Günümüzde yaşam bilimi olarak tanımlanan biyoloji canlıların yapılarını, yaşamsal faaliyetlerini, davranışlarını, gelişmelerini, yeryüzündeki dağılışlarını, birbirleriyle ve çevreleriyle olan ilişkilerini inceleyen bilim dalıdır. Biyoloji, Yunanca “bios” (yaşam) ve “logos” (bilim) kelimelerinin birleştirilmesiyle oluşturulmuş bir kavramdır. Bilim (science) sözcüğü Latincede ‘’bilmek’’ anlamına gelen bir fiilden türetilmiştir. Bilim, doğal dünya hakkında soruları yanıtlamak üzere bilimsel araştırma tekniklerini kullanarak herkesin irdelemesine açık, geçerli ve güvenilir genellemeler ve açıklamalar ortaya koyan derli toplu bilgi birikimidir. Günümüzdeki teknoloji ve bilgi birikimi vasıtası ile biyoloji bilimi çoğu problemin çözümüne katkı sağlamaktadır. Bu problemler; canlılığın devam etmesini tehdit edebilecek olan gıda sıkıntısı, küresel ısınma, biyoçeşitlilikte azalma biçiminde sıralanabilir. Canlı bir organizmanın biyolojik yapısını tanımak bunlar gibi çoğu problemin çözümüne katkı sağlayacaktır.
Yaşayan organizmaları cansız nesnelerden ayırt etmek için bazı özelliklere bakmak gerekir. Örneğin ayçiçekleri ile çakıl taşlarını farklı kılan hücresel yapı, solunum, boşaltım vb. özellikleridir. Varlıkları temelde canlılar ve cansızlar olmak suretiyle ikiye ayırırız. Bir varlığı yalnızca bir veya birkaç özelliğine bakarak canlı veya cansız olarak ayırt edemeyiz.
Canlı varlıkların birçoğu aktif veya pasif olarak hareket edebilirken cansız varlıklar bir etki olmaksızın hareket edemez. Örneğin, deniz dalgalanırken hareket ediyor gibi görünse de bunu kendiliğinden yapamaz. Deniz yalnız bir etki (bir rüzgârın etkisi gibi) vasıtası ile dalgalanır. Cansız varlıklar da canlılar gibi atom ve moleküllerden oluşmuştur. Fakat bunlar, büyüme, üreme ve metabolizma faaliyetlerine sahip değildir.
Çevremize baktığımızda taşların, binaların, araçların vb. varlıkların cansız olduğunu; ağaçlar, insanlar gibi varlıkların ise canlı olduğunu gözlemleriz.
Doğal çevremizde çoğu canlı bulunur. Bu canlıların birçok özelliği ortaktır. Önceki yıllarda öğrendiğiniz bilgilerden bir varlığa canlı diyebilmek için hangi özellikleri taşıması gerektiğini hatırlayınız ve bu bilgileri kullanarak canlıların ortak özelliklerinin neler olabileceğini dostlarınızla tartışınız.
Bazı canlılar tek hücreli, bazı canlılarsa çok hücrelidir. Canlılık ile ilgili ortak özellikleri açıklarken canlıların temel birimi olan hücreyi inceleyerek işe başlayabiliriz. Çünkü hücre, bir canlının canlılık faaliyetlerini gösteren en ufak birimidir.
Bir varlığa canlı diyebilmemiz için o varlığın yanda verilen özelliklerden yalnızca birine sahip olmasına bakarak karar veremeyiz. Çünkü canlılar birden fazla canlılık özelliği gösterir. Bu özellikler, tek hücreli bir canlıdan en gelişmiş organizmaya kadar hepsinde gözlenir.
A. Hücresel Yapı
Hücre; canlının yapısal ve fonksiyonel olarak temel birimidir. Bazı canlılar tek hücrelidir: bakteri, amip, paramesyum, öglena gibi. Tek hücreli canlılar çıplak gözle görülemez. Bazı canlılar ise çok hücrelidir: mantarların çoğu, bitkiler ve hayvanlar gibi. Çok hücreli canlılar genelde çıplak gözle görülebilir.
Hücreler yapısına göre prokaryot ve ökaryot olmak suretiyle ikiye ayrılır. Çekirdeği ve zarlı organelleri bulunmayan hücrelere prokaryot hücre adı verilir. Bakteriler ve arkeler, prokaryot hücreli canlılardır. Çekirdeğe ve zarlı organellere sahip olan hücrelere ise ökaryot hücre adı verilir. Hayvanlar, bitkiler, mantarlar, algler, amip, paramesyum, öglena ökaryot hücreli canlılardır.
B. Beslenme
Canlıların enerji ihtiyaçlarını karşılamak ve yaşamlarını sürdürebilmek için gerekli maddeleri almasına beslenme adı verilir. Bütün canlıların beslenmeye ihtiyacı vardır. Canlılar enerji ihtiyaçlarını karşılamak, büyüyüp gelişmek, yapılarına katılacak maddeleri almak, yıpranan doku ve organlarını tamir etmek veya kimyasal reaksiyonmelerini düzenlemek için besinlere ihtiyaç duyar. Bazı canlılar besinlerini dış ortamdan hazır olarak alırken bazı canlılar da kendi besinlerini üretebilir.
Kendi besinini kendi üretebilen canlılara ototrof veya üretici canlılar adı verilir. Örneğin yeşil bitkiler, Güneş ışığını kullanarak kendi besinlerini üretir.
Kendi besinini üretemeyen canlılara ise heterotrof veya tüketici canlılar adı verilir. Mantarlar bu tür canlılara örnektir. Hayvanlar da heterotroftur. Heterotrof canlılar besinlerini üreticilerden veya diğer tüketicilerden sağlar.
C. Solunum
Canlılar yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duyar. Bu enerji hücre içerisinde besinlerin parçalanmasıyla elde edilen ATP (adenozin trifosfat) molekülünden sağlanır. ATP molekülündeki enerjinin açığa çıkarılma sürecine hücresel solunum adı verilir. Bütün canlılar hücresel solunum yapar.
Bazı canlılar ATP’yi oksijen kullanarak üretirken bazıları oksijen kullanmadan üretir. Organik besinlerden oksijen sayesinde ATP sentezlenmesine oksijenli solunum, oksijen kullanılmadan, farklı inorganik madde kullanılarak ATP sentezlenmesine oksijensiz solunum adı verilir. Oksijenli ve oksijensiz solunumda görev yapan elektron taşıma sistemi olmadan sınırlı miktarda gerçekleşen ATP üretim biçimine ise fermantasyon adı verilir. Fermantasyonda besinler, oksijen kullanılmadan laktik asit ya da etil alkol gibi organik maddelere yıkılır. Örneğin, ekmek hamurunu kabartan ve etil alkol fermantasyonu yapan, maya mantarıdır.
Ç. Metabolizma
Canlı hücrelerde gerçekleşen biyokimyasal olayların tamamına metabolizma adı verilir. Canlılar solunum ile elde edilen enerji vasıtası ile hareket, beslenme, üreme, boşaltım, solunum, dolaşım vb. olayları gerçekleştirir. Solunumda ufak moleküller yıkılarak enerji üretilir. Üretilen enerji ise yapım ve yıkım olaylarında kullanılır. Canlıdaki anabolizma (yapım) ve katabolizma (yıkım) olayları metabolizma şeklinde de tanımlanır. Anabolizma olaylarında ufak moleküllerin birleşmesiyle canlıya özgü büyük moleküller sentezlenirken katabolizma (yadımlama) olayında büyük moleküller ufak moleküllerine ayrılır. Fotosentez ve protein sentezi anabolizmaya örnektir. Sindirim ve solunum olayları ise katabolizmaya örnek verilebilir. Anabolizma ve katabolizma olayları canlının yaşamı süresince farklı hızlarda olabilir.
D. Boşaltım
Metabolizma olayı sonucunda oluşan atık maddelerin hücrelerden uzaklaştırılmasına boşaltım adı verilir. Tek hücreli canlılarda boşaltım hücre zarı ile olurken çok hücreli canlılarda ise özelleşmiş yapı ve organlar tarafından gerçekleştirilir. Tatlı sularda yaşayan amip, öglena, paramesyum gibi canlılarda hücre içine giren çok su, kontraktil kofullar ile hücre dışına atılarak boşaltım gerçekleştirilir. Çok hücreli canlılardan gelişmiş bitkiler, metabolizmasında oluşan atıkları terleme, damlama ve yaprak dökülmesi gibi faaliyetlerle atabilir. Ayrıca gelişmiş bitkiler kökleri ile atıklarını yaşadıkları ortama verir.
Bazı hayvanlarda boşaltım; terleme ile fazla su atılması, soluk verme ile akciğerlerden CO2 ve su buharının uzaklaştırılması, idrar ile zararlı atıkların atılması biçiminde gerçekleşmektedir. Terleme ve soluk verme tam bir boşaltım sayılmasa da boşaltıma yardımcı olaylardır.
E. Hareket
Uçağın hareket etmesi bize canlı olduğunu göstermez. Aynı biçimde, gezegenlerin hareket etmesi de hareketin, canlılığı açıklamada tek başına yeterli olamayacağının göstergesidir.
Canlılar yaşadıkları ortamlarda beslenmek, göç etmek, üremek, ışığa ve suya ulaşmak gibi çeşitli nedenlerle hareket eder. Hayvanlar bacak, kanat, yüzgeç gibi organları ve güçlü kkatiyenrıyla hareket ederken bitkiler hormonlar vasıtası ile ışığa ya da suya yönelme hareketi yaparak durumlarını değiştirir. Tek hücreliler, sil ve kamçı gibi yapılarıyla yer değiştirme hareketi yapar. Hayvansal organizmaların çoğu ve çoğu tek hücreli canlı aktif hareket ederek yer değiştirebilmektedir.
F. Uyarılara Tepki
Canlıların yaşadıkları ortamdaki fiziksel, kimyasal ve biyolojik faktörler ile canlının bulunduğu ortamda durum değiştirmesine neden olabilecek etkenler uyaran adını alır. Tüm canlılar çevreden gelebilecek bu uyarılara karşı reaksiyon gösterir. Canlıların gösterdiği reaksiyon şekillerinde farklılıklar görülür. Örneğin tatlı sularda yaşayan tek hücreli bir canlı olan amibin, beslenmek için besinlere yönelmesi bir reaksiyon örneğidir.
Bitki köklerinin suya ya da gübreye yönelmesi, hayvansal organizmaların irkilmesi, Venüs sinekkapan bitkisinin sinekleri yakalaması uyarana verilen reaksiyonlerdir.
Canlılardaki uyarılara verilen reaksiyon, canlıların çevreleriyle ahenk içinde olmasını ve organizmanın tümlüğünü sağlar. Doğru uyarana, doğru zamanda verilen reaksiyonler canlıların hayatta kalma ihtimalini artırır.
G. Büyüme ve Gelişme
Tüm canlılar büyür ve gelişir. Çok hücreli canlılarda büyüme ve gelişme, hücre bölünmeleri vasıtası ile canlıya yeni hücrelerin eklenmesiyle, var olan hücrelerin hacminin artarak büyümesiyle gerçekleşir. Tek hücreli canlılarda büyüme ise hücrenin kütlece ve hacimce artması ile gerçekleşir. Gelişme, canlının yaşam boyu geçirdiği değişikliklerin bütünüdür. Gelişme sonucu, canlının doku ve organları fonksiyonel olarak değişerek iş yapabilecek yetişkinluğa ulaşır. Örneğin elimizin uzayıp genişlemesi büyüme, parmak kkatiyenrının kaşığı tutup yemeği dökmeden ağza getirebilmesi gelişmedir.
Ğ. Üreme
Canlılar nesillerini devam ettirebilmek amacıyla ürer. Üreme, canlıların kendine benzeyen yeni canlılar meydana getirmesidir. Üreme, canlı neslinin devam etmesi için gerekli olup eşeysiz ve eşeyli olmak suretiyle iki biçimde gerçekleşir.
Eşeysiz üreme, genetik çeşitliliğe neden olmadan genelde bir hücreli ve bazı çok hücreli canlılarda görülen üreme biçimidir. Bir hücreli canlılardan olan bakteriler ikiye bölünerek kendine benzer yeni hücreler meydana getirir. Denizyıldızında merkezi diskten pay alarak kopan parçanın yeni canlı meydana getirmesi eşeysiz üremeye örnek verilebilir. Bazı mantar türlerinde, bazı bitki ve hayvanlarda da eşeysiz üreme görülür. Eşeysiz üreme sonucu, tek ana canlıdan genetik yapıları aynı olan yeni canlılar oluşur. Bu üremede kalıtsal çeşitlilik yoktur.
Eşeyli üreme; aynı türe ait dişi ve erkek üreme hücrelerinin çekirdeklerinin birleşmesiyle genetik yapısı farklı yeni bir canlının oluşmasıdır. Örneğin hayvanlar bu yolla eşeyli üreme yaparlar. Eşeyli üreme ile oluşan yeni canlı, kendisini meydana getiren her iki atasına ait kalıtsal özellikleri taşır. Bu nedenle eşeyli üremede kalıtsal çeşitlilik vardır. Bitkilerin tohum oluşturması, kuşların yumurtlaması, memeli hayvanların doğurması eşeyli üreme sonucu meydana gelen olaylardır.
H. Uyum
Canlıların çeşitli bölgelerde yaşayabilmesi, canlıların o bölgelere ahenk (adaptasyon) sağladığının göstergesidir. Canlıların bulundukları ortamdaki yaşama ve üreme olasılığını artıran kalıtsal özelliklerin bütününe ahenk adı verilir. Örneğin bukalemunların ortama göre renk değiştirmesi, kaktüslerin yapraklarının diken biçiminde olması, develerin hörgüçlerinde yağ depo edilmesi ve kutup ayılarının beyaz kürklü olması yaşadıkları ortama ahenk sağlayabildikleri kalıtsal özellikleridir. Bu özellikler nesilden nesile transfer edilir.
I. Homeostazi
Değişen iç ve dış etkenlere karşı organizmanın iç ortamını kararlı ve dengede tutmasıdır. Bu koruma neticesinde organizmanın iç ortamı sabit tutulur. Çevre şartlarındaki değişikliğe rağmen canlının iç dengesini kararlı ve değişmez tutmasına homeostazi adı verilir. Örneğin paramesyumda fazla suyun kontraktil kofullar ile dışarı atılması, insanlarda vücut sıcaklığının sabit tutulması, solunum ve boşaltım gibi olaylar homeostaziyi sağlamaya yöneliktir.
İ. Organizasyon
Canlıların bütünü belirli bir organizasyona sahiptir. Tek hücreli canlıların hücre içindeki yapılarının farklı görevler üstlenerek uyumlu çalışması belirli bir organizasyon oluşturur. Çok hücreli canlılarda ise atomlar molekülleri, moleküller organelleri, organeller hücreleri, hücreler dokuları, dokular organları, organlar sistemleri, sistemler de organizmayı oluşturur. Bu iş birliği canlıya zaman ve enerjiden kazanç sağlar.
