İçeriğe atla

Kendi kendine organizasyon

200 °C'de bir hidrotermal işlem sırasında mikron boyutlu Nb 3 O 7 (OH) küplerinde kendi kendine organizasyon. Başlangıçta amorf olan küpler, yukarıdaki modelde özetlendiği gibi kademeli olarak kristal yapılı 3 boyutlu ağlara dönüşür.[1]

Sosyal bilimlerde kendiliğinden düzen olarak da adlandırılan kendi kendine organizasyon, başlangıçta düzensiz bir sistemin parçaları arasındaki yerel etkileşimlerden bir tür genel düzenin ortaya çıktığı bir süreçtir. Yeterli enerji mevcut olduğunda, herhangi bir dış etken tarafından kontrol edilmeye ihtiyaç duymadan süreç kendiliğinden olabilir. Genellikle, pozitif geri besleme ile güçlendirilen, görünüşte rastgele dalgalanmalar tarafından tetiklenir. Ortaya çıkan organizasyon tamamen merkezi değildir ve sistemin tüm bileşenlerine dağıtılır . Bu nedenle, organizasyon tipik olarak sağlamdır ve önemli ölçüde bozulmaya dayanabilir veya kendi kendini onarabilir. Kaos teorisi, kendi kendini organizasyonu, kaotik bir öngörülemezlik denizinde öngörülebilirlik adaları açısından tartışır.

Kendi kendine organizasyon birçok fiziksel, kimyasal, biyolojik, robotik ve bilişsel sistemde gerçekleşir. Kendi kendine organizasyon örnekleri arasında kristalleşme, sıvıların termal konveksiyonu, kimyasal salınım, hayvan sürüsü, sinir devreleri ve karaborsa yer alır.

Görüldüğü Alanlar

Yerçekimi alanındaki konveksiyon hücreleri

Fizik

Fizikte kendi kendini organize eden birçok fenomen vardır, klasik fizikte faz geçişleri ve kendiliğinden simetri kırılması (kendiliğinden manyetizasyon ve kristal büyümesi gibi); Kuantum fiziğinde lazer,[2] süperiletkenlik ve Bose-Einstein yoğuşması gibi. Kendi kendine organize kritiklikte olan Dinamik sistemlerde, tribolojide, spin köpük sistemlerinde ve döngü kuantum yerçekiminde,[3] nehir havzalarında ve deltalarda, dendritik katılaşmada (kar taneleri), kılcal emmede[4] ve türbülanslı yapıda bulunur.[5][6]

Biyoloji

Kuş sürüsü, biyolojide kendi kendine organizasyon örneğidir

Biyolojide kendi kendine organizasyon,[7] proteinlerin ve diğer biyomakromoleküllerin kendiliğinden katlanmasında, lipid çift katmanlı zarların kendi kendine toplanmasında, gelişim biyolojisinde örüntü oluşumu ve morfogenezde, insan hareketinin koordinasyonunda, böceklerde (arılar, karıncalar ) sosyal davranışta gözlemlenebilir., termitler )[8] ve memeliler ve kuşlarda ve balıklarda sürü davranışı.[9]

Matematiksel biyolog Stuart Kauffman ve diğer yapısalcılar, kendi kendine organizasyonun doğal seçilimin yanında, evrimsel biyolojinin üç alanında, yani popülasyon dinamikleri, moleküler evrim ve morfogenezde rol oynayabileceğini öne sürdüler. Ancak bu, hücrelerde biyokimyasal reaksiyonların yürütülmesinde enerjinin temel rolünü hesaba katmaz. Herhangi bir hücredeki reaksiyon sistemleri kendi kendini katalize eder, ancak sürekli bir enerji girişine dayanan termodinamik olarak açık sistemler oldukları için basitçe kendi kendilerini organize etmezler.[10][11] Kendi kendine organizasyon, doğal seçilime bir alternatif değildir, ancak evrimin yapabileceklerini sınırlar ve evrimin daha sonra yararlandığı zarların kendi kendine toplanması gibi mekanizmalar sağlar.[12]

Canlı sistemlerde düzenin evrimi ve cansız sistemlerde düzenin ortaya çıkışının "Darwinci dinamik" adlı bir prensipe uydukları düşünülür. Bu prensip mikroskobik düzenin biyolojik olmayan ve termodinamik dengeden de çok uzak olan sistemlerde nasıl çıktığı düşünülerek formüle edildi. Daha sonra, RNA dünyasındaki en eski yaşam biçimlerine benzer olduğu varsayılan kısa, replike RNA molekülleri üzerinde düşünüldü. Biyolojik olmayan sistemlerdeki düzenin oluşumu ve RNA'nın kopyalanmasında altta yatan kendi kendine organizasyon süreçlerinin temelde benzer olduğu görülmüştür.

Kaynakça

  1. ^ Betzler (2014). "Template-free synthesis of novel, highly-ordered 3D hierarchical Nb3O7(OH) superstructures with semiconductive and photoactive properties" (PDF). Journal of Materials Chemistry A. 2 (30): 12005. doi:10.1039/C4TA02202E. 
  2. ^ Zeiger, H. J. and Kelley, P. L. (1991) "Lasers", pp. 614–19 in The Encyclopedia of Physics, Second Edition, edited by Lerner, R. and Trigg, G., VCH Publishers.
  3. ^ Ansari M. H. (2004) Self-organized theory in quantum gravity. arxiv.org
  4. ^ Yasuga (2021). "Fluid interfacial energy drives the emergence of three-dimensional periodic structures in micropillar scaffolds". Nature Physics. 17 (7): 794-800. doi:10.1038/s41567-021-01204-4. ISSN 1745-2473. 
  5. ^ Compare: Self-organization in Biological Systems. reprint. Princeton University Press. 2003. ISBN 978-0-691-11624-2. 9 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Nisan 2016. 
  6. ^ Cellular Automata: A Discrete Universe. World Scientific. 2001. s. 247. ISBN 978-981-238-183-5. 20 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Temmuz 2022. We have already seen ample evidence for what is arguably the single most impressive general property of CA, namely their capacity for self-organization 
  7. ^ Camazine, Deneubourg, Franks, Sneyd, Theraulaz, Bonabeau, Self-Organization in Biological Systems, Princeton University Press, 2003. 0-691-11624-5
  8. ^ Bonabeau (May 1997). "Self-organization in social insects" (PDF). Trends in Ecology & Evolution. 12 (5): 188-93. doi:10.1016/S0169-5347(97)01048-3. PMID 21238030. 25 Şubat 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 16 Temmuz 2022. 
  9. ^ Couzin (2003). "Self-Organization and Collective Behavior in Vertebrates" (PDF). Advances in the Study of Behavior. 32: 1-75. doi:10.1016/S0065-3454(03)01001-5. ISBN 978-0-12-004532-7. 20 Aralık 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. 
  10. ^ Fox (December 1993). "Review of Stuart Kauffman, The Origins of Order: Self-Organization and Selection in Evolution". Biophys. J. 65 (6): 2698-99. doi:10.1016/s0006-3495(93)81321-3. PMC 1226010 $2. 
  11. ^ Goodwin, Brian (2009). Travis, Joseph (Ed.). Beyond the Darwinian Paradigm: Understanding Biological Forms. Evolution: The First Four Billion Years. Harvard University Press.  r |ad1= eksik |soyadı1= (yardım); r eksik |soyadı2= (yardım)
  12. ^ Johnson (2010). "Self-organization, Natural Selection, and Evolution: Cellular Hardware and Genetic Software". BioScience. 60 (11): 879-85. doi:10.1525/bio.2010.60.11.4. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Biyoloji</span> canlıları inceleyen bilim dalı

Biyoloji ya da dirim bilimi, yaşamın bilimsel olarak incelenmesidir. Geniş bir kapsama sahip bir doğa bilimidir ancak onu tek ve tutarlı bir alan olarak birbirine bağlayan birkaç birleştirici teması vardır. Örneğin, tüm organizmalar, gelecek nesillere aktarılabilen genlerde kodlanmış kalıtsal bilgileri işleyen hücrelerden oluşur. Bir diğer ana tema ise yaşamın birliğini ve çeşitliliğini açıklayan evrimdir. Enerji işleme, organizmaların hareket etmesine, büyümesine ve çoğalmasına izin verdiği için yaşam için de önemlidir. Son olarak, tüm organizmalar kendi iç ortamlarını düzenleyebilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">RNA</span> nükleotitlerden oluşan polimer

Ribonükleik asid (RNA), bir nükleik asittir, nükleotitlerden oluşan bir polimerdir. Her nükleotit bir azotlu baz, bir riboz şeker ve bir fosfattan oluşur. RNA pek çok önemli biyolojik rol oynar, DNA'da taşınan genetik bilginin proteine çevirisi (translasyon) ile ilişkili çeşitli süreçlerde de yer alır. RNA tiplerinden olan mesajcı RNA, DNA'daki bilgiyi protein sentez yeri olan ribozomlara taşır, ribozomal RNA ribozomun en önemli kısımlarını oluşturur, taşıyıcı RNA ise protein sentezinde kullanılmak üzere kullanılacak aminoasitlerin taşınmasında gereklidir. Ayrıca çeşitli RNA tipleri genlerin ne derece aktif olduğunu düzenlemeye yarar.

Evrim, popülasyondaki gen ve özellik dağılımının nesiller içerisinde seçilim baskısıyla değişmesidir. Bazen dünyanın evrimi, evrenin evrimi ya da kimyasal evrim gibi kavramlardan ayırmak amacıyla organik evrim ya da biyolojik evrim olarak da adlandırılır. Evrim, modern biyolojinin temel taşıdır. Bu teoriye göre hayvanlar, bitkiler ve Dünya'daki diğer tüm canlıların kökeni kendilerinden önce yaşamış türlere dayanır ve ayırt edilebilir farklılıklar, başarılı nesillerde meydana gelmiş genetik değişikliklerin bir sonucudur.

<span class="mw-page-title-main">Biyofizik</span> Fiziksel bilimlerdeki yöntemleri kullanarak biyolojik sistemlerin incelenmesi

Biyofizik, biyolojik olayları incelemek için fizikte geleneksel olarak kullanılan yaklaşım ve yöntemleri uygulayan disiplinler arası bir bilimdir. Biyofizik, moleküler seviyeden organizma ve popülasyon seviyesine kadar tüm biyolojik organizasyon ölçeklerini kapsar. Biyofiziksel araştırmalar biyokimya, moleküler biyoloji, fizikokimya, fizyoloji, nanoteknoloji, biyomühendislik, hesaplamalı biyoloji, biyomekanik, gelişim biyolojisi ve sistem biyolojisi ile önemli ölçüde örtüşmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Yaşam</span> biyolojik süreçler gösteren canlıların bir özelliği

Yaşam veya hayat sinyalizasyon ve kendi kendini idame ettirme süreçleri gibi biyolojik süreçlere sahip olan maddeyi, bu özelliklere sahip olmayan maddeden ayıran bir niteliktir ve büyüme, uyaranlara tepki verme, metabolizma, enerji dönüşümü ve üreme kapasitesi ile tanımlanır. Bitkiler, hayvanlar, mantarlar, protistler, arkealar ve bakteriler gibi çeşitli yaşam biçimleri mevcuttur. Biyoloji, yaşamı inceleyen bilim dalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Abiyogenez</span> basit organik bileşikler gibi cansız maddelerden yaşamın ortaya çıktığı doğal süreç

Biyolojide abiyogenez veya yaşamın kökeni, yaşamın basit organik bileşikler gibi cansız maddelerden ortaya çıktığı doğal süreçtir. Hakim bilimsel hipotez, Dünya'da cansız varlıklardan canlı varlıklara geçişin tek bir olay değil, yaşanabilir bir gezegenin oluşumu, organik moleküllerin prebiyotik sentezi, moleküler kendini kopyalama, kendini birleştirme, otokataliz ve hücre zarlarının ortaya çıkışını içeren artan karmaşıklıkta bir süreç olduğudur. Sürecin farklı aşamaları için birçok öneri yapılmıştır.

Türümsü modeli fiziksel kimya çatısı altında kendi kendini kopyalayan varlıkların Darwinci evrim süreci açısından tanımlanmasıdır. Sadeleştirirsek; bir türümsü, geniş bir yavru kesitinin içinde ana-babadan farklı bir veya daha fazla mutasyonu içermesi beklenen yüksek mutasyon oranına sahip alt gruptur. Bu, evrimsel perspektif açısından genetik olarak aynen kopyalanmış yavrulara sahip bir genotipe sahip olan tür kavramı ile zıttır.

<span class="mw-page-title-main">Stuart Kauffman</span>

Stuart Alan Kauffman, Amerikalı teorik biyolog ve Dünya'da yaşamın kökeni ile ilgilenen karmaşık sistemler araştırmacısı. Kendisi en çok biyolojik sistemlerin ve organizmaların karmaşıklığının daha çok kendi kendine organizasyondan ve daha az Darwinci doğal seçimin denge dinamiklerinden kaynaklanabileceğini tartışmasıyla tanınmaktadır.

Ortak ata, evrimsel süreçte, birden fazla canlı türünün ortak genetik öncülü olan canlı. Modern biyolojide, Dünya üzerinde yaşayan ya da soyu tükenmiş birçok canlının, diğer alt canlı türlerinin ortak atası olduğu kabul edilir. Ayrıca tüm canlıların "evrensel bir ortak ata"dan ya da "ortak gen havuzu"ndan geldiği kabul edilir. Evrensel ortak ata kavramı, ilk kez 1859'da Charles Darwin'in Türlerin Kökeni kitabında ortaya atılmıştır.

Dünyadaki yaşamın evrimsel tarihi, fosil ya da günümüz yaşayan canlı organizmaların evrildiği süreçlerin izlerini takip eder. Yaşamın evrimsel tarihi, yeryüzünde yaşamın kökeninden, günümüzden yaklaşık 4,5 milyar yıl önceki bir tarihten, günümüze kadar uzanmaktadır. Günümüz tüm canlı türleri arasındaki benzerlikler, bilinen tüm canlı türlerin, evrim süreçleri içinde giderek birbirlerinden ayrıldığı ortak bir ataya sahip olduklarına işaret etmektedir.

Yaşamın evrimsel tarihi kronolojisi, gezegenimiz Dünya'daki yaşamın gelişmesini ve önemli başlıca olayları özetlemektedir. Daha ayrıntılı bir açıklama için Yerküre tarihi ve Jeolojik devir maddelerine bakınız. Bu makalede verilen tarihler bilimsel kanıta dayalı tahminlerdir.

<span class="mw-page-title-main">Evrim düşüncesinin tarihi</span> bilim tarihinin bir yönü

Evrim düşüncesi; türlerin zaman içerisinde değişmelerini ifade eden kavram olarak köklerini eski çağlardan; Yunanistan'dan, Roma'dan, Çin'den ve Orta Çağ İslâm biliminden alır. 17. yüzyıl sonlarında biyolojik taksonominin başlangıcıyla Avrupa'daki biyolojik düşünce; doğal teolojiye tam olarak uyan ve ortaçağ Aristo metafiziği kavramı olan, her türün kendi karakteristiği olduğunu öne süren özcülükten etkilendi. Diğer yandan Aydınlanma Çağı'nda evrimsel kozmoloji ve mekanik felsefe, fizik bilimlerinden doğa tarihine kadar yayıldı. Natüralistler türlerin çeşitliliğine odaklandı ve sonradan "soy tükenmesi" kavramı ile doğa görüşünün temelini sarsan paleontoloji ortaya çıktı. 19. yüzyılın başlarında Jean-Baptiste Lamarck, ilk tamamen biçimlendirilmiş evrim teorisi olan türlerin transmutasyonu teorisini ortaya attı.

Evrimsel gelişim biyolojisi, canlı türlerin ataları aralarındaki ilişkiyi belirlemek ve gelişimsel süreçlerin nasıl evrildiğini keşfetmek için farklı organizmaların gelişim süreçlerini karşılaştıran biyolojinin bir alt dalıdır. Bu anlamda evrimsel gelişim biyolojisi embriyonik gelişimin kökeni ve evrimini araştırarak tüylerin evrimi gibi gelişmeleri ve gelişim süreçlerini, yeni özelliklerin kazanılmasında ve ortaya çıkmasında nasıl etki ettikleri, gelişimsel plastisitenin evrimdeki rolü, ekolojik etkenlerin gelişime ve evrimsel değişime nasıl yol açtıkları, yakınsak evrimin ve homolojinin gelişimsel temelleri gibi konuları ele alır.

<span class="mw-page-title-main">Kladogram</span> ortak kökene sahip organizma grupları arasındaki ilişkileri göstermek için kullanılan diyagram

Kladogram, canlılar arasındaki evrimsel ilişkileri göstermek için kladistikte kullanılan diyagramlardır. Atalar ile soyundan gelenlerin nasıl ilişkili olduklarını ve ne kadar değiştiklerini göstermediğinden ötürü bir kladogram evrim ağacı değilse de birçok evrim ağacı tek bir kladogramdan çıkarılabilir. Kladogram farklı yönlerde dallanarak uzayan ve en son ortak atası olan bir grup organizma olan kladlarda sonlanan ve dal adı verilen çizgilerden oluşur. Çok çeşitli kladogram şekilleri olsa da hepsinin ortak özelliği diğer çizgilerden dallanan çizgilerdir. Çizgiler dallandıkları noktaya kadar izlenebilirler. Bu bağlantı noktaları üstündeki taksonlar tarafından paylaşılan ortak özellikleri gösterdiği sonucuna varılmış varsayımsal ataları temsil eder. Bu varsayımsal ata farklı özelliklerin, adaptasyonların ve diğer evrimsel özelliklerin evrimleşme sırası hakkında ipuçları verebilir. Her ne kadar böyle kladogramlar geleneksel olarak morfolojik özellikler temelinde şekillendirildiyse de DNA ve RNA dizileme verileri ile birlikte işlemsel filogenetik artık kladogramların oluşturulmasında tek başına ya da morfolojik özelliklerle bir arada kullanılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Matematiksel ve teorik biyoloji</span>

Matematiksel ve teorik biyoloji, biyolojinin bilimsel teorileri kanıtlamak için gerekli deneyleri yapmakla uğraşan deneysel biyoloji dalının aksine biyolojik sistemlerin yapılarının, gelişimlerinin ve davranışlarının altında yatan ilkeleri araştırmak için yaşayan organizmaların teorik analizlerini, matematiksel modellerini ve soyutlamalarını kullanan bir dalıdır. Bu alan aynı zamanda matematiksel yanını vurgulamak için matematiksel biyoloji ya da biyomatematik ya da biyolojik yanını vurgulamak için ise teorik biyoloji olarak da adlandırılır. Teorik biyolojinin odak noktası daha çok biyolojinin teorik ilkelerinin geliştirilmesi iken matematiksel biyoloji biyolojik sistemlerin incelenmesinde matematiği kullanır ama her iki terim de bazen birbirinin yerine kullanılabilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Esnemek</span> refleks

Esneme, ağzın genişçe açılıp akciğerlere yüksek miktarda hava çekildiği, daha sonra havanın yavaşça verildiği istemsiz bir reflekstir.

Hücrelerin evrimi, hücrelerin evrimsel kökenini ve daha sonraki evrimsel gelişimini ifade eder. Hücreler ilk olarak en az 3,8 milyar yıl önce, dünya oluştuktan yaklaşık 750 milyon yıl sonra ortaya çıktı.

<span class="mw-page-title-main">Biyolojik organizasyon</span> biyolojik bilimlerdeki karmaşık yapı ve sistemlerin hiyerarşisi

Biyolojik organizasyon, indirgemeci bir yaklaşım kullanarak yaşamı tanımlayan karmaşık biyolojik yapıların ve sistemlerin organizasyonudur. Aşağıda ayrıntıları verilen geleneksel hiyerarşi, atomlardan biyosferlere kadar uzanmaktadır. Bu şemanın daha yüksek seviyeleri genellikle ekolojik organizasyon kavramı veya hiyerarşik ekoloji alanı olarak adlandırılır.

<span class="mw-page-title-main">Hücresel olmayan yaşam</span> hücresel bir yapı olmadan var olan yaşam

Aselüler yaşam olarak da bilinen hücresel olmayan yaşam, yaşam döngüsünün en azından bir kısmında hücresel bir yapı olmadan var olan yaşamdır. Tarihsel olarak, çoğu yaşam tanımı bir organizmanın bir veya daha fazla hücreden oluşması gerektiğini varsaymıştır, ancak bazıları için bu, artık gerekli görülmemektedir ve modern kriterler diğer yapısal düzenlemelere dayanan yaşam biçimlerine izin vermektedir.

İlk evrensel ortak ata, her modern hücre dahil olmak üzere, son evrensel ortak atanın (LUCA) ve onun soyundan gelenlerin en eski atası olduğu düşünülen hücresel olmayan bir varlıktır. FUCA aynı zamanda LUCA'nın hiçbirinin modern torunları olmayan eski kardeş soylarının da atası olacaktır.