AMÍG AZ ÉLŐLÉNY él, addig szervezete s a külvilág között folytonos anyagcsere van, a mely abban áll, hogy a külvilágból tápláló anyagokat vesz föl, azokat áthasonítja, majd elégeti, s a testén belül azokból képződő bomlástermékeket kiválasztó szervei segélyével eltávolítja.
Az anyagforgalmat szükségessé teszi az a körülmény, hogy az élőlény életfolyamatai közben energiát fogyaszt. Minden életműködés a mozgás valamilyen faja s mivel a mozgatott részeknek tömegük van, azért e folyamatok energiát igényelnek. A szüksé ges energiát a szervezet legkönnyebben saját teste anyagából merítheti, a hol az mint chemiai potentialis energia van megkötve a különböző vegyületekben s felhasználhatóvá azok egymásra hatásakor, a chemiai változások alkalmával válik. Nagyrésze mint hőenergia jelenik meg, míg a kisebb rész átalakul a szervezetet mozgató erővé, azaz mint munka, lelki működés, szóval mint életműködés, nyilvánul.
Az élő szervezet melegmennyisége sugárzás révén a környezetbe jut s így a szer vezetre nézve veszendőbe megy. Ezt a kisugárzott hőt állandóan pótolni kell, mivel az összes életjelenségek, maga az anyagforgalom is, bizonyos hőmérsékleten mennek végbe. A hőmérséklet emelkedésével az életfolyamatok élénkülnek, alábbszálltával meg lassulnak. Minden élőlényre nézve fönnáll egy olyan optimális hőmérséklet, a mely életfolyamatai lefolyására a legkedvezőbb, s a melyhez a szervezet egész berendezésé vel alkalmazkodott, úgyannyira, hogy annak megváltozása zavart idéz elő, vagy halálát okozhatja.
Azok az élőlények, a melyek a szükséges melegmennyiséget nem tudják előállí tani, a hiányzó részt a környezetből veszik, s ezáltal függővé válnak annak hőingado zásától. Az ettől való függetlenedés aránylag kevés állatnál ment végbe állandó test hőmérséklet elnyerése által; míg túlnyomó részüknél a környezet hőingadozása a test hőmérséklet megváltozását s ezzel kapcsolatban az életfolyamatok élénkülését, illetőleg lassúbb lefolyását eredményezi. Az állandó hőmérséklet természetesen a szervezetben újabb bonyolult berendezést igényel s nagyobb mennyiségű anyag oxidáczióját köve teli. Mindenesetre magasabb fejlettségi foknak kell tekintenünk, amely némileg lépést tart a szervezet fejlettségi fokával is.
Az életfolyamatok közben az élőlény testének használható anyaga folyvást fogy s ha az elpusztult részt táplálkozás révén újabb anyaggal nem pótolná, rövid időn belül elpusztulna. A táplálkozás lényege és czélja az életműködésekhez szükséges energia megszerzése és a szervezet anyagának gyarapítása. A felvett anyag egyrésze, csak mintegy átvonul a szervezeten, miközben annak energiát kölcsönöz, míg a másik rész visszamaradva vagy mint tartalékanyag raktározódik, vagy a szervezet növekedé sére fordíttatik, illetőleg új egyén létrehozására.
Az a folyamat, a mely közben a felvett táplálék az elpusztult rész pótlására alkal massá válik, az áthasonítás (assimilatio), míg a test alkatrészét képező anyagnak energia szerzés érdekében való elégetése a dissimilatio. Az áthasonítás alkalmával a vegyületek energia felhalmozódása közben labilis és bonyolult vegyületekké alakulnak át. Dissi milatio közben egyszerűbb vegyületekre hasadva szét, átadják energiájukat a szervezet nek s állandó végállapot felé törekszenek.
Tehát az élőlényeknek szükségük van bizonyos elemekre és pedig főleg szénre, oxigénre, hidrogénre és nitrogénre, még pedig rendesen nem elemi állapotban, hanem olyan vegyületek alakjában, a mely először az assimilátiót, azután az oxidácziót engedj meg.
Az egész anyagforgalom fizikai és chemiai folyamatok hosszú lánczolata. Ezek egyrésze energiát ad át a szervezetnek, míg másik része energia fogyasztással járván, energiatermelő folyamatok véghezvitelére képesíti a szervezetet. Maga összességében az anyagforgalom reakcziói energiatermeléssel járnak, de ez természetes, mivel czélja csak így valósulhat meg, a mely a szervezet életfolyamataihoz szükséges energia előállítása.
Táplálékul mindazok a vegyületek szolgálhatnak, amelyek átváltozásai közvetlenül energiatermeléssel járnak, vagy energiafogyasztás közben oly vegyületekbe vihetők át, a melyek a szervezetet munka végzésére képesítik. így az élőlények anyagforgalma rendkívül változatos lehet. A különbségeket a fokozatos fejlődés és differencziaczió hozza létre, melynek mozgató rugója az egyén és faj térfoglalása s ezzel kapcsolatban a meg élhetésért, a létért való küzdelme.
A folytonos differencziaczió folytán minden szervezet annyira alkalmazkodott egész berendezésével anyagforgalmához, hogy az attól való eltérés sokszor lehetetlen. De ez alatt nem szabad megváltoztathatatlan, rideg rendszert értenünk, a mely alól kivétel nincsen, sőt épen a fokozatos fejlődés elve bizonyos átmeneteket követel s az alkal mazkodás némi változások lehetőségének felvételét engedi meg. Tényleg azt tapasztal juk, hogy a szervezet bizonyos határok között képes alkalmazkodni s anyagforgalma a rendelkezésére álló anyag természete szerint változó. Ha több anyag közül válogathat, azt használja föl, a mely szervezetének a legjobban megfelel, vagy ha szabad e kifeje zést használnunk, igyekszik a legkisebb munka árán megszerezni az életfolyamataihoz szükséges energiát. Látszólag e felfogás ellen szól az a körülmény, hogy a szervezet gyakran igen bonyolódott folyamatok révén jut olyan állapothoz, a melyet mi rövidebb úton elérhetőnek gondolunk. Vagy pl. a mikor egy szervezet a rendelkezésére álló anyagok közül nem azt választja, a mely elégetése alkalmával a legtöbb energiát szolgáltatná, hanem a mely előbb esetleg tovább) áthasonítást igényel. Ilyen esetek vizs gálatánál sohasem szabad elfelednünk az alkalmazkodás folytán előálló berendezés változást, a mely a vegyületek csak egy bizonyos fajaiban levő energia fölhasználását engedj meg.
A fehérje-vegyületekkel állnak szoros kapcsolatban az életfolyamatok, tehát ezek előállítása az anyagforgalom egyik fontos mozzanata. Ez rendkívül bonyolult össze tételű nitrogéntartalmú labilis vegyület s épen ezáltal válik az oly változatos életjelen ségek létrehozására alkalmassá. Mennél magasabb fejlettségű az illető szervezet anyag forgalma, annál bonyolultabb vegyületekre van szüksége, hogy a reá jellemző fehérje fajt előállíthassa.
Tehát az anyagforgalom jelenségeiben is mutatkozik a fokozatos fejlődés. A maga sabb rangú lény anyagforgalma sokkal jobban differencziálódott, folyamatai jóval bonyolódottabbak, mint az alsóbbrendüeké. A bonyolult anyagforgalmú szervezet egy szerűbb igényűek létezését föltételezi, mivel azok anyagforgalmi termékeit használja föl, vagy pedig azokkal a szervezetekkel táplálkozik. Ezáltal fűződik az élők közti vonatkozás oly szorossá és talán részben az teszi érthetővé az alak és működés oly kimeríthetetlen változatosságát. Hogy az anyagforgalomban is fokozatos fejlődést találunk, azért az nem jelenti azt, hogy a magasabb fejlettségű lény anyag forgalma egy alsóbbrendüénél okvetlenül bonyolódottabb, csak azt, hogy lépést tart a szervezet fejlettségével.
Valószinű, hogy az anyagforgalom is fontos szerepet játszott az élőlények fejlő désében, a mennyiben először olyan szervezetek állottak elő, a melyek anyagforgalmuk hoz egyszerű vegyületeket igényeltek, a magasabb fejlettségüek pedig akkor, a mikor a megélhetésükhöz szükséges anyagot ezek az egyszerű lények előállították. Nem zár kózhatunk el az elől a gondolat elől sem, hogy a legelső lény szervezetét alkotó vegyületek is kevésbbé bonyolódottak s így kevesebb változást megengedők voltak. S miután a bonyolódottabb vegyületek többféle változásra képesek, arra az eredményre jutunk, hogy az első lény életfolyamatai is egyszerűek, kezdetlegesek voltak.
Ilyen esetben talán az a határ is elmosódik, a mely jelenleg az élő és élettelen között fönnáll s a köztük levő különbséget fokozatinak tekinthetjük, a melyet többek között az élőszervezetben előforduló vegyületek rendkívül komplikált volta magyaráz meg.
Az a körülmény, hogy a magasabb szervezetű élő lény bonyolódottabb vegyü leteket igénye] anyagforgalmához, megélhetését több körülménytől teszi függővé és így nehezebbé is. Miután az egyszerű, szervetlen vegyületek áthasonítása nagy energia mennyiséget kíván meg, azért a szervezet alkatrészeit képező anyag elégetésekor elő álló, vagy a környezetből átvett energia erre fordíttatik. Ezzel ellentétben a magasabb fejlettségű élőlények, miután bonyolódott vegyületeket használnak anyagforgalmukhoz, azt az energiát, a mit alsóbbrendű rokonai ennek előállítására fordítanak, ők szabadon használhatják más életjelenségek végrehajtására. Ebből egyúttal az is világos, hogy az egyszerű vegyületek fölhasználása gátlólag hat az életműködések kifejlődésénél, azaz más szavakkal a magasabb, élettüneményekkel biró élőlényeknek el kellett veszíteniük azt a képességüket, hogy anorganikus vegyületeket használnak föl az életfolyamataikhoz szükséges energia előállítására.
Rendesen azt gondoljuk, hogy a növény és állat anyagforgalma között lényeges különbségeket találunk. E különbség azonban csak látszólagos, mivel a növény és állat az anyagforgalom két meglehetősen különböző fejlődési stádiumát jelöli. A kettő genetikus összefüggését az átmeneti alakok hosszú lánczolata teszi valószinúvé.
R e i n k e 1 szerint az állatok és növények anyagcseréje közti lényeges különbség az, hogy a növény az egyszer fölvett nitrogént nem bocsátja el, hanem újból fehérjévé alakítja, míg az állati szervezetből nitrogénes bomlástermékek alakjában eltávolíttatik. E szerint a növényi szervezetben egy teljes körfolyamat megy végbe, a melyhez az energiát a nap szolgáltatja s a folytonosan megújuló szén, vegyületeiben mint energia átvivő szerepel. De ez a különbség is csak viszonylagos, mivel ha általános érvényű is, hogy a növényi szervezetből az egyszer fölvett nitrogén nem távozik el, annak ismé telten fehérjévé való alakításához néhány szó fér. Továbbá a különböző növények a nitrogénvegyületek különböző fajait képesek fölhasználni úgy, hogy az elemi nitro géntől a fehérjékig, a melyek az állati szervezet egyedüli nitrogénforrásai, fokozatos átmenetek vannak. Szóval az anyagforgalom tekintetében sem tudunk határt vonni a növény- és állatország között. Épen ezért a határ keresése helyett azt a viszonyt vizs gáljuk, a mely a növény és állat között az anyagcsere révén fönnáll.
A növényi anyagforgalomra általánosságban jellemző, hogy aránylag egyszerűbb vegyületekből képesek táplálkozni, vagy más szavakkal, a szervezetüket alkotó, organikus vegyületeket anorganikus vegyületekből állítják elő. Azaz a növények anyagforgalma még kevéssé fejlődött tova, uralkodók benne a synthetikus folyamatok, vagyis itten az energia raktározása foglalja le az életműködések túlnyomó részét. Anyagcseréjük leg fontosabb folyamata a széndioxid áthasonítása, a melyet a chlorophill-testek végeznek a nap energiájának fölhasználásával. E chemiai folyamatok alkalmával energia válik szabaddá s a nap hőenergiája az előálló bonyolult vegyületekben mint potentialis energia raktározódik. A chlorophillnak ez a munkája szerfölött fontos, mivel ez képezi kiindulási pontját az összes többi folyamatoknak. Az ekkor előálló vegyületek ván dorolnak át különböző alakban az élőlények oly hosszú lánczolatán s az ekkor lekötött energia mozgatója a megszámlálhatatlan lény oly változatos életfolyamatainak.
A szénsav áthasonítására csak a zöld növények képesek, míg a chlorophill nél küliek az előzőek által képezett vegyületekből élnek. Tehát már a növények körében is látjuk, hogy az egyik faj megélhetése a másikétól függ, mivel egymás anyagforgalmi termékeit kölcsönösen fölhasználják. Még szorosabbá válik e viszony, ha az állatok és növények anyagforgalmát a maga összeségében vizsgáljuk.
Az állatok táplálékát a növényi áthasonítás végtermékei képezik és pedig a fehérjék, szénhidrátok és zsirok. Találó az a megjegyzés, hogy az állati anyagforgalom ott kez dődik, a hol a növényi elvégződik. A fölvett vegyületek oxigénben szegény, bonyolult összetételű anyagok, a melyeknek nagy chemiai potentialis energiájuk van. Ezek a szervezetben oxigénnel egyesülve egyszerűbb vegyületekre hasadnak szét, miközben energiájukat átadják a környezetnek. Az égés végtermékei víz és széndioxid, továbbá a nitrogénes bomlástermékek, a melyek ismét tápanyagul szolgálhatnak a növények nek. Szóval, az átalakulás végtermékei ugyanazok, melyekkel a növényi áthasonítás meg kezdődött.
A mint a föntebbiekből látszik, a növények és állatok egymásra vannak utalva, csak együtt és egymás mellett létezhetnek, mivel egymás anyagforgalmi termékeit köl csönösen fölhasználják. A köztük levő egyensúlyt többek között az anyagforgalom szabályozza.
Ha az egész anyagforgalmat figyelemmel kisérjük, azt látjuk, hogy az a szén vándorlásán alapul. A körfolyamat alatt különböző vegyületekben, különböző kapcso latban fordul elő s e kopcsolattal járó fizikai és chemiai tulajdonságok, s az ezeket kisérő energiaváltozások mutatkoznak az életműködések oly különböző alakjaiban. Az anyagforgalom közben az energia a nagyobb potentiáló helyről áramlik a kisebbik
felé s a vegyületek bizonyos egyensúlyi állapotok, végállapotok felé törekszenek. Az egyensúlyi állapot létrejöttét a nap akadályozza meg, az anyagforgalomhoz szük séges energiát szolgáltatva. Ennek rovására megy végbe minden életfolyamat a földön, egy szóval az élet. Az élet rugója az energiaszerzés, a létért való küzdelem a szénért való harcz.
Kiss Árpád, Az Állatvilág 2. évf. 6. füzet (1909. december 15.)