生物组织的复杂性和综合水平

如这个例子所示,单位的物质组织和集成到水平的日益复杂;这是一个被称为概念综合水平的组织。让研究人员描述了综合水平的组织进化从无生命的动画和社会世界(Novikoff, 1945)。更高的综合水平更为复杂和演示比降低综合水平变化和特点。这些水平是基于物理基础,似乎由亚原子粒子的最低水平。为了研究遗传学,然而,我们不需要考虑物体微小的亚原子粒子。相反,综合水平的光谱范围从大分子到人群最相关(图1)。

图1:生物物质可以被组织成层次的增加复杂性。

许多不同种类的大分子是用于构建细胞,进而可以组织到组织。组织构成器官,和几个器官可能紧密相关的功能器官系统,如消化系统。一个复杂的有机体与不同的功能包含多个器官系统。一个单一物种的多个生物可以组成一个群体,称为人口。许多不同种类的数量形式多样的社区,社区共享相同的地理空间是一个更大的生态系统的一部分。地球的生物圈是由许多不同的生态系统。

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细节图

生活本身是一种自然属性的一个示例。例如,单细胞细菌是活的,但是如果你单独的大分子结合创建细菌,这些单位不是活着。大分子的根据我们的知识,我们将无法预测,他们可以结合起来形成一个生活生物,我们也无法预测的所有特征产生的细菌。

因此,我们对物理和化学性质的理解在低水平的组织帮助我们理解只有一些属性的生物体,防止使用简化的方法。无论我们如何理解生命系统的物理和化学,我们必须认识到,生命系统,和其他综合水平高,有新的和独特的属性是通过下级单位的组合产生的物质(Novikoff, 1945)。同样,我们对新出现的属性的理解上级不帮助我们理解的属性较低的水平,因为每个综合水平的组织都有自己的特殊结构和涌现性。

作为一个例子为什么简化方法失败,考虑函数一个细胞在多细胞生物。即使我们理解细胞的功能,但这并不意味着我们完全理解生物体的生理机能。毕竟,每一个细胞的活性是影响其他细胞组织的活动,在机体器官和器官系统。细胞因此不再孤立,及其集成到一个系统为系统提供紧急属性(Novikoff, 1945)。

让我们考虑一下如何的影响等位基因根据不同层次的组织。在大分子级别,一个等位基因编码DNA,这是转录到另一个高分子,核糖核酸,然后翻译到第三个高分子,蛋白质。因此,你可以研究DNA序列,RNA表达,或在大分子蛋白表达水平。现在,想象一下,这个特定的等位基因编码的蛋白质己糖激酶。在细胞水平上,己糖激酶帮助分解葡萄糖的糖酵解途径,为细胞提供能量。糖酵解途径是一种自然属性,函数,因为许多酶形成单个细胞的生化途径。接下来,细胞表达己糖激酶等位基因可以组织到组织,如骨骼肌。在器官系统层面,骨骼肌在有机体维持运动。现在,想象一下,这样的等位基因与其他行动一致等位基因songbird创建肌肉的能量。等位基因的行为在所有这些水平与其他进程可以集成鸟允许复杂的运动,如飞行。飞行是一种自然属性的一个例子,存在于有机体的级别而不是在较低的水平。更高的人口水平,等位基因也可能帮助鸟类同步他们的喂养,新陈代谢、肌肉运动和飞行模式允许迁移在一群。

一个非常小的变化在一个高分子可以在有机体产生深远的影响,甚至是人口,当放大通过水平的复杂性。例如,当一个干扰如遗传突变介绍了在任何水平,它可以影响所有的更高水平的组织。这种干扰的影响可以是严重或微不足道。例如,基因突变,或改变一个DNA基础在一个单一的基因可以导致疾病,如囊性纤维化和杜氏肌萎缩症在人类有机体的水平。

这意味着,生物体的背后的机制表型可以观察到比它小综合水平。同样,下级物质的变化可以产生一个表型可观察到的在更高的综合水平。因此,表现型只能根据定义的综合考虑。例如,一个突变基因可以观察到的变化在DNA和蛋白质大分子水平。在组织层面上,相同的突变可能导致组织学的变化。与此同时,在生物体的水平,这种突变可能导致行为变化。由于这些原因,每个综合水平必须研究这一水平的工具,称为维度的分析。此外,改变或改变任何一个级别的变更必须相关高水平(Novikoff, 1945)。

因此,理解疾病上级表型或行为需要我们研究变化在许多不同的综合水平使用适当的方法。遗传学家,化学、生物化学、分子生物学、组织学和生理学都很重要。广泛的培训在所有这些技术允许一个遗传学家研究紧急在不同层次的交互。