompunerea chimică a hranei.

Animalele (forme heterotrofe) se hrănesc cu fragmente mari de hrană, care astfel trebuiesc mărunţite în tubul digestiv înainte de a fi folosite de organism. La alte organisme heterotrofe de talie mai mică, precum ciupercile, acest lucru nu este necesar, ciuperca preluând direct materia organică aparţinând altor fiinţe vii prin absorbţie.

Formele parazite se hrănesc pe seama altor fiinţe vii, folosind fie materialul viu al respectivelor vieţuitoare, fie substanţele parţial digerate prezente în tubul digestiv al acestora. Formele saprofite folosesc materia organică a unor organisme moarte pe care le descompun, folosind substanţele organice din celulele acestora.

Respiraţia (schimburile de gaze) are ca manifestare extracelulară evidentă procesul de schimb de gaze dintre organism şi mediu, cu preluarea

22

oxigenului din mediu de către organism. Oxigenul este necesar în procesele de ardere din celule în urma cărora se produce energie. În acelaşi timp, prin respiraţie se elimină CO2, rezultat din arderi.

În cazul organismelor simple, în principal unicelulare dar şi unele pluricelulare, schimbul de gaze se realizează pe la nivelul membranei celulare, neexistând organite sau organe specializate. La animale sistemele respiratorii sunt foarte diferite în funcţie de grupul de animale, sau de mediul în care se face schimbul de gaze. În esenţă, între mediul extern şi mediul intern al organismul se interpune o membrană foarte subţire, permeabilă pentru gaze. Astfel în principal există sisteme respiratorii localizate, deci cu o poziţie fixă anatomic, de la nivelul cărora gazele respiratorii sunt transportate de sânge la ţesuturi. Este cazul branhiilor din mediu acvatic (prezente la melci, scoici, raci, peşti, broaşte, etc.) sau de plămâni în mediul terestru (melci, păianjeni, reptile, păsări, mamifere, etc.). În acelaşi timp există şi organe de schimb de gaze răspândite în tot corpul, care pe lângă rolul efectiv de schimb de gaze intervin şi în transportul gazelor la celule. Deci, aceste îndeplinesc şi rolul aparatului circulator din prima categorie, răspândindu-se până la celule, la aceste forme sângele transportând doar nutrienţi şi în foarte mică măsură gaze respiratorii. Acest sistem respirator este prezent la insecte (gândaci), fiind reprezentat de trahei, un sistem de tuburi distribuit în tot corpul animalului.

La plantele evoluate schimburile de gaze se realizează în principal la nivelul unor structuri specializate numite stomate. Acestea sunt formate din două celule ale epidermei între care se află o deschizătură prin care trec gazele. Sub acest sistem de află un spaţiu numit cameră substomatică care conţine aer. Existenţa stomatelor este o consecinţă a faptului că la majoritate plantelor epiderma este cutinizată, fiind astfel greu permeabilă pentru gazele respiratorii. Evident, la plante prin stomate este introdus şi CO2, necesar fotosintezei.

Circulaţia presupune transportul unor substanţe prin corpul fiinţelor vii. Este vorba despre substanţe folositoare transportate de la celulele care le-au produs sau le-au prelevat din mediu la tot corpul, dar şi despre substanţele nefolositoare care sunt transportate spre exteriorul corpului. La formele evoluate prin sistem sunt transportaţi şi hormoni.

Circulaţia, în cazul formelor unicelulare, presupune existenţa unor curenţi citoplasmatici, care deplasează nutrienţii şi gazele prin celulă, atât la protozoare cât şi la plantele inferioare.

La plantele superioare circulaţia nutrienţilor devine şi extracelulară, vizând tot corpul plantei, fiind realizată prin intermediul vaselor lemnoase şi liberiene. Primele conduc seva brută de la rădăcini la frunze (deci substanţele absorbite din sol şi necesare în fotosinteză), iar vasele liberiene conduc seva

23

elaborată de la organele fotosintetizante la întreaga plantă (deci substanţele produse prin fotosinteză la toate celulele). În afara acestui mecanism de transport, la plante există şi un transport din celulă în celulă al unor substanţe, întrucât celule plantelor sunt unite între ele prin punţi citoplasmatice (plamodesme).

La animale sunt transportate substanţele rezultate din digestie şi respiraţie la celule, sau direct la organitele în care se produce energie în cazul Protozoarelor. Sistemul circulator este reprezentat de un sistem de vase prin care circulă sângele, limfa sau hemolimfa la nevertebrate. În sistemul de vase sanguine sângele este pompat de un organ sau de organe contractile, numite inimă sau inimi. Evident aparatul circulator nu este prezent la toate animalele, ci doar la cele de dimensiuni mai mari, la care astfel este nevoie de un sistem de transport, la formele de dimensiuni mici transportul fiind realizat direct între celule. Astfel, aparatul circulator apare doar de la unele grupe de viermi. Sistemul de vase prin care circulă sângele poate fi închis sau deschis. În primul caz sângele circulă prin vase pe toată lungimea corpului, schimburile fiind realizate prin pereţii foarte subţiri ai acestor vase. În al doilea caz, în unele situaţii, sângele părăseşte vasele şi scaldă direct ţesuturile şi organele, schimburile dintre sânge şi acestea realizându-se direct, fără intermediul pereţilor vasculari.

Excreţia reprezintă eliminarea produşilor nefolositori, toxici, rezultaţi în urma metabolismului celular. În cazul cel mai simplu se realizează nespecific prin intermediul membranei celulare. Sistemele excretoare sunt foarte variabile în funcţie de grupul de animale. Excreţia protozoarelor se realizează cu ajutorul unor structuri specializate, numite vacuole pulsatile. Acestea sunt vezicule situate în interiorul citoplasmei, comunicând cu exteriorul celulei. În vacuolele pulsatile se acumulează substanţele nefolositoare, care sunt eliminate periodic la exterior, o dată cu umplerea vacuolei. Pe lângă rolul în excreţie, vacuolele menţin constantă concentraţia citoplasmei protozoarelor. Celula protozoarelor este mai concentrată decât apa dulce în care acestea trăiesc, astfel încât apa pătrunde pasiv în celulă prin membrană. Excesul de apă este eliminat prin vacuole, alături de substanţele nefolositoare rezultate din activitatea celulei. Aparatele excretoare preiau substanţele nefolositoare din mediul intern, în principal din sânge. Sunt foarte diverse morfologic în funcţie de grupul de animale, dar mecanismul funcţional constă în filtrarea unor lichide ale mediului intern.

Funcţiile de reproducere

24

Asigură perpetuarea speciei, deci îndeplinesc una dintre caracteristicile vieţii, anume autoreproducerea. Reproducerea se realizează prin două modalităţi: asexuată şi sexuată.

Reproducerea asexuată nu implică existenţa a doi parteneri, un anumit individ formând, prin diferite mijloace, descendenţi identici genetic cu el. Acest tip de reproducere este larg răspândită la formele primitive, devenind din ce în cea mai rară pe măsura avansării pe arborele filogenetic. Reproducerea asexuată lipseşte la formele evoluate de animale. Se poate realiza prin diferite modalităţi: diviziune, înmugurire, partenogeneză.

La plante în acest caz se deosebeşte o înmulţire vegetativă şi una asexuată. Primul caz este într-o mare măsură o formă de regenerare, putându-se produce în orice etapă de dezvoltare a plantei. Se realizează pornind de la diferite fragmente ale plantei, organe ţesuturi, sau chiar celule. Este reprezentat de diviziune celulară, fragmentare organismului, formarea de stoloni, etc. În al doielea caz sunt produse, doar într-o anumită etapă de dezvoltare a plantei, celule germinative specializate, numite spori. Aceştia sunt produşi fără participarea unor indivizi de sexe diferite, fiind foarte diverşi morfologic (există spori mobili flagelaţi şi spori imobili, etc.).

Reproducerea protozoarelor se realizează în principal asexuat, prin diviziune. Presupune scindarea unei celule iniţiale în două sau mai multe celule fiice. Cea mai răspândită este diviziunea binară, realizată în general după un anumit plan: longitudinal sau transversal. În cazul în care celula fiică este mai mică decât celula mamă, este vorba despre înmugurire.

La animalele pluricelulare, reproducerea asexuată este reprezentată, în cadrul grupelor primitive (spre exemple viermii) de regenerare, adică de refacerea individului sau a unor părţi ale acestuia pornind de la fragmente. De asemenea la hidre apare înmugurirea, adică formarea asexuată a unui nou individ pe copului unui individ preexistent. În cazul în care mugurele, ajuns la o anumită vârstă, se separă de organismul de origine, acesta va forma un nou individ independent. În cazul în care separarea nu se produce, se formează colonii, individul rezultat prin înmugurire, înmugurind la rândul său.

Partenogeneza este o formă aparte de reproducere asexuată, prezentă la formele cu sexe diferenţiate. Astfel, în acest caz femele pot produce urmaşi, tot femele, fără participarea masculilor. În acest caz ovulele produse de femele formează singure noi indivizi, începând să se dezvolte fără fecundaţie.

Reproducerea sexuată este forma evoluată de reproducere, caracterizată prin existenţa a două sexe diferite, mascul şi femel. Sexele sunt cu atât mai stabile şi mai diferenţiate morfologic cu cât specia este mai evoluată. La unele

25

grupe indivizii sunt hermafrodiţi, adică acelaşi individ are atât organe genitale mascule cât şi femele, dar în general sexele sunt separate. Reproducerea sexuată este de natură a mări diversitatea, crescând şansele de adaptare şi supravieţuire a urmaşului, fapt care explică larga răspândire a acestui tip de reproducere la formele evoluate. În esenţă, reproducerea sexuată poate fi privită ca un mecanism prin care se asigură o diversitate ridicată, deci şanse sporite de supravieţuire urmaşilor.

Reproducerea sexuată presupune combinarea a două celule sexuale, gameţi, proveniţi de la părinţi diferiţi. Astfel, noul individ începe de la o celulă numită celulă ou sau zigot, rezultată din unirea gameţilor de sexe diferite. Evident, aici apare o problemă, dacă de fiecare dată se unesc două celule, zigotul rezultat ar avea tot timpul număr dublu de cromozomi, fapt care s-ar repeta la fiecare fecundaţie. Evident acest fapt este imposibil. În consecinţă gameţii au întotdeauna jumătate din numărul de cromozomi al zigotului, sau altfel spus zigotul are număr dublu de cromozomi (două seturi de cromozomi, unul provenit de la gametul masculin şi unul de la cel feminin). Astfel, reproducerea sexuată este întotdeauna delimitată de cele două fenomene, formarea gameţilor cu reducerea numărului de cromozomi şi formarea zigotului cu dublarea numărului de cromozomi.

Existenţa în ciclul de viaţă al uneia şi aceleiaşi specii a două faze în cea ce priveşte numărul de cromozomi, implică practic o alternanţă de generaţii. Gameţii cu număr simplu de cromozomi sunt haploizi (n), alcătuind haplofaza, iar zigotul cu număr dublu de cromozomi este diploid (2n), alcătuind diplofaza. Între aceste două evenimente gravitează viaţa individului, existând forme cu întindere diferită a celor două faze, astfel cu generaţii diferite. Noul individ se formează dintr-o celulă ou sau zigot, rezultată din unirea gameţilor de sex opus. Procesul de unire se numeşte fecundaţie.

Cele două sexe posedă glande sexuale (genitale) cere produc gameţi sau celule sexuale. Gameţii se numesc în sensul cel mai larg - ovul în cazul femelei şi - spermatozoid în cazul masculului. La animale, glanda sexuală femelă se numeşte ovar iar cea masculină testicul, în general ambele fiind perechi.

La plante haplofaza se numeşte gametofit, iar diplofaza se numeşte sporofit. Sporofitul produce spori haploizi care vor forma singuri gametofitul, pe acesta la un moment dat se vor forma gameţii care, după fecundaţie vor forma zigotul deci vor reface sporofitul. Sporofitul produce spori, gametofitul gameţi. Chiar dacă în unele cazuri la plante sporii şi gameţii sunt identici morfologic, aceştia sunt deosebiţi fiziologic. Astfel, fiecare spor este capabil să formeze singur o nouă plantă, în vreme ce gameţii pot face acest lucru, doar după ce s-au unit şi au format zigotul.

26

În ceea ce priveşte ponderea diferitelor generaţii, există trei tipuri de alternanţă de generaţii, caracterizând trei grupe de organisme.

Organismele haplobionte sunt cele la care predomină haplofaza, deci organismul în sine este haploid. Este cazul unor alge şi ciuperci primitive. În acest caz, singurul diploid este zigotul, care imediat după formare, deci după fecundaţie, se divide reducţional, formând individul haploid care va produce spori haploizi.

Organismele diplobionte sunt cele la care predomină diplofaza, deci organismul în sine este diploid. Sunt reprezentate de animale şi de unele alge alge. În acest caz singurii haploizi sunt gameţii (spermatozoidul şi ovulul, restul organismului fiind diploid). Gameţii sunt produşi direct de organismul diploid şi în urma fecundării îl vor reface.

Organismele haplodiplobionte sunt intermediare între primele două categorii, cele două faze având lungimi diferite. Sunt reprezentate de plante şi de unele alge. În acest caz zigotul diploid produce un organism diploid cu durată şi dezvoltare variabilă în funcţie de grup. Prin diviziune reducţională la nivelul acestuia se formează spori. Sporii vor forma organisme haploide (gametofit), care după un timp vor produce gameţi. Din unirea acestor gameţi se va reface organismul diploid. La diferite grupe de plante predomină una sau alta dintre faze, una în general una dintre acestea reducându-se în diferite grade în favoarea celeilalte.

La primele două tipuri, numai una dintre faze este pluricelulară, la haplobionte diplofaza fiind redusă de o singură celulă (zigotul) iar la diplobionte haplofaza fiind redusă la un tip de celule (spermatozoizi sau ovule). În general, evoluţia duce la predominarea diplofazei, fiindcă aceasta prezintă caracterele de bază ale reproducerii sexuate, fiind rezultată din unirea a doi gameţi cu diferite origini, deci este cea care măreşte diversitatea şi implicit creşte şansele de supravieţuire ale urmaşilor.

În cazul algelor, la aceiaşi specie există şi spori şi gameţi asemănători morfologic, dar dacă fiecare spor poate reface singur o nouă algă, gameţii trebuie în mod obligator să se unească între ei înainte de a putea realiza acest lucru. La plante există forme cu gameţi egali morfologic şi forme cu gameţi inegali, unul mare şi imobil, numit macrogamet sau oosferă (echivalent cu ovulul) şi unul mai mic, mobil reprezentând gametul masculin numit microgamet sau anterozoid (echivalent cu spermatozoidul şi numit ca atare de unii).

În cazul animalelor, fecundaţia are două posibilităţi în funcţie de locul în care se desfăşoară, anume fecundaţie externă şi fecundaţie internă.

27

Fecundaţia externă se realizează la exteriorul corpului partenerilor, fiind în general caracteristică animalelor acvatice. Poate fi uşor observată la broaşte, la care femelele depun ovulele, iar masculul, situat pe spatele acesteia, depune sperma peste ovule, dar este larg răspândită şi la peşti şi la nevertebratele acvatice.

Fecundaţia internă este o adaptare la viaţa în medii în care fecundaţia externă este imposibilă, spre exemplu în largul oceanelor sau mediul terestru. Presupune introducerea gameţilor masculini în corpul femelei. Pentru acesta la masculi s-a dezvoltat un organ copulator, numit în general penis. În repaus acesta este în general situat în interior corpului, iar în timpul împerecherii este scos la exterior, mărindu-şi volumul. Acest fapt este realizat, în mod diferit în funcţie de grup, prin presiunea unor lichide ale mediului intern, sau de către muşchi. Sunt şi cazuri în care în acest scop se modifică organe preexistente, spre exemplu la rechini organul copulator formându-se din modificarea parţială a unor înotătoare.

În cazul hermafrodiţilor, acelaşi individ produce atât gameţi masculini cât şi feminini. Totuşi şi în acest caz este evitată autofecundare, adică gameţii masculi produşi de individ nu pot să fecundeze gameţi femeli produşi de acelaşi individ, fiindcă în acest caz s-ar anula practic caracterul şi avantajul reproducerii sexuate. La formele cu fecundaţie externă cele două categorii de gameţi se dezvoltă în perioade diferite, iar la cele cu fecundaţie internă are loc fecundaţia încrucişată, adică cei doi parteneri se comportă fiecare atât şi ca mascul cât şi ca femelă, fecundându-se reciproc. În general, sexele nu sunt foarte stabile, cel puţin la formele inferioare şi pe ansamblu problema stabilirii şi dezvoltării sexelor este una foarte complicată. La formele inferioare sunt cunoscute cazuri de schimbare a sexelor care în mod normal afectează anumite specii. Oricum, vertebratele, considerate cele mai evoluate animale, sunt în mod primordial sexual bipotenţiale, adică acelaşi individ poate deveni atât mascul cât şi femelă, diferenţierea finală fiind reglată de numeroşi factori.

Celula ou începe să se dezvolte, formând un embrion. În mediul acvatic în cazul fecundaţiei externe, dezvoltarea se realizează în exteriorul corpului, deci în mediul acvatic lichid. Este important de subliniat că indiferent de situaţie, mediul lichid este necesar fundamental pentru dezvoltarea embrionară. La organismele terestre embrionul este protejat în interiorul oului de o coajă groasă în interiorul căreia este “preluată” practic o parte din mediul lichid primordial, formând lichidul amniotic. Aceste animale, chiar dacă au avut fecundaţie internă, depun ouă în mediul extern, dezvoltarea făcându-se sub influenţa factorilor de mediu sau îngrijite de părinţi. Acest mod de dezvoltare, fără legături fiziologice cu genitorii, corespunde oviparităţii. Unele forme însă nu depun ouă, dezvoltarea realizându-se în corpul mamei, caz în care puii se

28

nasc vii, cea ce corespunde viviparităţii. În acest caz, între embrion şi copul mamei se stabilesc relaţii, acesta fiind hrănit în diferite moduri.

Reproducerea sexuată la animalele unicelulare (protozoare) are loc mai rar, dar se realizează prin diverse modalităţi, diferite în funcţie de grup. Şi în acest caz presupune înjumătăţirea numărului de cromozomi la elementele sexuate. La protozoare există două tipuri principale de reproducere sexuată: copulaţia şi conjugarea. Copulaţia reprezintă unirea completă şi definitivă a două celule de sex opus. Celulele sexuale pot fi identice, sau diferite morfologic. În cazul conjugării se realizează un schimb de substanţă nucleară între doi indivizi prin intermediul unei punţi citoplasmatice care îi uneşte temporar. Astfel, se poate afirma că se formează gameţi nucleari cu număr de cromozomi înjumătăţit, şi că aceştea se comportă ca atare.

Principale unităţi de clasificare şi direcţii evolutive ale lumii vii

În sistemele de clasificare mai vechi, lumea vie era împărţită în două regnuri, plante şi animale. Deosebirile dintre aceste erau aparent evidente. Astfel, plantele sunt imobile şi autotrofe iar animalele mobile şi heterotrofe. Dar, această evidenţă caracterizează doar formele evoluate, la bază celor două regnuri fiind plante mobile precum algele sau heterotrofe precum ciupercile sau animale fixe. Argumentul cheie devenea astfel unul biochimic, plantele având ca material de rezervă amidonul iar animalele glicogenul. Şi totuşi şi aici era o problemă, anume ciupercile au ca rezervă glicogenul la fel ca şi animalele, dar prin alte caractere se apropie şi de plante. Astfel, este evident că ciupercile nu sunt nici plante nici animale, ci un grup cu caractere distincte, probabil mai apropiat ca origine de animale, caracterele de asemănare cu plantele reprezentând o convergenţă datorată vieţii imobile, ciupercile formându-se foarte demult, când nici plantele nici animale nu erau diferenţiate corespunzător.

Astfel, relativ recent (la finele anilor 1960) sistemul de clasificare a fost îmbunătăţit, devenind mai natural. Acest sistem împarte lumea vie în 5 regnuri. Evident nici acest sistem nu este perfect, dar reflectă mai fidel tendinţele evolutive şi etajele atinse de diferite grupe de vieţuitoare pe parcursul evoluţiei. În modul cel mai general au fost diferenţiate 2 supraregnuri, care corespund celor două nivele fundamentale, procariot şi eucariot. Cele două grupe reprezintă etape evolutive evidente şi clar conturate, deci sunt unităţi naturale uşor de recunoscut. Din cele cinci regnuri, procariotele cuprind unul singur, iar eucaritele celelalte 4. În rest, fiecare regn este subîmpărţit în diferite încrengături, numeroase dintre acestea fiind unităţi artificiale, descrise pe criterii discutabile sau prea înguste. Astfel nu vom detalia unităţile artificiale

29

sau discutabile, ci vom enumera doar regnurile şi apoi principalele grupe naturale, deci unităţile evolutive reale şi distincte, urmând ca în rest şi în detaliu unităţile sistematice să fie descrise la diferite materii (microbiologie, botanică şi zoologie).

Supraregnul Procariota

Cuprinde procariotele, deci organismele fără nucleu individualizat şi fără organite celulare. Sunt cele mai vechi şi mai primitive vieţuitoare de pe pământ, atât ca timp de apariţie cât şi ca structură. Supraregnul cuprinde un singur regn, regnul Bacteria (Monera).

Regnul Bacteria

Bacteriile în sens larg sunt procariote unicelulare, doar în mod excepţional pluricelulare, fără alternanţă de generaţii. Nutriţia bacteriilor este atât autotrofă cât şi heterotrofă, realizată întotdeauna prin absorbţie, deci fără ingestie. Înmulţirea se realizează asexuat, prin diviziune. Peretele celular este prezent. Organitele locomotorii de tipul flagelilor lipsesc (chiar dacă uneori apar, respectivii flageli au structură forte simplă). Regnul este divizat în două subregnuri Arhebacterii şi Eubacterii.

Subregnul Arhebacteria (arhe = vechi, bacteria = bacterie, deci bacterii vechi)

Cuprinde bacterii deosebite, adaptate la medii extreme, având căi metabolice diferite de restul lumii vii. În acest grup sunt incluse bacteriile metanogene şi termoacidofile, ultime trăind în ape foarte acide, cu temperaturi de până la 90 ºC.

Subregnul Eubacteria (eu = adevărat, bacteria = bacterie, deci bacterii adevărate)

Cuprinde majoritatea încrengăturilor de procariote, având caractere tipice de bacterii. Aici sunt incluse pe de o parte bacteriile propriu zise şi pe de altă parte algele albastre, care în sistemele vechi de clasificare aparţineau regnului Plante. “Algele albastre” sunt procariote autotrofe, fotosintetizante. Şi în cazul bacteriilor propriu zise există forme autotrofe, inclusiv verzi. Undeva dinspre aceste grupe provin cloroplaste plantelor propriu zise, pe calea endosimbiotică. Bacteriile propriu zise sunt împărţite la rândul lor în numeroase grupe, care vor fi tratate la microbiologie. Astfel există bacterii alungite (bacili), rotunde (coci), spiralate (spirochete), etc.

30

Supraregnul Eucariota

Cuprinde organismele eucariote, deci cu nucleu diferenţiat, delimitat de citoplasmă prin intermediul membranei nucleare. În nucleu prezenţi cel puţin doi cromozomi. Alternanţa de generaţii este bine evidenţiată. Cuprinde 4 regnuri: Protoctista, Plante, Animale şi Fungi.

Regnul Protoctista (Protista)

Cuprinde organisme în cea mai mare parte unicelulare. Există însă atât forme coloniale cât şi pluricelulare, însă în toate cazurile lipsite de ţesuturi adevărate, deci diferenţiate. Sunt atât autotrofe cât şi heterotrofe (cu hrănire atât prin absorbţie cât şi prin înglobare). Este prezentă înmulţirea sexuată, generalizată la formele evoluate. În multe cazuri prezintă cili sau flageli.

Este un grup artificial, probabil singurul regn artificial, în care se pot desprinde trei linii evolutive distincte, una culminând cu plantele, una cu animalele şi una cu ciupercile. Sau, se poate spune că de la acest nivel se separă incomplet direcţiile evolutive din care vor proveni următoarele 3 regnuri. Cel puţin una dintre disjuncţiile din cadrul grupului este fundamentală, cea a ramurii plantelor, care implică o endosimbioză suplimentară care conduce la formarea cloroplastelor.

Întrebarea care statuează valabilitatea regnului este dacă acordăm sau nu importanţă hotărâtoare nivelului de organizare unicelular şi lipsit de ţesuturi şi dacă considerăm că respectivele organisme se deosebesc esenţial de eucariotele cu ţesuturi adevărate şi astfel trebuiesc separate. Trebuie menţionat că în mare parte la acest nivel deja se remarcă cele trei linii principale de evoluţie care culminează cu cel trei ramuri de eucariote evoluate. Din această perspectivă euglena verde nu este o formă intermediară între plante şi animale, ci o formă din grupul plantelor, deci din grupul cu o simbioză suplimentară, care însă păstrează şi modul arhaic de nutriţie. Considerăm că Regnul Protoctistelor este artificial aşa cum este formulat în prezent, animalele, pantele şi ciupercile fiind grupe bine conturate, distincte, la care nu atât diferenţierea ţesuturilor este caracterul definitoriu ci alte caractere, astfel încât cele trei regnuri ar trebui extinse şi la formele fără ţesuturi diferenţaite care întrunesc respectivele caractere. Totuşi din motive didactice, datorită acceptării largi a sistemului păstrăm grupul Protoctistelor şi îl tratăm unitar descriindu-i principalele linii şi direcţii evolutive.

Există şi punte de vedere care reduc grupul doar la formele unicelulare plasând diferitele tipuri de alge pluricelulare în cadrul plantelor, ceea ce pare

31

mai valabil, fiindcă diferenţele dintre acestea şi definiţia plantelor este lipsa embrionului şi a ţesuturilor adevărate şi marea diversitate, probabil ca rezultat al originii polifiletice. Oricum şi în acest caz Protistele rămân tot un grup scindat în cele trei direcţii evolutive importante, doar reduse la nivelul unicelular, iar grupurile problemă se mută la plante şi măresc diversitatea grupului.

Din considerente didactice, noi vom încadra toate încrengăturile de Protoctiste în trei grupe mari: grupul algelor eucariote de unde provin plantele, grupul protozoarelor de unde provin animalele şi grupul ciupercilor primitive de unde provin ciupercile, grup foarte legat de cel al protozoarelor.

Grupul “algelor” cuprinde numeroase încrengături de alge, atât unicelulare cât şi pluricelulare, inclusiv cu forme de talie foarte mare (chiar zeci de metri lungime). În trecut toate erau grupate la plante, dar acum au fost separate de acestea pe baza absenţei ţesuturilor adevărate. Sunt organisme autotrofe, formele primitive, unicelulare, fiind mobile, prevăzute cu flageli, formele pluricelulare fiind fixe, în acest caz mobili fiind de obicei doar sporii sau gameţii. Sunt situate pe nivele diferite de evoluţie, având origini diferite. Din acest grup fac parte albele roşi, brune, aurii, şi în fine algele verzi care reprezintă cele mai evoluate alge, din care provin pe două linii plantele. Grupele de alge diferă mult între ele nu doar anatomic ci şi fiziologic şi biochimic, multe reprezentând linii închise care nu au depăşit nivelul organizatoric de algă şi mediul acvatic.

Grupul “protozoarelor” cuprinde forme unicelulare tratate în trecut la animale cea ce în fond şi sunt, doar că sunt limitate la nivelul unicelular de organizare. Sunt heterotrofe, în general mobile, acvatice dar şi terestre, majoritatea libere dar multe forme sunt parazite. Grupează 4 direcţii evolutive, diferenţiate în primul rând după aparatul locomotor. Astfel, flagelatele prezintă flageli, fiind un grup nodal, cu caractere colective, cuprinzând şi forme apropiate de alge. Sarcodinele prezintă pseudopode, fiind un grup nespecializat. Ciliatele sunt grupul cel mai evoluat de protozoare, deplasându-se cu ajutorul cililor. Sporozoarele sunt un grup artificial, cu origine atât printre flagelate cât şi printre sarcodine, caracterele comune fiind un rezultat al adaptării la viaţa parazitară.

Grupul “ciupercilor primitive” cuprinde forme apropiate iniţial de protozoare, fiind forme heterotrofe, cu deplasare ameboidală, deci cu ajutorul pseudopodelor. Formele primitive, de tipul mixomicetelor, prezintă stadiu ameboid în ciclul de dezvoltare, fiind probabil forme de trecere între protozoare şi ciuperci, care reprezintă forme de protozoare intrate pe o direcţie evolutivă aparte şi adaptate la un mod de viaţă special, în direcţia pierderii mobilităţii.

32

Alături de acestea, şi oomicetele erau incluse în sistemele vechi la ciuperci, fiind formele primitive ale grupului din care provin ciupercile evoluate.

Regnul Plante

Cuprinde organisme pluricelulare, foarte diferenţiate morfologic, cu ţesuturi adevărate. Prezintă alternanţă de generaţii, ponderea acestora diferind între grupe. Uneori gameţii masculi sunt prevăzuţi cu flageli. Prezintă atât înmulţire sexuată cât şi asexuată. Majoritatea grupelor prezintă embrion. Plantele sunt autotrofe, fotosintetizante, uneori în mod secundar devenind parţial sau total heterotrofe (plantele parazite sau carnivore). Regnul cuprinde mai multe încrengături, grupate de noi în 4 linii evolutive: muşchi, ferigi, gimnosperme şi angiosperme.

Grupul Muşchi este subdivizat în 3 încrengături, reprezentând trei stadii evolutive diferite. Muşchii nu sunt total diferenţiaţi, neavând toate organele şi ţesuturile plantelor superioare. Pe ansamblu, muşchi sunt o ramură aparte de plante, reprezentând un grup evolutiv diferit, probabil paralel cu restul pantelor, având o origine diferită încă în cea ce priveşte grupul de alge verzi de provenienţă. Această diferenţiere constă în diferenţa ciclului de viaţă. Astfel, la muşchi predomină gametofitul, adică planta propriu zisă este reprezentată de haplofază. Deci muşchiul de pământ este gametofitul (n). La toate celelalte plante predomină sporofitul, deci planta în sine reprezintă diplofaza (2n). Datorită faptului că aparţin la generaţii diferite, organele muşchilor şi cele de la restul plantelor nu sunt omoloage, deci tulpina de muşchi ţine de gametofit iar cea de la plantele superioare de sporofit, astfel chiar dacă seamănă morfologic şi au aceiaşi funcţie sunt diferite ca origine. Muşchii sunt o grupă închisă evolutiv, din care nu provin alte forme.

Toate celelalte grupe de plante sunt opuse ca alternanţă de generaţii, la ele predominând sporofitul. Astfel subliniem din nou că plantele în sens strict au origine dublă. Cele trei grupe (ferigi, gimnosperme şi angiosperme) sunt o serie eşalonată, cea mai primitivă grupă fiind ferigile, din acestea provenind gimnospermele iar din ele angiospermele. Toate au corpul diferenţiat în organe adevărate (rădăcină, tulpină şi frunză) şi ţesuturi diferenţiate.

Grupul Ferigi reprezintă primele plante adaptate la viaţa pe uscat. Prezintă două generaţii independente şi deosebite morfologic, sporofitul care reprezintă feriga propriu zisă şi gametrofitul mult redus. Ferigile sunt grupate în 4 încrengături.

Grupul Gimnosperme cuprinde plantele cu sămânţă fără fruct, pinofitele sau coniferele cum sunt cunoscute de toată lumea. Sunt derivate din

33

ferigi şi reprezintă grupul de origine al plantelor cele mai evoluate, anume angiospermele. Sunt plante lemnoase, la care gametofitul este foarte redus, devenit dependent de sporofit. Practic, gametofitul este inclus în sporofit. Sporofitul este foarte dezvoltat, reprezentând planta propriu zisă.

Grupul Angiosperme cuprinde plantele cele mai evoluate, aflate în prezent la apogeul evolutiv, dominând lumea vegetală. La acest grup sămânţa este protejată de fruct. Gametofitul se reduce şi mai mult decât la gimnosperme, ajungând numai la câteva celule, fiind total dependent de sporofit. Astfel planta în sine este reprezentată de sporofit, fapt subliniind încă o dată direcţia evolutivă a principalului contingent de plante în sensul reducerii tot mai pronunţate a gametofitului în favoarea sporofitului.

Regnul Animale

Cuprinde organisme pluricelulare, diploide, la care singurele elemente haploide sunt reprezentate de gameţi (ovule şi spermatozoizi). Nutriţia este heterotrofă, caracterizată de ingestie. La formele evoluate este prezentă doar reproducerea sexuată, dar la cele mai primitive şi cea asexuată este larg răspândită. Formele primitive prezintă celule cu flageli, dar la cele evoluate acestea se limitează la gameţii masculini. Animale prezintă embrion, având etape de dezvoltare caracteristice, tot mai complicate pe măsura complicării structurale a grupului. Regnul reuneşte animalele cunoscute în trecut drept metazoare, deci pluricelulare, în opoziţie cu celălalt grup clasic de animale, cel unicelular, deci protozoarele.

Animalele cuprind numeroase grupe, având un număr extrem de ridicat de specii, atingând cea mai mare diversitate structurală, evoluţia biologică fiind înlocuită la unele forme de evoluţia psihică. Practic, la animale evoluţia biologică culminează cu apariţia unei noi funcţii, cea psihică. Vom descrie doar principalele stadii evolutive evolutive ale animalelor enumerând doar grupele mari, urmând ca restul să fie tratate la zoologie.

Întrucât în dezvoltare au stadiu embrionar, prima diferenţiere se face la nivelul de dezvoltare atinse de acesta. Astfel, pe parcursul dezvoltării animalelor se formează foiţele embrionare din care ulterior vor evolua organele şi sistemele caracteristice animalelor adulte. Majoritatea animalelor prezintă trei foiţe embrionare, numite ectoderm, endoderm şi între acestea mezodermul. Caracteristic este faptul că nu toate animalele ajung la nivelul de evoluţie la care să prezinte toate cele tei foiţe embrionare. Astfel, există animale care se opresc la stadiul de două foiţe (endoderm şi ectoderm). Acestea se numesc didermice sau diblastice fiind formele primitive, în opoziţie cu marea majoritate

34

a animalelor care sunt tridermice sau triblastice, deci la care s-au dezvoltat toate cele trei foiţe embrionare. Evident, formele evoluate sunt tridermicele.

Animalele didermice sunt mult mai reduse numeric, fiind reprezentate de două grupe, anume spongierii (bureţi de apă) şi celenteratele (polipi şi meduze).

Animalele tridermice cuprind tot restul lumii animale. În cadrul lor se pot separa două direcţii evolutive fundamentele, de mare vechime, care ulterior evoluează paralel, formele de vârf fiind echivalente, reprezentând rezultatul unor linii paralele. Cele două grupe se numesc protostomieni (proto = prima, stoma = gură) şi deuteostomiei (di = doi, stoma = gură). Deci, diferenţierea se realizează în funcţie de modul de formare a gurii în ontogeneză. La protostomieni gura este o formaţiune veche, formându-se din blastopor, iar la deuterostomieni este o neoformaţie (date suplimentare vor fi oferite la embriologie).

Protostomienii cuprind mai multe grupe de animale.Viermii sunt un grup artificial, divizat în trei direcţii evolutive. Viermii

plaţi sunt cei mai primitivi, fiind atât liberi cât şi paraziţi. Cuprind forme de tipul viermelui de gălbează. Viermi cilindrici au corpul alungit, fiind reprezentaţi spre exemplu de limbric, dar cuprind şi numeroase forme libere. Viermi inelaţi, precum râma au corpul împărţit în segmente care se repetă. Segmentele sunt în general identice anatomic şi funcţional. O structură de acest fel se numeşte metamerică, apariţia metameriei reprezentând un pas evolutiv important.

Moluştele cuprind animale cu corp moale, protejat de obicei de o cochilie. Cuprind mai multe grupe, dintre care cele mai răspândite şi deci mai cunoscute sunt melcii, scoicile şi caracatiţele.

Artopodele sunt cel mai diversificat grup de animale de pe glob, prezentând cele mai multe specii. Corpul lor este învelit într-o crustă foarte rezistentă, formând un exoschelet de diferite compoziţii şi durităţi, care protejează corpul moale al animalului. Majoritatea formelor sunt terestre. În sens larg sunt animale care se pot deplasa prin mers, prezentând astfel membre formate din articole mobile articulate de unde le vine şi numele. Cuprind pe de o poarte painjenii şi de pe altă parte racii, miriapodele şi insectele. Insectele sunt grupul cel bogat în specii din lumea vie cu o capacitate evolutivă remarcabilă, fiind singurele artropode care au dezvoltat locomoţia prin zbor.

Echinodermele sunt reprezentate de stelele de mare, fiind primul grup de deuterostomieni şi cel mai primitiv. În manualele de zoologie sunt plasate după insecte doar fiindcă sunt deuterostomieni, în rest fiind un grup primitiv, dar cu multe caractere particulare, rezultat al marii vechimi şi al evoluţiei speciale.

35

Cordatele cuprind animale prevăzute cu coardă dorsală, deci cu un ax longitudinal intern de susţinere a corpului. În cadrul cordatelor, cel mai important grup ca număr de specii şi diversificare sunt vertebratele. La aceste animale coarda dorsală este înlocuită de coloana vertebrală, care alături de celelalte elemente ale sistemului osos formează endoscheletul. Vertebratele sunt reprezentate de 5 grupe (peşti, amfibieni, reptile, păsări şi mamifere), care constituie etape evolutive distincte în cadrul grupului.

În mod clasic, animalele sunt separate în vertebrate şi nevertebrate (care reprezintă marea majoritate a animalelor) pe baza prezenţei sau absenţei coardei dorsale şi apoi a coloanei vertebrale. Acesta este o clasificare clasică la care nu se poate renunţa chiar dacă este în mare măsură artificială. Astfel, coarda dorsală ca precursor al coloanei vertebrale apare doar la unele deuterostoniene, nu la toate. Astfel, cel mai vechi grup de deuterostomieni (stelele de mare) nu au coardă dorsală, fiind incluse la nevertebrate dar sunt cu mult mai primitive decât insectele, deci decât vârful de evoluţie al protostomienelor. Deci disjuncţia dintre vertebrate şi nevertebrate apare practic undeva la baza deuterostomienelor.

Regnul Fungi

Cuprinde ciupercile, un grup aparte şi special de organisme vii. Aşa cum s-a precizat anterior, ciupercile sunt înrudite la origine cu protozoarele, deci cu animalele. Şi biochimic, prezenta glicogenului ca material de rezervă indică această apropiere. Totuşi, adaptându-se la un mod de viaţă imobil au căpătat în timp unele caractere de convergenţă cu plantele, motiv pentru care multă vreme au fost asociate cu acestea. În realitate ciupercile nu sunt nici plante şi nici animale, ci un grup aparte adaptat la un mod de viaţă original.

Ciupercile sunt organisme pluricelulare, dar deşi sunt alcătuite din diverse tipuri de celule nu formează ţesuturi adevărate. Sunt organisme haploide, dar unele sunt dicariotice, adică cei doi nuclei (de la gametul masculin şi de la cel feminin) nu fuzionează imediat după fecundaţie ci rămân independenţi multă vreme în celulă, fapt care reprezintă un caracter important al grupului. Nutriţia ciupercilor este heterotrofă, dar realizează prin absorbţie şi nu prin ingestie ca la animale. Reproducerea este atât sexuată cât şi asexuată. În sensul actual, ciupercile conţin o parte din ciupercile în sensul larg al clasificări anterioare, anume ciupercile superioare. Ciupercile sunt împărţite în trei gupe, care vor fi detaliate la botanică. Alături de aceste, în acest regn sunt incluşi şi lichenii, organisme rezultate în urma simbiozei dintre ciupercile din două grupe şi diferite tipuri de alge. Aceasta reprezintă o direcţie aparte de evoluţie a

36

regnului, prin care se poate spune că ciupercile au depăşit parţial restricţiile anatomice caracteristice.

În cazul clasificării în cinci regnuri trebuie să menţionăm câteva lucruri. Astfel, primele două regnuri au o filiaţie directă. Anume, regnul Protoctista provine din regnul Bacteria, chiar dacă cel puţin pe două linii. De asemenea, ultimele 3 regnuri provin toate din Protoctiste, dar între ele nu mai există legături directe. Astfel, atât plantele, animalele cât şi ciupercile provin din diferite grupe de Protoctiste, dar nu se trag unele din altele, ci sunt grupe surori, cu origine în acelaşi grup mare, dar în subgrupuri foarte diferite ale acestuia şi cu evoluţie distinctă.

De asemenea, trebuie menţionat că în acest sistem nu sunt incluse virusurile, ele nefiind considerate vii, deşi unii autori le consideră un regn aparte. Totuşi, cum am menţionat la momentul potrivit, în mod indirect virusurile aparţin lumii vii, provenind din aceasta, deci au o poziţie conexă cu sistemul lumii vii, fiind practic elementul cel mai apropiat, tangent, faţă de aceasta.

37