Vida é uma característica que distingue entidades físicas que têm processos biológicos, como processos de sinalização celular e autossuficiência, daquelas que não têm, seja porque tais funções cessaram (morreram), ou porque nunca tiveram tais funções e são classificadas como inanimadas. Existem várias formas de vida, como plantas, animais, fungos, protistas, arqueas e bactérias. A biologia é a ciência que estuda a vida. Atualmente não há consenso quanto à definição de vida. Uma definição popular é que os organismos são sistemas abertos que mantêm a homeostase, são compostos de células, têm um ciclo de vida, sofrem metabolismo, podem crescer, se adaptar ao ambiente, responder a estímulos, reproduzir e evoluir. Outras definições às vezes incluem formas de vida não celulares, como vírus e viroides.
A abiogênese é o processo natural da vida que surge de matéria não viva, como compostos orgânicos simples. A hipótese científica predominante é que a transição de entidades não vivas para vivas não foi um evento único, mas um processo gradual e de complexidade crescente. A vida na Terra apareceu pela primeira vez há 4280 milhões de anos, logo após a formação do oceano, há 4410 milhões de anos, e não muito depois da formação da Terra, há 4540 milhões de anos. As primeiras formas de vida conhecidas são microfósseis de bactérias. A vida na Terra provavelmente descende de um mundo de RNA, embora a vida baseada em RNA possa não ter sido a primeira vida a existir. O clássico experimento de Miller e Urey, de 1952, e pesquisas semelhantes demonstraram que a maioria dos aminoácidos, os constituintes químicos das proteínas usadas em todos os organismos vivos, podem ser sintetizados a partir de compostos inorgânicos sob condições semelhantes àquelas encontradas na Terra primitiva. Moléculas orgânicas complexas ocorrem no Sistema Solar e no espaço interestelar e elas podem ter fornecido matéria-prima para o desenvolvimento da vida na Terra.
Desde seus primórdios, a vida na Terra mudou seu ambiente em uma escala de tempo geológica, mas também se adaptou para sobreviver na maioria dos ecossistemas e condições. Alguns microrganismos, chamados extremófilos, prosperam em ambientes físicos ou geoquimicamente extremos que são prejudiciais à maioria das outras formas de vida na Terra. A célula é considerada a unidade estrutural e funcional da vida. Existem dois tipos de células, procarióticas e eucarióticas, ambas consistindo em citoplasma fechado por uma membrana e contendo muitas biomoléculas, como proteínas e ácidos nucleicos. As células se reproduzem por meio de um processo de divisão celular, no qual a célula-mãe se divide em duas ou mais células-filhas.
No passado, houve muitas tentativas de definir o que se entende por "vida" por meio de conceitos obsoletos como força ódica, hilomorfismo, geração espontânea e vitalismo, que agora foram refutados por descobertas biológicas. Aristóteles é considerado a primeira pessoa a classificar os organismos. Mais tarde, Carl Linnaeus introduziu seu sistema de nomenclatura binomial para a classificação das espécies. Eventualmente, novos grupos e categorias de vida foram descobertos, como células e microrganismos, forçando revisões dramáticas da estrutura das relações entre os organismos vivos. Embora atualmente conhecida apenas na Terra, a vida não precisa se restringir a ela, e muitos cientistas especulam sobre a existência de vida extraterrestre. O conceito de vida artificial é definido por uma simulação de computador ou uma reconstrução feita pelo ser humano de qualquer aspecto da vida, que é frequentemente usada para examinar sistemas relacionados à vida natural. A morte é o término permanente de todos os processos biológicos que sustentam um organismo e, como tal, é o fim de sua vida. O termo extinção descreve a morte de um grupo ou táxon, geralmente uma espécie. Os fósseis são os restos ou vestígios preservados de organismos.
Definições A definição de vida tem sido um desafio para cientistas e filósofos, com muitas definições variadas apresentadas. Em parte, isso ocorre porque a vida é um processo, não uma substância. Isso é complicado pela falta de conhecimento das características das entidades vivas, se existirem, que possam ter se desenvolvido fora da Terra. Definições filosóficas de vida também foram apresentadas, com dificuldades semelhantes sobre como distinguir os seres vivos dos não vivos. Definições legais de vida também foram descritas e debatidas, embora geralmente se concentrem na decisão de declarar um humano morto e nas ramificações legais dessa decisão. Até 123 definições de vida foram compiladas. Uma definição parece ser favorecida pela NASA: "um sistema químico autossustentável capaz de evolução darwiniana". Mais simplesmente, a vida é, "matéria que pode se reproduzir e evoluir conforme dita a sobrevivência".
Biologia
miniaturadaimagem|As características da vida Uma vez que não existe uma definição inequívoca de vida, a maioria das definições atuais em biologia são descritivas. A vida é considerada uma característica de algo que preserva, favorece ou reforça sua existência no ambiente determinado. Essa característica exibe todos ou a maioria dos seguintes traços:
Homeostase: regulação do ambiente interno para manter um estado constante e estável; por exemplo, suar para reduzir a temperatura; Organização: ser estruturalmente composto por uma ou mais células, que são as unidades básicas de vida; Metabolismo: transformação de energia pela conversão de produtos químicos e energia em componentes celulares (anabolismo) e decomposição de matéria orgânica (catabolismo). Os seres vivos requerem energia para manter a organização interna (homeostase) e para produzir os outros fenômenos associados à vida; Crescimento: manutenção de uma taxa maior de anabolismo do que catabolismo. Um organismo em crescimento aumenta de tamanho em todas as suas partes, em vez de simplesmente acumular matéria; Adaptação: a capacidade de mudar ao longo do tempo em resposta ao ambiente. Essa habilidade é fundamental para o processo de evolução e é determinada pela hereditariedade do organismo, dieta e fatores externos; Resposta a estímulos: uma resposta pode assumir várias formas, desde a contração de um organismo unicelular a substâncias químicas externas, até reações complexas envolvendo todos os sentidos de organismos multicelulares. Uma resposta é frequentemente expressa por movimento; por exemplo, as folhas de uma planta voltadas para o sol (fototropismo) e quimiotaxia; Reprodução: a capacidade de produzir novos organismos individuais, seja assexuadamente partir de um único organismo parental ou sexualmente a partir de dois organismos progenitores.
Esses processos complexos, chamados de funções fisiológicas, têm bases físicas e químicas subjacentes, bem como mecanismos de sinalização e controle essenciais para a manutenção da vida.
Definições alternativas Do ponto de vista da física, os seres vivos são sistemas termodinâmicos com uma estrutura molecular organizada que podem se reproduzir e evoluir conforme dita a sobrevivência. Termodinamicamente, a vida foi descrita como um sistema aberto que faz uso de gradientes em seu entorno para criar cópias imperfeitas de si mesmo. Outra forma de colocar isso é definir a vida como "um sistema químico autossustentável capaz de sofrer evolução darwiniana", definição adotada por um comitê da NASA que tenta definir a vida para fins de exobiologia, a partir de uma sugestão de Carl Sagan. Um dos principais pontos fortes dessa definição é que ela distingue a vida pelo processo evolutivo e não por sua composição química.
Outros têm um ponto de vista sistêmico que não depende necessariamente da química molecular. Uma definição sistêmica de vida é que as coisas vivas são auto-organizadas e autopoiéticas (autoprodutoras). Variações desta definição incluem a definição de Stuart Kauffman como um agente autônomo ou um sistema multiagente capaz de se reproduzir ou de completar pelo menos um ciclo de trabalho termodinâmico. Essa definição é estendida pelo aparecimento de novas funções ao longo do tempo.
Vírus
direita|miniaturadaimagem| Adenovírus visto sob um microscópio eletrônico A questão sobre se os vírus devem ou não ser considerados vivos ainda é controversa. Na maioria das vezes, eles são considerados apenas replicadores codificadores de genes, em vez de formas de vida. Eles foram descritos como "organismos no limite da vida" porque possuem genes, evoluem por seleção natural e se replicam criando várias cópias de si mesmos por meio da automontagem. No entanto, os vírus não se metabolizam e requerem uma célula hospedeira para fazer novas cópias de si mesmo. A automontagem do vírus dentro das células hospedeiras tem implicações para o estudo da origem da vida, pois pode apoiar a hipótese de que a vida poderia ter começado como moléculas orgânicas que se automontavam.
Biofísica
Para refletir os fenômenos mínimos necessários, outras definições biológicas de vida foram propostas, com muitas delas sendo baseadas em sistemas químicos. Os biofísicos apontam que as coisas vivas funcionam na entropia negativa. Em outras palavras, os processos vivos podem ser vistos como um atraso da difusão ou dispersão espontânea da energia interna das moléculas biológico para microestados mais potenciais. Em mais detalhes, de acordo com físicos como John Bernal, Erwin Schrödinger, Eugene Wigner e John Avery, a vida é um membro da classe de fenômenos que são sistemas abertos ou contínuos capazes de diminuir sua entropia interna às custas de substâncias ou através de energia livre retirada do meio ambiente e, posteriormente, rejeitada de forma degradada. O surgimento e a popularidade crescente da biomimética (o projeto e a produção de materiais, estruturas e sistemas modelados em entidades e processos biológicos) provavelmente redefinirão a fronteira entre a vida natural e a artificial.
Teorias de sistemas vivos miniaturadaimagem|esquerda|Definição de vida celular segundo Budisa, Kubyshkin e Schmidt. Os sistemas vivos são seres vivos abertos e auto-organizados que interagem com o meio ambiente. Esses sistemas são mantidos por fluxos de informação, energia e matéria. Budisa, Kubyshkin e Schmidt definiram a vida celular como uma unidade organizacional baseada em quatro pilares/pedras angulares: (i) energia, (ii) metabolismo, (iii) informação e (iv) forma. Este sistema é capaz de regular e controlar o metabolismo e o suprimento de energia e contém pelo menos um subsistema que funciona como portador de informações (informações genéticas). As células como unidades autossustentáveis são partes de diferentes populações que estão envolvidas no processo unidirecional e irreversível em aberto conhecido como evolução.
Alguns cientistas propuseram nas últimas décadas que uma teoria geral dos sistemas vivos é necessária para explicar a natureza da vida. Essa teoria surgiria das ciências ecológicas e biológicas e tentaria mapear os princípios gerais de como todos os sistemas vivos funcionam. Em vez de examinar os fenômenos tentando decompor as coisas em componentes, uma teoria geral dos sistemas vivos explora os fenômenos em termos de padrões dinâmicos das relações dos organismos com seu ambiente.
Hipótese de Gaia
A ideia de que a Terra está viva é encontrada na filosofia e na religião, mas a primeira discussão científica sobre isso foi feita pelo cientista escocês James Hutton. Em 1785, ele afirmou que a Terra era um superorganismo e que seu estudo adequado deveria ser a fisiologia. Hutton é considerado o pai da geologia, mas sua ideia de uma Terra viva foi esquecida no intenso reducionismo do século XIX. A hipótese Gaia, proposta na década de 1960 pelo cientista James Lovelock, sugere que a vida na Terra funciona como um único organismo que define e mantém as condições ambientais necessárias para sua sobrevivência. Essa hipótese serviu como um dos fundamentos da ciência moderna do sistema terrestre.
Não fracionamento