生物学的組織

生物学的組織とは、還元主義的なアプローチを用いて生命を定義する複雑な生物学的構造とシステムの組織化である。^{[ 1 ]}以下に詳述するように、伝統的な階層は原子から生物圏まで広がっている。このスキームの上位レベルは、しばしば生態学的組織概念、または階層生態学の分野 と呼ばれる。

階層構造の各レベルは組織の複雑性の増加を表しており、各「オブジェクト」は主に前のレベルの基本単位で構成されています。^{[ 2 ]}組織の背後にある基本原則は創発の概念です。階層レベルで見られる特性や機能は、下位レベルでは存在せず、無関係です。^{[ 3 ]}

生命の生物学的組織は、特に医学をはじめとする多くの科学研究分野における基本的な前提です。この必要な組織化がなければ、さまざまな物理的および化学的現象の影響の研究を病気や生理機能（身体機能）に適用することははるかに困難であり、おそらく不可能でしょう。たとえば、脳が特定の種類の細胞で構成されていなければ、認知神経科学や行動神経科学のような分野は存在し得ませんし、細胞レベルの変化が生物全体に影響を与えることが知られていなければ、薬理学の基本概念は存在し得ません。これらの応用は、生態学的レベルにも及びます。たとえば、DDTの直接的な殺虫効果は細胞内レベルで発生しますが、複数の生態系を含むより高次のレベルにも影響を及ぼします。理論的には、1つの原子の変化が生物圏全体を変える可能性があります。

最も低いレベルから最も高いレベルまでの単純な標準的な生物学的組織スキームは次のとおりです。^{[ 1 ]}

より複雑なスキームでは、さらに多くのレベルが組み込まれます。たとえば、分子は要素のグループとして見なすことができ、原子はさらに亜原子粒子に分割できます（これらのレベルは生物学的組織の範囲外です）。各レベルは独自の階層に分解することもでき、これらの生物学的オブジェクトの特定のタイプは独自の階層スキームを持つことができます。たとえば、ゲノムはさらに遺伝子の階層に細分化できます。^{[ 5 ]}

階層構造の各レベルは、その下位レベルによって記述することができる。例えば、生物は、原子、分子、細胞、組織、器官、器官系といった、その構成要素のあらゆるレベルで記述することができる。さらに、階層構造のあらゆるレベルにおいて、生命の制御に必要な新たな機能が現れる。これらの新たな役割は、下位レベルの構成要素が担うことのできる機能ではないため、創発特性と呼ばれる。

すべての生物は組織化されているが、必ずしも同じ程度ではない。^{[ 6 ]}そもそも組織で構成されていない生物は、組織学的（組織）レベルで組織化されることはない。 ^{[ 7 ]}

生物学的組織は、RNA鎖がダーウィンが構想した自然選択の作用に必要な基本条件（遺伝性、型の変異、限られた資源をめぐる競争）を発現し始めた初期のRNAワールドで出現したと考えられている。RNA複製子の適応度（個体あたりの増加率）は、おそらく内在的な適応能力（ヌクレオチド配列によって決定されるという意味で）と資源の利用可能性の関数であったと考えられる。^{[ 8 ] [ 9 ]}主な3つの適応能力は以下の通りであった可能性がある。

（１）適度な忠実度で複製する能力（遺伝性と型の変異の両方を生み出す）。

（２）腐敗を避ける能力

（３）資源を獲得し処理する能力。^{[ 8 ] [ 9 ]}

これらの能力は、当初はRNA複製子（「リボザイム」を参照）の折り畳まれた構造によって決定され、その構造は個々のヌクレオチド配列にコード化されていたと考えられます。異なるRNA複製子間の競争上の成​​功は、これらの適応能力の相対的な値に依存していたでしょう。その後、より新しい生物においても、生物学的組織の連続的なレベルにおける競争上の成​​功は、おそらく広義には、これらの適応能力の相対的な値に依存し続けていたと考えられます。

経験的に、自然界で観察される（複雑な）生物システムの大部分は階層構造を示します。理論的には、複雑さが単純さから進化しなければならなかった世界では、複雑なシステムは階層構造であると予想できます。1950年代に行われたシステム階層分析^{[ 10 ] [ 11 ]}は、1980 年代以降、階層生態学となる分野の経験的基礎を築きました。^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

理論的基礎は熱力学によって要約される。生物システムを物理システムとしてモデル化すると、最も一般的な抽象化では、それらは自己組織化挙動を示す熱力学的開放システムであり、^{[ 17 ]}散逸構造間の集合/部分集合関係は階層的に特徴付けられる。

「生命の階層的組織」の基本を説明するよりシンプルで直接的な方法は、オダムらが生態学において「サイモンの階層原理」として導入しました。^{[ 18 ]}サイモン^{[ 19 ]}は、「階層構造は安定しているという単純な理由から、階層はさまざまな進化の過程を通じてほぼ必然的に出現する」と強調しました。

• 細胞生理学（ヒト生理学）のWikibooks
• 生命の特徴と分子の性質（一般生物学）Wikibooks
• 生物圏内の組織（生態学）ウィキブックス
• 2011年の理論的・数学的議論。